Контрольные карты Шухарта. Введение

В XX веке среди прочих произошло еще одно очень важное событие, которое можно поставить в один ряд с теорией относительности и квантовой механикой.

Оно не так широко известно, хотя, не понимая и не применяя принципы этого открытия, невозможно получить качество мирового уровня.

Речь идет о теории вариабельности и контрольных картах Шухарта.

Из этой статьи вы узнаете, в чем заключается суть теории вариабельности и контрольных карт Шухарта, историю открытия, о современных программах для построения карт, разберём пример работы с контрольной карты индивидуальных значений, а также познакомитесь с основными видами контрольных карт, применяемых на сегодняшний день.

Вводный пример

В производственной компании перед директором по производству поставлена задача сократить время выполнения производственных заказов. В отделе ведётся учёт среднего времени выполнения заказа.

Каждый месяц на график наносится новая точка.

Первые 2 месяца время выполнения заказа сокращается.

Руководитель решает поощрить производственную команду в надежде на то, что это будет хорошим стимулом для удержания результатов и дальнейшего улучшения.

Следующие 4 месяца показатель последовательно ухудшается, несмотря на поощрение.

И руководитель приказывает команде сфокусироваться и решить проблему. Подчинённые с переменным успехом в течение нескольких месяцев пытаются победить эту проблему, но так и не получают устойчивый положительный результат.

Тогда руководитель решает применить жёсткий репрессивный стиль управления. Пытается вычислить и наказать конкретных виновников срывов сроков. И, о чудо! Этот стиль на протяжении нескольких месяцев даёт позитивные результаты. Время выполнения заказа постепенно сокращается. Это убеждает директора по производству в правильности его подхода.

Но далее, несмотря на продолжение применения жёсткого стиля управления, картина опять меняется в худшую сторону. Время выполнения заказа снова начинает увеличиваться.

Зададимся вопросом: «Правильно ли управлял руководитель?».

Давайте попробуем ответить на этот вопрос с учётом теории вариабельности проанализируем данные с помощью контрольной карты Шухарта.

Чтобы превратить линейный график в контрольную карту Шухарта нам необходимо нанести контрольные границы. Контрольные границы – это линии: нижняя и верхняя, которые определяют пределы нормального естественного разброса процесса.

Как же определяются контрольные границы процесса? Они рассчитываются по определённым формулам на основании значений самого процесса и ничего другого!

Маленький дополнительный пример!

Каждый день сотрудник добирается до работы на своём автомобиле за какое-то время. Это время будет колебаться в некотором диапазоне. Конкретная продолжительность будет зависеть от разных факторов: загруженность и ремонт дорог, работа светофоров, температура воздуха, гололёд, дождь и так далее… Даже от эмоционального состояния водителя.

Тем не менее в большинстве случаев он тратит на поездку время в промежутке, например, от 30 до 50 минут. Этот промежуток и является естественным разбросом рассматриваемого процесса.

Но вернёмся к нашему директору по производству.

Нанесем на график времени выполнения производственного заказа контрольные границы.

Что же становится понятно?

Ни одна из точек на графике не выходит за контрольные границы. Все точки находятся в рамках естественного разброса. Это значит, что процесс демонстрирует статистическую управляемость или стабильность. Теория вариабельности говорит, если процесс демонстрирует управляемость, а мы это увидели при помощи контрольной карты, нет смысла гоняться за каждым значением. Это, скорее всего, ещё больше дестабилизирует процесс, то есть директор по производству управлял процессом не верно.

Как же нужно было поступить в данном случае?

Следовало проанализировать всю систему производства, выяснить ключевые факторы, влияющие на продолжительность выполнения заказа, и комплексно воздействовать на них.

В каком случае руководителю всё-таки стоит экстренно вмешиваться в процесс?

Только в одном случае, если в этом процессе происходит какое-то неординарное, очень редкое событие. Мы можем это понять с помощью карт Шухарта. Например, если одна из точек на карте вышла за пределы контрольных границ. Это говорит о том, что в процессе произошло что-то неординарное. Вспомним пример с поездками на работу, если у сотрудника сломается машина, то, скорее всего, продолжительность его поездки резко увеличится, и значение выйдет за верхнюю контрольную границу. Это можно будет увидеть на контрольной карте Шухарта. Такие точки или события обуславливаются так называемыми специальными или особыми причинами вариабельности, тогда как все точки, лежащие в пределах контрольных границ, обуславливаются общими или случайными причинами.

История создания теории вариабельности и контрольных карт

В 1923 году корпорация AT&T наращивала телефонизацию США. Появилась проблема – внезапно отказывали промежуточные ламповые усилители сигнала на линиях связи. Хотя в технических условиях были указаны гарантийные сроки безотказной работы ламп, сами лампы про это ничего не знали и гарантийных сроков совершенно не соблюдали. Из-за этого было невозможно определить, сколько требуется аварийных бригад, транспорта и запасных ламп. Представители корпорации обратились за помощью в специализированную организацию Bell Laboratories, где по счастливой случайности трудился молодой инженер-физик Уолтер Шухарт.

Ему поручили разбираться с этой проблемой, и он разобрался, причём не только с лампами, но и с тем, как устроены сложные системы, и какое воздействие на них оказывает вариабельность.

Основная идея теории Шухарта очень проста. Мир сложен, и точно предсказать результат большинства реальных процессов невозможно в принципе. Но для практики этого и не нужно, достаточно научиться предсказывать результаты с той степенью уверенности, которая экономически оправдана на данном этапе развития человечества и при данном уровне последствий принимаемых решений. Чтобы это сделать, следует принять во внимание, что большая часть результатов любого процесса определяется системой, в которой этот процесс проходит или общими причинами, и лишь небольшая их часть вызвана внешними по отношению к этой системе причинами или специальными. И крайне важно уметь отличать одно от другого.

Программы для работы с контрольными картами

В доцифровую эпоху применения контрольных карт Шухарта специалисты были вынуждены рисовать их на миллиметровке. Это было довольно трудоёмко. И тем не менее такие затраты даже тогда себя окупали.

Сегодня есть продвинутый софт, позволяющий в пару кликов получить красивую картинку, да ещё с подсказками!

Это такие программы, как:

• MiniTab (MiniTab)
• SPSS (IBM)
• Пакет Quality Control charts на языке R
• Надстройка для MS Excel «Sigma XL»
• и другие.

Контрольные карты в MiniTab

Давайте посмотрим, как выглядит построение контрольной карты индивидуальных значений в программе MIniTab.

Перед вами линейный график выручки отдела продаж помесячно за 3 года.

Есть три точки, которые при первичной визуальной оценке обращают на себя внимание.

Вопрос: какие значения обусловлены общими естественными причинами, то есть нормальными для данного процесса, а какие специальными, не свойственными для нормального течения этого процесса.

Построим контрольную карту.

Исходные данные у нас находятся в табличной части рабочего окна MiniTab.

В несколько кликов формируем контрольную карту и получаем результат с одной точкой, подсвеченной красным цветом, которая обусловлена специальной причиной.

Делаем вывод, что две из трёх подозрительных точек находятся в пределах естественного разброса значений, как и все остальные, по ним нет смысла отдельно выяснять, что там происходило хорошего или плохого. А вот третья точка обусловлена какой-то специальной причиной, например, в этот месяц компания проводила акцию с супер скидками. Так как в нашей карте присутствует точка, вышедшая за контрольные границы и символизирующая наличие специальной причины, мы можем утверждать, что процесс с точки зрения теории вариабельности не стабилен.

Виды контрольных карт

С момента изобретения первой контрольной карты научная мысль не стояла на месте и создала приличное количество других видов контрольных карт. Важно научиться подбирать правильный вид под конкретную задачу.

Например, MiniTab на сегодняшний день позволяет работать с семнадцатью видами карт:

Более того, у каждой карты существуют различные настройки, применяемые в зависимости от анализируемой ситуации.

Контрольные карты — это целый мир, с их помощью мы можем слышать, что нам говорят процессы, как они себя чувствуют.

Контрольные карты — это часть методологии Статистическое Управление процессами (Statistical Process Control). Без применения этой методологии невозможно добиться качества продукции или услуг мирового уровня.

Для тех компаний, которым важно более глубоко разобраться в этой теме мы можем предложить двухдневный тренинг «Основы статистического управления процессами».