KIỂM SOÁT QUÁ TRÌNH BẰNG THỐNG KÊ
5.1 KIỂM SOÁT QUÁ TRÌNH
Chất lượng là một động lực cạnh tranh hữu hiệu của các tổ chức sản xuất.
Chất lượng một sản phẩm có thể được hiểu là tỷ lệ nghịch với tính biến thiên.
Quá trình tạo ra sản phẩm hay dịch vụ có hay kém chất lượng. Quá trình có các đặc tính ổn định hay biến thiên. Quá trình ổn định tạo ra sản phẩm có chất lượng thuần nhất. Tuy nhiên, với tính biến thiên, sản phẩm từ một quá trình không bao giờ thật sự giống nhau. Một sản phẩm thỏa nhu cầu khách hàng thường được tạo ra từ một quá trình ổn định và lập lại hay từ quá trình có năng lực tạo ra sản phẩm có đặc tính chất lượng biến thiên nhỏ quanh một giá trị danh ủũnh hay muùc tieõu.
Kiểm soát quá trình bằng thống kê SPC là một tập các công cụ giải quyết vấn đề nhằm giảm thiểu biến thiên, dẫn đến ổn định quá trình, cải tiến năng suất. Biến thiên quá trình có thể do hai nguyên nhân là nguyên nhân bẩm sinh và nguyên nhân gán được. Nguyên nhân bẩm sinh là nguyên nhân tự nhiên không thể tránh được. Một quá trình chỉ chịu tác động của nguyên nhân tự nhiên bẩm sinh được xem là quá trình trong kiểm soát.
Nguyên nhân gán được xuất hiện ngẫu nhiên do nhân viên vận hành, nguyên liệu, máy móc... Một quá trình chịu tác động của nguyên nhân gán được sẽ có biến thiên rất lớn, gây nên dịch chuyển tham số quá trình, dẫn đến quá trình ngoài kiểm soát. Dịch chuyển quá trình bao gồm các loại dịch chuyển không bền, dịch chuyển bền vững, dịch chuyển có xu hướng.
Mục tiêu chính của kiểm soát quá trình là phát hiện nhanh chóng sự xuất hiện của nguyên nhân gán được, khảo sát và hiệu chỉnh quá trình, tránh sản xuất sản phẩm kém chất lượng. Mục tiêu cuối cùng của kiểm soát quá trình là triệt bỏ biến thiên quá trình.
Các công cụ kiểm soát quá trình bao gồm:
- Lưu đồ
- Bảng thu thập dữ liệu - Tần đồ
- Biểu đồ nhân quả - Biểu đồ phân tán - Biểu đồ Pareto - Kiểm đồ.
1- Lưu đồ
Lưu đồ là một công cụ hiệu quả, thể hiện bằng hình vẽ cách thức tiến hành các hoạt động của một quá trình. Lưu đồ mô tả dòng chảy quá trình, tương tác các bước gia công, các điểm kiểm soát. Lưu đồ một quá trình sản xuất như hình 5.1.
Khi xây dựng lưu đồ, ta phân biệt các loại bước quá trình như xuất nhập (nguyên liệu, thông tin), gia công, kiểm tra, di chuyển, tồn trữ. Mỗi loại bước quá trình là một ký hiệu.
2- Bảng kê
Các vấn đề thường gặp trong quản lý chất lượng như phân tích phân bố, tìm ra khuyết tật, tìm nguyên nhân, kiểm tra tình trạng, thu thập thông tin các lỗi, thu thập thông tin phân tích xu hướng... đều phải dựa vào các sự kiện biểu hiện bởi dữ liệu. Bảng kê giúp thu thập dữ liệu rõ ràng, dễ dàng, nhanh chóng, chính xác, nhằm ra quyết định trong quản lý chất lượng.
Số liệu quá khứ thường là không đủ, cần thu thập thêm. Số liệu nào được thu thập và sử dụng phụ thuộc công dụng. Công dụng số liệu có thể là tìm hiểu tình trạng, phân tính tình trạng, kiểm soát quá trình, kiểm định sản phẩm.
Hình 5.1 Lưu đồ quá trình làm lon
Thực tế thu thập dữ liệu mất rất nhiều thời gian và không hiệu quả vì chỉ có một phần dữ liệu thu thập được là có ích, phần còn lại là dữ liệu thừa hoặc rất ít khi được sử dụng. Lý do có thể là quá trình thu thập dữ liệu không được tìm hiểu, định nghĩa rõ ràng, phương pháp lấy mẫu được thực hiện không đồng bộ, dữ liệu thu thập không được sắp xếp một cách trật tự, không có định nghĩa rõ ràng về mục đích đo kiểm, sai số và tính lặp lại của hệ thống đo, dữ liệu không được thống kê phù hợp với mục đích sử dụng. Bảng kê là một công cụ chính để giải quyết vấn đề.
Bảng kê được sử dụng để thu thập dữ liệu, nhằm phân tích vấn đề, kiểm soát quá trình. Nhằm tìm được nguyên nhân chính của vấn đề đòi hỏi phải có các thông tin chi tiết để xác định vấn đề, bảng kê thu thập những thông tin qua sử dụng các câu hỏi. Mỗi quá trình có các chỉ số thể hiện năng lực quá trình, thu thập và phân tích dữ liệu là một phần quan trọng trong tiến trình kiểm soát quá trình, bảng kê được sử dụng để thu thập những thông tin quan trọng về quá trình.
Số liệu thu được từ bảng kê phải được rõ ràng. Một bảng kê được thiết kế tốt là bước khởi đầu cho việc thu thập, phân tích dữ liệu hiệu quả. Bảng thu thập dữ liệu phải cung cấp một hình thức tập hợp dữ liệu đơn giản, có thứ tự, thuận tiện cho việc phân tích.
Thủ tục thu thập số liệu tìm nguyên nhân một vấn đề gồm các bước sau:
1- Xét sự kiện được biểu hiện bởi loại số liệu nào.
2- Định mục đích thu thập số liệu
3- Phaõn taàng soỏ lieọu theo yeỏu toỏ truy nguyeõn 4- Định phương pháp thu thập số liệu
5- Thiết kế bảng 6- Thu thập số liệu
7- Xử lý số liệu - trình bày kết quả.
Phân tích xử lý số liệu là phân tích chuyển dữ liệu sang thông tin. Các dạng dữ liệu bao gồm thuộc tính và biến số. Thông tin suy diễn bao gồm khuynh hướng và biến thiên hay mức phân tán của tập dữ liệu thu thập được.
Các đại lượng biểu thị khuynh hướng thường dùng bao gồm yếu vị, trung vị, trung bình. Các đại lượng thường dùng để phân tích biến thiên bao gồm khoảng R, phương sai V, độ lệch chuẩn S.
Kết quả được trình bày có thể đơn giản là các đại lượng nêu trên hay là các biểu đồ trực quan trình bày ở các phần sau.
3- Tần đồ
Tần đồ là một công cụ thống kê đơn giản, cho thấy những thông tin về quá trình, thể hiện bằng hình ảnh số lần xuất hiện giá trị của các phép đo xảy ra tại một giá trị cụ thể hay trong một khoảng giá trị. Tần đồ cho phép thấy những thông tin cần thiết dễ dàng và nhanh chóng hơn so với những bảng số liệu thông thường khác.
Tần đồ hay biểu đồ tần suất biểu thị tần số xuất hiện của các giá trị đại lượng cần khảo sát. Tần đồ là biểu đồ phân bố một tập số liệu giúp nhận thấy khuynh hướng và phân tán của tập số liệu. Khi có giới hạn dung sai cho phép, tần đồ giúp xác định tỷ lệ sản phẩm nằm ngoài dung sai.
Một hình ảnh tần đồ như ở hình sau:
Hình 5.2 Tần đồ
Tần đồ mô tả tổng quan về biến động của các dữ liệu, góp phần đưa ra những nhận xét hữu ích về quá trình sản xuất, chất lượng sản phẩm. Tần đồ giúp hiểu biến thiên quá trình, phân tích năng lực quá trình, theo dõi độ chính xác thiết bị, điều tra hiệu quả sản xuất, dự đoán chất lượng, phát hiện sai số đo đạc...
Khác với kiểm đồ là công cụ nhằm theo dõi một quá trình đang hoạt động theo thời gian mà ta sẽ khảo sát sau, tần đồ tổng hợp kết quả của quá trình đã ổn định tại một thời điểm.
4- Biểu đồ Pareto
Thực tế cần giải quyết nhiều vấn đề, mỗi vấn đề do nhiều nguyên nhân.
Với nguồn lực giới hạn, vấn đề quan trọng, nguyên nhân chủ yếu cần được xác định để có thể tập trung nguồn lực để giải quyết theo thứ tự ưu tiên.
Vilfredo Pareto - một nhà xã hội học Anh - nhận thấy 20% người dân tập
trung 80% tài sản từ đó tìm ra định luật 20-80. Trong quản lý chất lượng, định luật 20-80 có thể hiểu là 20% nguyên nhân gây ra 80% thiệt hại hay 20% nguyên nhân tạo ra 80% tình trạng không chất lượng. Sự chính xác của định luật 20-80 chỉ là tương đối, tuy nhiên cần biết một số ít nguyên nhân gây phần lớn vấn đề về chất lượng.
Nhiều vấn đề với mức độ quan trọng hay ảnh hưởng khác nhau cần được giải quyết đồng thời thì vấn đề nào giải quyết trước, vấn đề nào giải quyết sau.
Biểu đồ Pareto là công cụ xếp loại vấn đề theo thứ tự quan trọng từ đó giải quyết vấn đề theo thứ tự ưu tiên.
Biểu đồ Pareto là phân bố tần suất với thuộc tính dữ kiện xếp theo loại, biểu đồ Pareto sắp xếp theo thứ tự tần suất giảm dần từ trái sang phải, giúp phát hiện những lỗi thường xảy ra nhất. Một ví dụ như ở hình 5.3.
Hình 5.3 Biểu đồ Pareto
Tuy nhiên, để ý rằng lỗi thường xảy ra chưa hẳn là lỗi quan trọng nhất theo nghĩa gây hậu quả nghiêm trọng, do đó biểu đồ Pareto có thể là tần đồ trọng lượng hay tần đồ chi phí.
Biểu đồ Pareto áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như đo lường mức độ than phiền của khách hàng, định ra các khuyết tật chất lượng, hỏng hóc và nguyên nhân. Phân tích Pareto rất quan trọng trong quá trình cải tiến, được sử dụng với nhiều công cụ thống kê. Đầu tiên, dữ liệu được thu thập qua bảng kê;
kế đến, biểu đồ Pareto xác định một vài vấn đề quan trọng; tiếp theo, biểu đồ nhân quả được sử dụng để phân tích vấn đề; cuối cùng, kiểm đồ biểu diễn sự ổn định của quá trình. Các công cụ biểu đồ nhân quả và kiểm đồ sẽ được giới thiệu sau.
Thủ tục vẽ biểu đồ Pareto và phân tích ABC gồm các bước sau:
1- Liệt kê tất cả nguyên nhân tiềm năng các lỗi chất lượng 2- Chuẩn bị một bảng kê thu thập dữ liệu các nguyên nhân
3- Xác định khoảng thời gian quan sát
4- Tính thiệt hại / đếm số lỗi do mỗi nguyên nhân
5- Xếp hạng nguyên nhân theo thứ tự nhiều xếp trước và ít xếp sau 6- Vẽ đồ thị Pareto: thiệt hại / số lỗi - nguyên nhân
7- Xếp loại A các nguyên nhân gây 80% thiệt hại / số lỗi 8- Chia đều những nguyên nhân còn lại theo hai loại B và C
9- Ưu tiên giải quyết những vấn đề loại A, tiếp theo là loại B, cuối cùng là loại C.
5- Biểu đồ nhân quả
Mọi vấn đề đều do nhiều nguyên nhân, trước khi tìm giải pháp giải quyết vấn đề cần liệt kê, xếp loại, phân cấp nguyên nhân, giúp tìm kiếm nguyên nhân dễ dàng, hệ thống. Biểu đồ nhân quả hay còn gọi biểu đồ xương cá do Kaoru Ishikawa xây dựng vào 1953 tại Đại học Tokyo, là biểu đồ quan hệ nguyên nhân - hệ quả, xếp loại, phân cấp nguyên nhân nhằm xác định các nguyên nhân vấn đề. Một biểu đồ nhân quả như ở hình 5.4.
Biểu đồ nhân quả giúp hiểu vấn đề một cách rõ ràng. Biểu đồ giúp biết được các nguyên nhân chính một cách có hệ thống, mối quan hệ giữa chúng với các nguyên nhân cấp nhỏ hơn ảnh hưởng tới quá trình sản xuất. Trong quá trình sản xuất, công cụ này tìm kiếm ra nguyên nhân những khuyết tật, nghiên cứu, phòng ngừa, phát hiện tình trạng không có chất lượng.
Hình 5.4 Biểu đồ nhân quả Thủ tục xây dựng biểu đồ xương cá gồm các bước sau:
1- Xác định vấn đề cần giải quyết, xem vấn đề là hệ quả của một số nguyên nhân sẽ phải xác định.
2- Lập danh sách tất cả những nguyên nhân chính của vấn đề trên bằng các phương pháp 5M, 5W...; trình bày chúng bằng những mũi tên hướng vào mũi tên chính (xương sống của cá).
3- Tiếp tục suy nghĩ những nguyên nhân cụ thể hơn (nguyên nhân cấp 1) có thể gây ra nguyên nhân chính, thể hiện bằng những mũi tên hướng vào nguyên nhân chính.
4- Nếu cần phân tích sâu hơn, xem mỗi nguyên nhân mới như là hệ quả của những loại nguyên nhân khác nhỏ hơn. Lặp lại bước 3.
Có nhiều phương pháp tìm nguyên nhân một vấn đề, một số phương pháp nhử sau:
- Phương pháp 5M - Phương pháp 5W
- Phương pháp Brainstorming.
Phương pháp 5M xếp nguyên nhân vào 5 nhóm chính là:
- Nhân lực (Manpower) - Máy móc (Machines) - Vật tư (Materials) - Phương pháp (Method) - Đo đạc (Measure).
Phương pháp 5W phân tích sự kiện bằng cách đặt câu hỏi liên tiếp và hệ thoáng:
- Ai (Who) - Vieọc gỡ (What) - Ở đâu (Where) - Khi nào (When) - Tại sao (Why).
Phương pháp Brainstorming là phương pháp làm việc tập thể, sáng tạo.
Trong phương pháp, người chủ vấn đề nêu vấn đề, mọi người cho ý kiến, chủ vấn đề chọn vài ý kiến cho mọi người phân tích tiếp.
6- Tán đồ
Tán đồ, hay biểu đồ phân tán, giúp quan sát tương quan hai biến số một cách trực quan và định tính. Biểu đồ phân tán thường dùng trước biểu đồ Pareto và sau biểu đồ nhân quả. Tán đồ quan sát tương quan đặc tính là có hay không, nếu có là thuận hay nghịch, mạnh hay yếu, tuyến tính hay phi tuyến. Một tán đồ như hình sau cho thấy hai biến X và Y có tương quan thuận, tuyến tính.
Một chỉ số định lượng trong phân tích tương quan là hệ số tương quan. Từ dữ kiện thu thập (xi, yi), i = 1 – ta suy ra hệ số tương quan:
Y X
2XY
σ σ
= σ ρ
Hai biến số X và Y tương quan có thể có quan hệ nhân quả, Y = f(X).
Quan hệ nhân quả được kiểm tra bởi thiết kế thực nghiệm. Nếu hai đặc tính X, Y có quan hệ nhân quả, ta có thể kiểm soát Y qua việc kiểm soát X. Tuy nhiên, cần để ý rằng hai đặc tính tương quan không bắt buộc có quan hệ nhân quả.
7- Kiểm đồ
Kiểm đồ là một công cụ kiểm soát quá trình trực tuyến, từ đó kiểm soát chất lượng sản phẩm. Kiểm đồ còn giúp ước lượng tham số, xác định năng lực quá trình. Kiểm đồ sẽ được phân tích kỹ ở phần sau. Nhằm hiểu rõ cách sử dụng các công cụ kiểm soát quá trình ta xem ví dụ sau.
Ví dụ: Ứng dụng công cụ kiểm soát quá trình cải tiến chất lượng và năng suất quá trình phủ lớp đồng nhà máy sản xuất vi mạch. Khuyết điểm của quá trình là lớp đồng dễ vỡ, thiếu lớp đồng và thời gian phủ quá dài gây ùn tắc công việc và chậm trễ lịch sản xuất.
Nhóm kiểm soát chất lượng được thiết lập bao gồm người điều khiển bồn phủ, kỹ sư sản xuất trên dây chuyền, và kỹ sư quản lý chất lượng. Nhóm, theo kinh nghiệm, xác định hư hỏng thường xuyên của bộ điều khiển nồng độ đồng tại bồn mạ là nguyên nhân chính tăng thời gian sản xuất. Nhóm quyết định lập biểu đồ nhân quả nhằm xác định nguyên nhân hư hỏng của bộ điều khiển nồng độ. Kết quả biểu đồ có các nguyên nhân chính như sau:
Nhật ký thiết bị không cung cấp thông tin. Nhóm lập bảng thu thập số lieọu.
Tuaàn:_____________ Nhaân vieân:_______
Lỗi Mô tả Hiệu chỉnh 1. Biến thiên nồng độ
2. Hư hệ thống báo động 3. Hử bụm hoài
4. Tái cấp chất phản ứng 5. Bảo trì ống
6. Thay điện cực 7. Bộ điều khiển nhiệt độ 8. Bộ điều khiển oxy 9. Hử bụm para.
10. Hư điện cực Tổng số hư hỏng
Số liệu được thu thập trong 6 tuần. Kết quả phân tích Pareto như ở hình sau:
Tái cấp chất phản
ứng
Hư bơm Para. Bộ điều
khieồn nhieọt độ
Bảo trì oáng
Hử bụm hoài Hử ủieọn
cực
Hử heọ thống báo
động
Thay ủieọn cực Bộ điều
khieồn oxy
Hư bộ điều khieồn noàng
độ
Bieán thieân nồng độ
Từ biểu đồ trên ta thấy biến thiên nồng độ là nguyên nhân chủ yếu gây hư hỏng BĐK nồng độ. Tiếp tục phân tích Pareto nguyên nhân biến thiên nồng độ ta được biểu đồ sau:
Từ biểu đồ trên, nguyên nhân chính gây biến thiên nồng độ là thiết bị đo màu bị trôi, cần được sửa chửa để cải tiến quá trình. Bộ đo màu được sửa chữa làm giảm tỷ lệ thời gian hư hỏng của bộ điều khiển từ 60% xuống còn 20%, giúp đạt tốc độ sản xuất như mong muốn.
Trong thời gian thu thập dữ kiện, nhóm cũng quyết định dùng kiểm đồ kiểm soát nồng độ đồng X. Nồng độ đồng được đo bằng tay 3 lần mỗi ngày.
Kiểm đồ trung bình XCC kiểm soát nồng độ đồng trung bình quá trình như ở hình sau:
2.40 2.50 2.60 2.70 2.80 2.90 3.00 3.10 3.20 3.30 3.40
10/19 10/20 10/21 10/22 10/23 10/24 10/25 10/26 10/27 10/28 10/29 10/30 10/31 11/1 11/2 11/3 11/5 11/6 11/7 11/8 11/9 11/10 11/12 11/14 11/15 11/17 11/18 11/19 11/20 11/21 11/22 1/3 1/4 1/5 1/6 1/7 1/9 1/10 1/11 1/12 1/13 1/14 1/16 1/17 1/21 1/22 1/23 1/25 1/26 1/28 1/29 1/30 2/1 2/2 2/4 2/5 2/6
Ngày
Nồng độ trung bình cuûa đồng
Thấy rằng một số điểm vượt ra ngoài giới hạn nên quá trình ngoài kiểm soát. Truy nguyên các điểm ngoài giới hạn ta tìm nguyên nhân từ đó hiệu chỉnh đưa quá trình về trong kiểm soát.
Kiểm đồ khoảng RCC kiểm soát độ lệch cực đại nồng độ đồng từng ngày R nhử hỡnh sau.
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40
10/19 10/20 10/21 10/22 10/23 10/24 10/25 10/26 10/27 10/28 10/29 10/30 10/31 11/1 11/2 11/3 11/5 11/6 11/7 11/8 11/9 11/10 11/11 11/12 11/13 11/14 11/15 11/16 11/17 11/18 11/19 11/20 11/21 11/22 1/3 1/4 1/5 1/6 1/7 1/9 1/10 1/11 1/12 1/13 1/14 1/16 1/17 1/21 1/22 1/23 1/25 1/26 1/28 1/29 1/30 2/1 2/2 2/4 2/5 2/6ngày
Độ lệch
Một số điểm ngoài giới hạn nên quá trình không ổn định. Truy nguyên các điểm ngoài giới hạn ta tìm nguyên nhân từ đó hiệu chỉnh đưa quá trình về trong kiểm soát.