Thống kê xác suất và đóng tàu

Bài này được viết căn cứ theo tài liệu chính :
-Process Analysis through Accuracy Control thuộc chương trình National Shipbuilding Reseach Program của Mỹ năm 1985 

-Sau đó, TS Richard Lee Storch của Đại học UW trình bày lại trong cuốn "Ship Production " in năm 1988 và 2007.Storch tốt nghiệp cử nhân tại Webb Institute , thạc sĩ tại MIT , tiến sĩ tại UW .Ông từng làm Trưởng khoa Kỹ thuật Công nghiệp và Hệ thống (Department of Industrial &Systems Engineering ) của UW .Điện thoại:+1-206-543-5387; Email :rlstorch@u.washington.edu .Trong những năm qua, ông tập trung nghiên cứu về năng suất và chất lượng trong công nghiệp đóng tàu , là thành viên của Hội đồng công nghệ đóng tàu của SNAME .

-Chương  精度造船基础 -Căn bản về đóng tàu đạt độ chính xác  trong cuốn Sổ tay Công nghệ đóng tàu (lần 3) do Hoàng Hạo chủ biên .
            
Đóng tàu hiện đại dựa trên công nghệ nhóm GT, sử dụng phân rã công việc theo hướng sản phẩm PWBS, tích hợp mạnh mẽ việc chế tạo thân vỏ, outfit và sơn, rất cần thiết phải thực hiện việc kiểm tra khống chế độ chính xác (tiếng Anh accuracy control ,tiếng Trung ( 精度管理 jingdu guanli tinh độ quản lý) .Bởi vỉ ,các công việc ở các giai đoạn kế tiếp nhau chịu ảnh hưởng nặng nề vỉ độ không chính xác của các sản phẩm trung gian trước đó .Mặc dù ở từng giai đoạn đã chú ý kiểm tra các sản phẩm trung gian nhưng một việc quản lý độ chính xác tổng thể là vô cùng cần thiết , là một bộ phận quan trọng của hệ thống đóng tàu hiện đại.Nó coi việc điều hành độ chính xác là một kỹ thuật quản lý nhằm cải thiện năng suất toàn bộ hệ thống đóng tàu bằng cách tập trung sự chú ý vào từng khu vực riêng rẽ mà cải tiến sẽ đem tới nhiều cái lợi rõ rệt. Nó cũng cung cấp cho ta những phương tiện để theo dõi từng quá trình thi công hay từng vấn đề .Ngoài ra ,áp dụng toàn bộ hệ thông quản lý độ chính xác sẽ thiết lập một vòng phản hồi có định lượng giữa việc chế tạo với việc lập kế hoạch, thiết kế và kỹ thuật công nghệ. Vì vậy , quản lý độ chính xác được định nghĩa là "việc áp dụng kỹ thuật thống kê để theo dõi, kiểm tra và liên tục cải thiện việc thiết kế chi tiết, lập kế hoạch và các phương pháp làm việc sao cho đạt năng suất tối đa trong công nghiệp đóng tàu ".Thực ra , kỹ thuật thống kê từ những năm 1940 đã được áp dụng và sách vở thường ghi là "kiểm tra chất lượng bằng phương pháp thống kê" Nhưng chúng ta đừng nên nhầm lẫn giữa đảm bảo chất lượng (quality assurance ) với quản lý độ chính xác. Quản lý độ chính xác chính là điều hành (regulation) độ chính xác nhằm đạt năng suất tối đa . Việc quản lý điều hành này là một công cuộc cân bằng đánh đổi giữa một độ chính xác tốt hơn (và tiếp theo là cải tiến việc chế tạo và lắp ráp ) với giá thành để đạt được độ chính xác đó .
              Nguyên lý thống kê áp dụng trong quản lý độ chính xác dựa trên một quan sát là trên đời chẳng có một thứ gì tuyệt đối chính xác. Dù người công nhân có cố gắng làm việc chính xác đến đâu, vẫn có một sai lệch (variation) với kích thước dự định mà ta có thể biết và đo đạc được. 
              Ví dụ ta cần ghép hai tấm tôn A và B , mỗi tấm đều có chiều dài trung bình và độ lệch chuẩn (standard deviation ) có liên quan tới quá trình chế tạo .Trong trường hợp này là chiều dài trung bình là chiều dài thiết kế L_a= 99 inch và L_b=120 inch

             

Vì cả hai đều được chế tạo theo cùng một quy trình nên có cùng một độ lệch chuẩn là 0,02 inch tức là 99,9 % (3S) của các tấm chế tạo tương tự nằm trong phạm vi ±1/16 inch của kích thước trung bình như trên hình vẽ .Tổng chiều dài của hai tấm khi ghép lại là : 96 in + 120 in =216 in .Độ lệch chuẩn của tấm ghép (0,02)²+(0,02)²=0,008 .Khai căn ta có S_AB=0,0283 Xét quá trình này tuân theo phân bố chuẩn (normal distribution) , 99,9 % của các tấm nối ghép sẽ sai lệch với chiều dài thiết kế ±3/32 inch.Trong ví dụ đơn giản này ta chưa xét tới các độ co rút do hàn , độ phẳng …nhưng việc phân tích này giúp lượng vật tư cần bù trừ so với kích thước thiết kế trong khi chế tạo 

           Phương sai (variation) khác với sai số (error) .Sai số là kết quả của hành động thiếu hiểu biết, thiếu thận trọng hay nguyên nhân tai nạn bất thường làm cho vật lệch khỏi kích thước dự định ban đầu.

Đó không phải là một việc thường xuyên trong khi quản lý độ chính xác lại quan tâm tới những phương sai xảy ra trong quá trình thao tác bình thường. Phương sai có thể gây ra bởi công nhân, máy móc ,dụng cụ và quá trình công nghệ . Bất kỳ một quá trình lao động lặp đi lặp lại cũng sản xuất ra các sản phẩm với đặc tính có phương sai .Ví dụ khi cắt hàng loạt thanh thép dẹt  sẽ có phương sai khỏi kích thước thiết kế .Những phương sai đó liệt kê lại sẽ cho ta một sự phân bố gần như phân bố chuẩn (normal distribution)  .

Có hai thông số mô tả đường cong phân bố chuẩn (N) giống như hình cái chuông ,đó là :
-trị số trung bình (mean) là trung bình số học của các phương sai trong một mẫu
-phương sai chuẩn (standard deviation) nó xếp hạng các kích thước phương sai so với giá trị trung bình tùy theo tần số xuất hiện.
Với phân bố chuẩn, 67% giá trị sẽ nằm trong một độ phương sai khỏi giá trị trung bình, 95% nằm trong hai phương sai và 99,7% nằm trong ba phương sai .Ta có thể tính hai thông số đó bằng các công thức toán học.  
     

Sơ đồ kiểm tra (sơ đồ Shewhart) -