Modernin laatutekniikan synty

Modernin laatutekniikan synty

Vuonna 1924 Walter A. Shewhart julkaisi ensimmäiset ohjauskortit, Shewhart laittoi myös alulle kehityksen, jonka tuloksena syntyi niin sanottu jatkuvan parantamisen PDCA-kehä. Nämä kaksi muodostavat pohjan modernille laatutekniikalle. 1900-luvun alku oli kiehtovaa aikaa, fysiikka eteni harppauksin, perinteisen klassisen mekaniikan rinnalle kehittyivät sekä kvanttimekaniikka, että suhteellisuusteoria. Shewhartin löydökset voidaan tietyllä tavalla rinnastaa tähän, aikaisemmin riitti pelkän keskiarvon ymmärtäminen, Shewhartin jälkeen tämä ei enää riitä, pitää myös ymmärtää vaihtelua. 

WALTER ANDREW SHEWHART (1891–1967)  

Walter Shewhart syntyi New Cantonissa, Illinoisissa 18. maaliskuuta 1891. Hän sai kandidaatin ja maisterin tutkinnot Illinoisin yliopistosta. Fysiikan tohtorin arvonimen hän sai Kalifornian yliopistossa Berkeleyssä 1917. 

Vuonna 1918 Shewhart siirtyi työskentelemään Western Electric Companyyn auttaakseen insinöörejä parantamaan puhelinlaitteistojen laatua. Western Electric tuotti laitteita Bell Telephone Companylle, josta myöhemmin tuli American Telephone and Telegraph Company (AT&T).  

Western Electric Company valmisti heille puhelinlaitteita, ja vuodesta 1905 lähtien sen suurin tehdas oli Hawthornen tehdas Cicerossa, Chicagon esikaupungissa. Yritys ja sen tehdas kasvoivat nopeasti puhelinten tarpeen myötä. Vuonna 1913 työntekijöitä oli 14 000 ja vuonna 1930 43 000. Se oli aikanaan yksi maan suurimmista tuotantolaitoksista.  

Shewart työskenteli Hawthornessa vuoteen 1925, jolloin hän muutti Bell Telephone Research Laboratoriesiin, jossa hän pysyi eläkkeelle siirtymiseensä asti vuonna 1956.  

Hawthornessa ollessaan Shewhart tapasi ja vaikutti W. Edwards Demingiin, joka jalosti Shewhartin menetelmiä eteenpäin. Joseph Juran työskenteli myös Hawthornessa vuosina 1924–1941 ja sai vaikutteita Shewhartilta.  

Shewhartia, Demingiä ja Jurania pidetään usein laadunparannusliikkeen kolmena perustajana. Kaksi Shewhartin panosta vaikuttaa edelleen päivittäiseen laatutyöhön – ohjauskortit ja Plan-Do-Study-Act (PDSA) -sykli.  

Shewhart julkaisi lukuisia artikkeleita, joista monet olivat Bell System Technical Journal -lehdessä, ja kaksi kirjaa: “Economic Control of Quality of Manufacturing Product” vuonna 1931 ja “Statistical Method from the Perspective of Quality Control” vuonna 1939 (uusintapainos vuonna 1986).  

Hän oli myös John Wiley and Sonsin “Mathematical Statistics Series” -sarjan ensimmäinen toimittaja, ja hän jatkoi tässä tehtävässä yli 20 vuotta. Shewhart toimi konsulttina sotaosastolla toisen maailmansodan aikana, ja tuloksena olevat amerikkalaiset sotastandardit auttoivat tuottavuuspyrkimyksissä.  

Muita konsultointitöitä olivat työskentely Yhdistyneiden kansakuntien ja Intian hallituksen kanssa. Shewhartin saamien palkintojen joukossa oli American Society of Mechanical Engineersin Holley-mitali ja hän oli ensimmäinen American Society for Quality Control -järjestön Shewhart-mitalin saaja. Hän kuoli 11. maaliskuuta 1967 Troy Hillsissä, New Jerseyssä 75 -vuotiaana.  

MODERNIN LAATUTEKNIIKAN ISÄ 

Shewhartia voidaan hyvällä omallatunnolla kutsua modernin laatutekniikan isäksi. Hänen ansiostaan meillä on menetelmä oppimiseen ja parantamiseen (PDSA), sekä keino tunnistaa ja luokitella vaihtelu (ohjauskortit). 

Vuoden 1939 kirjassaan ”Statistical Method from the Viewpoint of Quality Control” Shewhart kuvaa ensimmäisen version syklistä, joka myöhemmin on totuttu tuntemaan PDSA:na tai PDCA:na. Shewhart kuvasi tieteellisen menetelmän massatuotannon prosessitermein. 

Shewhart ei tyytynyt pelkästään soveltamaan tieteellistä menetelmää massatuotantoon, vaan hän huomasi, ettei tilanne ole aivan näin suoraviivainen. Ei riitä, että joku suunnittelee tuotteen, joku valmistaa sen ja tämän jälkeen joku vielä tarkastaa mitä tuli tehtyä. Näiden kolmen vaiheen pitää muodostaa kehä tai ympyrä, eli tarkastusten tulosten pitää vaikuttaa tuotteen spesifikaatioon. 

Shewhartin sanoja vapaasti lainaten, sitomalla yhteen suunnittelu, tuotanto ja tarkastus aikaansaadaan tehokas prosessi tiedon hankkimiselle. 

Shewhartin mukaan tällä tavalla massatuotanto voi jatkuvasti parantaa toimintaansa ja käyttää raaka-aineita entistä tehokkaammin. Kuten jo aikaisemmin mainittiin W. Edwards Deming työskenteli Shewhartin kanssa ja muun muassa editoi Shewhartin luennosta yllä mainitun vuoden 1939 kirjan. 

Deming jalosti Shewhartin ideoita ja yksi esimerkki tästä on vuonna 1950 Japanissa JUSE:n (Japanese Union of Scientists and Engineers) japanilaisille insinööreille ja yritysjohtajille pidetyssä luontosarjassa esitetty versio Shewhartin ympyrästä.

Uudessa versiossa Deming korosti eri vaiheiden jatkuvaa yhteistyötä ja vaiheiden toistamista uudelleen ja uudelleen, jotta tuotteiden ja palvelujen laatu paranee.

Tämän jälkeen Shewhartin ympyrä on jatkanut kehittymistään, ja on löydettävissä (hieman vaihtelevasti nimettynä) esimerkiksi ISO-standardien rakenteesta, eri kauppanimillä myytävien ongelmanratkaisu- ja parannusmenetelmien taustalta ja tottakai lukuisista ”Lean-työkalu”-listoista.

VAIHTELUN YMMÄRTÄMINEN

Toinen vähintään yhtä merkittävä Shewhartin muodostama laatutekniikan kulmakivi on vaihtelun ymmärtäminen, tähän liittyvä tapa ajatella ja tietenkin myös tekniikat ja työkalut. Shewhart työskenteli Western Electricin Hawthornen tehtailla, jossa siis valmistettiin puhelimia ja puhelinsignaalin kuljettamiseen paikasta toiseen tarvittavia vahvistimia. 

Tavoitteena oli puhelinlaitteiden yhdenmukaisuus ja mainoslauseena olikin ”As alike as two telephones”.

Kuitenkin tilanne tuntui pahenevan mitä enemmän yhdenmukaisuuteen panostettiin, 1920-luvun puolessavälissä neljäsosa yrityksen yli 40000 työntekijästä oli tarkastajia. Shewhart perehtyi ongelmaan ja havaitsi, että sinällään jalo tavoite kaikkien ongelmien syiden selvittämisestä ja niihin kohdistuvien toimenpiteiden tekemisestä ei johtanut haluttuun tulokseen (yhdenmukaisuuden paranemiseen, eli vaihtelun vähenemiseen).

Western Electricin tarkastajat olettivat, että jokainen vikaantunut laite on seurausta jostain erityisestä tapahtumasta, vaikka todellisuudessa näin ei ollut. Se, että laitteita vikaantui, oli seurausta siitä, että valmistusprosessi ei ollut tarpeeksi kyvykäs, ei siitä, että jokaiseen vikaan liittyisi jotain erityistä. Ja kun reagoitiin yksittäiseen vikaantuneeseen laitteeseen kuin taustalla olisi ollut jokin erityinen syy, itse asiassa lisättiin valmistusprosessin vaihtelua ja aiheutettiin lisää vikaantuneita laitteita.

Shewhart siis tunnisti kaksi vaihteluluokkaa, joita hän kutsui “määritettävissä olevaksi syyksi” (assignable cause) ja “yleiseksi syyksi” (common cause). Nykyisin näistä kahdesta luokasta käytetään nimiä “erityissyy” ja “satunnaissyy”. 

Hän kehitti ohjauskortin työkaluksi näiden kahden erottamiseksi toisistaan. Shewhartin mukaan prosessin saattaminen tilastollisen kontrollin (ohjauksen) tilaan – jossa on vain satunnaista vaihtelua – ja sen pitäminen ohjauksessa oli tarpeen hukan vähentämiseksi ja laadun parantamiseksi. 

Kirjansa ” Economic Control of Quality of Manufactured Product” esipuheessa Shewhart totesi: ”Teollisuudessa tavoitteena on saada aikaan taloudellisia keinoja tyydyttää ihmisten tarpeet ja siten supistaa kaikki mahdollinen rutiineiksi, jotka vaativat mahdollisimman vähän inhimillistä työtä. Käyttämällä tieteellistä menetelmää, joka on laajennettu ottamaan huomioon nykyaikaiset tilastolliset käsitteet, on tullut mahdolliseksi asettaa rajat, joiden sisällä rutiininomaisten ponnistelujen tulosten on oltava, jotta ne olisivat taloudellisia. Poikkeamat rutiiniprosessin tuloksissa näiden rajojen ulkopuolella osoittavat, että rutiini on hajonnut eikä ole enää taloudellinen ennen kuin ongelmien syy on poistettu.” 

Eli Shewhartin ohjauskortit kertovat käyttäjälleen taloudelliset rajat. Jos tulokset pysyvät näiden rajojen sisällä (tuloksissa esiintyy siis vain satunnaista vaihtelua), ei ole taloudellisesti järkevää etsiä syytä. Jos taas tulos on rajojen ulkopuolella (erityissyy), on taloudellisesti järkevää etsiä syy tälle tulokselle.

Oikeassa elämässä kahden mittaustuloksen, kahden eri luvun vertailu keskenään on luonnollista, intuitiivista, jopa inhimillistä, valitettavasti juuri tämä saattaa meidät monesti vaikeuksiin. Yleensä kaikki muutokset, kaikki erot kahden luvun välillä virheellisesti tulkitaan niin sanotusti signaaleiksi, ja näille on löydettävä selitys. 

Tässä virheellisessä tulkinnassa ajaudutaan tilanteeseen, jossa kaksi pistettä, kaksi lukua muodostaa trendin. Jos jälkimmäinen luku on suurempi kuin ensimmäinen, nähdään signaali (nouseva trendi), jos ensimmäinen luku on suurempi kuin jälkimmäinen, nähdään signaali (laskeva trendi) ja jos luvut ovat yhtä suuria, on sekin signaali, koska odotimme niiden muuttuvan. 

Kaikesta tulee signaali ja jokainen signaali on selitettävä. Selitysten on oltava uskottavia, mutta niillä ei tarvitse olla yhteyttä todellisuuteen.

Liike-elämässä ja teollisuudessa oleellinen kysymys on ”Onko tulokset tuottaneessa prosessissa tapahtunut muutos?” Pitääkö tehdä jotain vai ei? Jos tulokset pysyvät ohjausrajojen sisällä, ei muutosta ole tapahtunut, eikä näin ollen ole taloudellisesti järkevää lähteä sitä etsimäänkään, resurssit valuvat todennäköisesti hukkaan. 

Jos havaitaan signaali jostain erityisestä, eli ohjausrajojen ulkopuolinen tulos, kannattaa muutoksen aiheuttajaa alkaa etsiä. Kaikessa mitä teemme ja kaikessa mitä mittaamme on vaihtelua. 

Tämä vaihtelu aiheuttaa epävarmuutta (kohinaa) kaikkiin todellisesta maailmasta saatuihin lukuihin ja tämä kohina vaikeuttaa sinänsä yksinkertaisilta kuulostavien kahden luvun vertailujen tulkintaa. Jollain tavalla tästä kohinasta on päästävä mahdollisuuksien mukaan eroon, suodatettava mahdollinen signaali esiin kohinasta. Kaikessa datassa, kaikissa mittaustuloksissa on kohinaa, joissain saattaa kohinan lisäksi olla myös signaali mukana. 

Shewhartin ohjauskortit ovat vastaus kysymyksiin; miten signaali saadaan erotettua kohinasta, onko prosessissa tapahtunut muutos, kannattaako yksittäiseen tulokseen reagoida. Ja vastaus saadaan kaiken lisäksi kustannustehokkaassa muodossa, ohjauskortteja käyttämällä minimoidaan riski ja kustannus ylireagoinnille. Tämä tarkoittaa tilannetta, jossa liian hätäisesti reagoidaan kahden luvun väliseen eroon ja oletetaan eron olevan seurausta todellisesta muutoksesta, vaikka kyseessä onkin vain satunnaisen vaihtelun tuotos. Pahimmillaan tämä voi johtaa selityksien keksimiseen ja jopa prosessin kannalta haitallisten toimenpiteiden tekemiseen.

Ylireagointia kuvaava ja hyvin dokumentoitu esimerkki löytyy toisen maailmansodan vuosilta Englannista. Conrad Hal Waddington oli mukana brittien perustamassa operaatiotutkimuksen (Operational Research) ryhmässä, jonka yhtenä tehtävänä oli parantaa pommikoneiden tehokkuutta, eli vähentää maahan jääneiden koneiden päivittäistä määrä. Tavoitteena oli tietenkin joka päivä saada mahdollisimman monta konetta ilmaan.

Liberator pommikonelaivueiden yhteenlaskettu konemäärä tietyssä tukikohdassa oli 40 konetta, mutta päivittäin ilmaan saatiin keskimäärin vain noin 20 konetta, loput koneet odottivat joko suunniteltua tai suunnittelematonta huoltoa. Perinteinen lähtökohta ennakoivaan huoltoon on se, että mitä enemmän ennakoivaa huoltoa tehdään, sitä vähemmän ongelmia tulee käytön aikana ja potentiaaliset ongelman havaitaan ja korjataan huollon aikana.

Waddington ryhmineen suhtautui tilanteeseen avoimin mielin ja teki mielenkiintoisen havainnon (Waddington Effect), tehtyjä ennakoivia huoltoja näytti seuraavan piikki ennakoimattomien huoltojen esiintymistiheydessä. Waddingtonin omin sanoin: ”Tarkastuksella on taipumus lisätä vikoja, ja tämä voi johtua vain siitä, että se aiheuttaa positiivista haittaa häiritsemällä suhteellisen tyydyttävää tilannetta.” Kuulostaa samanlaiselta tilanteelta, jonka edessä Shewhart oli ollut toistakymmentä vuotta aikaisemmin. Reagoitiin satunnaiseen vaihteluun, ”korjattiin” vikoja, joita ei ollut edes olemassa, heilutettiin suhteellisen vakaata tilannetta, saatiin aikaan lisää vaihtelua ja sitä kautta vikoja.

Ohjauskortteihin palataksemme, niiden käyttö tasapainottaa yllä mainitun riskin vaihtoehtoisen tilanteen suhteen eli sen, että signaali jäisi huomaamatta. Tämä tarkoittaa siis tilannetta, jossa lukujen väliseen eroon olisi oikeasti olemassa syy, jokin olisi muuttunut prosessissa, mutta emme huomaisi sitä. Menettäisimme siis mahdollisuuden oppia prosessista. Täysin näistä riskeistä ei päästä eroon, mutta ohjauskorttien avulla voidaan toimia taloudellisesti järkevässä tilanteessa.

Kun signaali ja kohina menevät sekaisin seurauksena on hämmennys.

Walter A. Shewhartia voidaan hyvällä omallatunnolla kutsua modernin laatutekniikan isäksi, jonka työn tulokset vaikuttavat edelleenkin oleellisesti siihen, miten laatua tänä päivänä pitää lähestyä.

Shewhartin kädenjälki näkyy edelleen esimerkiksi siinä, että PDCA-kehä toimii Lean Six Sigmassa käytetyn DMAIC-parannusmallin pohjana ja kertoo meille, miten satunnaista vaihtelua vähennetään. Alkuperäinen suunnittelun, tuotannon, ja tarkastamisen kehä taasen on taustalla uusien tuotteiden ja palvelujen suunnittelussa käytetyssä Design for Six Sigma konseptissa.

Lähteet:

• https://fi.wikipedia.org/wiki/Hawthorne-ilmiö (vierailtu 11.4.2024)
• Walter A Shewhart, 1924, and the Hawthorne factory, M Best, D Neuhauser, Qual Saf Health Care 2006;15:142–143.
• Statistical Method from the Viewpoint of Quality Control, W. A. Shewhart, Dover Publications (1986 reprint)
• Economic Control of Quality of Manufactured Product, W. A. Shewhart, D. van Nostrand Company (1931)
• Circling Back, Clearing Up Myths About The Deming Cycle And Seeing How It Keeps Evolving, Ronald D. Moen, Clifford L. Norman, Quality Progress, November 2010, Volume 43 Issue 11, pp. 22-28
• Out of the Crisis, W. Edwards Deming, The MIT Press (2018)
• The New Economics for Industry, Government, Education 3^rd edition, W. Edwards Deming, The MIT Press (2018)
• What Deming Told the Japanese in 1950, Peter J. Kolesar, Quality Management Journal, October 1994, 2(1):9-24
• Twenty Things You Need To Know, Donald J. Wheeler, SPC Press (2009)
• The Waddington Effect, C⁴U-Compliance, and Subsequent Impact on Force Readiness, James P. Ignizio, Phalanx, Vol. 43, No. 3 (SEPTEMBER 2010), pp. 17-21, Military Operations Research Society