Statystyczna kontrola procesu produkcji

Idea statystycznej kontroli procesu (ang. SPC – Statistical Process Control) zrodziła się blisko 100 lat temu. Początkowo metodę tą stosowano wyłącznie do doskonalenia jakości produktów. Z czasem wprowadzano do niej udoskonalenia i modyfikacje, a także odkryto nowe obszary zastosowania.

Obecnie dostarczana przez SPC wiedza, jest z powodzeniem wykorzystywana w dziale utrzymania ruchu i ciągłego doskonalenia (continuous improvement). Ważnym wydarzeniem w rozwoju statystycznej kontroli procesu było upowszechnienie systemów automatyki przemysłowej. Dzięki nim metoda SPC stanowi narzędzie, pomagające skutecznie zarządzać produkcją w czasie rzeczywistym.

Obszary wykorzystania SPC – w jakich miejscach i do jakich celów wykorzystywana jest metoda statystycznej kontroli procesu?

Jakość

Pierwotnym i nadal najczęstszym zastosowaniem SPC jest dbanie o jakość towaru. Odbywa się to na zasadzie wyznaczenia i monitorowania parametrów wpływających na jakość. Przykładem na to może być kontrola temperatury podczas produkcji kauczuku czy wypieku chleba. Gdy przez pewien czas temperatura przekroczy określone wartości to wiemy, że finalny produkt będzie wadliwy. Metoda pozwala zatem zmienić podejście do kontroli jakości z reaktywnej na aktywną. Dzięki SPC ewentualne problemy można wychwycić już w trakcie wytwarzania, a nie dopiero podczas inspekcji produktów gotowych. Znacząco pozwala to ograniczyć straty produkcyjne.

Utrzymanie ruchu

Po statystyczną kontrolę procesu coraz częściej sięgają działy utrzymaniu ruchu. Niektóre anomalie w przebiegu procesu produkcji, takie jak gwałtowne skoki zużycia energii elektrycznej, mogą bowiem świadczyć o wyeksploatowaniu lub usterkach maszyn. Za sprawą SPC można znaleźć nieprawidłowości, które są trudne do wykrycia podczas standardowego serwisu. Metoda statystycznej kontroli procesu stanowi element predykcyjnego utrzymania ruchu – pomaga usuwać przyczyny, a nie dopiero skutki awarii.

Dział ciągłego doskonalenia (continuous improvement)

Statystyczna kontrola procesu produkcji umożliwia uchwycenie subtelnych zależności między ustawieniami maszyn, parametrami procesu, a jakością wyrobów i wydajnością procesu produkcyjnego. Dzięki analizie danych historycznych pozyskanych w ramach SPC, możliwa jest kompleksowa optymalizacja produkcji.

Jakie parametry monitorować?

Wybór parametrów do kontroli zależy od specyfiki zakładu produkcyjnego, stosowanych w nim technologii, maszyn oraz przede wszystkim celów, jakie są stawiane przed wdrożeniem metody SPC. W praktyce, do najczęściej kontrolowanych zmiennych należą:

• parametry produktu: wymiary, waga
• parametry procesu: temperatura, ciśnienie
• parametry pracy maszyn: zużycie energii elektrycznej, wibracje.

Co metodzie SPC daje automatyka przemysłowa?

Złożoność niektórych procesów produkcji sprawia, że kontrować trzeba wiele rzeczy jednocześnie. Ręczne zbieranie i analizowanie dużej ilości danych , przy użyciu papierowych arkuszy, jest czasochłonne i nieefektywne. Co więcej, dostarczone w ten sposób informacje nadają się do analiz historycznych, ale już nie do podejmowania natychmiastowych działań.

Aby móc monitorować stan procesów produkcji w czasie rzeczywistym, konieczne jest użycie zautomatyzowanych narzędzi kontroli i analizy. Stanowią je czujniki i sterowniki połączone lokalną siecią komputerową. Nadzór nad nimi sprawuje system realizacji produkcji (MES – Manufacturing Execution System). Rolą oprogramowania MES jest bieżące pobieranie danych, przetwarzanie, analiza i alarmowanie o odchyleniach od założonej normy. Dzięki dwustronnej komunikacji systemu MES ze sterownikami maszyn, całość można skonfigurować w ten sposób, aby w określonych oprogramowanie bezpośrednio wpłynęło na pracę maszyny.

Kolejny problem, który pomaga rozwiązać automatyzacja to czas reakcji. Podczas tradycyjnie prowadzonej kontroli jakości o tym, że coś poszło nie tak, dowiadujemy się dopiero jakiś czas po wyprodukowaniu towaru. Często okazuje się wtedy, że trzeba zutylizować dużą ilości produktów. Zautomatyzowana SPC zaalarmuje o nieprawidłowości już w chwili jej wystąpienia. Pozwala to znacznie ograniczyć straty produkcyjne.

Jakie korzyści można osiągnąć dzięki SPC?

• Rdukcja strat produkcyjnych – większa stabilność procesów i szybka reakcja na nieprawidłowości pozwala ograniczyć ilość wadliwych towarów. Przedsiębiorstwo tym samym marnuje mniej surowców, komponentów i energii elektrycznej.
• Poprawa wydajności produkcji – mniej strat oraz optymalne ustawienie parametrów produkcji pozwalają osiągnąć wyższą wydajność.
• Niższe koszty – mniejsze koszty produkcji i reklamacji (spada ryzyko wypuszczenia wadliwego towaru na rynek.
• Skrócenie czasu cyklu – osiągnięcie optymalnego ustawienia maszyn i warunków procesu pozwalają produkować szybciej
• Zarządzanie w czasie rzeczywistym – podejmowanie decyzji na podstawie bieżących, a nie historycznych danych.

Jak wdrożyć statystyczną kontrolę procesu?

Wprowadzenie SPC poprzedza określenia potrzeb i celów, jakie zakład zamierza osiągnąć. Kolejne kroki to wytypowanie kluczowych parametrów, określenie sposobu ich pomiaru i przedziałów tolerancji. Ostatni etapem jest dobranie infrastruktury, a więc aparatury kontrolno-pomiarowej i systemu informatycznego. Największe korzyści z wdrożenia SPC przedsiębiorstwo odczuje wtedy, gdy z otrzymywanej w jej ramach wiedzy nauczy się w pełni korzystać.