Statistická regulace

17.2.9.1

Statistická regulace

Ing. Barbora Stieberová, Ph. D.

Princip statistické regulace

Statistická regulace procesu – SPC (Statistical Process Control) představuje nejvýhodnější způsob mezioperační kontroly hromadné a sériové výroby. Je to metoda preventivní, která včasnými zásahy do procesu umožňuje udržovat jakost na požadované úrovni. Je založena na statistickém vyhodnocení výstupu výrobního procesu pomocí výběrových charakteristik zvoleného znaku jakosti.

Namátková kontrola, která představuje druhou možnou variantu mezioperační kontroly, obsahuje subjektivní charakter a oproti statistické regulaci má omezenou účinnost vlivem způsobu kontroly, nedostatkem objektivního rozhodování nebo také vlivem evidence o provedené kontrole.

Účelem statistické regulace je určit podle výsledků kontroly malého počtu výrobků odebraných z výrobní dávky za určitý časový interval, zda působením nějakého systematického jevu nenastávají takové změny, které by ohrozily splnění požadavků na jakost.

Statistická regulace navazuje na statistickou analýzu a spolu s ní stabilizuje výrobní proces ve třech fázích:

• - Určení nestability výrobního procesu, jejích typů a příčin (statistická analýza)
• - Uvedení procesu z nestabilního do stabilního stavu (statistická regulace)
• - Udržení procesu ve stabilním stavu (statistická regulace)

Statistická regulace výrobního procesu se rozděluje dle povahy regulované veličiny (znaku jakosti, parametru sledovaného procesu):

• Regulace měřením (znakem jakosti je spojitá kvantitativní veličina – rozměr výrobku, hmotnost výrobku)

• Regulace srovnáváním (v tomto případě jde o kvalitativní znak – počet vad na výrobku)

Regulační diagramy

Regulační diagramy představují hlavní nástroj statistické regulace výrobního procesu, nazýváme je podle jejich tvůrce, amerického odborníka W. A. Shewharta. Tyto digramy jsou založeny na stejných principech jako diagramy stability. Tzn. seskupováním chronologicky naměřených hodnot do skupin o stejném počtu a výpočtu výběrových charakteristik

Důležitou součást regulačních diagramů tvoří regulační meze. Jsou to rovnoběžky s časovou osou a určují hranice, ve kterých se s určitou pravděpodobností mají pohybovat výběroví ukazatelé, za předpokladu, že na proces působí pouze vlivy náhodné. V tomto případě je výrobní proces považován za stabilní. Pokud hodnoty výběrových ukazatelů padnou mimo regulační meze, stabilita procesu je porušena a přistupuje se k nápravným opatřením, která vrátí proces zpět do stabilizovaného stavu.

Dolní regulační mez značíme LCL (Lower Control Limit) a horní regulační mez UCL (Upper Control Limit). V diagramu je ještě zobrazena střední přímka CL (Central line).

Postup při sestavování regulačních diagramů

1. V pravidelných časových intervalech provádíme náhodný výběr předem stanoveného počtu výrobků n.
2. U vybraných výrobků změříme, či jinak zjistíme stejný znak jakosti (např. určitý rozměr výrobku).
3. Pro každý výběr určíme pro stanovený znak jakosti výběrové charakteristiky.
4. Vyneseme vypočtené charakteristiky do regulačního diagramu.
5. Provedeme vyhodnocení.

Analýza regulačního diagramu

Na základě určitých kritérií zjišťujeme, jestli je výrobní proces stabilní (je pod kontrolou) nebo ne. Stav, kdy proces není stabilní, se vyznačuje body ležícími mimo meze nebo body vykazujícími trendy či nenáhodná seskupení.

Je nutno podotknout, že statistická regulace je testováním statistické hypotézy a může tedy dojít ke vzniku dvou druhů chyb:

• Chybě prvního druhu

− zamítneme hypotézu o stabilitě procesu, je-li správná. Proces zůstává stabilní, ale vypočítaná výběrová charakteristika se může vyskytnout náhodou mimo regulační meze. Dochází ke zbytečnému vyhledávání systematických příčin.

• Chybě druhého druhu

− nezamítneme hypotézu, v případě, že je nesprávná. Proces začal být nestabilní, ale hodnoty výběrových charakteristik leží náhodou uvnitř regulačních mezí.

Případy, kdy je proces mimo kontrolu

• Jeden bod je mimo regulační meze – to může znamenat, že:

• Proces se změnil buď v tomto bodě nebo jako součást trendu

• Měřící systém se změnil (chybný výpočet, nový operátor, nový přístroj)

• Regulační mez je chybně vypočtena

• Bod je chybně zanesen do grafu

• Hodnoty vykazují určitou tendenci (trend) – např. 7 za sebou stoupajících (klesajících) bodů. Příčinami tendence mohou být:

• Opotřebení řezných nástrojů

• Změny v teplotě, vlhkosti

• Unavený operátor (nedostatečné utažení, přetažení)

• Změna rychlosti ve výrobě

• Změna v údržbě

• Hodnoty vytváří určitá seskupení – např. 11 bezprostředně následujících bodů leží na jedné straně střední přímky. Příčiny tvorby skupin mohou být následující:

• Změny v nastavení nástroje

• Různí operátoři

• Změny v měřící metodě

• Variace v materiálu

• Hodnoty periodicky oscilují mezi dvěma úrovněmi. To může být způsobeno:

• Různými způsoby měření

• Různými materiály

• Proces je příliš stabilní – většina bodů leží uvnitř úzkého pásma. Příčinou může být:

• Chybný výběr skupin

• Chybný měřicí přístroj

• Zlepšený proces – pozitivní

Normy týkající se regulačních diagramů

Problematika regulačních diagramů je zpracována v těchto čtyřech normách: ČSN ISO 7870, ČSN ISO 7873, ČSN ISO7966 a ČSN ISO 8285. Norma ČSN ISO 7870 pojednává o regulačních diagramech obecně. Norma ČSN ISO 7873 popisuje diagramy pro aritmetický průměr s výstražnými mezemi. Norma ČSN ISO7966 se týká přejímacích regulačních diagramů a v normě ČSN ISO 8285 jsou popsány Shewhartovy regulační diagramy. Na normy ISO navazuje řada speciálních norem, které jsou užívány hlavně v automobilovém průmyslu (např. QS – 9000, nebo normy VDA).

Regulace měřením

Tohoto způsobu statistické regulace používáme, jestliže je znak jakosti spojitá náhodná veličina (např. rozměr výrobku). Má oproti regulaci srovnáváním, větší vypovídací hodnotu (v jednom výběru nám stačí rozsah 4 – 5 hodnot), i když získávání hodnot je časově náročnější a nákladnější.

Při regulaci měřením sestrojujeme dva regulační diagramy pro jednu regulovanou veličinu. Jeden pro výběrovou charakteristiku polohy a druhý pro…