چگونه به کمک SPC فرآیند تولید با قالب را بهینه کنیم

چگونه به کمک SPC فرآیند تولید با قالب را بهینه کنیم

 

مقدمه:
در صنایع تولید با قالب و نیز قالبسازی مهمترین برایند در نظر گرفته شده در انطباق بین واحد های طراحی و ساخت و تولید عملکرد مناسب قالب به هنگام ضرب زدن و مناسب بودن ابعاد قطعه در نظر گرفته می شود که داشتن این دید و درک از فرایند ساخت و تولید، حداقل میزان توانایی برای یک سازمان به منظور حصول اطمینان از تامین تعهد در قبال ساخت و یا تولید با قالب می باشد. لذا جهت بالا بردن توانایی فرایند تولید با قالب پس از طراحی و ساخت این امر باید با دید وسیع تر و جامعتری در نظر گرفته شود.مهمترین و کاربردی ترین تکنیک که نشان دهنده بررسی این اهمیت ویژه باشد یکی ازهفت ابزار کنترل فرایند آماری(SPC) می باشد که در قالب نمودارهای کنترلی(X-R) گنجانده شده است.در یک نگاه کوتاه کاربرد اصلی نمودار های کنترلی در SPC پیشگیری از انحراف فرایند تولید با پایش نمودار کنترل به صورت آنلاین(روی خط)با تشخیص انحرافات در نموداری که از نمونه گیری های دوره ای صورت می گیرد ، می باشد.
اینک جهت تعمیم مفاهیم قابل ذکردر مورد قالب با تکنیکSPC به ذکر توضیح اجمالی در رابطه با این تکنیک بسنده می کنیم.
SPC (STATISTICAL PROCESS CONTROL) چیست:
 SPCيك روش نظام مند براي حل مشكل ويا ايجاد بهبود در فرآيند وتحت كنترل درآوردن فرآيندها به نحوي كه بتوان از كيفيت خروجي فرآيند اطمينان حاصل كرد مورد استفاده قرار می گیرد.
هدف از انجام SPC :
در گذشته ، مبناي ساخت و توليد بدين گونه بوده که محصولات پس از ساخت و توليد و تبديل به  محصول نهايي مورد  بارزسي و  آزمون قرار گرفته  و   ا قلام نامطلوب از آنها جداسازي مي گشت و سپس اقدام جهت رفع اشکال پیش آمده در قالب می کردند که این استراتژی بر مبناي  "شناسائي"  استوار بوده است ، که بسيار ناکارا بوده است. چرا که اجازه مي دهد زمان و مواد بر روي قالبهایی سرمايه گذاري شوند که هميشه مورد استفاده نيستند.بسيار کارآتر است چنانچه بتوانيم با عدم توليد قطعات با قالبهای دارای قابلیت اطمینان پایین در همان گام نخست از ايجاد ضايعات جلوگيري کرده، و یا اینکه بتوانیم  استراتژي پيشگيرانه به گوش آشنا و حتي بديهي  را در سازمان به کار گیریم.تغييرات ناشي از علل خاص بر روي فرايند مي تواند هم زيانبار باشد و هم سودمند . هنگامي که اين تغييرات زيانبارند، بايد علت آنها شناسايي و رفع گردد. در حالتي که اين تغييرات سودمندند، بايد شناسايي گرديده و به عنوان جزئي ثابت از فرآيند درآيند.

هت ابزار SPC چیست:
ابزار هفتگانه کنترل آماري فرايند از ديرباز در سازمان ها مورد استفاده واقع مي شود، به طوري که هم اکنون آشنايي با اين ابزار يكي از الزامات بخش کنترل کيفيت هر سازمان و کامل کننده واحد فنی و مهندسی در نظر گرفته می شود. اين ابزارها عبارتند از :
١. برگه ثبت داده ها
٢. هيستو گرام
٣. نمودار پارتو
۴. نمودار علت و معلول
۵. نمودار تمرکز نقص ها
۶. نمودار پراکندگي
٧. نمودار کنترل

1- نمودار ثبت داده ها :
در مراحل اوليه اجراي SPCجمع آوري اطلاعات مورد نياز فرايند مورد مطالعه ، ضروري است . برگه ثبت داده ها براي شكل دادن به داده ها ي جمع آوري شده درقالبي معين استفاده مي شوند تا بتوان به سادگي از داده ها استفاده و آنها را تحليل کرد .

2- هيستوگرام : نوعي نمودار ميله اي است که براي
 الف : درک بهتر و ساده تر شکل توزیع فراواني و داده ها                                           
 ب : مکان یا تمایل مرکزي توزیع       
 ج : پراکندگي یا گسترش توزیع مورد استفاده قرار می گیرد.
 
3- نمودار پارتو :
نمودار پارتو، نموداري ميله اي است که آه علل مشكلات به وجود آمده را با مقايسه فراواني آنها تعیین می کند . نام اين نمودار، از نام يك دانشمند ايتاليايي علوم اجتماعي به نام « ويلفردپارتو » گرفته شده است. براساس اصل آه وي در مورد اقتصاد بيان کرده که ٨٠ درصد نتايج و مسائل از ٢٠ درصد علل ناشي مي شوند . به عبارت ديگر، اگر چه ممكن است براي مسائل موجود، علل بسيار زيادي وجود داشته باشد، ولي با رفع تعدادی از آنها مي توان بخش اعظم مسائل را حل کرد.

4- نمودار ايشي کاوا – استخوان ماهي – فيشبن – علت و معلول :
زماني که عيب ، اشكال و يا اشتباهي به وجود می آید بايد علل بالقوه آن نيز تعيين گردد.در مواقعي که مجموعه علل بروز مشكل واضح نيست – يا فقط دو يا چند مورد از آنها مشخص است ،نمودار علت و معلول مي تواند ابزار مفيدي براي شناسايي علل بالقوه باشد .
 
5- نمودار تمرکز نقص:
اين نمودار، تصويري است از يك محصول كه آن را از ابعاد مختلف نشان ميدهد. بااستفاده از اين شكل مي توان محل يا محل هاي ايجاد عيب را روي محصول مشخص كردو مورد تجزيه و تحليل قرارداد.

6- نمودار پراكندگي
نمودارهاي پراكندگي انواع مختلفي دارند كه از آن ميان مي توان نمودارهاي همبستگي و نمودارهاي پراكندگي در محدوده تلرانسي را نام برد.از نمودار همبستگي براي پي بردن به رابطه بالقوه بين دو متغير استفاده مي شود .با استفاده از نمودار پراکندگی در محدوده تلرانس می توان به شکل و میزان پراکندگی تولیدات در محدوده تلرانسی نقشه یا خواست مشتری پی برد.

7- نمودار کنترل
نمودار كنترل مهمترين و پيچيده ترين آنهاست . بااستفاده نمودارهای کنترل از میان ابزارهای هفتگانه  SPC مي توان نوسانات فرايند را تحت كنترل درآورد و با اقدامات پيشگيرانه از توليد محصول خراب جلوگيري كرد . رسم نمودار كنترل ، مبتني بر روشهاي آماري است و لذا براي شناخت انواع نمودارهاي كنترل و رسم آنها ، آشنايي مختصري با مفاهيم آماري لازم است .

علل ایجاد نوسانات در فرایند:
علل عام: به بسياري از منابع نوسانات در يک فرآيند اشاره مي کنند که درطي زمان توزيعي پايدار وتکرارپذير دارند.اين موضوع "تحت کنترل آماري"، "در وضعيت تحت کنترل آماري" و يا گاهي به اختصار "تحت کنترل"ناميده مي شود. در حالتي که تنها علل عام نوسانات وجود داشته باشند و تغيير نکنند، خروجي فرآيند قابل پيشبيني است مانند:)فرسودگی قطعات پرس و قالب- تغییرات دمای محیط- بی دقتی در ساعات پایانی کارکه نشات گرفته از خستگی پرسکاران می باشد- تغییرات ضخامت مواد در حدود مجاز تلرانس).
علل خاص :علل خاص که گاهي علل قابل تخصيص ناميده مي شوند به هر عاملي که هميشه فرآيند را تحت تاثير قرار نمي دهد اطلاق مي گردد. هنگامي که اين علل به وقوع مي پيوندند، توزيع کلي فرآيند را برهم مي زنند. تا هنگامي که کليه علل خاص نوسانات مورد شناسايي قرار نگيرند و اقدام اصلاحي مناسب براي رفع آنها صورت نپذيرد، خروجي فرآيند را به طرزغيرقابل پيش بيني مورد تاثير قرار مي دهند. اگر اين علل کماکان وجودداشته باشند، خروجي فرآيند پايدارنمی ماند .به عنوان مثال:(بریدن پیچ تثبیت بار دستگاه-خراب شدن یکی از قطعات قالب-کم شدن ضخامت مواد بیش از حدود تلرانس مجاز- استفاده از اپراتور آموزش ندیده برای کار با قالب).

شرایط خارج از کنترل و روش شناسایی آنها:
احساس تحلیلگر : احساس تحلیلگر در مورد فرآیند در 99 % موارد درست می باشد . حتی اگر هیچ دلیل خاص وجود نداشته باشد . چنانچه تحلیلگر اطمینان کافی ندارد ، باید فرکانس نمونه گیری را بیشتر نماید .
قوانین عمومی :
1- یک نقطه خارج از حدود کنترل.
2- دو نقطه پشت سر هم نزدیک به حدود کنترل.
3- 9نقطه پشت سر هم بالا یا پائین خط مرکزی ( 5) نقطه درحالت سخت گیرانه.
4- شش 6 نقطه پشت سر هم دارای روند رو به بالا یا رو به پائین 5 . نقطه درحالت سخت گیرانه.
5- رفتار آشفته و غیر تصادفی.
6- تغییرات ناگهانی.
7- 2نقطه از 3 نقطه متوالی در حدود 3/1انتهایی نزدیک حدود کنترل (2sigma)
8- 4نقطه از 5 نقطه متوالی در حدود 3/2 انتهایی (2sigma)
 9- 7 نقطه پشت سر هم ، یا 11 نقطه از 14 نقطه و یا 12 نقطه از 15 نقطه بالا یا پائین خط مرکزی.

شرايط حالت نرمال يا تحت كنترل درنمودارهاي كنترلي :
1- نقاط درون منحنی حالت طبیعی دارند . تمامی نقاط ، بین حدود کنترل و به صورت تصادفی قرار می گیرند .
2-به صورت طبیعی می تواند نقاطی خارج از نمودار قرار گیرد.(0در25-1 در 35- 2 در 100)
نکته : این حالت در نمودار های مبنا صادق است . بدین صورت که با حذف نقطه خارج از کنترل نمودار مبنا را مجدداً ترسیم می کنیم . بدیهی است پس از جاری شدن نمودار مذکور در صورت مشاهده نقطه خارج از کنترل باید علل آن بررسی و اقدامات اصلاحی لازم انجام شود .
3- به ندرت نقطه ای نزدیک UCL و LCL  قرار می گیرد.
4- هر چه از خط مرکزی به طرف حدود کنترل می رویم ، تراکم نقاط کمتر می شود(پراکندگی نقاط بیشتر می شود) .
نکته قابل عرض این می باشد که برای اجرای این تکنیک باید از نرم افزار های آماری مانند: MINITAB-نرم افزار های دیگر نام برده شود-- استفاده کنید و یا در EXCEL این نمودار را برای استفاده در سازمان خود طراحی کنید.

تشریح یک مثال:
پس از طراحی قالب یکی از قطعات دیسک کلاچ پژو به صورت پروگرسیو و رسیدن به مرحله تولید انبوه قالب فوق به هنگام تولید قطعه که با انجام عملیات برش – خم باید در لب پنجره ها(قسمت نشان داده شده در شکل) ارتفاع 0.4 –  2.6را ایجاد نماید،به هنگام تولید قطعه پس از جاری کردن نمودار مبنا برای فرایند تولید مشاهده شده است که مقدار قابلیت فرایند تولید(CPK) که در شکل شماره 1 نشان داده شده است عدد 0.55 را نشان می دهد.طبق توضیحات داده شده باید این عدد MIN1.33را اختیار کند تا از مناسب بودن قابلیت فرایند تولید برای تولید مناسب قطعه اطمینان حاصل کنیم.در صورت عدم اعمال تغییرات در فرایند تولید به دلیل رسیدن به حداقل قابلیت فرایند MIN1.33 به هنگام تولید قطعه توقف هایی به صورت مکرردر خط تولید قطعه ما اتفاق می افتد که همین امر می تواند موجب بروز شکایات مشتری به دلیل ایجاد عدم انطباق در قطعه و همچنین نا مطلوب بودن کیفیت قطعه را به دنبال داشته باشد. توقف های پیاپی و مکررخط تولید،هزینه های بسیاری را به سازمان وارد کرده و کماکان می تواند موجب زیان بار شدن تولید قطعه نیز در یک سازمان گردد.به همین دلیل در صورت عدم استفاده از این تکنیک SPC برای جلوگیری از تولید ضایعات ما اقدام به زیادتر کردن فرکانس نمونه گیری می کنیم که همین عمل نیز مستلزم هزینه های زیاد و همچنین اتلاف زمان به دلیل تشدید بازرسی های حین تولید می گردد . باید به این نکته دقت کنیم که کنترل های ابعادی به هنگام تولید به دلیل وجود علل خاص به تنهایی نمی تواند شناسایی کننده عدم انطباق های بالفعل و نیز پیش بینی کننده مناسب عدم انطباق های بالقوه فرایند تولید باشد . زیرا در بیشتر مواقع ،کنترل چند نمونه از قطعه که از روی خط تولید برداشته می شود یک نقطه که در میان دامنه تلرانس قطعه می باشد را نشان می دهد و رفتار فرایند تولید در حال حاضر و نیز احتمال رویداد مشکلات در آینده نیز برای فرایند تولید با این کنترل و بازرسی قابل پیش بینی نمی باشد.

واحد های تضمین کیفیت و فنی و مهندسی پس از بررسی مقادیر مهم نمودار مبنا و همچنین اندازه های ثبت شده اقدام جهت بالا بردن قابلیت فرایند کرده است.ابتدا پارامترهای مهم در این نمودار ها را برای شما تشریح می کنیم:


UCLX: حد بالای کنترل نمودار X
 LCLX: حد پایین کنترل نمودار X
 CLX: خط مرکزی نمودار X
 UCLR: حد بالای کنترل نمودارR
 CLR: خط مرکزی نمودارR
 CPK: توانایی فرایند جهت تولید قطعه در محدوده اصلی تلرانس را نشان می دهد. این عدد هر چه از یک بزرگتر و به 1.66 نزدیکتر باشد نشان دهنده قابلیت بالای فرایند تولید و نشان دهنده تولید در دوطرف اندازه مرکزی تلرانس به صورت یکنواخت می باشد.
 CP: نشان می دهد فرایند تولید مورد نظر به طور بالقوه توانایی تولید بین حدود مشخصات فنی را دارد یا خیر.این شاخص اگر بزرگتر از یک باشد امکان خارج از حدود کنترل تولید شدن قطعات را می تواند به دنبال داشته باشد.
 PPK: این شاخص برای تعیین توانایی قابلیت تولید جدید فرایند و یا فرایندی که پس از مدتی متوقف بودن به تولید قطعه می پردازد می باشد. در اصل این شاخص نشان دهنده قابلیت اولیه فرایند تولید می باشد.   
 X-CHART: نمودار میانگین که متوسط اندازه نمونه ها را بدون توجه به تغییرات درونی قطعات نشان می دهد. لذا به همین دلیل این نمودار باید به همراه یک نمودار که نشان دهنده انحراف معیار در فرایند است مورد استفاده قرار گیرد.
 R-CHART: نمودار دامنه که دامنه تغییرات اندازه گیری را در نمونه ها تعیین کرده و جهت مشخص کردن تغییرات درونی نمونه ها مورد استفاده قرار می گیرد.

فرمولها و عدد بدست آمده از یک نمونه گیری جهت اطلاع :





تحلیل نمودار مبنا گرفته شده از قطعات حین تولید در فرایند:
اگرC_P > 1 باشد فرآيند توانايي توليد قطعه در محدوده پذيرش مورد نظر مشتري را دارد واگر C_P = 1   باشد فرآيند
توانايي توليد قطعه در محدوده تلرانس را با احتمال توليد قطعه معيوب داردو اگرC_P< 1  باشد فرایند توانايي توليد قطعه
 در محدوده پذيرش مورد نظر مشتري را ندارد.ولی وقتی CPK =1 باشد بدین معنی است که علاوه بر یکسان بودن میزان
پراکندگی تولید با تلرانس،میانگین ابعاد تولیدی نیز بر میانگین تلرانس منطبق می باشد.و هر چه CPK بزرگتر از یک باشد
این محدوده تولید در دل محدوده تلرانس جمع تر شده و در اصطلاح قابلیت فرایند تولید بیشتر می گردد.این موضوع در
شکل مقایسه بین CP و CPK نشان داده شده است.


برای قالب مورد بحث ما نیزفرایند تولید قطعه از لحاظ قرارگیری نقاط در نمودار شرایط مناسبی را دارا می باشد.ولی اصلی ترین خروجی این نمودار برای سازمان  شاخص CPK می باشد که عدد 0.55  را نشان میدهد. حداقل مقدار آن نیز باید 1.33 باشد و بهترین اندازه آن نیز 1.66 که فرایند تولید شرط بهینه گی را جهت تولید قطعه احراز کند.مشخصات مهم نمودار بازگو کننده آن است که دامنه تلرانس تولید قطعه دارای رنج باز بوده و به منظور بهبود دادن به این شاخص باید ابتدا این عامل بررسی و رفع گردد.دامنه بازابعاد قطعه تولیدی در تولید قطعه می تواند به دلایل زیر انجام گیرد:

1. مناسب نبودن عملکرد تثبیت بار پرس در فرایند که در اثر فرسودگی و یا ایجاد تنش زیاد و ایجاد خستگی در این قطعات صورت می باشد.
2. مناسب نبودن ثبات قرارگیری پرس در جایگاه.اگر پرس در جایگاه خود به طور مناسب مهار نشود مسلما لرزش بیش از حد دستگاه به هنگام تولید قطعه موجب لرزش قطعات قالب شده و به طور حتم این عیب می تواند دلیلی برای متغیر شدن ارتفاع به دست آمده از قالب گردد.
3. مناسب نبودن ارتفاع سنبه های برش- خم قالب.چون قطعه دارای 6 لبه خم می باشد اگر ارتفاع سنبه ها برابر نباشد ، دامنه تلرانس ارتفاع قطعه تولید شده زیاد می شود و همین مشکل موجب کاهش عدد شاخص قابلیت فرایند می شود.
4. تغییر ضخامت مواد ورودی نیز عامل تاثیر گذار بر روی ارتفاع لبه خم می تواند باشد . امکان رفع این مغایرت به دلیل پایین بودن کیفیت مواد اولیه (ورق های تولیدی)، غیر قابل اجراء می باشد.تنها راه رفع این عیب جداسازی محموله ها می باشد که انجام این کار مستلزم گذاشتن زمان و هزینه می باشد و بدون شک در بعضی از مواقع جداسازی محموله مواد امکان پذیر نمی باشد.
5. یکی دیگر از دلایلی که می تواند بر روی مغایرت در ارتفاع کنترل شده در نظر گرفته شود، نقص در سیستم اندازه گیری باشد . یک سیستم اندازه گیری که بر گرفته شده از ابزار و محیط اندازه گیری و بازرسین کنترل می باشد باید قابلیت اندازه گیری قطعات با دامنه تلرانس در نظر گرفته شده را دارا باشد . لذا پیش نیاز اجرای SPC، تجزیه و تحلیل سیستم های اندازه گیری در سازمان (MSA  )و تحت کنترل بودن شاخص های مربوطه می باشد که امکان دارد مورد مطالعه قرار نگرفته باشد.
6. بدون شک می توان گفت که یکی از عواملی که موجب بروز مغایرت در فرایند ها می شود تغییر روش تولید قطعه در فرایند می باشد. تغییر روش تولید نظیر 1-تغییر در روش قرار دادن قطعه در قالب2- تغییر در روانکاری قالب و نیز دلایل متعدد دیگر می تواند باشد . به همین دلیل مسئولین خط تولید قطعات باید از تغییر در روش تولید توسط اپراتورهای تولید جلوگیری کنند تا موجب بروز نقص در قطعه تولیدی نشوند.

اقدام اصلاحی انجام شده بر روی قالب:
واحد تضمین کیفیت و فنی و مهندسی پس از بررسی احتمالات ذکر شده به منظور رفع اشکال در فرایند اقدام به اصلاح سنبه های قالب که دارای ارتفاع متفاوت بوده است کرده است.سنبه های برش خم قالب به دلیل اسپارک نامناسب زاویه های خم در هر کدام از لبه های خم اندازه های متفاوتی را ایجاد می کرده که اصلاح این عدم انطباق با اسپارک مجدد با شدت جریان کم و کلمپ مناسب قطعات مسی اتفاق افتاده است.
نتیجه اعمال اقدام اصلاحی بر روی قالب:
بعد از اعمال اقدامات در نظر گرفته شده  نمودار مبنای اصلاحی جاری شده و اثر بخش بودن اقدامات صورت گرفته در نمودار شکل 2  نشان داده شده است. نتیجه اقدام را می توان با بررسی شاخص CPK مشاهده نمود که عدد 1.79 را نشان می دهد. این عدد نشان دهنده آن است که اقدامات اثر خود را برای تواناتر کردن فرایند و یا بالا بردن قابلیت فرایند تولید داشته است و با اجرای مداوم این اقدامات اصلاحی در یک دوره زمانی می توان به نتایج مطلوب تر هم دست پیدا کرد. پس بعد از برطرف شدن اشکالات فرایند تولید و رسیدن CPK فرایند به 1.33 ،نمودار X-R باید در سازمان شود و همانطور که در شکل 3 می بینید سازمان مورد نظر توانسته ایم با استفاده از اقدامات مقتضی و دوره ای، پس از 3 سال عدد CPK را به عدد 4.46  برسانیم.





با اجرای SPC در سازمان هنگام تولید قطعات ما توا نسته ایم فرایند تولید قطعات را به صورت ایده آل در آوریم و شرایط نرمال تولید را برای اطمینان حاصل کردن از عدم بروز اشکالات به هنگام تولید در کل سازمان در نظر بگیریم. در ارائه مثال عملی دیده شده که با اجرای  تکنیک spc فرایند تولید خود را از حالت تولید چالشی بیرون کشیده و به حالت نرمال یا کاملا پایدار رسیده است.مهمترین نتایج حاصل شده از اجراء این تکنیک جهت نیل به اهداف سازمانی به شرح زیر می باشد:

1. کم شدن مدت زمان توقف خط تولید.
2. بالا بردن سطح کیفیت قطعات تولیدی که خود یکی از عوامل مشتری مداری و یا مشتری محوری در سازمان ها می باشد.
3. گوش فرا دادن به ندا و یا فریاد مشتری جهت پایدار کردن فرایند تولید قطعات.
4. بالا بردن سطح اطمینان از تولید با استفاده از قالب در فرایند تولید.
5. اطمینان حاصل کردن از توانایی قالب و یا ماشین آلات به کار گرفته شده در فرایند حهت تولید قطعه مورد نظر.
6. پایین آمدن ppm تولید قطعات و نیز کاهش محموله های برگشت از مشتری.
7. آموزش پرسنل و مشارکت آنها در رفع عدم انطباق های موجود در فرایند پی از تحلیل نمودار.

منابع:

1. کتاب کنترل کیفیت آماری از داگلاس سی مونتگومری .
2. کتاب راهنمای کنترل کیفیت ترجمه دکتر یحیی زارع مهرجردی .
3. کتاب کنترل فرایند آماری از سازه گستر.
4. جزوه آموزشی کنترل فرایند آماری از موسسه RG-CO.
5. جزوه دوره آموزشی کنترل فرایند آماری از شرکت خدمات مهندسی بهبود صنعت مهرگان

نویسندگان :
سید محمد هاشمی دولابی (کارشناسی ارشد MBA)
مهدی جوادیان کوتنایی (کارشناس مهندسی صنایع)