Na čo slúži SPC - Statistical Process Control?

1. Úvod
2. Blog
3. Odborné školenia
4. Na čo slúži SPC - Statistical Process Control?

Pojmom Statistical Process Control chápeme súbor štatistických nástrojov, ktoré pomáhajú riadiť procesné parametre tak, aby výsledok procesu bol predpovedateľný a aby proces produkoval minimum chybných, teda nezhodných výstupov.

Táto zložitá definícia v sebe odráža snahu každého producenta, bez ohľadu na produkt, uspokojiť zákazníka v maximálnej možnej miere. Bežne sa na splnenie tohto cieľa používajú techniky, ktoré sledujú výstup z procesu a triedia produkty dobrej kvality, teda zhodné, od produktov horšej až neakceptovateľnej kvality, čiže nezhodné produkty. Zhodné produkty putujú zákazníkovi, zatiaľ čo nezhodné sa prepracujú, v najhoršom prípade vyhodia. Nevýhodou tohto prístupu je jeho reaktívnosť. Kontrola kvality, tak sa uvedené techniky súborne nazývajú, nedokáže znížiť výskyt nezhodných produktov na výstupe. Dokáže ich iba s určitou efektivitou zachytiť.

Každý nezhodný produkt je z pohľadu producenta stratou. Spotreboval na jeho vytvorenie energiu, ľudskú prácu, materiál a amortizoval zariadenie použité pri jeho produkcii. Pokiaľ dokáže nezhodný produkt prepracovať, zachráni za cenu ďalšej investície aspoň časť vynaložených nákladov. V prípade neopraviteľného produktu však stráca všetko, čo do produkcie vložil. Takéto plytvanie si v dnešnej dobe môže dovoliť len málokto.

V podobnej situácii nedostatku pracovných síl, surovín, financií a času sa nachádzalo aj Japonsko po druhej svetovej vojne. Rozvrátené hospodárstvo muselo s každým zdrojom narábať tak, aby z neho dokázalo dostať maximum. V tejto atmosfére sa začínajú vo veľkej miere do výrobných závodov zavádzať techniky vypracované v dvadsiatych a tridsiatych rokoch minulého storočia v USA. Ich úspešné nasadenie v praxi pomohlo overiť ich účinnosť a neskôr sa stávajú rozšíreným a bežným štandardom modernej výrobnej spoločnosti. Uvedené postupy sa nazývajú súborným názvom Statistical Process Control, v skratke SPC. Do slovenčiny by sa tento názov dal preložiť Štatistické Riadenie Procesov. Môžete sa však stretnúť s pojmom Štatistická Kontrola Procesov, čo však nie je celkom správne, pretože pojem „kontrola“ má skôr pasívny charakter, čo je v rozpore s prístupom SPC.

Prístup SPC je opačný k prístupu reaktívnemu. Nesnaží sa kontrolovať kvalitu výstupu a teda triediť výstupy na zhodné a nezhodné, ale snaží sa proces nastaviť tak, aby znížil pravdepodobnosť výskytu nezhodného výstupu na minimum. Zasahuje teda do samotného procesu, cielene a vedome tak, aby na konci procesu bolo nepodarkov čo najmenej. Tento proaktívny prístup dokáže zabrániť plytvaniu tým, že eliminuje samotný výskyt nezhodných výrobkov. Tým celý proces zefektívňuje a dokáže predpovedať aj jeho správanie sa v budúcnosti. SPC sa nezameriava iba na výstup z procesu, ale snaží sa riadiť vstupy a procesné parametre.

Čo je Gaussova funkcia (krivka Normálneho rozdelenia)

SPC vychádza zo všeobecne platného zákona neurčitosti. Každý parameter nastavený na konkrétnu hodnotu prirodzene osciluje okolo tejto hodnoty podľa zákonov štatistického rozdelenia pravdepodobnosti. Inými slovami, aj keď nastavíme parameter na konštantnú, bodovú hodnotu, jeho reálna hodnota v čase nebude bodová, ale intervalová. Hodnoty budú oscilovať okolo priemernej hodnoty. Šírka intervalu a priemerná hodnota sú veličiny, ktoré sa dajú použiť pre štatistický odhad výskytu konkrétnej hodnoty parametra. Pomocou priemeru a smerodajnej odchýlky je možné skonštruovať krivku, ktorá vie predpovedať s akou pravdepodobnosťou sa konkrétna hodnota vyskytne v budúcnosti. Krivka sa nazýva Gaussova funkcia, alebo tiež krivka Normálneho rozdelenia.

Treba poznamenať, že veľká väčšina dejov v prírode sa riadi normálnym rozdelením, avšak nie všetky. Napriek tomu sa dá aj pre deje, ktoré sa normálnym rozdelením neriadia, použiť SPC. Ide však o komplikovanejšie a špeciálnejšie techniky. Pre začiatok však stačí, ak si princíp fungovania SPC ozrejmime na dejoch, ktoré sa riadia normálnym rozdelením pravdepodobnosti.

V prípade, že procesný parameter dosahuje hodnôt, ktoré sú v súlade s normálnym rozdelením hovoríme, že parameter je pod štatistickou kontrolou. Vplyvy, ktoré spôsobujú jeho „rozostrenie“ sú len náhodné. Parameter sa správa tak, ako je to dané platným zákonom neurčitosti. Ak na parameter začne vplývať vonkajší faktor, ktorý nie je náhodný, hodnoty parametra sa prestanú riadiť normálnym rozdelením. SPC dokáže zachytiť takéto vplyvy a upozorniť na to, že niečo nie je v poriadku. Vhodným zásahom do procesu sa potom vonkajší, nenáhodný vplyv eliminuje a proces sa opäť dostáva pod kontrolu, dokážeme ho riadiť.

Aplikáciou štatistických metód do praxe teda vieme posúdiť stav procesu na základe jeho parametrov a vhodnými zásahmi eliminovať rozkolísanie procesu. Stabilný proces poskytuje výstupy, ktoré sa dajú odhadnúť s určitou pravdepodobnosťou a vieme preto predpovedať podiel nezhodných produktov z celého vyprodukovaného množstva v budúcnosti.

Čo sú regulačné diagramy?

K základným nástrojom SPC patria grafy, ktoré sledujú správanie sa procesných parametrov v čase a dokážu upozorniť na výskyt nenáhodného vplyvu. Tieto grafy sa nazývajú regulačné diagramy. Vypracoval ich Walter A. Shewhard v 20. rokoch minulého storočia. Viac detailov sa dá vyhľadať na internete, avšak podstatné je, že pomocou regulačných diagramov môžeme proces efektívne riadiť tak, aby bol neustále pod našou kontrolou.

Regulačné diagramy nie sú iba pasívne vynášané hodnoty do grafu. Je to súbor postupov, ktoré na základe charakteru nenáhodného vplyvu definujú spôsob zásahu do procesu. Je pochopiteľné, že zásahy musia vychádzať zo znalosti procesu, vnútorných závislostí. V opačnom prípade sú len ďalším, viac-menej náhodným zásahom vychádzajúcim z princípu pokus-omyl. To je však v rozpore s filozofiou SPC, pretože takéto zásahy proces nestabilizujú, ale naopak ho ešte viac rozkolíšu.

Čo sú indexy spôsobilosti a indexy výkonnosti procesov?

Ďalšou skupinou nástrojov sú takzvané indexy spôsobilosti a indexy výkonnosti procesov. Tie popisujú pravdepodobnosť výskytu nezhodného výrobku. Hovoria vlastne o tom, ako je pravdepodobné, že nasledujúci produkt nebude v súlade s predstavami zákazníka. Zákazník zvyčajne svoje predstavy o produkte premietne do formy špecifikácie, čo je vlastne súbor parametrov produktu a ich hodnôt, vyjadrených väčšinou formou intervalu. Pokiaľ na proces pôsobia iba náhodné vplyvy, čo dokážeme zabezpečiť pomocou regulačných diagramov, aj výstup z procesu bude mať charakter veličiny správajúcej sa podľa normálneho rozdelenia. Porovnaním hodnôt parametrov, zadefinovaných v špecifikácii v určitom rozsahu, s hodnotami smerodajnej odchýlky a priemeru výstupov z procesu vieme povedať, s akou pravdepodobnosťou nesplníme požiadavky zákazníka. V prípade, že sú tieto hodnoty neakceptovateľne, máme teda vysokú mieru chybovosti, je potrebné vrátiť sa späť do procesu a nájsť vplyvy, ktoré sú za stav zodpovedné. Vraciame sa na začiatok, do bodu, kde sme snažili oddeliť náhodné vplyvy od nenáhodných. Teraz musíme časť vplyvov, ktoré sme považovali za náhodné prehĺbením znalostí o procese určiť ako nenáhodné a vhodnými nápravnými opatreniami eliminovať ich vplyv. Výsledkom snahy bude výstup s menším rozptylom a teda aj menšou pravdepodobnosťou výskytu nezhodného produktu.

Ako zaviesť SPC do praxe?

Zdalo by sa, že zaviesť SPC do praxe je relatívne jednoduché. Nie je to však tak. V prvom rade si SPC vyžaduje spoznať závislosť kvality výstupu od procesných parametrov. Musíme teda spoznať, čo má a čo nemá súvis s kvalitou výstupu a do akej miery je konkrétny procesný parameter zodpovedný za kvalitu výstupu. Musíme tiež vedieť, na aké hodnoty je potrebné nastaviť procesné parametre, aby koncový výstup zodpovedal v maximálnej miere predstavám zákazníka. Musíme vedieť do akej miery je nameraná hodnota procesného parametru ovplyvnená samotným meraním. Rovnako musíme určiť efektívne postupy nápravy pre prípady, ak sa v procese vyskytnú nenáhodné vplyvy. Musíme vedieť, ako dostať proces opäť do normálnej polohy, čiže musíme ho vedieť riadiť. Všetky uvedené požiadavky zabezpečuje v rámci organizácie školený tím, ktorý pozná základy štatistiky, ale pozná aj procesy, ktoré chce riadiť. Sú to ľudia s praktickými skúsenosťami, ktorí sa neboja štatistických metód a majú potenciál interpretovať výsledky SPC.

Samotná organizácia musí prejsť určitou zmenou, pretože SPC vyžaduje poctivý prístup od merania parametrov, cez ich interpretáciu až po realizáciu nápravných opatrení. Akákoľvek neúprimnosť, alebo laxnosť sa prejaví na kvalite výstupov SPC. Extrémnym prípadom môže byť dokonca zhoršenie súčasného stavu.

SPC tiež nie je metóda, ktorá po zavedení funguje sama zo svojej podstaty. Je potrebné neustále sledovanie a vyhodnocovanie celého procesu s cieľom eliminovať pokiaľ možno maximum vonkajších vplyvov tak, aby výstup z procesu bol čo najbližšie k želanej hodnote a s minimálnymi odchýlkami. Ak sa teda rozhodnete pre implementáciu SPC, musíte si byť vedomí nutnej investície do zdrojov, ktoré vynaložíte pre zavedenie a udržiavanie SPC.

Nepochybne však tieto investície prinášajú z dlhodobého hľadiska zisk. Či už je to priamo zisk z ušetrených nákladov na prepracovanie nepodarkov, eliminácia strát spôsobená zošrotovaním nepodarkov, alebo väčšia spoľahlivosť producenta v očiach zákazníka. Vedľajším efektom SPC je však aj odborný rast pracovníkov, ktorí spoznávajú detaily procesu, odhaľujú jeho nedostatky a potenciál pre ďalšie zlepšovanie. SPC prináša aj pocit odborného a profesionálneho rastu pre všetkých, ktorí používajú denne jeho nástroje.

Odporúčané školenia: