Система контроля стабильности технологических процессов и качества на основе статистических методов (SPC)

В металлургическом производстве традиционно контроль технологии производства и качества продукции заключается в контроле соответствия инструментально измеренных параметров установленным требованиям. Однако, любое измерение носит вероятностный характер. Например, контроль химического состава производится на ничтожном в сравнении с весом плавки объеме металла. Механические свойства длинномерной продукции определяются на пробе, представляющей незначительную часть общей длины партии и т.д. Проведение исследования каждой единицы продукции зачастую технически невозможно или экономически нерентабельно. В этих условиях, осуществление корректирующих воздействий на основе единичных отклонений приводит лишь к дестабилизации процесса.

"Если вы пытаетесь чем-то управлять, вы должны уметь это измерять.
До тех пор, пока что-то не измеряется, на него не обращают внимания"

Применение статистических методов для управления качеством позволяет контролировать общее состояние процесса на основе множества измерений, производимых на различных стадиях технологического процесса. Разработанная с этой целью методология статистического управления процессами (SPC) позволяет обеспечить достижение и поддержание статистически управляемого состояния процесса производства продукции.Регламентация применения в рамках системы менеджмента качества предприятия методологии SPC закреплено как в международном (ISO 3534.2-93), так и в национальном (ГОСТ Р 50779.11-2000, ИСО ТУ 16949) стандарте.Применение статистического контроляна предприятии позволяет гарантировать потребителю не только качество конкретных изделий, но и согласованный с ним уровень качества и вероятность возникновения брака на всем объеме продукции.

Для управления производственными процессами в соответствии с методологией SPC используются специальные показатели – индексы воспроизводимости. Это числовые коэффициенты, характеризующие статистическую воспроизводимость (стабильность) процесса на основе анализа массивов результатов измерений.

На рисунке приведен пример трех различных по качеству процессов с соответствующими индексами воспроизводимости. Мы видим, что первый процесс полностью укладывается в нормативный диапазон, второй процесс демонстрирует значительный риск выхода за границы и, наконец, третий процесс нарушает как верхний, так и нижний пределы.

Для расчета указанных показателей применяется специализированный функционал, который позволяет описать и поставить «на контроль» определенные группы продукции и соответствующие им требования к качественным характеристикам и параметрам технологических процессов их производства.

Однако, применение методов контроля стабильности технологии в условиях крупных металлургических производств полного цикла требует построения специализированных информационных систем в виду значительных объемов и сложной организации информации, которая должна обрабатываться в ограниченные сроки. Ниже приведены основные принципы построения системы контроля стабильности технологического процесса и качества на основе статистических методов (SPC).

Система строится на основе «Корпоративного хранилища технологической информации» и обеспечивает:

• Непрерывный сбор, обработку и хранение технологической информации и информации о качестве продукции (полуфабрикатов) на каждой стадии технологического процесса;
• Автоматизированную оценку стабильности технологических процессов и качества продукции;
• Внесение своевременных корректирующих воздействий и контроль над их исполнением;
• Оценку эффективности работы производственных подразделений с точки зрения стабильности технологии и качества;
• Анализ технологических режимов, выявление тенденций и корреляций с целью оптимизации существующих и разработки новых технологий.

Ключевые функции системы контроля стабильности технологических процессов

Средствами системы осуществляется:

• Задание набора технологических параметров, подлежащих обязательному контролю;
• Оперативный мониторинг контролируемых параметров для каждого вида продукции и во всех ключевых контрольных точках;
• Непрерывный контроль и выявление отклонений в ходе технологического процесса на основе статистических методов (SPC);
• Оперативное формирование и выдача отчетов, построение системы оперативного информирования управленческого и технологического персонала об отклонениях, допущенных при производстве продукции и полуфабриката на всех стадиях технологического процесса для внесения своевременных корректирующих воздействий;
• Информационное обеспечение исследований для оптимизации существующих и создания новых технологий производства качественной продукции;
• Создание условий для сертификации СМК предприятия на соответствие стандартам автомобильной промышленности (ИСО/ТУ 16949, ГОСТ 51814.1).

Контроль уровня стабильности технологического процесса и качества требует предварительного описания и выделения групп продукции, для которых контролируемые параметры лежат в близких диапазонах. Специальные средства системы позволяют пользователю в диалоговом режиме сформировать и описать группы продукции и полуфабрикатов, которые сохраняются в виде дерева контролируемых сортаментов с возможностью их гибкой настройки и задания соответствующих допустимых значений, временных интервалов и параметров проведения анализа.

Для поставленной на контроль продукции, на регулярной основе производится расчет и формирование соответствующей отчетности в стандартной форме на основе контрольных карт Шухарта.

В системе предусмотрен широкий спектр инструментов для детального анализа полученных результатов за счет автоматического выявления и формирования отчетности по единицам продукции, произведенным с нарушением технологических параметров или качественных характеристик. Формируется иерархическая структура выборки с индикацией «проблемных» параметров и конкретных единиц продукции, что позволяет выявлять возможные причины нестабильности, а также устанавливать влияние отдельных групп на общий индекс воспроизводимости.

Иерархия уровней аналитической отчетности содержит три основных уровня:

• Уровень технологического цикла
  
  Содержит информацию по всем технологическим стадиям производства выбранной позиции сортамента с перечнем контролируемых параметров и выделением места и количества обнаруженных отклонений за выбранный период времени

  
• Уровень передела
  
  

  Содержит информацию о выявленных отклонениях контролируемых параметров по каждой партии продукции за выбранный период времени на конкретном технологическом переделе
• Уровень единицы продукции
  
  Позволяет детально проанализировать изменение контролируемых параметров производства отдельной единицы продукции

  

Эффективность внедрения системы SPC:

• интенсифицировать работы по повышению качества металлопродукции за счет организации непрерывного контроля над состоянием технологических процессов, поддержанием их на заданном уровне и обеспечением своевременных и обоснованных корректирующих воздействий на эти процессы;
• информационно обеспечить принятие своевременных управляющих решений за счет сокращения времени на поиск, анализ, обобщение и предоставление информации по технологии и качеству; обеспечить обоснованность принимаемых решений;
• предоставить инструментарий для сертификации СМК предприятия на соответствие стандартам автомобильной и трубной промышленности (IATF 16949, СТО ГАЗПРОМ 9001).