Asigurarea calitatii in sistemele de productie

Rezumat:

Lucrarea abordeaza asigurarea calitatii in sistemele de productie. Sunt definite notiuni de calitate a productiei, calitatea produselor precum si notiuni referitoare la controlul proceselor industriale, controlul produselor si interactiuni cu alte componente ale intreprinderii. Se pune accent pe prelucrarile statistice, specifice controlului de calitate, care se pot automatiza prin introducerea tehnicii de calcul

1. Introducere

Competitia dinamica a devenit conceptul cheie in domeniul proiectarii si al productiei. Calitatea, costul si durata fabricatiei sunt considerate a fi cei trei determinanti majori ai profitabilitatii unui nou produs.

La definirea conceptului de calitate vom tine cont, inclusiv de nivelul tehnic al produselor. Deoarece calitatea produselor se 'creeaza' in procesul de productie si se 'constata'/'testeaza' in procesul de utilizare a acestora, se impune precizarea deosebirii dintre calitatea productiei si calitatea produselor. Asadar:

• calitatea productiei: reflecta toate laturile de ordin calitativ din procesul de productie, calitatea tuturor activitatilor din ciclul complet de productie respectiv calitatea proceselor de fabricatie, laturile activitatii de conceptie, constructive, tehnologice si de organizare a productiei;
• calitatea produselor: sintetizeaza expresia finala a calitatii proceselor de fabricatie prin performante tehnice, psiho-senzoriale, de disponibilitate, economice, cu caracter social general. Aspectul dinamic al calitatii reiese din evolutia continutului ei atit extensiva (cind variaza numarul caracteristicilor produsului), cit si intensiva (cind se imbunatatesc insusirile produsului).

2. Instrumente utilizabile in controlul statistic de calitate

Un aspect important al calitatii este controlul calitatii produselor, care constituie fundamentul pe care se bazeaza asigurarea calitatii si managementul calitatii. Acest control se poate realiza fie prin masuratori ale aspectelor cheie ale productiei fizice, fie cu ajutorul controlului statistic de calitate. Controlul statistic de calitate constituie o cerinta a standardelor de calitate ISO 9000, standarde care trebuie sa fie respectate in cazul oricaror produse exportate.

Principiile de integrare a calitatii cu productia si solutiile adoptate sunt utilizate in sistemele informatice ale intreprinderilor cu productie continua, respectiv discreta.

Independent de solutia de urmarire a productiei si a calitatii, integrarea calitatii cu sistemele de productie presupune:

• identificarea operatiilor de control/repere;
• culegerea datelor masurate in punctele de control;
• punerea acestor date la dispozitia setului de diagrame, implementat in sistem;
• existenta unui ansamblu de rutine de reprezentare grafica a seriilor de date potrivite cu specificul sistemului.

Controlul de calitate se poate realiza atat la nivelul proceselor, cat si la nivelul produsului.

2.1. Controlul procesului

Concepte

Definitia calitatii trebuie sa fie suficient de precisa pentru a permite o exprimare calitativa a ei, pe baza efectuarii de masurari asupra unor performante stabilite prin specificatiile de fabricatie. Modalitatea de definire a calitatii trebuie sa porneasca de la performantele care caracterizeaza produsul.

Un produs este considerat bun calitativ, daca performantele sale masurate se incadreaza intre anumite limite de toleranta specificate. Produsul va fi bun, daca vectorul performantelor sale va fi inclus intr-un domeniu de acceptare, definit conform limitelor de toleranta specificate si va fi necorespunzator in caz contrar.

Capacitatea procesului de a-si incadra vectorul performantelor in domeniul de acceptare reprezinta ceea ce se numeste conformitatea procesului.

La baza utilizarii metodelor statistice in activitatea de control de calitate, sta principiul potrivit caruia deciziile trebuie luate pe baza unor date reale, corecte, iar cele eronate trebuie eliminate in timp util.

In orice proces de productie, va exista intotdeauna o anumita rata de variatie naturala, care apare indiferent de modul in care a fost proiectat sau implementat procesul sau cat de corect a fost intretinut. Variatia este incontrolabila si este o urmare a diverselor cauze nesemnificative. Aceste variatii calitative se numesc variatii aleatoare si sunt referite ca un sistem stabil de cauze intamplatoare. Cand ele sunt mici, se incadreaza intre anumite limite, si nu cauzeaza neplaceri consumatorului, deci pot fi tolerate, si spunem ca procesul este sub control statistic.

Apar insa si variatii calitative, care nu pot fi tolerate, deci trebuie identificate si eliminate. Ele se numesc variatii sistematice si pot veni de la una sau mai multe cauze posibile, asociate unor masini, operatori sau materiale. Procesele care opereaza in prezenta lor spunem ca sunt in afara controlului.

Diferentierea intre cele doua categorii de variatii se face cu ajutorul diagramelor de control. Pe ordonata se trec caracteristicile operative ale produsului x, iar pe abscisa frecventa (numarul) exemplarelor sau al loturilor, respectiv luna sau ziua fabricarii lor.

Prin urmarirea diagramelor de control, procesul de productie poate fi evaluat si adesea imbunatatit. Obiectivul este reducerea cat de mult a variatiei.

Controlul procesului se realizeaza prin:

• diagrame de control prin atribute;
• diagrame de control prin variabile;
• diagrame speciale de control.

Diagrame de control - caracteristici

Diagramele de control tipice constau din valori limita numite UCL - limita superioara de control si LCL limita inferioara de control pentru o caracteristica simpla de calitate. Intre acestea se afla linia de centru CL - limita centrala, care reprezinta caracteristica simpla fara nici o deviatie. Esantioanele sunt luate, de obicei, in ordinea fabricarii.

Punctele care reprezinta valorile masurate in punctele de esantionare sunt unite, de obicei, prin linii drepte, astfel incat secventa de derulare in timp a activitatii poate fi usor vizualizata. Limitele de control sunt astfel incat, daca un proces este sub control, aproape toate punctele vor fi in interiorul lor. Cand este indeplinita aceasta conditie, nu este necesara nici o corectie. Daca un punct iese din limitele de control, acest lucru este dovada faptului ca procesul a iesit de sub control. Se cauta o cauza posibila si se actioneaza pentru eliminarea ei.

Chiar daca toate punctele sunt intre limite, procesul poate fi scapat de sub control. Aceasta conditie se realizeaza cand punctele de control apar intr-o maniera nestandard sau sistematica, maniera care va fi analizata in cadrul modulelor program realizate.

In controlul statistic se folosesc diferite modele probabilistice:'distributii', care caracterizeaza variabile aleatoare si care sunt functii de probabilitate, ce exprima probabilitatea ca un esantion de dimensiune n sa contina x parti necorespunzatoare. Distributia de probabilitate este, prin urmare, un mijloc de modelare a proceselor.

Diagramele de control se realizeaza pentru diferite distributii intalnite:

• distributia hipergeometrica: atunci cand se extrag esantioane dintr-un lot de dimensiune finita N, continand un numar specificat de parti necores-punzatoare D, este modelul probabi-listic potrivit pentru esantionarea fara inlocuire;
• distributia binomiala: se considera un proces ce consta dintr-o serie de incercari descrise, unde fiecare rezultat al unei incercari este un succes sau un esec; distributia binomiala este folosita in controlul calitatii, cand numarul de unitati ale lotului este mare in raport cu numarul de esantionare sau cand productia este continua;
• distributia Poisson: este folosita ca o aproximatie a distributiei binomiale, atunci cand dimensiunea esantionului studiat n creste foarte mult, iar fractiunea rejectata ca necorespunzatoare se apropie de zero, astfel incat numarul de defecte din esantioane este aproape constant;
• distributia normala: este cea mai importanta pentru controlul de calitate; majoritatea masuratorilor ce oscileaza in jurul unei valori centrale, urmeaza aceasta distributie;
• distributia exponentiala: este folosita in modelarea gradului de incredere, cand rebuturile si defectele sunt complet aleatoare si pentru a modela timpii de reparare ce variaza larg.

In unele probleme de control al calitatii este utila aproximarea unei distributii cu alta.

Diagramele studiate sunt integrabile in sistemele informatice integrate atat ale intreprinderilor cu productie continua, cat si discreta.

Au fost realizate module program pentru:

Diagrame de control prin atribute

Un atribut asa cum este folosit in controlul de calitate, se refera la o caracteristica de calitate care se conformeaza sau nu specificatiilor. Termenii bun sau defect pentru cele doua posibilitati sunt inlocuiti cu corespunzator sau necorespunzator. Acesti doi termeni ar putea provoca confuzii si de aceea vom completa ca necorespondenta se refera la o singura caracteristica de calitate. Deoarece o unitate poate avea mai multe caracteristici de calitate, ea poate avea mai multe defecte. Necorespunzator se refera la intreaga unitate.

Diagramele de control prin atribute studiate sunt urmatoarele:

• diagrame p realizeaza diagrame pentru fractiuni rejectate ca necorespunzatoare si este tratata in cazurile p standard si p nestandard. Aceste tipuri de diagrame de control prin atribute pot fi folosite in intreprinderile in care controlul se face in functie de numarul de defecte / dimensiune esantion studiat, care apar in proces (studiindu-se loturi ale aceluiasi produs) sau in functie de numarul de defecte / dimensiune esantion studiat, care apar in cadrul unui singur lot al unui anumit produs, defecte rezultate in urma analizei diferitelor caracteristici ale produsului; procesul de productie studiat este stabil si probabilitatea de rejectare a articolelor este independenta (distributie binomiala);
• diagrame np realizeaza diagrame pentru defecte si sunt tratate in cazurile p standard si p nestandard; aceste tipuri de diagrame de control prin atribute pot fi folosite in intreprinderile in care controlul se face in functie de numarul de defecte, care apar in proces (studiindu-se loturi ale aceluiasi produs) sau in functie de numarul de defecte, care apar in cadrul unui singur lot al unui anumit produs, defecte rezultate in urma analizei diferitelor caracteristici ale produsului; procesul de productie studiat este stabil, si probabilitatea de rejectare a articolelor este independenta (distributie binomiala);
• curba CO (caracteristica operativa), pentru diagrama p realizeaza caracteristica operativa pentru diagrama p, p nestandard; caracteristica operativa este exprimarea matematica a calitatii unei diagrame de a diferentia loturile bune de cele necorespunzatoare; aceasta este o reprezentare a probabilitatii de a accepta incorect ipotezele de control statistic; curba CO masoara capacitatea diagramei de control de a detecta o schimbare a valorii nominale a fractiunii rejectate in raport cu alte valori ale acesteia. Se utilizeaza o data cu diagramele de control prin atribute pentru defecte si cu diagramele de control prin atribute pentru fractiuni rejectate ca necorespunzatoare.

Diagrame de control prin variabile

Atunci cand exista multe caracteristici de calitate, care pot fi exprimate ca masuri numerice, sunt folosite diagramele de control prin variabile. Acestea sunt preferate diagramelor de control prin atribute, deoarece ele confera informatii suplimentare despre procesul investigat, de exemplu pot fi facute estimari ale tendintei de centrare si ale dispersiei.

Problemele studiate sunt integrabile in sistemele informatice integrate atat ale intreprinderilor cu productie continua, cat si discreta.

Diagramele de control prin atribute studiate sunt urmatoarele:

• diagrama X este folosita pentru a controla reactia unui proces, controland tendinta centrala (distributia este normala); esantioanele trebuie alese astfel incat diferenta dintre ele este maxima;
• diagrama R masoara dispersia in interiorul unui esantion; esantioanele trebuie alese astfel incat diferenta dintre ele sa fie maxima; daca esantionul este mic (n=5) articolele trebuie luate succesiv; daca studiul este pe zi, este bine ca articolele sa fie luate in diferite momente ale zilei.

Diagrame speciale de control

Problemele studiate sunt integrabile in sistemele informatice integrate ale intreprinderilor cu productie continua.

Diagrama studiata este Diagrama Cusum, care a fost proiectata pentru detectarea abaterilor intr-o singura directie.

2.2. Controlul produselor

Controlul produselor prin exceptie este o componenta majora a controlului de calitate. Verificarile sunt realizate pe loturi. Din aceste loturi se iau esantioane carora le sunt verificate caracteristicile de calitate pentru fiecare din componente.

Unul din scopurile controlului prin exceptie este de a determina un curs al actiunii (acceptare sau respingere). Alt scop este de a prescrie o procedura prin care, daca este aplicata unei serii de loturi, se va obtine un risc specificat de acceptare a unui lot, la un anumit nivel de calitate. Este de remarcat ca scopul controlului prin exceptie nu este de a estima sau controla calitatea produselor, aceasta revenind diagramelor de control.

Termenii si simbolurile folosite in controlul prin exceptie sunt urmatorii:

• curba ASN (curba mediei numarului de esantionare) - este un instrument evoluat, care furnizeaza informatii referitoare la numarul de verificari pe lot pentru un plan de control prin exceptie;
• ASN - dimensiunea medie a esantionului verificat;
• curba CO (caracteristica operativa) - este un instrument de evaluare, care arata probabilitatea de acceptare a unui lot supus verificarii pentru o gama larga de valori ale fractiunii defective;
• plan simplu de esantionare - este o procedura in care un esantion este extras dintr-un lot si apoi verificat; daca numarul de unitati necorespunzatoare gasit este mai mic sau egal cu limita specificata lotul va fi acceptat;
• plan de esantionare secventiala - este o procedura in care se fac mai multe esantionari; dupa fiecare esantionare se ia o decizie de acceptare a lotului, de respingere sau de continuare a esantionarii, adica a procesului de extragere din lot a unui esantion.

Au fost realizate urmatoarele module program:

Esantionare prin atribute

Problemele studiate sunt integrabile in sistemele informatice integrate ale intreprinderilor cu productie continua.

In planul de esantionare prin atribute, este verificat un numar predefinit de unitati din fiecare lot.Fiecare unitate este clasificata corespunzatoare daca atinge specificatiile stabilite altfel este necorespunzatoare. Daca numarul de unitati necorespunzatoare este mai mic decat minimul prescris, lotul este acceptat; altfel respins.

Esantionarea prin atribute este caracterizata prin:

• CO plan simplu de esantionare: realizeaza caracteristica operativa pentru un plan simplu de esantionare; aceasta este folosita pentru a compara probabilitatea de acceptare a unui lot pentru diferite planuri de esantionare; de exemplu, daca probabi-litatea de acceptare este egala cu 0.62 (pentru loturi care contin o unitate necorespunzatoare), inseamna ca din 100 de loturi continand o unitate necores-punzatoare, in medie, 62 vor fi acceptate si 38 vor fi respinse, daca este respectat planul de verificare studiat;
• CO esantionare secventiala: realizeaza caracteristica operativa pentru un plan secvential de esantionare; in esantionarea secventiala, dupa fiecare esantionare se ia o decizie de acceptare a lotului, de respingere a lotului sau de continuare a esantionarii;
• ASN: realizeaza curba ASN pentru esantionare secventiala; aceasta se foloseste in cazul in care procesul de esantionare poate continua la infinit (atunci cand numarul cumulat de unitati necores-punzatoare cade intre limitele de acceptare si de respingere); Wald (1947) a ajuns la concluzia ca procesul de esantionare poate fi trunchiat dupa ce numarul total de unitati verificate este egal cu de doua ori si jumatate nivelul ASN (numarul mediu de esantionare), unde valoarea fractiunii defective este egala cu valoarea pantei liniilor limita de acceptare si de respingere.

Esantionare prin atribute speciale

In cadrul acestui plan de esantionare, unitatile neconforme gasite sunt corectate sau inlocuite cu unitati conforme si este necesar sa se alterneze secventele de verificare integrala cu verificarea pe esantioane.

Esantionarea prin atribute speciala este caracterizata prin CO pentru planuri de esantionare continua, aceasta realizand caracteristica operativa pentru un plan de esantionare continua.

Cu ajutorul acestor module program se poate studia un proces industrial si se poate ajunge la concluzia daca procesul / produsul analizat este sub control sau in afara controlului.

3. Integrarea componentei de reprezentari grafice in sistemele de productie si de calitate

Principiile de integrare a calitatii cu productia si solutiile adoptate sunt utilizate in sistemele informatice ale intreprinderilor cu productie continua, respectiv discreta.

Independent de solutia de urmarire a productiei si a calitatii, interpretarea datelor culese in urma operatiilor de control solicita existenta componentei de reprezentari grafice a seriilor de date statistice, ca mod de manifestare a componentei de calitate.

Modulele program realizate pentru controlul calitatii proceselor / produselor sunt integrate in cadrul unei interfete grafice usor abordabila de catre utilizator. Accesul programelor de prelucrare la bazele de date este rezolvat la nivelul interfetei controlului de calitate prin intermediul unor optiuni de alegere a setului de date existente in baza de date, realizandu-se apoi prelucrari de control al procesului si controlul prin exceptie.

Interfata utilizator contine urmatoarele facilitati:

• alegerea optiunilor de reprezentare grafica se face la nivelul ecranului initial, care contine intreg meniul referitor la control statistic de calitate;
• cererea referitoare la articol / operatie / atribut se face la nivelul unei cutii de dialog ('Alegeti unul sau mai multe din articolele urmatoare'), din aceasta cutie putandu-se face una sau mai multe cereri in functie de numarul elemen-telor din lista afisata;
• parametrii reprezentarii se introduc la nivelul fiecarei diagrame de control;
• sunt, de asemenea, oferite facilitati de afisare Tile, respectiv Cascade a diagramelor cerute.

Ecranul initial este divizat in urmatoarele zone:

• suprafata de afisare a documentului: aceasta contine unul din view-urile asociate documentului; fiecare view contine reprezentarea grafica a tipului de diagrama / caracteristica de operare aleasa sau diferite mesaje care sugereaza tipul actiunii pe care utilizatorul urmeaza sa o realizeze;
• suprafata de descriere a documentului care contine o bara de titlu referitoare la numele aplicatiei, o bara de meniu care include tipurile de diagrame / caracteristici de operare studiate.

Ecranul initial afiseaza mesajul ' Primul pas: alegeti din meniu optiunea SELECtIE'. Rezultatul alegerii acestei optiuni este aparitia unei cutii de dialog 'Optiuni', cu ajutorul careia alegem numarul de atribute dorit, apartinand aceluiasi cod articol. In cazul nealegerii corecte, utilizatorul va fi atentionat prin mesajul 'Toate cererile selectate trebuie sa aiba acelasi cod'.