JAKOŚĆ

Statystyczne Sterowanie

Procesem

Część lV– SPC w systemach automatycznych

W numerze 1/2000 VTS przedstawiono wprowadzenie w zagadnienia metod statystycznych w systemach zapewnienia jakości. W numerze 2/2000 i 3/2000 VTS zapoznano z stosowaniem nadzoru nad procesem przy pomocy kart kontrolnych prowadzonym przez ich ręczne wypełnianie. W ostatniej części cyklu porównamy ten poprzednio opisany sposób z nadzorem procesu poprzez automatycznie pracujące moduły zintegrowane ze sterowaniem maszyn lub programami zewnętrznymi współpracującymi z systemami sterowania wtryskarek.

Nowoczesne wtryskarki najczęściej mają tabele zbiorcze wybranych parametrów (zwykle 10 parametrów z kilkunastu, do własnego wyboru) z kolejnych cyklów pracy. W tabelach tych pojawia się automatycznie wartość średniego odchylenia standardowego oraz najczęściej granice naturalne procesu czyli ± 3s. Można też te granice tolerancji zmienić na podstawie podanego średniego odchylenia standardowego ( do innej wartości niż granice naturalne) lub do wartości określonej na podstawie doświadczenia. Mało prawdopodobne jest by klient w specyfikacji narzucił tolerancje parametrów maszyny, jeśli jednak ma duże doświadczenie, nie jest to całkowicie wykluczone.

Jednym z kłopotów, które się od razu pojawiają to nadmiar informacji. Kilka czy kilkanaście parametrów z kolejnych cykli jest bardzo pomocne technologowi i ustawiaczowi. Trudno jednak rejestrować wszystkie. Wymóg zapisów przy ISO 9000 spowodował że powstały specjalistyczne moduły -programy, które pozwalają wybierać cykle, opracowywać dane wg reguł SPC i drukować karty kontrolne, utworzone z wybranych parametrów. Moduły te, lub zewnętrzne programy komunikujące się z maszyną, potrafią często także jednocześnie obrabiać statystycznie parametry dostarczane z zewnątrz np. z wagi, czujnika mikrometrycznego, suwmiarki itp. Te zewnętrzne dane są takimi samymi informacjami jak opisane w dwóch ostatnich numerach VTS. Opisane szczególnie w III części n/n opracowania uwarunkowania i specyfika ich współdziałania, ze szczególną rolą masy i wymiarów liniowych, są takie same w systemach automatycznych. Zasadnicza różnica zwykle dotyczy klasycznej bazy: średniej populacji i średniego odchylenia standardowego oraz uniwersalnego sposobu budowania grafiki czyli karty dwutorowej (często dwóch kart): średniej z próbki i rozstępu. Tak otrzymane dane są zrobione szybciej, łatwiej i estetyczniej. Czy z takich wykresów łatwiej wyciągnąć wnioski? Nie mam, co do tego absolutnej pewności ze względu na istotny brak możliwości modyfikacji. Ręczne prowadzenie dopuszcza wybór. Ominięcie przypadkowych cykli o ekstremalnie zmienionych parametrach, np. z powodu konieczności przerwy na usunięcie pozostałego w formie fragmentu wypraski. Automat z takiego wydłużonego cyklu wprowadzi zafałszowane dane rzutujące istotnie na wielkości statystyczne. Natomiast obsługa nie będzie pamiętała o wyłączeniu modułu SPC na czas przerwy. Jest to jeden z czynników niechęci do posługiwaniem się modułami SPC w codziennej pracy.

Wybór parametrów procesu wtryskiwania do SPC wymaga znajomości szczegółów wahań parametrów procesu i wpływu tych zmian dla zgodności wyrobu ze specyfikacją. Jedna wypraska będzie ostro reagowała na ciśnienie przełączania na docisk, inna na czas wtrysku . Inaczej monitoruje się formę wielogniazdową, rodzinną czy gorąco kanałową. Inne parametry wpływają na jakość przy powtarzalnych, szybkich cyklach automatycznych a inne pracującą w cyklu półautomatycznym z wkładanymi ręcznie zapraskami. Najczęściej monitoruje się takie parametry jak praca wtrysku, czas wtrysku, wielkość poduszki przed ślimakiem w chwili przełączenia na docisk lub ciśnienie w tym właśnie momencie. Z lawiny informacji próbuje się wybrać takie parametry, których diagnoza związana jest z cechami użytkowymi i wymaganiami specyfikacji. Jest to sprawa zwykle bardzo indywidualna do której dochodzi się po dłuższej obserwacji wpływu zmiany procesu. Najlepsze rezultaty uzyskuje się na stanowiskach przy stałych zestawach forma + maszyna.

Problemem jest “obsługa” tabel. Jak znaleźć tolerancję wybranego parametru?

Granice naturalne procesu spowodują że na 400 wtrysków może pojawić się przekroczenie parametru, czyli najczęściej około 2 razy na zmianę. Dla tak ustalonych granic kontrolnych (czyli ±3s), w przypadku uaktywnienia kontroli z wyłączeniem maszyny, po ich przekroczeniu, wtryskarka zostanie wyłączona nawet wtedy gdy produkuje się dobre wypraski. Gdy natomiast będzie często tylko sygnalizować przekroczenie, obsługa stwierdzi brak konieczności interwencji w proces i szybko nauczy się ignorować sygnalizację.

Są programy komputerowe które optymalizują proces i pomagają wyznaczyć granice kontrolne wybranego parametru. Praktycy zgodzą się z autorem, że po ustawieniu procesu trudno przekonać kierownictwo by często można było eksperymentować w celu znalezienia granic pojawienia się braków. Załóżmy, że ustaliliśmy granice tolerancji czasu wtrysku. Wyobraźmy sobie, że nastąpiło przytkanie dyszy we wtryskarce z zaworem proporcjonalnym i sprzężeniem zwrotnym, układ miał rezerwę ciśnienia i zrealizował cykl w zadanym czasie ale przełączanie na docisk zakończył z większym ciśnieniem. Przy punkcie przełączania zbyt blisko całkowitego wypełnienia formy nastąpiło “przeładowanie” formy. Rezultat: przy braku sygnału ostrzegawczego nastąpiła produkcja braków (paradoksalnie, największy sygnał ostrzegawczy będzie w klasycznych wtryskarkach, szczególnie przy złym ustawieniu ciśnienia, -zbyt niskie, i małym dławieniu regulatorem szybkości wtrysku). Następnie zmieniono dyszę na tego samego typu ale o trochę innych warunkach płynięcia i trzeba zaczynać szukanie tolerancji od początku. To problem jednego parametru a kombinacji wszystkich parametrów jest nieskończenie dużo (bez zagłębiania się w ich współzależności). Literatura (norma) podaje wskazuje że nie ma , w praktyce procesów całkowicie uregulowanych lecz co najwyżej do tego stanu zbliżone.

W ocenie procesu stawia się pytanie jakie są zdolności procesu (patrz definicje w części I –VTS 1/2000): maszynowej C_m i procesu C_p. Nie można jednak ich określić nie mając zdefiniowanych granic tolerancji.

· Przed wprowadzeniem systemów komputerowych SPC (we wtryskarkach lub programów zewnętrznych) korzystne jest ręczne prowadzenie kart kontrolnych.

· Takie pierwsze kroki przy wprowadzaniu SPC do procesu wtryskiwania tworzyw sztucznych nie wymagają prawie żadnych inwestycji i istotnych wydatków. Jedynie należy zakupić wagi elektroniczne, ewentualnie wykonać przyrządy do pomiarów liniowych. Uzyskane doświadczenie będzie szybko procentować

· Moduły SPC we wtryskarkach winny mieć możliwość wprowadzania i obróbki, zewnętrznych danych pomiarowych w stosunku do parametrów maszyny. Nowe systemy są coraz lepsze, przyjazne dla użytkownika, uniwersalne a jednocześnie umożliwiają indywidualizację. Systemy Wizyjne ( patrz VTS 3/2000) będą sposobem na szybkość, dokładność i wszechstronność.

· Nawet ograniczone wdrożenie metod statystycznych, lub choćby aktywna analiza tabel jakości ułatwia ustawienie procesu, jego nadzór i monitoring stanowiska pracy.

· Nie ma ograniczeń w zakresie parku maszynowego. W klasycznych wtryskarkach, bez sterowania zaworami proporcjonalnymi, proces wtryskiwania może być nadzorowany przy użyciu SPC z pełnym powodzeniem. Pozwala to także na ocenę stanu maszyn, szczególnie gdy zmienia się wtryskarki wytwarzające tą samą wypraskę (szczególnie przez Cm).

· Stosowanie kart kontrolnych z alternatywną oceną właściwości, zarówno w systemach automatycznych i ręcznych, nie powinno być głównym kryterium uregulowania procesu. Należy prowadzić zapisy o ilości wad i uchybień wg kategorii jako podstawa analizy i działań korekcyjnych.

· Stosowanie modułów SPC wbudowanych we wtryskarki będzie najbardziej efektywnie wykorzystane w przypadku ciągłej pracy na wyspecjalizowanym stanowisku wtryskarka-forma.

· Stosowanie metod statystycznych, szczególnie statystycznego sterowania procesem produkcyjnym jest dobrym, oraz często oczekiwanym wskaźnikiem dla uzyskania certyfikatu systemu zapewnienia jakości zgodnego z normami ISO 9000.