Zastosowanie kart kontrolnych do analizy zdolności systemu pomiarowego w przedsiębiorstwie branży motoryzacyjnej

Transkrypt

1 Zastosowaie kart kotrolych do aalizy zdolości systemu pomiaroweo w przedsiębiorstwie braży motoryzacyjej Beata Mrualska, Aelika Oleszyńska **, Żaeta Mądrawska *** Słowa kluczowe: jakość, karty kotrole, statystycze sterowaie procesem, system pomiarowy, zdolość systemu pomiaroweo Keywords: quality, cotrol charts, statistical process cotrol, measuremet system, capability of measuremet system Syopsis: W iiejszym artykule podjęto tematykę zdolości systemu pomiaroweo w wybraym przedsiębiorstwie braży motoryzacyjej. Omówioo metody kotrole systemów pomiarowych w formie procedur a astępie zastosowao wybraą procedurę w praktyce. Zapropoowao także zastosowaie kart kotrolych jako alteratyweo arzędzia w celu stwierdzeia czy wykorzystyway w daym przedsiębiorstwie system pozwala a wykoywaie wiaryodych pomiarów. Wprowadzeie W dzisiejszych czasach każde przedsiębiorstwo dąży do teo, aby jeo wyroby bądź też usłui były jak ajlepszej jakości. Chcąc zdobyć jak ajwiększą ilość klietów, trzeba sprostać ich wymaaiom i oczekiwaiom. W tym celu moża zastosować podstawowe arzędzie statystyczeo sterowaia procesem jakim są karty kotrole. Służą oe przede wszystkim do adzorowaia procesu, a także pozwalają: sprawdzić czy proces spełia stawiae mu wymaaia, sprawdzić czy wymaaia te są spełioe podczas trwaia całeo procesu, podjąć odpowiedie działaia koryujące i korektę procesu, jeśli ie spełia o wymaań [Bak, 997, s ; Lock, 00, s. 453]. Przeprowadzając ich aalizę moża stwierdzić, czy zmiay poarszające proces są zajściem aturalym, czy też występują specjalie. Zakłóceia aturale są ierozerwalie związae z procesem. Trudo jest je wyelimiować, poieważ wyikają z istoty procesu, stosowaych techoloii. Z kolei czyiki specjale pojawiają się przypadkowo i oddziaływają w zaczącym stopiu a proces powodując tym samym jeo rozreulowaie [Jazdo 00, s. 8; Łuczak i Matuszak-Flejszma 007, s. 007; Mrualska, Kawecka-Edler 007, s. 3; Mrualska, Kawecka-Edler 0; Mrualska, 03]. Zastoso- dr iż. Beata Mrualska, Politechika Pozańska, Wydział Iżyierii Zarządzaia ** iż. Aelika Oleszyńska, absolwetka Politechiki Pozańskiej, Wydziału Iżyierii Zarządzaia *** iż. Aelika Oleszyńska, absolwetka Politechiki Pozańskiej, Wydziału Iżyierii Zarządzaia

2 waie kart kotrolych pozwala zidetyfikować miejsca występowaia takich zakłóceń w procesie, a także może przyczyić się do ich wyelimiowaia [Iwasiewicz, 999, s. 0; Sałaciński, 009, s. 4]. W iiejszym artykule w celu dokoaia ocey zdolości wybraeo systemu pomiaroweo omówioo trzy metody kotrole systemów pomiarowych w formie procedur. Następie zaprezetowao wykorzystaie pierwszej z tych procedur w praktyce. W tym celu dokoao wstępej weryfikacji zdolości wybraeo systemu pomiaroweo a podstawie daych pomiarowych z wzorca z zastosowaiem urządzeia Proima V4 firmy Promess. Aby ostateczie zweryfikować uzyskae wyiki zapropoowao opracowywaie kart kotrolych z zastosowaiem oproramowaia Statistica jako alteratyweo arzędzia dla trzeciej procedury do badaia zdolości systemu. W wyiku aalizy kart kotrolych określoo czy day system jest zdoly do dokoywaia pomiarów. Metody badaia zdolości systemów pomiarowych Do badaia zdolości systemów pomiarowych moża wykorzystać trzy procedury. Pierwsza z ich zajduje zastosowaie u produceta oweo urządzeia jak i u klieta w miejscu plaowaeo użytkowaia a produkcji. Jej celem jest wstępe zweryfikowaie daych dostarczoych przez produceta. Wyzaczae są w iej wskaźiki rozrzutu jak i wycetrowaia systemu pomiaroweo. Pierwszym krokiem w celu zbadaia oweo lub zmodyfikowaeo przyrządu pomiaroweo jest wyzaczeie wzorca, a którym wykoywae będą pomiary. W tym celu ależy przeprowadzić 50 pomiarów a wzorcu, któreo wymiar jest wielkością położoą w środku przedziału toleracji. Moża wykoać miej iż 50 pomiarów, ale tylko w uzasadioych przypadkach. Wówczas liczba pomiarów ie może być iższa iż 5. Każdorazowo po zmierzeiu wzorca przyrząd pomiarowy musi zostać z ieo wyjęty. Podczas całeo cyklu badań wzorzec musi być położoy i skieroway w to samo miejsce [Dietrich i Schulze, 000, s. 3 33; Sałaciński, 009, s. ]. Po przeprowadzoej rejestracji daych ależy obliczyć [Sałaciński, 009, s. 3 4]: ) wartość średią z serii pomiarów wzorca: ) odchyleie stadardowe serii pomiarów: i i () i i 3) wskaźik zdolości związay z rozrzutem: C s () 0,T 0, USL LSL 6s 6s 4) wskaźik zdolości związay z wycetrowaiem: (3)

3 C k 0,T 3s wz 0, USL LSL 3s (4) Po przeprowadzeiu pomiarów i wykoaiu wszystkich obliczeń, a podstawie wartości wskaźika zdolości związaeo z rozrzutem ( C ) oraz wycetrowaiem ( C ) podejmuje się decyzję, czy baday system pomiarowy jest zdoly do użycia. W przypadku, dy w tej procedurze stwierdzoo zdolość system pomiaroweo ależy zastosować druą procedurę azywaą rówież & [Dietrich i Schulze, 000, s. 34]. Jej celem jest sprawdzeie czy owy lub istiejący przyrząd pomiarowy adaje się do wykorzystywaia a produkcji. Procedurę tę moża także użyć do rutyoweo adzoru. Przy jej zastosowaiu wyzacza się wskaźiki powtarzalości i odtwarzalości z uwzlędieiem wpływu użytkowika (pomiary przeprowadzae są przez kilku operatorów). Na podstawie tych wskaźików uzyskuje się wartość procetową rozrzutu całkowiteo i moża stwierdzić czy urządzeie pomiarowe: adaje się do użycia (w aktualej procedury pomiarowej 0%... 0%, w owej procedury pomiarowej 0%... 0%), musi zostać udoskoaloe, ale moża je wykorzystać warukowo (w aktualej procedury pomiarowej 0% 30%, w owej procedury pomiarowej 0%... 0%), jest iezdole (trzeba przeprowadzić czyości aprawcze) (w obydwu przypadkach 30% ) [Dietrich i Schulze, 000, s. 34]. W celu przeprowadzeia metody &, w pierwszym kroku ależy wybrać dziesięć wyrobów z procesu. Następie, a oół trzech pracowików dokouje pomiaru wybraej cechy, powtarzając o dwu- lub trzykrotie, iezależie od siebie. Wyroby muszą być kolejo ozakowae, dyż każdy z pracowików bada je w takiej samej kolejości. Pracowik przed, ai w trakcie przeprowadzeia badań ie może zać wyików iych operatorów. Każdy z ich wprowadza wyiki do zbiorczeo formularza [Dietrich i Schulze, 000, s. 34]. Aby móc oceić baday system pomiarowy, po przeprowadzeiu badań ależy obliczyć [Sałaciński, 009, s. 9 0]: ) średi rozstęp i-tej próbki: Ai i A, 0 0 Bi i B, ) wartość średią z wartości średich rozstępów: 3) wartość średią i-tej próbki: A 3 B C 0 wz k Ci i C (5) (6) 30 Ai i A, 30 4) wartość średią rozstępu: 30 Bi i= B =, 30 = 30 i= 30 Ci C (7)

4 5) wskaźik powtarzalości: r ma mi (8) - EV k (9) Jeżeli day wyrób przez każdeo operatora mierzoy jest dwukrotie, wówczas przyjmuje się k = 4,56; jeżeli trzykrotie k = 3,05. 6) wskaźik odtwarzalości: AV k r (0) W przypadku dy pomiary są wykoywae przez dwóch operatorów, wówczas k = 3,65, a jeżeli przez trzech k =,70. 7) wskaźik & (powtarzalość i odtwarzalość): & EV AV 8) wartość procetową powtarzalości w odiesieiu do toleracji: %EV () EV 00 & T () 9) wartość procetową odtwarzalości w odiesieiu do toleracji: AV % AV 00 & T 0) procetowy wskaźik powtarzalości i odtwarzalości: % & %EV %AV (3) (4) Za pomocą Procedury, wyzaczaa jest wartość procetowa wskaźika powtarzalości i odtwarzalości, a podstawie któreo moża zdecydować czy baday przyrząd pomiarowy jest zdoly, warukowo adaje się lub też ie jest zdoly do wykoywaia kotroli badaej cechy [Dietrich i Schulze, 000, s. 38]. Szczeólym przypadkiem Procedury jest Procedura 3, która jest wykorzystywaa, dy do badaia daej cechy wyrobu używa się zautomatyzowaeo przyrządu. W wyiku teo operator ie ma wpływu a urządzeia pomiarowe, dlateo też rozrzut systemu w tej procedurze, spowodoway poprzez błędy użytkowików jest całkowicie wykluczoy. Aby móc zbadać zdolość automatyczeo przyrządu pomiaroweo, ależy wykoać dwukrote pomiary a co ajmiej 5 wyrobach. W wyiku teo otrzymujemy 50 wyików, które zamieszcza się w tabeli zbiorczej [Dietrich i Schulze, 000, s. 337; Sałaciński, 009, s. 4]. Mając opracowae wyiki badań, rozrzut systemu pomiaroweo moża obliczyć a dwa sposoby, korzystając z odchyleia stadardoweo bądź rozstępów. Biorąc pod uwaę odchyleie stadardowe ależy obliczyć astępujące wartości [Sałaciński, 009, s. 5 6]: ) różice pomiędzy pomiarem a : Δ i = i - (5) i

5 ) średią różic: 5 i 5 i 3) odchyleie stadardowe różic pomiędzy pomiarem a : (6) s i 5 i (7) 5 4) rozrzut systemu pomiaroweo: 5) powtarzalość systemu pomiaroweo: s (8) EV 5, 5 (poziom ufości 99%) (9) EV 6 (poziom ufości 99,73%) (0) 6) wartość procetową powtarzalości w odiesieiu do toleracji: EV % EV 00% T () Natomiast, aby obliczyć rozrzut systemu pomiaroweo korzystając z rozstępów, ależy postępować wedłu astępujących kroków [Sałaciński, 009, s. 6]: ) obliczyć rozstęp pomiędzy pomiarem a : ) obliczyć średią rozstępów: i () i ma 5 i (3) 5 i 3) obliczyć powtarzalość systemu pomiaroweo: i mi EV K (4) dzie K = 4,57 (poziom ufości 99%), K = 5,3 (poziom ufości 99,73%) 4) obliczyć procetową wartość powtarzalości w odiesieiu do toleracji: EV % EV 00% T (5) Na podstawie wyików uzyskaych z obliczeń, możemy oceić baday system pomiarowy. Jeżeli %EV < 0% (0%), wówczas day przyrząd pomiarowy jest zdoly do wykoywaia pomiarów. Natomiast jeżeli %EV > 30%, używay system pomiarowy

6 ależy zmieić lub też usprawić, dyż ie jest zdoly do wykoywaia wiaryodych pomiarów [Sałaciński, 009, s. 4]. Metodyka badań Badaie zdolości wybraeo systemu pomiaroweo przeprowadzoo a podstawie procedury 3 w wybraym przedsiębiorstwie braży motoryzacyjej. Przedsiębiorstwo to zajmuje się produkcją tłoków, tulei cylidrowych i wielkoabarytowych, zaworów oraz elemetów rozrządu. Ze wzlędu a specyfikę tych produktów bardzo istote jest zapewieie ich odpowiediej jakości. W celu zbadaia zdolości stosowaeo systemu pomiaroweo zmierzoo wzorzec za pomocą przyrządu pomiaroweo Proima V4 firmy Promess (rys. ). ys.. Proima V4 (Proima V4) Źródło: Proima V4 jest to urządzeie stacjoare przezaczoe do kotroli jakości procesów produkcyjych, jak rówież do zbieraia daych pomiarowych. Najczęściej ulokowae jest w bliskim sąsiedztwie maszyy obróbczej, dzięki czemu wyiki pomiarów trafiają bezpośredio do stacji kotrolej, dzie zostają poddae wstępej aalizie oraz oceie. Dzięki swojej budowie i zastosowaym zabezpieczeiom, komputer te może pracować w trudych warukach środowiskowych, dzie temperatura otoczeia może wyosić od 0 do 45 C [ Aaliza wyików badań W celu zbadaia zdolości systemu pomiaroweo stosowaeo w przedsiębiorstwie zmierzoo wzorzec o wartości 6,804 mm pięćdziesięciokrotie za pomocą przyrządu pomiaroweo PONIMAX V4. Wyiki te przedstawioo w tabeli.

7 Tabela. Wyiki pomiarów wzorca (esults of measuremets of calibratio) i i i i i 6,805 6,803 6, , ,804 6,804 6,806 6,80 3 6, , , , , , , , , , , , , , , , , ,80 6 6, , , , , , , , , , ,80 8 6, , , , ,80 9 6, , ,80 0 6, , , , ,806 Źródło: opracowaie włase a podstawie dokumetacji przedsiębiorstwa USL 6, Na podstawie wyików pomiarów, dla órej raicy toleracji ( 900 mm), jak i dla dolej ( LSL 6, 700 mm) wyzaczoo wskaźiki zdolości stosowaeo urządzeia pomiaroweo, zodie z pierwszą przyjętą procedurą. Tabela. Dae specyfikacji i pomiarów badaeo wzorca (Specificatio data ad results from calibratio research) Dae specyfikacji Specificatio data Dae z pomiarów esearch data wz 6,804 wartość ajmiejsza: 6,80 LSL 6,700 wartość ajwiększa: 6,807 USL 6,900 0, 005 T(USL LSL) 0,00 50 Źródło: opracowaie włase a podstawie dokumetacji przedsiębiorstwa W celu uzyskaia wartości wskaźika zdolości związaeo z rozrzutem ( C ) oraz wycetrowaiem ( C k ), iezbędeo do ocey badaeo systemu pomiaroweo, przeprowadzoo obliczeia zodie z wzorami (3) i (4). Obliczoa wartość wskaźika zdolości związaeo z rozrzutem dla teo przykładu wyosi C 4, 6383, atomiast wskaźik związay z wycetrowaiem jest rówy C k 4, Zatem baday system pomiarowy jest zdoly do wykoywaia wiaryodych pomiarów, dyż wskaźiki odpowiedie za jeo zdolość kilkakrotie przekraczają wartość,33. Może zdarzyć się jedak tak, że wyiki pomiarów uzyskae przez urządzeie stacjoare są sfałszowae. Przyczy teo może być kilka tj. zachowaie operatora oraz iedokładość badaeo wzorca ma ajbardziej istoty wpływ a uzyskae wyiki. Dlateo też, w celu uzyskaia dokładej ocey zdolości urządzeia pomiaroweo, propouje się sporządzić kartę

8 kotrolą p. (rys. ) i a jej podstawie obserwować stabilość badaeo systemu pomiaroweo. ys.. Karta kotrola (Cotrol chart ) Źródło: opracowaie włase z zastosowaiem proramu STATISTICA Na podstawie zamieszczoej powyżej karty kotrolej, moża zauważyć, że stosoway w przedsiębiorstwie przyrząd pomiarowy (PONIMAX V4) ie arusza stabilości pomiarów. Uzyskae wyiki (zarówo średich jak i rozstępów) mieszczą się w raicach iterwecji. Trzy pukty a karcie rozstępów (), zajdują się dokładie a dolej liii kotrolej (LCL), lecz jej ie przekraczają. W wyiku teo ie trzeba podejmować żadych środków aprawczych, aby poprawić efektywość wykoywaych pomiarów. ozreulowaie systemu pomiaroweo, moża także zauważyć ie tylko wtedy, dy pukt lub pukty a karcie kotrolej przekraczają liię iterwecji, ale także, dy wykres ma specyficzy kształt a zajduje pomiędzy liiami iterwecji. Proram STATI- STICA umożliwia sprawdzeie takich rozreulowań, dlateo też dla karty średiej ( ) i rozstępu () wykoujemy testy kofiuracji (rys. 3 i 4).

9 ys. 3. Testy kofiuracji dla karty (Cofiuratio tests for chart) Źródło: opracowaie włase z zastosowaiem proramu STATISTICA ys. 4. Testy kofiuracji dla karty (Cofiuratio tests for chart) Źródło: opracowaie włase z zastosowaiem proramu STATISTICA Testy kofiuracji dla obu kart ie wykazały żadych rozreulowań, więc urządzeie pomiarowe stosowae w przedsiębiorstwie jest zdole i może być wykorzystywae do wykoywaia pomiarów. Po przeprowadzeiu aalizy ocey systemu pomiaroweo z wykorzystaiem Procedury 3 stwierdzoo, iż stosoway przez przedsiębiorstwo system pomiarowy jest stabily i adaje się do wykorzystywaia. Wykazały to wartości wskaźików zdolości związae z rozrzutem i wycetrowaiem oraz dodatkowo raficzy schemat pomiarów za pomocą kart kotrolych i ich testy kofiuracji. Po uzyskaiu takieo wyiku przedsiębiorstwo może być pewe, że system pomiarowy któreo używa, jest urządzeiem pewym i dostarcza wiaryode wyiki. Wioski Współczesy iezwykle dyamiczy rozwój techoloii stosowaych w przemyśle jest przyczyą wzrostu kokurecyjości produktów, które są coraz bardziej owoczese, fukcjoale i iezawode w procesie eksploatacji. Produkty te cechuje zarówo dobra jakość i iska cea, ale przede wszystkim coraz krótszy cykl opracowaia i rozwoju. Aby sprostać rosącym oczekiwaiom klietów produceci zmuszei są do prowadzeia ieustaych badań mających a celu poprawę jakości oferowaych produktów

10 [Mrualska, Kawecka-Edler, 007, s. 6]. Poprawa jakości produktu może być osiąięta poprzez zastosowaie owoczesych metod kotroli jakości. Pozwalają oe ie tylko poprawić fukcjoowaie sameo procesu, ale rówież zapobieać powstającym w im wadom. Jedym z podstawowych arzędzi służących do ocey zdolości systemu pomiaroweo wykorzystywaeo do kotroli cech detali są trzy procedury. Na ich podstawie moża określić, czy system pomiarowy spełia stawiae mu wymaaia, czy jedak trzeba przedsięwziąć działaia koryujące lub wprowadzić iowacyje rozwiązaia. W iiejszym opracowaiu zaprezetowao zastosowaie pierwszej procedury i kart kotrolych jako alteratywy do ocey systemu pomiaroweo w trzeciej procedury. Uzyskae wyiki wykazały zdolość badaeo systemu pomiaroweo, z któreo aktualie korzysta przedsiębiorstwo. Bibliorafia. Bak J., (997), Zarządzaie przez jakość, Wydawictwo Gebether & Ska, Warszawa.. Dietrich E., Schulze. A., (000), Metody statystycze w kwalifikacji środków pomiarowych maszy i procesów produkcyjych, Wydawictwo Notika System, Warszawa. 3. Iwasiewicz A., (999), Zarządzaie jakością. Podstawowe problemy i metody, Wydawictwo Naukowe PWN, Warszawa Kraków. 4. Jazdo A., (00), Doskoaleie zarządzaia jakością, Oficya Wydawicza Ośrodka Postępu Oraizacyjeo, Bydoszcz. 5. Lock D., (00), Podręczik zarządzaia jakością, Wydawictwo Naukowe PWN, Warszawa. 6. Łuczak J., Matuszak-Flejszma A., (007), Metody i techiki zarządzaia jakością, Kompedium wiedzy, Quality Proress, Pozań. 7. Mrualska B., (03), Desi ad Quality Cotrol of Products obust to Model Ucertaity ad Disturbaces, [w:] With, K., (ed.) obust Maufacturi Cotrol, Lecture Notes i Productio Eieeri, Sprier-Verla Berli Heidelber. 8. Mrualska B., Kawecka-Edler A., (007), Metody projektowaia wyrobów odporych a zakłóceia w procesie wytwarzaia, [w:] Grudowski P., Preihs J., Waszczur P. (red.), Iżyieria jakości teoria, praktyka, dydaktyka, Politechika Gdańska, Gdańsk, s Mrualska B., Kawecka-Edler A., (0), Practical applicatio of products desi robust to disturbaces, Huma Factors ad Eroomics i Maufacturi, Vol., No, s Sałaciński T., (009), SPC. Statystycze sterowaie procesami produkcji, Oficya Wydawicza Politechiki Warszawskiej, Warszawa. Bibliorafia elektroicza [05..0] [05..0]

11 Applicatio of cotrol charts for aalysis of capability of measuremet system i the automotive idustry The aim of the paper was the ivestiatio of capability of measuremet system i a chose automotive compay. This compay provides filtratio ad eie peripherals, eie systems ad compoets such as cylider compoets, pisto ad valve trai systems, amo all. For that reaso, ood quality is of crucial importace. I the paper three cotrol methods of measuremet systems called procedures were discussed. The, the practical applicatio of the first procedure was show. For this purpose prelimiary verificatio of a chose measuremet system o the basis of data collected from calibratio with the applicatio of Proima V4 measuri istrumet produced by Promess was doe. The aalysis of this measuremet system with the use of first procedure affirmed that the measuremet system, which is used i the eterprise, is stable ad usable. Such a statemet was made o the basis of the values of capability idees. I order to verify the results of the research ultimately the applicatio of cotrol charts as a tool for system assessmet was suested. The cotrol charts were created with the applicatio of STATISTICA proramme. All the results cofirmed the capability of the measuremet system to use as it provides reliable results.