Les 181 - SPC

• Procestechniek
• MBO
• Studiejaar 2

B-PW6 Les 181
Statistical Proces Control (SPC)

Leerdoelen

Na deze les kun je:

• Omschrijven wat SPC inhoudt.
• De vier stappen noemen die je moet nemen om te werken volgens SPC. 
• De verzamelde gegevens omzetten in een tabel, histogram en regelkaart. 
• Beschrijven wat een normale verdeling is en deze herkennen in een histogram.
• Uitleggen wat het gemiddelde en de spreiding is en wat dit te maken heeft met het proces.
• Uitleggen wanneer je een proces moet bijsturen en hoe je dit kunt afleiden uit een regelkaart.
• Uitleggen wat het doel van OCAP is.

Wat weet je al over Statistische Proces Controle?

Maak jij tijdens je werk gebruik van SPC?

Wat is SPC?

De letters SPC staan voor 'Statistical Process Control' ofwel Statistische Procesbeheersing.

Dit houdt in dat je met behulp van statistiek een proces probeert te beheersen.

• PB is nodig om producten te kunnen maken die aan de eisen van de klant voldoen.
                                                                                                                                                      (product specificaties) 

Beheersen van een proces betekent dat je eisen stelt aan het proces.           (processpecificaties)

Met SPC verbeter je de kwaliteit van je proces en daarmee de kwaliteit van je product.

Een goed proces zorgt namelijk voor kleinere afwijkingen van je product en dus minder afkeur.

Voorbeeld:

In een productielijn worden voedingsmiddelen ingeblikt. Na het inblikken wordt het product gesteriliseerd. Door de temperatuur en de tijd te meten, weet je of deze aan de product specificaties voldoen. Zo kun je dus meten of het product goed gesteriliseerd is.

Wat is SPC?

Met SPC kun je er dus voor zorgen dat de afwijkingen in je product zo klein mogelijk worden.

• hogere kwaliteit en lagere kosten.

Om een proces goed te kunnen sturen met SPC, moet je vier stappen volgen:

1. Verzamel gegevens
2. Orden de gegevens
3. Analyseer de gegevens en trek conclusies
4. Stuur het proces bij, zodat het optimaal verloopt.

Wat is SPC?

• Verzamel gegevens.
  Om het proces te kunnen sturen, moet je eerst weten hoe het proces verloopt.  Je verzamelt allerlei proces- en/of productgegevens. Dit doe je door product- en processpecificaties te meten.

• Orden de gegevens.
  Zodra je al je meetgegevens hebt verzameld, ga je deze ordenen. Dit kun je doen door de gegevens bijvoorbeeld in een tabel of grafiek te zetten. In sommige gevallen doet een computerprogramma dit voor je en verwerkt het in een regelkaart.

Wat is SPC?

• Analyseer de gegevens en trek conclusies.
  Wanneer je de meetgegevens overzichtelijk hebt geordend in een grafiek moet je de gegevens analyseren en een conclusies trekken over wat er moet gebeuren om het proces optimaal te laten verlopen.
  
  
  
• Stuur het proces bij, zodat het optimaal verloopt.
  Als er uit je analyse blijkt dat er een afwijking is, moet je het proces bijsturen. Hoe dit moet hangt volledig af van het proces.

SPC geeft dus geen aanwijzing over hoe je moet ingrijpen, alleen of het wel of niet nodig is.

Gegevens verzamelen: meten

Om te bepalen of een proces goed verloopt, moet je eerst gegevens verzamelen.

• Procesgegevens.              (Procesparameters)
• Productgegevens.            (Producteigenschappen)

Procesparameters kun je handmatig meten, maar in moderne productieprocessen worden deze vaak continue gemeten en de resultaten automatisch opgeslagen.  De resultaten zie je dan terug op een computerscherm.

Producteigenschappen meet je om te zien of het product aan de specificaties voldoet. Deze eigenschappen kunnen zowel In line als Offline gemeten worden.

In line meten betekent dat de eigenschappen van het product worden gemeten terwijl het product wordt geproduceerd. 

Offline betekent dat je het product uit de lijn haalt om het te meten. Dit gebeurt meestal steekproefgewijs. Je neemt dus een monster.

Gegevens ordenen

Als je de eigenschappen van het proces en/of product hebt verzameld, ga je ze sorteren.

Er zijn veel verschillende methodes die je kunt gebruiken, maar in deze les hanteren we vier opeenvolgende stappen die je kunt nemen om je gegevens te ordenen:

1. Maak een tabel.
2. Maak een histogram van de tabel.
3. Kijk of de gegevens normaal verdeeld zijn.
4. Maak een regelkaart van de tabel.

A.d.h.v. een voorbeeld (de diameter van een gedraaid product) doorlopen we deze 4 stappen.

Gegevens ordenen: tabel

Voor een klant wordt een product gedraaid, de klant vraagt om een diameter van:

Steekproefgewijs wordt de diameter van 16 producten gemeten en genoteerd. 

Deze gegevens worden in een tabel gezet.

Gegevens ordenen: histogram (I)

Nadat we een tabel hebben gemaakt is het verstandig om een histogram te maken.

Uit een histogram kun je namelijk afleiden om een proces afwijkend is of niet.

In histogram bekijkt namelijk het aantal keren dat een meetwaarde in een bepaalde klasse valt.

Stappen voor het opzetten van een histogram:

1. Bepaald de klassen voor je histogram.                (min. 7 of 8)
2. Verdeel de meetwaarden over de klassen.   (zie afbeelding)
3. Zet de klassen om naar een histogram.         (volgende dia)

De indeling van de klassen mag je zelf bepalen. Het is verstandig om minimaal 7 of 8 klassen te gebruiken. Heb je erg veel meetgegevens dan is het beter om meer klassen te kiezen.

alle meetwaarden moeten in een klasse verdeeld zijn.

Gegevens ordenen: histogram (II)

Als de klassen bekend zijn, kun je ze omzetten naar een histogram

Het aantal meetwaarden in een klassen bepaalt hoe hoog de staaf in het histogram wordt.

In dit voorbeeld zie je dat de meeste metingen in klasse 4 en klasse 5 vallen. Dat wil zeggen een diameter tussen de 19,95 - 20,05 mm.

De verdeling van de meetwaarden is typisch voor een 'normale verdeling'. 

De gemeten waarden liggen allemaal rond de streefwaarde (nominale waarde).  

Afwijkingen die ver van de nominale waarde liggen worden uitschieters genoemd en komen weinig voor.

Normale verdeling (I)

Het histogram (vorige dia) heeft een zogenaamde 'normale verdeling' ofwel de meeste meetwaarden liggen in klassen op en rond de nominale waarde. 

 Als we nu 1600 metingen uitvoeren en dit uitzetten in een histogram dan zie je ook weer de vorm van een 'normale verdeling'.                                             

De normale verdeling is dus een grafiek in de vorm van een soort klok of bel. Dit wordt vaak de Gauss-curve genoemd.

De rode balken geven de tolerantie aan. Alles in de rode gebieden wordt afgekeurd. 

Een proces met een normale verdeling is een stabiel proces.

Stabiel betekent in dit geval dat er geen uitschieters zijn.

Normale verdeling (II)

Wanneer je een histogram bekijkt, moet je dus altijd bepalen of deze normaal verdeeld is. 

Daar zijn een aantal regels voor:

1. De grafiek moet een klokvorm hebben.                      (Afwijkende vormen = afwijkend proces)
2. De grafiek moet één top hebben.
3. Meetwaarden die enorm buiten de verdeling liggen zouden eigen niet moeten voorkomen.
4. Een histogram heeft meetwaarden die rond de nominale waarde liggen.
5. Het gemiddelde, de modus en de mediaan ligt op de nominale waarde.

* het gemiddelde, de modus en mediaan bespreken we later op de les.

Gemiddelde en Standaarddeviatie (I)

Om inzicht te krijgen in de afwijkingen in je proces, kun je allerlei statistische berekeningen doen. Hiervoor heb je in ieder geval altijd het gemiddelde en de standaarddeviatie nodig.

Het gemiddelde: bereken je door alle meetwaarden bij elkaar op te tellen en te delen door het aantal meetwaarden.

Het symbool voor het gemiddeld is: 

het gemiddelde is bijna altijd gelijk aan de nominale maat (streefwaarde)

Het kan voorkomen dat het gemiddelde veel afwijkt van de nominale maat.

Gemiddelde en Standaarddeviatie (II)

Het gemiddelde kan meer afwijken van de NW als er toevallig in een klasse veel meetwaarden helemaal onder of helemaal boven in de klasse zitten.

Berekening van het gemiddelde geeft nu:

Je kunt dan i.p.v. het gemiddelde de mediaan gebruiken.

(20,10 + 19,90) / 2 = 20,00

*NW = nominale waarde

De mediaan bereken je door: (hoogst gemeten waarde + laagste gemeten waarde) / 2

Gemiddelde en Standaarddeviatie (III)

Om te bepalen hoe de meetwaarden verspreid zijn rondom het gemiddelde, heb je de standaarddeviatie nodig.

Het symbool voor de standaarddeviatie is: 

Het uitrekenen van de standaarddeviatie is vrij ingewikkeld, maar er zijn genoeg programma's die het voor je kunnen uitrekenen.                          (MS Excel / uitgebreide rekenmachine)

In een normaal verdeelde histogram liggen:

Alle meetwaarden die daarbuiten vallen zijn uitschieters.

De standaarddeviatie wordt vaak gebruikt om de regelgrenzen in een regenkaarten bepalen.

Gegevens ordenen: Regelkaart

De 4de stap van het ordenen van gegevens is het omzetten van de tabel naar een regelkaart. 

Een regelkaart geeft het verloop van een producteigenschap/procesinstelling in de tijd aan.

Een veelgebruikte regelkaart is de X/R-kaart.

• X-kaart: geeft het verloop van het gemiddelde aan.
• R-kaart: geeft de spreiding aan.

Afbeelding

• Blauwe lijn is de nominale waarde (NW)
• Groene lijn is het gemiddelde/de mediaan/spreiding
• Rode lijn is de tolerantie.

Blauwe lijn is het gemiddelde

Groene lijn is een meetwaarde of de spreiding

Rode lijn is de tolerantie

De USL en LSL worden bepaalt door de opgegeven tolerantie van de klant  (+/- 10 mm)

Wanneer je de gemeten waarden invoert kun je nu zien makkelijk zien wanneer een waarde de tolerantie overschrijd.

• Om afwijking en afkeur te voorkomen voeg je een waarschuwingsgrens toe.
  
  
• Regelgrenzen worden gebruikt om het proces bij te sturen.

Het proces bijsturen

• Met een ingevulde regelkaart kun je conclusies trekken over het verloop van het proces.
  
  
• Bepaalde patronen kunnen duiden op een afwijkende situatie.              (Out Of Control Situatie)
• Out of Control betekent dat je het proces niet beheerst.
  
  
• Wanneer je een out of control situatie ziet, dan grijp je direct in!
  
  
• Door maatregelen te nemen, zorg je dat het proces meer
  constant (beheerst) verloopt.
  
  ** Ingrijpen betekent NIET direct aan knoppen gaan draaien! **
                     

Het proces bijsturen

Ingrijpen betekent dat je het proces op de volgende punten controleert:

• Heb je een meetfout gemaakt?
  
• Is het meetinstrument goed en geijkt?                      (ijken = controleren of de meter goed werkt)
  
• Is er iets aan het product veranderd?
  
• Zijn de parameters veranderd?                                       (zoals temperaturen en druk)
  
• Zijn de machine-instellingen nog goed?
  
• Werkt de machine nog goed of moet je de monteur roepen?

Wanneer ingrijpen?

Je grijpt in als je de volgende situatie tegenkomt:

1. Twee opeenvolgende meetwaardes liggen buiten de waarschuwingsgrenzen.
   
   
2. Eén meetwaarde ligt buiten de regelgrenzen.
   
   
3. Eén meetwaarde ligt buiten de tolerantiegrenzen.
   
   
4. Zeven opeenvolgende punten liggen boven- of onder de nominale waarde.
   
   
5. Zeven opeenvolgende punten laten een stijgende of dalende lijn zien.

Wat is OCAP?

• OCAP staat voor Out of Control Action Plan. 
• Het is een database met "standaard" oplossingen voor veel voorkomende afwijkingen.
  
  
• Het is gebaseerd op de 80/20 regel:  

                              "80% van de afwijkingen wordt veroorzaakt door 20% van de verstoringen"

• Het doel  is dat je herhalende afwijkingen in je proces snel en goed kunt oplossen.
  
  
• Wanneer je in een situatie komt waarbij je moet ingrijpen dan raadpleeg je de OCAP.

Vragen?

Heb je nog vragen over statistische procescontrole?

Schrijf 3 dingen op die je deze les hebt geleerd.

De leerlingen voeren hier drie dingen in die ze in deze les hebben geleerd. Hiermee geven ze aan wat hun eigen leerrendement van deze les is.

Schrijf 2 dingen op waarover je meer wilt weten.

De leerlingen voeren hier twee dingen in waarover ze meer zouden willen weten. Hiermee vergroot je niet alleen betrokkenheid, maar geef je hen ook meer eigenaarschap.

Stel 1 vraag over iets dat je nog niet zo goed hebt begrepen.

De leerlingen geven hier (in vraagvorm) aan met welk onderdeel van de stof ze nog moeite. Voor de docent biedt dit niet alleen inzicht in de mate waarin de stof de leerlingen begrijpen/beheersen, maar ook een goed startpunt voor een volgende les.

Maak de oefenvragen.