Metode utilizate in controlul calitatii productiei

Metode utilizate in controlul calitatii productiei

Controlul calitatii implica activitatile cu caracter operational, de verificare a conformitatii cu standardele de performanta stabilite prin specificatiile (normele de calitate) elaborate pentru produse, procese tehnologice si materiale. Verificarea calitatii se realizeaza prin diferite metode cum ar fi: examinare, masurare, incercare, analiza, etc.

Controlul calitatii are atat un rol pasiv de depistare, constatare si inregistrare a defectelor calitative ( neconformitatilor), cat si un rol activ de a influenta productia in sensul prevenirii aparitiei defectelor.

Controlul calitatii semnaleaza abaterile de la calitatea prescrisa si permite stabilirea corectiilor care trebuie aduse materialelor aprovizionate si/sau elementelor procesului de productie (fig.5.3).

Informatiile referitoare la calitate, rebuturi (noncalitate), costuri, oferite de activitatea de control a calitatii asigura fundamentarea deciziilor asupra problemelor vizand calitatea - fiabilitatea noilor produse realizate.

Datorita faptului ca majoritatea caracteristicilor de calitate sunt variabile aleatoare, iar in desfasurarea fabricatiei intervin procese cu caracter aleatoriu, metodele de control a calitatii produselor si proceselor de fabricatie se fundamenteaza pe teoria probabilitatilor si statistica matematica.

Cunoasterea variabilitatii proceselor de fabricatie se face prin analize si incercari pentru a verifica starea procesului si a aduce operativ corectiile necesare, in vederea readucerii procesului in limitele de desfasurare admise ( in campul de toleranta), pentru a asigura precizia si calitatea ceruta

In continutul activitatii de control a calitǎtii se disting trei elemente:

- ce se controleaza ;

- cu ce se controleaza ;

- cum se controleaza.

Se controleaza: materiile prime; piesele si subansamblele componente; produsul finit; capabilitatea echipamentului de productie de a realiza precizia de prelucrare impusa; caracteristicile de calitate ale procesului tehnologic.

Operatiile de control se realizeaza cu ajutorul aparatelor de masura , verificatoarelor, standurilor de proba sau instalatiilor complexe. La alegerea acestora se are in vedere precizia si intervalul de masurare,care trebuie sa fie de trei ori mai mare decat campul de toleranta al caracteristicii controlate. Standurile de proba permit verificarea parametrilor de functionare ai produsului.

Instalatiile complexe de control sunt :

- instalatiile de control activ montate pe utilajele de productie care controleaza in timpul procesului de fabricatie caracteristica calitativa prevazuta in documentatia de fabricatie;

- instalatia de control automat, care controleaza in mod automat caracteristica prevazuta in documentatia de fabricatie dupa ce piesa sau produsul a fost realizat;

- instalatiile de control multidimensional, care permit verificarea simultana a doua sau mai multa caracteristici dimensionale.

Toate aceste instalatii pot fi asistate de calculatoare sau microprocesoare, ceea ce permite dirijarea procesului de fabricatie astfel incat sa se asigure realizarea caracteristicilor de calitate in limitele stabilite de documentatia de fabricatie.

Fig. 5.3. Controlul calitatii procesului de productie

Clasificari in controlul calitatii

Controlul calitatii in procesele de productie,se clasifica tinand seama de diferite criterii.

a. In functie de numarul produselor controlate distingem

-control deterministic (integral) prin care se verifica fiecare unitate de produs;

-control statistic (probabilistic) efectuat prin sondaj pe esantioane de o anumita marime, reprezentative pentru un lot de produse.

b. In functie de caracterul controlului intalnim

-control prin masurare,presupune verificarea acelor caracteristici de calitate care pot fi masurate cu ajutorul instrumentelor de masura si control (greutati, proprietati fizico-chimice, dimensiuni, densitati, presiuni, etc.).

-control prin atribute, presupune exprimarea caracteristicilor de calitate prin calificative de tipul acceptabil/neacceptabil sau corespunzator/necorespunzator.

c. In functie de raportul cu procesul de productie distingem:

- control la receptia materialelor, prin care se verifica caracteristicile de calitate ale materiilor prime (proprietati fizico-chimice, dimensiuni);

- control la receptia produselor finite, care consta in verificarea caracteristicilor de calitate ale produselor, prin masurare sau incercari la diferite probe (etanseitate, presiune,etc.);

- control pe fluxul de fabricatie, efectuat intre operatiile tehnologice de prelucrare a produsului .

d. In functie de personalul care executa controlul intalnim:

- control efectuat de persoane specializate (controlori de calitate);

- autocontrol, executantii isi controleaza operatiile pe care le executa;

- control efectuat de client cu ocazia receptiei produsului.

e.In functie de locul de efectuare al controlului distingem:

- control stationar, efectuat la puncte fixe, stabilite prin documentatie;

- control mobil, efectuat pe traseul de transport al produselor.

f.In functie de gradul de participare al omului intalnim:

- control manual;

- control automat, prin folosirea unor dispozitive automate de masura si reglare, dispozitive automate de sortare si control.

g. In functie de parametrii supusi controlului, distingem:

- controlul prelucrarii, care asigura inscrierea in parametrii dimensionali si calitativi impusi prin documentatia de fabricatie;

- controlul parametrilor procesului tehnologic, care asigura mentinerea variabilitatii productiei in limite controlabile;

- controlul functionarii masinilor si utilajelor, prin care se verifica parametrii tehnici si functionali ai echipamentelor de productie.

Conform cerintelor standardelor internationale, atat fabricatia cat si controlul produselor se face pe baza planurilor de calitate care stabilesc:

- nivelele de performanta si executie ale produsului, conform specificatiilor (normelor) de calitate ;

- programul de calificare a materialelor, produselor si proceselor;

-succesiunea operatiilor de masurare a conformitatii pe intreg fluxul de fabricatie si pe produsul final, metoda de control aplicata si criteriile de acceptare dupa fiecare verificare.

Controlul statistic al procesului de fabricatie

Aplicarea metodelor statistice de tinere sub control a fabricatiei in productia de serie mare si masa, permit mentinerea variabilitatii procesului de productie in limite controlabile, asigurand astfel o imbunatatire continua a calitatii productiei, prin micsorarea numarului de neconformitati.

Variabilitatea procesului de productie este determinata de doua categorii de cauze, sistematice si intamplatoare.

Cauzele sistematice (imprecizia sculelor si dispozitivelor folosite, uzura in timp a sculelor, etc.) pot fi cunoscute, identificate si inlaturate prin corectarea procesului tehnologic, tinand seama de ele.

Cauzele intamplatoare sunt determinate de socuri, vibratii, deformatii elastice, rigiditate insuficienta a sistemului masina - dispozitiv - scula - piesa, neechilibrarea pieselor si subansamblelor aflate in rotatie, neomogenitatea materiei prime utilizate. Aceste cauze sunt greu de individualizat, identificat si masurat deoarece actioneaza in toate sensurile si directiile, determinand variatii aleatoare ale caracteristicilor de calitate.

Aplicarea propriu-zisa a controlului statistic ca o metoda de control dinamic, preventiv care sa excluda posibilitatea aparitiei rebuturilor, trebuie precedata de o evaluare a capabilitatii utilajului de a realiza precizia (toleranta) prevazuta.

Sintetic,valoarea capabilitatii se exprima prin relatia (5.1).

C = (5.1)

unde: C reprezinta coeficientul de capabilitate, a carei valoare optima este cuprinsa intre 0,6.0,8;

σ - abaterea medie patratica a procesului tehnologic,calculata prin analize statistice;

T - campul de toleranta prescris in documentatie.

Controlul statistic al procesului de fabricatie consta in prelevarea la intervale de timp determinate, a unor esantioane de marime n = 225 produse extrase din procesul de productie, in ordinea executiei. Pe baza valorilor observate, se calculeaza pentru fiecare esantion cate doua grupe de parametrii statistici:

- parametrii care caracterizeaza reglarea procesului; se exprima prin medie aritmetica sau mediana;

-parametrii care caracterizeaza precizia procesului, se exprima prin abatere medie patratica sau amplitudine (1.2) .

A = x_max - x_min (5.2.)

unde: A reprezinta amplitudinea valorilor din esantion;

x_max - valoarea maxima observata in esantion;

x_min - valoarea minima observata in esantion.

Intru-cat pe baza esantioanelor prelevate, a rezultatelor masuratorilor si calculelor, se trage concluzia asupra stabilitatii procesului intre doua prelevari, la interpretarea rezultatelor nu se face referire la limitele tolerate precizate in documentatie, ci la limite mai restranse numite limite de control (LCS - limita de control superioara, LCI - limita de control inferioara).

In conditiile unei desfasurari normale a procesului de productie, limitele de control marcheaza intervalul de incredere pentru toleranta naturala a procesului. Calculate dupa criteriul 3σ, probabilitatea depasirii lor este foarte mica, de 1% pentru amplitudine si 0,27% pentru medie, in cazul in care in proces exista numai variatii aleatoare. Depasirea limitelor de control constituie un semnal al existentei unei erori de reglare, cand este depasita limita de control a parametrului reglarii, sau un semnal ca imprastierea valorilor caracteristicii este mai mare decat cea normala, daca este depasita limita de control a parametrului preciziei.

Pentru a mari siguranta in conducerea procesului de productie, se folosesc limitele inferioara si superioara de supraveghere, calculate statistic pentru intervalul 1,96 σ

Cele mai utilizate metode pentru controlul statistic prin masurare sunt:

- medie aritmetica si amplitudine;

- medie aritmetica si abatere medie patratica;

- medie aritmetica si abatere standard;

- mediana si amplitudine;

In aplicarea practica a acestui tip de control, se utilizeaza fisa de control statistic,care contine doua diagrame, una pentru analiza centrului de grupare (diagrama mediei aritmetice sau medianei) si cealalta pentru analiza imprastierii (diagrama abaterii medii patratice sau diagrama amplitudinii imprastierii). Pe diagrame sunt marcate limitele de control eventual de supraveghere.

Pentru construirea fisei de control statistic se parcurg urmatoarele etape:

-se completeaza toate datele de identificare respectiv: sectia, linia de fabricatie, masina, produsul, caracteristica de calitate controlata, toleranta prescrisa, operatia tehnologica, productia pe ora, aparatul de masurat, precizia aparatului, marimea esantionului, intervalul de timp intre extragerea a doua esantioane;

-se calculeaza si se traseaza pe diagrame limitele de control (eventual de supraveghere), corespunzatoare metodelor folosite;

-la intervale determinate de timp se extrag din procesul de productie esantioane de marime n;

- pentru fiecare exemplar din esantion se masoara caracteristica de calitate observata;

- rezultatul masuratorilor se inscrie in fisa de control;

- pe baza valorilor observate, se calculeaza parametrii statistici ai esantionului (media sau mediana si abaterea medie patratica sau amplitudinea);

- valorile celor doi parametri se trec sub forma de puncte in interiorul diagramelor de control corespunzatoare;

-in functie de pozitia acestor puncte fata de limitele de control se trec concluziile controlului, corespunzator sau necorespunzator.

In situatia in care unul din cei doi parametrii calculati depasesc limitele de control, procesul de productie se opreste, analizandu-se cauzele care au determinat abateri ale preciziei si/sau reglarii. Pentru aducerea procesului sub control, sunt initiate si implementate actiuni corective care sa anuleze cauzele generatoare de abateri, dupa care se continua controlul statistic pe acelasi tip de esantioane prelevate din procesul de productie la intervale determinate de timp.

Exemplul 1 Ne propunem sa introducem controlul statistic la produsul corp de robinet.. In acest scop, s-au prelevat din procesul de productie, la intervale de 4ore, esantioane (probe) formate din n=5buc. Caracteristica de calitate masurata este diametrul interior, corespunzator cotei de 76,12 0,05 mm. Valorile masurate x_i pentru fiecare unitate de produs din esantion, sunt prezentate in tabela 1.1.

Rezolvare

Considerand ca, se aplica controlul statistic utilizand metoda medie aritmetica si amplitudine, pentru fiecare esantion de marime n = 5 buc., se calculeaza media si amplitudinea. Valorile obtinute sunt sintetizate in tabela 5.1. Media aritmetica masoara stabilitatea in timp a reglarii procesului, iar amplitudinea masoara stabilitatea preciziei in timp a procesului de productie.

Tabela 5.1. Calculul parametrilor care caracterizeaza stabilitatea procesului

Pentru evaluarea si analiza stabilitatii in timp a procesului se traseaza diagramele de control pentru medie si amplitudine. In acest scop, se calculeaza limitele de control pentru medie si amplitudine, cu relatiile de mai jos:

LCI_m = TC - A∙ = 76,12 - 1,342∙0,016 = 76,10mm

LCS_m = TC + A∙ = 76,12 + 1,342∙0,016 = 76,14 mm

LCI_a = D₁∙

LCS_a = D₂∙ = 4,918∙0,016 = 0,07 mm

unde: LCI_m/ LCS_m reprezinta limitele de control inferioara / superioara pentru medie;

LCI_a / LCS_a - limitele de control inferioara / superioara pentru amplitudine;

TC - mijlocul campului de toleranta;

A, D₁, D₂ - coeficienti calculati conform teoriei controlului statistic si se determina din tabele in functie de marimea esantionului;

T - cimpul de toleranta al caracteristicii de calitate analizata;

T= (76,12+0,05) - (76,12 - 0,05) = 0,1 mm

- toleranta naturala a procesului

= 0,016 mm

TC - centrul campului de toleranta;

TC = mm

Pe fiecare diagrama de control se traseaza limita superioara si inferioara corespunzatoare. Media si amplitudinea calculate pentru fiecare esantion, se trec sub forma de puncte pe diagramele de control. Daca punctul corespunzator mediei nu depaseste cele doua limite, se considera ca procesul este reglat corespunzator. Daca punctul corespunzator amplitudinii, nu depaseste limita superioara, se considera ca, in intervalul dintre luarea probelor, procesul asigura precizia necesara

Fig.5.3 Diagrama de control pentru medie si amplitudine

Din analiza graficului corespunzator variatiei amplitudinii, rezulta ca toate punctele sunt situate deasupra limitei de control inferioare, mentinandu-se la valori aproape constante, ceea ce indica o scadere a variabilitatii procesului.

Din analiza graficului corespunzator variatiei mediei, rezulta ca toate punctele sunt situate sub linia centrala, unele chiar foarte aproape de linia de control inferioara, ceea ce indica o dispersie mult mai mica a procesului.

In concluzie, pentru situatia analizata, procesul se afla sub control, fiind corespunzator ca precizie si reglare.

In situatia in care unul din cei doi parametrii calculati, media si/sau amplitudinea depasesc limitele de control, procesul de fabricatie se considera necorespunzator, utilajul de productie se opreste, analizandu-se cauzele care au determinat abateri ale preciziei si/sau reglarii. In analiza cauzelor se utilizeaza diagrama cauza-efect. Pentru aducerea procesului in stare normala de functionare sunt initiate si implementate actiuni corective care sa anuleze cauzele generatoare de defecte, dupa care se continua controlul statistic.