Kısa cevap: SPC (istatistiksel proses kontrol), üretimden düzenli aralıklarla alınan ölçümleri kontrol kartlarında izleyerek prosesin kararlı olup olmadığını ve ne zaman müdahale gerektiğini istatistiksel olarak belirleme yöntemidir. Amacı hatalı parçayı ayıklamak değil, proses kaymaya başladığında hurda oluşmadan fark etmektir. Kontrol kartındaki limitler müşteri toleransından değil, prosesin kendi değişkenliğinden hesaplanır.
Bu yazıda (8 başlık)
SPC nedir, nasıl çalışır?
Her proseste değişkenlik vardır. SPC bu değişkenliği iki türe ayırır:
- Ortak (doğal) neden değişkenliği: Prosesin olağan “gürültüsü”. Malzeme, ortam ve makinedeki küçük, sürekli farklılıklar.
- Özel (atanabilir) neden değişkenliği: Takım aşınması, yeni lot, ayar değişikliği, sensör arızası gibi belirli bir sebebi olan sapmalar.
Kontrol kartı, ölçümleri zaman sırasıyla bir merkez çizgisi ve üst/alt kontrol limitleriyle birlikte gösterir. Noktalar limitler içinde rastgele dağılıyorsa proses “istatistiksel kontrol altında” sayılır. Belirli desenler oluşursa özel bir neden aranır. Klasik Shewhart kartlarında limitler merkezden ±3 sigma uzaklıktadır; NIST’in mühendislik istatistiği el kitabı bunu endüstride standart kabul edilen yaklaşım olarak anlatır.
Kontrol kartı türleri
Değişken (ölçülebilir) veri kartları
| Kart | Ne zaman kullanılır |
|---|---|
| X̄-R | Alt grup küçük (birkaç parça); çap, uzunluk, ağırlık gibi ölçümler |
| X̄-S | Alt grup büyüklüğü daha büyük; standart sapma aralıktan daha iyi tahmin edilir |
| I-MR (bireysel ve hareketli aralık) | Her seferinde tek ölçüm: batch proses, yavaş üretim, pahalı test |
Nitelik (sayılabilir) veri kartları
| Kart | Ne izler |
|---|---|
| p | Hatalı oranı (alt grup büyüklüğü değişebilir) |
| np | Hatalı adet (alt grup büyüklüğü sabit) |
| c | Birimdeki hata sayısı (sabit inceleme alanı) |
| u | Birim başına hata sayısı (inceleme alanı değişken) |
Değişken veri, nitelik verisinden çok daha fazla bilgi taşır. “Uygun/uygun değil” yerine gerçek ölçüm değeri kaydedilebiliyorsa X̄-R veya I-MR tercih edilmelidir.
X̄-R kartı hesap örneği (varsayımsal değerler)
Bir milin çapı her saat 5 parçalık alt gruplarla ölçülüyor. 25 alt grubun ortalamalarının ortalaması x̄̄ = 10,030 mm, aralıkların ortalaması R̄ = 0,050 mm çıksın. NIST tablosundaki n = 5 sabitleri A₂ = 0,577, D₃ = 0 ve D₄ = 2,115’tir:
- X̄ kartı: ÜKL = 10,030 + 0,577 × 0,050 ≈ 10,059 mm; AKL = 10,030 − 0,029 ≈ 10,001 mm
- R kartı: ÜKL = 2,115 × 0,050 ≈ 0,106 mm; AKL = 0
Bundan sonra her saatin ortalaması X̄ kartına, aralığı R kartına işlenir.
Kontrol limiti ile tolerans (spesifikasyon) limiti farkı
Bu, SPC’de en sık karıştırılan konudur:
| Kontrol limitleri | Spesifikasyon limitleri | |
|---|---|---|
| Kaynağı | Prosesin kendi verisi | Müşteri çizimi, teknik şartname |
| Anlattığı | Proses kararlı mı? | Parça kabul edilebilir mi? |
| Uygulandığı yer | Alt grup ortalaması veya bireysel değer | Tek tek parçalar |
| Değişir mi? | Proses iyileşince yeniden hesaplanır | Ancak müşteri değiştirirse |
İki sonuç çıkar. Birincisi, proses kontrol altında olup yine de tolerans dışı parça üretebilir; bu bir kapasite sorunudur ve Cp/Cpk ile değerlendirilir: Cpk nedir. İkincisi, tolerans limitlerini X̄ kartına kontrol limiti gibi çizmek yanlıştır; ortalamalar tek parçalardan daha dar dağıldığı için kart kaymayı çok geç gösterir.
Kontrol dışı sinyal kuralları: Western Electric ve Nelson
Tek noktanın limit dışına çıkması en bilinen sinyaldir ama tek kural değildir. Kart, merkez çizgisinden itibaren 1, 2 ve 3 sigmalık bölgelere ayrılır.
Western Electric kuralları (NIST el kitabındaki haliyle):
- Bir nokta ±3 sigma limitinin dışında.
- Son üç noktanın ikisi aynı tarafta 2 sigmanın ötesinde.
- Son beş noktanın dördü aynı tarafta 1 sigmanın ötesinde.
- Ardışık sekiz nokta merkez çizgisinin aynı tarafında.
NIST bunlara eğilim kurallarını da ekler: art arda altı noktanın sürekli artması veya azalması ve on dört noktanın sırayla bir yukarı bir aşağı gitmesi.
Nelson kuralları, Lloyd S. Nelson’ın 1984’te Journal of Quality Technology’de yayımladığı sekiz testtir. SAS’ın özel neden testleri dokümanı bunları şöyle listeler: limit dışında bir nokta; merkez çizgisinin bir tarafında art arda dokuz nokta; art arda altı noktanın sürekli artması veya azalması; on dört noktanın sırayla yukarı aşağı gitmesi; art arda üç noktanın ikisinin aynı tarafta 2 sigma ötesinde olması; art arda beş noktanın dördünün aynı tarafta 1 sigma ötesinde olması; art arda on beş noktanın 1 sigma bölgesi içinde kalması; art arda sekiz noktanın merkez çizgisinin bir veya iki yanında olup 1 sigma bölgesine hiç girmemesi.
Her yeni kural kaymayı daha erken yakalar ama yanlış alarm olasılığını da artırır. Tüm kuralları birden açmak yerine, prosesin bilinen hata biçimlerine uygun birkaç kural seçmek daha uygulanabilirdir.
Otomatik veri toplama ve SPC
Kâğıtla tutulan SPC kartları vardiya sonunda toplu doldurulursa, kayma yaşandığında müdahale için geç kalınır. Otomatik veri toplamada:
- Dijital kumpas, mikrometre, komparatör ve hat içi ölçüm cihazları ölçümü doğrudan yazılıma gönderir.
- Hat içi sensörler, kameralar ve test istasyonları her parçayı ölçebilir; PLC veya veri toplama sistemi değerleri kaydeder.
- Kurallar yazılımda çalışır; sinyal oluştuğunda operatör ekranında uyarı çıkar veya andon tetiklenir: andon sistemi nedir.
- Ölçüm değeri seri numarası veya lotla eşleşir; sonradan izlenebilirlik sağlanır.
Elle girişten kaynaklanan yazım ve okuma hataları için: elle ölçüm hataları. Veri altyapısı için: üretimden veri toplama, izleme ve analiz.
Sık yapılan hatalar
- Kontrol limiti yerine tolerans limitini kullanmak.
- Her sinyalde makineyi yeniden ayarlamak; kararlı bir prosese gereksiz müdahale değişkenliği artırır.
- Limitleri kararsız dönemin verisiyle hesaplamak.
- Ölçüm sisteminin yeterliliğini (MSA) kontrol etmeden karta güvenmek.
- Veriyi toplayıp kimsenin bakmaması; sinyale kimin, ne sürede tepki vereceğini tanımlamamak.
- Duruş ve verimlilik metriklerini SPC ile karıştırmak; makine kullanılabilirliği için ayrı bir ölçüt olan OEE kullanılır.
Sıkça Sorulan Sorular
SPC ne demek?
İstatistiksel proses kontrol (Statistical Process Control). Üretim ölçümlerini kontrol kartlarında izleyerek prosesin kararlı olup olmadığını ve ne zaman müdahale gerektiğini belirleyen yöntemdir.
Kontrol kartı nasıl hazırlanır?
Ölçülecek karakteristik ve alt grup büyüklüğü seçilir, kararlı bir dönemden yeterli sayıda alt grup toplanır, merkez çizgisi ve kontrol limitleri uygun formüllerle hesaplanır. Sonra yeni veriler zaman sırasıyla karta işlenir.
Kontrol limiti ile tolerans arasındaki fark nedir?
Kontrol limiti prosesin kendi değişkenliğinden hesaplanır ve prosesin kararlılığını gösterir. Tolerans ise müşterinin parça için belirlediği kabul sınırıdır.
Hangi kontrol kartı kullanılmalı?
Ölçülebilir veride alt grup varsa X̄-R veya X̄-S, tek ölçüm varsa I-MR kullanılır. Hatalı oranı için p, hatalı adet için np, hata sayısı için c veya u kartı seçilir.
Western Electric kuralları nelerdir?
Bir noktanın 3 sigma dışında olması, üç noktanın ikisinin 2 sigma ötesinde olması, beş noktanın dördünün 1 sigma ötesinde olması ve art arda sekiz noktanın merkez çizgisinin aynı tarafında kalmasıdır.
Eskişehir’de SPC ve veri toplama desteği
AveA Otomasyon olarak Eskişehir ve çevre illerde ölçüm cihazlarından ve makinelerden otomatik veri toplama, SPC ekranları ve kalite verisinin izlenebilirlikle birleştirilmesi konularında destek veriyoruz. Bize 0533 454 52 32 numarasından ulaşabilirsiniz; mesai dışında da arayabilirsiniz.