Построение эффективной системы статистического контроля качества на производстве начинается, как правило, с планирования работы всех ее составляющих компонентов. Производственный цикл разбивается на отдельные процессы, описываются типовые операции контроля, планируются затраты на необходимое оборудование и обучение персонала. После выработки общих концепций контроля качества, описывающих желаемый конечный результат, строится подробная стратегия его достижения – какие этапы каких процессов подвергаются статистическому контролю, какие измерительные устройства необходимы для проведения точных измерений, как будет осуществляться сбор данных, и какие методы будут применяться для их анализа. Этап выбора измерительной системы является необычайно важным, закладывая фундамент для надежной и эффективной работы в будущем. Не забывайте, что качество Вашей продукции настолько хорошо, насколько хороши инструменты и процедуры для его измерения.

Рассмотрим типичные аспекты использования измерительных устройств в системах статистического контроля качества на примере представленной на российском рынке системы SEWSS (STATISTICA Enterprise-Wide SPC System, произносится [с’юис]), производства компании StatSoft (USA).

Безусловно, выбор типа измерительного устройства зависит от существующей производственной среды и типа собираемых данных. Вероятнее всего, у Вас уже есть все необходимое и здесь не требуется ничего менять. Тем не менее, как показывает опыт, внедрение автоматических измерительных устройств заведомо окупается, если измерения происходят с периодичностью раз в 45 секунд или чаще. В этом случае оператор, производящий измерения и записывающий их для дальнейшего анализа, психологически устает из-за монотонности своей работы. В течение рабочего дня, после тысячи однообразных операций, средняя точность работы оператора падает, одновременно снижается и скорость его работы. Кроме того, снижается надежность результатов его работы – что часто бывает недопустимым из-за высоких гарантийных обязательств, требований потребителей или использования продукции в критичных к обеспечению безопасной работы средах.

На сегодняшний день, практически все компьютерные системы поддерживают несколько способов сбора данных.

Ручной сбор данных. В самом простом случае оператор вручную производит измерения и заносит их таблицу, с последующим переносом в компьютер. Серьезный минус этого подхода – недостаточная оперативность обработки данных. С момента возникновения потенциально критической ситуации до ее обнаружения инженером уходит несколько часов. Поэтому естественным улучшением является занесение данных в компьютер одновременно с их сбором.

Автоматический сбор данных. Естественно возникают два подхода интеграции программного обеспечения и железа – стандартный и нестандартный.

Стандартный – это использование готовых датчиков от известных производителей. К ним относятся, например, , , , , CDI, Digitrix, MaxCal, Maxµm, Ono Sokki, Brown & Sharpe, Mettler, A&D, Chattilon, MagnaMike, Fairbanks и многие другие. Только в США есть несколько сотен крупных производителей. Их продукция отличается соответствием стандартам. Например, все компьютерные системы оперативного контроля качества (SPC) обязательно поддерживают сбор данных через последовательный порт COM1-COM8 с помощью интерфейса RS232. Кроме того, при подключении к одной рабочей станции нескольких датчиков и использовании специальных слотов расширения – мультиплексоров карты этих производителей преимущественно легко интегрируются друг с другом. В SEWSS для подключения нескольких устройств достаточно задать для каждого из них профиль соединения – выбрать интерфейс мультиплексора, указать номер последовательного порта и таблицу, в которую будут сохраняться данные об измерениях. Для каждого соединения можно выбрать инициирующую сторону – оператор, сам датчик или расписание.

Нестандартный способ – использование собственных АЦП или АЦП независимых и/или малоизвестных разработчиков. В этом случае работу по передаче данных в компьютер берут на себя драйвера Вашего устройства, а SPC - программы либо импортируют файлы данных датчика, либо предоставляют драйверу информацию о СУБД данных по качеству.

Появившийся не так давно интерфейс OPC (OLE for Process Control) компании Microsoft для стандартизации обмена данными между компонентами распределенных SPC-приложений все еще находится на стадии доработки и реально реализован лишь в нескольких пробных системах.

Накопители данных. Этот тип устройств сбора данных занимает промежуточное положение между двумя предыдущими. Накопители данных – это переносные мини-компьютеры, обычно выпускаемые в эргономичных и надежно защищенных корпусах, удобных для переноски в одной руке. Они поддерживают как ручной ввод данных с помощью мини-клавиатуры, так и использование стандартных портов ввода-вывода, включая инфракрасный.

Система SEWSS позволяет собирать информацию с устройств автоматического сбора данных (таких, как программируемых контроллеров и координатных датчиков) через последовательный порт,а встроенные функции по работе с мультиплексорами серии InterGage компании DataMyte позволяет использовать наиболее популярные интерфейсы, такие как MUX-10 (Mitutoyo) и GagePort NT (Gage Talker). Также пользователи SEWSS могут легко использовать переносные накопители данных, такие, как, например, современные накопители DataMyte Model 501.

Калибровка измерительных устройств - это неотъемлемая часть процесса их использования. На государственном уровне это одна из задач Госстандарта России. На уровне предприятий обычно существует три способа проведения калибровки: создание собственной лаборатории, использование услуг аккредитованной метрологической службы и использование для калибровки соответствующей службы предприятия-изготовителя датчика или устройства. В то время как использование независимой калибровочной службы или метрологической лаборатории предприятия-изготовителя может быть достаточно дорогим и занимать три-шесть недель на проведение, собственная лаборатория обычно экономически наиболее эффективна для быстрой калибровки устройств, не требующих высокой точности. Калибровка же, например, высокоточных микрометров требует обслуживания специального помещения – с контролем температуры, атмосферного давления влажности, защитой от пыли – от одежды персонала до специальной бумаги, используемой для печати на компьютерах. Поэтому чаще всего компании используют все три способа.

Помимо калибровки, статистический контроль процессов включает в себя специальные процедуры анализа повторяемости и воспроизводимости измерительной системы (т.н. R&R-анализ). При этом специальные методы дисперсионного (а если требуется и ковариационного) анализа позволяют точно определить, какая часть изменчивости контролируемой характеристики обусловлена повторяемостью (а вернее неповторимостью) показаний датчика, т.е. его разбросом показаний для одной и той же детали, какая часть связана с неодинаковым воспроизведением измерения одной и той же детали одним и тем же измерительным устройством, но разными операторами, а какая часть этой изменчивости вызвана реальным варьированием изучаемой характеристики в генеральной совокупности всех деталей. В систему SEWSS входит специальный модуль Анализ процессов (Process analysis), за простым названием которого скрывается целый набор самых современных математических методов обработки данных с измерительных устройств. Одна из процедур модуля – Анализ повторяемости и воспроизводимости содержит как все еще популярный, но менее точный метод анализа на основе размахов, так и его более современный аналог, основанный на анализе компонент дисперсии. В дополнение к таблицам, модуль предлагает большой выбор графических методов визуализации результатов.

Подробнее о статистической составляющей работы инженера по качеству можно узнать, ознакомившись с содержанием разделов Контроль качества, Анализ процессов и Планирование экспериментов, а также из электронного учебника по статистике.

Выбор измерительных устройств, их калибровка и объединение в условиях производственной среды в интегрированную корпоративную систему оперативного контроля качества – одна из главных задач инженера по качеству предприятия. Но какие бы устройства он не выбрал - механические, оптические, электронные или сверхточные пневматические датчики, современные компьютерные системы уже готовы работать с ними, обеспечивая высочайшее качество продукции и отличную репутацию Вашей компании.