Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Statistisk processtyrning (SPS)“

 

Det statistiska kvalitetsverktyget Statistisk Processtyrning, SPS, introducerades på BT Products AB i Mjölby utifrån en specifik implementeringsprocess. Introduktionen utfördes i en målningsprocess och genom detta arbete kunde aktuell process utvärderas och orsaker bakom eventuell urskiljbar variation eftersökas. I gällande process målas gods till eldrivna truckar svarta genom elektrostatisk pulvermålning, där eftersträvad färgskikttjocklek är 70 µm. Målningen utförs automatiserat av fyra robotar och för att erhålla kunskap om processens uppförande studerades och analyserades utfallet statistiskt utifrån en bestämd kvalitetsindikator, färgskikttjockleken. Data samlades in utifrån denna indikator genom kontinuerlig mätning på utvalt objekt och med hjälp av en mätmall för att erhålla jämförbara observationer. Tillförlitligheten hos insamlad data analyserades och observationerna uppvisade en normalfördelning och slumpmässighet. En hög grad av autokorrelation sågs dock, varför transformation av data krävdes innan fortsatta studier kunde utföras. I och med denna transformation erhölls oberoende och därmed tillförlitliga residualer, vilka studerades i styrdiagram för att information om processens uppförande över tiden skulle erhållas. Observationerna är individuella och anges som variabeldata, varför stora skiftningar i processen studerades i x‑ och MR-diagram och små skiftningar i EWMA-diagram. Vid studie av dessa diagram kunde såväl alarm som trender identifieras och processen ansågs därmed vara instabil. Dessa företeelser antogs vara resultatet av urskiljbar variation, orsakad av kontrollerbara faktorer. I den efterföljande processutvärderingen kom därför arbetet att fokusera på identifikation av dessa faktorer. För denna identifikation sattes en fokusgrupp samman, vilka listade möjliga faktorer i ett Ishikawadiagram utifrån de sju M:en.

Uppkomna faktorer testades utifrån främst tre olika metoder; tvåfaktorförsök, enfaktorförsök och loggning. Faktorförsöken genomfördes genom målning av testplåtar, där skillnad i färgskikttjocklek beroende på vald faktornivå studerades. Loggning av faktorer utfördes parallellt med produktion, varpå dessa värden ställdes mot registrerade värden på färgskikttjockleken i en ANOVA- eller korrelationsanalys. Utifrån resultatet av dessa tester delades undersökta faktorer in i Signifikanta, Delvis signifikanta, Eventuellt signifikanta och Ej signifikanta. De faktorer som ansågs vara signifikanta är Fluidisering och Pulverbatch, vilka kan vara bidragande orsaker bakom den urskiljbara variationen som identifierats. Fluidiseringen har periodvis varit undermålig i ett av de pulverkök som förser robotarna med pulver, något som kan förklara uppvisad låg korrelation mellan robotarna och den höga nivå av autokorrelation som skådats. Vid ett test med fyra olika säckar från två olika batcher sågs även en varierad batchhärkomst påverka resultatet, med en skillnad i färgskikttjocklek på mellan 10 och 20 µm på testplåten. De Delvis signifikanta faktorerna, så som injektorplugg, elektrod och munstycken, kan påverka utfallet vid en hög grad av förslitning och troligen fås störst inverkan i de fall då dessa samverkar. Genom att utföra rekommenderade åtgärder beträffande de signifikanta faktorerna, med avseende på att minska variationen, kan processen åter studeras och utredas. Beroende på utfall kan en stabil process förbättras och i annat fall söks nya källor till variation.

 

 

The statistical quality tool Statistical Process Control (SPC) was introduced at BT Products AB in Mjölby following the process of SPC implementation. The current process is a powder coating process where parts for powered trucks are painted black. The electrostatic powder coating is performed by four automatized robots and the desired layer thickness is 70 µm. The process has been evaluated from a quality characteristic, specified as the layer thickness, and special causes behind variation were identified. Data has been collected continuously from the process by measuring objects in the production, using a self-developed measurement template to receive comparable data. Statistical tools have been used to evaluate whether the data were reliable or not. A normal probability plot confirmed that the observations were normally distributed and a scatter plot established randomness. Autocorrelation was detected and the data had to be transformed, why the independent and reliable residuals were used in the subsequent analysis. Control charts were used to study the process over time, where individual x- and MR-charts detected large shifts in the process, while EWMA-charts detected small shifts. Alarms, trends and abnormal patterns were identified in these control charts, which led to the conclusion that the process could be considered out of control. The special causes behind this variation were assumed to stem from controllable factors and the work was therefore focused on identifying these special causes.

Factors were listed in an Ishikawadiagram by a focus group and tested using mainly three different methods. Design of experiments was used to test a two factorial design, and single factors were tested by one-factor-tests. A sheet metal was painted in both test methods and the difference in layer thickness, dependent on chosen level of the factor, was studied. Other factors were logged parallel to the production. Additional observations were compared to the registered layer thickness on parts and the relation analysed using ANOVA- or correlation analyses. Examined factors from these tests were divided and categorized into Significant, Partially significant, Possibly significant and Not significant. Fluidisation and powder batch were identified as significant factors and thereby possible causes behind the identified variation. The fluidisation in one of the powder containers has at times been misbegotten, something that can explain the high level of autocorrelation and the low level of correlation between the robots. When testing the batches, four sacks from two different batches were used and a large difference in layer thickness was observed depending on powder origin. A high degree of wear of the partially significant factors, as injector nozzle, electrode and gun nozzle, could affect the result, but they likely have the largest impact when collaborating. By performing recommended actions, in an attempt to reduce the variation on the basis of the significant factors, the process once again can be studied and evaluated. Depending on the result, a stable process can be improved, alternatively, new sources behind variation identified.

 

Switches, which are critical components of the Swedish railway, have a neglected maintenance cost that is three times as high as their current annual maintenance cost. Between 2017 and 2018, switches’ reported faults increased by 38 % and about one-third of them caused delays on the regular railway traffic. The purpose of this master thesis is to present recommendations of how condition-based maintenance could reduce the occurrence of faults in railway switches that affects the regular railway traffic. Condition-based maintenance is a cost-effective strategy designed to monitor and plan maintenance according to the condition of a device and is suitable for remote-controlled monitoring. To fulfill the purpose the thesis was divided into three milestones that were accomplished by applying the problem-solving method DMAIC (Define, Measure, Analyse, Improve and Control). The first milestone included the Define and Measure steps and aimed to investigate which fault caused the largest number of delay minutes per fault. Different categories of causes that affects the railway traffic were analysed. Among them, Material-weakening/Aging and Broken component resulted in many faults and delay minutes. The faults were sorted into groups at component level. Faults caused by Gearbox were identified as those causing the largest delays in the railway traffic. The result from the first milestone with the Define and Measure steps were then used for the second milestone. The second milestone included the Analyse step where it was investigated if the identified faults in Gearbox could be foreseen. This investigation was first conducted through the analysis of alarms recorded in one of Trafikverket’s databases. A graphical analysis of the data showed that no relationship could be identified between the faults in Gearbox and the recorded alarms of the database. Then, it was investigated if faults in Gearbox could be foreseen using statistical process control charts based on switching time. Statistical process control monitors a process using real time data. However, in this thesis we used historical data from 2018 to perform our analysis. The available data had deficiencies in quality due to truncation of the switching time. The truncation meant that the decimals were removed. The control charts issued out-of-control situations where the existing database did not record any alarm. Moreover, data on the switching time of several switches showed significant autocorrelation that affects the calculation of the control limits. However, the results appeared complex to interpret most likely because of the truncation and the autocorrelation of the data. A further graphical analysis of the switching time and the mean of the switching time indicated that 69 % of the switches had a probable relationship between faults in Gearbox and switching time. The third milestone included the Improve and Control steps and provided recommendations of how to reduce the occurrence of faults in switches. The analysis conducted in the previous milestones led to the following recommendations: Increase measurement accuracy when measuring switching time, Establish control charts for the switching time based on statistical process control and explain potential causes of the observed autocorrelation, and Improve reporting procedures of faults in the database.
Spårväxlar, som är en kritisk komponent på den svenska järnvägen, har ett eftersatt underhållsbehov som motsvarar en kostnad som är tre gånger större än den årliga underhållskostnaden. Från 2017 till 2018 ökade rapporteringen av funktionsfel i spårväxlar med 38 % och ungefär en tredjedel av funktionsfelen var tågstörande fel som orsakar merförseningar i tågtrafiken. Syftet med examensarbetet är att presentera rekommendationer för hur uppkomsten av tågstörande fel i spårväxlar kan reduceras genom tillståndsbaserat underhåll. Tillståndsbaserat underhåll är en kostnadseffektiv strategi som ämnar att övervaka och planera underhållsåtgärder efter tillståndet i enheten och är lämplig vid fjärrstyrd övervakning. För att uppfylla examensarbetets syfte delades projektet upp i tre delmål som besvarades genom tillämpning av problemlösningsmetoden DMAIC (Define, Measure, Analyse, Improve och Control). Det första delmålet innefattade stegen Define och Measure och ämnade undersöka vilket funktionsfel som orsakat flest antal merförseningsminuter per fel. Orsakskategorier till tågstörande fel analyserades där Materialutmattning/Åldrande samt Komponent trasig hade ett stort antal tågstörande fel och merförseningsminuter. Orsakskategorierna bröts ner till komponentnivå varav funktionsfel i Växellåda identifierades att orsaka flest antal merförseningsminuter per fel. Resultatet från Delmål 1 samt de två stegen Define och Measure användes därefter till Delmål 2. Det andra delmålet innefattade steget Analyse och ämnade att undersöka om det identifierade funktionsfelet i Växellåda kunde förutspås. Detta undersöktes genom larm från en av Trafikverkets befintliga databaser. Utifrån en grafisk analys av larmen kunde inget samband identifieras mellan funktionsfelet i Växellåda och larm från databasen. Därför undersöktes istället om funktionsfel i Växellåda kunde förutspås genom styrdiagram baserat på omläggningstid. Statistisk processtyrning är lämpligt vid övervakning av processer i realtid, men i detta examensarbetes analys användes historisk data från 2018. Den tillgängliga data hade brister i kvalitet till följd av trunkering av omläggningstiden. Trunkeringen innebar att decimalerna har avlägsnats. I styrdiagrammen påvisades larm där den befintliga databasen inte innehöll larm. Dessutom påvisade data på omläggningstiden från flera spårväxlar signifikant autokorrelation vilket påverkar beräkning av styrgränserna. Resultatet var således svårt att tolka på grund av trunkering och autokorrelerade data. Grafisk analys av omläggningstider och medelvärdet av omläggningstiderna indikerade att 69 % av spårväxlarna hade ett troligt samband mellan funktionsfel i Växellåda och omläggningstiden. Det tredje delmålet innefattade stegen Improve och Control och ämnade att upprätta rekommendationer för hur uppkomsten av funktionsfel i spårväxlar kan reduceras. Analysen i föregående delmål resulterade i följande rekommendationer:       • Öka mätnoggrannheten vid mätning av omläggningstid,       • Upprätta styrdiagram för omläggningstiden utifrån statistisk processtyrning och identifiera orsaken till autokorrelerade data, och       • Förbättra inrapportering av funktionsfel.

Quality was earlier only an issue for the company’s quality departments but today is the entire organization involved in quality- and improvements work. With the customers in focus, both external and internal, quality and improvement work should be integrated in the daily activities. The management shall state goals and visions together with a policy. Through participation the correct requirements for a successful work are created.

With SPC, statistics process control, there is an opportunity to perceive variations in the process and with the correct tools make it stable. Examples of tools that can be used are the seven QC – tools and the PDCA – cycles, which are presented more detailed in the report.

By using SPC and the information given by it, a measure of the process capability within fixed tolerances on the produced parts can be achieved.

The analysis in this report has been made in order to verify the capability and variations in the measuring system used within a selected production sector.

Nouryon, formerly Akzo Nobel, is a world-leading manufacturer of particles. Already in the 70s, one part of Nouryon was founded in Stockvik where to this day still produce particles of the highest class. When the production of particles is classified under the chemical process industry, the manufacturing process consists of a number of raw materials mixed and reacting with each other in different vessels. Many of the chemicals used are harmful to human health and therefore Nouryon is constantly working to increase safety while at the same time a great focus is on streamlining the manufacturing process. The purpose of the work is to reduce the variation in the manufacturing process by analyzing a particular product family, working with tools based on statistics and historical data, and automatic inspection systems with the basis in camera technology. By reducing the variation, the proportion of First Time Right will increase, which in turn results in reduced costs that arise due to rework. It would also facilitate production planning, reduce downtime for subsequent processes and generally result in a generally more reliable process. By raising the root causes of the variation and addressing these with the help of tools that simplify the daily work, control of the process can be taken and the needs of the customers be ensured. To create an understanding of the chemical process, a current study of how different manufacturing steps were carried out. In addition to this, it was also investigated how the company is currently working on raising problems to the surface and in order to be able to determine how the work with the statistical tools and the inspection system could be fullfilled in the current conditions. The work resulted in a large amount of data that was the basis for a multivariate analysis, a number of proposals for future work and also two separate reports discusses with statistical process control and inspection systems with camera technology. Unfortunately, no quantitative results can be presented in the work because all results are based on actions taken in the longer term.

För att kunna vara konkurrenskraftig är en hög leveranssäkerhet viktigt för många företag. Leveranssäkerhet är extra viktigt för logistikföretag därför att leverera i rätt tid och till rätt kvalitet utgör deras kärnverksamhet. Kunder kräver även hög leveranssäkerhet när de väljer sina leverantörer, vilket innebär att leveranssäkerhet blir ett krav för att ett företag ska anses som ett alternativ för kunden. Martin & Servera Logistik är ett logistikföretag inom livsmedelsbranschen och hanterar cirka 6000 leveranser varje dag. De arbetar kontinuerligt med att förbättra sin leveranssäkerhet, vilket mäts i antal kundreklamationer. En del av dessa reklamationer uppstår på grund av avvikelser i transportprocessen, vilket leder till kvalitetsbristkostnader i form av returer och omarbeten.  Syftet med denna studie är att utreda problem och brister som kan uppstå i transportprocesser hos logistikföretag, specifikt inom livsmedelsbranschen. Studien syftar även till att ge exempel på förbättringar som kan implementeras för att höja leveranssäkerheten och minska kvalitetsbristkostnader. För att uppnå syftet har en fallstudie genomförts hos Martin & Servera Logistik. Studien har bedrivits som ett Sex-Sigma projekt där problemlösningsmetoden DMAIC har använts. Akronymen DMAIC står för Define, Measure, Analyze, Improve och Control.  Projektet har inneburit analys av både kvantitativa och kvalitativa data. En litteraturstudie har genomförts för att förklara sambandet mellan leveranssäkerhet och kvalitetsbristkostnader och hur dessa kan påverkas med hjälp av processutveckling. Insamling av data har gjorts genom intervjuer och en fokusgrupp. Analys har genomförts med hjälp av metoder inom statistisk processtyrning, processkartläggning, och tematisk analys av intervjuer.  Från studien framkom att de vanligaste kvalitetsbristerna som uppstår i en transportprocess är olika former av transportskador samt att varor saknas vid leverans. Bland de vanligaste orsakerna till kvalitetsbrister som identifierades fanns feltemperering, krosskador och felplacerat gods. Exempel på förbättringsåtgärder för att höja leveranssäkerheten är att koppla orsakklassificeringar till specifika processaktiviteter, till exempel i ett avvikelsehanteringssystem.  Utifrån studiens resultat kan det konstaterats att minskade kvalitetsbristkostnader kan utgöra ett mått på ökad leveranssäkerhet, vilket kan uppnås genom kontinuerligt arbete med processutveckling. Baserat på tidigare studier kan det även konstateras att leveranssäkerhet kan bidra till minskat slöseri i transportprocesser och på så vis bidra till hållbar utveckling. Kravet på leveranssäkerhet för att förbli konkurrenskraftig kan därigenom användas som incitament för att utveckla företagets processer. Detta kan göras i syfte att minska kostnader, öka kundtillfredsställelse och bidra till hållbar utveckling.