製造プロセスのセンターラインが設定され、比較的順調に稼動するようになったら、次のステップとして重要な製品特性を測定および追跡します。追跡方法の一つに、プロセス管理図があります。
管理図の主な目的は、プロセスが安定していて管理されているのか、または不安定で管理できていないのかの判断を支援することです。プロセスが安定している(「管理されている」)場合、これは、予測可能であり、通常のランダムな変動原因によってのみ影響を受けることを意味します。不安定な(「管理できていない」)プロセスは、同じ一般的な変動原因の影響を受けますが、「特別」または「突き止められる」原因の影響も受けます。すべての重要なプロセス変数のセンターライン機能設定に成功し、入荷する原材料が比較的安定している場合、プロセスは安定し、管理されているはずです。
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管理図の基礎
管理図は、重要な定量化可能な製品特性の時間的傾向で構成されています。特性を表す個々のデータポイントに加え、プロセスが「管理されている」ときの履歴データから計算された3本の線も含まれています。中央の線はデータの平均値に相当し、他の2本の線(上部管理限界線と下部管理限界線)は平均値に3シグマ(シグマは標準偏差に相当)を加えた値と引いた値を表しています。
標準偏差(シグマ)は、データが平均値の周りにどれだけ広く分散または散乱しているかを示します。Walter A. Shewhartにより、プロセスが安定して管理されている場合、プロセス値の99%以上が3シグマの管理限界の間に収まるはずであることが特定されました。値がこれらの限界値から外れた場合、まれな原因または特別な原因が存在することを示し、プロセスの調整または是正措置が妥当であることを示します。データが、上昇傾向、下降傾向、循環パターンなど、ランダムではないパターンを示している場合も、特別な原因があることを示しています。
プロセスが「管理できていない」状態になり、特別な原因が存在するときを判断するために、さまざまな「ルール」が開発されています。これらは、ShewhartがWestern Electric Companyに勤務していたときに初めて開発されたことから、「Western Electricルール」と呼ばれることがあります。
わかりやすい例
管理図の仕組みをもっとよく理解するために、センターライン機能設定の記事で紹介したコーヒー抽出の例に戻り、新しくポット1杯分のコーヒーを抽出するたびにコーヒーの濃さを1から10までのスケールで評価することを想像してください。結果を以下のように管理図にプロットします。
中央の水平線は最近のコーヒーの濃さのスケールの平均値、上下の線はそれぞれ上部管理限界線と下部管理限界線を表しています。コーヒー抽出プロセスが安定しており、変動の「一般的な原因」の影響しか受けない場合、ほぼすべてのコーヒーの濃さのスケールは2つの管理限界線の内側に収まり、平均値の上下にランダムに散乱するはずです。
コーヒーの濃さが下部管理限界線を下回るか、上部管理限界線を上回る場合、またはコーヒーの濃さが上昇傾向または下降傾向にある場合、これは「特別な原因」を示し、プロセスの調整または是正措置を求められることになります。
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製造プロセスにおける管理図の使用
管理図は、効果的に使用することで、プロセスを変更するのに役立つのと同様に、プロセスへの変更の回数を最小限に抑えることにも役立ちます。ここでは、管理図がプロセスの完全性を維持するのに役立つ2つの方法について説明します。
リアルタイムのプロセス監視
リアルタイムの効果的な管理図は、プロセスが逸脱により管理外れになっていることをプラントオペレーターに明確に伝えて、オペレーターにプロセスを変更するよう促す必要があります。
施設のプラント情報管理システム(PIMS)またはデータ可視化ソフトウェアを使用して、平均値やデータ限界を含む視覚的な時間トレンドを設定します。タグ値が管理限界の範囲外になったとき、または他のWestern Electricルールの1つによって「特別な原因」の存在が示されたときに、アラームまたはアラートがトリガーされるように設定します。
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根本原因分析
効果的な管理図のもう一つの重要な機能は、根本原因分析イニシアチブを促進することです。dataPARCのPARCviewアプリケーションなど、多くのPIMSおよびソフトウェアでは、管理外れイベントに対して標準化された理由を割り当てて、コメントを追加できます。パレートチャートおよびKPIレポートを使用してこれらのイベントを分析することにより、簡単に達成できる目標を特定し、プロセスを改善できます。
dataPARCとそのアプリケーション(PARCalarmとPARCpdeを含む)を使用して、プロセスタグのグレード固有または製品固有の管理限界を自動的に計算し、システム全体でそれらの限界を使用できるようにする方法の詳細については、dataparc.comをご覧ください。
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