METODYKA BADANIA ZMIENNOŚCI I SKUTECZNOŚCI PROCESÓW CIĄGŁYCH

Celem podjętych badań prezentowanych w niniejszym opracowaniu była próba opracowania opisanego wyżej narzędzia umożliwiającego ocenę zgodności z wyma­ganiami. Przyjęto zasadę, że ocena zgodności będzie mogła być prowadzona przy wykorzystaniu specyficznych mierników zgodności. Zasady definiowania takich mierników zaproponowano w niniejszej pracy Przyjęto, że podstawą oceny zgod­ności będą nie tylko wymagania określone przez wartości granic tolerancji, lecz także wymagania dotyczące przyjmowanej niepewności przy formułowaniu granic tolerancji. Problem niepewności przy formułowaniu wymagań specyfikacji wydaje się problemem równie ważnym jak sama specyfikacja. Akceptowany i wymagany poziom niepewności może być wynikiem wielu czynników towarzyszących formu­łowaniu granic tolerancji. Może być konsekwencją natury procesu i jego wpływu na klienta lub inne procesy, może wynikać także z niepewności towarzyszącej procesom pomiaru, koniecznym do potwierdzania zgodności ze specyfikacją

Ponadto przyjęto, że dodatkowym kryterium wykorzystywanym do definiowa­nia specyficznych mierników zgodności może być również stan nominalny, będący wyrazem oczekiwań związanych z procesem i jego wynikami Stopień spełnienia oczekiwanych wymagań w tym zakresie może stać się, jak się wydaje, komplemen­tarnym elementem oceny zgodności procesu

Ze względu na możliwość wskazania stopnia spełnienia określonych dla procesu wymagań proponowane nowe mierniki zgodności procesu mogą być traktowane, jak się wydaje, jako specyficzne mierniki skuteczności. Zasada ich definiowania oraz zastosowane kryteria oceny stopnia spełnienia wymagań są przy tym inne niż w przypadku klasycznych mierników skuteczności.

Konsekwencją opracowania mierników zgodności z wymaganiami jest koniecz­ność weryfikacji następujących problemów badawczych:

• zaproponowane mierniki zgodności z wymaganiami należy uznać za skuteczne narzędzie umożliwiające potwierdzenie, czy realizowany w praktyce proces jest zdolny do osiągnięcia zgodności ze specyfikacją w dowolnym okresie monito­rowania;
• wykorzystanie jedynie klasycznych mierników skuteczności podczas monito­rowania procesu nie jest dowodem na spełnienie przez proces stawianych mu wymagań, wskazanych przez tolerancję;
• zaproponowane mierniki zgodności z wymaganiami stanowią dodatkowe narzę­dzie analizowania skuteczności procesu, które wraz z klasycznymi miernikami sku­teczności może stanowić podstawę oceny skuteczności kompleksowej procesu.

Przedstawione we wprowadzeniu problemy badawcze były przedmiotem analizy teoretycznej, lecz podjęto także próbę uzyskania dowodów praktycznych weryfikują­cych ich zasadność. Wszystkie prowadzone analizy wykonano bowiem na podstawie danych pochodzących z procesu produkcji benzenu metodą ciągłą w zakładzie pe­trochemicznym. Próba aplikacji koncepcji przedstawionych w opracowaniu powinna stanowić, jak się wydaje, podstawę bardziej skutecznej i wnikliwej oceny procesów realizowanych metodą ciągłą, aczkolwiek niektóre propozycje, zwłaszcza dotyczące oceny zdolności procesu w osiąganiu zgodności z wymaganiami, mogą dotyczyć dowolnych procesów.

Treść przedstawionego opracowania ma dwojaki charakter. Z jednej strony pre­zentuje problemy badawcze dotyczące oceny skuteczności procesu i ich rozwiązania metodyczne poparte weryfikacją dokonaną na podstawie danych doświadczalnych pochodzących z rzeczywistego procesu. Z drugiej strony jest analizą przypadku wska­zującą, w jaki sposób należy analizować skuteczność procesu ciągłego w konkretnym przedsiębiorstwie. W konsekwencji spostrzeżenia i koncepcje przedstawione w opra­cowaniu mogą być skutecznie przetestowane, a równocześnie dostarczają informacji o problemach związanych z procesem produkcji prowadzonym w badanej firmie.

Opracowanie składa się z pięciu rozdziałów. Rozdział pierwszy prezentuje koncepcje umożliwiające badanie zmienności i skuteczności dające się aplikować w przypadku procesów ciągłych. Zaprezentowano w nim podstawy wykorzystania rozkładów mieszanych w analizie zmienności procesu oraz charakterystyki rozkła­dów mieszanych, w szczególności te, które można wykorzystać do opisu zmienności badanych procesów Wskazano zasady transformacji zmiennej losowej jako warunku do identyfikacji rozkładów mieszanych w przypadku niektórych procesów Dodat­kowo przedstawiono zasady wykorzystania klasycznych mierników umożliwiających analizowanie skuteczności i zdolności jakościowej procesu Zaprezentowano również problemy związane z potwierdzaniem zgodności z wymaganiami oraz koncepcje nowych mierników umożliwiających analizowanie takiej zgodności.

Rozdział drugi opisuje obiekt badań wraz z charakterystyką analizowanych procesów oraz uzyskiwanych wyników, stanowiących podstawę późniejszych analiz. W szczególności zwrócono uwagę na dane będące podstawą analiz długookreso­wych i dane wykorzystywane w poszczególnych okresach monitorowania Ponadto zaprezentowano cztery procesy, które są przedmiotem bezpośrednich badań i analiz, oraz formułowane dla nich wymagania ustanowione przez firmę.

Rozdział trzeci został poświęcony metodyce badania i analizowania zmienności i skuteczności procesów ciągłych. Zaprezentowano działania zmierzające do iden­tyfikacji rozkładów mieszanych i ich składowych, charakteryzujących zmienność procesów rzeczywistych. Przedstawiono sposób wykorzystania klasycznych mier­ników skuteczności oraz wskaźników zdolności jakościowej w badaniu procesu ciągłego na podstawie wyników analizy rozkładów mieszanych. Wskazano przy tym na uwarunkowania towarzyszące analizie długookresowej oraz średniookresowej, a także na zasadność wykorzystania wspomnianych mierników w przypadku ba­dania skuteczności i zdolności jakościowej w procesach ciągłych W konsekwencji zaprezentowano metodykę wykorzystania opracowanych, nowych mierników zgod­ności w analizowaniu zgodności procesów z wymaganiami specyfikacji i stanem nominalnym. Na zakończenie przedstawiono metodykę oceny skuteczności kom­pleksowej procesu na podstawie wybranych klasycznych mierników skuteczności oraz zgodności procesu.

Rozdział czwarty został poświęcony prezentacji wyników analizy zmienności i skuteczności badanych procesów ciągłych, stanowiących etapy wytwarzania ben­zenu. Przedstawiono rozkłady mieszane opisujące zmienność badanych procesów oraz rozkłady statystyczne dla frakcji składowych. Dla każdego z badanych proce­sów zidentyfikowano dominującą frakcję A, pozbawioną zakłóceń zewnętrznych. Na podstawie rozkładów charakteryzujących frakcję A podjęto próbę weryfikacji granic tolerancji dla badanych procesów. W konsekwencji przedstawiono wyniki analizy długookresowej oraz średniookresowej skuteczności, ewentualnie zdolności jakościowej, oraz zgodności badanych procesów na podstawie reprezentatywnych mierników. Na zakończenie dokonano oceny skuteczności kompleksowej poszcze­gólnych badanych procesów.

W rozdziale piątym podjęto próbę oceny skuteczności kompleksowej w od­niesieniu do procesu złożonego, którego wynik zależy od wyników wszystkich realizowanych etapów procesu wytwarzania benzenu. Zaprezentowano wyniki długookresowej i średniookresowej oceny procesu złożonego, wykorzystując wyniki analiz skuteczności i zgodności uzyskane dla poszczególnych badanych procesów, zamieszczone w rozdziale czwartym. W konsekwencji dokonania oceny procesu złożonego określono charakterystyczne stany skuteczności kompleksowej możliwe do osiągnięcia w odniesieniu do procesów składowych. Na tej podstawie wskazano możliwości i kierunki doskonalenia wraz z towarzyszącymi im celami w postaci poziomów skuteczności kompleksowej, które należałoby osiągnąć na poszczególnych etapach procesu złożonego.

Wprowadzenie

Rozdział 1. Zmienność i skuteczność procesów ciągłych

1.1. Wykorzystanie rozkładów mieszanych w analizie zmienności procesu

1.2. Charakterystyka rozkładu mieszanego

1.3. Transformacja zmiennych

1.4. Zdolność i skuteczność procesu

1.4.1. Zdolność procesu

1.4.2. Inne formuły wskaźników zdolności procesu

1.4.3. Zdolność krótkoterminowa i długoterminowa

1.4.4. Skuteczność i mierniki skuteczności

1.4.5. Wskaźniki procesowe w Six Sigma

1.5. Potwierdzanie zgodności ze specyfikacją

1.5.1. Niepewność

1.5.2. Zgodność ze specyfikacją

1.5.3. Niepewność w specyfikowaniu wymagań - przypadek szczególny

1.6. Koncepcja oceny zgodności z wymaganiami

1.6.1. Wykorzystanie koncepcji ryzyka

1.6.2. Wartości odstępstw a niepewność pomiarów

1.6.3. Definicja miernika zgodności procesu z wymaganiami

1.6.4. Obliczanie miernika zgodności w zbiorach dyskretnych

1.6.5. Mierniki zgodności w przypadku rozkładów ciągłych

1.6.6. Przypadek rozkładu normalnego

1.6.7. Wykorzystanie standaryzowanego rozkładu normalnego

1.7. Zgodność ze stanem nominalnym

1.7.1. Odstępstwa od wartości nominalnej

1.7.2. Definicja miernika zgodności procesu ze stanem nominalnym

1.7.3. Miernik zgodności w przypadku rozkładów ciągłych

1.7.4. Przypadek rozkładu normalnego

1.7.5. Wykorzystanie standaryzowanego rozkładu normalnego

1.8. Zgodność kompleksowa

1.8.1. Kompleksowy miernik zgodności

1.8.2. Cząstkowe mierniki zgodności

1.8.3. Mierniki charakteryzujące zgodność wielu procesów

1.8.4. Podstawy monitorowania zgodności procesów

Rozdział 2. Obiekt badań

2.1. Ogólna charakterystyka procesu i dane do badań

2.2. Średniookresowa charakterystyka procesu

Rozdział 3. Metodyka badania zmienności i skuteczności procesów ciągłych

3.1. Metodyka analizowania zmienności procesu

3.1.1. Podstawy analizy

3.1.2. Metodyka analizy rozkładów mieszanych

3.2. Metodyka analizy zdolności i skuteczności procesu

3.2.1. Zasady określania wartości mierników w odniesieniu do frakcji A

3.2.2. Zasady określania wartości mierników w odniesieniu do rzeczywistego wyniku procesu

3.2.3. Długookresowa i średniookresowa analiza zdolności i skuteczności procesu

3.2.4. Uwarunkowania w wykorzystaniu mierników zdolności i skuteczności procesu

3.3. Metodyka analizy zgodności procesu

3.3.1. Zgodność procesu w odniesieniu do frakcji A

3.3.2. Zgodność rzeczywista procesu

3.4. Metodyka oceny skuteczności kompleksowej procesu

3.4.1. Tablicowa ocena skuteczności kompleksowej procesu

3.4.2. Ocena skuteczności procesu złożonego

Rozdział 4. Wyniki długookresowej i średniookresowej analizy zmienności i skuteczności procesu ciągłego

4.1. Wyniki analizy zmienności procesów

4.1.1. Wyniki analizy rozkładu mieszanego dla procesu K620

4.1.2. Analiza rozkładu mieszanego oparta na rozkładzie innym niż normalny dla procesu K620

4.1.3. Wyniki analizy rozkładu mieszanego dla procesu Zb29

4.1.4. Wyniki analizy rozkładu mieszanego dla procesu Ln400

4.1.5. Wyniki analizy rozkładu mieszanego dla procesu K120

4.1.6. Podsumowanie wyników analizy

4.2. Weryfikacja granic tolerancji dla procesów

4.2.1. Zasady określania granic tolerancji w badanych procesach

4.2.2. Granice tolerancji dla badanych procesów

4.2.3. Granice tolerancji na podstawie próby

4.3. Wyniki długookresowej analizy skuteczności procesów

4.3.1. Skuteczność i zdolność procesu K620

4.3.2. Skuteczność i zdolność procesu Zb29

4.3.3. Skuteczność i zdolność procesu Ln400

4.3.4. Skuteczność i zdolność procesu K120

4.4. Wyniki średniookresowej analizy skuteczności procesów

4.4.1. Wyniki monitorowania skuteczności procesu K620

4.4.2. Wyniki monitorowania skuteczności procesu Zb29

4.4.3. Wyniki monitorowania skuteczności procesu Ln400

4.4.4. Wyniki monitorowania skuteczności procesu K120

4.5. Wyniki długookresowej analizy zgodności procesów

4.5.1. Zgodność procesu K620

4.5.2. Zgodność procesu Zb29

4.5.3. Zgodność procesu Ln400

4.5.4. Zgodność procesu K120

4.6. Wyniki średniookresowej analizy zgodności procesów

4.6.1. Wyniki monitorowania zgodności procesu K620

4.6.2. Wyniki monitorowania zgodności procesu Zb29

4.6.3. Wyniki monitorowania zgodności procesu Ln400

4.6.4. Wyniki monitorowania zgodności procesu K120

4.7. Wyniki oceny skuteczności kompleksowej procesów

4.7.1. Ocena skuteczności kompleksowej procesu K620

4.7.2. Ocena skuteczności kompleksowej procesu Zb29

4.7.3. Ocena skuteczności kompleksowej procesu Ln400

4.7.4. Ocena skuteczności kompleksowej procesu K120

Rozdział 5. Wyniki oceny skuteczności procesu złożonego

5.1. Wyniki długookresowej oceny skuteczności procesu złożonego

5.1.1. Długookresowa skuteczność procesu złożonego

5.1.2. Długookresowa zgodność dla procesu złożonego

5.1.3. Długookresowa ocena skuteczności kompleksowej procesu złożonego

5.2. Wyniki średniookresowej oceny skuteczności procesu złożonego

5.2.1. Średniookresowa ocena skuteczności kompleksowej procesu złożonego dla frakcji A

5.2.2. Średniookresowa ocena skuteczności kompleksowej rzeczywistego procesu złożonego

5.2.3. Wpływ zakłóceń zewnętrznych na skuteczność procesu złożonego

5.2.4. Średniookresowa ocena procesów składowych

5.3. Stany skuteczności charakteryzujące proces złożony

Zakończenie

Literatura

Załącznik 1. Wyniki pomiaru stężenia x benzenu w kolejnych miesiącach wykorzystywane do monitorowania procesu K620

Załącznik 2. Wyniki pomiaru stężenia x benzenu w kolejnych miesiącach wykorzystywane do monitorowania procesu Zb29

Załącznik 3. Wyniki pomiaru stężenia x benzenu w kolejnych miesiącach wykorzystywane do monitorowania procesu Ln400

Załącznik 4. Wyniki pomiaru stężenia x benzenu w kolejnych miesiącach wykorzystywane do monitorowania procesu K120