Tilastollinen prosessinohjaus

Tilastollinen prosessinohjaus eli SPC (statistical process control) on tilastotieteeseen ja mittaamiseen perustuva menetelmä, jonka avulla hallitaan prosesseja. SPC nähdään laadunvarmistuksen työkaluna, jota voi käyttää osana kokonaisvaltaista laatutoimintaa. Laajemmin ymmärrettynä SPC käsittää tietoa tilastollisesta mittaamisesta, ja monta tilastollista mittaamis-, analysointi- ja prosessinmääritysmenetelmää.

Prosessin mittaaminen
SPC perustuu siis prosessin mittaamiseen siitä kerättävien näytteiden avulla. Mittaamisen ongelma on, että tarkimmallakin menetelmällä saadaan aina tietää vain mittauskohteen likiarvo. Näin ollen prosessin mittaamalla havaittu vaihtelu sisältää myös mittausprosessin vaihtelua. Mittausepävarmuuden määrittämiseen on olemassa tarkkoja yrityskohtaisia ohjeita ja yleisiä standardeja, joiden soveltaminen normaalissa tuotantotilanteessa on usein hankalaa, sillä ne vaativat usein korkeampaa matematiikkaa tai ovat vain suuntaa antavia. Ford, GM ja Chrysler ovat kehittäneet alihankkijoilleen GageR&R-testin, joka on erittäin tunnettu ja usein varsin käyttökelpoinen. Siinä esimerkiksi itse mittalaitteen tulee olla sellainen, että tulosten vaihteluväli voidaan jakaa vähintään kymmeneen osaan. Jokainen mittaus tulisi myös tehdä kaksi kertaa, mittaajina eri henkilöt satunnaisessa järjestyksessä, ja on kirjattava muistiin, jotta tulos olisi mahdollisimman luotettava. Vaikka mittalaite olisi automaattinen eikä mittaajalla arvioida olevan mitään vaikutusta sen antamaan tulokseen, olisi silti hyvä käyttää eri mittaajia ja verrata tuloksia keskenään.  

Kun mittausjärjestelmästä tunnetaan kohdistus ja mittausepävarmuus (eli R&R), voidaan tällöin luoda toimintakykykuvaaja (engl. Gace Performance Curve, GPC). Sen avulla on mahdollista määritellä esimerkiksi todennäköisyys todellisuudessa toleranssialueella olevien eri mittaisten tuotteiden hylkäämiselle.

Prosessin analysointi

Näytteiden perusteella laaditaan tilastoja ja kuvaajia, joiden avulla prosessista pystytään tunnistamaan sellaiset muutokset, jotka voivat vaikuttaa tuotoksen laatuun. Prosessia analysoidaan myös tunnistamalla juurisyitä, esimerkiksi erilaisia laatutyökaluja apuna käyttäen.

Prosessin kehittäminen

Kun on tunnistettu ne muutokset, jotka vaikuttavat tuotoksen laatuun, laaditaan toimenpidesuunnitelma, jonka avulla pyritään kehittämään prosessia. Toimenpidesuunnitelmassa olevat tehtävät toteutetaan, minkä jälkeen varmistetaan että ne vaikuttivat prosessiin oletetulla tavalla.

SPC valmistusprosessin hallinnassa

Usein SPCtä käytetään valmistusprosessin hallintaan. Hallinta aloitetaan tunnistamalla tuotteen laatuun vaikuttavat prosessin parametrit. Hallinnassa on kyettävä tunnistamaan kohteet tai tilanteet, jotka aiheuttavat eniten virhettä, sekä etenkin ne kohteet, joissa virhe aiheuttaa suurimmat kustannukset. Tämä edellyttää prosessien sisäisten kausaliteettien tuntemista. 

Jotta nämä suhteet kyettäisiin arvioimaan oikein ja perusteellisesti, on siitä muodostettava tilastollinen malli. Mallin muodostaa funktio f(x), jonka määrittää parametrin x ja sitä vastaavan funktioarvon välisen riippuvuuden. Koska prosessit riippuvuudet ovat tavallisesti erittäin monimutkaisia ja vaikuttavia muuttujia on hyvin paljon, ei täysin kaiken kattavaa mallia kyetä muodostamaan. Tästä syystä mallin laatimista varten tarvitaan todellisia mittaustuloksia, joiden perusteella voidaan laskea prosessin suoriutumisarvot. Mitä paremmin tällainen malli vastaa todellisuutta, sitä helpompi sen avulla on hallita prosessia. 

Keskeinen osa valmistusprosessin hallintaa on valvontakortit. Valvontakorttitekniikan tarkoitus on mitata ja vähentää prosessivaihteluita. Niiden avulla kyetään erottamaan erilaiset vaihtelutyypit: prosessille ominaiset satunnaisvaihtelut, sekä erilaiset häiriöt. Tilanne, jossa saavutettuun tulokseen vaikuttaa ainoastaan satunnaisvaihtelu, on kyseessä tilastollisesti hallittu prosessi. On huomattava, että kaikissa prosesseissa tapahtuu hajontaa, mutta mikäli se tapahtuu toleranssien sisällä, ei se aiheuta esimerkiksi hylkäyksen vaatimia tuotteita.

SPC tuotteen suunnittelussa

Tuotteen suunnittelulla (tuotekehitys) voidaan vaikuttaa siihen että prosessi ei ole herkkä sen syötteiden vaihteluille, jolloin tuotos on vakaa. Tätä varten täytyy tuntea tuotantoprosessi, valmistustekniikka, sekä koneiden tarkkuus ja hajonta.

Hyötyjä

SPC käytöllä pyritään ennakoimaan prosessin muuttumista hallitsemattomaksi ennen kuin näin käy, jolloin prosessin muuttuminen hallitsemattomaksi voidaan estää. Ennakoinnilla voidaan lyhentää myös reaktioaikaa virhetilanteissa.

Katso myös
 PDCA
 William Edwards Deming
 Suorituskykyiset prosessit-Hyödynnä SPC – Ainoa suomenkielinen perusteellisesti asiaa käsittelevä kirja

Tilastotiede