[LG Aimers] 품질과 신뢰성 - 2. SPC의 필요성과 개념

LG Aimers 학습 내용 정리

출처 : https://www.lgaimers.ai/ 

 

SPC (Statistical Process Control, 통계적 공정 관리 )

- 일반적인 제조 공정은 4M(Man, Machine, Material, Method)를 input으로 넣어 통계적인 방법이나 절차 or 자원의 합성을 통해 제품이나 서비스라는 output을 고객에게 전달한다. 이 과정에서 VOP(Voice of Process), VOC(Voice Of Customer)를 넣어 Feed-Back 공정관리 시스템으로 처리할 수 있다.

- 일반적인 Feed-Back 공정관리 시스템에서 발전한 On-Line Feed-Back 시스템의 필요성이 대두되고 있는데 이 때 ERP(Enterprise Resource Planning)과 MES(Manufacturing Execution System)이 SPC의 가장 기본적인 정보원으로 활용된다.

 

SPC : 공정에서 요구되는 품질이나 생산성 목표를 달성하기 위하여 통계적 방법으로 공정을 효율적으로 운영해 나가는 관리방법S : Statistical ( 통계적 자료와 분석기법을 이용하여 )P : Process ( 공정에 품질변동을 주는 원인과 공정의 능력 상태를 파악함으로써 )C : Control ( 주어진 품질목표가 달성될 수 있도록 끊임없는 품질개선이 이루어지도록 관리해가는 활동 )

 

- 공정 입력(x)에 대한 특성을 파악하고 있지 못한다면 공정을 관리할 수 없기 때문에 출력(Y)을 계속해서 모니터 해야한다. 이 때 제품 특성을 관리하는 것은 인과관계인 Y=F(x)를 이해하는 것이고 공정 입력에 대한 측정을 통해 제품 출력의 상태를 예측할 수 있다면 해당 공정은 관리 하에 있다고 말할 수 있다. 관리의 목표는 입력에 대한 변동을 탐지하고 적절한 조치(개선, 실수 방지)를 실행하기 위한 것이다.

 

SPC의 장점과 단점

- 장점 : 결함 방지에 효과적, 불필요한 공정 조정을 방지, 공정능력에 대한 정보 제공, 변수와 속성 데이터에 모두 사용 가능

- 단점 : 데이터의 정확한 수집 및 올바른 관리도가 필요, 관리도에 대한 올바른 분석과 패턴에 대한 적절한 조치 필요, 모든 사람에 대한 교육 필요

 

SPC의 적 : 품질 변동

- 우연원인 : 생산조건이 엄격히 관리된 상태 하에서도 어느 정도의 불가피한 품질 변동을 발생시킴 ( ex. 작업자의 숙련도 차이, 작업 환경의 변화, 식별되지 않을 정도의 원자재 및 생산설비의 차이 등 )- 이상원인 : 산발적으로 발생하여 품질변동을 발생시키는 원인 ( ex. 작업자의 부주의, 불량 자재 사용, 등 )

 

변동원인 개선을 위한 공정관리와 공정능력 향상

일반적으로 1단계에서 이상원인이 존재한다면 우연 원인만 존재하는 관리 상태로 유지한다. 그럼에도 관리 상태나 공정능력이 부족하다면 APC(Advanced Process Control)이나 빅데이터, 인공지능을 활용해 실시간으로 공정을 관리할 수 있고 이는 최근 스마트 공정의 핵심 기술이다. 

 

해결해야 할 문제의 실체(개선 방향)을 파악하는 것이 중요하다.

SPC에서는 주로 평균, 분산 및 확률 분포, 관리도 및 공정 능력 지수, QC 7가지 기본도구 및 신 QC 7가지 기본도구를 사용한다.

 

1. 파레토 차트 : 데이터르 몇 개의 범주로 구분하여 문제의 원인을 파악하려는 기법 ( 파레토 법칙을 적용한 것 )

( 파레토 법칙 : 인구 구성원의 20%가 전체 부의 80%를 대변한다 )

2. 특성 요인도 : 문제의 결과(특성)가 어떠한 원인으로 일어나는지 그 원인 관계를 살펴보고 도식화하여 문제점을 파악하는 기법

3. 체크 시트 : 공정으로부터 필요한 자료르 수집하는 데 손쉽게 사용하는 도구 

4. 히스토그램 : 어떤 조건하에서 취해진 데이터가 존재하는 범위를 몇 개의 구간으로 나누어 각 구간에 포함되는 데이터의 바생도수를 도수 표를 작성한 다음 이를 도형화한 것

5. 산점도 : 두 종류의 데이터의 관계를 그림으로 나타낸 것

6. 그래프 : 데이터를 도형으로 나타내어 수량의 크기를 비교하거나 수량의 변화 형태를 알기 쉽게 나타낸 것

7. 관리도 : SPC에서 가장 많이 사용되며 관리 상한과 관리 하한 사이에 있다면 공정이 관리 하에 있다고 본다.

- 적절하게 사용되는 관리도는 품질을 높이고, 품질 비용을 낮추고, 높은 유효 생산능력을 유지시킬 수 있다.

- 계량형 관리도 ( 연속형 측정데이터 기반 ), 계수형 관리도 ( 이산형 품질 특성치 관리 )

- 관리도는 여러 조건에 따라 여러 종류의 관리도가 존재한다. ( 현장에서 X bar - R 관리도를 주로 사용 )

- 2개 이상의 변수를 관리해야할 때는 다변량 관리도를 사용한다. 

 

이들의 용도는

1. 공정의 문제점이나 현재 공정의 상태를 파악

2. 품질 변동의 원인과 결과의 관계를 파악

3.  공정의 해석을 통해 대책을 수립하고 효과를 검토, 이를 표준화하여 관리하기 위함

 

QC 7 도구의 특징 : 쉽게 작성, 쉬운 이해, 누구나 사용 가능, 넓은 적용 범위, 높은 유용성

 

관리도의 분석

- 관리 이탈 : 점이 관리 한계에서 벗어날 경우

- 런 (Run) : 중심선을 기준으로 위 또는 아래로 연속적으로 9점 이상 나타나는 경우

- 경향 (Trend) : 6점 이상 연속으로 상승하거나 하강하는 경우

- 주기 : 점의 배열이 일정한 모형의 파형으로 주기적인 사이클을 이루는 경우