Kiến thức cơ bản về SPC

Khái niệm cốt lõi

1. Biến động quá trình (Process Variation):

• Nguyên nhân phổ biến (Nguyên nhân thông thường): Biến động tự nhiên trong quá trình, thường ổn định và có thể dự đoán được.
• Nguyên nhân đặc biệt (Nguyên nhân bất thường): Biến động gây ra bởi các sự kiện hoặc tình huống cụ thể, thường là bất thường và cần được điều tra và khắc phục.

2. Giới hạn đặc tả (Specification Limits):

• Giới hạn trên (USL): Giá trị tối đa cho phép.
• Giới hạn dưới (LSL): Giá trị tối thiểu cho phép.

3. Giới hạn kiểm soát (Control Limits):

• Giới hạn kiểm soát trên (UCL): Giới hạn trên đã được xác định trong biểu đồ kiểm soát, thường là giá trị trung bình cộng với 3 lần độ lệch chuẩn.
• Giới hạn kiểm soát dưới (LCL): Giới hạn dưới đã được xác định trong biểu đồ kiểm soát, thường là giá trị trung bình trừ đi 3 lần độ lệch chuẩn.

Trong kiểm soát quá trình thống kê (SPC), Cp, Cpk, Pp và Ppk là bốn chỉ số khả năng quá trình quan trọng, được sử dụng để đánh giá và phân tích hiệu suất và chất lượng quá trình sản xuất.

Cp và Pp: Chủ yếu đo lường khả năng quá trình, bỏ qua sự lệch, chỉ xem xét biến động. Giá trị càng lớn, khả năng quá trình càng mạnh.

Cpk và Ppk: Đánh giá toàn diện hiệu suất quá trình, xem xét sự lệch và biến động. Giá trị càng lớn, hiệu suất quá trình càng tốt.

Thông thường, Cpk thường lớn hơn Ppk. Điều này là do Cpk là chỉ số dựa trên khả năng quá trình ngắn hạn, trong khi Ppk là chỉ số dựa trên khả năng quá trình dài hạn. Cụ thể:

Cpk (Chỉ số khả năng quá trình): Xem xét sự lệch của trung tâm quá trình và độ lệch chuẩn của quá trình, thường dùng để đánh giá khả năng quá trình trong ngắn hạn. Vì nó dựa trên dữ liệu từ biểu đồ kiểm soát, phản ánh sự ổn định và nhất quán của quá trình trong ngắn hạn.

Ppk (Chỉ số hiệu suất quá trình): Cũng xem xét sự lệch của trung tâm quá trình và độ lệch chuẩn của quá trình, nhưng sử dụng dữ liệu của toàn bộ quá trình, thường phản ánh hiệu suất quá trình trong dài hạn. Do dữ liệu dài hạn có thể chứa nhiều nguồn biến động hơn (như mài mòn công cụ, thay đổi người vận hành, thay đổi môi trường, v.v.), nên Ppk thường thấp hơn Cpk.

Tóm lại, do Ppk phản ánh khả năng quá trình dài hạn, bao gồm nhiều nguồn biến động hơn, nên Cpk thường lớn hơn Ppk trong đa số trường hợp.

Trong quản lý chất lượng và kiểm soát quá trình thống kê, “sự lệch” (shift) và “biến động” (variation) là hai khái niệm quan trọng dùng để mô tả các vấn đề hoặc đặc điểm khác nhau trong quá trình.

Sự lệch (Shift): Khoảng cách giữa giá trị trung bình của dữ liệu quá trình và giá trị mục tiêu.

Biến động (Variation)

Biến động chỉ mức độ phân tán hoặc sự không ổn định của dữ liệu quá trình. Cụ thể:

• Biến động thường được đo lường bằng độ lệch chuẩn (σ) hoặc các số liệu thống kê khác như phạm vi, phương sai, v.v., phản ánh sự phân bố của giá trị đầu ra của quá trình xung quanh giá trị trung bình.
• Quá trình ổn định biểu hiện bằng giá trị đầu ra tập trung hơn, với biến động nhỏ.
• Quá trình không ổn định biểu hiện bằng giá trị đầu ra phân tán rộng, với biến động lớn.

Biến động có thể do đặc tính vật liệu, mài mòn thiết bị, sự khác biệt trong kỹ năng vận hành, và nhiều yếu tố khác. Sự gia tăng biến động sẽ ảnh hưởng đến tính nhất quán và chất lượng của sản phẩm hoặc dịch vụ, ngay cả khi trung tâm quá trình gần với giá trị mục tiêu.

Sự khác biệt và mối liên hệ

• Sự lệch tập trung vào sự khác biệt giữa vị trí trung tâm của quá trình và giá trị mục tiêu, tức là quá trình có đang ở đúng vị trí hay không.
• Biến động tập trung vào sự phân bố của giá trị đầu ra của quá trình, tức là sự ổn định và nhất quán của quá trình.

Trong thực tế, khi đánh giá khả năng quá trình, chúng ta cần xem xét cả vị trí trung tâm của quá trình có gần với giá trị mục tiêu hay không (thông qua Cp, Cpk, v.v.) và xem xét liệu các giá trị đầu ra của quá trình có ổn định và nhất quán hay không (thông qua Pp, Ppk, v.v.). Cân nhắc cả sự lệch và biến động giúp chúng ta đánh giá và tối ưu hóa toàn diện chất lượng quá trình sản xuất.

Đo lường biến động

Biến động thường được đo lường bằng độ lệch chuẩn (σ), nhưng cũng có thể sử dụng các thống kê khác như phạm vi, phương sai, v.v. Độ lệch chuẩn càng lớn, biến động càng lớn; độ lệch chuẩn càng nhỏ, biến động càng nhỏ.

Độ lệch chuẩn (σ)

Độ lệch chuẩn là một chỉ số mô tả mức độ phân tán của tập dữ liệu, phản ánh khoảng cách trung bình giữa các điểm dữ liệu và giá trị trung bình.

Tác động của biến động

Biến động càng lớn, quá trình sản xuất càng không ổn định, và tính nhất quán của chất lượng sản phẩm càng thấp. Ngay cả khi vị trí trung tâm của quá trình gần với giá trị mục tiêu, nếu biến động quá lớn, cũng sẽ có nhiều sản phẩm không đạt yêu cầu. Do đó, kiểm soát biến động là một nhiệm vụ quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

Phương pháp kiểm soát biến động

• Cải thiện quy trình và thiết bị: Đảm bảo độ chính xác và sự nhất quán của thiết bị, tối ưu hóa các tham số quy trình.
• Tăng cường đào tạo: Nâng cao kỹ năng của nhân viên vận hành và mức độ chuẩn hóa quy trình.
• Kiểm soát vật liệu chặt chẽ: Sử dụng nguyên liệu có chất lượng ổn định, giảm thiểu biến động vật liệu.
• Giám sát thời gian thực: Sử dụng biểu đồ kiểm soát và các công cụ thống kê khác để giám sát quá trình và đưa ra biện pháp khắc phục kịp thời.

Kết luận

Biến động (Variation) chỉ mức độ phân tán của dữ liệu quá trình xung quanh giá trị trung bình, phản ánh mức độ phân tán hoặc phạm vi phân bố của các điểm dữ liệu. Việc hiểu và kiểm soát biến động là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm và sự ổn định của quá trình.

Cp (Chỉ số khả năng quá trình) ngắn hạn

Cp (Chỉ số khả năng quá trình) đo lường xem biến động của quá trình có nằm trong giới hạn đặc tả không.

Cp là chỉ số khả năng quá trình, được sử dụng để đánh giá xem biến động quá trình có nằm trong giới hạn đặc tả mà không cần xét đến sự lệch trung tâm hay không. Công thức tính là:

Trong đó:

• USL là giới hạn trên (Upper Specification Limit)
• LSL là giới hạn dưới (Lower Specification Limit)
• σ là độ lệch chuẩn của quá trình

Tiêu chuẩn đánh giá:

• Cp > 1.33: Khả năng quá trình tốt, quá trình có biến động nhỏ và chất lượng ổn định.
• Cp = 1.33: Khả năng quá trình đạt yêu cầu cơ bản.
• Cp < 1.33: Khả năng quá trình không đủ, cần cải tiến.

Trong kiểm soát quá trình thống kê (SPC), Cp (chỉ số khả năng quá trình) là một chỉ số quan trọng để đánh giá mức độ biến động của quá trình và khả năng sản xuất sản phẩm trong phạm vi giới hạn chất lượng.

Cpk (Chỉ số khả năng quá trình với sự lệch)

Cpk (Chỉ số khả năng quá trình với sự lệch) đo lường khả năng quá trình với cả sự lệch trung tâm và biến động.

Cpk đánh giá khả năng quá trình, nhưng khác với Cp, Cpk xem xét sự lệch của trung tâm quá trình so với mục tiêu và giới hạn chất tả. Công thức tính Cpk như sau:

Trong đó:

• X̄ là giá trị trung bình của quá trình
• USL là giới hạn trên (Upper Specification Limit)
• LSL là giới hạn dưới (Lower Specification Limit)
• σ là độ lệch chuẩn của quá trình

Tiêu chuẩn đánh giá:

• Cpk > 1.33: Khả năng quá trình tốt, quá trình có biến động nhỏ và chất lượng ổn định.
• Cpk = 1.33: Khả năng quá trình đạt yêu cầu cơ bản.
• Cpk < 1.33: Khả năng quá trình không đủ, cần cải tiến.