Indeks okna procesu

Process Window Index ( PWI ) jest miarą statystyczną , która określa ilościowo solidność procesu produkcyjnego, np. takiego, który obejmuje ogrzewanie i chłodzenie, znanego jako proces termiczny. W przemyśle wytwórczym wartości PWI są wykorzystywane do kalibracji ogrzewania i chłodzenia prac lutowniczych (znanych jako profil termiczny) podczas pieczenia w piecu rozpływowym .

PWI mierzy, jak dobrze proces pasuje do zdefiniowanego przez użytkownika limitu procesu, znanego jako limit specyfikacji. Granica specyfikacji jest tolerancją dozwoloną dla procesu i może być określona statystycznie. W przemyśle te granice specyfikacji są znane jako okno procesu , a wartości wykreślone wewnątrz lub na zewnątrz tego okna są znane jako indeks okna procesu.

Korzystając z wartości PWI, procesy można dokładnie mierzyć, analizować, porównywać i śledzić na tym samym poziomie statystycznej kontroli procesu i kontroli jakości , co inne procesy produkcyjne.

Statystyczna kontrola procesu

Zdolność procesu to zdolność procesu do wytwarzania produktu w określonych granicach . Aby pomóc określić, czy proces produkcyjny lub biznesowy znajduje się w stanie kontroli statystycznej, inżynierowie procesu używają wykresów kontrolnych , które pomagają przewidzieć przyszłe wyniki procesu na podstawie bieżącego procesu.

Indeks okna procesu dla procesu termicznego. Zielone napisy oznaczają, że PWI są zgodne ze specyfikacją, czerwone – poza specyfikacją.

średniej procesu na karcie kontrolnej rysowane są statystycznie określone górne i dolne granice. Granice kontrolne są ustawione na trzy odchylenia standardowe po obu stronach średniej procesu i są znane odpowiednio jako górna granica kontrolna (UCL) i dolna granica kontrolna (LCL). Jeżeli dane procesowe naniesione na kartę kontrolną pozostają w granicach kontrolnych przez dłuższy czas, wówczas mówi się, że proces jest stabilny.

Wartości tolerancji określone przez użytkownika końcowego są znane jako limity specyfikacji – odpowiednio górna granica specyfikacji (USL) i dolna granica specyfikacji (LSL). Jeśli dane procesu wykreślone na wykresie kontrolnym mieszczą się w tych granicach specyfikacji, wówczas proces jest uważany za zdolny do $jako$

Przemysł wytwórczy opracował dostosowane limity specyfikacji znane jako okna procesowe. W tym oknie procesu wykreślane są wartości. Wartości odnoszące się do średniej procesu okna są znane jako wskaźnik okna procesu. Korzystając z wartości PWI, procesy można dokładnie mierzyć, analizować, porównywać i śledzić na tym samym poziomie statystycznej kontroli procesu i kontroli jakości , co inne procesy produkcyjne.

Granice kontrolne

Granice kontrolne , znane również jako naturalne granice procesu , to poziome linie rysowane na statystycznej karcie kontroli procesu , zwykle w odległości ±3 odchyleń standardowych średniej wykreślonej statystyki , służące do oceny stabilności procesu.

Granic kontrolnych nie należy mylić z granicami tolerancji lub specyfikacjami, które są całkowicie niezależne od rozkładu wykreślonej statystyki próbki. Limity kontrolne opisują, co proces jest w stanie wytworzyć (czasami określane jako „głos procesu”), natomiast tolerancje i specyfikacje opisują, jak produkt powinien się zachowywać, aby spełnić oczekiwania klienta (określane jako „głos klienta” ).

Używać

Zobacz też: Karta kontrolna

Granice kontrolne są używane do wykrywania sygnałów w danych procesowych, które wskazują, że proces nie jest kontrolowany, a zatem nie działa w przewidywalny sposób. Wartość przekraczająca limit kontrolny wskazuje, że na proces ma wpływ szczególna przyczyna.

Do wykrywania sygnałów można użyć jednego z kilku zestawów reguł ( Karta kontrolna § Zasady wykrywania sygnałów ). Jedna specyfikacja określa, że ​​sygnał jest definiowany jako pojedynczy punkt poza granicami kontrolnymi. Proces jest również uważany za poza kontrolą, jeśli istnieje siedem kolejnych punktów, które nadal mieszczą się w granicach kontrolnych, ale po jednej stronie średniej.

W przypadku statystyk o rozkładzie normalnym obszar objęty granicami kontrolnymi będzie zawierał średnio 99,73% wszystkich punktów wykresu, o ile proces jest i pozostaje pod kontrolą statystyczną. Oczekuje się zatem, że współczynnik fałszywego wykrywania wyniesie co najmniej 0,27%.

Często nie wiadomo, czy dany proces generuje dane, które są zgodne z określonymi rozkładami, ale nierówność Czebyszewa i nierówność Vysochanskij-Petunin pozwalają wnioskować, że dla dowolnego rozkładu unimodalnego co najmniej 95% danych będzie zamknięte w granicach umieszczonych na 3 sigma.

PWI w produkcji elektroniki

Główny artykuł: Lutowanie rozpływowe

Graficzna reprezentacja indeksu okna procesu dla profilu termicznego

Przykładem procesu, do którego można zastosować koncepcję PWI, jest lutowanie. W lutowaniu profil termiczny to zestaw wartości czasu i temperatury dla różnych procesów, takich jak nachylenie, wygrzewanie termiczne, rozpływ i szczyt.

Każdy profil termiczny jest klasyfikowany według tego, jak mieści się w oknie procesu (specyfikacja lub granica tolerancji). Surowe wartości temperatury są normalizowane w procentach w stosunku zarówno do średniej procesu, jak i granic okienka. Środek okna procesu jest zdefiniowany jako zero, a skrajne krawędzie okna procesu to ±99%. PWI większy lub równy 100% wskazuje, że profil nie przetwarza produktu zgodnie ze specyfikacją. PWI na poziomie 99% wskazuje, że profil działa na krawędzi okna procesu. Na przykład, jeśli średnia procesu jest ustawiona na 200°C, z oknem procesu skalibrowanym odpowiednio na 180°C i 220°C; następnie zmierzona wartość 188 ° C przekłada się na wskaźnik okna procesu wynoszący -60%. Niższa wartość PWI wskazuje na bardziej solidny profil. W celu uzyskania maksymalnej wydajności obliczane są oddzielne wartości PWI dla procesów szczytowych, nachylenia, ponownego przepływu i nasiąkania profilu termicznego.

Aby uniknąć szoku termicznego wpływającego na produkcję, określa się i niweluje najbardziej strome nachylenie w profilu termicznym. Producenci używają niestandardowego oprogramowania do dokładnego określania i zmniejszania nachylenia zbocza. Ponadto oprogramowanie automatycznie rekalibruje wartości PWI dla procesów piku, nachylenia, ponownego przepływu i nasiąkania. Ustawiając wartości PWI, inżynierowie mogą zapewnić, że lutowanie rozpływowe nie przegrzeje się ani nie ochłodzi zbyt szybko.

Formuła

Przykład indeksu okna procesu dla wartości szczytowych, nasiąkania i nachylenia

Indeks okna procesu jest obliczany jako najgorszy przypadek (tj. najwyższa liczba) w zbiorze danych profilu termicznego. Dla każdej statystyki profilu obliczany jest procent wykorzystany w odpowiednim oknie procesu, a najgorszym przypadkiem (tj. najwyższym procentem) jest PWI.

Na przykład profil termiczny z trzema termoparami , z czterema statystykami profilu zarejestrowanymi dla każdej termopary, miałby zestaw dwunastu statystyk dla tego profilu termicznego. W tym przypadku PWI byłaby najwyższą wartością spośród dwunastu procentów odpowiednich okien procesu.

Wzór na obliczenie PWI to:

${\ Displaystyle {\ tekst {PWI}} = 100 \ razy \ max _ {i = 1 \ kropki N \ na szczycie j = 1 \ kropki M} \ lewo \ {\ lewo | {\ Frac {{\ tekst {zmierzona wartość }}_{[i,j]}-{\text{średnie granice}}_{[i,j]}}{{\text{zakres}}_{[i,j]}/2}}\right |\prawo\}}$

Gdzie:

i = 1 do N (liczba termopar)

j = 1 do M (liczba statystyk na termoparę)

wartość mierzona [ i , j ] = [ i , j ] ^średnia wartości mierzonej statystyki [

granica średniej i , j górnych i dolnych (określonych) granic [ i , j' ] ^-tego statystyki [

] =

przedziału i , j ] = górna granica minus dolna granica [ i , j ] ^-tej statystyki

Zobacz też

• Dopuszczalna granica jakości
• Wykres kontrolny § Szczegóły wykresu
• Lutowanie reflow
• Lutowanie na fali