本文最初出現(xiàn)在The Minitab Blog
石油和天然氣行業(yè)涉及持續(xù)產(chǎn)出的資本密集型過程。原油等原材料被大規(guī)模轉(zhuǎn)化為石油產(chǎn)品,這使得過程控制變得至關(guān)重要。原材料的化學和物理性質(zhì)往往具有很大的可變性,這可能會對過程輸出產(chǎn)生顯著的影響。工程師傾向于利用科學原理和經(jīng)驗來確定可能產(chǎn)生預(yù)期結(jié)果的工藝設(shè)置;然而,這種做法可能會不成功。統(tǒng)計過程控制圖(SPC)對于指示變得不穩(wěn)定的過程非常有用。使用SPC來提醒工藝轉(zhuǎn)變的不利之處在于,可疑產(chǎn)品會同時產(chǎn)生。
制造商將檢驗原材料的大部分責任轉(zhuǎn)移給了供應(yīng)商。在收到材料之前,通常是在材料使用前幾天或幾周,將認證發(fā)送給客戶是很常見的。如果供應(yīng)商信息可用于在流程執(zhí)行前預(yù)測流程轉(zhuǎn)變,以考慮緩解措施,情況會怎樣?本文解釋了如何使用流程模型的操作部署來創(chuàng)建用于此目的的預(yù)統(tǒng)計流程圖。還有許多其他行業(yè)的流程涉及資本密集型設(shè)備、連續(xù)流程和包含顯著變化的原材料。食品、營養(yǎng)補充品和化學品的制造是可以從利用預(yù)測性SPC中獲益的一些示例行業(yè)。
隨著Minitab的最新發(fā)展,建模技術(shù)變得非常強大和易于使用。許多組織使用過程模型進行開發(fā)和改進。根據(jù)供應(yīng)商測量和流程輸入(由技術(shù)人員控制)創(chuàng)建流程模型,以確定與關(guān)鍵輸出的關(guān)系。工程師找到正確的輸入數(shù)量和模型類型,以便對輸出做出合理的預(yù)測。該模型部署在模型操作并連接到新的數(shù)據(jù)流來進行預(yù)測。根據(jù)模型預(yù)測創(chuàng)建SPC圖表,并監(jiān)控其穩(wěn)定性。如果識別出不利的趨勢,則審查該模型以找到可以被操縱以減輕該趨勢的過程變量。所有這些工作都在流程執(zhí)行之前完成,這對于最小化質(zhì)量風險非常有效。
該示例涉及16個連續(xù)變量,其中一個是由原材料發(fā)貨前發(fā)送的供應(yīng)商認證提供的度量。有離散變量,包括用于處理的單位和兩個主要設(shè)置。利用逐步變量選擇,從478行歷史處理數(shù)據(jù)中創(chuàng)建了具有良好擬合性(r-square ~ 67%)的線性多元回歸模型。
響應(yīng)優(yōu)化圖說明了最重要的預(yù)測變量的杠桿作用。供應(yīng)商認證措施和初始壓力具有陡峭的線性關(guān)系,因為值的微小變化會在關(guān)鍵響應(yīng)中產(chǎn)生顯著差異。冷卻溫度指示較小的響應(yīng),并且單位的變化看起來對關(guān)鍵響應(yīng)有分組影響。
回歸模型在預(yù)測歷史數(shù)據(jù)的關(guān)鍵響應(yīng)結(jié)果方面做得很好。工程師只需點擊一下鼠標,就可以輕松地將模型從Minitab統(tǒng)計軟件發(fā)布到ModelOps。
收集新數(shù)據(jù),以便對關(guān)鍵輸出進行預(yù)測。該數(shù)據(jù)包括來自供應(yīng)商認證的測量值、設(shè)置的靜態(tài)輸入值,以及具有已知變化的過程變量的分布生成數(shù)據(jù)。加工溫度是分布生成變量的一個例子。工程師知道過程點的實際溫度會隨著控制設(shè)置而變化。變量的參數(shù)是從設(shè)備制造商的過程測量點或技術(shù)規(guī)格創(chuàng)建的。從選定的分布計算變量,以獲得實際的處理場景。這與蒙特卡洛模擬中使用的技術(shù)基本相同。
Minitab Connect輕松地每小時檢索一次數(shù)據(jù),并發(fā)送給模型運營部以獲得預(yù)測。利用一個單獨的移動范圍控制圖來監(jiān)測趨勢。確保使用歷史參數(shù)計算統(tǒng)計控制限值非常重要;使用模擬數(shù)據(jù)來計算限值是不合適的。下圖所示的預(yù)測SPC圖說明了在最后3次觀察之前的預(yù)期穩(wěn)定過程。所有三個最終觀察值都低于歷史控制下限,如果不穩(wěn)定的趨勢持續(xù)下去,可能會產(chǎn)生質(zhì)量問題。
工程團隊審查過程模型,并確定初始壓力很容易從90增加到120。模型優(yōu)化器表明,控制設(shè)置的變化可能會減輕由于供應(yīng)商認證措施的變化而導(dǎo)致的結(jié)果下降。在源數(shù)據(jù)表中完成對初始壓力設(shè)置的建議更改,并重新啟動Connect中的數(shù)據(jù)提取和制圖。最終的圖表確實提供了初始壓力的變化減輕了供應(yīng)商措施變化的負面影響的信息。
SPC的概念包括對導(dǎo)致不穩(wěn)定的變化趨勢的及時反應(yīng)。不穩(wěn)定的過程包含質(zhì)量風險,可能導(dǎo)致不合格或降級的材料。在流程執(zhí)行前根據(jù)數(shù)據(jù)創(chuàng)建流程控制圖的能力非常有價值,因為現(xiàn)在有可能在產(chǎn)生任何實際結(jié)果之前減輕不利趨勢。在石油和天然氣行業(yè),由于所生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量和潛在收入,收益可能高達數(shù)百萬美元。Minitab解決方案使創(chuàng)建和監(jiān)控預(yù)測性SPC的過程成為質(zhì)量管理的重要組成部分。
本文最初出現(xiàn)在Minitab博客上。
審核編輯 黃昊宇
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