بخشی از مقاله
چکیده
در بسیاري از فرآیندهاي تولیدي و خدماتی می توان بجاي پایش یک مشخصه کیفی یا یک بردار مشخصات کیفی، با استفاده از رویکرد رگرسیونی، پارامترهاي رابطه بین متغیرهاي مستقل و متغیر پاسخ را پایش کرد. در ادبیات کنترل فرآیند آماري به رابطه رگرسیونی بین متغیرهاي مستقل و متغیر پاسخ، پروفایل گفته می شود. گزارش هاي علمی منتشر شده توسط محققین نشان می دهد که پایش پرفایل ها در فرآیندهایی که بتوان رابطه بین متغیرهاي مستقل و پاسخ را بدرستی بدست آورد، موجب اثربخشی بیشتر کنترل آماري آن فرآیند می شود.
رویکرد پروفایلی به مهندسین کیفیت کمک می کند. که بتوانند رفتار عملکردي مشخصه هاي کیفی یک فرآیند را به صورت یک تابع پایش نمایند. در این مقاله با استفاده از این رویکرد ، ارتباط بین دو مشخصه میزان جرم واحد سطح و دماي قالب، در فرایند اکسترودر براي فاز 1 کنترل آماري، مورد پایش قرار گرفته است. این تحقیق نشان می دهد که با استفاده از پارامترهاي رابطه رگرسیونی بدست آمده در فاز یک کنترل آماري، بصورت اثربخشی می توان فرآیند مورد نظر را در فاز دو کنترل آماري، پایش نمود. همچنین در این تحقیق براي ارزیابی عملکرد مدل پیشنهادي از شاخص توان آزمون، براي تغییرات اعمال شده در پارامتر هاي پروفایل، استفاده شده است.
.1 مقدمه
فرآیند اکسترودر نقش زیادي در تولید بسیاري از قطعات صنایع مختلف دارد. پایش اثربخش عملکرد این فرآیند پیچیده می تواند در ارتقا قابلیت فرآیندهاي فوق تاثیر زیادي داشته باشد.بسیاري از صنایع براي تولید قطعات لاستیکی و پلاستیکی از فرآیند اکسترودر استفاده می کنند. اکسترودر ماشینی است، که با استفاده از مواد خام ورودي که اغلب مواد پلیمري از نوع لاستیک ویا پلاستیک می باشند، محصولی با سطح مقطع هاي مختلف تولید می نماید . تجزیه و تحلیل هاي مهندسی نشان می دهد. که متغیر مهم جرم واحد سطح محصول، می توانند از درجه حرارت قالب اثرپذیر باشد.
در صورتی که بتوان این رابطه رگرسیونی را بصورت اثربخشی کنترل کرد، هزینه هاي کیفیت فرآیند اکسترودر کاهش پیدا خواهد کرد، و کیفیت مورد نظر مشتریان، که طیف وسیعی از صنایع را شامل می شود، بهتر تامین می گردد . این تحقیق با تمرکز بر این مشخصه ها و با استفاده از مدل رگرسیون خطی ساده ، به پایش در فاز یک کنترل آماري این فرآیند، با استفاده از روش محمود و وودال[4] می پردازد. گزارشات منتشر شده علمی نشان می دهد که در صورت بدست آوردن مدل رگرسیونی مناسب در یک فرآیند، پایش منحنی رگرسیونی، از طریق کنترل پارامترهاي پروفایل، بسیار اثربخش تر از روش هاي سنتی کنترل فرآیند آماري است - براي آشنایی با مبانی پروفایل ها به مرجع آتشگر [2] مراجعه نمایید - .
تجزیه و تحلیل ها نشان می دهد، که در یک رویکرد رگرسیونی، جرم واحد سطح به عنوان متغیر پاسخ و دماي قالب به عنوان متغیر مستقل، در فرآیند اکسترودر می توانند در نظر گرفته شوند . این تحقیق ضمن معرفی مدل پروفایلی فرآیند اکسترودر، نشان می دهد که مدل پیشنهادي از توانایی خوبی براي پایش جرم واحد سطح محصول خروحی اکسترودر است. همچنین در این تحقیق براي ارزیابی عملکرد مدل پیشنهادي، از شاخص توان آزمون، براي ارزیابی توانایی مدل در مقابل تغییرات پارامتر هاي پروفایل استفاده شده است.
این مقاله داراي ساختار زیر است : بخش دوم این مقاله به معرفی فرآیند اکسترودر می پردازد. معرفی پروفایل و اهمیت آن در کنترل آماري فرآیندها در بخش سوم این مقاله آورده شده است. بخش چهارم به معرفی روش پایش پروفایل ها با استفاده از آمارهF اختصاص دارد.بخش پنجم شامل پایش فرآیند اکسترودر در فاز 1 می باشد. ارزیابی مدل از طریق محاسبه توان آزمون نیز در بخش ششم مورد توجه قرار گرفته است. قسمت آخر این مقاله نیز شامل نتیجه گیري خواهد بود.
.2معرفی فرآیند اکسترودر
در بسیاري از صنایع براي تولید قطعات لاستیکی و پلاستیکی می توان از فرایند اکسترودر استفاده نمود.اکسترودر ماشینی است که به آمیزه لاستیکی و پلاستیکی تجزیه شده نیرو وارد ساخته تا با فشار در انتهاي دستگاه از میان یک قالب عبور نموده و محصولی با سطح مقطع هاي مختلف تولید نماید.ماشینهاي اکسترودر با کاربردهاي متنوع بطور گسترده در صنعت لاستیک و پلاستیک مورد استفاده قرار می گیرند.در فرایند اکسترودر مورد بررسی در این تحقیق، قطعات بصورت پیوسته تولید می شوند، بطوري که ورودي آن از مواد پلیمري - PE - است. که بعد از عملیات فرایند، مواد اولیه تبدیل به یک ورق پیوسته نازك می شود. در این فرایند یک نواختی توزیع جرم در سطح قطعه که متاثر از دماي قالب می باشد، بسیار حائز اهمیت است. براي درك بهتر از این فرایند، درشکل 1 اجزاي مهم یک دستگاه اکسترودر و نواحی مختلف در پیچ - - Screw معرفی شده است.
شکل.1اجزاي کلی دستگاه اکسترودر
در فرآیند مورد مطالعه، با افزایش و کاهش دما در قالب ، و در نتیجه تغییر ویسکوزیته مواد، مشخصه جرم واحد سطح که یک متغیر هاي وابسته - پاسخ - است، تغییر خواهند کرد. زیرا همانگونه که در مرجع راوندال [5-6] اشاره شده است. دینامیک جریان خروجی اکسترودر، متاثر از دماي قالب می باشد، که واضح است، این دینامیک جریان بر روي جرم واحد سطح اثر خواهد داشت. قابل ذکر است،این رابطه علت و معلولی در مدل رگرسیونی خطی ساده که در این تحقیق در نظرگرفته شده است، مدل شده، و پایش آن در فاز 1 کنترل کیفیت آماري مورد ارزیابی قرارگرفته است.
.3 پروفایل ها و کاربردهاي آن
در کنترل فرآیند آماري، بطور معمول کیفیت یک فرآیند یا محصول به وسیله توزیع یک متغیر تصادفی و یا یک بردار، که نشان دهنده چند مشخصه کیفی وابسته بهم است، پایش می شود. در یک چنین شرایطی، این نوع مشخصه کیفی بوسیله یک نمودار کنترلی براي فرآیندهاي تک متغیره یا نمودارهاي کنترل براي فرآیندهاي چند متغیره کنترل میشود. اما واقعیت آن است که در بعضی از شرایط واقعی، کیفیت یک فرآیند یا محصول می تواند بوسیله رابطه بین یک یا چند متغیر پاسخ و یک یا چندین متغیر مستقل توصیف شود. در ادبیات کنترل کیفیت آماري به این رابطه، پروفایل گفته می شود.
از آنجایکه پروفایل ها نسبت به روش هاي سنتی بشکل واقعی تري مشخصه کیفی محصول را به تصویر می کشد، لذا در سالهاي اخیر نویسندگان و محققان متعددي با ارائه گزارشات علمی، پروفایل ها را بعنوان موضوعی با کاربرد مهم و اثربخش مطرح کرده اند. کنگ و آلباین[7] ، در گزارش خود نشان دادند که در مواردي می توان فرآیند کالیبراسیون را به خوبی به وسیله یک پروفایل خطی پایش کرد .
کنگ و آلباین [7] در مقاله خود دو مثال از کاربرد پروفایل ها نشان دادند. اولین مثال آنها در مورد اسانس یا نوعی شیرین کننده مصنوعی بود. در این مثال کاربردي ویژگی مهم مقدار اسانسی که میتواند در هر لیتر آب در دماهاي مختلف حل شود، مورد بررسی و پایش قرار گرفته است. کنگ و آلباین [7] در دومین مثال، یک پروفایل خطی را براي کالیبراسیون، در صنایع ساخت نیمه هادي پایش کردند. در این مثال کاربردي آنها نشان دادند. که عملکرد یک کنترل کننده جریان گاز، می تواند به وسیله یک معادله رگرسیون خطی توصیف شود.
در ادبیات پروفایل ها نویسندگان دیگري نیز با ارائه مثال هاي کاربردي تاثیر مثبت استفاده از رویکرد پروفایلی را در کنترل فرآیند آماري نشان داده اند . نتر و همکاران [8] سه مثال ارائه دادند که در آن فرآیند بوسیله یک پروفایل خطی توصیف میشود.
مستک و همکاران[9]، پایداري منحنی هاي کالیبراسیون خطی در تعیین فتو متریک Fe 3 با اسید سولفوسالیسیلیک را بررسی کردند. شرکت هواپیمایی بوئینگیک نمودار کنترل مکان با استفاده از پروفایل پیشنهاد کرده است . در روش پیشنهادي بوئینگ حدود کنترل استفاده شده براي هر مکان فقط بستگی به پاسخ ها در آن مکان دارد
بنابراین ، روش مذکور به طور کامل از داده ها استفاده نمی کند، چون ساختار چند متغیره آنها را درنظر نمی گیرد. شکل 2 نمودار مکان پیشنهاد شده توسط بوئینگ را نشان می دهد. متغیر پاسخ در این مثال، زاویه بالایی بال هواپیما می باشد که در 15 مکان براي 13 بال اندازه گیري شده است.
یونگ و همکاران[10] رابطه بین چگالی عمودي تخته هاي نئوپان و عمق هاي مختلف را به صورت یک پروفایل غیرخطی مطرح می کنند. در این فرآیند روش نمونه برداري استاندارد از چگالی عمودي، استفاده از یک پروفایل متر می باشد . که از فن آوري لیزر بهره می برد. با استفاده از این پروفایل متر عمق هاي مختلف اسکن شده و چگالی هر یک اندازه گیري می شود. واکر و رایت[11] از این مثال استفاده کرده و روشی ناپارامتري مبتنی بر مدلهاي جمع پذیر را براي مقایسه منحنی هایی از این نوع پیشنهاد کردند.
جین و شی[12-13] نیز از پروفایلهاي موجی شکل براي کنترل سیگنالهاي تناژ در فرآیند پرسکاري استفاده کردند. آنها مثالهایی از کاربرد روش خود را در فرآیندهاي شکل دهی، جوشکاري و.... ارائه داده اند.شکل 3 پروفایل موجی شکل معرفی شده توسط جین و شی[12-13] را نشان می دهد.
شکل.2 نمودار مکان ارائه شده توسط بوئینگ
شکل.3 پروفایل موجی شکل سیگنالهاي تناژ در فرآیند پرسکاري
کلوزیمو و همکاران[14] از پروفایل هاي غیر خطی براي کنترل تلرانس هندسی گردي و استوانه اي که به ترتیب تلرانس هاي هندسی 2 و 3 بعدي می باشند. استفاده نمودند .مثال مورد بررسی آنها یک سیلندر استوانه اي شکل بود. که آنها روشی آماري براي کنترل تلرانس هاي هندسی مذکور، در این مثال عملی ارائه کردند. شکل4پروفایل گردي مورد بررسی توسط آنها را نشان می دهد. امیري و همکاران[22] از پروفایل هاي چند جمله اي براي کنترل رابطه بین دور موتور و گشتاور موتور خودرو هاي سواري استفاده نمودند. شکل5 پروفایل مورد بررسی توسط آنها را نشان می دهد.
شکل.4 پروفایل گردي مورد بررسی توسط کلوزیمو و همکاران
شکل.5 برازش مدل رگرسیون چند جمله اي درجه
آتشگر و همکاران[15]از پروفایل غیرخطی آلن واریانس براي پایش نوسان ساز ها و تقویت کنندها استفاده نمودند.شکل6 پروفایل مورد بررسی توسط آنها را نشان میدهد.
شکل.6 پروفایل غیرخطی آلن واریانس بررسی شده توسط آتشگر و همکاران
