Kontrola wagi w linii (Checkweigher), a kontrola wagi netto

Urządzenia kontrolujące wagę są w powszechnym użyciu w wielu firmach produkcyjnych wielu branż, w tym: spożywczej, chemicznej czy farmaceutycznej lub kosmetycznej. Bardzo często, oprócz standardowych narzędzi kontrolnych dostarczanych w systemie ważącym, producenci stosują zewnętrzne oprogramowanie, pełniące odmienną funkcję niż w/w urządzenia, Współpraca systemu kontroli wagi z programem Applied Stats firmy ASI DataMyte daje kompletne rozwiązanie dla nadzoru i sterowania procesem.

Urządzenia kontrolujące wagę w linii Checkweighers są szeroko używane w przemyśle, pełniąc funkcję ostatniej „linii obrony” eliminującej wypuszczenie wadliwych sztuk towaru, których waga jest niższa niż wymagane minimum. Wartość minimum jest określana jako MAV – Maximum Allowable Ariance. MAV – jest dolną granicą zmienności masy produktu określoną w normach obowiązujących w danym kraju (W krajach europejskich często zamiast MAV wykorzystuje się parametry T1, T2). Wartość MAV jest zależna od masy produktu i wielkości opakowania. Dla każdej partii produkcyjnej są wyznaczone ścisłe limity ile sztuk towaru może posiadać (minimalnie) niższą wagę niż poziom wskazany przez MAV. Kiedy liczba sztuk towaru o wadze niższej niż MAV przekroczy ustalony poziom cała partia nie może być wysłana do odbiorcy (procedury te są określone w normach dot. kontroli towarów paczkowanych).
System kontroli wagi Checkweigher eliminuje produkty które nie spełniają wymagań MAV.
Systemy typu Checkweigher w żaden sposób nie sprawdzają jednak produktów, których waga znajduje się powyżej MAV, natomiast produkty których waga jest niższa niż MAV są po prostu odrzucane z linii produkcyjnej. Takie systemy pracują z bardzo dużą szybkością (on-line) w linii produkcyjnej. Szybkość sprawdzania produktów może sięgać setek a nawet tysięcy sztuk towaru na minutę.
Podstawowa różnica pomiędzy systemem selekcji typu Checkweigher a statystyczną kontrolą procesu (SPC) prowadzoną przez zewnętrzną aplikację, dotyczy analizy zmian i trendów. Checkweigher nie daje żadnych informacji o procesie, poza ilością zniszczonego towaru. W wielu przypadkach na podstawie pracy systemu selekcji Checkweigher nie można podjąć decyzji o zatwierdzeniu partii, np. w wypadku kiedy pomiary „w linii” są obarczone błędami pomiarów (wpływ ruchu produktu, niepełne wyposażenie itp.). Z tego powodu często są także wykorzystywane pomiary „poza linią”, na stacjonarnych wagach celem akceptacji lub zatrzymania partii produkcyjnych.
Applied Stats może rejestrować dane z obydwu systemów kontroli, analizować je wspólnie lub porównywać. W każdym przypadku analiza procesu jest natychmiastowa, w momencie rejestracji wyników kontroli. Mając porównanie danych można na bieżąco kontrolować sprawność obydwu systemów.

Rys.1. Różnice w podejściu do procesu:

Posiadanie jednego z tych systemów Checkweigher lub Applied Stats nie wyklucza więc wprowadzenie drugiego. Często firmy wykorzystują obydwa systemy połączone ze sobą celem automatycznej kontroli i analizy danych.

Współpraca i korzyści

Podczas gdy Checkweigher sprawdza każdy produkt, Applied Stats potrzebuje jedynie reprezentatywnych próbek odczytywanych tak, by zobrazować wszelkie zakłócenia w procesie. Mniejsza ilość pomiarów pozwala zmniejszyć ilość pracy i koszt zasobów potrzebnych do zebrania, archiwizacji i analizy danych. Podobnie jak firmy marketingowe nie sondują zdania wszystkich obywateli nt. produktu, a jedynie reprezentatywnej grupy, tak aplikacja typu Applied Stats potrzebuje mniejszej ilości danych, by określić czy aktualnie biegnący proces przebiega prawidłowo. Ponadto w wielu przypadkach stuprocentowa kontrola jest droga lub nawet niemożliwa (np. badania niszczące). Przy znacznych ilościach danych pewne zmiany w procesie łatwiej jest wykryć mając odpowiednio wybrane pomiary próbek produktów niż 100% pomiarów (w większości maskujących niebezpieczne trendy, wahania i niestabilności). Sytuację 100% kontroli biegnącego szybko procesu można porównać do sterowania myśliwcem lecącym z prędkością 1000 km/h na pułapie 300 metrów nad ziemią, wszystko dzieję się bardzo szybko, pilot ma zbyt mało czasu na przetwarzanie wszystkich informacji. Jeśli myśliwiec będzie poruszał się na pułapie 12 000 metrów pilot uzyska znacznie więcej czasu na analizę danych. Analogiczna kontrola linii wypuszczającej 500 opakowań na minutę z użyciem 100% kontroli wykonywanej przez Checkweigher w krótkim czasie daje tysiące danych do przeanalizowania. Zbyt duża liczba danych i konieczność szybkiej analizy znacznie utrudnia poprawne wnioskowanie.
Kiedy myśliwiec wznosi się na wysoki pułap dostajemy czas na analizę danych. Natomiast w warunkach produkcji zamiast czasu możemy zredukować liczbę danych bez istotnej utraty jakości informacji w nich zawartych. Próbkowanie danych wykonywane przez Applied Stats zapewnia cykliczne zbieranie danych o procesie – a przy wykorzystaniu narzędzi statystycznych – diagnozowanie
obecnego stanu procesu. Dodatkowo narzędzia te pozwalają prognozować stan procesu jaki rozwinie się w następnych pomiarach. Podstawowym zadaniem stojącym przed zewnętrzną
aplikacją jest więc określenie planu kontroli (próbkowania). Dane mogą być oczywiście próbkowane z danych rejestrowanych przez Checkweigher.

Rys. 2. Korelacje pomiędzy parametrami

W próbkowaniu istotne są dwie wartości:
-ile pomiarów powinna zawierać jedna próbka;
-jak często trzeba pobierać próbki.
Jednostka kontrolująca zachowanie procesu zwykle jest zainteresowana następującymi informacjami:
-Jak przebiega proces w danej chwili i ile pomiarów należy wykonać by taką informację uzyskać?
-Jakie były zmiany procesu od ostatniej kontroli?
-Czy proces pokazuje jakiekolwiek nieprzypadkowe tendencje, zachowania czy dające się wychwycić układy punktów?
Applied Stats dysponuje elastycznymi narzędziami do ułatwienia kontroli procesu i uzyskania odpowiedzi na powyższe pytania. W sytuacji kiedy zewnętrzne programowanie pracuje w połączeniu z systemem ważącym (Checkweigherem) można określić odstępy czasu w jakich proces będzie próbkowany lub liczbę opakowań pomiędzy kolejnymi kontrolami. Np. można ustawić rejestrację 5 pomiarów w odstępie 10 min. Po uruchomieniu procesu po każdych 10 minutach zostanie zarejestrowanych 5 pomiarów, bez jakiejkolwiek ingerencji obsługi. W sytuacji kiedy zostanie ustawiona kontrola 5 opakowań, po każdych 5000 opakowań, po starcie procesu program automatycznie skontroluje 5 opakowań, po każdych 5000 przechodzących przez linie.

Sterowanie czy kontrola?
Zastosowanie Applied Stats wraz z systemem kontroli i selekcji produktów Checkweigher, pozwala na kontrolowane próbkowanie danych, a tym samym na swobodną analizę zachowania procesu. Zostaje rozwiązany problem z lawiną danych płynących z systemu kontroli. Dobrze skonfigurowana współpraca obydwu systemów zapewnia selekcję produktów (Checkweigher) oraz analizę
stanu procesu i jego diagnozę. Informacja dostarczona przez zewnętrzną aplikację (np. Applied Stats) poprawia sterowanie procesem i w efekcie przyczynia się do redukcji liczby odrzuconych
produktów przez system ważący. Np. W procesie zaczyna się awaria czujnika powodująca na przemian pakowanie większej lub mniejszej porcji produktu, wszystkie wartości leżą w polu tolerancji, więc Checkweigher nie odrzuca produktów, dalsze uszkodzenie czujnika powoduje jednak znacznie większe rozrzuty wartości i seryjne odrzucanie towarów. W sytuacji kiedy pracuje Applied Stats już w momencie pojawienia się pierwszych systematycznych wahań wartości zostaje wygenerowany alarm.

Rys. 3. Rozkład parametrów procesu

Nowoczesny system kontroli tak jak system myśliwca nie może ograniczać się tylko do działań dotyczących już zaistniałych zdarzeń, nowoczesny system musi pozwolić przewidywać zdarzenia i wskazywać nawet potencjalne problemy zanim naprawdę się pojawią. 

Marcin Herod

Kierownik Projektów IT

Artykuł ukazał się w Ważenie Dozowanie Pakowanie