KALĐTE KONTROL GRAFĐKLERĐ OLUŞTURMAK ĐÇĐN BĐR BĐLGĐSAYAR YAZILIMININ GELĐŞTĐRĐLMESĐ VE MERMER SEKTÖRÜNDE DENENMESĐ

Transkript

1 Geosound Yerbilimleri Dergisi, Haziran-Aralık-2006, Sayı:48-49 ISSN KALĐTE KONTROL GRAFĐKLERĐ OLUŞTURMAK ĐÇĐN BĐR BĐLGĐSAYAR YAZILIMININ GELĐŞTĐRĐLMESĐ VE MERMER SEKTÖRÜNDE DENENMESĐ Dr. Özgür AKKOYUN Dicle Ü. Maden Mühendisliği Bölümü Diyarbakır/Türkiye ÖZET: Bu çalışmada üretim sistemlerini ya da bu sistemlerin sadece bir bölümünü kontrol edebilmek için kullanılan kalite kontrol grafiklerini oluşturmaya ve yorumlamaya yardımcı olacak bir bilgisayar yazılımı tanıtılmıştır. Geliştirilen yazılım üretim sistemlerinden aldığı verileri kalite kontrol bağıntılarına uygun olarak düzenleyerek kontrol grafiği olarak sunmaktadır. Program kalite kontrol grafiklerinin temel kurallarına uygun olarak yorum da yaparak kullanıcıyı sistemin kontrol altında olup olmadığı konusunda uyarmaktadır. Yazılımın denenmesi için mermer üretim sistemi seçilmiş ve ST tarafından üretilen plakalardan alınan kalınlık değerleri kullanılarak ST deki blok kesim sisteminde sınanmıştır. A SOFTWARE FOR CREATING QUALITY CONTROL CHARTS AND APPLYING TO MARBLE INDUSTRY ABSTRACT: In this study a computer program which may be used to create quality control charts for controlling either whole production systems or only part of them is presented. The program presents data obtained from the production systems as control charts by computing them due to quality control formulations. Program stimulates the user about whether the system is under control or not by making warning according to basic rules of quality control charts. In order to test the program, marble production system is selected and the block cutting system is tested. 1. GĐRĐŞ Günümüz koşullarında üretimin ve rekabetin anahtarı kalitedir. Kaliteli mal ve hizmet üreten üreticiler daha rekabetçi olurlarken kaliteyi göz ardı edenler uluslararası rakipleri ile mücadelede edememekte, pazar hedeflerini yerel ile sınırlamak zorunda kalmaktadırlar. Ancak sınırların ekonomik mal ve hizmet ticareti açısından eskisine göre çok daha geçirgen olduğu günümüz koşullarında yerel pazarları hedef alarak bir işletmenin uzun süre ayakta kalması ve büyümesi çok zor olacaktır. Kalitenin birçok farklı tanımı bulunmaktadır. Ancak en yaygın ve basit tanımına göre kalite; bir mal ya da hizmetin müşteriyi tatmin etme derecesidir. Bu tanımdan kalite ile ilgili iki önemli özellik çıkarılabilir. Bunlardan birincisi kalitenin sınırlarının üretici tarafında değil müşteri tarafında belirlendiğidir, ikincisi ise bu tanımlama ve sınırların değişen müşteri özelliklerine bağlı olarak değişiklik göstereceğidir. Bu durumda kalite değişken bir kavramdır. Kalitenin bu değişken olma

2 özelliği nedeniyle üretim sistemlerinde kalite kontrolü de süreklilik isteyen bir işlemdir. Bir üretim sisteminin önceden belirlenen hedeflere uygun özelliklerde ürünler üretip üretmediğinin kontrol edilmesine kalite kontrolü adı verilir. Kalite kontrolünde müşteri beklentilerine cevap verebilecek ürün özellikleri tespit edilip bu özellikler hedef ürün olarak seçilir. Bir yandan da bu hedef ürünü üretmek için üretim sisteminde yapılacak değişiklik ve ayarlamalar tespit edilerek bu özellikler üretim standardı olarak belirlenir. Kalitenin değişken özelliği nedeniyle hedef ürün ve üretim sistemi özelliklerinin belirli zaman aralıkları ile müşteri beklentilerindeki değişikliklere uygun olarak yeniden değerlendirilmesi gerekir (Akkoyun, 2006). Kalite kontrolü araçlarının en yaygını istatistiksel kalite kontrolüdür. Üretilen her ürünün kontrol edilmesi başlı başına bir maliyet olacağı için istatistik kuralları kullanılarak sistemden belirli aralıklarda alınan numuneler üzerinden bu kontrol gerçekleştirilmektedir. Üretim sisteminden belirli aralıklar ile alınan numuneler üzerinde yapılan ölçümler sonucunda ürünün ölçülen özelliğinin hedeften sapıp sapmadığının grafiksel olarak ortaya konulması ile oluşturulan grafiklere kalite kontrol grafikleri denilmektedir. Kaliteyi olumsuz etkileyen en büyük neden değişkenliktir. Standarttan sapma anlamına gelen değişkenlik kalite kontrol grafikleri ile izlenebilmektedir. Kalite kontrol grafikleri üretim sürecindeki değişikliklerin nedeninin rastlantısal ya da özel nedenlere bağlı olup olmadığını belirleyerek özel nedenlerden kaynaklanan değişkenliğin ortadan kaldırılmasını amaçlamaktadır. Bir başka amaç ise süreç devamlılığının izlenmesidir (Aslan, 2001). Günümüzde kalite kontrol grafikleri etkin bir şekilde birçok sanayi kolunda kullanılmaktadır. Diğer sektörlere oranla daha az kullanıldığı madencilik sektöründen birkaç örnek vermek gerekirse; kömür kalitesinin alt ve üst sınır değerlerini belirleyerek kömürün kabul edilebilir değerlerinin saptanması (Ankara ve Bilir, 1995), Kolemanit tesisi süreç yetenek katsayısının belirlenmesi (Đpek ve diğ., 1999), kontrol grafiklerini kullanarak koruyucu bakım planlamasının yapılması (Ankara ve diğ., 2000), istatistiksel kalite kontrol kullanılarak fayans boyutlandırması (Saraç ve Özdemir, 2003), kontrol grafikleri kullanılarak Türkiye kromit madenciliğinin değerlendirilmesi (Bayat ve Aslan, 2004) gibi konularda bazı uygulamalar yapılmıştır. 2. YAPILAN ÇALIŞMALAR Bu çalışmada öncelikle kalite kontrol grafiklerinin hazırlanması ve yorumlanması ile ilgili çalışmalar yapılmış, elde edilen bilgiler ışığında bir algoritma hazırlanmış, hazırlanan algoritmaya kod yazılarak bir yazılım geliştirilmiştir. Yazılımın görsel açıdan zengin olması amaçlandığı için yazılım geliştirme aracı olarak MS VBasic6.0 tercih edilmiştir. Yazılımın geliştirilmesinin ardından denenmesi için mermer işleme tesislerinde en önemli makinelerden birisi, fayans hattının ilk ve en önemli makinesi olan blok kesme makinesi (ST) ürünlerinden kalınlık verileri alınmıştır. Veriler yazılıma yüklenerek sınanmış ve grafiklerin oluşturulması ve yorumlanması denenmiştir Kontrol Grafikleri Herhangi bir üretim sisteminde ölçülebilir değişkenler (boyut, ağırlık, hacim, aşınma miktarı, dayanım, hız gibi) veya bunların ortalamaları, değişim aralıkları ve standart sapmaları için kontrol grafikleri çizilebilir. Niceliksel ölçümler için kontrol grafiği düzenlenirken genelde aşağıda verilen adımlar izlenir (Grant and Leavenworth, 1985); I-Hazırlık adımları Amaç belirleme Değişken seçimi Örnekleme yöntemi seçimi Ölçme yöntemi seçimi II-Uygulama adımları Ölçümün yapılması Hesaplamalar Kontrol sınırlarının belirlenmesi Verilerin işlenmesi

3 Sonucun yorumlanması Önlemlerin sunulması Önlemler sonrası kontrolün yenilenmesi Grafiklerin süreç müdahalesi için kontrolü Kontrol grafiklerinin arasında en yaygın biçimde ve birlikte kullanılanları verilerin ortalamalarının kontrolü için düzenlenen X - kontrol grafiği, değişkenliğin kontrolü için S-kontrol grafiği ve veriler arasındaki değişimin kontrol için değişim aralığı R- kontrol grafiğidir (Burnak, 1997). X -R kontrol grafiklerinin X ile ilgili bölümü, üretim sisteminin ortalamasındaki değişimleri gösterir ve makine aşınması, girdi niteliklerindeki değişimler, işgören özelliklerindeki değişikliklerden kaynaklanırlar. R bölümü ise sistemdeki homojenlikten sapmaları gösterir ve yine aşınma veya işgören ilgisindeki dağılmalar neden olabilir (Ankara ve Bilir, 1995). Bir kontrol grafiğinin oluşturulması için değişkenin türünden bağımsız olarak orta çizgi (OÇ), üst kontrol sınırı (ÜKS) ve alt kontrol sınırına (AKS) ihtiyaç vardır. Bu üç temel elemanın hesaplanması için kontrol değişkeni olarak seçilen ve ölçümü yapılarak elde edilen veri tablosundaki veriler alt gruplara bölünürler. Bu alt grubun büyüklüğü (n) 4 veya 5 veriden ibarettir (Grant and Leavenworth, 1985). Alt grup numune alma sıklığı ise önceden belirlenir ve saatte bir, vardiyada bir, günde 3 gibi belirli bir değere ayarlanır. Her bir alt grup (m) için ortalama, değişim aralığı (en büyük veri ile en küçük veri değeri arasındaki fark) ve standart sapma hesaplanır. Bu hesaplamalar için aşağıdaki eşitliklerden yararlanılır; m X i i= X = 1... (1) m m Ri Đ= R= 1... (2) m Burada X, alt grup ortalaması, X, alt grupların ortalamalarının ortalaması, R i, alt grup değişim aralığı değeri, R ise değişim aralıklarının ortalamasıdır. Kontrol sınırlarının belirlenmesinde ise aşağıdaki eşitliklerden yararlanılır; AKS X = X A2 R...(3) OÇ X = X...(4) ÜKS X = X + A2 R...(5) AKS R = D 3 R...(6) OÇ R = R...(7) UKS R = D 4 R...(8) Burada, A 2, D 3 ve D 4 katsayılar olup örnek sayısına göre değişik değerler almaktadırlar. Kalite kontrol ile ilgili kitaplarda tablo halinde aldıkları değerler verilmiştir. R alt indisi ile gösterilenler değişim aralığı için kontrol sınırları, X alt indisi ile gösterilenler ise ortalama için kontrol sınırlarını ifade etmektedir. Bu hesaplamalar tamamlandıktan sonra grafikler oluşturulup kontrol çizgileri çizilir ve veriler grafikte yerlerine yerleştirilir. Ortaya çıkan grafik yorumlanarak kontrol edilen üretim sistemi hakkında bir değerlendirme yapılır. Yapılacak değişikliklerin sisteme yansımaları da yine grafikler aracılığıyla kontrol edilerek sistemin tepkileri incelenir Kontrol Grafiklerinin Yorumlanması Kontrol altında tutulan bir üretim sisteminden toplanan verilerin kalite özellikleri normal bir dağılım gösterirler (Ankara ve Bilir, 1995). Normal dağılım ve kalite kontrol grafikleri ilişkisi Şekil 1 de verilmiştir.

4 Şekil 1. Normal Dağılım ve Kontrol Grafiği Đlişkisi Grafik üzerinde normal dağılımdan farklı bir yerde görülen veriler ile ilgili olarak aşağıdaki yorumlar yapılabilir; Grafikte verileri temsil eden noktaların alt kontrol sınırlarının altında, üst kontrol sınırlarının üstünde olmaması gerekir. Noktaların üçte ikisi orta çizgi üzerinde veya yakınında olmalıdır. Kontrol sınırlarına yakın nokta sayısı az olmalıdır. Noktaların orta çizgi etrafındaki kümelenmesi dengeli olmalıdır. Birbirini izleyen yedi veya daha fazla noktanın orta çizginin bir tarafında olmamalıdır. Birbirini izleyen yedi veya daha fazla noktanın yukarı veya aşağı doğru yönelim göstermemelidir. Noktaların dağılımında kendisini tekrar eden bir çevrimin varlığı gözlenmemelidir. Noktalar orta çizgi yakınında olmalı, alt ve üst sınır çizgilerinin yanında kümelenmemelidir. Sürekli artan ya da azalan altı nokta olmamalıdır. bir hücreye veri girişi olduğu anda verinin girildiği gruba ait hesaplamalar hemen yapılarak ortalama, değişim aralığı ve standart sapma hesaplamaları yapılmaktadır. Ayrıca verinin girildiği gruba ait bu hesaplamaların yapılması ile birlilikte tüm tablo için de ortalama, değişim aralığı ve standart sapma değeri kendiliğinden hesaplanarak uygun yerlerinde gösterilmektedir. Yazılımın ikinci penceresinde veri tablosuna girilen veriler kurallarına uygun olarak işlenerek kalite alt ve üst sınırları hesaplanmaktadır. Bu hesaplamaların ardından kontrol çizgilerinin de gösterildiği grafik düzenlenmektedir. Grafik üzerinde veri tablosunda bulunan 75 adet veriden beşli gruplar halinde hesaplamaları yapılan ve ortalamaları alınan 15 temsili veri bulunmaktadır. Bu veriler kendi ölçüm değerlerine uygun olarak grafik üzerinde üstte ya da altta durmaktadırlar Yazılımın Geliştirilmesi Toplanan bilgiler ışığında kalite kontrol grafiklerini çizecek bir yazılım geliştirilmiştir. Yazılımın genel algoritması Şekil 2 de verilmiştir. Yazılım iki adet pencereden oluşmaktadır. Birinci pencere veri tablosu penceresidir (Şekil 3). Kalite kontrol grafiklerinin teorisinde anıldığı gibi, yazılım içinde de veriler beşli gruplar halinde değerlendirilmektedirler. Her grup 5 adet hücreden oluşmaktadır. Her bir hücre içinde veriler bulunmaktadır. Herhangi

5 Şekil 3. Veri Tablosu Penceresi Şekil 2. Yazılım Genel Algoritması Grafik üzerinde hesaplamalar sonucu elde edilen orta çizgi, alt ve üst kontrol sınırları da bulunduğu için hangi verinin hangi sınırı aştığı ya da aşmadığı gözlenebilmektedir. Ayrıca veriler kontrol sınırlarının dışına çıktıklarında renk değiştirerek yeşilden kırmızıya dönmekte ve böylece kontrol dışı olanlar daha kolay fark edilmektedirler. Şekil 3 te verilen veri tablosu penceresindeki verileri gösteren her hücre kullanıcının erişimine açık bırakılmıştır. Bu sayede kullanıcı program ile gelen veriler üzerinde istediği değişikliği yaparak sonuçları grafik üzerinde görebildiği gibi tüm hücrelerdeki verilerin tamamını silerek kendi verilerinden oluşan yeni bir tablo oluşturma şansına da sahiptir. Tabloya girilen verilerin ayrıca dağılımları da yazılım tarafından hesaplanarak bir dağılım grafiğinde gösterilmektedir. Bu grafik sayesinde veri tablosunu oluşturan değerler en büyükten en küçüğe beş ayrı dilime ayrılarak her bir dilime düşen veri sayısı hesaplanıp oransal olarak grafikte gösterilmektedir. Yazılım üzerinde bulunan komut menüleri kullanılarak veri tablosuna girilen verilerin ortalama kontrol grafiği ya da değişim aralığı kontrol grafiği isteğe bağlı olarak seçilebilmektedir. Kontrol grafiklerinin yorumlanması ile ilgili olarak bazı başlıklar da yazılımın ana penceresi üzerine yerleştirilmişlerdir. Girilen veriler ile oluşan grafikte bu yorumlara aykırı bir durum oluştuğunda ilgili yorum cümlesi renk değiştirerek kullanıcıya uyarı vermektedir. Örneğin üst kontrol sınırı dışına bir veri çıktığında yorum penceresinde Üst kontrol çizgisi üzerinde nokta olmamalıdır şeklindeki yorum cümlesi kırmızı renk alarak

6 bu kurala aykırı olan bir veri grubu olduğunu kullanıcıya göstermektedir. Yazılımın ana pencere görüntüsü Şekil 4 de verilmiştir Mermer Sektöründen Alınan Veriler ile Yazılımın Denenmesi Geliştirilen yazılımın denenmesi için üretim sistemlerinden toplanacak verilere ihtiyaç duyulmuş ve mermer fabrikaları seçilmiştir. Mermer üretim sistemlerinin iş akışlarında iki temel işleyiş kolu vardır. Birincisinde bloklar katrak makinesinde ikincisinde ise blok kesme makinesi (ST) de kesilerek işleme başlarlar. Bu çalışmada kullanılacak veriler Diyarbakır bölgesinde faaliyet gösteren bir mermer fabrikasının ST makinesinde kesilen mermer bloklarından elde edilmişleridir. Makinede kesilen üç ayrı doğal taş türüne ait mermer blokları makinede kesilirken kesilen üç levha atlanarak bir levhanın kalınlıkları ölçülmüştür. Ölçümler her bir levanın dört ayrı noktasından mikrometre ile yapılmıştır. Alınan ortalama değer o levha için kalınlık değeri olarak kaydedilmiştir. Veriler alındıktan sonra geliştirilen bilgisayar programına yüklenmiş, hesaplama ve grafikler programa yaptırılmıştır. Program içinde üç ayrı doğal taş için yapılan bu ölçümler hazır veri dosyası olarak bulunmaktadır. Mermer fabrikasından toplanan verilerin yazılım tarafından işlenmesi sonucunda kontrol üst sınırlarının aşılmasının yanı sıra alt sınırların da aşıldığı gözlenmiştir. Şekil 4. Yazılımın Ana Penceresi Mermer fabrikalarının işleyişi açısından bunun önemi büyüktür, çünkü blok kesme makinesinden sonraki adım olan silme makinelerinde mermer levhalarının üzerleri silinip parlatılır. Bunun için hedef kalınlığı 20 mm. olan bir sistemde blok kesme makinesinden çıkan ve cilalama işlemine girecek olan parçaların hedeften biraz kalın olmaları istenir ki bu kalınlık aşındırıcılar ile silinip mermer parçası parlak cilalı bir görünüm kazansın. Bu adımda beslenecek parçalar hedeften çok kalın olmaları durumunda çok fazla açındırıcı kullanmak gerekecektir ki bu da maliyetleri artırmaktadır. Oysa hedef kalınlık sınırından aşağıda olan parçalar zaten hedeften daha ince

7 oldukları için cilalama işlemi için üzerlerinde silme payı olmayacak bu nedenle cilalama işlemine tabi tutulamayacaklarıdır. Bu mermerler iç başarısızlık ürünü olarak (kalitesizlik maliyeti) üretim hattından çıkarılacaklardır. Bu açıdan bakıldığında verilerin toplandığı blok kesme makinesinin kontrol dışı çalıştığı, kalitesizlik maliyetlerini artıracak ürünler çıkardığı söylenebilir. Yapılması gereken bu kalitesizliğin kaynağını incelemek, makine ya da işgörenden mi kaynaklanıyor yoksa başka bir sebep mi var araştırmak ve makineyi kontrol altına almaktır. Bu iyileştirme adımında da yine kalite kontrol grafikleri kullanılmaktadır. Hedeften sapma olmasa da kalite kontrol grafikleri kullanılarak çalışılan sistem üzerinde hangi parametrelerin etkin olduğu belirlenebilir. Bunun için tüm parametreler sabit tutulurken denenmesi düşünülen parametre değiştirilir ve kontrol grafikleri aracılığıyla bu değişimin yansımaları izlenir. Bu yol ile hangi çalışma parametresinin ne oranda sisteme yansıdığı da kontrol edilmiş olur. Veriler toplanırken çalışma koşulları ile ilgili olarak özel durumlar da not alınır ise (makine işgöreni değişti, testere değişti, mevsim değişti, makine yağlandı, bakım yapıldı, işgören ücretleri dağıtıldı, hafta başı, hafta sonu, blok başı, blok ortası, vb.) sistem kontrolü daha etkin olarak yapılabilir. 3. SONUÇ ve YORUM Bu çalışmada üretim sistemlerinin hedeflenen ürünleri üretmeleri için önemli bir kontrol aracı olan kalite kontrol grafikleri incelenmiştir. Kalite kontrol grafiklerinin çalışma biçimleri ortaya konulduktan sonra bu çalışma biçimi bir bilgisayar yazılımı için algoritma olarak geliştirilmiş ve bir bilgisayar yazılımı ortaya konulmuştur. Yazılım kalite kontrol grafiklerini oluşturup yorumlamaktadır. Yazılımın denenmesi için mermer sektörü seçilmiş, bir mermer fabrikasında bulunan blok kesme makinesinde kesilen üç ayrı blok için veri toplanıp yazılıma yüklenmiştir. Sonuçta kontrol edilen blok kesme makinesinin her üç blok türü için de kontrol dışı çalıştığı görülmüştür. Bunun birçok sebebi olabilir. Kesilen mermer türüne uygun çalışma koşullarının tespit edilememesinden makinenin ayarsız ya da bakımsız oluşuna kadar, operatörün işini iyi yapmamasından hatalı testere seçimine kadar birçok sebep düşünülebilir. Öngörülen bu değişkenlerin incelenen sistem üzerindeki etkilerini incelemek ve hangilerinin gerçekten bu kontrol dışı durumu yarattığını bulmak için de yine kontrol grafikleri ve yazılım kullanılabilir. Kalite ve kalite kontrol her geçen gün önemini daha fazla gördüğümüz önemli kavramlardır. Diğer sektörlerde olduğu gibi madencilik sektöründe de kalite kontrol araçları geliştirilmeli ve üretim sistemleri kontrol edilmelidir. Yeraltı zenginliklerinin yenilenemez kaynaklar oldukları düşünüldüğünde kalite kontrol ve verimliliğin önemi bir kat daha artmaktadır. Madencilik sektöründe kalite kontrol grafikleri ile birlikte diğer kalite kontrol araçlarının da kullanımı yaygınlaştırılarak doğal kaynaklarımızın en etkin şeklide kullanılmaları sağlanmalıdır. Yazılım ( htm) adresinden temin edilebilir. 4. KAYNAKLAR Akkoyun, Ö, 2006, Mermer Đşleme Tesislerinde Kalite Maliyetlerine Bağlı Üretim Optimizasyonu, Doktora Tezi (yayınlanmamış), OGÜ FBE, Eskişehir Ankara, H. ve Bilir, K., 1995, Kriblaj Tesisinde Kalite Denetimi, Madencilikte Bilgisayar Uygulamaları Sempozyumu, ss , Đzmir Ankara, H., Đpek H., ve Konuk A., 2000, Determination of Preventive Maintenance Shedule Using Statistical Process Control, SWEMP 2000, pp , Canada Aslan, D., 2001, Kalite Kontrol, Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Yayınları No:284, Đzmir

8 Bayat, O. ve Aslan, V., 2004, Statistical Analysis in Turkish Chromite Mining, Scandinavian Journal of Metallurgy, 33(6), , Blackwell Munksgaard, Denmark Burnak, N., 1997, Toplam kalite Yönetimi, Đstatistiksel Süreç Kontrolü, OGÜ Müh. Mim. Fak. Yayınları TEKAM No:TS NB, Eskişehir Grant E. L. and Leavenworth,R. S., 1985, Statistical Quality Control, 6 th Edition, McGrew-Hill Book Company Đpek, H., Ankara H. ve Özdağ, H., 1999, The Applicaton of Statistical Process Control, Minerals Engineering, Vol.12., No.7, pp , Pergamon Pres Saraç. S. ve Özdemir, G., 2003, Mermer Fayanslarının Boyutlandırılmasında Đstatistiksel Kalite Kontrolü, Türkiye IV. Mermer Sempozyumu,, Afyon