Statgraphics Centurion permet la mise en place d’applications analytiques en temps réel pour de nombreuses procédures d’analyse statistique et graphique dont notamment :
Dans cette page, nous présentons un exemple de maîtrise statistique de procédés pour le suivi en temps réel d’un processus de fabrication de « wafers » (plaque très fine de matériau semi-conducteur utilisée pour fabriquer des composants de microélectronique).
» La maîtrise statistique des procédés (MSP ou SPC pour Statistical Process Control en anglais) est le contrôle statistique des procédés. Au travers de représentations graphiques montrant les écarts à une valeur donnée de référence, elle sert à anticiper sur les mesures à prendre pour améliorer tout procédé de fabrication industrielle (automobile, métallurgie, agro-industrie, chimie, pharmacie, …). C’est surtout au Japon après la seconde guerre mondiale que la discipline s’est implantée grâce à William Edwards Deming, disciple de Walter A. Shewhart. L’amélioration de la qualité des produits japonais avec l’utilisation systématique des cartes de contrôle a été telle, que les pays occidentaux ont développé à leur tour des outils pour le suivi de la qualité. Cette discipline utilise un certain nombre de techniques telles le contrôle de réception, les plans d’expériences, les méthodes de régression, les diagrammes de Pareto, l’analyse d’aptitude, les cartes de contrôle. Le contrôle en cours de production (temps réel) a pour but d’obtenir une production stable avec un minimum de produits non conformes aux spécifications. Le contrôle de la qualité est dynamique. Il ne s’intéresse pas au résultat isolé et instantané, mais au suivi dans le temps. Il ne suffit pas qu’une pièce soit dans les limites de contrôle, il faut aussi surveiller la répartition chronologique des pièces à l’intérieur de ces limites de contrôle. La MSP a pour objet une qualité accrue par l’utilisation d’outils statistiques visant à une production centrée et la moins dispersée possible. » (origine Wikipédia)
Les données utilisées dans cette exemple proviennent du livre de Montgomery (2019) « Introduction to Statistical Quality Control », 8ème édition. New York: John Wiley and Sons.
Ces données sont des mesures concernant la largeur d’écoulement de tranches de silicium. Elles sont constituées de 45 échantillons pour chacune des 5 tranches de silicium. Le tableau ci-dessous affiche une liste partielle de ces données :
Voici les étapes sont nécessaires à la mise en place du suivi en temps réel :
Ci-dessous une illustration de la mise en place d’une importante application temps réel au niveau global d’une entreprise utilisant des bases de données SQL, des fichiers XML et les fonctionnalités StatLink et StatPublish pour publier les résultats dans le « cloud ».
Etape 1 – Acquisition des données depuis les appareils de mesure
Dans cet exemple, nous supposerons que les données sont acquises et stockées dans un fichier au format .csv nommé SPC.csv. De nombreux autres formats sont possible (.dat, .txt, .xls, .xlsx, base de données via ODBC).
Etape 2 – Chargement de ces données dans Statgraphics Centurion et paramétrage du Statlink
Dans Statgraphics Centurion, ouvrons ce fichier externe et renseignons la boîte de dialogue d’importation de ce fichier externe.
Le fichier importé s’affiche alors dans le tableur.
Par le ruban ‘Accueil – Propriétés – Classeur’, définissons les caractéristiques du StatLink.
Le fichier SPC.csv est défini en lecture seule et l’acquisition automatique des données est cochée. Cette acquisition via le StatLink sera faite chaque 5 secondes et le script du StatFolio sera exécuté à cette même fréquence.
Etape 3 – Définition de la ou des procédures statistiques à mettre en œuvre
Dans cet exemple, nous mettrons en œuvre une analyse par cartes de contrôle sur les moyennes (X-barre) et les étendues (R).
Par le ruban « MSP – Cartes de contrôle – Cartes de base pour des mesures – Cartes X-barre et R », affichons la boîte de dialogue de définition de l’analyse :
STATGRAPHICS Centurion analyse chaque ligne comme un sous-groupe. La taille des sous-groupes est donc de 5.
Par défaut, l’analyse effectuée est une étude dite de phase I (étude initiale) permettant de définir les limites des cartes de contrôle. Après étude et traitement des points au-delà des limites de contrôle ou violant des règles sur les séquences, il est possible de passer en étude dite de phase II (contrôle à un standard). Pour le préciser affichons la boîte de dialogue des options d’analyse et cochons ‘Contrôle standard’ dans la zone ‘Type d’étude’ et acceptons les valeurs calculées des paramètres moyenne et écart-type à partir des données de l’étude initiale.
La fenêtre de l’analyse s’affiche alors. Enregistrons cette analyse dans notre projet StatFolio nommé SPC.sgp.
Etape 4 – Définition du StatFolio et du script associé au projet StatFolio
Définissons maintenant le script de démarrage du projet StatFolio via le ruban ‘Fichier- Script – Script du StatFolio.
Demandons l’exécution automatique de l’analyse ‘Cartes X-barre et R’.
Il serait possible dans ce script via l’opération ‘Publier’ de publier les résultats au format Internet et de les afficher sur un serveur via FTP en précisant son URL. Nous ne le ferons pas dans cet exemple.
Etape 5 – Définition du fichier contenant les messages d’alertes et des actions mises en œuvre lors d’une alerte
La définition de ce fichier d’alerte est accessible via le ruban ‘Outils – Alertes pour le StatFolio’. Ce fichier contiendra les messages des alertes.
Après avoir précisé son nom, il est possible de définir les actions mises en œuvre lorsqu’il y a une alerte : afficher un message sur l’écran de l’opérateur, émettre une alarme sonore, envoyer un message électronique aux adresses de messagerie précisées.
Cliquons sur ‘Cartes de contrôle’ pour définir les règles des alertes :
Etape 6 – Définition du tableau de bord
Le tableau de bord est une fonctionnalité optionnelle du projet StatFolio.
Il permet de visualiser les cartes de contrôle. En cliquant sur le bouton droit de la souris dans chacune des fenêtres affichant les cartes et en utilisant l’option ‘Copier la fenêtre dans le tableau de bord’ du menu popup puis l’option ‘Coller avec lien’, nous obtenons le tableau de bord montré ci-après.
Ces fenêtres seront automatiquement colorées en rouge, jaune ou vert en fonction des résultats des calculs effectués par les analyses.
Etape 7 – Exécution du StatFolio
Nous sommes maintenant prêts pour notre suivi en temps réel.
Pour que les cartes de contrôle restent bien lisibles, nous limiterons l’affichage aux 30 derniers échantillons collectés. Pour cela dans la zone ‘Observations’ de la boîte de dialogue d’entrée des données, nous avons entré cinq formules, une pour chacun des X, et précisé en utilisant l’opérateur ‘takelast’ que nous ne souhaitons afficher dans les cartes que les 30 échantillons les plus récents.
Simulons l’acquisition de nouveaux échantillons et visualisons les mises à jour automatiques de la carte X-barre.
Voici les résultats obtenus, le tableau de bord et le fichier des alertes :
Il est possible d’enrichir le tableau de bord en ajoutant à l’affichage en temps réel de la carte de contrôle, un graphique d’analyse d’aptitude, une jauge indiquant par exemple le nombre d’échantillons au-delà des limites de contrôle et un diagramme de Pareto visualisant les notes codifiées (causes) associées aux échantillons hors contrôle et aux violations des règles sur les séquences successives selon les définitions de l’AIAG.
