통계적 공정관리(SPC); 관리도의 개념

1. 관리도의 정의

 

관리도란 공정의 상태를 나타내는 특정값에 관해 그린 그래프로 공정을 관리상태로 유지하고 공정의 관리사태 유무를 조사하기 위해 이용되는 통계적 기법으로서, 관리도 기능은 이상원인에 의한 변동이 공정상에 발생하는 경우 통계적 신호를 제공하여 이에 적절한 대처를 하기 위한 것이라고 할 수 있다. 또한 관리도의 목적은 허용할 수 있는 안정된 수준으로 공정을 유지하고 개선하는데 있으며, 그 결과로 제품이나 서비스가 규정된 요구에 적합하다는 것을 보증하는 데 있다. 

 

일반적으로 이상적으로 설계되고, 엄격히 관리되고 있는 생산공정에서 아무리 정상적인 조건으로 제품을 생산한다고 하더라도 동일한 특성값을 갖는 품질의 제품은 생산될 수 없으며, 어떠한 기준값을 중심으로 우연적인 산포를 나타내게 되어 있다. 그러나 잘 관리되고 있지 못한 경우는 제품의 품질 산포에 이상적인 변동이 나타나도록 되어 있는데, 관리도상에서 나타나는 품질변동의 원인 다음과 같은 두 가지의 경우로 분류될 수 있다.

 

 

 

 

 

1) 우연원인(Chance cause)

 

생산조건이 정상적으로 관리된 상태하에서 발생되는 우연적이고 피할 수 없는 변동을 만드는 원인으로서 현재의 능력이나 기술 수준으로는 원인규명이나 조치가 거의 불가능한 원인이다. 작업자의 숙련도 차이, 작업환경의 차이, 원자재의 미세한 변동, 설비의 허용할 수 있는 오차 등으로 현실적으로 허용할 수 밖에 없는 관리가 불가능한 원인이다.

 

2) 이상원인(Assignable cause)

 

현재 기술 수준이나 능력으로 원인규명 및 조치가 가능한 것으로서, 관리 미비에 기인하는 원인이다. 이상원인은 만성적으로 존재하는 것이 아니고, 산발적으로 발생하여 바람직하지 못한 품질변동을 일으키는 것으로 작업자의 부주의나 태만, 생산설비의 이상, 규격 이하의 불량자재의 사용 등이 여기에 속한다. 따라서 공정에서는 이상원인은 조치를 충분히 취할 수 있는 원인이므로, 즉시 제거 해야야만 공정이 안정상태로 돌아오게 된다.

 

우연원인	이상원인
조치 불가능	조치 가능
작업자의 숙련도 차이 작업환경 차이 원료의 미세한 변동	작업자부주의, 태만 생산설비 이상 규격이하 원료 사용

 

3) 품질의 변동의 요인

 

구분	우연 원인	이상원인
현상	모든 자료에 유사한 양상	일부 자료에서 평소와 다른 양상
구성	다수의 사소한 원인	소수의 주된 원인
성격	안정적, 예측 가능	산발적, 예측 불가능
점유율	전체의 85% 내외	전체의 15% 내외
개선활동	시스템적인 개선 활동 (6시그마)	현장 관리 및 즉 실천과제
주 담당자	엔지니어	현장 책임자 및 작업자

 

 

 

2. 관리도의 기본 이론

 

관리도는 반복되는 공정에서 채취한 데이터의 변동에서 이상한 패턴을 검출하는데 유용한 통계적 공정관리의 중요한 도구이며, 공정이 통계적 관리상태를 벗어나고 있을 때 이를 검출할 수 있는 기준을 제시하고 있다. 만약 공정의 변동이 허용될 수 있는 우연변동으로 구성되고 있다면, 공정이 통계적 관리상태에 있다고 할 수 있다. 이 허용할 수 있는 변동의 수준이 정해지며느 이 수준으로부터의 어떠한 일탈도 확인되어 제거 또는 축소되어야 할 이상원인의 결과라는 가정하에 관리도는 기본을 두고 있다.

 

정규분포에서 평균을 중심으로 편차의 3배 거리 안의 활률변수가 존재할 확률은 99.73%이다. 만약 공정의 산포가 우연 원인에 의한 산포만 구성된다면 E(X) ±3D(X) 를 벗어는 확률이 0.27%에 불과하다는데, 관리도는 이론적 기초를 두고 있다.

 

< 관리도의 구성 >

 

여기서 E(X) ±3D(X)를 각각 조치선(action limit)인 관리상한선(UCL: Upper control limit), 관리하한선(LCL: Lower Control Limit)이라 하는데, 타점시킨 점이 관리한계선을 벗어나면 공정에는 이상원인에 의한 산포가 내재되오 통계적인 비관리상태에 있다고 판단한다.

그러나 이러한 판정에는 0.27%의 판정오류가 있을 수 있으며, 이것을 제1종 과오(α)라고 한다. 즉 공정이 관리상태에 있는데도 불구하고 관리상태가 아니라고 판정하는 과오가 0.27%라는 것을 뜻한다.

 

관리도 작성의 중요 목적은 관리하고 있는 공정에 이상원인이 발생하는 경우, 이것을 가능한 빨리 탐지하고 수정조치를 취하여 공정을 관리상태로 되돌리는 것이 무엇보다도 중요하다고 할 수 있다. 즉 탐지 능력인 민감도(Sensitivity)가 높은 관리도를 작성하여 바람직하지 않은 원인에 즉각 대처할 수 있는 능력을 갖추는데 있다.