Qualità in linea: il controllo statistico

Fliessband mit Bierkästen im Lager // High Tech storageLa parola “qualità” associata a una linea d’imbottigliamento sottintende la progettazione di un sistema di assicurazione e controllo qualità e precise responsabilità in merito alla sua gestione e alla sua documentazione. È una qualità intesa non solo come rispetto di uno o più requisiti stabiliti dalla legge o concordati con il cliente, ma anche come base per un miglioramento continuo dell’organizzazione e dei processi produttivi.

L’avere un sistema di assicurazione qualità non esime l’imbottigliatore dall’eseguire regolari controlli sulla linea, per verificare la conformità del prodotti e ricavare indicazioni su come correggere e tenere sotto controllo i processi.

Gli obiettivi

Uno degli errori più frequenti è impostare il piano dei controlli privilegiando fattori quali la facilità di prelievo dei campioni o lo sfruttamento della strumentazione a disposizione partendo da valutazioni del tipo “abbiamo lo strumento e dobbiamo utilizzarlo”.  Così facendo spesso si sottovalutano tempi e costi delle suddette operazioni. È invece importante definire il piano dei controlli in modo razionale, ponendosi degli obiettivi e valutando se e quanto i metodi di ispezione e gli strumenti disponibili consentano di raccogliere dati significativi e utili a perseguirli.

Nell’immaginario del consumatore, le aziende controllano sempre il 100% della produzione; l’essersi imbattuti in un pezzo difettoso fa sorgere il dubbio che il produttore non abbia controllato nulla o che produca al risparmio, sperando che il cliente non si accorga dell’errore.

In realtà la maggior parte degli imbottigliatori ricorre tuttora al controllo statistico, prelevando da un lotto un numero definito di campioni significativi. I risultati così ottenuti valgono in uno specifico intervallo di confidenza, ossia in un intervallo di valori plausibili per quel parametro.

Molti degli attuali processi di imbottigliamento sono più che affidabili e i controlli sono utilizzati per individuare derive, per migliorare gli assetti della linea, per dimostrare il rispetto degli obblighi di legge o ancora la propria due diligence in caso di contestazioni da parte di clienti, consumatori, autorità di controllo o magistratura. Ogni miglioramento del controllo di processo si traduce in una riduzione dei costi d’ispezione e di produzione; prima si identifica il difetto, minore è il numero di pezzi difettosi prodotti.

È quindi preferibile impostare controlli al termine di ogni fase significativa, non solo a fine linea o sul prodotto finito.

Il controllo degli imballaggi in entrata
La valutazione del packaging in entrata (bottiglie, chiusure, etichette, cartoni, …) non può che essere parziale, per le difficoltà di prelevare i campioni e perché alcune prestazioni degli imballaggi sono verificabili solo in linea. L’imbottigliatore che opera in un regime di assicurazione qualità, trasla al fornitore la responsabilità della conformità degli imballaggi forniti. Il fornitore ne documenta la qualità secondo gli accordi intercorsi con l’imbottigliatore.

L’ottimizzazione dei controlli

La possibilità di tenere sotto controllo un processo dipende dalla conoscenza della variabilità dei parametri che influenzano la qualità del prodotto finito. Ogni anomalia deve essere intercettata per tempo e se possibile corretta. Per individuare i rischi igienici è obbligatorio impostare il sistema HACCP e, con le dovute varianti, la stessa logica può essere estesa alla prevenzione di altri tipi di non conformità.

I costi dei controlli sono correlati alla loro frequenza, al numero e tipo di parametri ispezionati, all’incidenza dei difetti.

I piani di campionamento sono definiti in funzione del tipo di indagine da effettuare; si differenziano per le modalità di scelta degli elementi che comporranno il campione stesso.

Una prima grande distinzione è tra “campioni probabilistici” e “campioni non probabilistici”. Sono probabilistici i campioni le cui unità campionarie sono estratte dal lotto in modo tale che ogni elemento abbia una probabilità nota di entrare a far parte del campione. Così facendo si esclude la possibilità che chi preleva non scelga a caso ma concentri la propria attenzione su dei pezzi mirati (tutti conformi o tutti non conformi).

Sono non probabilistici i campionamenti dove non è possibile applicare un campionamento casuale perché non sono valide alcune implicazioni procedurali statistiche. Per esempio si è “costretti” a campionare solo la parte del lotto realmente accessibile. È il caso dei controlli delle etichette autoadesive in rotoli, dove è possibile verificare solo le etichette poste all’inizio dei rotoli stessi, ma non quelle situate al centro o alla fine. Per i campionamenti probabilistici si prendono a riferimento le norme ISO, MIL – STD o piani di campionamento interni purché statisticamente significativi.

I dati sono usati per migliorare la conoscenza dei processi, indirizzare un processo verso un certo obiettivo di miglioramento, ridurre l’intervallo di variazione di alcuni parametri o migliorare le performance dell’intero processo.

Le cause di variabilità

La variabilità del processo può derivare da cause random (cause comuni) e cause imprevedibili (cause speciali). Le prime sono tante, inevitabili e ciascuna presa singolarmente ha un’influenza limitata sul processo stesso, si pensi per esempio al mancato rispetto di una tolleranza dimensionale su una o alcune chiusure. Per contro, le cause imprevedibili influenzano l’intero processo, si pensi per esempio ad un impreciso settaggio di una macchina. Queste cause devono essere individuate, eliminate o almeno stabilizzate per assicurare l’efficienza e la qualità desiderata.

Un processo è sotto controllo quando è influenzato solo da cause random; è fuori controllo quando è soggetto a cause imprevedibili; è stabile quando è possibile dimostrare che, per un tempo definito, produce con un grado teorico di non conformità entro un limite stabilito. Tale limite è di solito fissato a 0,27%, valore convenzionale che indica che, per variazioni random governate da una distribuzione normale, il 99,73% dei valori è in un intervallo compreso tra più e meno tre volte la deviazione standard.

La capacità del processo è la misura dell’adeguatezza della sua precisione di esecuzione rispetto al livello di precisione richiesto.

Gli strumenti statistici

Tra gli strumenti statistici più usati ci sono le carte di controllo (rappresentazioni grafiche delle variazioni del processo rispetto ai limiti assegnati), gli istogrammi di frequenza, il diagramma di Pareto basato sul principio che il 20% delle cause spiega l’80% dei difetti e pertanto intervenendo sulle cause maggiori si riducono drasticamente i difetti, i diagrammi causa-effetto, il principio delle 5 M (materiali, metodi, manodopera, macchine, mezzi) che permette di rappresentare il processo in maniera logica facilitando l’analisi delle cause delle variazioni del processo stesso.

Il piano di ispezione descrive i metodi di ispezione dei lotti, la frequenza dei campionamenti, la numerosità del campione, la gestione dei risultati.

A differenza di quanto si crede, nel definire un piano d’ispezione la dimensione del lotto conta meno della soglia di riscontrabilità dei difetti e del grado di efficienza desiderato per l’ispezione. La scelta degli LQA (livelli di qualità accettabile) dipende da questi due ultimi fattori. I “difetti critici” rendono illegale il prodotto o mettono a rischio la salute e la sicurezza del consumatore, sono inaccettabili e implicano il rifiuto dell’intero lotto o la sua ispezione al 100% con un metodo che dia la certezza di eliminare tutti i pezzi difettosi.

Per LQA molto bassi (0.01) sono previsti campionamenti numericamente molto estesi. Per quei “difetti maggiori” la cui accettabilità è molto ridotta, per esempio il numero di rotture delle bottiglie sulla linea di confezionamento, il controllo statistico non è praticabile; non si stabilisce un LQA, ma un numero massimo di rotture accettate espresso in ppm. Ogni piano di controllo comporta un “rischio del fornitore” identificabile nel rifiuto di un lotto accettabile, tale rischio è di solito fissato intorno al 5%.

Vi è anche un “rischio per il cliente” identificabile nell’accettazione di un lotto difettoso, tale rischio è di solito fissato al 10%. I criteri di accettazione devono essere concordati con il cliente; l’imbottigliatore, in veste di cliente li concorderà con il fornitore di imballaggi e in veste di fornitore li concorderà con il distributore (grande distribuzione o altro). Nella scelta degli LQA, il fattore da privilegiare non è la performance della linea, ma la qualità del prodotto. La linea deve essere tale da consentire di produrre in conformità con i criteri di accettazione e di rifiuto.

Piani di campionamento multipli 

I piani di campionamento doppi riducono il numero di pezzi da prelevare ma non si adattano a pieno agli obiettivi dell’ispezione in linea, perché i campioni per il secondo controllo devono essere prelevati dal lotto finito già confezionato. È quindi preferibile affidarsi a piani di campionamento semplici, eventualmente abbinati a piani di campionamento ridotti o rinforzati che modificano la severità di campionamento in funzione dei risultati dei campionamenti precedenti.

Si può per esempio adottare un piano rinforzato quando due ispezioni su cinque consecutive hanno dato esito negativo. In questi casi conviene interrompere la produzione, identificare la causa dell’anomalia e correggerla. Segue una serie di almeno cinque campionamenti rinforzati per confermare che il problema è stato risolto.

Si può invece ricorrere un piano di campionamento ridotto quando dieci campionamenti consecutivi sono conformi. Almeno una volta all’anno i piani di campionamento devono essere rivisti, passando in rassegna i risultati, ipotizzando miglioramenti del processo, adattandoli a eventuali modifiche di packaging o a nuove esigenze dei clienti.

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