Научная статья на тему 'Анализ статистической управляемости процесса разбаланса газа с помощью построения контрольных карт Шухарта'

Анализ статистической управляемости процесса разбаланса газа с помощью построения контрольных карт Шухарта Текст научной статьи по специальности «Приборы для измерения времени и частоты»

CC BY
1438
175
Поделиться
Ключевые слова
ПРОЦЕСС ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ / РАЗБАЛАНС ГАЗА / КОНТРОЛЬНЫЕ КАРТЫ ШУХАРТА

Аннотация научной статьи по приборостроению, автор научной работы — Протасьев В. Б., Белов Д. Б., Игнатьев А. А.

Рассматривается использование контрольных карт Шухарта как одного из инструментов качества при анализе статистической управляемости процесса газораспределения.

Похожие темы научных работ по приборостроению , автор научной работы — Протасьев В.Б., Белов Д.Б., Игнатьев А.А.,

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Анализ статистической управляемости процесса разбаланса газа с помощью построения контрольных карт Шухарта»

Список литературы

1. Горелов А.С., Прейс В.В. Системное обобщение объектов статистического контроля качества продукции //Аналитические методы измерения и приборы в пищевой промышленности: материалы междунар. конф. 1-2 февраля 2005 г. М.: МГУПП, 2005. С. 128-134.

2.Горелов А.С. Организация непрерывного выборочного контроля в поточном производстве // Известия ТулГУ. Сер. Машиностроение. 2002. Вып. 7. С. 288-292.

3.Горелов А.С., Сосков В.Б. Принципы планирования контроля качества нештучной продукции // Известия ТулГУ. Сер. Технологическая системотехника: материалы Второй Междунар. электр. конф. Тула: Изд-во ТулГУ, 2003. C. 19-26.

4.Системы отбора и подготовки проб для автоматизированного статистического контроля качества нештучной продукции / А.С. Горелов [и др.]; под. ред. В.В. Прейса. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. 104 с.

5. Статистическое планирование контроля качества продукции /

А.С. Горелов [и др.]. Тула: ГРИФ и Ко, 2003. 185 с.

A. Gorelov

Methodology of the automated statistical control of mass productions

Methods of carrying out of the automated statistical control of piece and bulk production, methods of an estimation of plans of the control and method of creation of technical system of the automated statistical control are offered.

Keywords: statistical process control, the control plan, the monitoring system.

Получено 07.04.10

УДК 531.733

В.Б. Протасьев, д-р техн. наук, проф., (4872) 37-33-30, imstulgu@pochta.ru (Россия, Тула, ТулГУ),

Д.Б. Белов, канд. техн. наук, доц., 8(910) 704-74-83, imsbelov@mail.ru (Россия, Тула, ТулГУ),

А.А. Игнатьев, зам. ген. директора, 8(985) 644-74-74, f0500614@mosregiongaz.ru (Россия, Москва, ОАО «Мосрегионгаз»)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

АНАЛИЗ СТАТИСТИЧЕСКОЙ УПРАВЛЯЕМОСТИ ПРОЦЕССА РАЗБАЛАНСА ГАЗА С ПОМОЩЬЮ ПОСТРОЕНИЯ КОНТРОЛЬНЫХ КАРТ ШУХАРТА

Рассматривается использование контрольных карт Шухарта как одного из инструментов качества при анализе статистической управляемости процесса газораспределения.

Ключевые слова: процесс газораспределения, разбаланс газа, контрольные карты Шухарта.

Измерение (учет) количества природного газа при его добыче и поставке конечному потребителю производится на следующих основных этапах:

1. При добыче и закачке газа в магистральные газопроводы ОАО «Газпром».

2. При траспортировке газа по магистральным газопроводам и передаче газа от одной газотранспортной организации ОАО «Газпром» к другой (например, от ООО «Газпром трансгаз Н.Новгород» к ООО «Газпром трансгаз Москва».

3. При передаче газа от ОАО «Газпром» через ООО «Межрегионгаз» к региональным компаниям по реализации газа, расположенным в каждом субъекте РФ.

4. При передаче газа от региональных компаний по реализации газа конечным потребителям.

Работой на этапах 3 и 4 в настоящее время занимаются специалисты региональных компаний по реализации газа (Регионгазов). Регионгазы появились в конце 1997 г. и представляли собой филиалы дочерней компании ООО «Газпром» - ООО «Межрегиогаз». Первые задачи, которые были поставлены перед Региогазами, были связаны с погашением финансовой задолженности за полученный газ по промышленным потребителям РФ. С этой целью были заключены договора поставки газа, в которых Регионгазы выступили в качестве поставщика газа, но при этом функции сведения баланса газа, полученного от ОАО «Газпром» и поставленного потребителям региона, обеспечивали газораспределительные организации (ГРО) - Обл-газы и Горгазы, транспортирующие газ от своих границ балансовой принадлежности газовых сетей до конечного потребителя.

Одним из важнейших инструментов качества при анализе статистической управляемости процесса газораспределения являются контрольные карты Шухарта [1], которые несут в себе графический способ представления и сопоставления информации, основанной на последовательности выборок, отражающих текущее состояние процесса, с границами, установленными на основе внутренней присущей процессу изменчивости. Метод контрольных карт позволяет определить, действительно ли процесс достиг статистически управляемого состояния на правильно заданном уровне или его нужно отрегулировать, а затем поддерживать управление процессом на данном уровне.

Целью контрольных карт являются обнаружение неестественных изменений в данных из повторяющихся процессов, а также возможность определения критериев для обнаружения отсутствия статистической управляемости. Процесс находится в статистически управляемом состоянии, если изменчивость вызвана только случайными причинами. При определении этого приемлемого уровня изменчивости любое отклонение от него считают результатом действия особых причин, которые следует выявить, исключить или ослабить. Использование контрольных карт и их тщательный анализ ведут к лучшему пониманию и совершенствованию процессов.

Карта Шухарта - это график значений определенных характеристик подгрупп в зависимости от их номеров. Она имеет центральную линию (СЬ), соответствующую эталонному значению характеристики. При оценке того, находится ли процесс в статистически управляемом состоянии, эталонным обычно служит среднее арифметическое рассматриваемых данных. Карта Шухарта имеет две статистически определяемые контрольные границы относительно центральной линии, которые называются верхней контрольной границей (ЦСЬ) и нижней контрольной границей (ЬСЬ). Нахождение точечных значений внутри контрольных границ говорит о том, что рассматриваемый процесс находится в статистически управляемом состоянии. Когда наносимое значение выходит за любую из контрольных границ или серия значений проявляет необычные структуры, состояние статистической управляемости подвергается сомнению. В этом случае надо исследовать и обнаружить неслучайные (особые) причины, а процесс необходимо скорректировать.

Контрольные карты Шухарта позволяют осуществлять управление процессом и определять его возможности.

Назначение системы управления процессом состоит в получении статистического сигнала о наличии особых (неслучайных) причин вариаций. Систематическое устранение особых причин избыточной изменчивости приводит процесс в состояние статистической управляемости.

Возможности процесса определяют индексом возможностей процесса РСТ (Ср):

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

иСТ допуск процесса ЦТЬ - ЬТЬ (1)

5 V /

разброс процесса Л

6 а

где ЦТЬ - верхнее предельное допустимое значение контролируемого параметра; ЬТЬ - нижнее предельное допустимое значение контролируемого

Л

параметра; а - оценивают по средней изменчивости внутри подгрупп и выражают как

Л _

а = Я / d 2, (2)

где Я - средний размах; d2 - коэффициент, который принимается в соответствии с [1].

При РС1, меньшем 1, возможности процесса неприемлемы, а при РС1, равном 1, процесс находится на грани требуемых возможностей. На практике в качестве минимально приемлемого значения берется РС1 =

1,33, поскольку всегда есть некоторые вариации в выборках, и нет процес-

сов, которые всегда находятся в статистически управляемом состоянии.

Важнейшей задачей статистического управления применительно к процессу газораспределения являются обеспечение и поддержание объемов разбаланса газа на приемлемом и стабильном уровне, что напрямую

188

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

скажется на экономических результатах Регионгазов. Следует отметить, что разбалансом Х принято считать разность между объемом газа Уп, поставленного от поставщика, и объемом газа Ур, реализованного потребителям:

х = Уп - Ур. (3)

Поскольку регламентированных значений ЦТЬ и ЬТЬ для разбаланса газа не существует, то по рекомендациям Регионгазов приемлемым в день считается объем разбаланса в порядке 0,5 % от среднесуточного объема Уср п поставленного газа в месяц. Следовательно, рекомендуемый допуск процесса по разбалансу

X реК = 0,005 • Усрп. (4)

Среднесуточный объем поставленного газа в месяц определяется

как

Усрп = —, (5)

к п

где п - общий объем поставленного газа в месяц; п - количество дней в месяце.

Следовательно, формулу (1) можно записать в следующем виде:

РС/ = допуск процесса = хрек = 0,005^ср п ^)

разброс процесса Л Л

6 а 6 а

Используя индекс возможностей, можно определить фактический допуск процесса по разбалансу, принимая РС/ = 1,33:

Л

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Xфакт = 1,33 • разброс процесса = 1,33 • 6а. (7)

Далее, сравнив фактический Xфакт и рекомендуемый Хрек допус-

ки, можно сделать вывод о нахождении процесса в допустимых границах.

С целью анализа статистической управляемости процесса газораспределения были построены контрольные карты индивидуальных значений X и скользящих размахов Я (скользящий размах определяется как разность по абсолютной величине между соседними индивидуальными значениями X) разбаланса газа по конкретным статистическим данным. При этом были рассмотрены ситуации, когда значения разбаланса были отрицательными (в зимний период) и положительными (в летний период).

В табл. 1 даны значения общего объема поставленного газа, разбаланса X газа и скользящих размахов Я по данным за январь 2009 года.

Таблица 1

Статистические данные по поставкам газа (январь 2009 г.)___

№ п/п Общий объем поставленного газа Уп, м3 3 Разбаланс X, м Скользящий размах Я

1 109271 -990

2 118907 -2083 1 093

3 120434 -2094 11

4 124111 -2523 429

5 127536 -2872 349

6 124411 -2923 51

7 123641 -2827 96

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

8 126492 -3392 565

9 125824 -3494 102

10 130209 -3987 493

11 118059 -568 3 419

12 111942 -225 343

13 109657 -159 66

14 107740 -145 14

15 108746 -459 314

16 106314 -644 185

17 106172 -857 213

18 111552 -1120 263

19 114466 -1604 484

20 116227 -1652 48

21 115211 -1205 447

22 108249 -912 293

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

23 104651 -703 209

24 104160 -729 26

25 104673 -675 54

26 107790 -1454 779

27 104823 -1177 277

28 104979 -843 334

29 105532 -550 293

30 115700 -2028 1 478

31 131481 -3071 1 043

УХ п = 3548960 ХХ = -47965 ХЯ = 13771

Среднее значение полученных индивидуальных значений разбаланса газа:

Х - 990 + (-2083) + ... + (-3071) - 47965 = -Ш7 26

31 31 , .

Среднее значение скользящих размахов - = 1093 +11 +... +1043 = 13771 = 459

30 30

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Линии контрольной карты для скользящих размахов Я: центральная линия: Я = 459,0333; верхняя контрольная граница иСЬ = £4Я = 3,267 • 459,0333 = 1499,66; нижняя контрольная граница ЬСЬ = £3 Я = 0 • 459,0333 = 0 .

Линии контрольной карты индивидуальных значений X :

центральная линия: Х = -1547,26; верхняя контрольная граница

ись = Х + Е2я = -1547,26 + 2,66 • 459,0333 = -326,23;

нижняя контрольная граница

ьсь = Х - Е2я = -1547,26 - 2,66 • 459,0333 = -2768,29 .

Значения коэффициентов £3, £4, Е2, Е3 определяются в соответствии с [1].

Контрольные карты за январь 2009 года представлены на рис. 1. Среднесуточный объем поставленного газа:

Уе п 3548960

= 3Т

Рекомендуемый допуск процесса (формула (4))

Усрп = —= = 114482,6.

Хрек = °,°05 ■ Усрп = °,°05 ■ 114482,6 = 572,41.

Индекс возможностей РС1 (формула (6))

Хрек 572 41

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

РС1 = —рек =----------------------------,-= 0,234.

л 6 ■ (459,0333/1,128)

6 а

Поскольку значение РС1 меньше 1, то возможности данного процесса неприемлемы.

Фактический допуск процесса (формула (7))

л

Xфакт = 1,33 ■ 6а = 1,33 ■ 6 ■ (459,0333/1,128) = 3247,42 .

Сравним фактический и рекомендуемые допуски:

XфаКт = 3247,42 > Хрек = 572,41.

Фактический допуск превышает рекомендуемый более чем в 5 раз.

Рис. 1. Контрольные карты по разбалансу газа за январь 2009 года

В табл. 2 даны значения общего объема поставленного газа, разбаланса Х газа и скользящих размахов Я за июль 2009 года.

Таблица 2

Статистические данные по поставкам газа

№ п/п Общий объем поставленного газа Уп, м3 3 Разбаланс X, м Скользящий размах Я

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1 2 3 4

1 47484 452

2 48802 497 45

3 47501 749 252

4 44840 836 87

5 44801 718 118

6 48413 107 611

7 47051 311 204

8 46050 671 360

9 46990 768 97

1 2 3 4

Окончание табл. 2

1 2 3 4

10 44884 685 83

11 41127 1 061 376

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

12 41830 1 012 49

13 48466 656 356

14 48827 593 63

15 47781 733 140

16 47190 940 207

17 46466 1 193 253

18 41052 1 436 243

19 42370 1 280 156

20 47520 869 411

21 45956 732 137

22 45406 608 124

23 45163 920 312

24 44495 1090 170

25 42434 1225 135

26 42738 1220 25

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

27 46213 768 482

28 45956 818 50

29 46878 1485 667

30 47429 670 815

31 44412 1098 428

¥Хп =1416525 XX = 26231 ХЯ = 7456

Среднее значение полученных индивидуальных значений разбаланса газа

= 452 + 497 + ... +1098 26231 0/1^10

X =--------------------=-------= 846,1613.

31 31

Среднее значение скользящих размахов

Я = 45 + 252 +... + 428 = 745* = 248,5333.

30 30

Линии контрольной карты для скользящих размахов Я: центральная линия: Я = 248,5333; верхняя контрольная граница:

ЦСЬ = Б4Я = 3,267 ■ 248,5333 = 811,96; нижняя контрольная граница ЬСЬ = Я = 0 ■ 248,5333 = 0.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Линии контрольной карты индивидуальных значений X :

центральная линия Х = 846,1613; верхняя контрольная граница

ись = Х + Е2 Я = 846,1613 + 2,66 • 248,5333 = 1507,26;

нижняя контрольная граница

ьсь = Х - Е2 я = 846,1613 - 2,66 • 248,5333 = 185,06

Контрольные карты за июль 2009 года представлены на рис. 2.

Рис. 2. Контрольные карты по разбалансу газа за июль 2009 года

Ус? п =------= = 45694,4 .

Среднесуточный объем поставленного газа Ух п =1416525 п = 31

Рекомендуемый допуск процесса (формула (4)) X рек = 0,005 ■ Усрп = 0,005 ■ 45694,4 = 228,47.

Индекс возможностей РС1 (формула (6))

Хпек 228 47

PCI = =-----------2---------= 0,173 .

Л 6 • (248,5333/1,128)

6 а

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Поскольку значение PCI меньше 1, то возможности данного процесса неприемлемы.

Фактический допуск процесса (формула (7))

Л

Xфакт = 1,33 • 6а = 1,33 • 6 • (248,5333/1,128) = 1758,24 .

Сравним фактический и рекомендуемые допуски

Хфакт =1758,24 > Хрек = 228,47 .

Фактический допуск превышает рекомендуемый более чем в 7 раз.

Анализ построенных контрольных карт (см. рис. 1 и 2) позволяет сделать вывод о том, что процесс газораспределения по разбалансу в рассматриваемые периоды времени находится в статистически неуправляемом состоянии. Об этом свидетельствует выход отдельных индивидуальных значений и скользящих размахов за статистически установленные контрольные границы, а также нахождение многих значений у этих границ.

Кроме этого, неприемлемым является значение индекса возможностей процесса PCI в обоих случаях (меньше 1). Выявлено значительное превышение (более чем в 5 раз) фактического допуска процесса по сравнению с допустимым. Отсюда можно сделать вывод о том, что требования заказчика явно завышены.

Таким образом, на фактическую величину разбаланса не могут влиять только погрешности измерений объема газа. Вероятнее всего, в рассматриваемой системе газораспределения присутствуют неучтенный отбор газа, а также некорректно выбранное место установки приборов учета газа из-за нестабильного распределения газовых потоков.

Следовательно, необходимо проанализировать и выявить причины появления данных ситуаций, чтобы стабилизировать процесс газораспределения и учета в целом.

Список литературы

1. ГОСТ Р 50779.42-99. «Контрольные карты Шухарта». М.: ИПК «Издательство стандартов», 1999. 12 с.

V. Protasev, D. Belov, A. Ignatev

Analysis of statistical dirigibility of process of razbalans of gaz by construction of check cards of Shukhart

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

The use of check cards of Shukhart, as one of instruments of quality at the analysis of statistical dirigibility of gazo-distributingprocess is examined.

Keywords: the distribution of gas, the imbalance of gas, checklists Shughart.

Получено 07.04.10