Анализ видов отказов функционирования и критичности системы в технологии приготовления ударного состава Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

И. А. Абдуллин, Н. И. Лаптев, Е. Л. Москвичева,

А. А. Фомина, Г. Г. Богатеев

АНАЛИЗ ВИДОВ ОТКАЗОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И КРИТИЧНОСТИ

СИСТЕМЫ В ТЕХНОЛОГИИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ УДАРНОГО СОСТАВА

Ключевые слова: качество, технология, ударный состав, система, отказ системы, безопасность, срабатывание, приоритетное число риска.

Предложен один из известных и эффективных методов менеджмента качества на этапе проектирования и отработки взрывоопасного изделия с целью устранения причин отказов системы, не выявленных на начальных этапах производства.

Keywords: quality, technology, shock structure, system, system refusal, safety, operation,

priority number of risk.

One of known and effective methods of quality management at a design stage and working off of an explosive product for the purpose of elimination of causes of failures of the system which have been not revealed at the initial stages of manufacture is offered.

Производители взрывоопасной продукции ключом к улучшению качества, повышению конкурентоспособности, росту прибыли, а главное стабильности производства считают использование конструкций и технологических процессов, имеющих высокую степень безопасности и надёжности.

Эти свойства может обеспечить применение метода анализа видов отказов, функционирования и критичности (FMECA).

Область применимости метода охватывает все этапы жизненного цикла продукции, но наибольший эффект от применения метода получают на этапах жизненного цикла "Проектирование" и "Подготовка производства"[1].

Это связано с тем, что затраты на проведение изменений конструкции и технологии на этих этапах значительно ниже, чем затраты на аналогичные мероприятия в действующем массовом производстве.

Однако и в действующем производстве метод может эффективно применяться для устранения причин отказов, не выявленных на начальных этапах или обусловленных изменчивостью процессов производства, например:

• компонентов продуктов, входящих в состав композиции;

• оборудования;

• технологических процессов;

• персонала

Данный метод был эффективно применен в технологии приготовлении ударного состава на этапе его проектирования при решении следующих задач:

• совершенствование и доработка имеющихся конструкций и процессов производства;

• доработка правил эксплуатации, систем технического обслуживания и ремонта;

• ослабление тяжести возможных последствий дефектов и достижение требуемых характеристик безопасности, экологичности, эффективности и надежности;

• рассмотрение новых условий эксплуатации изделия или новых требований заказчика (потребителя) к этому изделию.

При исследовании технологии приготовления ударного состава были выявлены следующие проблемы:

• целый ряд вопросов по оптимальному управлению качеством проектирования технологии решался без должного учёта связей появления отказов с технологическими процессами и без учёта рисков;

• при проектировании и разработке технологического процесса не используются методы анализа возникновения возможных отказов, т.е. БМЕСЛ-анализа.

В предлагаемой работе сделана попытка решения выявленных проблем, что определило цель и основные задачи исследования.

Цель данной работы заключалась в повышении безопасности изделия за счёт разработки методики анализа отказов системы на этапе разработки и подготовки производства.

Основными задачами были:

1. Разработать методику управления качеством процессов проектирования и функционирования изделия на основе методологии БМЕСЛ-анализа, т.е. анализа видов отказов и критичности в технологии приготовления ударного состава;

2. Определить перечень приоритетных параметров, подлежащих БМЕЛ-анализу конструкции ударного состава;

3. Разработать шкалы и обосновать граничные значения приоритетного числа риска (ПЧР) для проведения БМЕЛ-анализа конструкции ударного состава;

Неоржавляющий ударный состав относится к ударным составам для капсюлей воспламенителей к патронам гражданского и служебного оружия. Он представляет собой механическую смесь ИВВ (ТНРС и тетразен), окислителей (азотнокислого бария и двуокиси свинца) горючих (смеси алюминиевой пудры с антимонием, гранулированной шеллачным лаком) [2].

Техническая задача отработки производства состояла в повышении

воспламенительной способности ударного состава, т. е., ударный состав в капсюле патрона должен быть чувствительным к удару бойка, обеспечивать безотказное воспламенение порохового заряда в гильзе и, при обеспечении требуемых баллистических характеристик патрона в целом, не вызывать коррозию ствола оружия продуктами распада компонентов ударного состава.

Задача БМЕЛ-анализа состояла в предотвращении запуска в серийное производство недостаточно обработанной конструкции, с точки зрения предупреждения появление или снижения комплексного риска несоответствия (в данном случае отказа).

На первом этапе была проведена идентификация процессов производства по степени опасности, в процессе которой были выявлено, что из 12 проводимых технологических операций пять являются опасными, а две особо опасными, такие как, "смешение компонентов" и "испытание продукции".

На этапе разработки конструкции изделия был проведен анализ возможных видов отказов, функционирования и критичности системы, который представлял собой систематический комплекс действий:

• идентификация отказов, их причин и последствий;

• количественной оценки риска последствий;

• ранжирования несоответствий и их причин и планирования корректирующих/предупреждающих действий для снижения рисков;

• количественной оценки эффективности корректирующих/предупреждающих действий;

• документирования в целях сохранения информации.

Данный метод был осуществлен за счёт:

• командной работы, т.е. всестороннего анализа, который проводился силами специально подобранной межфункциональной команды экспертов, из числа двух кафедр;

• иерархичности, т.е. анализа изделия как в целом (а также процесса соединения компонентов состава и возникающие при этом несоответствия), так и его составляющих, т.е. физико-химических показателей и фракционного состава компонентов, а также оптимального режима смешивания;

• итеративности, т.е. анализа, неоднократно проводимых экспериментов, который возобновлялся при выявлении новых факторов, любых изменениях, влекущих за собой изменение последствий и их рисков;

• стандартизации проведенных изменений, связанных с внедрением корректирующих/предупреждающих действий по результатам анализа несоответствий и риска последствий;

• регистрации данных для целей последующей оценки эффективности корректирующих/предупреждающих действий.

Командой специалистов на основе собственного опыта и в процессе анализа информации были выявлены потенциальные несоответствия, повлекшие за собой несрабатывание системы, и составлен их перечень.

Содержание работ экспертного совета структурировано на основе БАОТ -диаграмм. Схемы описания видов деятельности при анализе рисков причин несоответствия с помощью БАОТ - диаграмм представлены на рисунках 1 - 4 [1].

-чертежи,

-тех. маршруты, -протоколы совещаний, -справки, отчеты

Обосновывать необходимость проведения анализа, анализировать историю несоответствия и подбирать отчеты и справки с аналитическими данными

Запись в «Протоколе...»

Клас си фи ц ир ов ать продукцию и потребителей

Экспертный совет

Рис. 1 - Схема общего описания несоответствия

Рис. 2 - Схема определения видов и номенклатуры потенциальных несоответствий

Рис. 3 - Схема выработки действий по устранению несоответствия

Рис. 4 - Схема определения рангов и расчета ПЧР потенциальных причин несоответствий

Оценка приоритетного числа риска потенциальных причин несоответствий производилась экспертным методом и включала в себя: опрос экспертов; непосредственное оценивание приоритетного числа риска (ПЧР).

Непосредственная оценка ПЧР потенциальных причин несоответствий проводилась на основных технологических потоках «подготовка производства» и «смешение компонентов», которая состояла из:

• определения потенциальных причин несоответствий, связанных с обнаруженным несоответствием;

• определения рангов значимости, возникновения, обнаружения;

• расчёта ПЧР потенциальных причин несоответствий.

После получения экспертных оценок указанных составляющих путем их перемножения определялось приоритетное число риска (ПЧР) - обобщенная

количественная характеристика несоответствия (причины или последствия) по формуле 1.

ПЧР= Б х о х й. (1)

Критерии оценки одного из составляющих приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Критерии оценки значимости

Описание Критерий Оценка

значимости

Опасность без Нарушение требований к безопасности продукции 10

предупреждения приводит к отказу без предупреждения

Опасность с Ухудшение функционирования продукции, приводящее 9

предупреждением к отказу с предупреждением Значительное нарушение производственного процесса,

Высокая важность приводящее к значительной доле неустранимого брака (> 10 %) 8

Важность Нарушение производственного процесса, приводящее к большой доле неустранимого брака (> 5 %) Незначительное нарушение производственного 7

Умеренная важность процесса, приводящее к незначительной доле неустранимого брака (> 1 %) 6

Слабая важность Небольшое нарушение в технологии приготовления. Может потребоваться переделка до 100 % продукции 5

Очень слабая Небольшое нарушение в технологии приготовления. 4

важность Может потребоваться частичная переделка продукции Небольшое нарушение в технологии приготовления.

Низкая значимость Может потребоваться переделка части продукции на специальном участке 3

Очень низкая значимость Небольшое нарушение в технологии приготовления. Может потребоваться доработка части продукта на основной технологической линии 2

Значимость отсутствует Последствия отсутствуют 1

Несоответствие классифицировалось как критическое, когда ПЧР превышало ПЧРКр=100. Такая критическая граница была установлена с учётом опасности данного производства.

Таблица 2 - Упорядоченный по убыванию ПЧР перечень несоответствий

Несоответствие ПЧР

Несоответствие 1 450

Несоответствие 2 400

Несоответствие 3 300

Несоответствие M 110

ПЧРгр=100

Несоответствие М+1 90

Несоответствие N 20

Как видно из таблицы 2, полученные значения приоритетного числа риска по показателям выходят за допустимую границу [1].

При разработке рекомендаций по снижению риска основной упор делался на предотвращение несоответствия, снижающий риск до приемлемого уровня. С этой целью БМЕЛ-команда рассматривала следующие возможные действия:

• планирование эксперимента;

• пересмотр плана испытаний;

• доработка конструкции;

• пересмотр мер по обнаружению.

В заключение можно отметить, что БМЕЛ прекрасно вписывается в набор средств обеспечения качества производства опасной продукции и создание конкурентных преимуществ, которыми должно обладать каждое предприятие. Помогает предприятию также предотвращать появление несоответствий, повышать безопасность продукции и удовлетворённость потребителей. Достаточно просто осваивается специалистами.

Литература

1. Годлевский, В. Е. Применение метода анализа видов, причин и последствий потенциальных несоответствий (БМЕЛ) на различных этапах жизненного цикла автомобильной продукции / В. Е. Годлевский, А. Я. Дмитриев, Г. Н. Изюменко. - Самара: ГП «Перспектива», 2002. -160 с.

2. Состав ударный неоржавляющий ТУ 75 13104.135-89;

3. ГОСТ Р 51901.12-2007 Менеджмент риска. Метод анализа видов и последствий отказов. - Введ. 2002-01-01. -2008-01-09. - М.: Изд-во стандартов, 2007.

© И. А. Абдуллин - д-р техн. наук, проф., зав. каф. химии и технологии гетерогенных систем КГТУ, e-mail: ilnur@kstu.ru; Н. И. Лаптев - д-р техн. наук, проф. СамГТУ, e-mail: niipkvt@inbox.ru; Е. А. Москвичева - канд. техн. наук, доц. СамГТУ; А. А. Фомина - студ. СамГТУ; Г. Г. Богатеев -канд. техн. наук, доц. каф. химии и технологии гетерогенных систем КГТУ.