CC BY
47
Литейное материаловедение, специальные способы литья
жш к гтш7Рп:й /|Д7
-3(52), 2089 /
Analysis of the castings quality is carried out and development of recommendations on its increase, which is based on using of diagrams Pareto, is given.
А. А. КВИТАНОВ, РУП «ГЗЛиН», В. М. КАРПЕНКО, Е. В. ФИЛИПЕНКО, ГГТУим. П. О. Сухого
УДК 621.74:669.131.7
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИАГРАММЫ ПАРЕЮ ДЛЯ МОНИТОРИНГА КАЧЕСТВА ОТЛИВОК (НА ПРИМЕРЕ ЦЕХА ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА РУП «ГЗЛиН»)
Обостряющаяся конкуренция товаропроизводителей, зарождение и все более широкое распространение потребительского движения в развитых странах привели к повышению роли качества продукции и услуг для определения рейтинга стран в мировой иерархии.
Развитые страны мира воспринимают высокое качество продукции как стратегический коммерческий императив и значимый источник национального богатства. Качество во многом определяет престиж государства, служит основой для удовлетворения потребностей каждого человека и общества в целом, является важнейшей составляющей конкурентоспособности продукции. С учетом этого представляется вполне объективным, что обеспечение и повышение качества продукции в условиях рыночных отношений должны быть приоритетными направлениями деятельности [1].
Повышение качества продукции имеет боль-
шое значение для предприятия производителя,
потребителя и национальной э )М.
Выпуск качественных изделий *е-
личению объема реализации ти
капитала, росту престижа фи [ие
продукции улучшенного качес io-
требительской стоимости ум ые
издержки пользователей и о iee
полное удовлетворение потреб] пь-
ная экономика от высококачесп ии
имеет ряд преимуществ: увел* )Г0
потенциала и доходной части г ша
страны, повышение жизненнс пе-
ния и авторитета государства ш-
стве. Ухудшение качества пр (ИТ
к появлению обратных тенде! дю
объема продаж, прибыли и рентабельности, снижению экспорта, национального богатства и благосостояния народа. Отсюда вытекает необходимость постоянной, кропотливой работы товаропроизводителей по повышению качества продукции в сравнении с аналогами конкурентов [2].
Качество - понятие многоплановое, обеспечение его требует объединения творческого потенциала и практического опыта многих специалистов. Проблема повышения качества может быть решена только при совместных усилиях государства, республиканских органов управления, руководителей и членов трудовых коллективов предприятий. Важную роль в решении этой проблемы играют потребители, диктующие свои требования и запросы производителям товаров и услуг.
Под качеством продукции понимается совокупность ее основных полезных свойств, обеспечивающих удовлетворение определенных потребностей пользователя при применении этой продукции по целевому назначению [3].
Предметом исследования являются теория и практика управления повышения качества продукции предприятия. Объектом исследования выбран цех высокопрочного чугуна РУП «ГЗЛиН».
Основными технико-экономическими показателями работы литейного цеха являются выпуск отливок и уровень брака. Эти показатели влияют на экономическую эффективность производства. Цель данной работы - анализ качества отливок и разработка рекомендаций по его повышению вЦВПЧРУП«ГЗЛиН».
Для улучшения качества и повышения размерной точности отливок большое значение имеет организация работы по профилактике брака
Ш/шт^ гг гжшлг-гг.к
/ 3 (52). 2009--
и техническому контролю качества отливок, которая в значительной степени зависит от состояния процессов сбора, учета и анализа первичной информации. Основные задачи работников отдела технического контроля - предупреждение возникновения брака и обеспечение приемки качественных отливок согласно ГОСТ или техническим условиям.
В практике контроля качества применяют диаграммы, графики, гистограммы и др. Воспользуемся диаграммой Парето, чтобы определить, на что направить усилия по улучшению качества продукции.
Закон Парето, или Принцип Парето, или принцип 20/80 - эмпирическое правило, введенное социологом Вильфредо Парето, в наиболее общем виде формулируется как «20% усилий дают 80% результата, а остальные 80% усилий - лишь 20% результата». Может использоваться как базовый принцип для оптимизации какой-либо деятельности: правильно выбрав минимум самых важных действий, можно быстро получить значительную часть от планируемого полного результата, причем дальнейшие улучшения не всегда оправданы
[4].
Выявление причин, связанных с выпуском отливок низкого качества, а также оценка эффективности проведенных организационно-технических мероприятий по повышению качества отливок могут быть осуществлены с помощью диаграммы Парето. При использовании диаграммы Парето для выбора наиболее значимых факторов используется АВС-анализ.
Достоинства диаграммы Парето: простота и наглядность делают возможным использование ее специалистами, не имеющими особой подготовки; сравнение диаграмм Парето, описывающих ситуацию до и после проведения организационно-технических мероприятий, позволяет получить количественную оценку выигрыша от этих мероприятий.
Необходимо различать два вида диаграмм Парето: диаграммы Парето по результатам деятельности, предназначенные для выявления главной проблемы; диаграммы Парето по причинам.
Построим диаграмму Парето, используя данные о бракованных отливках в ЦВПЧ за 2008 г. Исходные данные для построения диаграммы приведены в табл. 1. В первой графе указываем типы дефектов: песчаные раковины, газовые раковины, засор, усадочные раковины, смещение, шлаковые раковины, обрыв, во второй графе -число случаев обнаружения данных типов дефектов в рассматриваемый период, в третьей графе -
накопленную сумму, которая рассчитывается путем прибавления к накопленной сумме предыдущей строки таблицы числа дефектов из соседней графы, в четвертой графе - процентное соотношение числа дефектов в общей сумме и в пятой графе подсчитываем кумулятивную сумму начиная с видов брака, которым соответствуют максимальные суммы потерь; их общую сумму принимаем за 100%. Располагаем виды брака в порядке убывания суммы потерь так, чтобы в конце стояли виды, которым соответствуют наименьшие суммы потерь, и виды, входящие в раздел «прочее». Группу «прочее» необходимо располагать в последней строке вне зависимости от того, насколько большим получилось число. Затем проводим АВС-анализ.
Таблица 1. Исходные данные для построения диаграммы Парето по видам дефектов
Тип дефектов Число дефектов Накопленная сумма дефектов Процентное число дефектов в общей сумме Накопленный дефект Группа
Песчаные раковины П63 1163 37,4 37,4 А
Газовые раковины 775 1938 25,0 62,4
Засор 535 2473 17,2 79,6
Усадочные раковины 366 2839 11,8 91,4 В
Смещение 145 2984 4,7 96,1 С
Шлаковые раковины 47 3031 1,5 97,6
Обрыв 42 3073 1,4 98,9
Прочее 33 3106 1,1 100,0
Итого 3106 100
Суть его заключается в распределении видов брака по группам А, В и С в порядке убывания суммы потерь. На брак группы А приходится, как правило, 70-80% всех затрат, группы В - 10-25, группа С характеризуется 5-10% затрат.
При проведении анализа прежде всего необходимо исследовать группу А и разработать план организационно-технических мероприятий по устранению дефектов и повышению качества продукции.
В результате классификации по группам дефектов оказалось, что 80% дефектов приходится на группу А, а на долю остальных дефектов - 20% дефектных деталей. Следовательно, начинать работу по обеспечению качества необходимо с устранения именно этих несоответствий (песчаные раковины, газовые раковины, засор).
Диаграммы Парето строятся следующим образом: на оси абсцисс откладывают данные графы 1 (табл. 1) («прочие факторы» всегда распола-
wrt^fUiimfifiwmii 11Д0
-3(52).2009/ I4Ü
Pareto Chart
Рис. 1. Диаграмма Парето по группам дефектов
гают на оси абсцисс последними), а на оси ординат-данные графы 2. Строят столбчатый график, где каждому типу дефекта соответствует прямоугольник (столбик), вертикальная сторона которого соответствует значению числа дефектов этого вида брака. На правой стороне графика по оси ординат откладывают значения кумулятивного процента и вычерчивают кривую кумулятивной суммы (кумулятивного процента). Данная кривая носит название кривой Лоренца, а полученный график называется диаграммой Парето (рис. 1).
После выявления проблемы путем составления диаграммы Парето по результатам важно определить причины возникновения проблемы для ее решения. Поэтому если необходимо достичь значительных улучшений, важно составить диаграмму Парето по причинам.
Исходные данные для построения диаграммы приведены в табл. 2. В первой графе указываем причины дефектов: свойства формовочной смеси, не соблюдение режимов при уплотнении форм, свойства металла, неточность при сборке форм, неправильное устройство литниковой системы, нарушение технологического процесса, во второй графе - число обнаружения дефектов по вине анализируемых причин, в третьей графе - накопленную сумму дефектов, в четвертой графе - процентное соотношение числа дефектов в общей сумме, в пятой - кумулятивную сумму дефектов в процентах.
Таблица 2. Исходные данные для построения диаграммы Парето по причинам дефектов
Причина дефектов Число дефектов Накопленная сумма дефектов Процентное число дефектов в общей сумме Накопленный дефект
Свойства формовочной смеси 1593 1593 64,4 64,4
Несоблюдение режимов при уплотнении форм 388 1981 15,7 80,1
Свойства металла 233 2214 9,4 89,5
Неточность при сборке форм 85 2299 3,4 92,9
Неправильное устройство литниковой системы 78 2377 3,2 96,1
Нарушение технологического процесса 39 2416 1,6 97,7
Прочее 58 2474 2,3 100,0
Итого 2474 100
На основании проведенных исследований причин бракованной продукции построим диаграмму Парето по причинам дефектов (рис. 2).
Из рисунка видно, что появление дефектов в значительной степени зависит от свойств формовочной смеси. Необходимо разработать способ, который исключит появление большого количества дефектных отливок.
Свойства формовочной смеси в значительной степени зависят от используемого смесепригото-вительного оборудования. Для повышения качества изготавливаемой формовочной смеси пред-
150/i
(52), 2009-
Pareto Chart
Рис. 2. Диаграмма Парето по причинам дефектов
лагается использовать смеситель интенсивного действия 15104М2 Волковысского завода литейного оборудования.
Сегодня практически во всех цехах Беларуси, так же как, впрочем, и в России и Украине, основным смесеприготовительным агрегатом являются катковые бегуны. В то же время исследования и мировой опыт показывают, что даже применительно к песчано-глинистым смесям эти смесители неэффективны. Проведенные специалистами ОАО «БЕЛНИИЛИТ» исследования показывают, что применительно к песчано-глинистым смесям все большую популярность и распространение завоевывают высокоскоростые вихревые смесители [5-7].
Механизм перемешивания в бегунах заключается в перетирании и «намазывании» связующего на зерна наполнителя. Энергия, необходимая для распределения связующего в объеме смеси и по поверхности зерен, в этом случае является результатом работы, в первую очередь, статических сил. Отсюда высокая относительная энергоемкость и, как следствие, невысокая эффективность процесса [8]. Недостаточно эффективное перемешивание смеси приводит к перерасходу или нерациональному расходованию формовочных материалов и ухудшению качества формовочной смеси — увеличенная влажность, осыпаемость, склонность к эрозии, взрывному пригару, ужиминам. В этих условиях использование даже самых высококачественных формовочных материалов не оправдывает себя, так как оборудование не позволяет готовить из них формовочную смесь требуе-
мого качества и стабильности. Одним из отрицательных факторов, присущих катковым смесителям, является разрушение зерен наполнителя, что соответственно приводит к повышению запыленности и ухудшению газопроницаемости и форму-емости смеси [6].
Вихревое смешивание отличается высокими линейными и вращательными скоростями движения частиц наполнителя. Распределение связующего в объеме смеси и по поверхности зерен наполнителя происходит под воздействием высоких динамических энергий. Интенсивное разнонаправленное поступательно-вращательное движение всей смеси, ее микрообъемов и каждой отдельной частицы обеспечивает получение высококачественной смеси, отличающейся высокой степенью гомогенности и безупречным покрытием каждого зерна. Высокие скорости движения зерен и непрерывное соударение частиц приводят к так называемой механической активации связующего комплекса, обеспечивая тем самым повышение прочностных характеристик смеси.
Преимуществом высокоскоростных вихревых смесителей является высокая скорость гомогенизации смеси. Исследования показали, что уже через 60-90 с перемешивания все компоненты, помещенные в высокоскоростной смеситель, равномерно распределяются по объему замеса. В то же время в катковом смесителе на аналогичных смесях тот же уровень равномерности перемешивания достигается через 3-4 мин [6].
Смесь, приготовленная в высокоскоростных вихревых смесителях, имеет более высокие ха-
шгт^гг /iri
-3(52),2009 I 111 I
рактеристики и по таким важным показателям, как уплотняемость и газопроницаемость. Так, газопроницаемость увеличивается в 1,2-1,5 раза, прочность - на 10-15%, уплотняемость - на 15 -20% [5]. Вихревой смеситель по сравнению с Катковым обладает более высокой (в 1,5 - 2,0 раза) производительностью. Удельное энергопотребление вихревого смесителя в 1,5-2,0 раза ниже.
За 1,5 ч перемешивания в катковом смесителе количество пылевидной фракции в смеси возрастает от 8,3 до 9,3%. За тоже время в турбинном смесителе этот показатель остается практически без изменений. Увеличение пылевидной фракции отчасти объясняется и меньшей газопроницаемостью смеси, приготовленной в катковом смесителе [5, 6].
Для приготовления формовочной смеси сме-сеприготовительная установка 15104М2 включает в себя: смеситель интенсивного действия; весовую группу для отработанного песка, добавок и воды; зонд (для расчета корректировки влажности); управление со следующими модулями: визуализация хода технологического процесса, вычислительное дозирующее устройство и силовая часть.
Интенсивный смеситель 15104М2 применяется в различных целях для приготовления сырья, смесей и масс. Имеет высокий к. п. д. Характеристику смесителя определяют три компонента:
1. Поворотный смесительный резервуар, который непрерывно подает смешиваемый материал в область вращающихся устройств. При этом образуются встречные потоки смешиваемого материала с высокой разностью скоростей.
2. Вращающиеся специальные смесительные инструменты.
3. Регулируемое комбинированное устройство, которое предотвращает прилипание остатков к стенке резервуара, способствует формированию прочного вертикального компонента потока смеси и ускоряет процесс опорожнения в конце смешивания.
Отсюда и значительные преимущества для потребителя: оптимальная гомогенизация и обработка смешиваемого материала; кратчайшее время смешивания; малый износ; конструкция, не требующая особого ухода; прочный, отличного качества смешиваемый материал (на продолжительное время); непрерывный и периодический режим работы.
Используя современный вихревой смеситель для приготовления формовочной смеси, пользователь может получить требуемые свойства готовой смеси: постоянную уплотняемость, высокую те-
кучесть и прочность, достаточную газопроницаемость.
Использование данных технологий позволит улучшить качество форм, изготовленных из формовочной смеси, и, как следствие улучшить качество изготавливаемых отливок. Также происходит сокращение затрат, связанных с покупкой основных и вспомогательных материалов, снижение затрат на электроэнергию. В связи с использованием автоматизированной системы дозирования компонентов формовочной смеси, контроля свойств и регулирования добавок сокращается количество рабочих и соответственно затраты на заработную плату.
Результаты, полученные после реконструкции смесителей для приготовления песчано-глинис-той смеси, приведены в табл. 3, 4. В соответствии с ними были построены диаграммы Парето (рис. 3, 4).
Таблица 3. Данные для построения диаграммы Парето после внедрения новой технологии
Тип дефектов Число дефектов Накопленная сумма дефектов Процентное число дефектов в общей сумме Накопленный дефект Группа
Песчаные раковины 582 582 30,6 30,6 А
Газовые раковины 388 970 20,4 51,1
Засор 366 1336 19,3 70,3
Усадочные раковины 321 1657 16,9 87,2 В
Смещение 145 1802 7,6 94,8 С
Шлаковые раковины 47 1849 2,5 97,3
Обрыв 29 1878 1,5 98,8
Прочее 22 1900 1,2 100,0
Итого 1900 100
Таблица 4. Данные для построения диаграммы Парето по причинам дефектов после внедрения новой технологии
Причина дефектов Число дефектов Накопленная сумма дефектов Процентное число дефектов в общей сумме Накопленный дефект
Свойства формовочной смеси 826 826 64,0 64,0
Несоблюдение режимов при уплотнении форм 216 1042 16,7 80,8
Свойства металла 116 1158 9,0 89,8
Неточность при сборке форм 45 1203 3,5 93,3
Неправильное устройство литниковой системы 39 1242 3,0 96,3
Нарушение технологического процесса 19 1261 1,5 97,8
Прочее 29 1290 2,2 100,0
Итого 1290 100
ico I и m^ rf ктм.шуя
111*-/ 3 (52), 2009-
Pareto Chart
Рис. 3. Диаграмма Парето по группам дефектов
Рис. 4. Диаграмма Парето по причинам дефектов
Таким образом, в ходе реализации цели исследования было предложено использовать современную смесеприготовительную установку. В результате получили снижение дефектов по песчаным раковинам: 1163 - 582 = 581 деталей; снижение дефектов по вине формовочной смеси:
1593 - 823 = 770 деталей; сокращение материальных затрат в результате снижения процента брака: 770 х 32 = 24640 тыс. руб.
Также предложена методика анализа брака отливок (построение диаграмм Парето) для мониторинга качества отливок.
/¡ггттге гс ктмжгт /icq
-—-3(52),2009/ IVV
Литература
1. Алешкевич О. П. Качество продукции как объект производственного учета // Бухгалтерский учет и анализ. 2005. № 10. С. 10-14.
2. Карписонов J1. А., Карпенко В. М., Филипенко Е. В. Развитие системы менеджмента качества на РУП «Гомельский завод литья и нормалей» // Литье и металлургия. 2008. № 3. С. 203-206.
3. Карписонов J1. А., Карпенко В. М., Комков С. Ю. Развитие менеджмента качества на РУП «Гомельский завод литья и нормалей». // Литье и металлургия. 2006. № 2. Ч. 2. С. 154-158.
4. ИсикаваК. Японские методы управления качеством. М.: Экономика, 1988.
5. Костылев Д. Л., Голуб Д. М., Кукуй Д. М., Мельников А. П., Б а ч е к А. И. Модернизация смесепри-готовительных систем для приготовления песчано-глинистых формовочных смесей // Литье и металлургия. 2006. № 2. С. 39-40.
6. Кукуй Д. М., Р о в и н С. Л. Анализ условий формирования свойств формовочной смеси в процессе смесеприго-товления // Литье и металлургия. 2000. № 3. С. 50-53.
7. С н и с а р ь В. П. Современные технологии смесеприготовления для литья в песчано-бентонитовую форму // Литье Украины. 2004. № 10.
8. Мельников А. П., Сайков М. А., Г о л у б Д. М. Механизм формирования свойств смеси в период перемешивания ее компонентов // Литье и металлургия. 2005. № 2. С, 22-25.
