CC BY
57
Министерство образования и науки РФ
Правительство Пензенской области Академия информатизации образования Академия проблем качества РФ Российская академия космонавтики им. К.Э.Циолковского Российская инженерная академия Вычислительный центр РАН им. А.А.Дородницына Институт испытаний и сертификации ВВТ ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л.Минца» ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «РУБИН» ОАО «НИИФИ», ОАО «ПНИЭИ», ФГУП ФНПЦ «ПО СТАРТ», НИКИРЭТ, ЗАО «НИИФИиВТ» ОАО «ППО ЭЛЕКТРОПРИБОР», ОАО «РАДИОЗАВОД» Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС» ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА» Пензенский государственный университет
АадижУ{%шсж
ТРУДЫ
МЕЖДУНАРОДНОГО СИМПОЗИУМА
НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО
II то^
ПЕНЗА 2015
УДК 621.396.6:621.315.616.97:658:562 Т78
Труды Международного симпозиума «НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО»:
T78 в 2 т. - Пенза : ПГУ, 2015. - 2 том - 384 с.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
В сборник трудов включены доклады юбилейного ХХ-го Международного симпозиума «Надежность и качество», проходившего с 25 по 31 мая 2015 г. в городе Пензе.
Рассмотрены актуальные проблемы теории и практики повышения надежности и качества; эффективности внедрения инновационных и информационных технологий в фундаментальных научных и прикладных исследованиях, образовательных и коммуникативных системах и средах, экономике и юриспруденции; методов и средств анализа и прогнозирования показателей надежности и качества приборов, устройств и систем, а также анализа непараметрических моделей и оценки остаточного ресурса изделий двойного назначения; ресурсосбережения; проектирования интеллектуальных экспертных и диагностических систем; систем управления и связи; интерактивных, телекоммуникационных сетей и сервисных систем; экологического мониторинга и контроля состояния окружающей среды и биологических объектов; исследования физико-технологических процессов в науке, технике и технологиях для повышения качества выпускаемых изделий радиопромышленности, приборостроения, аэрокосмического и топливно-энергетического комплексов, электроники и вычислительной техники и др.
Оргкомитет благодарит за поддержку в организации и проведении Международного симпозиума и издании настоящих трудов Министерство образования и науки РФ, Правительство Пензенской области, Академию проблем качества РФ, Российскую академию космонавтики им. К. Э. Циолковского, Российскую инженерную академию, Академию информатизации образования, Вычислительный центр РАН им. А. А. Дородницына, Институт испытаний и сертификации ВВТ, ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л. Минца», ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «НИИФИ», ФГУП «ПНИЭИ», ОАО «РУБИН», ОАО «РАДИОЗАВОД», ОАО «ППО ЭЛЕКТРИПРИБОР», ФГУП «ПО «СТАРТ», НИКИРЭТ - филиал ФГУП «ПО «СТАРТ», Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС», ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА»,Пензенский государственный университет.
Сборник статей зарегистрирован в Российском индексе научного цитирования (РИНЦ) с 2005 г.
Р е д а к ц и о н н а я к о л л е г и я :
Юрков Н. К. - главный редактор Трусов В. А. - ответственный секретарь Баннов В. Я. - ученый секретарь Волчихин В. И., Абрамов О. В., Авакян А. А., Дивеев А.И., Иофин А. А., Каштанов В. А., Майстер В. А., Острейковский В.А., Петров Б. М., Писарев В. Н., Роберт И. В., Романенко Ю. А., Северцев Н. А., Садыков С. С., Садыхов Г. С., Увайсов С. У.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
© Оргкомитет симпозиума, 2015 © ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», 2015
УДК 658.516: 621.88 Романова О.Ю., Полякова М.А.
ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Магнитогорск, Россия
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА QFD ДЛЯ ОЦЕНКИ УРОВНЯ КАЧЕСТВА СВАРОЧНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ
Введение
В соответствии с современными взглядами на качество производитель всё свое внимание должен уделять удовлетворению запросов и пожеланий потребителя. Качество оценивается только потребителем и поэтому должно быть поставлено в зависимость от его нужд и пожеланий [1, 2]. Наряду с новыми методами прогнозирования качества продукции [3-5] метод структурирования качества по функциям (Quality Function Deployment — QFD) позволяет при проектировании нового продукта учитывать важнейшие требования потребителей и сравнивать проектируемый продукт с аналогичными продуктами конкурентов.
Как известно, метод QFD - это экспертный метод, использующий табличный способ представления данных, причем со специфической формой таблиц, которые получили название «домиков качества». Основная идея технологии QFD заключается в понимании того, что между потребительскими свойствами («фактическими показателями качества») и установленными в стандартах параметрами продукта («вспомогательными показателями качества») существует большое различие.
Вспомогательные показатели качества важны для производителя, но не всегда существенны для потребителя.
Рассмотрим применение метода QFD для сварочного электрода марки УОНИ 13/55 производства ОАО «Магнитогорский метизно-калибровочный завод «ММК-МЕТИЗ».
Основная часть
В настоящее время на все разновидности сварочных и наплавочные электродов, имеющих применение в промышленности, действуют следующие государственные стандарты: ГОСТ 9466-75 «Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки сталей и наплавки. Классификация, размеры и общие технические требования», который регламентирует классификацию, размеры и общие технические требования к электродам, правила, приемки, методы испытаний, требования к упаковке, маркировке, хранению и транспортировке; ГОСТ 9467-75 «Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки конструкционных и теплоустойчивых сталей. Типы»; ГОСТ 10051-75 «Электроды покрытые металлические для ручной дуговой наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами. Типы»; ГОСТ 10052-75 «Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами. Типы».
В них регламентируются следующие основные требования: геометрические размеры электродов, разность толщины покрытия в диаметрально противоположных участках электрода, химический состав металла, наплавленного электродами, механические свойства металла шва, наплавленного металла и сварного соединения (временное сопротивление разрыву, относительное удлинение, ударная вязкость), также регламентируются максимальные размеры и число внутренних пор и шлаковых включений в металле шва.
Однако для потребителя с практической точки зрения важны сварочно-технологические свойства электродов, прежде всего механические свойства металла шва и сварного соединения.
Кроме того, к потребительским характеристикам сварочных электродов относятся легкость возбуждения дуги, стабильность горения дуги, равномерность плавления покрытия электродного стержня и покрытия в процессе сварки, легкая отделимость шлаковой корки с поверхности шва, формирование шва правильной геометрической формы, пригодность для сварки в различных пространственных положениях, минимальные потери электродного металла на угар и разбрызгивание.
Иными словами, регламентируемые стандартами показатели качества напрямую не коррелируют с требованиями потребителя к данному виду продукции. Это приводит к разногласиям, которые становятся особенно острыми при разработке новых видов стандартов. С этой точки зрения существует необходимость использования специальных подходов для установления взаимосвязи между требованиями потребителя и показателями качества продукции, которые обеспечиваются согласно действующим стандартам при производстве продукции.
В настоящее время одним из приемов преобразования требований потребителя в оптимальные технические характеристики новой (или модернизируемой) продукции является методология QFD (Quality Function Deployment).
Процесс QFD начинается с изучения мнений потребителей, после чего определяется, какими характеристиками должна обладать продукция наивысшего качества. В ходе такого исследования определяются запросы и предпочтения потребителей, которые группируются в категорию, называемую «требования потребителей».
По 5-балльной шкале были получены следующие оценки: для потребителя наиболее важны свароч-но-технологические свойства и прочность металла шва.
Химический состав наплавленного металла шва (получение метала шва определенного химического состава), ударная вязкость, относительное удлинение, временный предел текучести металла шва и упаковка оценивались в 4 балла. Цена электрода была оценена в 3 балла.
Далее формируется перечень технических характеристик продукции, влияющих на выполнение требований потребителя: разнотолщинность покрытия, состав обмазочной массы, пластичность обмазки, неоднородность покрытия, фракционный состав шихты, скорость плавления электрода, давление опрессовки, временное сопротивление разрыву, диаметр проволоки, предельные отклонения диаметра, химический состава сварочной проволоки, цена.
Следующие этапы определены последовательностью построения «домика качества» с соответствующими условными обозначениями. При этом черным кружочком обозначается сильная зависимость (9), незакрашенным кружочком - средняя (3) и треугольником - слабая (1).
Пустая клетка означает, что между пожеланиями потребителей и спецификациями нет никакой зависимости.
Присвоение символам веса "9 - 3 - 1" дает значимое различие между важными и не очень важными компонентами рассматриваемых связей.
В таблице представлена взаимосвязь между основными техническими характеристиками сварочного электрода и их влияние на выполнение требований потребителя.
Построенный «домик качества» (см. рисунок) позволяет оценить качество электродов различных производителей и наметить пути совершенствования производства.
Заключение
Несмотря на присущие методу QFD недостатки, данный подход устанавливает взаимосвязь требований потребителя с показателями качества продукции, которые обеспечиваются в ходе ее производства и регламентируются в стандартах. Это позволяет перевести требования потребителя в регламентируемые характеристики продукта, а также установить, какой вклад вносит тот или иной показатель качества продукции в удовлетворение пожеланий потребителя.
Взаимосвязь между некоторыми техническими характеристиками сварочного электрода
и их влияние на выполнение требований потребителя (укрупненно) Таблица
Параметр На что влияет От чего зависит
Разнотолщин-ность покрытия Неоднородность обмазочной массы покрытия Разбрызгивание электродного металла, формирование сварного шва и отделимость шлака, технологическая маневренность при сварке в разных положениях, стабильность сварочно-технологических свойств, форма и размеры валика шва, неравномерность отделимости шлака на одном шве Качество обмазочной массы, пластические свойства покрытия, однородность покрытия, овальность проволоки, фракционный состав шихты, свойства жидкого стекла, способ пластифицирования.
Состав обмазочной массы Пластичность обмазки Сварочно-технологические свойства электродов, получение наплавленного металла сварного шва, придание металлу сварного шва необходимых механических свойств, параметры процесса сварки (стабильность горения электрической дуги, особенности перехода материала стержня в сварочную ванну, вязкость шлака и расплавленного металла и др.), формирование шлакового покрова. Гранулометрический и фракционный состав основных компонентов сухой шихты, физико-химическое состояние используемых порошковых материалов, свойства жидкого стекла, способ пластифицирования, вид и количество применяемых пластификаторов, технология приготовления обмазочной массы.
Скорость плавления электрода Стабильность металлургических процессов при плавлении электрода, степень извлечения металлических составляющих электрода, формирование валика шва и его поверхности, разбрызгивание наплавленного металла. Давление опрессовки, неоднородность обмазочной массы покрытия
Механические свойства и геометрические размеры сварочной проволоки Механические свойства металла шва Химический состав сварочной проволоки, режимы технологического процесса производства сварочной проволоки.
Сила взаимосвязи между техническими характеристиками: Слабая - 1 Сильная - 2
Обозначение направлений улучшения Увеличение значения показателя | Уменьшение значения показателя ! Номинальное значение показателя —
Направление улучшений 1 Г I - - - - - 1 I Рейгинг потребителя
Колич ?СТЕ6ЕКС измеряемые показатели качества
1 1 | Й а 1 № Для электрода Для сварочной проволоки
ТребОВ зния потребителей Ё г 11 1 ё ад 2 | 1 и Ё 2 ^ 1 Л Й Е & в а г Г: & 5 г ЕС е 1 1 я 1 В 1 * 1 1 11 е 1 В. § § 3 1 1 1 1 1 Е я = я а § 1 1 || с в | | в 1- М ад 11 11 ш ЕЛ" ♦ ММК-Меткз ^КОВЕ БТЕЕЬ ДЕЭАВ ® Ьшсо1п
е к! 2 3 4 5
Легкость возбуждения Луги ¿1 - ■ • ■ ♦ ® / Д V
Стабильность горения дуги л ■ ■ ■ - ■ ■ ♦
Сварочно-технологические свойства Равномерность плавления покрытия электродного стержня и покрытия в процессе сварки :5 А ■ ■ ■ д ■ □ ■ ♦ Д® V
электродов Легкая отделимость шлаковой корки с поверхности шва 5 • А Л д □ ♦
формирование шва правильной геометрической формы 5 ■ - ■ - А ♦ V®
Пригодность для сварки в различных пространств енных положениях 5 - Д д □ ♦ V®
Минимальные потери электродного металла на угар и раз брызгав зние • □ \ Ч Д V
свойств металла Прочность покрытия ■ □ ■ ■ ■ д * V®
шнь Удаданая вязкость 4 - □ д • - ® Jдv
Предельное удлинение 4 □ д • д V
Претет текучести 4 - □ д • - >®д V
Точность геометрических размеров Диаметр электродов • ■ V® д
Хпмичестсин состав наплавленного мегатла Получение мегатла шва определенного химического состава 4 ■ ■ \ V® д
Экономические показ агели Приемлемая пена 3 ■ ■ • ® V д >
Упаковка Качественная упаковка 4 - ®
Ртнннттз измерения 1 а. "5 1' щ £ е к № Л ■а р- Обозначат Сильная • Средвдя.Д Слабая. 0 е степени связи
Рисунок - «Домик качества» для производства сварочного электрода марки УОНИ 13/55
ЛИТЕРАТУРА
1. Гун Г.С., Мезин И.Ю., Корчунов А.Г., Чукин М.В., Гун И.Г., Рубин Г.Ш. Научно-педагогическая школа Магнитогорского государственного технического университета по управлению качеством продукции и производственных процессов. Качество в обработке материалов. 2014. № 1. С. 5-8.
2. Гун Г.С., Мезин И.Ю., Рубин Г.Ш., Минаев А.А., Назайбеков А.Е., Дыя Х. Генезис научных исследований в области качества металлопродукции. Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2014. № 1 (45). С. 92-97.
3. Воробьев Д.В. Одноканальное управление шаговым двигателем / Воробьев Д.В., Трусов В.А., Кочегаров И.И., Горячев Н.В. // Молодой ученый. 2015. № 3 (83). С. 110-113.
4. Елизаров С.В., Козлова И.Н. Алгоритм прогнозирования качества полупроводниковых приборов методом вычислительных оценок. Труды Международного симпозиума «Надежность и качество». 200 9. Т. 2. С. 13-14.
5. Федоткин И.С., Архипов А.И. Прогнозирование качества методом К-ближайших соседей. Труды Международного симпозиума «Надежность и качество». 2009. Т. 2. С. 14.
6. Трусов В.А. Проектирование одновибратора без перезапуска на программируемой логической интегральной схеме / Трусов В.А., Кочегаров И.И., Горячев Н.В. // Молодой ученый. 2015. № 4 (84). С. 276-278.
7. Шумских И.Ю., Баталова А.М. Прогнозирование показателей качества микросхем методом классификации с оценкой значимости признаков. Труды Международного симпозиума «Надежность и качество». 2009. Т. 2. С. 14-15.
УДК681.586.785
Прошкин1 В.Н., Магомедова1 М.А., Прошкина2 Л.А. , Трусов2 Е.В.
гФГБОУ ВПО «Пензенский государственный технологический университет», Пенза, Россия 2ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия
СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ТРЕБОВАНИЙ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫХ К АКУСТОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМ МАГНИТОСТРИКЦИОННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
Введение
Акустоэлектрический преобразователь (ПАЭ) предназначен для преобразования магнитоакусти-ческих (магнитоупругих) колебаний в ферромагнитном, чаще всего, цилиндрическом акустическом волноводе (ЦАВ) в электрические сигналы. Наиболее распространенная конструкция ПАЭ, используемая в магнитострикционном преобразователе параметров движений (МППД) и линиях задержки (рисунок 1), представляет собой узел, состоящий из корпуса 1 ПАЭ с обмоткой 2 из медного провода, намотанный на пластмассовый (полистироловый или аналогичный) каркас [1, 2]. Сквозь каркас катушки проходит акустический волновод 3. Между волноводом и каркасом с катушкой имеется воздушный зазор 4. Индуктивность и коэффициент электромеханической связи кэмс зависят от габаритных размеров каркаса, от взаимного расположения витков катушки и от их местонахождения относительно ЦАВ.
Рисунок 1 - Традиционная конструкция ПАЭ: 1 -корпус акустоэлектрического преобразователя; 2 - обмотка, намотанная на пластмассовый каркас; 3 - акустический волновод; 4 - воздушный зазор
Основные характеристики и параметры акустоэлектрического преобразователя. К основным параметрам и характеристикам ПАЭ относятся: Мпр. - марка (тип) провода в обмотке ПАЭ; Впр. - диаметр провода в обмотке ПАЭ, мм; ппаэ - число витков в обмотке ПАЭ; 1 обм. - длина обмотки ПАЭ, мм; Хпаэ - длина каркаса ПАЭ, мм;
рпр. - удельное электрическое сопротивление провода, Ом м;
а0бж. - коэффициент плотности намотки;
Побж. - число слоев в обмотке ПАЭ;
собм. - глубина (толщина) намотки ПАЭ, мм;
апаэ - расстояние от наружной поверхности ЦАВ до первого слоя обмотки ПАЭ (воздушный зазор), мм;
Ьпаэ - расстояние от наружной поверхности ЦАВ последнего слоя обмотки ПАЭ, мм.
Требования к акустоэлектрическим преобразователям. Основные требования к ПАЭ подробно изложены в работах [1, 2], остановимся на некоторых из них:
высокая механическая прочность и стойкость к внешним возмущающим воздействиям;
конструктивная длина обмотки ПАЭ 1обм не должна превышать половины длины магнитоупругой волны;
низкое влияние внешних воздействий на выходной результат преобразования;
низкие массогабаритные размеры; высокий коэффициент электромеханической связи кэмс обмотки ПАЭ с акустическим волноводом, т.е. витки обмотки должны быть расположены как можно ближе к волноводу;
коэффициент плотности намотки аобм. должен быть максимальным;
соотношение диаметра катушки Впаэ или расстояние от наружной поверхности волновода до последнего слоя обмотки преобразователя Ьпаэ к диаметру волновода Вцав (рисунок 2) должно быть минимальным [1].
Dm
диаметр цилиндрического акустического
волновода, мм;
0,2 -
Рисунок 2 - Зависимость коэффициента использования магнитных свойств материала ЦАВ кр от отношения диаметра катушки Ппаэ к диаметру акустического волновода Вцав
Факторы, влияющие на характеристики и параметры акустоэлектрического преобразователя. На
характеристики и параметры ПАЭ большое влияние оказывают как внутренние дестабилизирующие факторы (ВДФ), сформированные в результате нарушения технологии их изготовления, так и внешние возмущающие воздействия (ВВВ) различной физической природы. В таблице 1 приведен основной перечень этих воздействий, которые в значитель-
