CC BY
13
УДК 629.113
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-7-289-296
КОМПЛЕКС ИНСТРУМЕНТОВ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ В МАССОВОМ
ЛИТЕЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
Р.Д. Фарисов, В.Н. Козловский, М.А. Иоффе
Основная цель системы менеджмента качества при изготовлении литья - это исключение литейных дефектов в отливках. В работе предлагаются методы борьбы с дефектами отливок с использованием инструментов качества. Для того, чтобы предложенные методы были наиболее эффективными, авторы рекомендует проводить работы на основе принципов бережливости с синергетическим подходом.
Ключевые слова: литейное производство, дефект, инструменты качества, бережливость.
Передовые предприятия и организации Российской Федерации осуществляют внедрение систем менеджмента качества по требованиям стандартов ИСО 9000 : 2000, преобразованные в 2001 году в Российские национальные стандарты [1-3].
Литейными производствами стандарты качества внедряются через инструменты качества. Среди них, на наш взгляд, наиболее эффективными для устранения дефектов на отливках являются:
- метод определения главных причин брака на отливках - диаграмма Парето;
- метод выявления причинно-следственных связей, влияющих на качество отливок -диаграмма Исикавы.
Экономист В. Парето в 1897 году предложил формулу, показывающую, что блага распределяются неравномерно [4]. По его мнению, в большинстве случаев подавляющее число дефектов и связанных с ними потерь возникают из-за относительно небольшого числа причин.
В системе менеджмента качества литейного производства применение этой формулы показывает, что значительное число несоответствий и дефектов возникает из-за ограниченного числа причин. Суть метода в том, что анализ и определение самых главных проблем осуществляется по принципу 20:80, то есть за первые 20% устраненных причин достигаются 80% результатов, а остальные 20% результатов достигаются за 80% устраненных причин. Таким образом, диаграмму Парето можно использовать в литейном производстве как инструмент качества, при помощи которого выявляются именно те дефекты, с устранения которых нужно начать работы по повышению качества отливок.
При построении диаграммы данные по дефектам отливок заносятся в таблицу (рис. 1) в порядке убывания их значений, и на основании этих данных строится столбиковая диаграмма, наглядно иллюстрирующая количество дефектов. В процессе построения диаграммы в таблицу добавляются колонки - накопленная сумма значений (нарастающий итог количества случаев) и накопленный процент. На горизонтальной оси указываются виды дефектов, а на вертикальной оси - проценты. По данным таблицы проводятся кумулятивная кривая и прямая линия от 80 процентной оси на линию накопленных значений. Наиболее значимые дефекты, которым следует отдать приоритет - это первые столбики слева. Остальные дефекты, находящиеся справа, в меньшей степени влияют на качество.
Вид дефекта Ко.1-«о дефекта На ко пленная сумма дефектов Накопленный процент
■-— - . - . - —-——
Рис. 1. Пример таблицы данных для построения диаграммы Парето
В 1952 году один из крупнейших японских теоретиков менеджмента профессор Каору Исикавы для графического отображения взаимосвязи между решаемой проблемой и причинами, влияющими на ее возникновение, предложил диаграмму причинно-следственных связей (диаграмма Исикавы) [4]. Диаграмма Исикавы может быть применена в литейном производстве как инструмент контроля качества, позволяющая выявлять ключевые взаимосвязи между различными факторами и более точно понять исследуемый процесс изготовления отливок (рис. 2).
3 уровня костей
Работа с диаграммой причинно-следственных связей проводится в несколько этапов
(рис. 3):
1-й этап. Выявление и сбор всех факторов и причин, каким-либо образом влияющих на исследуемый результат. Необходимо четко описать причину возникновения дефектов. Уже на начальном этапе желательно создать рабочую группу из разных специалистов. Работа группой -это синергетический подход к решению проблем качества отливок [5]. При решении проблем коллективным методом рассмотрение осуществляется с учетом различных точек зрения. Именно уход от привычных к формированию новых схем дает толчок для выработки полезных идей.
2-й этап. Группировка факторов по смысловым и причинно-следственным блокам. Определяются источники возможных причин дефектов. Их называют «большие кости» или причинами 1 -го уровня.
3-й этап. Ранжирование этих факторов внутри каждого блока. Для каждой причины 1-го уровня выявляются возможные причины 2-го, 3-го и 4-го уровней. На этом этапе целесообразно проводить «кружки качества». В основе «кружков качества» лежит личная заинтересованность каждого участника в улучшении качества отливок. Это не требует больших финансовых затрат и вложений. Задача «кружков качества» - постоянное совершенствование на основе принципов бережливости [6].
4-й этап. Анализ полученной картины. При анализе выявляются все факторы, влияющие на качество отливок, даже те, которые кажутся незначительными. Четко определенные критерии сбора данных позволяют выявлять невидимые причины рассматриваемой проблемы. На этом этапе необходимо помнить о том, что главный принцип эффективности успешного решения проблемы - это опора на факты, а не на предположения. При анализе следует учитывать такие критерии, как эффективность и её влияние на дальнейшее развитие предприятия.
5-й этап. Определение причины проблемы. На данном этапе важно найти и рассмотреть все возможные варианты решения проблемы. Чем больше этих вариантов будет рассмотрено, тем лучше. После завершения обсуждения решают, что является наиболее вероятной корневой причиной проблемы. Требуется определиться с тем, какие из причин наиболее сильно влияют на проблему. Затем провести «освобождение» от малозначимых и непринципиальных факторов, на которые мы не можем влиять, путем их игнорирования. Задача данного этапа - выявить наиболее реалистичные альтернативные решения проблемы.
С использованием выше перечисленных возможных факторов, влияющих на качество отливок, создается таблица проблем, где выставляется оценка для каждой причины. Причина с большими показателями имеет наивысший приоритет, а с малыми - низкий.
Таким образом, инструменты качества (диаграмма Парето и диаграмма Исикавы), приспособленные для использования в литейном производстве, могут являться неотъемлемой частью процесса постоянного улучшения эффективности и повышения качества отливок. Для того, чтобы предложенные методы стали наиболее эффективными, рекомендуется проводить постоянные улучшения технологии литейного производства на основе принципов бережливости с си-нергетическим подходом [5, 6].
Самоорганизация присуща системам достаточно высокого уровня сложности, с большим количеством взаимодействующих между собой элементов. Недостаточно сложные системы не способны к адаптации к внешним воздействиям и к развитию, для которых требуются затраты большого количества ресурсов, и при получении извне чрезмерного количества энергии теряют свою структуру и разрушаются. Массовое чугунолитейное производство является сложной системой, так как процесс самоорганизации идет с участием большого числа объектов: производственные цеха (плавильный цех, формовочный цех, стержневой цех, термообрубной цех), ремонтные цеха, обслуживающие и энергетические службы, технологические отделы, лаборатории и, следовательно, определяется совокупным, кооперативным действием.
Типовая диаграмма причинно-следственных связей возможных факторов системных причин возникновения дефектов в литейном производстве представлена на рис. 4.
Эффект синергии наблюдается в сложных системах, не находящихся в состоянии равновесия. Состояние отсутствия равновесия более свойственно открытым системам, в то время, как закрытые системы в соответствии с законами термодинамики стремятся в конечном итоге прийти к состоянию равновесия. Именно состояние неравновесия позволяет открытым системам развиваться. Массовое чугунолитейное производство является открытой системой, поскольку реализация отливок возможна только при взаимодействии со средой, которая образуется рынком отливок. Открытость массового чугунолитейного производства заключается в том, что оно имеет возможность непрерывного обмена материалами, кадрами, энергией, информацией с окружающими системами (предприятиями и производствами, организациями).
По закону синергии любая сложная динамическая система стремится получить максимальный эффект за счет своей целостности, стремится максимально использовать возможности кооперирования для достижения эффектов. Суть закона сводится к следующему: сумма свойств организованного целого не равна арифметической сумме свойств каждого из его элементов в отдельности. При хорошей организованности системы сумма свойств системы должна превышать сумму свойств ее компонентов, а при плохой - эффективность функционирования системы будет ниже суммарной эффективности её компонентов.
Заранее спроектировать условия достижения синергии в массовом чугунолитейном производстве достаточно трудно. Поиск путей наиболее эффективного совершенствования массового чугунолитейного производства требует изучения системного взаимодействия различных ресурсов, которые смогут способствовать его развитию. Также трудно оценить возможное увеличение общего потенциала организации.
Предлагается способ оценки эффекта синергии, заключающийся в оценке эффективности цикла, по сравнению с другим циклом. В соответствии с принципами бережливости комплексные мероприятия и разработки по увеличению эффективности массового чугунолитейного производства и повышению качества отливок должны осуществляться постоянно, непрерывными циклами, состоящими из нескольких этапов.
|Брак
отливокЛ
Рис. 4. Типовая диаграмма причинно-следственных связей возможных факторов системных причин возникновения дефектов в литейном производстве
На рисунке О- причины 1 уровня, О - причины 2 уровня, О- причины 3 уровня О-причины 4 уровня;© - отклонения в системе приготовления формовочной смеси: Ш -сонал; - низкая мотивация; ф - нехватка навыков; Х±У - оборудование;
пер-низкое качество
обслуживания; низкая мотивация; Хх нехватка опыта у рабочих; ЧУ - устаревшее обо................-.........- '<*>"
сФ.
- низкая мотивация;
рудование «моральный износ»; ! - низкое качество ремонта;
нехватка навыков у ремонтного персонала; - износ деталей; низкое качество комплектующих; наличие на складе; (И - материал; - низкое качество сырья. В этой ячейке рассматриваются характеристики формовочных материалов, которые используются в процессе
смесе приготовления; ф - несвоевременное обеспечение, наличие на складе; ш - технология ; Ф - устаревшие технологии; ф -
и методы;
отсутствие технологических карт, операционных
(к)
карт; недоработанные технологические процессы; V - низкая мотивация; V-нехватка
опыта у технологов. © - отклонения в системе приготовления металла: 0 - персонал; -; - нехватка навыков. © - оборудование; - низкое качество обслужива-
низкая мотивация
ния; V - низкая мотивация; V - нехватка опыта у рабочих;
«моральный износ»; \1У - низкое качество ремонта; низкая мотивация
ков у ремонтного персонала; СЁ? - износ деталей; ^
наличие на складе; 0 - материал; - низкое качество сырья. В этой ячейке рассматриваются характеристики шихтовых материалов, которые используются в процессе приготовления
металла; - несвоевременное обеспечение, наличие на складе; @) - технология и методы;
- устаревшие технологии; Ф? - отсутствие технологических карт; - недоработанные тех-
- устаревшее оборудование 1; нехватка навы-- низкое качество комплектующих;
■ устаревшие технологии; нологические процессы;
Ф-
низкая мотивация;
- нехватка опыта у технологов.
4LU _ птппшшия о лиг-трщр ттптл-лтпппршге гт<мг,1,-ш-рли I ^ I _ ПСРСОНаЛ'
- отклонения в системе приготовления стержневой смеси: - персонал; - низкая мотивация; - нехватка навыков; Х±У - оборудование; - низкое качество обслуживания;
низкая мотивация; нехватка опыта у рабочих; - устаревшее оборудование «мо-
низкая мотивация; _ _
ральный износ»; - низкое качество ремонта; низкая мотивация; нехватка навыков
у ремонтного персонала; СЁ? - износ деталей; низкое качество комплектующих; наличие
на складе; (И - материал; - низкое качество сырья. В этой ячейке рассматриваются характеристики стержневых материалов, которые используются в процессе изготовления стержней;
- несвоевременное обеспечение, наличие на складе; Э) - технология и методы; - устаревшие технологии; - отсутствие технологических карт, операционных карт; СЕ?- недоработанные технологические процессы; низкая мотивация; нехватка опыта у технологов.
отклонения при приготовлении форм: 0 - персонал; - низкая мотивация; - нехватка навыков; Ш - оборудование; - низкое качество обслуживания; низкая мотивация;
нехватка опытаг у рабочих; ^^ - устаревшее оборудование «моральный износ»; - низкое качество ремонта; низкая мотивация; нехватка навыков у ремонтного персонала;
СЁ? - износ деталей; низкое качество комплектующих; наличие на складе;
0) - технология и методы; - устаревшие технологии; - отсутствие технологических карт,
операционных карт;
в
- недоработанные технологические процессы; - низкая мотивация; нехватка опыта у технологов. отклонения при термо-финишных операциях:
Ш - персонал; <*)
- низкая мотивация;
- нехватка навыков; Ш - оборудование;
низкое
качество обслуживания; - низкая мотивация; нехватка опыта у рабочих; <г> - устаревшее
оборудование «моральный износ»; - низкое качество ремонта; низкая мотивация;
нехватка навыков у ремонтного персонала; СЁ? - износ деталей; качество комплектующих; Ф- наличие на складе.
Тогда суммарный показатель эффективности комплекса всех мероприятий и разработок за конечный период может быть рассчитан следующим образом:
k jn п " Зг,j,q>-У \ .>7
/=1 П <?=1 (1)
где i - номер разработки, мероприятия на каждом этапе всех циклов; k - количество разработок, мероприятий на каждом этапе всех циклов; j - номер этапа каждого цикла; m - количество этапов каждого цикла; ф - номер цикла; n - количество циклов за конечный расчётный период; э-показатель эффективности каждой разработки, мероприятия на каждом этапе всех циклов.
Практическая реализация метода оценки предполагает накопление статистических данных о полученных эффективностях за промежуток времени и построение на основе этих данных эталонной модели. В дальнейшем при оценке эффективности проводится сравнение показателей с параметрами модели.
Повышение качества отливок в массовом производстве чугунного литья Литейного завода КАМАЗ осуществляли в 2013-2019 г.г. на основе принципов бережливости по методологии решения проблем качества, представляющей собой детализированный вариант циклов улучшения Деминг. На начальном этапе внедрения принципов бережливого производства запустили экспериментальный пилотный участок сквозной бригады технологического потока изготовления отливок тормозных барабанов. В основе проекта лежал принцип «обеспечение непрерывного потока создания ценности продукта». Процесс непрерывного совершенствования качества отливок за период 78 месяцев включал два цикла улучшения Деминга, каждый из которых состоял из четырёх этапов: Plan - Do - Check - Act (PDCA). Для указаннъа условий в формуле (1) n = 2, m = 4.
Графическое изображение эффектов совершенствования, полученных на всех этапах (PDCA) двух циклов улучшения Деминга, приведено на рис. 5. На координатной оси у отложены значения уровня качества отливок, соответствующие проценту брака, на
координатной оси х - период времени, отведенный на выполнение этапа. Приведенные значения уровня качества изменяются в пределах от 0 до 1; при этом значение «0» соответствует максимальному уровню брака в исследованном периоде времени; значение «1» - минимальному уровню брака в том же периоде.
Рис. 5. Изменение уровня качества отливок тормозных барабанов в результате двух циклов улучшения Деминга за период с 2013 по 2019 г.г.
В таблице приведены значения эффектов на каждом этапе циклов улучшения Деминга. Эффекты оценены в условных единицах, при этом одна условная единица соответствует уменьшению брака на 201,7 т.
Эффекты, полученные от снижения брака на этапах циклов улучшений Деминга
Циклы улучшения Деминга Уровень качества, ед. Содержание разработок и мероприятий, направленных на повышение качества отливок тормозных барабанов Значение эффекта, усл.ед.
№ Этапы цикла
1 Plani 0,00 Разработка методик, моделей и алгоритмов для процесса постоянного совершенствования на основе принципов бережливости и синергии 0
Do1 0,30 Создание и внедрение эталонного участка. Внедрение методов и инструментов бережливого производства с синергетическим подходом на основе разработанных методик, моделей и алгоритмов. Разработка кайдзен-предложений, кайдзен -проектов, внедрение результатов в производство. 1,8
Check1 0,35 С использованием метода бережливого производства «система всеобщего обслуживания оборудования (TPM-Total Productive Maintenance)» проведены работы по устранению дефекта «смещение». 0,3
0,81 С использованием метода бережливого производства «система всеобщего обслуживания оборудования (TPM-Total Productive Maintenance)» проведены работы по устранению дефекта «песчаный засор». 2,76
Act1 0,81 Фиксирование и утверждение результатов 0
Итого: за цикл №1 4,86
2 Plan2 0,81 Построение контрольных карт Шухарта 0
D02 0,92 Совершенствование процесса приготовления формовочной смеси 0,336
Check2 1,02 Разработка и внедрение кайдзен-предложений. Совершенствование технологии литья 0,3
Act2 1,00 Фиксирование и утверждение результатов -0,12
Итого: за цикл №2 0,516
Т.о., эффекты, полученные от уменьшения брака в результате совершенствований и мероприятий циклов улучшения Деминга №1 и №2, составили, соответственно, 4,86 и 0,516 усл.ед. Суммарный расчетный эффект от снижения брака отливок тормозных барабанов за исследованный период Э^^ составил 5,376 усл. ед.
О достижении синергетического эффекта в литейной системе в результате внедрения комплекса мероприятий и разработок в расчетном периоде можно судить по соотношению фактических показателей эффективности Эфакт. в сравнении с суммарными показателями эффективности в результате циклов улучшения Деминга Эц^.
Если принять:
Эфакт = kЭi,j,ф, (2)
294
где k - коэффициент «синергетичности», учитывающий влияние синергетического воздействия комплекса усовершенствований и мероприятий и отражающий степень открытости литейной системы, то: при k >1 - в системе достигается положительный синергетический эффект; при k < 1 - в системе имеет место отрицательный синергетический эффект; при k = 1 - синеретический эффект отсутствует, литейную систему следует рассматривать как закрытую (обмен материальными, кадровыми, энергетическими, информационными и др. потоками с окружающей систему средой отсутствует) [3]; эффекты воздействия отдельных мероприятий и усовершенствований подчиняются принципу аддитивности.
Фактический эффект Э'факт от снижения брака отливок тормозных барабанов за период, соответствующий циклу улучшения Деминга №1, составил 17,5 усл.ед., фактический эффект Э2факт за период, соответствующий циклу улучшения Деминга №2, составил 3,7 усл.ед.
Тогда значения коэффициентов «синергетичности» k и k11 составляют: tí= 17,5/4,86 = 3,6; kl1 = 3,7/0,516 = 7,2.
Так как k > kk , то за эталонную модель принимается цикл улучшения Деминга №2. Фактический эффект от снижения брака отливок тормозных барабанов за весь расчетный период Эфакт составил:
Эфакт Эфакт + Э факт 17,5 + 3,7 21,2 усл.ед.
Тогда значение коэффициента «синергетичности» k составит:
k = 21,2 / 5,376 =3,94 ,
что свидетельствует о достижении синергетического эффекта в результате реализации комплекса усовершенствований и мероприятий, направленных на повышение качества отливок тормозных барабанов в исследованном периоде.
Таким образом, применение комплексного инструментария управления качеством, принципов и методов бережливости обеспечивает повышение эффективности массового чугунолитейного производства с достижением синергетического эффекта в результате реализации комплекса мероприятий, усовершенствований и разработок.
Список литературы
1. ГОСТ Р ИСО 9000 - 2001. Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь. М: ИПК «Издательство стандартов», 2001. 30 с.
2. ГОСТ Р ИСО 9001-2001. Системы менеджмента качества. Требования. М.: ИПК «Издательство стандартов», 2001. 26 с.
3. ГОСТ Р ИСО 9004 - 2001. Системы менеджмента качества. Рекомендации по улучшению деятельности. М.: ИПК «Издательство стандартов», 2001. 52 с.
4. Управление качеством продукции. Инструменты и методы менеджмента качества: учебное пособие / С.В. Пономарев, С. В. Мищенко, B. Я. Белобрагин, В. А. Самородов, Б. И. Герасимов, А. В. Трофимов, C. А. Пахомова, О. С. Пономарева. М.: РИА «Стандарты и качество». 2005. 248 с.
5. Иоффе М.А., Фарисов Р.Д. О резервах повышения эффективности литейных производств с позиции синергетики // Литейщик России. 2019. №2. С. 29-31.
6. Вялов А.В. Бережливое производство: учебное пособие. Комсомольск-на-Амуре: ФГБОУ ВПО «КнАГТУ», 2014. 100 с.
Фарисов Рисун Данифович, канд. техн. наук, главный специалист, risun@mail.ru, Россия, Набережные Челны, ПАО «КАМАЗ»,
Козловский Владимир Николаевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, Kozlovskiy-76@mail.ru, Россия, Самара, Самарский государственный технический университет,
Иоффе Михаил Александрович, д-р техн. наук, профессор, risun@mail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
A COMPLEX OF TOOLS FOR QUAL1TYMANAGEMENT 1N MASS FOUNDRY PRODUCT1ON
R.D. Farisov, V.N. Kozlovsky, M.A. loffe 295
The main goal of the quality management system in the manufacture of castings is the elimination of casting defects in castings. The paper proposes methods for dealing with casting defects using quality tools. In order for the proposed methods to be the most effective, the authors recommend that work be carried out on the basis of the principles offrugality with a synergistic approach.
Key words: foundry, defect, quality tools, thrift.
Farisov Risun Danifovich, candidate of technical sciences, chief specialist, risun@,mail.ru, Russia, Naberezhnye Chelny, KAMAZ,
Kozlovsky Vladimir Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, head of the department, Kozlovskiy-76@mail.ru, Russia, Samara, Samara State Technical University,
Ioffe Mikhail Alexandrovich, doctor of technical sciences, professor, risun@mail.ru, Russia, St. Petersburg, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University
УДК 006
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-7-296-303
ПРОБЛЕМЫ МЕТОДОЛОГИИ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА
Н.М. Куприков, М.Ю. Куприков, Ю.В. Будкин
Проведено анкетирование предприятий машиностроения по применению стандартов комплекса «управление активами». Установлена зависимость метода разработки содержательной части ремонтной конструкторской документации от требований, предъявляемых к электронным конструкторским документам. Обоснован метод разработки линейно-структурированных электронных ремонтных документов, отображающих данные об изделии в единых форматах с определенной степенью защиты и содержащих гиперссылки на другие документы (чертежи, иллюстрации, видеофайлы) информационного набора ремонтных документов. Разработаны рекомендации по разработке ремонтной конструкторской документации в цифровом производстве. Рекомендованы предложения по совершенствованию информационно-технологического сопровождения производственных процессов.
Ключевые слова: конструкторская документация информатизация, стандарт, техническое обслуживание, ремонт, проектно-операционное управление.
Предприятия машиностроения могут обладать активами в части опытных образцов систем и даже ограниченного состава серийных моделей. В такой ситуации предприятиям необходимо организовывать поддержку подобных активов в процессах их эксплуатации. Модель поддержки активов в процессах эксплуатации сложных технических систем (СТС) во многом подобна модели технического обслуживания и ремонта (ТОиР). Особенностью является способ получения комплектов («ремонтных комплектов») деталей, узлов и агрегатов для проведения восстановительных работ, который должен производить собственник (владелец) актива. Данная форма использования активов спорна, но безусловно имеет право на существование, а в силу своей эффективности по срокам реакции на изменение ситуации в эксплуатации и стоимости жизненного цикла, она обладает явными конкурентными преимуществами [1].
Для реализации модели поддержки активов в процессах эксплуатации предлагается использовать систему проектно-операционного управления активами предприятия (ПОУ АП). Концептуальная схема реализации модели приведена на рис. 1. Здесь: Р1, Р2 - ремонтные комплекты для обеспечения процессов технического обслуживания первого и второго уровней; т -время наступления работ по техническому обслуживанию.
