CC BY
37
УДК 62.50
МЕТОДИКА УЧЕТА ФИЗИЧЕСКОГО ИЗНОСА ОБОРУДОВАНИЯ В ПРОЦЕССЕ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ НА СТАДИИ ИХ ПРОИЗВОДСТВА
Е.М. Баранова, А.Н. Баранов
Представлено экспериментальное подтверждение необходимости учёта уровня фактического износа производственного оборудования в процессе контроля качества изделий, изложена методика экспериментального определения коэффициента, учитывающего рост брака в зависимости от уровня физического износа оборудования, а также описан подход к составлению адаптивных планов контроля, позволяющих получать заданное качество изделий не зависимо от уровня износа технологических агрегатов.
Ключевые слова: производство, качество, износ, оборудование, планы контроля, эксперимент, технология, уровень брака.
Процедура контроля качества изделий различного назначения, в том числе и пульныхоболочек спортивно-охотничьих патронов (далее СОП), зависит от множества производственных и иных факторов:
- от приемлемого уровня качества (AQL);
- от объема производимой партии;
- от конфигурации и размера изделия;
- от применяемого материала;
- от требуемых механических свойств поверхности изделий;
- от применяемого оборудованияи прочих.
В процессе производства пульных оболочек (исследовались оболочки к СОП калибра 7,62 мм, производимых на ОАО «Тульский патронный завод» (далее ОАО «ТПЗ»), было установлено, что применение одной и той же процедуры контроля для линий или иного оборудования с различным уровнем физического износа приводит к тому, что фактический уровень качества, который выявляется только на стадии приемочных испытаний (в присутствии представителя Заказчика), различается. Это вызвано снижением работоспособности линий (или иного оборудования) в результате естественного физического старения, а также влиянием внешних факторов (аварий, ударов и прочее).
Таким образом, возникла проблема учета физического износа оборудования в процессе контроля качества изделий (оболочек СОП).
Как известно, входной уровень качества партии изделий (приемлемый уровень качества или AQL) задаётся на стадии подписания договора с заказчиком, причем, уровень AQL показывает предельное количество бракованных изделий в партии (в процентах).
В табл. 1 представлены результаты исследований отклоненияAQL от фактического уровня качества оболочек СОП, производимых на ОАО «ТПЗ».
Таблица 1
Исследование отклонения AQL от фактического уровня качества при производстве оболочек СОП калибра 7,62 мм на линиях с различным уровнем физического износа
Тип обо- Уровень Объем произ- Параметры Фактический Отклонение
рудо- физичес- водимой пар- контроля в уровень ка- AQL от фак-
вания кого из- тии, шт. процессе чества,шт тического
носа, % (контрольная партия) производства ДОЦ выборка, приемочное и браковочное число) уровня качества, %
АРЛ М-ЛГ-1р 5,7 26 4
АРЛ М-ЛГ-1р 15 28 12
АРЛ М-ЛГ-1р 36 31 24
АРЛ М-ЛГ-2 7 27 8
АРЛ М-ЛГ-2 23 AQL=2,5% (25 шт.) 30 20
АРЛ М-ЛГ-2 34 1000 п=80 с1=5 32 28
АРЛ М-ЛГ-4-56 13 с2=6 30 20
АРЛ М-ЛГ-4-56 25 32 28
АРЛ М-ЛГ-4-56 35 35 40
АРЛ 4Л-5 34 34 36
АРЛ 4Л-5 48 37 48
АРЛ 4Л-5 54 45 80
Фактический уровень качества измерялся следующим образом 1. На оборудовании с различным процентом физического износа, производилась контрольная партия изделий, объемом 1000 штук. Указанный объем партии выбран с учетом того, что небольшие партии являются самыми распространенными на производстве и качество изделий в них можно контролировать с применением метода стопроцентной разбраковки.
119
2. Измерения проводились согласно существующим планам контроля. Для оборудования с различным физическим износом планы применялись одни и те же планы контроля [1].
3. В процессе производства партии (on-lineконтроль) через определенный промежуток времени брали выборку согласно установленному плану контроля, изделия в выборке подвергались контролю.
4. После того, как была выпущена партия - 1000 штук, производилась стопроцентная разбраковка партии (на контроль отправились все изделия), для того, чтобы выявить фактический уровень качества и рассчитать отклонение AQL от фактического уровня качества.
Отклонение было рассчитано по формуле
1факт — 1план * л лло/ /1 ч
°лдь -*10°%, (1)
1план
где олдь - отклонение приемлемого уровня качества (уровня AQL) от фактического уровня; 1факт - фактический уровень качества; 1план - приемлемый уровень качества, AQL.
По результатам проведенного исследования построен график зависимости отклонения AQL (от фактического уровня качества) от уровня физического износа оборудования (рис. 1).
Рис. 1. График зависимости отклонения AQL (от фактического уровня качества) от уровня физического износа оборудования
Чем выше уровень физического износа оборудования, тем больше отклонение AQL от фактического уровня качества. Таким образом, было экспериментально подтверждено, что одна и та же процедура контроля (при условии производства одного вида изделия и по одной технологии), дает различный уровень брака при различном уровне физического изно-саоборудования.
Значительный процент отклонения AQL от фактического уровня качества показывает, что план контроля, применяемый во время производства партии, не позволяет своевременно отследить возникновение брака на линии. В таких условиях не представляется возможным обеспечить требуемое качество изделий, вовремя остановить производство и произвести наладку оборудования.
Таким образом, была подтвержденаактуальность проблемы учета физического износа оборудования, которая связана с синтезом объективных планов контроля, способных своевременно «улавливать» производственный брак.
Процесс естественного физического износа у разных видов оборудования происходит по-разному, однако есть и общие закономерности, которые, как правило, учитывают при определении уровня износа оборудования.
Среди таких общих закономерностей можно выделить следующие.
1. Физический износ (старение) развивается на протяжении всего периода эксплуатации объекта.
2. Период эксплуатации объекта делится на два этапа:
- время активной работы;
- время простоев (в разных отраслях этот период разный, например, в машиностроении период активной работы станочного парка составляет примерно 40...60 %).
3. Время активной работы оценивается выработанным ресурсом. Для разных видов линий выработанный ресурс измеряется по-разному (у станков - машинное время).
4. Во время простоев также происходит износ объекта, поскольку наблюдается коррозия металлов, стареют пластмасса, резина, смазка.
5. На практике коэффициент естественного износа (Кизнест ) принято определять только по одному показателю - либо по выработанному ресурсу, либо по времени эксплуатации.
6. Предприятия-изготовители для своей продукции устанавливают предельные показатели - либо нормативный срок службы, либо максимальный технический ресурс, при достижении которых рекомендуется проводить капитальный ремонт или списывать оборудование.
7. Нормативные сроки службы являются основой для установления норм амортизационных отчислений. Однако на практике фактические сроки эксплуатации и нормативные не совпадают, и поэтому их сопоставление может быть лишь формальным индикатором степени физического износа объекта.
Существует множество методов измерения физического износа оборудования. Для расчета уровня износа линий, предназначенных для производства оболочек СОП, был использован метод срока жизни оборудования.
В процессе эксплуатации оборудование неоднократно подвергается ремонту: какие-то части заменяются, другие ремонтируются. В результате возраст отдельных элементов оцениваемого объекта получается различным. В этой ситуации определяют средневзвешенный возраст оцениваемого объекта на основе возраста обновленных элементов оборудования, который принято называть эффективным возрастом.
Расчет производится по формуле
М эф. = Л ' 1 служб., (2)
где Мэф - эффективный возраст объекта в целом; л - доля замененных или отремонтированных деталей; 'служб - срок службы замененных или
отремонтированных деталей.
По своему экономическому содержанию эффективный возраст представляет собой разницу между нормативным сроком службы объекта и сроком его экономической жизни, то есть это период времени, в течение которого объект можно использовать, извлекая прибыль. В этот период технические улучшения объекта вносят вклад в его стоимость. Заканчивается срок экономической жизни объекта тогда, когда производимые улучшения уже не могут изменить стоимость стареющего объекта.
Нормативный срок службы объекта - это рассчитанный заводом-изготовителем период времени, в течении которого объект должен эксплуатироваться и при этом заложенные в него технические параметры не будут ухудшаться. По окончании срока нормативной службы объект может быть утилизирован.
Зная эффективный возраст объекта в целом и его нормативный срок службы, можно рассчитать коэффициент физического износа по формуле
Мэф
Кфиз. = --1 > (3)
'■норм.
где Мэф - эффективный возраст объекта в целом; 'норм - нормативный
срок службы объекта.
Таким образом, рассчитав по приведенному методу коэффициент физического износа оборудования, можно учесть его износ при составлении процедуры контроля.
При производстве СОП калибра 7,62 мм на ОАО «ТПЗ» на стадии вытяжка-обжим используются следующие типы оборудования:
- автоматическая роторная линия модели М-ЛГ-1р комплекте с линией охлаждения 107;
- автоматическая роторная линия модели М-ЛГ-2;
- автоматическая роторная линия модели М-ЛГ-4-56;
- комплект оборудования ВР-51;
- автоматическая роторная линия модели 4Л-5;
- автоматическая роторная линия модели М-ЛП.
Рассмотренное оборудование имеет различную производительность, которая измеряется в шт./мин, и различный уровень физического износа (измеряется в процентах).
В табл. 2 представлена классификация производственного оборудования, функционирующего на ОАО «ТПЗ» и различающегося по проценту физического износа.
Таблица 2
Классификация производственного оборудования, функционирующего на ОАО «ТПЗ» и различающегося по проценту физического износа
Физический износ оборудования, % Состояние линии
5-10 Новая
11-20 Приемлемое
21-40 Среднее
41-60 Удовлетворительное
> 60 Неудовлетворительное
Для определения влияния уровня физического износа оборудования на качество оболочек СПО калибра 7,62 мм был проведен эксперимент на ОАО «ТПЗ» [1,2].
Цель эксперимента - подтверждение факта зависимости доли бракованных единиц продукции в выборке от значения исследуемого единственного фактора - физического износа оборудования (при этом влияние других факторов предполагается несущественным).
Подразумевается существование такого единственного измеримого параметра У, который характеризует качество отобранных изделий и который может зависеть от некоторого входного фактора X - износа оборудования.
Так как измерительная аппаратура имеет погрешность, то для исследования влияния физического износа оборудования на параметр Унеобходимо было производить многократные рандомизированные замеры при различных объемах партии, на двух границах интервала (т). Для рассматриваемого эксперимента были взяты партии с автоматической роторной линии 4Л-5 следующих размеров: 220, 390, 860 и 3100 штук. Размеры партий рассчитаны, как среднее от объема выборок.
Весь массив данных в таком случае удобно сформировать в виде матрицы (табл. 3) результатов эксперимента, где ] = 1, 2 - номер значения (уровня) исследуемого фактора (уровень износа оборудования),рассчитан по формуле
N = 2к, (4)
где к - число факторов, i = 1,...,4- порядковый номер замера качества У (на границах интервала).
Таким образом, планируемый эксперимент оказывается многоуровневым - т-уровневым.
Эксперимент проводился в четыре этапа, так как было необходимо выявить зависимость фактического уровня качества от различного уровня износа оборудования. Первая категория оборудования - износ 5...10 %. Эксперимент проводился на двух уровнях: +1 - физический износ составляет 10 %, -1 - физический износ составляет 5 %.
Вторая категория оборудования - износ 11...20 %. Третья категория оборудования - износ 21.40 %. Четвертая категория оборудования - износ 41.60 %. Эксперимент проводился также на двух уровнях.
Фактический уровень качества (измеряемый фактор У) характеризуется процентом брака в экспериментальной партии. Процент брака т рассчитывается по формуле
Ь
П= —• 100%, (5)
N
где Ь - число бракованных единиц в экспериментальной партии; N - объем экспериментальной партии.
В табл. 3 представлена матрица результатов эксперимента.
Таблица 3
Результаты эксперимента
Уровень, X Измеряемый фактор, У, в % Среднее значение У, в %
Объем партии
220 390 860 3100
Износ 5...10 %
-1 3,6 3,3 3,7 3,2 3,45
+1 4,1 3,8 4,1 3,6 3,9
Износ 1 1...20 %
-1 4,1 4,3 4,1 4,5 4,25
+1 6,2 6,4 6,6 7 6,55
Износ 21...40 %
-1 7,8 7,7 8,1 8 7,9
+1 9,4 9,6 9,4 10 9,6
Износ 4 И...60 %
-1 11 15 13 13 13
+1 18 17 16 17 17
На рис. 2 представлен график зависимости фактического уровня качества изделий от уровня физического износа оборудования.
С ростом уровня физического износа оборудования фактическая доля бракованных изделий в партии увеличивается, что доказывает влияние вида оборудования на производимый процесс, а, следовательно, на качество изделий в окончательно сформированных партиях.
Рис. 2. Зависимость фактического уровня качества от износа оборудования
Далее по данным проведенного эксперимента определялся коэффициент для учета физического износа оборудования. Для этого был рассчитан темп прироста среднего значения фактического уровня качества, зависящего от уровня износа оборудования, по формуле
Тр =-Я-, (6)
У-1
где У1 - уровень сравниваемого периода; У1 — - уровень предшествующего периода.
В табл. 4 представлены темпы прироста среднего значения фактического уровня качества.
Таблица 4
Темпы прироста среднего значения фактического уровня качества
Износ оборудования, % 5 10 11 20 21 40 41 60
Среднее значение фактического уровня качества, в долях 3,45 3,9 4,25 6,55 7,9 9,6 13 17
Темп прироста, в долях - 0,45 0,35 2,3 1,35 1,7 3,4 4
Средний темп прироста ЛТ = ^0,45 + 0,35 + 2,3 +1,35 +1,7 + 3,4 + 4 = 1,54 .
Таким образом, определен коэффициент прироста фактического уровня брака при ведении технологического процесса на производственном оборудовании старого образца, К ПФУБ, равный 1,54.
125
Для оборудования с высоким уровнем износа (от 20 % и выше) осуществляется усиленный контроль. Формула для расчета приемочного числа будет выглядеть следующим образом:
с1 = --т, (7)
КПФУБ
где К ПФУБ - коэффициент прироста фактического уровня брака.
Результатом внедрения предложенного подхода будет достижение заданного уровня качества произведенных изделий.
Список литературы
1. Баранова Е.М. Экспериментальное определение доли снижения брака при контроле степени деформации в процессе вытяжки-обжима оболочек // Известия вузов. Сер. Машиностроение, системы приводов и деталей машин. Тула, Изд-во ТулГУ, 2006. С. 116-119.
2. Баранова Е.М. Руководящий технический материал на операцию обжим оболочек. Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. 124 с.
Баранов Андрей Николаевич, канд. техн. наук, доц., an111111 @mail.т, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Баранова Елизавета Михайловна, канд. техн. наук, доц., elisafme@yandex.т, Россия, Тула, Тульский государственный университет
THE TECHNIQUE IS BASED ON PHYSICAL WEAR OF THE EQUIPMENT IN THE PROCESS OF QUALITY CONTROL OF PRODUCTS AT THE STAGE
OF THEIR PRODUCTION
E.M. Baranova, A.N. Baranov
The article presents experimental confirmation of the necessity of taking into account the level of actual wear of the production equipment in the process of quality control, the technique of experimental determination of the coefficient that takes into account the growth of the marriage depending on the level of physical depreciation of equipment, and describes the approach to compiling adaptive management plans that allow to obtain a predetermined quality of products regardless of the level of wear of the process units.
Key words: production, quality, wear, equipment, plans, control, experiment, technology, the level of marriage.
Baranov Andrej Nikolaevich, candidate of technical sciences, docent, an111111 @,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Baranova Elizaveta Mihajlovna, candidate of technical sciences, docent, elisafine@ yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University
