CC BY
79
УДК 685.5 ББК 65
Сачков И.Ю., Антипов Д.В., Гушян Ю.Г.
МЕТОДИКА УПРАВЛЕНИЯ ПОТОКОМ КАЧЕСТВА В ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ПРОЦЕССЕ
Sachkov I.Y., Antipov D.V., Gushyan Y.G.
METHOD OF CONTROLLING THE FLOW OF QUALITY IN THE MANUFACTURING PROCESS
Ключевые слова: качество, логистика, потери рабочего времени
Keywords: quality, logistics, loss of working time
Аннотация
В статье рассматриваются вопросы обеспечения конкурентоспособности предприятия за счет повышения качества выпускаемой продукции с применением логистического подхода к управлению качеством изготовления машиностроительной продукции.
Abstract
The article deals with the competitiveness of businesses by improving the quality of products using logistic approach to managing manufacturing quality engineering products.
На сегодняшний день задача обеспечения конкурентоспособности машиностроительной продукции (и как следствие конкурентоспособности предприятия) массового производства и производства под индивидуальный заказ (единичное производство) является весьма актуальной. Для того, чтобы предприятие было конкурентоспособным, необходимо снижать издержки на производство, увеличивать скорость выпуска продукции и повышать качество. Основные причины, влияющие на задержку выполнения заказа, представлены на рисунке 1.
Из анализа рисунка видно, что основными факторами являются эффективное управление и планирование производственного процесса. Кроме того отдельного внимания требует обеспечение качества выполнения заказа.
Из перечня представленных факторов наибольшее влияние на качество выполнения заказа оказывают факторы технологической подготовки производства. Как видно из рисунка, проблемой является отсутствие прописанных технологических переходов между операциями, обеспечивающими формирование требуемых параметров.
Для решения этой задачи необходима организация технологической подготовки производства, основанная на методах менеджмента качества.
Для планирования и обеспечения качества продукции нами предложена методика, состоящая из 6 этапов (рисунок 2). В методике реализован принцип цикла управления Дэминга: Plan (Планирование) - Do (Действие) - Check (Контроль) - Act (Исправление).
Оперативно#
управление
производством
Оперативное
няинироеанш
производства
4Л1Су№ПуеТ Имбнрмлшн (система ппкаштелеи), необходимая .тли лпсгоисрнопп оценки к|к]к:1с:т1?Н101Г1.м шникв
отсутствуем ди^'ПЖрНШ учс1 л шалии липплннгсльЕшн ^улпемкихпн, возникшей
по прнчнм&м иесоогаетсг&нН в технологии, отсутсггше инструмент совтвпртущщрпр инструмента
Кч.‘ птражястсл фактическое выншшеннс смзериинш (не ирошмнтся птбмвкн ИЫП£Н1НеННЫ\ Операг[нй' и технологии не кс^тлэ Ии^иПСЛ ШфЫТНе ииераитГи
разработка месячного шиш, и? учшьньич фиКТИЧЕСХут Ч11Гр>Т!Ку
оборуловаиня
НС ЕСЛСТ^Я рг1ГНТТ;| ПП ПОВЬНПСННВ)
оффекшимости и^полыования иСюрудомния я сынжеишо потерь рн.Ек|-чег(| времени
отсутствует: утючнякзшне ри!)ПЧИС инструкции, позволяющие сократить трудоеымюъ
ВЫПОЛНЕНИЯ <}ПС[ШЦНН 1к1
лимитирувшем оборудовании
НС прОвщЩТпя ъЧЖриИК'ШК' ППГерЬ рИЦОЧеГО ВрСМСНИ 1-М
лнмнтарукн 11еМ ОборуДСВЭЕ111И
фа ктнчес». нй процесс
И Л I' пишем ИЛ ЛЛКЦЛА НС
шогвегствугг мярнгрутилн теп моя огни
плиинроваиие тготчжинне ШИН ПрОНЛИТСЛ иен учеги ее ибеспр1снностн (инструмент второго порядка)
нет ориентации нл ероки 1ИгМЦ1.'ШеИПЛ ИВКВШ и щпребнпсти потребителей
сисгсма сплиты труда и премировингия рабочих не мяугиллр^'ет
Время
изготовления
заказа
персонал не 'нннгересован м снижении Н'З] [ и увеличении Объема кыпуекасмой ПрСЩуКЦЛН
Оргиниащин
производства
Гехпологическая подготовка
Система
МеМнваиин
персонале
Рисунок 1 - Анализ факторов, оказыЕаюшнх негативное влияние на время изготовления заказа
Plan
Этап 1. Анализ требований к качеству, установленных технологической документацией
Этан 2. Планирование межоперационных переходов
Этап 3. Проектирование измерительной системы
Do ■
Этан 4. Расчет потоковых показателей «б сигма»
Цель: выявить ключевые параметры качества
Цель: выявить возможности «корректировки» выявленных несоответствий на последующих операциях
Цель: спроектировать измерительную систему, которая снизить вероятность появления ошибок 1 и 2 родов__________
Цель: выявить значения показателей промежуточной, сквозной и нормализованной мощности потока
Check
Ас1
Этап 5. Контроль параметров качества на операциях и их «корректировка» Цель: выявить несоответствия; провести анализ; «устранить» несоответствия, где это возможно
Этап 6. Корректировка режимов обработки и «отбраковка»
Цель: внести изменения в режимы обработки; забраковать продукт с неисправимым браком
Рисунок 2 - Этапы реализации методики
Существует множество различных подходов к управлению и обеспечению качеством продукции в процессе производства. Для получения изделия, отвечающего требованиям нормативной документации, конструктор и технолог должны заложить требуемые значения параметров в чертежи и технологии. При этом чертеж и технологическая документация дают лишь косвенное представление о том, какой продукт должен быть получен на выходе по параметрам: геометрия и шероховатость. Помимо этих параметров на качество конечного изделия в процессе производства и дальнейшей эксплуатации влияют и другие показатели качества (рисунок 3). В нашей работе мы рассматриваем качество изделия по этим четырем параметрам.
Рисунок 3 - Показатели качества деталей машин
3
Однако в технической документации нет никакого описания о том, как добиться выполнения требуемых параметров, поэтому обеспечение этих требований является актуальной задачей.
Неотъемлемой частью системы управления качеством машиностроительной продукции массового и крупносерийного производства является применение статических методов, поскольку к этим процессам предъявляются требования высокой воспроизводимости и стабильности.
Все ведущие автомобильные компании применяют статистические методы практически на всех стадиях жизненного цикла, как для анализа и контроля качества производственных процессов, так и для разработок новых технологий и принятия управленческих решений.
Статистические методы, основанные на анализе собранных статистических данных, не позволяют получить комплексную оценку процесса. Однако, показатели воспроизводимости Cp и Cpk дают оценку только геометрическим показателям изделия, не учитывая другие важные параметры такие, как шероховатость, микротвердость и прочность поверхностного слоя. Еще один недостаток использования статистических методов управления качеством состоит в том, что они направлены на массовое производство с большим объемом партии, где можно собирать и накапливать статистические данные и проводить анализ этих данных.
Для единичного производства характерен выпуск ограниченных партий или выпуск продукции под индивидуальный заказ (единичное производство), поэтому в данном случае нет возможности собрать информацию о процессе и оценить параметры изменчивости и их влияние на качество конечного продукта.
Передовые компании в качестве эффективного инструмента управления качеством используют методологию «6 сигма».
Шесть сигма — это статистическая концепция измерения процесса в параметрах числа дефектов. Достижение уровня шести сигма означает, что в ходе анализируемого процесса появляется только 3,4 дефекта на миллион возможных; другими словами, работа осуществляется почти безупречно.
Однако эта методология в основном применяется в условиях массового производства, поскольку для анализа необходимо собрать статистику данных.
Очевидным становится и тот факт, что сегодня вопрос управления качеством становится актуальным не только для специализированных отделов по качеству, но и задачей всего предприятия и каждого отдельного сотрудника. В связи с этим необходим комплексный подход к управлению и обеспечению качеством на каждом этапе жизненного цикла продукта. Такой подход способна обеспечить логистика.
Логистика в общем смысле является наукой о потоковых процессах. А поскольку технологический процесс изготовления продукции имеет потоковую природу, то применение логистических принципов и подходов к управлению качеством этим потоком становится актуальнейшей задачей.
Здесь необходимо вести речь об интеграции подходов, основанных на методологии «6 сигма» и логистики. И в одном, и в другом случаях объект управления рассматривается как поток, и в качестве критериев управления выступают потоковые характеристики.
Предлагаемая нами методика обеспечивает интеграцию логистических подходов и принципов управления, а также методологии «6 сигма» в действующую систему управления производством.
Поскольку объектом управления в логистике является поток, то первоочередная задача при реализации методики - это выделение потока.
Технологический процесс априори имеет структуру потока. Поток -последовательное движение рассматриваемых элементов. На каждой операции
технологического процесса происходит постепенное формирование параметров качества будущего изделия. При комплексном подходе к оценке технологического процесса формирование качества рассматривается как сквозной процесс или, иначе говоря, поток, проникающий через все операции и отражающий в конечном итоге качество полученного продукта.
Для организации управления этим потоком необходимо определить критерии его функционирования (показатели качества).
Осуществляя оценку значения этих показателей после каждой операции технологического потока, мы сможем определить, соответствует ли формируемое качество целевому значению, заложенному в чертеже и технологической документации.
При выявлении отклонения от заданных значений необходимо внести корректировки в процесс на последующих операциях, чтобы выровнить формируемый поток по качеству и привести его в соответствие с целевой установкой.
Возникает задача - как формировать качество на этапах технологического процесса, чтобы конечный результат соответствовал требованиям, заложенным нормативной документацией.
Предлагаемая методика состоит из 6 шагов реализации (рисунок 3).
На первом этапе необходимо провести анализ требований к качеству, установленных в технологической документации, выявить ключевые параметры. Конструктор задает на чертеже требуемые значения геометрических параметров и параметров шероховатости поверхности. Эти значения будут зафиксированы в маршрутной технологии для каждой операции технологического процесса. Однако одних значений параметров недостаточно, поскольку в маршрутной карте не отражены «рекомендации», что делать в случае получения параметра, не отвечающего требованиям, и как добиться максимально близкого к номинальному значению параметра.
Возникает еще одна проблема - это увеличение трудоемкости последних операций, когда любой ценой необходимо «исправить» все несоответствия, допущенные на предыдущих операциях. Поскольку у каждого рабочего на отдельно взятой операции есть определенная задача, например, точить диаметр до определенного размера с установленным допуском. Задача оператора в этом случае - попасть в допустимые границы, из-за этого рабочий при обработке снимает малую величину припуска, тогда как его задача максимально приблизится к размеру, соответствующему номинальному значению. На следующей операции рабочему требуется обработать поверхность (черновая обработка) и получить определенное значение шероховатости. Поскольку на предыдущей операции рабочий снял лишь небольшую часть материала, то в рамках данной операции необходимо довести значение диаметра до требуемого значения и учесть при этом значение шероховатости, заданное технологией. То есть трудоемкость данной операции была увеличена за счет необходимости «доделки» работы, невыполненной в полном объеме на предыдущей операции.
Обычно на финишной операции рабочий вынужден исправить все подобные несоответствия и выйти на размер, заложенный нормативной документацией, что увеличивает трудоемкость последней операции и в итоге приводит к снижению пропускной способности и как следствие - невыполнению плана производства. Попытка уложиться в поставленные сроки приведет к «ускорению» процесса и вынужденному изменению режимов обработки, которые не соответствуют прописанным в технологии режимам. Это, в свою очередь, приведет к быстрому изнашиванию инструмента и появлению брака.
Схематичное изображение детали в разрезе формируемых геометрических параметров поверхности представлено на рисунке 4.
11рипуск на черновую обработку
Рисунок 4 - Схематичное изображение детали в разрезе формируемых геометрических параметров поверхности
Для простоты и наглядности выполнения этого этапа была разработана таблица (таблица
1).
Таблица 1 - Требования к обеспечению качества
Показатель Нормативные значения № операции, на которых формируется параметр Суммарная трудоемкость, н/ч
Геометрический показатель 10 0,025 10 1
Шероховатость Яа 0,16 60 1
Микротвердость 5,4 ГПа 10 0,5
Прочность поверхностного слоя 40 Н/мм2 50 0,3
На втором этапе реализации необходимо произвести планирование межоперационных переходов по показателям: геометрия, микротвердость, шероховатость, прочность поверхностного слоя. Для этого нужно произвести контроль после выполненной операции и сделать заключение о том, насколько точно выполнены требуемые значения и можно ли их «скорректировать» в случае неполучения заданных значений на последующих операциях технологического процесса. Эту задачу должен выполнить технолог. Для этого разрабатывается матрица планирования межоперационных переходов (таблица 2).
В графах таблицы заданы режимы обработки, в них заложены значения параметров, которым должны соответствовать параметры конечного продукта. При обнаружении появления расхождений в формируемых значениях параметров, оператор может принять решение о возможности «корректировки» полученного несоответствия на последующих операциях.
Таблица 2 - Матрица планирования межоперационных переходов
ПК Операции
10 20 30 40 50 60
Заготовительна Токарная Фрезерная Черновая Получистовая Чистовая
я обработка обработка обработка
Режимы
V, 8, г V, 8, г V, 8, г V, 8, г V, 8, г V, 8, г
Геометрия Допуск Допуск Допуск Допуск Допуск Допуск
А изм. системы А изм. А изм. А изм. А изм. А изм.
Припуск, системы системы системы системы системы
снимаемый на Припуск, Припуск, Припуск, Припуск, Припуск,
операции снимаемый снимаемы снимаемы снимаемый снимаемы
на операции й на й на на операции й на
операции операции операции
Шерохова Значение Значение Значение Значение Значение Значение
- А изм. А изм. А изм. А изм. А изм. А изм.
тость системы системы системы системы системы системы
Микро- Значение Значение Значение Значение Значение Значение
твер- А изм. А изм. А изм. А изм. А изм. А изм.
дость системы системы системы системы системы системы
Прочност Значение Значение Значение Значение Значение Значение
ь А изм. А изм. А изм. А изм. А изм. А изм.
поверхнос системы системы системы системы системы системы
тного слоя
На третьем этапе реализации методики необходимо произвести проектирование измерительной системы.
Для получения достоверных результатов измерения нужно определить измерительную систему (средство измерения, метод измерения, уровень компетентности оператора) с приемлемым уровнем точности. При назначении измерительной системы необходимо учитывать, что установленная погрешность измерения не должна превышать 10% от допуска на размер для определения достоверности измерения.
Следующий этап методики - расчет показателей потока по методологии «6 сигма». Для расчета используем показатели: показатель промежуточной мощности (ППМ), показатель сквозной мощности (ПСМ), показатель нормализованной мощности (ПНМ).
ППМ - это вероятность того, что все возможности совершать дефекты на конкретном шаге процесса соответствуют стандартным показателям, то есть вероятность «выполнения всего правильно» в конкретной точке процесса.
При вычислении ППМ необходимо для каждого вида продукта процесса определить показатели качества (геометрические параметры, шероховатость, микротвердость, прочность поверхностного слоя). Их количество обозначить К. В нашем случае К=4.
Для контролируемого промежутка времени (сутки, месяц) определить число изготовленных изделий N и число несоответствий п. Показатель ППМ рассчитывается по формуле (1):
і- п
ППМ =
N*1^ ппм < і. ^
ПСМ - это вероятность того, что единица товара или услуги пройдет через весь процесс без появления у неё дефектов, то есть вероятность выполнения всего правильно на каждом шаге по всей серии шагов процессов.
Для его вычисления применяется мультипликативная свертка в соответствии с формулой (2):
к
ПСМ =
к
П(ппм) (2)
a-l J
где k-число шагов (операций) процесса в потоке создания ценностей.
ПНМ - средняя сквозная мощность, получаемая на любом шаге процесса. Она отражает ожидаемую «типовую мощность», это измерение базового уровня, от которого происходит расчет sigma.
ПНМ эквивалентен кПСМ , где k - число шагов процесса. Усреднение через мультипликативный показатель отражает выровненные значения ко всем шагам процесса.
Каждое из измерений этих показателей (мощностей) основывается на числе полученных дефектов, в то время как классические измерения этого рода - на числе выпущенных изделий, независимо от числа возможных дефектов в каждой единице. Поэтому расчет этих показателей позволит определить наиболее «дефектоносную» продукцию.
Показатель соответствия продукции нормам с первого раза «чувствителен к числу единиц», а промежуточный показатель соответствия продукции - к числу дефектов. Показатель соответствия продукции нормам на выходе сообщает о доле товаров или услуг, которые прошли инспекцию, в то время как показатель сквозного соответствия продукции нормам - о вероятности, что любая данная единица пройдет весь процесс без ошибок. ПСМ ниже соответствующего показателя соответствия продукции нормам на выходе, но он сообщает о том, что предстоит сделать.
Для удобства расчета показателей ППМ, ПСМ, ПНМ была разработана модель по сбору и расчету данных (таблица 3).
Таблица 3 - Модель сбора и расчета ППМ, ПСМ, ПНМ
Параметры для расчета ППМ № ° и название операции
10 заготови- тельная 20 черновое точение 30 черновое точение 40 чистовое точение 50 шлифо- вание 60 финиши- рование
Количество показателей К 4 4 4 4 4 4
Количество произведенной продукции N 10 10 10 10 10 10
Количество дефектной продукции п 2 1 2 2 1 1
Значение ППМ для операции 0,2 0,4 0,2 0,2 0,4 0,4
Значение ПСМ 0,28
Значение ПНМ 0,81
На пятом этапе реализации методики после всех подготовительных работ и запуска производства необходимо провести мониторинг параметров качества потока на операциях и осуществить управляющее воздействие (корректировку) в случае обнаружения несоответствий при формировании качества.
На последнем, шестом шаге, следует внести изменения в условия обработки на последующих операциях или забраковать продукцию и не пропускать ее на следующие операции, если выявленное несоответствие не может быть устранено.
Разработанная нами методика позволит снизить потери производителя из-за большого уровня дефектности продукции за счет оперативного вмешательства и «корректировки» режимов обработки на последующих операциях с целью устранения выявленных несоответствий. Методика также позволит сократить затраты, связанные с производством заведомо бракованной продукции, поскольку, в случае обнаружения у изготавливаемой детали неисправимых несоответствий, она будет отбракована.
Библиографический список
1. Годлевский, В.Е. Применение статистических методов в автомобилестроении / Под ред. А.В. Васильчука. - Самара: ГП «Перспектива», 2003. - 196 с.
2. Чернова, Ю.К. Совершенствование производственных систем на основе эффективных методов управления: учеб. пособие / ТГУ; Ин-т финансов, экономики и управления; каф. "Менеджмент организации"; [авт.-сост. Ю.К. Чернова и др.]. - ТГУ; Гриф УМО. - Тольятти : ТГУ, 2009. - 247 с.: ил.
