О новом подходе к оценке вкладов различных этапов технологического цикла в систему контроля качества метизной продукции Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

RI) 1№Ш rr гс^гштита

U U / 3 (52). 2009-

Технология,

оборудование, САПР и экология литейного производства

f -

The methodfor estimation of contributions of different stages of technological cycle in forming of hardware products quality based on indices Pp and Ppk for different production zones is offered.

А. Н. ЧИЧКО, БИТУ, Л. А. ФЕКЛИСТОВА, РУП «БМЗ», В. Ф. СОБОЛЕВ, БИТУ

УДК 621.74:519.2

О НОВОМ ПОДХОДЕ К ОЦЕНКЕ ВКЛАДОВ РАЗЛИЧНЫХ ЭТАПОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ЦИКЛА В СИСТЕМУ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МЕТИЗНОЙ ПРОДУКЦИИ

Одной из важнейших характеристик оценки качества продукции являются индексы воспроизводимости Рр и Ррк, широко используемые в системе контроля качества металлургической продукции [1]. По этим показателям определяют уровень качества продукции. Они могут быть вычислены для отдельно взятого технологического процесса (цикла) или группы таких процессов (циклов). Можно найти этот показатель по конечным характеристикам продукции, которая проходит технологическую цепочку. Представляет научный интерес оценка этого показателя для каждого из технологических циклов, так как она позволяет оценить вклад каждого технологического цикла в формирование общего показателя качества. Каждый из показателей имеет свою амплитуду изменений во времени и сравнение амплитудных характеристик этой динамической кривой представляет научный интерес.

Комплексный показатель качества - показатель качества продукции, относящийся к нескольким его свойствам. Комплексный показатель качества позволяет в целом охарактеризовать качество объекта или группу его свойств. Комплексный метод оценки уровня качества предусматривает использование комплексного (обобщенного) показателя качества. Уровень качества продукции - мера соответствия качества оцениваемой продукции к качеству продукции, принятой за базовую (эталонную).

В общей квалиметрии: уровень качества - относительная мера, результат оценивания, система значений мер качества объекта, определенная на основе соотнесения с базовыми (эталонными) значениями мер. Оценка уровня качества продукции -совокупность операций, связанных с определени-

ем численного значения уровня качества продукции [2].

С помощью полученной совокупности единичных и комплексных показателей можно оценить уровень качества продукции дифференциальным методом. Оценку уровня качества произведем с помощью смешанного метода, используя единичные и комплексные показатели качества. При этом методе единичные показатели качества объединяются в группы (например, индексы Рр и Ррк по характеристикам диаметр и временное сопротивление разрыву участка подготовки катанки и гру-босреднего волочения; участка латунирования; участка тонкого волочения и т. д.) и для каждой группы определяются комплексные показатели.

Метод оценки уровня качества состоит в сравнении единичных показателей качества оцениваемой продукции с соответствующими единичными показателями качества базового (эталонного) образца. При этом для каждого из показателей можно рассчитать относительные показатели качества по формуле [3]:

где Рр1 - значение /-го показателя качества оцениваемой продукции; Рр16 - значение /-го показателя качества базового образца.

За базовые показатели качества образцов-эталонов приняты показатели качества, существующие в мировой и национальной промышленности.

В соответствии с рис. 1 рассмотрим все компоненты технологического цикла. На рисунке приведены все компоненты технологического процесса (цикла) и рассматриваемые характеристики. Вы-

дашшш /к!

-3(52), 2009 / 11 1

ходной характеристикой компонента 1 является юлько временное сопротивление разрыву проволоки, измерения диаметра здесь не производится, так как прием осуществляется по данным сертификата о качестве. С учетом вклада каждого компонента технологической цепочки определим комплексный индекс качества Рр и Ррк :

Рр=ИРр1К1 и ррк /=1

Рк

' X рик1К1' /=1

где п - количество компонентов технологического процесса (цикла); р и Рр^ — значение индекса качества обобщенного /-го компонента технологического процесса (цикла); К1 - весовой коэффициент обобщенного /-го параметра компонента технологического процесса (цикла);

м м

где Р • и Ррщ -значение индекса качества единичного у'-го компонента технологического процесса (цикла); К. - весовой коэффициент единичного у-го параметра компонента технологического процесса (цикла).

Весовой коэффициент /-го и у-го параметров компонента технологического процесса (цикла) вычислим по следующим формулам:

Р1- Р7

п /=1

У Р

Р)

м

где Рр1 и Рр] — общий индекс качества для характеристик каждого компонента технологического процесса; Рр1 - единичный индекс качества для характеристик каждого компонента технологического процесса. При разделении данных на группы для проведения анализа технологического процесса (цикла) можно использовать метод расслаивания (стратификации) данных. При этом учитываются различия внутри каждого компонента и между компонентами процесса [4,5].

Алгоритм комплексной оценки уровня качества технологического процесса (цикла) (рис, 2)

Рассмотрим комплексную характеристику Рр и Ррк для метизной продукции. Основной технологический цикл изготовления метизной продукции состоит из следующих этапов: подготовка катанки к волочению; латунирование заготовки под металлокорд; волочение тонкой проволоки и изготовление металлокорда (см. рис. 1).

ШАГ 1. Определение комплексного индекса качества продукции для Рр :

РК = Р1 + Р2 + Ръ + Р4 р р р р5

где Рр - общий индекс качества участка подготовки катанки и грубосреднего волочения; Рр - об-

щии индекс качества участка латунирования; Рр -общий индекс качества участка тонкого волочения; Рр - общий индекс качества участка изготовления металлокорда.

Г

<ч <4

о А?

Г 1 л*

'КОМПОНЕНТ 1 КОМПОНЕНТ!2 p2.pl КОМПОНЕНТ 3 ( рз.рз ; КОМПОНЕНТ 4

Участок подготовки катанки и грубо-среанего волочения (индексы качества pl.pl Г р > Г рк Участок тиггетирования - латунирования (индексы качссгва Диаметр Участок тонного волочения (индексы качестш Диаметр Участок изготовления метагтосораа (индексы качества

Р 'Р 'Р Р ) л р1*л И*1рк}) Временное сопротивление разрыву Е?. Е? . Е?. Е? \ ГрРГркРГррГркр pl.pl ГР >грк р р3 V р' рк/* /у > рк}' \ рЗ.рЗ ; ГР5 V 1 1 р^л ркФл ¡?Р1 ¡)кр

ременное сопротивление |шрыву Временное гонрапшкяше | разрыву |

V с

«с

♦.........»

л

Р ' Р4

Диаметр

р4. р4

гр 9 рк

Разрывное усилие

Г г, в?

У

Г.

Р9 Рк>

Рис. 1. Технологическая цепочка процесса (цикла) изготовления метизной продукции в условиях РУП «БМЗ»

сч

52 /ш^ it пс<тшглтгт

11 3 (52). 2009'

Отбор проб, образцов

I

Измерение характеристик

(Л^ при / = 1,2,3,

Определение статических характеристик

Р • Р

pj'phi

.Ж...

\ Корректирующие / ... •''

\ действия над /».................................................................................................. : '1,0<^^<С167;>

\ процессом / .

' .........................А—...............'' Т"

А

У

\ Предупреждающие ; \ действия /

\ /

Р = Р

Окончание процесса

\

Рис. 2. Алгоритмическая схема оценки уровня качества продукции

в) участка тонкого волочения:

ШАГ 2. Определение общего индекса качества для каждого компонента технологического процесса:

а) участка подготовки катанки и грубосреднего волочения:

Рр = Кр\Рр1;

б) участка латунирования:

п2 _ ГА р2 .

Гр ~Кр2^р1 >

- Kp^Ppj;

г) участка изготовления металлокорда:

Рр = Кр4?р1 •

ШАГ 3. Определение комплексного индекса качества продукции Р* с учетом весового коэффициента:

штггитктшрш / ко

-3 (52), 2808/ VU

р; = крХрУ + Кр2Р£ + КрЪР% + Кр4Р4р,.

ШАГ 4. Определение коэффициента весомости общего /-го индекса качества для каждого компонента технологического процесса:

КРУ =

Р1 1pi Кр2 Р2 _ Р1

4 5 Ppi / = 1 4 Y, PPi /=1

РЪ Кр4 Р4

' 4 /=1 4 iPpi ;=i

где Ppj - общий индекс качества для характеристики временное сопротивление разрыву участка подготовки катанки и грубосреднего волочения; р^ - общий индекс качества для характеристик диаметр и временное сопротивление разрыву участка латунирования; Ppi - общий индекс качества для характеристик диаметр и временное сопротивление разрыву участка тонкого волочения; Ppj - общий индекс качества для характеристик диаметр и разрывное усилие участка изготовления металлокорда; Ppi - единичный индекс качества для характеристик диаметр и временное сопротивление разрыву (разрывное усилие) каждого компонента; 12 - анализируемый период времени, мес.; КрХ - весовой коэффициент общего индекса качества участка подготовки катанки и грубосреднего волочения; Кр2 - весовой коэффициент общего индекса качества участка латунирования; КрЪ -весовой коэффициент общего индекса качества участка тонкого волочения; Кр4 - весовой коэффициент общего индекса качества участка изготовления металлокорда.

ШАГ 5. Определение общего индекса качества для каждой характеристики компонента технологического процесса:

Pli = KklPpl+Kk2Pp2+'~ + Kk\2Ppl2 •

ШАГ 6. Определение весового коэффициента единичного /-го индекса качества для каждой характеристики компонента технологического процесса:

p kl rpi » Kk2 pk2 _ P*

12 TPpi /=1 12 T,PPi /=1

pk3 rPî > pk4 _ P*

12 UPpi i=1 12 XPpi /=1

где Кк1 - весовой коэффициент единичного индекса качества для характеристики временное сопротивление разрыву участка подготовки катанки и грубосреднего волочения; Кк2 - весовой коэффициент единичного индекса качества для характеристик диаметр и временное сопротивление разрыву участка латунирования; Ккъ - весовой коэффициент единичного индекса качества для характеристик диаметр и временное сопротивление разрыву участка тонкого волочения; Кк4 - весовой коэффициент единичного индекса качества для характеристик диаметр и разрывное усилие участка изготовления металлокорда; Рр] - единичный индекс качества для характеристик диаметр и временное сопротивление разрыву участка подготовки катанки и грубосреднего волочения; Р^ - единичный индекс качества для характеристик диаметр и временное сопротивление разрыву участка латунирования; РД3 — единичный индекс качества для характеристик диаметр и временное сопротивление разрыву участка тонкого волочения; Рр? - единичный индекс качества для характеристик диаметр и разрывное усилие участка изготовления металлокорда.

ШАГ 7. Определение относительного индекса качества комплексного индекса качества Рр :

QPi =

Ppi6

где Ppi6 - значение показателя качества базового образца принимается 1,67.

ШАГ 8. Определение комплексной характеристики качества продукции для Ррк, учитывающей центровку (настроенность) процесса:

Ррк = Ррк + Ррк + Ррк + Ррк >

где Ррк - общий индекс качества участка подготовки катанки и грубосреднего волочения; Ррк -общий индекс качества участка латунирования; Ррк - общий индекс качества участка тонкого волочения; Ррк - общий индекс качества участка изготовления металлокорда.

ШАГ 9. Определение общего индекса качества для каждого компонента технологического процесса:

а) участка подготовки катанки и грубосреднего волочения:

Р])к = Kpk\Ppkj'

б) участка латунирования:

Ррк ~ Крк2Ррк/ '

54/

3 (52). 2009-

в) участка тонкого волочения:

Ррк = КркъРърщ;

г) участка изготовления металлокорда:

Ррк = Крк4Рр1у .

ШАГ 10. Определение комплексной характе-

к

ристики качества продукции Рр с учетом весового коэффициента:

Ррк = Крк\р]рк/ + Крк2Ррк] + КркъРрк]- 4- Крк4Р^ .

ШАГ 11. Определение весового коэффициента общего у-го индекса качества для каждого компонента технологического процесса:

Крк\ ~ 4

Р1

рк]

Крк2~ 4

рк]

X рРк]

7=1

КРкъ

рк]

К

рк4

X Ррк/

7=1

X рРкI

7=1

Р4

. рк]

4

X Ррк]

7=1

кг

К „1,1 —

рк\ _ р] Крк2 рк 2 _ Р]

12 > 7=1 12 X Ррк] 7=1

рк 3 Р.! > Крк 4 рк4 _ Р1

12 X Ррк] 7=1 12 X Ррк, 7=1

где Ррщ - единичный индекс качества для характеристики временное сопротивление разрыву участка подготовки катанки и грубосреднего волочения; Ррц - единичный индекс качества для характеристик диаметр и временное сопротивление разрыву участка латунирования; Рърк- - единичный индекс качества для характеристик диаметр и временное сопротивление разрыву участка тонкого волоче-

£4

ния; Р ц - единичныи индекс качества для характеристик диаметр и разрывное усилие участка изготовления металлокорда.

ШАГ 14. Определение относительного индек-

са качества комплексного индекса качества Р

Рк-

2,7 =

где Р ц - общий индекс качества для характеристик временное сопротивление разрыву участка подготовки катанки и грубосреднего волочения;

о

Р ц - общий индекс качества для характеристик диаметр и временное сопротивление разрыву участка латунирования; Рр^ - общий индекс качества для характеристик диаметр и временное сопротивление разрыву участка тонкого волочения; Ррк/ ~ общий индекс качества для характеристик диаметр и временное сопротивление разрыву участка изготовления металлокорда; Р щ — единичный индекс качества для характеристик диаметр и разрывное усилие каждого компонента; 12 - анализируемый период времени, мес.; Крк1 -весовой коэффициент характеристик участка подготовки катанки и грубосреднего волочения; Крк2 -весовой коэффициент характеристик участка латунирования; Кркз - весовой коэффициент характеристик участка тонкого волочения; Кркл - весовой коэффициент характеристик участка изготовления металлокорда,

ШАГ 12. Определение общего индекса качества для каждой характеристики компонента технологического процесса:

^р] = V/*! + Крк2Ррк2 + ••• + Крк\2Ррк\2 •

ШАГ 13. Определение общего весового коэффициента для каждой характеристики компонента технологического процесса:

Рк

Ррк

РФ

где Рф - значение показателя качества базового образца принимается 1,67.

На рис. 3, 4 представлена динамика изменения во времени индексов качества Рр и Ррк по характеристикам диаметр и временное сопротивление для различных технологических циклов изготовления метизной продукции. При этом для единичных характеристик технологического процесса следует учитывать условия. Если 0,67> Рр; Ррк; Рр1; Ррк1, то уровень процесса очень плохой. В этом случае ширина интервала между контрольными нормативами не превышает 45. Вероятность появления брака составляет более 4,56%. Процесс не контролируем, он должен быть остановлен до принятия экстренных мер по его стабилизации, обучению и переаттестации персонала. Если 1,0<Рр\ Ррк; Р .; Р и < 0,67, то это неудовлетворительный уровень процесса. В этом случае ширина интервала между контрольными нормативами всего лишь в 4-6 раз превышает стандартное отклонение 5 . Процесс протекает неудовлетворительно. Необходимо организовать усиленный контроль процесса и провести 100%-ную проверку выпускаемой продукции с целью исключения брака. Немедленно провести исследования факторов, влияющих на разброс показателей, и принять меры по стабилизации процесса, а также повторному обучению персонала. Если 1,33 < Рр;Ррк \Ppt\Ppki ^ 1,0, то это удовлетво-

лтгтт^ гс ктштт / ее

-3(52), 2009 / ИII

рительный уровень процесса. В этом случае ширина интервала между контрольными нормативами в 6-8 раз превышает стандартное отклонение 8. При приближении Рр к 1 вероятность появления брака составляет 0,27%. Необходимо усилить про-

2,35 -

цедуры контроля процесса, провести анализ факторов, влияющих на разброс показателей, и провести мероприятия по улучшению состояния процесса. Если 1,67 <Рр\Ррк\Рр^РрЫ <1,33, то это хороший уровень процесса. В этом случае ширина

5 6 7

Месяц

ю

11

12

о О 2,00

1

0.

г & 1,60

?

г

§ 1,20

з:

0,80

-6-2

10

11

12

Месяц

Рис. 3. Динамика изменения во времени индексов качества Рр и Ррк по характеристике диаметр для различных технологических циклов изготовления метизной продукции: 1 - участок подготовки катанки и грубосреднего волочения; 2 - участок латунирования; 3 - участок тонкого волочения; 4 - участок изготовления металлокорда; 5 - целевое значение

Ф 1,60

0

а 1»40 -

8 1,20"

1 1,00 " | 0,80-

а 0,60-

§ 0,40 х

^ 0,20 0,00

"'"¿V"" 2 ЧВН 3

-,-,-,-,-,--,-

5 6 7 8 9 10 11 12

Месяц

1,80 2 1,60 лГ 1,40

1,20 Н | 1,00 ® 0,80 -^ 0,60$ 0,40-| 0,20 -0,00

1

3 4

6 7 8 9 10 11 12

Месяц

Рис. 4. Динамика изменения во времени индексов качества Рр и Ррк по характеристике временное сопротивление разрыву для различных технологических циклов изготовления метизной продукции: У - участок подготовки катанки и грубо-среднего волочения; 2 - участок латунирования; 3 - участок тонкого волочения; 4 - участок изготовления металлокорда;

5 - целевое значение

1

2

3

4

5

к а /ягггг^ г: кфрмтрш

UU/ 3(52), 2009-

интервала между контрольными нормативами в 8-10 раз превышает стандартное отклонение 8. Такой процесс считается хорошим (надежным). Если Pp\Ppk\Ppi\Ppki^61, то это очень хороший (высокий) уровень процесса. В этом случае ширина интервала между контрольными нормативами не менее чем в 10 раз превышает стандартное отклонение 8. Разброс параметров незначителен, отсутствует вероятность появления брака. При значениях индексов более 3 возможен пересмотр планов управления в сторону уменьшения или упрощения процедуры контроля.

Например, если значение индекса качества Рр участка тонкого волочения и участка изготовления металлокорда выше базового значения, то уровень процесса высокий. Значение индекса Рр по характеристике диаметр участка тонкого волочения находится в интервале от 1,97 до 2,44, а для Ррк - от 1,71 до 2,12, что говорит о стабильности процесса. При сравнении минимальных и максимальных значений индексов Рр и Ррк установлены условия: 1,71 < 1,97 (различие на 87%) и 2,12 < 2,44 (различие на 87%), что и подтверждает наличие возможности пересмотра границ регулирования по характеристике диаметр.

Значение индекса Рр по характеристике диаметр участка изготовления металлокорда находит-

ся в интервале от 2,04 до 2,25, а для Ррк - от 1,04 до 1,31. При сравнении минимальных и максимальных значений индексов Рр и Ррк установлены условия: 1,04 < 2,04 (различие на 51%) и 1,31 < 2,25 (различие на 58%), что говорит об относительно хорошей настройке процесса на центр поля допуска и возможны появления несоответствий.

Значение индекса Рр по характеристике диаметр участка латунирования находится в интервале от 1,2 до 1,89, а для Ррк - от 1,08 до 1,59. При сравнении минимальных и максимальных значений индексов Рр и Ррк установлены условия: 1,08 < 1,2 (различие на 90%) и 1,59 < 1,89 (различие на 84%). Поскольку присутствуют значения <1,33, то необходимы мероприятия по повышению индекса качества [8].

Развиваемая в настоящей статье методика оценки качества конечной продукции по показателям качества полуфабрикатов различных этапов технологического цикла позволяет выделить наиболее «болевые» участки технологии и определить их весовой вклад в формировании свойств и качества готовой продукции. Это дает дополнительные возможности управления процессом с целью повышения уровня качества промышленной продукции.

Литература

1. Ч и ч к о А. Н., Ф е к л и с т о в a JI. А., С а ч е к О. А. Алгоритмы статистических методов, используемых для повышения качества металлургической продукции на РУП «БМЗ»// Литье металлургии. 2008. № 4. С. 104-112.

2. WEB: http://wvvw.klubok.net/query.php_OueHKa качества. Структура квалитологии.

3. WEB: http://de.ifmo.ru/bk_netra/page.php? tutindex= 18&index= 12. Методы оценки уровня качества продукции.

4. Маки но Т., Ох ас и М., Докэ X., Маки но К. Контроль качества с помощью персональных компьютеров: Пер. сяпонск. М.: Машиностроение, 1991.

5. К о р о б о в В. Б. Анализ данных. Архангельск. Социология: 4М. 2005. № 20.

6. К у м э X. Статистические методы повышения качества: Пер. с англ. М.: Финансы и статистика, 1990.

7. А д л е р Ю. П., Маркова Е. В., Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. Изд. 2-е. М.: Наука, 1976.

8. Р о з н о М. И. и др. Практическое руководство. Применение прикладных статистических методов при производстве продукции (для специалистов по управлению качеством и специалистов технических служб). Н. Новгород: ООО СМЦ «Приоритет», 2004.