ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕДУР СТАТИСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

СТАНДАРТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ КА ЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ

УДК 658.562; 621.9

ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕДУР СТАТИСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ

А. С. Горелов

Предложены новые схемы реализации разработанных автором методов статистического приемочного контроля качества применительно к продукции на этапах производства и хранения.

Ключевые слова: непрерывный выборочный контроль, штучная и нештучная продукция, поток продукции.

Идея использования планов непрерывного выборочного контроля при решении задач автоматизации производств штучной продукции позволила предложить новые методы автоматизированного статистического контроля (АСК).

Аналогом методов послужил способ избирательного контроля изделий акад. Л.Н. Кошкина, заключающийся в том, что с целью автоматизации контроля в технологическом потоке, каждое последующее изделие измеряют по одному очередному параметру и выполняют заданное число циклов измерения, причем число технологических параметров и число контролируемых параметров не имеют общих делителей [1].

Однако метод Л.Н. Кошкина не может обеспечить заданный предел среднего уровня дефектности в готовой продукции после контроля, так как отсутствуют действия, связанные с отбраковкой определенного количества изделий, то есть существующий способ лишь обеспечивает получение информации о наличии бракованных изделий.

Для обеспечения в продукции отсутствия превышения допустимого уровня дефектности после контроля в процедуру контроля вводится операция текущего накопления определенного количества непроконтролированных изделий или объемов нештучной продукции в накопителе, расположенном за устройством контроля. При появлении одного или нескольких дефектных изделий (или объемов), обнаруженных устройством контроля, объем накопителя выводится из потока для отбраковки. В качестве накопителя могут использоваться стационарные или транспортные участки за устройством контроля.

Согласно процедурам типа ЛСБР обеспечивается гарантия непревышения определенного предельного среднего выходного уровня дефектности продукции [2,3].

Задачей методов является обеспечение предела среднего уровня дефектности продукции в результате выборочного контроля и возможной по результатам контроля разбраковки или отбраковки продукции.

Для штучной продукции поставленная цель достигается тем, что изделия для контроля с определенной частотой отбирают из потока и при обнаружении дефектных изделий осуществляют разбраковку или отбраковку продукции, производят накопление

482

непроконтролированных изделии в накопителе, который располагают за устройством контроля, причем, при обнаружении одного или нескольких дефектных изделий в устройстве контроля, изделия, содержащиеся в накопителе, выводят из потока для их отбраковки, при этом объем накопителя превышает количество изделий, изготовленных за период между выборочным контролем, причем выборочный контроль осуществляют несколькими одноименными или разноименными устройствами контроля с отдельными накопителями или общим накопителем.

Рассмотрим схематические примеры реализации метода проведения статистического контроля.

На рис. 1 изображена простейшая схема выборочного контроля с частотой / =0,2 и одним устройством контроля.

др 2 3

1 А___- у_____-

\шшш шшж шшма I

-------

Рис. 1. Простейшая схема статистического контроля: 1-устройство контроля;

2- конвейер с изделиями; 3 — накопитель; 4 - устройство удаления накопленных изделий с конвейера в устройство хранения и разбраковки; 5 - устройство хранения

и разбраковки

На рис. 2 изображена схема выборочного контроля с использованием нескольких (например, трех) одноименных устройств контроля, расположенных с переменным шагом вдоль конвейера.

Конвейер в процессе работы последовательно находится в положениях а), б), в) и т.д. Частота контроля / =0,2. Обозначения на рис. 2 аналогичны рис. 1.

На рис. 3 изображена схема выборочного контроля с использованием нескольких (например, трех) одноименных устройств контроля, расположенных так, что загрузка их осуществляется в одном месте (например, расположенных на поворотном столе). Частота контроля / =0,2. Обозначения на рис. 3 аналогичны рис. 1.

На рис. 4 изображена схема выборочного контроля в роторно-конвейерной линии с использованием нескольких (например, пяти) разноименных устройств контроля, расположенных в контрольном роторе. Все пять параметров изделий, расположенных в цепном конвейере, контролируются с частотой / =0,2.

Рис. 2. Схема статистического контроля с расположением устройств контроля вдоль конвейера 483

Объем накопителя / задается для каждого параметра индивидуально коман-доаппаратом. Обозначения на рис. 4 аналогичны рис. 1.

Рис. 3. Схема статистического контроля с расположением устройств контроля

на поворотном столе

С конвейера 2 загружается изделие с частотой / в устройство 1 контроля. Конвейер продолжает движение, причем объем непроконтролированных изделий остается внутри накопителя 3, представленного как продолжением линии конвейера, так и отдельным элементом линии.

При обнаружении в устройстве 1 контроля дефектного изделия, устройство 4 удаления изделий, сбрасывает непроконтролированные изделия в устройство 5 хранения и разбраковки. Изделия в устройстве 5 проходят разбраковку с возвратом или без возврата годных изделий на конвейер в соответствии с технологией контроля.

Использование предлагаемого метода выборочного контроля штучной продукции позволяет обеспечить в контролируемой продукции ограничение уровня дефектности до определенной величины, заложенной в требованиях потребителя.

Рис. 4. Схема статистического контроля с расположением устройств контроля

в роторе

Аналогичная цель достигается при использовании процедур приемки партий штучной продукции. Однако предлагаемый метод позволяет отказаться от формирования партий и принимать продукцию непосредственно в процессе производства. Это исключает процедуры накопления, хранения партий, последующего равномерного отбора изделий из партий, обеспечивает оперативную обратную связь с технологическим оборудованием при появлении брака.

Метод АСК штучной продукции защищен патентом РФ [4].

Метод АСК нештучной продукции заключается том, что поток нештучной продукции разделяют в последовательности выпуска на изолированные объемы, которые контролируют с определенной частотой и при обнаружении брака осуществляют разбраковку или отбраковку продукции, находящейся в изолированных объемах в накопителе, который располагают за устройством контроля, при этом объем продукции в накопителе превышает объем продукции, изготовленной за период между выборочным контролем.

Рассмотрим схематические примеры реализации метода проведения АСК нештучной продукции. На рис. 5 изображена схема контроля с остановом "потока" нештучной продукции при разделении (дискретизации) продукции в подкатные емкости.

5-1_]

4

На рис. 6 изображена схема контроля с остановом "потока" нештучной продукции при дискретизации продукции в многосекционную емкость. Обозначения на рис. 6 аналогичны рис. 5.

На рис. 7 изображена схема контроля без останова "потока" нештучной продукции при дискретизации продукции в секции транспортера. Обозначения на рис. 7 аналогичны рис. 5.

Рис. 5. СхемаАСКс дискретизацией нештучной продукции в подкатные емкости: 1 — устройство контроля; 2 — поток нештучной продукции; 3 — накопитель; 4 — переключатель потока; 5 — сборник забракованной продукции;

6 - изолированные объемы

На рис. 8 изображена схема контроля без останова "потока" нештучной продукции при дискретизации продукции в находящиеся натранспортере емкости. Обозначения на рис. 8 аналогичны рис. 5.

Рис. 6. Схема АСК с дискретизацией нештучной продукции в многосекционную емкость

На схемах АСК, изображенных на рис. 5 - 8, "поток" нештучной продукции 2 периодически контролируется устройством контроля 1, разделяется на изолированные объемы 6, которые в зависимости от результата контроля могут быть выведены в сборник забракованной продукции 5.

Рис. 7. Схема АСК с дискретизацией нештучной продукции в секции транспортера

Переключатели 4 "потока" используются для действий с изолированными объемами 6.

В рамках реализации метода предложены устройства управления качеством нештучного продукта [5].

По схеме на рис. 9 жидкий продукт, непрерывно перемещаясь по линии основного потока 1, через распределительный узел 4, в котором срабатывают соответствующие клапаны, последовательно заполняет накопительные ёмкости 6.

При заполнении емкостей 6 с установленной периодичностью, меньшей числа накопительных ёмкостей, пробоотборниками 5 осуществляется отбор проб с последующими анализом качества и установлением годности продукта в емкости.

485

з 1[И|

¡¡|||||||Ш|||Ш§

"б """с^"" I;

гяы

Рис. 8. Схема АСК с дискретизацией нештучной продукции в находящиеся на транспортере емкости

а б

Рис. 9. Схема устройства управления качеством жидкого продукта: а — вид сбоку; в — вид сверху (в плане)

По результату анализа происходит последовательное опорожнение накопительных ёмкостей (включая проконтролированную) либо далее в основную линию 2 (при соответствующем качестве), либо через линию отвода 3 в индивидуальные накопительные ёмкости (на схеме не показаны) для дальнейших операций отбраковки или разбраковки индивидуальных накопительных емкостей.

По схеме на рис.10 сыпучий продукт непрерывно перемещается по линии основного потока 1, которая за счет поворотного сопла последовательно наполняет секции 6 бункера. При заполнении секций 6 с установленной периодичностью, меньшей общего числа секций 6, пробоотборником 5 осуществляется отбор проб с последующими анализом качества и установлением годности продукта в проконтролированной секции.

По результату анализа происходит последовательное опорожнение через распределительный узел 4 секций 6 (включая проконтролированную) либо далее в основную линию 2 (при соответствующем качестве), либо через линию отвода 3 в индивидуальные накопительные ёмкости (на схеме не показаны) для дальнейших операций отбраковки или разбраковки индивидуальных накопительных емкостей.

Устройства управления качеством нештучного продукта могут быть совмещены конструктивно с широко используемыми выравнивающими емкостями, играющими для нештучной продукции ту же роль, что и бункера межоперационного запаса для штучной продукции.

При получении партий нештучной продукции для последующего хранения техническими условиями назначается план контроля, устанавливающий количество и порядок отбора проб, собственно процедуру контроля и оценки качества. По результатам оценки качества проб партию принимают или не принимают для хранения.

Формирование партии в хранилище связано с процедурами полного накопления и последующего равномерного отбора проб из всего объема партии. Требование сформировать партию и только потом приступить к пробоотбору и анализу качества не позволяет обеспечить оперативность решения. Кроме того, формирование партии в целом предусматривает перемешивание продукта и усреднение его характеристик по объему. При наличии в партии очагов несоответствия это ухудшает качество основного объема партии.

5 6

'ШШй 11® и-• ШШ

в! ''аЯЙ

а б

Рис. 10. Схема устройства управления качеством сыпучего продукта: а — вид сбоку; в — вид сверху (в плане)

Задачей метода АСК в этом случае является обеспечение возможности с определенными гарантиями потребителя вести приемку в процессе размещения продукции в хранилище.

Метод статистического контроля и размещения продукции в хранилище заключается том, что определенный объем продукции разделяют в последовательности поступления в изолированные секции хранилища, которые контролируют с определенной частотой, после поступления и размещения определенного объема продукции в случае обнаружении брака в хранилище осуществляют разбраковку продукции, находящейся в изолированных секциях, заполненных перед секцией, в которой обнаружили брак, при этом число секций для разбраковки превышает число секций, заполненных за период между выборочным контролем (рис. 11).

Рис.11. Схема реализации метода статистического контроля и размещения продукции в хранилище: 1 — устройство контроля; 2 — объем продукции;

3 — хранилище; 4 — переключатель потока; 5 — сборник забракованной продукции;

6 - изолированные секции; 7 - выходной распределительный узел;

8 - линия возврата продукции на контроль

На рис. 11 изображена схема размещения определенного объема продукции 2 в изолированных секциях 6 хранилища 3. При обнаружении устройством контроля 1 дефектной продукции содержимое соответствующей секции сбрасывается в сборник 5, а содержимое предыдущих секций разбраковывается устройством 1. Хранилищем может являться емкость для нештучной продукции или склад штучной продукции.

Использование предлагаемого способа обеспечивает совмещение процедур статистического контроля и размещения партии нештучной продукции для последующего хранения, оперативную обратную связь с технологическим оборудованием при появлении брака, предотвращение засорения при последующем перемешивании основного объема продукции появляющимися в технологическом потоке отдельными объемами несоответствующего качества.

Метод в дальнейшем может быть распространен на проведение статистического контроля партии штучной продукции при размещении ее в автоматизированном складе.

Связь между оборудованием в последовательности технологического процесса может быть жесткой и гибкой.

В случае жесткой связи с помощью межоперационного жестко сблокированного транспортера (например, транспортного ротора или конвейера) емкость межоперационного накопителя соответствует числу позиций транспортера, находящихся между технологическими позициями.

В случае гибкой связи технологических позиций накопитель выполняет функцию создания межоперационных заделов и его емкость меняется. Такие устройства для мелких и средних изделий машиностроители часто называют бункерами.

Главным свойством бункеров является обеспечение "дожатия" заготовки на технологическую позицию за время меньшее или равное циклу позиции. При любой степени наполнения бункера заготовка будет обязательно выдана на позицию. Это является преимуществом гибкой связи по сравнению с жесткой.

Разработанные методы АСК могут быть использованы для межоперационного контроля. Накопление продукции для реализации процедуры статистического контроля при этом должно быть постоянным. Поэтому при жесткой связи вывод объема межоперационного накопителя означает перерыв в питании последующей операции.

В случае гибкой связи за счет межоперационного задела обеспечивается бесперебойное питание последующей технологической позиции. Поэтому при проведении межоперационного АСК объем межоперационного задела определяется не только параметрами надежности оборудования, но и параметрами плана контроля.

Таким образом, в случае гибкой связи накопление осуществляют в два

приема:

- транзитное упорядоченное накопление без "дожатия" объема продукции, превышающего межпроверочный период и соответствующего плану контроля;

- накопление с "дожатием" (неупорядоченное или упорядоченное, транзитное или магазинное) объема продукции, соответствующего производительности, среднему времени простоя и коэффициенту использования оборудования.

Между двумя пунктами накопления должен находиться переключатель потока, который:

- задерживает поток до образования необходимого по плану контроля объема;

- при обнаружении брака выводит накопленный объем из потока;

- при сформированном в соответствии с планом контроля объеме накопления и отсутствии брака при контроле пропускает продукцию в бункер с "дожатием".

Таким образом, предложенный метод АСК и межоперационного накопления продукции, заключается в том, что "поток" продукции после технологической операции контролируют с определенной частотой а затем продукцию накапливают, причем накопление осуществляют в два приема: транзитное упорядоченное накопление без "дожатия" объема продукции, превышающего межпроверочный период и соответствующего плану контроля и накопление с "дожатием" (неупорядоченное или упорядоченное, транзитное или магазинное) объема продукции, соответствующего производительности, среднему времени простоя и коэффициенту использования оборудования; при обнаружении брака осуществляют вывод из "потока", разбраковку или отбраковку объема транзитного упорядоченного накопления.

В рамках реализации метода предложено бункерное устройство для штучной продукции (рис. 12).

На рис.12 поток продукции накапливается в бункере, имеющем на входе дорожку для упорядоченного накопления, а далее бункерную емкость для накопления с "дожатием". Такая конструкция обеспечивает проведение АСК и создание межопера-

ционного запаса. В связи с дополнением системы двух технологических позиций новыми элементами возникает новая научная задача создания математической модели, сочетающей элементы моделей непрерывного выборочного контроля и элементы известных моделей формирования межоперационного запаса.

Рис.12. Бункерное устройство для АСК и накопления межоперационного задела: 1 — устройство контроля; 2 —поток продукции; 3 — бункер; 4 — переключатель потока; 5 — сборник забракованной продукции; 6 - дорожка для транзитного

упорядоченного накопления; 7 - бункерная емкость для накопления межоперационного задела с гравитационным "дожатием "

Представленные новые варианты устройств позволяют реализовать разработанные методы АСК штучной и нештучной продукции

Список литературы

1. А.с. 462973 СССР, МПК2 G01b 5/00. Способ избирательного контроля / Л.Н. Кошкин Опубл. 05.03.75., Бюл. №9 2 с.

2. Горелов А.С. Автоматизированный статистический контроль продукции массовых производств; под науч. ред. В.В. Прейса. Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. 220 с.

3. Горелов А.С. Статистические методы в управлении качеством пищевой продукции: учеб. пособие; под ред. В.В. Прейса. Тула: Изд-во ТулГУ, 2015. 224 с.

4. Пат. 2230017 Российская Федерация, МПК7 B65G47/28. Способ выборочного контроля штучной продукции / Горелов А.С., Кальченко И.Ю. Опубл. 27.11.05. Бюл. № 33. 4 с.

5. Пат. 54430 Российская Федерация, МПК7 G 01 N 1/10, 1/20. Устройство управления качеством нештучного продукта / Сосков В.Б., Горелов А.С., Прейс В.В. Опубл. 27.06.06. Бюл. № 18. 2 с.

Горелов Александр Стефанович, канд. техн. наук, доцент, asgorelov@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

THE BASIC SCHEME OF AUTOMATED PROCEDURES STATISTICAL QUALITY CONTROL

A. S. Gorelov

New schemes of realization of the methods of statistical acceptance quality control developed by the author in relation to production at the stages of production and storage are offered.

Key words: continuous sampling, single and unstuck products, the flow ofproducts.

Gorelov Alexander Stefanovich, candidate of technical sciences, docent, asgorelov@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University