Разработка методики оценки результативности технологических процессов производства металлических изделий Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

ветствует требованиям ТУ 0930-011-01115863-2008. Данный уровень релаксационной стойкости в высокопрочной арматуре достигается за счет снижение макронапряжений и микроискажений, а также за счет перераспределения дислокаций в ходе проведения операции МТО.

Однако остаются важными задачами определение влияния различных режимов МТО на динамику изменения релаксационной стойкости высокопрочной арматуры, что требует проведение дальнейших испытаний. Также важной задачей является дальнейшее изучение механизмов влияния температуры нагрева и усилия натяжение в процесс МТО на изменение механических свойств и релаксационной стойкости высоко-

Работа проведена в рамках реализации комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства, выполняемого с участием российского высшего учебного заведения (договор 13.G25.31.0061), программы стратегического развития университета на 2012 — 2016 гг. (конкурсная поддержка Минобразования РФ программ стратегического развития ГОУ ВПО), а также гранта в форме субсидии на поддержку

Библиографический список

1. Барышников М.П., Долгий Д.К., Куранов К).К., Зайцева М.В. Исследование процесса механотермической обработки арматуры из высокоуглеродистых сталей // Сталь. 2012. № 2. С. 89 - 92.

2. Долгий Д.К., Корчунов А.Г., Барышников М.П. Моделирование процесса стабилизации высокопрочной холоднодеформированной арматуры // Вестник МГТУ им Г.И. Носова. 2012. № 2. С. 43 - 45.

3.Физическое металловедение: Учебник для вузов. Грачев C.B., Бараз В.Р., Богатов A.A., Швейкин В.П. - Екатеринбург: Изд-во Уральского государственного технического университета - УПИ, 2001. 534 с.

УДК 658.562.4

А.Г. Корчунов, A.B. Лысенин

ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ РЕЗУЛЬТАТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Производство металлических изделий является многооперационным процессом и базируется на использовании энергозатратных технологических операций (холодная пластическая деформация, горячая пласти-

ческая деформация, термическая обработка, химические методы и др.), на которых идет основной прирост показателей качества (ПК), требуемых в готовой продукции. Формирование показателей качества зависит как от механических свойств и качества исходной заготовки, так и от технологических режимов, которые применяются на различных стадиях обработки. На каждой технологической операции показатели качества должны достигать определенного уровня, и чем полнее соответствие данному уровню, тем результативнее технологическая операция. Поэтому производство металлических изделий требует создания методики количественной оценки результативности многооперационных технологических процессов, что позволит осознанно назначать технологические режимы и повысить результативность производства.

Существующие в литературе научные сведения о методах определения результативности процессов носят разрозненный характер, направлены на решение частных задач, что затрудняет их объединение в единую методику оценки результативности многооперационных технологий обработки, разработанной до возможности практического применения и позволяющей обоснованно определять технологические резервы и управляющие воздействия, обеспечивающие достижение заданного уровня потребительских свойств готовой продукции [1, 2].

В стандарте ГОСТ Р ИСО 9000-2008 определяется понятие «результативность» как степень выполнения запланированной деятельности и достижения запланированных результатов. Результативность определяется через сопоставление плановых и фактических значений характеристик деятельности (процесса) и достигнутых результатов. Согласно данному определению под результативностью технологического процесса следует понимать степень соответствия показателя качества (ПК) выпускаемой продукции требованиям научно-технической документации (НТД). При этом максимально возможная результативность процесса составляет 100 %, что соответствует полному обеспечению заданного уровня качества продукции. В международных стандартах ISO серии 9000 рекомендуется по каждому процессу определять результативность и использовать полученные значения для управления качеством производимой продукции.

При разработке методики оценки результативности производства металлических изделий использовался принцип исследования качества технологического процесса, основанный на выявлении функций процесса в целом и отдельных его операций в частности. Каждая функция технологического процесса направлена на достижение определённого результата. Поэтому оценка по степени выполнения функции, т.е. по степени достижения результата названа результативностью, что не противоречит общепринятому в стандартах определению этого термина [3].

В реальных условиях при производстве металлических изделий мы сталкиваемся с нестабильностью технологии, проявляющейся в том, что при обработке по одинаковым технологическим режимам может быть получена продукция с существенно различающимися конечными свойствами, поэтому для количественной оценки результативности технологических процессов производства металлических изделий предложена энтропия. Энтропия характеризует неопределенность характеристик технологии и качества. Чем меньше неопределенность технологического процесса, тем он результативнее в качестве получения готовой продукции с заданным набором потребительских свойств. Энтропия дает комплексную оценку результативности производства не по одному какому-то показателю, а по кортежу показателей качества. Данная оценка результативности применима как для всего технологического процесса, так и отдельных ее операций.

В процессе технологической обработки изменяются свойства продукции и, соответственно, изменяются показатели качества. Показатели качества исходной заготовки и готовой продукции формализуются как

Г° =(¥?,и У = (У1

У2 '•••уи ):

(1)

,0

где Уп - показатель качества исходной заготовки; Уп - показатель качества готовой продукции; П - число регламентируемых показателей качества.

Разброс значений показателей качества исходной заготовки и го-товои продукции характеризуется ковариационными матрицами Ку и Яу:

-1Г*

<2 -\q=l

0

0 , г ^г^Л!

1°)] [у

е°

- 2 е"-1<?=1

1

<?1

, дп

д2

1 е°

е -1<?=1

дп

]} ]} ]}

(2)

Я

Ку =

¿¿{Ьг*7! Ф*!"*7! >1) ! ¿Д^Г^^Ь-^7^]}

(3)

где ()0 я () - множество измеренных значений показателей качества соответственно исходной заготовки и готовой продукции; и ц(Уп ) -

средние значения показателей качества, соответственно, исходной заготовки и готовой продукции:

,0

у 7°

м(Хп) =

1

б £ ^

(4

(5)

<2 9=1

При представлении данных в ковариационной матрице, используются относительные значения показателей качества, т.е. переход к относительным значениям по каждой величине достигается делением ее фактического значения на среднее. При использовании относительных значений выравниваются порядки величин и их характеристики типа: размах, среднее квадратичное отклонение, ковариация становятся сопоставимыми.

Ковариационные матрицы (2,3) характеризуют разброс значений показателей качества, отклонение фактических значений относительно их средних значений. Изменение ковариационных матриц (2,3), вычисленных по измерениям показателей качества горячекатаной заготовки и готовой продукции позволяет сравнить технологии производства металлических изделий из различных марок стали или с разными режимами обработки. Однако непосредственное сопоставление матриц — задача достаточно сложная [4]. В качестве обобщенной оценки сравнения ковариационных матриц введена энтропия.

Энтропия показателей качества исходной заготовки и готовой продукции, может определена, следуя А.Н. Колмогорову [5], по кова-

н0 = Пу,

(6)

Ну = Ну ,

(7)

,0

где с^Лу, с^Л^ -определители ковариационных матриц (2,3).

Изменение энтропии показателей качества в процессе всей технологии производства определяется в виде:

Ну -НА

Ш = —-— -100%,

я

(8)

0

где Но — энтропия показателей качества исходной заготовки; Ну - энтропия показателей качества готовой продукции.

Уменьшение энтропии (8) свидетельствует о стабилизации технологии производства, снижении отклонения показателей качества относительно средних значений и тем самым показывает степень результативности технологического процесса в целом.

В настоящей работе в качестве примера была проведена оценка результативности технологического процесса производства высокопрочной арматуры в условия ОАО «ММК-МЕТИЗ» г. Магнитогорск. В табл. 1 приведены результаты расчета результативности по предлагаемой мето-

Таблица 1

Энтропийная оценка результативности технологических процессов производства высокопрочной арматуры

Марка стали Энтропия Н 0 Технология Энтропия НУ АН ,%

80ХФЮ -7,5 15 мм—>9,6 мм -11,16 48,8

15,5 мм—>9,6 мм -10,4 38,6

16 мм—>9,6 мм -12,8 70,6

15 мм—>10 мм -5,57 -25,7

15,5 мм—>10 мм -5,46 -27,2

85ХФЮ -7 15 мм—>9,6 мм -12,9 84,2

15 мм—>10 мм -5,7 -18,5

85ФЮ -7,1 15 мм—>10 мм -12,9 81,7

80Р -5,64 15 мм—>9,6 мм -11,08 96,5

В результате реализации разработанной методики оценки результативности было установлено, что наибольшее благоприятное изменение результативности (уменьшение энтропии на 96%) обеспечивает технология производства высокопрочной арматуры (диаметр 9,6 мм) из стали марки 80Р с диаметром исходной заготовки 15 мм.

Следовательно, изменение энтропии (6,7), определяемой по ковариационной матрице (2,3), отражает процессы изменения технологии в результате изменчивости начальных свойств заготовки (химический состав, начальные механические свойства), соблюдения технологии и т. п. Уменьшение энтропии говорит о благоприятной результативности технологии, снижении отклонения фактических значений показателей качества высокопрочной арматуры относительно средних значений, получении готовой продукции с заданным набором потребительских свойств. Рост энтропии, наоборот, свидетельствует о росте неопределенности и отклонений значений показателей качества. Уменьшение разброса значений показателей качества высокопрочной арматуры от каждой предыдущей технологической операции к последующей, говорит об уменьшении неопределенности, поэтому, накладывается требование минимизации энтропии, а именно: АН —> min.

Выводы

1. Этропийная результативность технологических процессов производства металлических изделий является комплексной оценкой всех показателей качества готовой продукции. Энтропия показывает меру «отклонения» формируемых механических свойств в процессе производства, от заданного уровня. Чем меньше «отклонение», тем меньше энтропийный показатель, а следовательно, результативнее процесс в качестве получения готовой продукции с заданным набором потребительских свойств. Данная оценка результативности применима для всего технологического процесса, так и отдельных ее операций.

Использование данной методики позволит оценить неопределенность технологических операций или всего технологического процесса производства, выявить степень достижения запланированных показателей качества готовой продукции, осознанно назначать технологические режимы и повысить результативность производства.

Работа проведена в рамках реализации комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства, выполняемого с участием российского высшего учебного заведения (договор 13.G25.31.0061), программы стратегического развития университета на 2012 — 2016 гг. (конкурсная поддержка Минобразования РФ программ стратегического

развития ГОУ ВПО), а также гранта в форме субсидии на поддержку научных исследований (соглашение М 14.В37.21.0068).

Библиографический список

1. Скрипко JI.E. Результативность и эффективность систем менеджмента качества российских предприятий // Известия Санкт-Петербургского университета экономики и финансов. 2008. № 1. С. 2638.

2. Гэри Кокинз. Управление результативностью. Альпина Бизнес Букс: Изд-во Альпина Паблишер, 2007. 328 с.

3. Рубин Г.Ш., Корчунов А.Г., Лысенин A.B. Управление результативностью многооперационных технологических процессов // Управление большими системами: Материалы VIII Всеросс. школы-конф. молодых ученых. М., 2011. С. 327-331.

4. Кузнецов JI.A. Оценка нестабильности металлургической технологии //Известия вузов. Черная металлургия. 2007. №7. С. 51-56

5. Колмогоров А.Н. Теория информации и теория алгоритмов. М.: Наука, 1987. 304 с.

УДК 621.778.1 Носков С.Е. ОАО «ММК-Метиз» Харитонов В.А.

ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный технический университет » Иванцов А.Б.

ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет », филиал в г. Белорецке

РАЗРАБОТКА РЕЖИМОВ НАСТРОЙКИ РИХТУЮЩИХ И ПРЕФОРМИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ

При свивке каната на проволоку действует три вида механического нагружения: изгиб, растяжение (сжатие), кручение [2]. Дополнительная обработка каната, предусматривающая аналогичную схему нагружения, предназначена для минимизации остаточных напряжений упругого пружинения и силовых моментов, образованных при свивке и частично остаточных напряжений в проволоке, образованных при ее волочении.

В последние годы заметно повысились требования по прямолинейности и равновесности стальных канатов [1]. Кроме того, к настоящему времени значительно изменилась технология производства канат-