Система снижения дефектности изделий машиностроительного производства, основанная на статистических методах управления качеством Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

НАУЧНЫЕ СООБЩЕНИЯ

УДК 681.5:658.56

СИСТЕМА СНИЖЕНИЯ ДЕФЕКТНОСТИ ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА, ОСНОВАННАЯ НА СТАТИСТИЧЕСКИХ МЕТОДАХ

УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ

© 2011 г. М.И. Ковалев

Южно-Российский государственный South-Russian State

технический университет Technical University

(Новочеркасский политехнический институт) (Novocherkassk Polytechnic Institute)

Разработана, апробирована и внедрена система снижения дефектности изделий кузнечного производства ООО «ПК "НЭВЗ"», которая позволяет определять области отклонений от номинальных значений. Система управления базируется на статистических методах управления качеством (SPC). Входным объектом системы являются статистические данные, а выходным - корректирующие действия, направленные на снижение потерь от брака.

Ключевые слова: система управления; технологический процесс; алгоритм; изделие; брак; уровень дефектности; корректирующее действие; экономия.

The system of decrease in deficiency of products offorge manufacture of Open Company «Industrial company «NELP» which allows to define areas of deviations from rating values is developed, approved and introduced. The control system is based on statistical management methods quality (SPC). Entrance object of system is the statistical data, and target object- the correcting actions directed on decrease of losses from marriage.

Keywords: control system; technological process; algorithm; product; marriage; deficiency level; correcting action; economy.

Для улучшения качества подвижного состава (ПС) железных дорог требуется определение множества входящих воздействий путем системного анализа технологических процессов (ТП) производства деталей. Узлы ПС включают более 700 изделий кузнечного производства. Поэтому надежность электровозов, в том числе выпускаемых ООО «ПК "НЭВЗ"», зависит от качества деталей, изготовленных кузнечным цехом завода.

Наличие некачественных изделий указанного производства влечет за собой на дальнейших технологических стадиях (таких как механическая обработка, сварка, сборка узлов и агрегатов) увеличение потерь от брака и повышение количества дефектов ПС.

На основе плана повышения качества продукции ООО «ПК "НЭВЗ"» с целью предупреждения попадания на последующие стадии производства некачественных изделий кузнечного цеха была разработана и внедрена система снижения уровня дефектности, базирующаяся на статистических методах управления качеством. Последовательность действий при управлении ТП реализована в виде алгоритма повышения качества изделий кузнечного производства (рис. 1).

Новизна решения задачи заключается в разработке и внедрении алгоритма системного управления технологическими процессами предприятия на основе инструментов управления качеством.

Системный подход к управлению ТП на основе этого алгоритма позволяет определять области для улучшений и отслеживать результативность коррек-

тирующих входных действий, направленных на снижение уровня дефектности изделий.

Эффективность разработанного алгоритма показана на примере процесса изготовления детали «втулка», которая входит в состав рессорного подвешивания тележки пассажирских и грузовых электровозов. Согласно диаграмме Парето за май 2010 г. втулка была наиболее дефектным изделием и составила около 80 % несоответствий от общего количества дефектных изделий по цеху (рис. 2 а) [1, 2].

Технологический параметр, по которому процесс был дефектоносным, это - высота фланца, равная 16 мм с допуском ± 2 мм (рис. 2 б). Данный размер не выдерживался на операции штамповки и приводил к появлению исправимого брака, что влекло за собой увеличение материалоемкости и необходимость дополнительной механической обработки на последующих стадиях производственного цикла.

Оценка текущего состояния ТП показала, что процесс нестабилен и смещен к верхней границе поля допуска. На гистограмме и контрольной Х-карте отчетливо видна область исправимого брака (рис. 3 а). Уровень дефектности, рассчитанный с помощью показателей возможностей процессов Ср - поведения процесса относительно границ поля допуска, и Срк -отражающего настройку на середину этого поля, составил около 20 %. Это говорит о том, что без вмешательства в ТП примерно каждое пятое изделие будет бракованным [3, 4].

Рис. 1. Алгоритм проведения работ по снижению уровня дефектности с использованием статистических методов управления качеством

Втулка

Болт Вилка Подвеска

Изделие

б

Рис. 2. Диаграмма Парето по дефектным изделиям кузнечного цеха за май 2010 года (а) и контролируемый параметр втулки (б)

Для снижения уровня дефектности на основании диаграммы Исикавы были разработаны и реализованы корректирующие действия по изменению длины заготовки в технологической документации и корректировке размеров оснастки (размер штампа был выполнен по верхнему допуску детали). Реализация корректирующих действий позволила добиться статистически управляемого поведения процесса, настроенного на середину поля допуска (рис. 3 б). Другими словами,

практически все изделия после штамповки стали соответствовать номинальному значению (равному 16 мм), что и показывает контрольная Х-карта. На гистограмме видно, что ТП приведен к нормальному распределению. Уровень дефектности был снижен до 850 дефектных изделий на миллион выпущенных (Ср = 1,207 и Срк = 1,110). Годовая экономия времени от выполненной работы составила более 50 чел.-ч с учетом плана выпуска товарной продукции на 2010 г. [5].

а

Гистограмма

Интервал

см сч см м

- Нормал ьное распределение

Гистограмма

О) о> о о

Интервал

■ Частота —о—Нормальное распределение

б

Рис. 3. Текущее состояние технологического процесса производства «втулки» до (а) и после (б) реализации корректирующего действия: LSL - нижняя граница поля допуска; SL - середина поля допуска; USL - верхняя граница поля допуска; LСL - нижняя контрольная граница; СL - средняя контрольная линия; UСL - верхняя контрольная граница

Экономический эффект от системы снижения уровня дефектности изделий представлен на примере операции ковки детали «вилка», входящей в тормозную систему электровозов. Данное изделие периодически браковалось контролерами отдела технического контроля как неисправимый брак, что приносило убытки заводу. Изделия браковались из-за несоблюдения линейного размера 85 мм с допуском ± 2 мм (рис. 4).

Рис. 4. Контролируемый параметр

Цеховой группой качества был проведен системный статистический анализ текущего состояния технологического процесса и определены с помощью диаграммы Исикавы основные причины брака, а именно, несовершенство оснастки и несоблюдение технологической дисциплины.

В результате анализа были получены следующие данные:

- на гистограмме и контрольной карте видно, что ТП выходит за пределы нижней границы поля допуска и, как следствие, влечет появление брака (рис. 5 а);

- уровень дефектности процесса составил около 60 %, что соответствует 600 тысячам дефектов на миллион изготовленных изделий.

На основе анализа было разработано корректирующее действие по изменению размеров оснастки с учетом усадки металла. После внедрения корректирующего действия был получен стабильный процесс, настроенный на середину поля допуска (рис. 5 б), с уровнем брака 0,005 %, что составляет 46 дефектных изделий на миллион изготовленных. Достигнуто снижение уровня дефектности на 60 % (Ср = 2,241 и Срк = 1,661), что позволило сэкономить около 800 тыс. руб. с учетом плана выпуска товарной продукции на 2010 г. С целью предупреждения повторного отклонения ТП от управляемого состояния в цехе проводится периодическая проверка оснастки.

В целом система управления ТП применена к 11 проблемным процессам кузнечного цеха ООО «ПК ''НЭВЗ''». Результатом работы системы является снижение уровня дефектности в среднем до 0,03 %, что позволило высвободить 85 чел.-ч в год и сэкономить более 900 тыс. руб. Экономический эффект от мероприятий с применением статистических методов в кузнечном цехе рассчитан следующим образом: Э = 0,5QCP , где Q - годовой план выпуска товарной продукции; С - стоимость единицы изделия; Р - уровень дефектности технологического процесса.

а

Гистограмма

Интервал

-*— Нормальное распределение

Гистограмма

»v 4v „v $

Интервал

— Нормальное распределение

б

Рис. 5. Текущее состояние технологического процесса производства «вилки» до (а) и после (б) реализации корректирующего действия

а

Таким образом, системный подход к управлению ТП кузнечного производства носит универсальный характер и может быть применен к другим видам ТП машиностроения (механическая обработка, литейное производство, штамповка, сварка).

Литература

1. Ковалев М.И. Анализ статистических данных с помощью диаграммы Парето // Информационные и управляющие системы в пищевой и химической промышленности : ма-

териалы междунар. науч.-практ. конф. Воронеж, 2009. С. 92 - 96.

2. Ковалев М.И. Электронная таблица Парето. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ 2009613738 РФ /Роспатент. Заявл. 25.05.2009; зарег. в Реестре программ для ЭВМ 13.07.2009 - № 2009612539.

3. ГОСТ Р 50779 - 2001 Показатели возможностей процессов.

4. Кузнецов Д.М., Ковалев М.И. Оптимизация перевода показателей возможностей процессов // Безопасность жизнедеятельности. Охрана труда и окружающей среды : межвуз. сб. науч. тр. / Ростов. гос. акад. с.-х. машиностр. Ростов н/Д., 2009. Вып. 13. С. 16 - 19.

5. Управление качеством / Ю.П. Адлер [и др.] М., 2002. 138 с.

Поступила в редакцию 18 марта 2011 г.

Ковалев Максим Игоревич - аспирант, Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт), ведущий инженер по стандартизации ООО «Производственная компания «Новочеркасский электровозостроительный завод» (ООО «ПК "НЭВЗ"»). Тел. (8635) 29-25-80. E-mail: www.kovalev@gmail.com

Kovalev Maxim Igorevich - post-graduate student, South-Russia State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute) leading engineer on standardization Open Company «Industrial company "NELP"». Ph. (8635) 29-25-80. E-mail: www.kovalev@gmail.com