Статистические методы управления качеством в производстве корпусов боеприпасов Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

УПРАВЛЕНИЕ, ИНФОРМАТИКА И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА

УДК 658.562.3

Н. Б. Иванов, И. Ю. Суркова, Т. П. Евсеева

СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ В ПРОИЗВОДСТВЕ КОРПУСОВ БОЕПРИПАСОВ

Ключевые слова: статистический анализ, контрольные листки, контрольные карты, гистограммы, диаграмма

Исикавы, корпус боеприпаса.

С помощью статистических методов проанализирована стабильность технологического процесса изготовления корпусов боеприпасов и выявлены причины появления дефектов, предложены корректирующие воздействия.

Key words: Statistical analyse, control lists, control cards, histogrammes, Esicava diagram, case of an ammunition.

The stability of a technological process of the manufacturing of a cases of an ammunition was analysed and the reasons of the occurrence of the defects had been revealed by means of statistical methods. The correcting influences on the technologies processes were offered.

В различных отраслях промышленности зарубежных предприятий для проведения анализа качества продукции и стабильности технологического процесса ее производства в течение нескольких десятков лет успешно применяется ряд статистических методов.

Анализ стабильности технологического процесса с использованием статистических методов позволяет установить связь между причинными факторами и выходными параметрами, такими как качество, стоимость, производительность и др. [1-4] Следовательно, исследования, проводимые в области применения статистических методов контроля технологических процессов производства независимо от вида выпускаемой продукции (военная или хозяйственного назначения), являются актуальной задачей.

Целью настоящей работы является применение статистических методов в производстве корпусов для 30 мм бронебойно-трассирующих снарядов (БТС) на одном из заводов ОПК РФ.

Анализ статистических методов оценки качества продукции позволил выбрать три основных статистических метода: контрольные карты, гистограммы, диаграммы Исикавы. За показатели качества были выбраны внутренний диаметр корпуса, равный 18+0,24мм, длина корпуса, равная 99_о,б мм и величины чисел твердости корпусов БТС, которые фиксируются в журналах учета брака в производстве БТС по результатам сплошного контроля изделий.

Уровень дефектности технологического процесса является его качественной характеристикой. Поэтому для оценки уровня дефектности лучше всего использовать контрольную карту доли дефектных изделий, так называемую, р-карту.

Данные для построения р-карты были взяты за промежуток времени февраль-май. Расчет контрольной карты включает в себя:

По результатам расчетов строится контрольная карта доли дефектных изделий, представленная на рисунке 1. Из этого рисунка видно, что наибольшее значение кривая доли дефектных изделий достигла в апреле. В этот месяц процент дефектных значений составляет более половины объема выборки. В период с февраля по апрель наблюдаются скачки в уровне процесса.

С апреля по май наблюдается так называемая «серия» из точек, находящихся примерно на одном уровне. Несмотря на то, что эти точки выходят за нижнюю границу регулирования, можно отметить, что в этот период процесс относительно стабилен, т.к. доля дефектных изделий принимает наименьшее значение.

Рис. 1 - Контрольная карта дефектных изделий

В такой ситуации первоочередной задачей анализируемого производства является выработка технических мер воздействия по приведению технологического процесса в управляемые условия, для чего каждый выход за границы регулирования должен быть предметом тщательного разбирательства. При этом необходимо проверить правильно ли были использованы исходные материалы, соблюдалось ли соответствие стандартам и нормативнотехнической документации на операции в отношении контролируемых параметров. Это будет способствовать не только стабилизации процесса (устранение выходов за верхнюю и нижнюю границу регулирования), но и улучшению качества выпускаемой продукции.

Первым шагом применения статистических методов для оценки качества корпусов является разработка диаграммы Исикавы (рис. 2).

ежедневная

нагрузка

Рабочий

[Исходные материалы!

здоровье .

\

с о сред ото- темпера- ответе твен-ченность мент ность

7 7 Л / / /

усталость 0ПЬ1Т болезнь

работы \ \ \

\ '\ усердие внимание

\ '

^ ^ зарплата премии

подготовка образование \ . /....Заинтерес'

\

\

\

условия \ хранения

Хранение -----------

стали

/

/ -----

допуски на _ физико-механически характеристики

\

— марка стали

- Сталь

/ \

условия

транспортировки

фикация

срок

хранения

шум

\

\

ван ность

У слов ия допуска ‘ исходных материалов в производство ОТК

Г

освещение

/

вибрация

возможность

карьерного

роста

\

квалификация н__ . .... о б служив ающего н астР оика ” обрудования

Уровень ’

технического * ^

персонала \

обслуживания

/

оснащение

износ полом

Выход из \ \

строя

поверка

I/ Приборы

^ контроля

класс точноста измерения

Точность выполнения операции на .

автомате 1Б265Н-8К

/

L

/ условия in / тр анспортир овки

7 /

Отпуск

время

отпуска

\

способ

закалки

Соблюдение

----полей

допусков

К ач еств о химическо й обработки

\

механические повреждения /

(поcropонне е в мешательств о)'

/ техническое изготовление (з ав од -изготовитель)

Качество ко МП л ектующих

/

\ \

температура

отпуска

время

закалки

температура

закалки

/

/

Качество “ отшлифованной поверхности

|Оборудовпние|

[Технология |

Рис. 2 - Диаграмма Исикавы

276

Необходимость построения этой диаграммы обусловлено тем, что она позволяет представить взаимосвязь «причина-следствие» в простой, наглядной форме. Однако, несмотря на относительную простоту, построение диаграммы требует хорошего знания анализируемого объекта и понимания взаимозависимости и взаимовлияния факторов. Поэтому разработка диаграммы Исикавы велась совместно с технологами, мастерами и работниками ОТК.

Анализ диаграммы Исикавы показал, что на выбранные показатели качества оказывают влияние четыре основных фактора: персонал, исходный материал, оборудование, технология.

Следующим этапом обработки данных явилось построение и анализ гистограмм и контрольных карт на примере параметра - «длина корпуса», представленных на рисунках 3,4.

70

22

ООО

о О

Длина корпуса

99,5

99,4

99,3

99,2

99,1

ГО 99

> 98,9

а 98.8

о 98,7

го X 98,6

к 98,5

& 98,4

98,3

98,2

98,1

98

97,9

3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31

№ выборки

б

а

Рис. 3 - Гистограмма распределения и контрольная карта для величины «длина корпуса»

На рисунке 3 а представлены гистограмма и контрольная карта распределения значений «длина корпуса». За исходные данные были взяты результаты выборочного контроля. На

277

гистограмме обозначены поля допусков - это нижняя НГД и верхняя ВГД границы допусков. Выход значений за указанные пределы на производстве рассматривается как брак. По форме полученная гистограмма (рисунок 3) относится к распределению с изолированными пиками. Кроме этого, гистограмма не удовлетворяет допуску, что свидетельствует о нарушении требований НГД - поскольку разброс значений контролируемого параметра не укладывается в диапазон допуска.

Для более детального анализа было решено построить контрольную карту (рисунок 3б). Вид контрольной карты свидетельствует о неуправляемости процесса по показателю длины корпуса снаряда. На это же указывает и наличие особых точек: выходы за границы регулирования контрольной карты. В связи с этим необходимо было выяснить причины избыточного разброса и произвести соответствующие воздействия на процесс, которые бы позволили снизить или исключить разброс значений по контролируемому параметру - длине корпуса БТС.

Для поиска причин, вызвавших разброс данных, необходимо обратиться к технологическому процессу производства БТС. Контролируемый параметр «длина корпуса» выполняется на автомате 1Б265Н-8К. Возможными способами корректировки для исключения брака по данному параметру могут являться: организация постоянного контроля за длиной корпуса, например, измерения длины каждого пятого, а не десятого корпуса. Это позволит выявить момент, когда необходима остановка станка для своевременной наладки его рабочего органа на данной операции.

После введения дополнительной контрольной операции (измерение каждого пятого корпуса) были получены новые исходные данные, которые обрабатывались таким же образом, как и предыдущая выборка измерений длины корпуса. По полученным новым данным были построены гистограмма и контрольная карта (рисунок 4).

Сравнивая гистограммы до и после корректирующего воздействия можно отметить, что принятая мера привела к тому, что существенно уменьшился разброс значений длины корпуса, после чего значения укладываются в диапазон поля допуска. Вид контрольной карты (рисунок 5) также свидетельствует о существенных изменения, поскольку все значения контролируемого параметра находятся в пределах контрольных границ. Таким образом, проведенные мероприятия по корректировке свидетельствуют о том, что они являются верными, поскольку позволили существенно снизить количество бракованных изделий по данному параметру.

Аналогичным образом был проанализирован и второй контролируемый параметр -«внутренний диаметр» корпуса 18 ’ . Гистограмма по этому параметру принимает форму нормального распределения, и разброс значений контролируемого параметра имеет колоколообразную форму, что свидетельствует о стабильности процесса, так как все значения контролируемого параметра с большим запасом и укладываются в диапазон поля допуска. Из этого следует, что операция формования внутреннего диаметра корпуса БТС является воспроизводимой.

Это подтверждает и контрольная карта, построенная по данному параметру. Все значения на операции формования диаметра 18+0’24 мм укладываются в границы регулирования. Однако, несмотря на это при детальном анализе контрольной карты были обнаружены некоторые особенности, на которое было обращено особое внимание. К этому относится неравномерность распределения значений диаметра относительно центральной линии поля допусков, скачки в уровне процесса, а также широкий диапазон поля допуска. В этом случае для данного параметра возможными корректирующими воздействиями могут быть:

- тщательное проведение входного контроля поступающих в производство материалов (в виде прутков) и периодическая проверка стабильности работы автоматического станка на данной операции;

- в случае, если качество корпусов по данному параметру удовлетворительное, то достаточно изменить параметры допусков в НТД. Для того, чтобы сделать это

квалифицировано, можно вновь обратиться к ранее построенной гистограмме или контрольной карте, где назначить новые границы поля допуска, привлекая к этому накопленный практический опыт.

нгд

вгд

18

с; 16

лз

со

& 14

>-

т

5 12 10 8 6

4 2 а

к

5

X

со

с*

Я

с

о

с

со

о

Ь-

о

(О

3 4 5

Длина корпуса

а

№ выборки

б

Рис. 4 — Гистограмма и контрольная карта величины «длина корпуса» после корректировки

Это предложение было доведено до руководства цеха и обслуживающего персонала. После корректировки границ допуска, проведенной по результатам статистического контроля качества были вновь построены контрольная карта и гистограмма.

Сравнительный анализ новой гистограммы и контрольной карты с предыдущими показал, что процесс на операции формования диаметра 0 18+0,24мм воспроизводим и все значения параметра укладываются в диапазон поля допуска. Из этого следует. Что данный параметр не является фактором, влияющим на уровень брака в исследуемом процессе. Однако анализ новой контрольной карты по 0 18+0,24мм показал, что скачки в уровне процесса не были устранены.. Это может быть связано с недостаточным вниманием наладчиков станков к полученным сведениям, а также к их неготовности к изменениям.

Таким образом, для уменьшения брака на операции формования выемки 0 18+0,24мм необходимо уделить особое внимание точности настройки автомата. Для этого было рекомендовано оформлять контрольные карты конкретно по каждому шпинделю автомата. При расслоении исходных данных по отдельным шпинделям информация становится более полной и конкретной. Это позволяет выявить момент для подналадки станка по конкретному шпинделю. Важно также уделять внимание качеству исходного материала и соблюдению номера партии стальных прутков, как этого требует регламент. В регламенте установлена норма допуска стальных прутков в производство только целыми партиями и не допускать одновременного поступления прутков от нескольких партий. Запускать в производство очередную партию прутков необходимо только после полного расходования предыдущей партии.

В технологическом процессе производства корпусов БТС проводят испытания на твердость методом Роквелла. Допустимая твердость корпуса БТС должна находиться в интервале ИКе = 54-59 единиц.

Располагая данными сплошного контроля твердости БТС был проведен статистический анализ этой характеристики: построены гистограмма и контрольная карта. По форме полученная гистограмма относится к положительно скошенному распределению. Форма гистограммы ассиметрична. Это объясняется недостаточным уровнем стабильности процесса. Однако все значения контролируемого параметра укладываются в диапазон поля допуска, что свидетельствует о том, что соблюдаются требования НТД по данному параметру.

Вид, принимаемый контрольной картой, также подтверждает стабильность процесса поскольку все значения чисел твердости укладываются в границы регулирования. Это подтверждает то, что операция термообработки производится в соответствии с НТД и не является причиной появления брака в технологическом процессе производства корпусов БТС.

Выводы

1. С помощью статистических методов (контрольных карт, гистограмм и диаграммы Исикавы) проведен анализ технологического процесса производства корпусов боеприпасов и управление качеством на одном из заводов отрасли.

2. Анализ причин появления брака позволил выработать технические меры воздействия и привести технологический процесс в управляемые условия.

Литература

1. Исикава, И. Японские методы управления качеством: сокращенный перевод с английского. - М.: Экономика, 1988. - 215 с.

2. Ильенкова, С.Д. Управление качеством. Учебник для ВУЗов / С.Д. Ильенкова и др. - М.: ЮНИТИ, 1998. - 199 с.

3. Лапидус, В.А. Применение прикладных статистических методов при производстве продукции / В.А. Лапидус. - Н.Новгород: СМЦ «Приоритет», 2001. - 191 с.

4. Окрепилов, В.В. Управление качеством: Учебник для ВУЗов / В.В. Окрепилов. - М.: Экономика, 1998. - 639 с.

© Н. Б. Иванов - канд. техн. наук, доц. каф. технологии твердых химических веществ КГТУ; И. Ю. Суркова - канд. техн. наук, доц. той же кафедры; Т. П. Евсеева - канд. техн. наук, доц. той же кафедры, ttxb@kstu.ru.