CC BY
7УДК 658.562.012.7:691.421
Н.Н. УМАРОВА, канд. хим. наук, Р.Г. РОМАНОВА канд. хим. наук, А.Г. МИНДЕЕВА, магистр ([email protected]), Казанский государственный технологический университет
Статистический приемочный контроль керамического кирпича
Два года назад был введен в действие и повсеместно применяется межгосударственный стандарт ГОСТ 530—2007 «Кирпич и камень керамические», который устанавливает технические требования, а также правила приемки и методы испытаний готовой продукции. Одним из ключевых показателей качества является предел прочности при сжатии, который в совокупности с пределом прочности при изгибе, определяет марку кирпича. Однако правила приемки по данному показателю, установленные стандартом, содержат неполный объем требований, и это приводит к неизбежным спорным ситуациям между производителем и потребителем керамического кирпича.
Рассмотрим подробно правила приемки керамического кирпича по показателю предел прочности при сжатии, установленный в ГОСТ 530—2007. В документе указывается, что «...изделия принимаются партиями. Объем партии устанавливают в количестве не более суточной выработки одной печи». Поскольку по характеру испытания являются разрушающими, то применяется выборочный контроль. По стандарту на испытания отбирается пять изделий — для камня и десять — для кирпича, причем по два кирпича на одно испытание. Иными словами, объем выборки (п) равен пяти. По испытаниям пяти образцов вычисляют среднее арифметическое. Марку кирпича по прочности устанавливают, если предел прочности не ниже значений, указанных в табл. 6 ГОСТ 530—2007. Пределы прочности изделий при сжатии (выдержка из стандарта) представлены в табл. 1.
Во втором столбце табл. 1 представлено среднее арифметическое значение для выборки объема п =5. В третьем столбце представлено минимальное значение в выборке xm¡n. Таким образом, в плане контроля по ГОСТ 530—2007 задаются объем выборки п = 5, среднее арифметическое выборки Х и минимальное значение в выборке xm¡n. Возможно, под этим xm¡n понимается нижняя граница допуска. Поскольку объем партии не регламентируется конкретными значениями, а суточная выработка печи на современных предприятиях доходит до 200 тыс. шт., может случиться, что после такого контроля потребитель будет получать продукцию более заниженных марок.
Таблица 1
Марка Предел прочности при сжатии, МПа
изделий Средний для пяти Наименьший для
образцов отдельного образца
1 2 3
М300 30 25
М250 25 20
М200 20 17,5
М175 17,5 15
М150 15 12,5
М125 12,5 10
М100 10 7,5
Возникает вопрос: как избежать спорных ситуаций? Как добиться качества, не меняя требования ГОСТ 530—2007 по приемке? Какими требованиями дополнить приемочный контроль на предприятии?
Цель данной статьи: согласовать правила приемки керамического кирпича по показателю предел прочности при сжатии, установленные в ГОСТ, с требованиями основополагающих стандартов на статистический приемочный контроль; выявить недостающие требования и оценить значения новых показателей.
Рассмотрим основополагающие нормативные документы (национальные стандарты, входящие в комплекс стандартов ГОСТ Р 50779.44—2001 «Статистические методы. Показатели возможностей процесса. Основные методы расчета») в которых регламентируется статистический приемочный контроль штучных изделий по количественному и альтернативному признакам.
Контролируемый показатель качества предел прочности при сжатии является измеряемым, т. е. количественным признаком. Для СПК по количественному признаку существует несколько стандартов [1—4]. Часть из них основана на концепции AQL — приемлемого уровня несоответствий [4], а другая — на концепции распределения приоритетов, или, по-другому, на концепции NQL — нормативного уровня несоответствий [1—3]. Стандарты, основанные на концепции AQL, предпочтительно применять для контроля потребителем, поскольку такие планы контроля отсеивают продукцию с фактическим качеством значительно хуже, чем AQL. Планы контроля, основанные на концепции NQL, предпочтительны для изготовителя, но требуют наличия запаса по качеству (более низкого фактического уровня несоответствий, чем NQL).
Несмотря на разницу в подходах, общим в них является то, что выборочный контроль возможен только при условии задания уровня несоответствий в партии (AQL или NQL) в виде конкретного значения. Кроме того, необходимым условием является стабильность производства, распределение контролируемого показателя качества по нормальному закону и знание характеристик этого распределения.
Весьма важным в теории СПК являются понятия риск поставщика и риск потребителя. Возникают эти два вида рисков в результате применения выборочного контроля вместо сплошного контроля. Напомним, что риск поставщика (или а-риск) — это вероятность забраковки годной партии (партия хорошая, а выборка случайно оказалась плохой). Риск потребителя (или в-риск) — вероятность приемки негодной партии (партия плохая, а выборка случайно оказалась хорошей). Рациональный план контроля должен составляться так, чтобы вероятности а и в принятия ошибочных решений были по возможности невелики. Их задают заранее, и они зависят от того, к каким последствиям может привести принятие и дальнейшая обработка негодных изделий. В большинстве случаев выбирают значения 0,05 или 0,1.
■f: ■ научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru
Л*]' ® апрель 2010 21
Таблица 2
NQL, % 0,15 0,25 0,4 0,65 1 1,5 2,5 4 6,5 10 15 25
к 3,54 3,38 3,27 3,07 2,9 2,74 2,53 2,32 2,09 1,85 1,61 1,25
Кирпич марок М200-М100
ст, МПа 0,7 0,74 0,76 0,81 0,86 0,91 0,99 1,08 1,2 1,35 1,55 2
Кирпич марок М300-М250
ст, МПа 1,41 1,48 1,53 1,63 1,72 1,82 1,98 2,16 2,39 2,7 3,11 4
Попробуем адаптировать правила приемки по ГОСТ 530—2007 к требованиям стандартов на статистический приемочный контроль.
Рассмотрим план поставщика или изготовителя продукции по ГОСТ Р 50779.53—98 [3]. Именно план поставщика нас интересует, то есть план, организованный поставщиком продукции, а не потребителем.
Сущность статистического приемочного контроля по количественному признаку состоит в вычислении (по данным результатов контроля изделий из выборки) значения выборочного среднего и сравнения его с установленными на основании исходных данных приемочными границами. Условие приемки партии по стандарту [3] при левостороннем допуске:
Х > НГД + к ■ ст,
(1)
Р (N01) = 1 -Ф(4П (к - )) = р,
(2)
стандартного отклонения ст — не нормируются в ГОСТ 530—2007. Однако из табл. 1 видно, что регламентируется величина разницы:
Х - НГД = Х - хт
: А,
(3)
где А может принимать значения 5 МПа (для марок М300-М250), или 2,5 МПа (для марок М200-М100).
Далее из сравнения уравнений (1) и (3) получим для кирпичей, например, марок М200-М100 связь между стандартным отклонением ст и приемочным коэффициентом к:
к ■ ст = А = 2,5 МПа, или ст =
2,5
к
МПа
(4)
где Х - среднее арифметическое значение выборки, НГД - нижняя граница допуска, к - приемочный коэффициент, ст - стандартное отклонение.
Таким образом, найти план контроля - это значит найти значение приемочного коэффициента к при заданной нижней границе допуска НГД и известном стандартном отклонении ст. Этот параметр, а также необходимый объем выборки п находят из оперативной характеристики - вероятности приемки партии с долей несоответствий NQL [5]:
где Ф - функция Лапласа, u1-NQL - квантиль нормального распределения порядка 1—NQL. Это уравнение с четырьмя неизвестными NQL, р0, п и к, которое, как известно, может иметь множество решений. Поэтому, чтобы решить его, фиксируют какой-либо параметр (например, риск потребителя в0), а затем, задавая разные значения NQL и п, находят значения к. Решения уравнения представлены в стандарте ГОСТ Р 50779.53-98 в виде нескольких таблиц.
Следовательно, установить процедуру и план приемочного контроля поставщика можно, если:
• в технических требованиях установлены границы допуска по контролируемому показателю: нижняя, верхняя, или обе сразу;
• задано нормативное значение риска потребителя р0;
• задан нормативный уровень несоответствий NQL;
• известно значение стандартного (или среднеквадра-тического) отклонения ст;
• задан объем выборки п.
Из представленного набора необходимых данных в ГОСТ 530-2007 задается только одно требование: нормированное значение объема выборки п = 5. Если разработчики ГОСТ подразумевали под хтпп не минимальное значение предела прочности в выборке, а минимальное значение для всей партии, то можно сделать допущение, что регламентируется также и нижняя граница по пределу прочности при сжатии, т. е. удовлетворяется первое требование. Остальные показатели - нормативное значения риска потребителя р0, нормативный уровень несоответствий NQL и известное значение
Чтобы оценить значение стандартного отклонения ст, надо найти значение приемочного коэффициента к. Для этого воспользуемся таблицами стандарта ГОСТ Р 50779.53-98, задавая разумные значения риска потребителя в0 и нормативного уровня несоответствий NQL. При выборе конкретных планов и схем СПК стандарт [1] рекомендует поставщику, в случае, если он организует контроль без согласования с кем-либо, обеспечить заданную достоверность решений, затрагивающую интересы другой стороны. То есть должно быть обеспечено заданное (нормативное) значение риска потребителя. Минимальное значение среднего по схеме риска потребителя при контроле поставщика в0 = 0,1. Зададим риск потребителя на уровне в0 = 0,1, тогда согласно табл. 4 [3] для разных значений NQL получим различные значения приемочного коэффициента к, и соответствующие ему по формуле (4) значения ст (табл. 2). Аналогичные решения можно получить для других значений риска потребителя.
Далее, чтобы оценить значение стандартного отклонения ст для процесса производства необходимо задать уровень несоответствий NQL в партии или, по-другому, долю изделий более низких марок в партии. Повторимся, в ГОСТ 530-2007 уровень несоответствий не нормируется. Каким он должен быть? Как сказывается величина доли изделий более низких марок на качестве кладки и прочности стены? Нормируется ли этот показатель в других нормативных документах ГОСТ Р или СНиП? Оставляем этот вопрос открытым. По нашему мнению, уровень несоответствий должен быть не выше 5%. Если принять значение NQL = 5% за нормативное, то исходя из данных табл. 2 следует, что значение стандартного отклонения ст для процесса производства керамического кирпича должно быть не выше 1,1-1,2 МПа (для кирпича марок М200-М100) и не выше 2,2-2,4 МПа (для кирпича марок М300-М250).
Если же на производстве не обеспечивается значение стандартного отклонения ст на уровне ниже указанных значений, то уровень несоответствий NQL будет больше 5%. Например, для кирпича марок М200-М100 при ст = 1,4 МПа уровень несоответствий будет более 10%, при ст = 1,6 МПа - более 15%, при ст = 2 МПа - более 25% (табл. 2).
Таким образом, для того, чтобы обеспечить выполнение правил приемочного контроля по ГОСТ 530-2007 и одновременно избежать рекламаций со стороны потре-
0
www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал
22 апрель 2010 *
бителя, производители керамического кирпича должны обеспечить стабильность процесса производства. Распределение показателя качества предел прочности при сжатии должно подчиняться нормальному закону, значение стандартного отклонения ст для процесса производства керамического кирпича должно быть не выше
1.1-1,2 МПа (для марок М200-М100) и не выше
2.2-2,4 МПа (для кирпича марок М300-М250). Вопрос о том, могут ли предприятия обеспечить рассчитанный уровень стандартного отклонения, остается дискуссионным, и будет являться предметом рассмотрения в последующих статьях.
Ключевые слова: керамический кирпич, качество, приемка, статистический контроль.
Список литературы
1. ГОСТ Р 50779.30-95 Статистические методы. Приемочный контроль качества. Общие требования. М.: Изд-во стандартов, 1995.
2. ГОСТ Р 50779.50-95 Статистические методы. Приемочный контроль качества по количественному признаку. Общие требования. М.: Изд-во стандартов, 1995.
3. ГОСТ Р 50779.53-98 Статистические методы. Приемочный контроль качества по количественному признаку для нормального закона распределения. Часть 1. Стандартное отклонение известно. М.: Изд-во стандартов, 2004.
4. ГОСТ Р 50779.74-99 Статистические методы. Процедуры выборочного контроля и карты контроля по количественному признаку для процента несоответствующих единиц продукции. М.: Изд-во стандартов, 2004.
5. Статистические методы в управлении качеством: компьютерные технологии: учеб. пособие/ В.Н. Кляч-кин. М.: Финансы и статистика. 2007. 304 с.
Российская академия наук
Институт экологических проблем севера Архангельского научного центра УрО РАН
Институт химии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН
Институт геологии Карельского научного центра РАН
Институт геологии Коми научного центра УрО РАН
Архангельский государственный технический университет
Правительство Архангельской области
Российский фонд фундаментальных исследований
Приглашают принять участие в IV международной конференции 6-10 июня 2010 г. Архангельск
ПРОБЛЕМЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНОГО И ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ БАРЕНЦЕВА РЕГИОНА В ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Оргкомитет
Институт экологических проблем Севера УрО РАН 163000 г. Архангельск, наб. Северной Двины, д. 23 Тел./факс: (8182) 28-76-36 е-таМ: [email protected] www.iepn.ru
ЗАО «Всесоюзный научно-исследовательский институт строительных материалов и конструкций им. Петра Петровича Будникова»
(ЗАО «ВНИИСТРОМ им. Петра Петровича Будникова»)
Профиль деятельности:
Исследование физико-химических и технологических свойств минерального сырья и техногенных отходов, разработка составов шихт и технологических регламентов, технологической части проектов по производству керамических стеновых материалов, вяжущих на основе карбонатного сырья, гипсовых вяжущих, сухих строительных смесей. Осуществление пуско-наладочных работ. Проведение сертификационных испытаний, испытаний теплотехнических свойств и сертификации строительных материалов и изделий широкого спектра.
Оказание технической помощи действующим предприятиям в совершенствовании технологии, освоении новых видов продукции.
Участие в разработке проектов по новым направлениям строительных материалов с использованием нанотехнологий.
Проектирование реконструкции, строительства новых заводов по производству строительных материалов и разработка предложений по перепрофилированию предприятий на выпуск востребованной продукции.
Адрес: 140050, Московская обл., пос. Красково, ул. К.Маркса, 117 (а/я 20) Тел./факс: +7(495)557-30-54 e-mail: [email protected] www.vnii-ppb.ru
Реклама
■f: ■ научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru
¿VJ : ® апрель 2010 23
