CC BY
66Качество в обработке материалов
с \
УДК 621.7
Михайловский И.А., Гун Е.И.
V____________________________________________________________________J
/ N
УЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ ПРИ АНАЛИЗЕ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ ПУТЕМ ИЕРАРХИЧЕСКОЙ ДЕКОМПОЗИЦИИ КАЧЕСТВА
Аннотация. Одним из эффективных способов обеспечения требуемого качества продукции является контроль и управление её ключевыми конструктивными параметрами в процессе её производства. Широко распространенный в настоящее время QFD-метод, наиболее результативный инструмент поиска ключевых с точки зрения итогового качества продукции конструктивных параметров, не предполагает учета технологической выполнимости рассматриваемых характеристик, что снижает его адекватность. В статье изложено краткое описание методики определения ключевых характеристик продукции, в основе которой лежит принцип декомпозиции качества до уровня используемых технологических операций (или до уровня конкретных технологических параметров), отличающийся от классического развёртывания функции качества иерархическим принципом организации взаимосвязей показателей качества продукции, её характеристик и используемых технологических операций. Кроме того предлагаемая методика позволяет учитывать стабильность используемых технологических процессов и связанные с этим технологические риски при выборе критических параметров конструкции на этапе проектирования технологического процесса.
Ключевые слова: иерархическая декомпозиция качества, критические характеристики, метод анализа иерархий
В последние годы в целях обеспечения и управления качеством продукции и технологических процессов в металлургической отрасли [1,2], а также в сфере производства стандартизированных металлических изделий разнообразной номенклатуры промышленного назначения [3-5] интенсивное развитие и широкое распространение получили методы, основанные на математическом аппарате квалиметрии. Кроме того в последнее время наблюдается процесс формирования и развития научных основ стандартизации, являющийся ощутимым подспорьем в управлении качеством металлопродукции [6]. Основные результаты работ по обозначенным направлениям принадлежат исследователям магнитогорской научной школы [7,8, 15].
Однако другим эффективным способом обеспечения требуемого качества металлопродукции является контроль и управление её значимыми конструктивными параметрами и важными параметрами технологических операций в процессе её производства. Подтверждением этому может являться, например, обязательность
выполнения требования стандарта ИСО/ТУ 16949 «Особые требования по применению ИСО 9001:2008 в автомобильной промышленности и организациях, производящих соответствующие запасные части», заключающегося в неукоснительном определении и управлении так называемыми ключевыми характеристиками продукции.
Наиболее результативным инструментом поиска ключевых с точки зрения итогового качества продукции конструктивных и технологических параметров является метод развёртывания функции качества - QFD-метод (Quality Function Deployment). Развёртывание функции качества подразумевает конвертацию «голоса потребителя» (т.е. чётко сформулированных значений показателей качества и неявно выраженных ожиданий) в её количественно измеримые характеристики (например, геометрические параметры комплектующих изделий, механические характеристики используемых материалов и т.п.) и, далее, в конкретные параметры технологических операций. Выбор ключевых конст-
№2 2014
Страница 33
Качество в обработке материалов
руктивных и технологических параметров осуществляется с учетом различной важности показателей качества для потребителя, а также с учетом неоднозначной силы их связи с рассматриваемыми параметрами продукции.
QFD-метод получил широкое распространение, однако может быть охарактеризован тем недостатком, что при развертывании функции качества от этапа к этапу для сохранения управляемости по размеру матричной диаграммы (так называемого Дома Качества) выбирают наиболее критичные к пожеланиям потребителя компоненты, используя, например, принцип Парето, а это повышает риск потери части критических характеристик продукции или технологических операций [9].
Данный недостаток особо опасен для изделий, технологический процесс получения которых содержит значительное количество операций. К таким изделиям могут быть отнесены, например, рулевые наконечники автомобилей, т.к. их потребительские свойства формируются в результате большого комплекса операций, клю-
чевые из которых относятся к металлургическим, в частности - к операциям обработки металлов давлением [10, 11]. Кроме того при определении ключевых параметров конструкции QFD-метод не предполагает учета технологической выполнимости данных параметров (под технологической выполнимостью конструктивного параметра следует понимать степень возможности его получения «в допуске» имеющимся технологическим оборудованием).
В работе [12] предложена методика определения ключевых параметров продукции, устраняющая упомянутые недостатки при сохранении сильных сторон QFD-метода. В основе лежит принцип развёртывания функции качества, заключающийся в декомпозиции качества до уровня используемых технологических операций (или даже до уровня конкретных технологических параметров), отличающийся от классического иерархическим принципом организации взаимосвязей показателей качества продукции, её характеристик и используемых технологических операций (рис. 1).
Рис. 1. Вид иерархической декомпозиции качества изделия на примере некоторых показателей качества рулевого наконечника автомобиля
№2 2014
Страница 34
Качество в обработке материалов
Развертывание функции качества путем декомпозиции до уровня технологических операций (или уровня технологических параметров) и представление получаемой системы взаимосвязей в виде иерархии делает возможным использование метода анализа иерархий (МАИ) [13].
МАИ позволяет на каждом уровне иерархии (на уровне показателей качества, конструктивных параметров и т.д.) взвешивать её элементы относительно итогового качества продукции, т.е. рассчитывать так называемый глобальный приоритет каждого элемента - его значимость по сравнению с другими на рассматриваемом уровне с точки зрения его влияния на итоговое качество продукции [13]. Глобальный приоритет каждого элемента принимает значение от ноля до единицы, сумма глобальных приоритетов элементов на каждом уровне равна единице. Конструктивные параметры с наибольшим глобальным приоритетом считают ключевыми в формировании качества и их рассматривают как критические при проектировании технологического процесса, организации контроля и т.д.
Однако при определении ключевых конструктивных параметров продукции, которые необходимо подвергать особому контролю и управлению в процессе производства, кроме учета значимости с точки зрения влияния на качество необходим учет технологических возможностей имеющегося оборудования. Не исключены следующие ситуации:
- конструктивный параметр обладает наибольшим глобальным приоритетом, т.е. влияет на большее количество значимых для потребителя показателей качества, но в условиях текущего производства технологически почти гарантированно выполним, и потому нет необходимости в особом его контроле;
- параметр конструкции совершенно незначим, однако технологически труднодостижим, и потому имеется риск его невыполнения и, следовательно, вероятно появление связанных с этим несоответствий.
Методика определения критических параметров, изложенная в работе [13], получила дальнейшее развитие в части учета
технологической выполнимости конструктивных параметров. В данной работе изложено краткое описание этапа методики, нацеленного на учет технологических рисков.
Учет технологической выполнимости конструктивного параметра d осуществляется с помощью соответствующего риска технологического необеспечения r .
aj
Риск технологического необеспечения Г конструктивного параметра d.
определяется в результате реализации следующей последовательности действий:
1. Оценка стабильности технологических операций, формирующих рассматриваемый конструктивный параметр.
Для каждой рассматриваемой технологической операции предлагается вводить лингвистическую переменную «риск нестабильности» с минимальным набором термов: «низкий», «средний» и «высокий». В зависимости от специфики конкретной задачи терм-множество может быть расширено.
Если по рассматриваемой операции в достаточном объеме накоплена статистическая информация, то базовым множеством соответствующей нечёткой переменной может быть множество значений индексов её стабильности и воспроизводимости (рис. 2).
Рис. 2. Пример графического задания функций принадлежности термов лингвистической переменной «риск нестабильности» технологических операций, для которых накоплен статистический материал
Если же статистической информации по конкретной операции нет, или если не представляется возможным количественно оценить стабильность процесса, то в каче-
№2 2014
Страница 35
Качество в обработке материалов
стве базового множество могут использоваться экспертные оценки стабильности
процесса ртаб по девятибалльной шкале (рис. 3).
Рис. 3. Пример графического задания функций принадлежности термов лингвистической переменной «риск нестабильности» для технологических операций, стабильность
которых оценивается экспертно
Определение функций принадлежности осуществляется экспертно. Кроме того, в качестве функций принадлежности термов могут использоваться значения психофизической функции желательности Харрингтона.
При фазификации используется алгоритм, описанный в работе [14], отличительная особенность которого заключается в том, что чёткое значение переводится не в одно нечёткое число, а в группу нечётких чисел, соответствующих функциям принадлежностей различных термов лингвистической переменной.
В итоге для каждой технологической операции формируется нечёткая матрица R риска технологического необеспечения, строки которой представляют собой значения функций принадлежности соответствующих термов.
1. Получение нечёткой оценки ~ риска технологического необеспечения.
Для получения нечёткой оценки риска технологического необеспечения конструктивного параметра d используют формулу:
~ Т
~ = Wj Rd} ,
где ~~ - нечёткая оценка риска технологического необеспечения конструктивного параметра dj; wd - транспонированный
вектор локальных приоритетов технологических операций, формирующих конструктивный параметр dj [4]; R -
нечёткая матрица риска технологического необеспечения конструктивного параметра
d .
1
Данный метод определения агрегированной оценки получил распространение при решении широкого спектра задач: при анализе рисков, решении многокритериальных задач оптимизации, принятии решений; а также при комплексировании единичных показателей для оценки качества [13, 16].
2. Определение риска технологического необеспечения r .
i
Для получения чёткой оценки риска технологического необеспечения осуществляют процедуру дефазификации с использованием метода центра тяжести.
В конечном итоге для определения итоговой значимости конструктивного параметра рассчитанный ранее глобальный приоритет умножают на полученный риск r
технологического необеспечения.
Конструктивные параметры с наибольшей величиной значимости рассматриваются как критические характеристики.
Таким образом, предлагаемый алгоритм позволяет учитывать стабильность используемых технологических процессов, при
№2 2014
Страница 36
Качество в обработке материалов
определении критических конструктивных параметров продукции путем иерархической декомпозиции качества. Описанная методика позволяет удовлетворять обязательные требования стандарта ИСО/ТУ 16949 к системам менеджмента качества предприятий, занятых в автомобильной промышленности, а также специфические требования мировых автопроизводителей и поставщиков I-ого уровня.
Список литературы
1. Разработка теории квалиметрии в металлургической отрасли / G.Sh. Rubin, G.S. Gun, M.V. Chukin, I.G. Gun, A.G. Korchunov // XIV International Scientific conference «New technologies and achievements in metallurgy, material engineering and production engineering: a collective monograph edited by Henryk Dyja, Anna Kawalek. Series: monographs No 31. Czestochowa. 2013. P. 51-55.
2. Metallurgy qualimetry theory design and development / G.S. Gun, G.Sh. Rubin, M.V. Chukin, I.U. Mezin, A.G. Korchunov // Vestnik of Nosov Magnitogorsk state technical university. 2013. №5 (45). P. 67-69.
3. Разработка теории квалиметрии метизного производства / Г.Ш. Рубин, М.В. Чукин, Г.С. Гун, Д.М. Закиров, И.Г. Гун // Черные металлы. Июль
2012. С. 15-21.
4. Актуальные проблемы квалиметрии метизного производства в период зарождения шестого технологического уклада / Г.С. Гун, М.В. Чукин, Г.Ш. Рубин, И.Ю. Мезин, А.Г. Корчунов // Металлург. 2014. №4. С. 92-95.
5. Разработка теории квалиметрии производства металлоизделий / Г.С. Гун, М.В. Чукин, И.Г. Гун, А.Г. Корчунов, И.Ю. Мезин, Г.Ш. Рубин, Д.М. Закиров // Труды IX конгресса прокатчиков (Том I). Череповец, 16-18 апреля 2013. С. 237-244.
6. Протипология - новый этап развития стандартизации метизного производства / Г.Ш. Рубин, М.А. Полякова, М.В. Чукин, Г.С. Гун // Сталь. 2013. №10. С. 84-87.
7. Генезис научных исследований в области качества металлопродукции / Г.С. Гун, И.Ю. Мезин, Г.Ш. Рубин, А.А. Минаев, А.Е. Назайбеков, Х. Дыя // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2014. №1 (46). С. 92-97.
8. Научно-педагогическая школа Магнитогорского государственного технического университета по управлении качеством продукции и производственных процессов / Г.С. Гун, И.Ю. Мезин, А.Г. Корчунов, М.В. Чукин, И.Г. Гун, Г.Ш. Рубин // Качество в обработке материалов. 2014. №1. С. 5-8.
9. Всеобщее Управление качеством: Учебник для вузов / О.П. Глудкин, Н.М. Горбунов, А.И. Гуров, Ю.В. Зорин: под ред. О.П. Глудкина. - М.: Горячая линия - Телеком, 2001. - 600 с.: ил.
10. Гун И.Г., Михайловский И.А., Осипов Д.С., Куцепендик В.И., Сальников В.В., Гун Е.И., Смирнов А.В., Смирнов А.В. Разработка, моделирование и совершенствование процессов производства шаровых шарниров автомобилей // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2014. № 1 (45). С. 52-57.
11. Куцепендик В.И., Гун И.Г., Михайловский И.А., Осипов Д.С., Сальников В.В., Гун Е.И., Смирнов Ар.В., Смирнов Ал.В. Развитие процессов ОМД в производстве автокомпонентов // XIV International Scientific conference «New technologies and achievements in metallurgy, material engineering and production engineering: a collective monograph edited by Henryk Dyja, Anna Kawalek. Series: monographs No 31. Czestochowa. 2013. P. 309-316.
12. Михайловский И.А., Гун Е.И. Разработка методики оценки значимости параметров продукции и технологических операций её производства с точки зрения влияния на качество // Век качества. 2014. № 3. С. 28-33.
13. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий. - М.: Радио и связь, 1993. - 320 с.
14. Lee H.M. Applying fuzzy set theory to evaluate the rate of aggregative risk in software development // Fuzzy Sets and Systems. - 1996. - V. 79.
15. Колокольцев В.М. Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова. История. Развитие // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2014. № 1(45). С. 5-6.
16. Производство многофункциональных сплавов инварного класса с повышенными эксплуатационными свойствами / В.М. Колокольцев, М.В. Чукин, Э.М. Голубчик, Родионов Ю.Л., Бухвалов Н.Ю. // Металлургические процессы и оборудование, 2013. № 3 (33). С. 47-52.
References
1. Development of qualimetry theory in the steel industry / XIV International Scientific conference «New technologies and achievements in metallurgy, material engineering and production engineering: a collective monograph edited by Henryk Dyja, Anna Kawalek. Series: monographs No 31. Czestochowa. 2013. P. 51-55.
2. Metallurgy qualimetry theory design and development / G.S. Gun, G.Sh. Rubin, M.V. Chukin, I.U. Mezin, A.G. Korchunov // Vestnik of Nosov Magnitogorsk state technical university. 2013. №5 (45). P. 67-69.
3. Development of qualimetry of metal products industry / G.Sh. Rubin, M.V. Chukin, G.S. Gun, D.M. Zakirov, I.G. Gun // Ferrous metals. July 2012. P. 15-21.
4. Actual problems of quality control in metal parts production during the birth of the sixth technological order / G.S. Gun, M.V. Chukin, G.Sh. Rubin, I.U. Mezin, A.G. Korchunov // Metallurg. 2014. №4. P.92-95.
5. Development of qualimetry theory in metal products industry / G.S. Gun, M.V. Chukin, I.G. Gun, A.G. Korchunov, I.U. Mezin, G.Sh. Rubin, D.M. Zakirov // Proceedings of the IX Congress of distributors (Volume I). Cherepovets. April 16-18, 2013. P. 237-244.
№2 2014
Страница 37
Качество в обработке материалов
6. Protipology - a new stage in the development of standardization of metal parts production / G.Sh. Rubin, M.A. Polyakova, M.V. Chukin, G.S. Gun // Steel.
2013. №10. P. 84-87.
7. The genesis of scientific research in the field of metal products quality / G.S. Gun, I.U. Mezin, G.Sh. Rubin, A.A. Minaev, A.E. Nazaibekov, H. Dyja // Vestnik of Nosov Magnitogorsk state technical university. 2014. №1 (46). P. 92-97.
8. Scientific and pedagogical school Magnitogorsk State Technical University on the product and production processes quality management / G.S. Gun, I.U. Mezin, A.G. Korchunov, M.V. Chuckin, I.G. Gun, G.Sh. Rubin // Quality in material processing. 2014. №1. P. 5-8.
9. Total Quality Management: A Textbook for high schools / O.P. Gludkin, N.M. Gorbunov, A.I. Gurov, Y.V. Zorin: ed. by O.P. Gludkin. - M .: Guoryachaya liniya - Telecom, 2001 - 600 p.: pictured.
10. Gun I.G., Mikhailovsky I.A., Osipov D.S., Kutsependik V.I., Salnikov V.V., Gun E.I., Smirnov Ar.V., Smirnov Al.V. Design, Modeling and Improvement of car ball joints production processes // Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University. 2014. № 1 (45). p. 52-57.
11. Kutsependik V.I., Gun I.G., Mikhailovsky I.A., Osipov D.S., Salnikov V.V., Gun E.I., Smirnov Ar.V. Smirnov Al.V., Development of metal forming processes in the production of automotive components // XIV Inter-
national Scientific conference «New technologies and achievements in metallurgy, material engineering and production engineering: a collective monograph edited by Henryk Dyja, Anna Kawalek. Series: monographs No 31. Czestochowa. 2013. P. 309-316.
12. Mikhailovsky I.A., Gun E.I. Development of the method for assessing the significance of product parameters and its manufacturing operations in terms of impact on the quality of the product // Age of Quality.
2014. № 3. p. 32-37.
13. Saaty T. Decision-making. Analytic hierarchy process. - M.: Radio and communication, 1993 - 320 p.
14. Lee H.M. Applying fuzzy set theory to evaluate the rate of aggregative risk in software development // Fuzzy Sets and Systems. - 1996. - V. 79.
15. Kolokoltsev V.M. Nosov Magnitogorsk State Technical University. History. Development. Vestnik Magnitogorskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. G.I. Nosova [Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University]. 2014, no. 1(45), pp. 5-6.
16. Proizvodstvo mnogofunkcionalnyh splavov invarnogo klassa s povyshennymi jekspluatacionnymi svojstvami. / V.M. Kolokolcev, M.V. Chukin, Je.M. Golubchik, Rodionov Ju.L., Buhvalov N.Ju.// Metallurgicheskie processy i oborudovanie [Metallurgicalprocesses and equipment], 2013, no. 3, pp. 47-52.
УДК 621.771
Гурьянов Г.Н., Зуев Б.М., Егоров В.Д.
РЕШЕНИЕ КОМПЛЕКСА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ МЕТИЗНОГО ПОИЗВОДСТВА ПРИ СОЗДАНИИ КОНКУРЕНТОСПОСОБНЫХ КАНАТОВ В СЕВЕРНОМ
ИСПОЛНЕНИИ
V________________________________________________________________J
Аннотация. Приведены научно-исследовательские и прикладные задачи, которые были решены сотрудниками института метизной промышленности (ВНИИметиз, г. Магнитогорск) при разработке технологического процесса производства проволоки и канатов в северном исполнении.
Ключевые слова: проволока, канат, волочение, качество, химический состав сталей, хладостойкость, прочность, пластичность, усталостная стойкость, методики испытания, оптимизация режимов волочения.
Современная Россия приступает к активному освоению арктического шельфа. Для этого необходимы машины, оборудование, механизмы и метизы в северном исполнении. В Советском Союзе отсутствовала нормативная техническая и технологическая документация на серийное произ-
водство метизов для эксплуатации в условиях Севера. Поэтому в 90 - е годы прошлого столетия Министерством СССР были приняты Постановления, предусматривающие отечественное производство техники для Севера. В частности, основанием для разработки и освоения производства
№2 2014
Страница 38
