CC BY
57
УДК 778.14
А.К. Талалаев, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, (4872) 35-24-93, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),
Р.Г. Панфилов, канд. техн. наук, доц., (4872) 48-24-28, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ МИКРОФИЛЬМОВ МЕТОДОМ СТАТИСТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
Обоснован статистический подход к моделированию процесса микрофильмирования с бумажных носителей, сформирована обобщенная модель, установлен комплекс необходимых исследований, выбраны результирующие выходные информационные характеристики качества.
Ключевые слова: управление качеством, статистическое моделирование, изготовление микрофильмов.
Результирующие качественные параметры микрофильмов, в частности, оптическая плотность изображения и читаемость, зависят от целого комплекса факторов: от свойств используемого фотоматериала, условий его последующей химико-фотографической обработки (ХФО), условий хранения и т.д. При этом обеспечение сохранности микрофильма на протяжении продолжительного периода времени является важной, наиболее сложной и многопараметрической проблемой. Это обусловлено широкой номенклатурой применяемых фотопленок и фотоматериалов, недостаточной изученностью механизма старения полимеров, многослойной структурой этих фотопленок. Очевидно, что под действием окружающей среды в микрофильме со временем происходят деструктивные процессы, приводящие к снижению оптической плотности и контраста изображения, повышенной хрупкости и растрескиванию пленочного материала.
Для удовлетворительного прогнозирования результирующих параметров качества и жизненного ресурса микроизображений необходима разработка достоверных моделей взаимосвязи между макросвойствами фотоматериалов, определяющими их эксплуатационную пригодность, и кинематическими параметрами физико-химических процессов старения, что является весьма сложной задачей.
Совершенствование исследований процесса изготовления микрофильмов целесообразно проводить на базе вероятностных моделей технологической многооперационной цепи, позволяющих устанавливать и оценивать взаимосвязи между входными варьируемыми факторами и выходными параметрами на каждой операции и в цепи в целом, отслеживать при этом неизменность контрольных факторов. Важной положительной особенностью вероятностного моделирования является учет в каждой операции процесса влияния на результат комплекса случайных факторов -непременного атрибута подавляющего большинства происходящих реаль-
ных событий и, тем более, технологических процессов и экспериментальных исследований. При этом предполагается использовать специальную группу статистических методов управления качеством продукции, регламентируемую государственными стандартами [1 - 4], представляющими собой аутентичные копии соответствующих международных стандартов ^<Э.
На рисунке представлены варианты обобщенных статистических моделей управления качеством процессов микрофильмирования с бумажных носителей, удовлетворяющих входным требованиям по качеству, в зависимости от назначения получаемых микрофильмов или их копий. Так, центральный вариант модели, состоящий из двух операций (съемка и ХФО), предусматривает исследование технологических процессов изготовления микрофильмов-подлинников или микрофильмов первого поколения, отправляемых в СФД на постоянное хранение.
Нижний вариант модели (рисунок), состоящий из трех операций, включает модель для комплексного управления качеством при изготовлении микрофильмов второго поколения, представляющих собой аналоговые копии микрофильмов первого поколения, предназначенные для пользователей СФД. Верхний вариант содержит четыре операции и представляет электронные (оцифрованные) копии микрофильмов первого поколения, которыми удобно пользоваться и легко передавать на расстояния по электронным формам связи.
Варианты обобщенных статистических моделей управления качеством процессов микрофильмирования с бумажных носителей
В данных статистических моделях управления по терминологии многофакторного эксперимента применяются следующие переменные с индексами (нижний индекс j указывает номер технологической опера-
ции):
х/ ( I = 1,2,...,kj-1) - входные варьируемые факторы на каждой j -й операции;
х1 ( / = 1,2,...,&о) - входные варьируемые факторы (показатели качества входных бумажных оригиналов) на первой операции;
-1 + (^ = 1,2,..., mj ) - варьируемые факторы, формирующиеся и
добавляемые к многооперационной технологической цепи на каждой / -й операции;
у/ (I = 1,2,...,kj) - выходные параметры качества на каждой j -й операции;
у/ (/ = 1,2,...,^) - результирующие выходные параметры качества изготавливаемого микрофильма или его электронной копии;
Zj (/ = 1,2,...,^ ) - случайные факторы, действующие на каждой j -й операции.
Данные разрабатываемой статистической модели содержат изменяющиеся, пополняемые и трансформирующиеся в ходе технологического процесса составляющие носителей информации, формализованные в качестве входных факторов и выходных параметров по операциям, которые в дальнейшем будут именоваться как сквозные информационные характеристики (СИХ) показателей качества изготавливаемых микрофильмов.
Комплекс статистических исследований по предлагаемой модели предполагает проведение следующих натурных и модельных статистических экспериментов.
1. Установление и оценка количественных параметров законов распределения выходных после каждой операции СИХ качества на основе статистического анализа одномерных массивов. Полученные данные используются в качестве составляющей исходной информации для комплексного качественного и количественного анализа модификации каждой сквозной информационной характеристики в ходе реализации всего технологического процесса микрофильмирования с обеспечением необходимых характеристик качества микрофильмов, в том числе и сохранности в течение требуемого срока. В частности, следствием такого анализа является обоснованный заблаговременный прогноз уровня вероятности или отсутствия брака для различных условий риска при прогнозировании.
2. Оценка параметров внутренней корреляционной связи между пооперационными входными варьируемыми факторами и выходными параметрами, а также между входными информационными характеристиками технологического процесса микрофильмирования в целом и результирующими параметрами качества микрофильма. Результаты такого множественного корреляционного анализа позволят определить степень влияния
488
неучтенных случайных факторов, т.е. оценить «степень управляемости» каждой информационной характеристикой на каждом этапе изготовления микрофильма. Это даст возможность выявить управляющие ветви технологической цепи, связывающие каждый результирующий параметр качества со всеми действующими на него по ходу реализации технологического процесса факторами с высоким коэффициентом корреляции или корреляционным отношением (в зависимости от линейности или нелинейности связи). Это позволит в дальнейшем выявить те исходные составляющие погрешности (факторы), которые целесообразно корректировать (уменьшать) с целью гарантированного улучшения соответствующего результирующего показателя качества. Прочие составляющие техпроцесса, корреляционное влияние которых незначительно, не требуют дальнейшего внимания исследователя, поскольку значительное действие случайных факторов даже на одном участке ветви вдоль всей технологической цепи делает ее неуправляющей. Изложенное в данном пункте является весьма важным, поскольку экспериментально управлять всеми составляющими такого сложного многопараметрического технологического процесса весьма проблематично и требует больших неоправданных затрат.
3. Расчет обоснованных пооперационных уравнений регрессии, количественно связывающих каждую выходную информационную характеристику с комплексом варьируемых на каждой операции факторов, которые получают обработкой результатов множественного регрессионного анализа. Данные уравнения обеспечивают возможность непосредственного управления технологическим процессом путем выбора наиболее рациональных комбинаций варьируемых факторов (режимов технологического процесса), приводящих к требуемым высоким параметрам качества изготавливаемых микрофильмов. Следует отметить, что указанный множественный регрессионный анализ необходимо проводить только вдоль управляющих ветвей.
4. Получение результирующих уравнений регрессии для всего технологического процесса в целом ввиду сложности реализации комплексного многофакторного эксперимента можно обеспечить статистическим моделированием экспериментальных исследований, имея в наличии результаты предыдущих трех пунктов.
Так, в используемом для изготовления микрофильмов первого поколения центральном включающем две операции технологическом процессе переменные с индексами приобретают конкретные значения следующих сквозных информационных характеристик:
х1 - входные варьируемые информационные характеристики микрофильмируемого документа на бумажном носителе;
х^0 + - входные варьируемые информационные характеристики фотопленки;
- погрешности, вносимые копировальным автоматом и вызванные другими нарушениями технологии операции фотосъемки;
у| - модулированные светом выходные информационные характеристики фотопленки;
Л'2 - модулированные светом входные информационные характеристики фотопленки; кі +t
л^1 - погрешности, вносимые нарушениями технологии операции
химико-фотографической обработки;
у2 - модулированные химико-фотографической обработкой выходные информационные характеристики фотопленки;
Уі - параметры качества изготовленного микрофильма.
Поскольку микрофильмы первого поколения изготавливают в основном на галогенидосеребряных пленках, перечень параметров качества этих микрофильмов (результирующих сквозных информационных характеристик) для центрального варианта технологии рисунка устанавливают в соответствии с соответствующим государственным стандартом [5].
По данному стандарту общие технические требования к микрофильму, подвергаемые соответствующему контролю, делятся на следующие группы: требования назначения; требования надежности; требования стойкости к внешним воздействиям. Управляемые результирующие информационные характеристики (результирующие выходные параметры модели качества микрофильма), выбранные из перечисленных групп, сведены в таблицу.
Результирующие сквозные информационные характеристики качества
Выходные параметры модели (результирующие информационные характеристики)
в 12 £ Обозначение в модели Группа по ГОСТ 13.1.102 Наименование Единица измерения Допустимый диапазон изменения Средства контроля
1 Уі Требования назначения Диффузная оптическая плотность фона изображения (негативного) Единица оптической плотности 0,8.. .1,5 Денситометр, читальный аппарат
2 У2 Показатели предела читаемости Sm или разрешающей способности ^ Наименьшая группа читаемости элементов тест-объекта В зависимости от масштаба изображения Микроскоп, тест-объекты ТО-1 или ТО-2
Окончание
№ п/п 0 1 S g S S О з § VO И О 1 н S3 = 0^1 & ” и Наименование Единица измерения Допустимый диапазон изменения Средства контроля
3 Уз Требования надежности (сохраняемости) Содержание остаточного тиосульфата Мг/см2 0,007 ГОСТ 25063.1
4 У4 Содержание остаточных солей серебра Оставшееся цветовое (кремовое) пятно на пленке Отсутствие пятна Колба мерная, бумага фильтровальная, натрий сернистый, вода дист.
5 У5 Прогнозный срок сохранности микроформы годы 75 (для долговременного хранения) Термокамера, камера влажности
Прогнозный срок хранения микрофильма определяется посредством дополнительных ускоренных испытаний по специальной методике [6], включающей термовлажное воздействие на образцы в период их выдержки при температуре 55, 60, 65 и 70 0С и относительной влажности 55 %. С учетом изложенного предлагается оценку стойкости к внешним воздействиям в случае необходимости выделять в самостоятельное исследование по следующим причинам.
1. Приближенную оценку легко рассчитать, имея значения выходного параметра У5 по результатам множественного регрессионного анализа (учитывая содержание предыдущего абзаца).
Установив оптимальную комбинацию варьируемых факторов, при
max Tmax
которых ^5 достигает максимального значения У5 = T , все остальные
текущие значения T (годы предельного хранения) позволяют определить, насколько снижается устойчивость микрофильма к воздействию повышенных температуры и влажности при других состояниях статистической модели качества технологического процесса. Принимая при T = Tmax коэффициент устойчивости КуСХ = 1, можно рассчитать его значения при
T max t
любых иных комбинациях варьируемых факторов Куст =----------------.
T max
2. Совместить указанную оценку термовлажного воздействия с исследованием выходных параметров, указанных в таблице, весьма проблематично, поскольку в соответствии с [5] после этого дополнительного воздействия образцы микрофильма должны пройти весь комплекс испытаний, приведенный в пунктах 1 - 4 таблицы, и только после этого каждое частное значение искомой оценки можно принимать в расчет.
Таким образом, в данной работе сформулированы правила построе-
ния основной технологической цепи статистической модели управления качеством многооперационных технологических процессов и, в частности, технологий изготовления микрофильмов. В дальнейшем предполагается обоснование алгоритма построения комплекса обратной связи, включающего установление всех ветвей, связывающих каждый результирующий параметр качества со всеми действующими на него по ходу процесса изготовления факторами, выявление управляющих ветвей, имеющих вдоль всей длины высокие значения коэффициентов корреляции или корреляционных отношений (в зависимости от формы связи) и вдоль них - пооперационных скелетных и тонких ветвей.
Список литературы
1. ГОСТ Р ИСО 5725-1 - ГОСТ Р ИСО 5725-6. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Введ. 23.04.02. М.: Изд-во стандартов, 2002. 148 с.
2. ГОСТ Р ИСО 11462-1. Статистические методы. Руководство по внедрению статистического управления процессами. Часть 1. Элементы. Введ. 07.06.07. М.: Изд-во Стандартинформ, 2007. 25 с.
3. ГОСТ Р ИСО 50779.10. Статистические методы. Вероятность и основы статистики. Термины и определения. Введ. 01.07.01. М.: Изд-во стандартов, 2001; Стандартинформ, 2005. 46 с.
4. ГОСТ Р ИСО 50779.11. Статистические методы. Статистическое управление качеством. Термины и определения. Введ. 01.07.01. М.: Изд-во стандартов, 2001;Стандартинформ, 2005. 86 с.
5. ГОСТ 13.1.102. Репрография. Микрография. Микроформы на га-логенидосеребряных пленках. Общие технические требования и методы контроля. Введ. 01.01.96. М.: Изд-во стандартов, 2005. 16 с.
6. Оценка качества и сохраняемости микрофильмов: отчет ФГУП РФ «НИИР». Договор с Минэкономразвития России от 20.03.2003 г. № 711400202028. Тула, 2003. 25 с.
A.K. Talalaev, R.G. Panfilov
QUALITY MANAGEMENT OF MADE MICROFILMS BY METHOD OF STATISTICAL MODELING
The statistical approach to modeling of process of microfilming from papers is reasonable, the generalized model is created, the complex of necessary researches is established, resultants target information characteristics of quality are chosen.
Key words: quality management, statistical modeling, production of microfilms.
Получено 10.01.12
