Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка элементов системы управления качеством машиностроительного производства на базе инновационного метрологического оборудования и многоуровневого программного обеспечения для статистического управления технологическим процессом

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
управление качеством, статистические методы, метрологическое оборудование, технологический процесс, средство измерений, управление процессами, контрольная карта, машиностроительное производство

Цель проекта:
1. Повышение качества и эффективности управления технологическими процессами обработки деталей 2. Разработка комплекса научно-технических решений в области создания системы статистического управления технологическими процессами обработки деталей, а также ее адаптация к условиям серийного производства на базе использования инновационного метрологического оборудования. Разработка алгоритмов управления технологическим процессом для его оптимизации и прогноза уровня качества.

Основные планируемые результаты проекта:
Алгоритм выбора инновационного метрологического оборудования для реализации эффективной системы статистического управления.
Алгоритм проверки существующих на производстве технологических процессов на соответствие требованиям пригодности.
Алгоритм и регламент по управлению процессами на рабочих местах на основе контрольных карт.
Алгоритм проверки управляемости существующих процессов изготовление деталей.
Экспериментальный образец (ЭО) комплекса программных средств (КПС), реализующий элементы системы управления качеством.
Комплект технологических инструкций.
Проект технического задания на проведение ОКР по теме: «Разработка подсистемы статистического управления технологическими процессами системы управления качеством на крупном предприятии автомобильной промышленности (ОАО КАМАЗ)»

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1) Теоретические исследования принципов построения систем статистического управления технологическими процессами в условиях серийного производства.
Существует два возможных варианта обеспечения 100% качества продукта:
- 100% контроль деталей
- 100% качество гарантировано процессом
Предлагаемые решения полностью соответствуют мировым тенденциям заме-щения первого варианта решения задачи обеспечения 100% качества вторым вариантом. В соответствии с этим и определяются принципы построения систем статистического управления технологическими процессами в условиях серийного производства.
С точки зрения новизны технологических решений можно отметить принятие данного положения в качестве базового, поскольку на большинстве отечественных предприятий качество продукции обеспечивается по первому варианту.
Исследования по определению принципов построения систем статистического управления технологическими процессами в условиях серийного производства выполнены в полном соответствии с техническими требованиями к выполняемому проекту, а их результаты могут быть использованы для продолжения работ в рамках ПНИ.
2) Теоретические исследования структур построения систем управления каче-ством машиностроительных производств.
В общем виде структура построения системы управления качеством представлена следующими элементами:
- Согласование параметров проекта, согласование перечня измеряемых характеристик.
- Планирования место сбора данных, определение конфигурации и IT-архитектуры системы, определение номенклатуры отчетов о качестве.
- Предварительная проверка пригодности существующих процессов измерения, при необходимости – согласование спецификации и поставка пригодных средств измерения.
- Предварительная проверка пригодности оборудования. Принятие решения по использованию или замене оборудования.
- Оснащение мест сбора данных соответствующими программными и аппарат-ными средствами, настройка рабочих мест.
- Создание IT-архитектуры системы.
- Проверка и отладка потока данных, систем получения, сохранения, сжатия и архивирования данных.
- Настройка программных продуктов для текущей оценки процессов измерения и производственных процессов.
- Настройка системы для создания и рассылки отчетов.
- Тестовая и нормальная эксплуатация системы.
Полноценная система управления качеством должна включать в себя также ряд других компонентов – анализ видов и последствий отказов, составление планов управления, управление рекламациями и т.д.
Исследования по определению структуры построения систем управления качеством машиностроительных производств выполнены в полном соответствии с техническими требованиями к выполняемому проекту, а их результаты могут быть использованы для продолжения работ в рамках ПНИ.
3) Алгоритм выбора инновационного метрологического оборудования для реализации эффективной системы статистического управления технологическими процессами и его проверки на соответствие требованиям пригодности:
- Определение характеристик, качество которых нужно контролировать и улучшать.
- Приобретение и установка программного обеспечения, необходимого для дальнейших этапов работы.
- Организация сбора цифровых (по возможности) данных по этим характеристикам. Оснащение производства необходимыми средствами измерения.
- Проведение в соответствии с действующими нормами ИСО проверки пригодности систем и процессов измерения для измерения выбранных характеристик.
- Проведение проверки пригодности оборудования для реализации этих характеристик в соответствии с действующими нормами.
- Организация регулярного измерения характеристик и хранения полученной информации для дальнейшей оценки и анализа.
- Регулярная оценка показателей процессов, обеспечивающих получение кон-тролируемых характеристик.
- Создание системы автоматического распространения отчетов о качестве на основе результатов анализа полученных данных.
Разработка алгоритма выбора инновационного метрологического оборудования для реализации эффективной системы статистического управления технологическими процессами выполнена в полном соответствии с техническими требованиями к выполняемому проекту. Алгоритм может быть использован для продолжения работ в рамках ПНИ.
4) Общие технические требования к элементам системы управления качеством.
Предлагаемые решения направлены на создание процессов, обеспечивающих и поддерживающих уровень качества, заданный документацией на продукт и действующими нормами и стандартами, в том числе международными.
1. Производство должно обеспечивать 100% качество продукции.
2. Производство должно соответствовать всем международным нормам, стан-дартам и требованиям заказчиков.
3. Затраты на производство должны находиться под контролем.
На качество влияют различные факторы, например:
Факторы внешней среды:
- уровень требований к качеству (потребители, прогресс, конкуренты);
- наличие поставщиков капитала, трудовых ресурсов, материалов, энергии, услуг;
- действующее законодательство в области качества и работа государственных органов.
Внутренние факторы предприятия:
- материальная база предприятия (финансы, оборудование, инфраструктура);
- персонал (квалификация и мотивация);
- качество проекта (совершенство конструкции);
- качество исполнения (применение передовых технологий);
- стабильность процессов.
5) Общие технические требования к ключевым типам обрабатываемых деталей.
Необходимо контролировать, измерять (на примере валов) следующие технические требования:
- Линейные размеры (длины), в том числе в канавках.
- Диаметральные размеры, в том числе в канавках.
- Радиальные и торцовые биения, в том числе на прерывистых поверхностях, относительно оси центров детали.
- Эксцентриситет отдельных поверхностей относительно оси центров детали.
- Радиальные и торцовые биения относительно оси, математически рассчитан-ной по результатам измерения цилиндрических поверхностей.
- Круглость отдельных поверхностей.
- Соосность поверхностей детали относительно других измеренных поверхно-стей.
- Углы и длины конусов.
- Размеры до теоретических точек начала и конца конической поверхности.
- Радиусы и размеры до теоретических точек центра радиуса.
- Шаг резьбы.
- Линейные и угловые расположения отверстия (требуется специальный щуп).
- Диаметры деталей с отсутствующими противолежащими поверхностями.
Как видно из приведенного списка, приборы для измерения позволяют измерять любые линейные и угловые размеры, в том числе до теоретических точек пересечения, а также отклонения формы и расположения, в том числе не только относительно оси центровых отверстий, но и относительно заданных чертежных баз. Все измерения возможны на прерывистых поверхностях. Эти характеристики необходимы для дальнейшего выполнения ПНИ с целью разработки системы управления качеством.
6) Технические требования к измерительным переносным приборам для измерения шероховатости и волнистости для включения в систему управления качеством на примере прибора MARSURF.
Применение системы MarSurf XR 1 позволяет совместить преимущества мо-бильных систем с возможностью программного обеспечения стационарных систем.
Применение мобильных систем позволит решить задачу измерения шероховатости непосредственно в производстве в момент изготовления детали. Как следствие, существенно снижаются затраты на технический контроль и на последующую доработку. Эти характеристики необходимы для дальнейшего выполнения ПНИ с целью разработки системы управления качеством.
7) Технические требования к измерительному оборудованию для измерения комплекса параметров качества поверхности на примере прибора MarSurf XCR20.
- измерение более 65 параметров для R-, P- и W- профиля согласно ISO / JIS или MOTIF r;
- контроль допусков и статистики для всех параметров ;
- обширное протоколирование;
- автоматическая функция выбора соответствующего нужным нормам фильтра и участка ощупывания (патент);
- поддержка различных методов калибровки (статических/динамических) с заданием параметра Ra или Rz;
- регулируемые параметры технического обслуживания и калибровки;
- множество конфигураций измерительной установки для индивидуального применения;
- устанавливаются различные уровни пользователя;
- гибкость системы благодаря различным опциям и созданию специальных па-раметров для пользователей;
- использование системы различных уровней пользователей, что защищает от ошибочной эксплуатации прибора и обеспечивают невозможность использования прибора некомпетентным пользователем
8) Представление результатов ПНИ на научно-техническом семинаре Группы компаний Технополис по метрологическому оборудованию фирмы Mahr (Германия).
Презентация результатов работ на 1 этапе ПНИ.
9) Алгоритм проверки существующих на производстве технологических процессов на соответствие требованиям пригодности к использованию инновационного метрологического оборудования.
Установлена взаимосвязь проверки метрологических требований и метрологического подтверждения пригодности.
Выявлены три метода проверки пригодности процесса измерения, которые являются основой разработанного алгоритма проверки существующих на производстве технологических процессов на соответствие требованиям пригодности к использованию инновационного метрологического оборудования. Даны рекомендации по применению разработанного алгоритма.
Алгоритм позволяет оценить влияние величины погрешности измерения на оценку процесса и определить результаты оценки при использовании трех методов.
Разработка алгоритма выполнена в полном соответствии с техническими требованиями к выполняемому проекту и может быть использован для продолжения работ в рамках ПНИ.
10) Алгоритм и регламент по управлению процессами на рабочих местах на основе контрольных карт.
Выявлены теоретические предпосылки использования контрольных карт для управления процессами. Определены основные предпосылки применения контроль-ных карт:
• Большинство процессов не находится в состоянии статистической управ-ляемости,
• Наличие особых причин, влияющих на процесс и необходимость их идентификации с целью исключения их влияние и уменьшения изменчивости процесса,
• Наличие особых причин, определяемых с помощью контрольных карт, требующих вмешательство оператора, технических служб и управленче-ского персонала для их устранения.
Выявлены основные причины эффективности использования контрольных карт в рассматриваемых системах:
• Контрольные карты являются эффективным методом улучшения процессов,
• Контрольные карты являются эффективным средством определения необходимости превентивных действий,
• Контрольные карты позволяют избежать излишней управляемости про-цессом,
• Контрольные карты дают необходимую информацию для диагностики процесса,
• Контрольные карты позволяют оценить возможности процесса.
Разработка алгоритма и регламента выполнены в полном соответствии с техническими требованиями к выполняемому проекту и могут быть использованы для продолжения работ в рамках ПНИ.
11) Технические требования к приборам для измерения отклонения формы для включения в систему управления качеством на примере прибора MARFORM в комплекте.
Разработанные технические требования позволяют повысить эффективность метрологического обеспечения современного производства и превратить метрологические средства из средств предотвращения брака изделий в средства для корректировки технологических процессов. Делается вывод о том, что необходимо предъявлять к системам измерения требования по возможности расположения непосредственно около обрабатывающего оборудования и получения наглядного и как можно более полного протокола измерения для быстрой коррекции технологических процессов.
Разработанные требования направлены на создание процессов, обеспечивающих и поддерживающих уровень качества, заданный документацией на продукт и действующими нормами и стандартами, в том числе международными.
12) Технические требования к автоматизированным установкам для измерения формы поверхностей на примере установки MarForm MMQ 200.
Использование автоматической системы измерения формы MarForm MMQ 200, которая оснащена высокоточной стойкой с электроприводом по вертикальной оси (оси Z) позволяет существенно расширить, по сравнению с другими метрологическими приборами, возможности измерения погрешностей формы и расположения. Становится возможным проведение измерений с вертикальным трассированием и, следовательно, измерение цилиндричности, коничности, параллельности. Как следствие – дальнейшее сокращение брака, экономия времени и производственных затрат.
13) Представление результатов ПНИ на научном семинаре по управлению качеством Группы Технополис (рабочее совещание Группы компаний Технополис по направлениям «Обеспечение качества» и «Моечные системы»).
Презентация результатов работ и тезисы доклада с результатами выполнения ПНИ на 2 этапе.
14) Представление результатов ПНИ на международной выставке «Металлообработка – 2015» ( 25 – 29.05. 2015, стенд Группы Технополис № 21D55).
Презентация результатов работ и тезисы доклада с результатами выполнения ПНИ на 2 этапе ПНИ.
15) Алгоритм проверки управляемости существующих процессов изготовление деталей на рабочих местах в соответствии с разработанными методиками измерения деталей на инновационном метрологическом оборудовании с подтвержденной пригодностью средств измерения.
16) Технические требования к универсальным зубоизмерительным центрам в качестве элемента системы управления качеством на примере центра Mahr GMX 400
17) Технические требования к измерительным переносным приборам для измерения шероховатости и волнистости в качестве элемента системы управления качеством на примере прибора MARSURF
18) Участие в научном семинаре по инструментообеспечению и управлению качеством Группы Технополис
19) Участие в международной выставке «Образовательный форум -2015»
20) Подготовка заявки на полезную модель по результатам исследований и разработок

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1.Областью применения полученных результатов является система статистического управления качеством технологическими процессами обработки деталей на крупных автомобилестроительных промышленных предприятиях.

2.Поскольку данные исследования базируются на опыте использования аналогичных систем ведущими зарубежными автомобильными концернами, то можно констатировать высокий уровень разработки и востребованность результатов в промышленности.
Потенциальными заказчиками разрабатываемых подсистем являются:
Автомобильный завод GM-AVTOVAZ, Тольятти
Автомобильный завод «Чайка-Сервис», Нижний Новгород
Автомобильный завод Scania, Санкт-Петербург
Брянский автомобильный завод, Брянск
BAW-RUS Motor Corporation, Ульяновск
Волжский автомобильный завод, Тольятти
Горьковский автомобильный завод, Нижний Новгород
Голицынский автобусный завод, Малые Вяземы
Камский автомобильный завод, Набережные Челны
Курганский автобусный завод, Курган
Нефтекамский автозавод, Нефтекамск
Павловский автобус, Павлово
Рязанский завод автомобильных агрегатов, Рязань
Серпуховский автомобильный завод, Серпухов
Саранский завод автосамосвалов, Саранск
Таганрогский автомобильный завод, Таганрог
Ульяновский автомобильный завод, Ульяновск
Объем рынка подобных подсистем составляет свыше 60 млн. руб.

3.Внедрение элементов системы управления качеством машиностроительного производства на базе инновационного метрологического оборудования и многоуровневого программного обеспечения для статистического управления технологическим процессом на автомобилестроительных предприятиях РФ (ОАО "КАМАЗ", ОАО "АВТОВАЗ", Группа ГАЗ), также на машиностроительных и станкостроительных предприятиях массового и крупносерийного производства.

4.Полученные результаты в составе разрабатываемых элементов системы управления качеством машиностроительного производства на базе инновационного метрологического оборудования и многоуровневого программного обеспечения для статистического управления технологическим процессом будут способствовать существенному снижению доли некачественной продукции, увеличению производительности, сокращению объема контроля изделий и регулировок процессов, улучшению понимания границ управления процессами, улучшением знаний о процессе. Проводимые исследования и полученные результаты внесут значительный вклад в расширение базы знаний системы статистического управления, построенной на базе программного продукта, разработанного немецкой фирмой Q-DAS и используемого на всех передовых автомобилестроительных предприятиях, за счет расширения знаний по отечественным автомобилестроительным предприятиям.

Текущие результаты проекта:
Разработка общих технических требований к элементам системы управления качеством, к ключевым типам обрабатываемых деталей, технических требований к измерительным переносным приборам для измерения шероховатости и волнистости для включения в систему управления качеством на примере прибора MARSURF, к измерительному оборудованию для измерения комплекса параметров качества поверхности на примере прибора MarSurf XCR20, к автоматизированным установкам для измерения формы поверхностей на примере установки MarForm MMQ 200, к приборам для измерения отклонения формы для включения в систему управления качеством на примере прибора MARFORM в комплекте, к универсальным зубоизмерительным центрам в качестве элемента системы управления качеством на примере центра Mahr GMX 400, к измерительным переносным приборам для измерения шероховатости и волнистости в качестве элемента системы управления качеством на примере прибора MARSURF, алгоритма проверки существующих на производстве технологических процессов на соответствие требованиям пригодности к использованию инновационного метрологического оборудования, алгоритма и регламента по управлению процессами на рабочих местах на основе контрольных карт, проверки управляемости существующих процессов изготовление деталей на рабочих местах в соответствии с разработанными методиками измерения деталей на инновационном метрологическом оборудовании с подтвержденной пригодностью средств измерения.