Введение к работе
Актуальность темы исследования. В рыночной экономике решение вопросов качества является важнейшим фактором повышения уровня жизни, экономической, социальной и экологической безопасности. Основным инструментом, используемым в данной ситуации, является внедрение и развитие систем менеджмента, соответствующих международным и национальным стандартам. Реализация на практике принципов менеджмента качества и выполнение требований ИСО 9001:2000 (ГОСТ Р ИСО 9001-2001) позволяет производить продукцию с прогнозируемыми свойствами, прежде всего, посредством создания управляемых условий протекания процессов. Подобная задача возникает, в первую очередь, для предприятий, выпускающих серийную продукцию и желающих снизить затраты на операции контроля, уменьшить расходы на переделку и исправление продукции, повысить имидж как надежного поставщика. Однако, это все требуется и для предприятий, в том числе малых, обладающих некоторой уникальной технологией, позволяющей выпускать продукцию с особыми свойствами, порой даже в небольших объемах. Сочетание высоких технологий и возможности обеспечить стабильность производимой продукции -один из главных путей обеспечения конкурентоспособности в жестких рыночных условиях.
В настоящее время открывается возможность промышленного использования высокоскоростного затвердевания расплава (ВЗР) для производства перспективных материалов, в том числе волокон, полученных с помощью одного из вариантов данной технологии - экстракции из висящей капли расплава (ЭВКР). Данная продукция используется при создании пористых проницаемых материалов, являющихся основой для фильтров-нейтрализаторов автомобильной техники, обеспечивающих соответствие стандартам Евро-3 и Евро-4. Наиболее перспективно применение данной технологии для получения волокон из материалов, работоспособных при температурах выше 1100С в условиях газо-
вой коррозии, эрозионной среды и повышенных давлений, которые невозможно или экономически нецелесообразно получать другими способами. При этом к существенным проблемам следует отнести сложность получения регулярной структуры у проницаемых пластин, связанной, прежде всего, с постоянством геометрических параметров металлического волокна и, соответственно, возможностями управления на этапе производства.
Известно, что формирование продукции с заданными свойствами возможно только в условиях стабильности технологического процесса. Для этого необходимо оценивать состояние процессов, выявлять отклонения от установленных требований, устранять возможности появления повторных отклонений или дефектов за счет своевременной разработки и реализации корректирующих воздействий и обеспечивать предупреждение потенциальных несоответствий в производстве. Причиной низкого качества формируемого металлического волокна часто является собственная изменчивость процесса ВЗР, обусловленная наличием многочисленных специфических воздействующих факторов, связанных с гидродинамическими и тепловыми процессами и имеющих место при экстракции продукции из расплава. Необходимо найти пути по минимизации этой изменчивости, иначе получить стабильную продукцию в таких условиях достаточно затруднительно. Оценка только индекса воспроизводимости процесса уже недостаточна. Управление, учитывающее один-два доминирующих технологических параметра, неэффективно. Решение данной задачи требует использования комплекса статистических методов. Требуется провести исследование, направленное на выявление возможных дестабилизирующих факторов, определить возможности процесса с точки зрения статистического управления и разработать соответствующие инструменты, применимые в рамках действующих систем менеджмента. При этом нежелательно применять сложные и дорогостоящие информационные системы для сбора, обработки и анализа, рекомендуемые для крупных предприятий. Все это подтверждает актуальность и своевременность предложенных мер, направленных на разработку статистиче-
ской методики анализа и управления, применимой в рамках современной системы менеджмента качества малого предприятия, разрабатывающего и реализующего наукоемкие сложные технологические процессы.
Целью работы является повышение результативности и эффективности процесса высокоскоростного затвердевания расплава при получении металлического волокна путем решения вопросов управления качеством на основе упорядоченного применения статистических методов и инструментов.
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:
Исследовать известные физико-математические модели процесса высокоскоростного затвердевания расплава и установить совокупность причинно-следственных связей на ключевых стадиях формирования волокна - при взаимодействии диска-кристаллизатора с расплавом, кристаллизации и последующем охлаждении материала.
Разработать модель статистического анализа, управления и улучшения качества технологического процесса с учетом многофакторного взаимодействия при экстракции из расплава на показатели качества получаемого металлического волокна.
3.Разработать методические рекомендации по оценке возможности статистического управления, анализу и улучшению качества процесса высокоскоростного затвердевания расплава. 4.Осуществить экспериментальную отработку с оценкой возможности статистического управления и последующего улучшения процесса экстракции из висящей капли расплава при получении металлического волокна для фильтрующих элементов. Объектом исследования является технологический процесс высокоскоростного затвердевания расплава.
Предметом исследования являются научно-методические и организационно-технические методы и подходы по статистическому анализу и управлению качеством технологических процессов.
Научная новизна работы. В работе решена важная научная и практическая задача повышения качества высокоскоростного затвердевания расплава, а именно:
разработана методика статистического анализа и управления качеством высокоскоростного затвердевания расплава, отличающаяся учетом причинно-следственных взаимодействий на отдельных стадиях многофакторного процесса, что позволяет существенно повысить полноту, точность и адекватность физико-математической модели экстракции из расплава.
разработан алгоритм статистического анализа, управления и улучшения качества процесса высокоскоростного затвердевания расплава, отличающийся комплексным использованием математических методов и инструментов и позволяющий получать волокно в управляемых условиях.
теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность статистического управления процессом экстракции висящей капли расплава при получении металлического волокна.
Практическая значимость работы.
Разработанный алгоритм позволяет проводить оценку качества продукции при внедрении новых, а так же улучшении существующих наукоемких технологических процессов на основе статистического анализа.
Разработанные рекомендации являются основой для создания, внедрения и развития систем менеджмента качества в инновационных предприятиях.
Разработанный алгоритм статистического анализа и управления качеством процесса высокоскоростного затвердевания расплава и совокупность установленных воздействующих факторов является основой для проведения корректирующих и предупреждающих мероприятий, а так же для последующего улучшения при формировании металлических волокон.
Результаты исследования внедрены в учебный процесс по специальности «Управление качеством» на кафедре «Управление качеством и сертификация» в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального
образования «МАТИ» - Российском государственном технологическом университете имени К.Э. Циолковского.
Методы исследования, достоверность, обоснованность.
Разработка теоретических положений и создание на их основе подходов по анализу и управлению стало возможным благодаря использованию методологии исследования, основанной на современных принципах и методах менеджмента качества с использованием аппарата математической статистики и системного анализа. Обоснованность применяемых методов подтверждается их широким использованием в самых различных прикладных исследованиях. Достоверность результатов и выводов работы подтверждена большим объемом экспериментальных исследований, апробацией на производстве.
Реализация результатов работы. Результаты исследований используются в ЗАО «Русские металлические волокна», г. Москва. Материалы диссертации использовались также в учебном процессе «МАТИ» - Российском государственном технологическом университете имени К.Э. Циолковского при подготовке специалистов по направлению «Управление качеством».
Апробация результатов работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на 5 конференциях и научно-технических семинарах. В их числе Пятый Международный Аэрокосмический Конгресс (Москва, 2006 г.), Пятая Всероссийская научно-практическая конференция «Управление качеством», (Москва, 2006 г.), Шестая Всероссийская научно-практическая конференция «Управление качеством» (Москва, 2007 г.), Международная молодежная научная конференция XXXII Гагаринские чтения (Москва, 2006 г.), Седьмая Всероссийская научно-практическая конференция «Управление качеством», (Москва, 2008 г.).
Публикации. Основные положения диссертационного исследования опубликованы в 8 научных трудах. Список работ приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов по работе, списка литературы, включающего 92 источника. Общий объем работы составляет 146 стр., в том числе 36 рисунков и 11 таблиц.
Похожие диссертации на Разработка методики статистического анализа и управления качеством технологического процесса высокоскоростного затвердевания расплава
