Содержание к диссертации
Введение
1 Методы оценки качества продукции .9
1.1 Методы расчета относительных показателей качества 9
1.2 Методы определения комплексного показателя 16
1.3 Использование множественного регрессионного анализа для прогнозирования показателей качества канатной проволоки и стальных канатов 22
1.4 Методы оценки результативности процессов системы менеджмента качества 23
2 Методика комплексной оценки действенности технологии волочения канатной проволоки и свивки канатов .26
2.1 Алгоритм комплексной оценки действенности технологии волочения канатной проволоки и свивки канатов 26
2.2 Определение показателей качества канатной проволоки и значимых технологических факторов производства 27
2.3 Определение показателей качества стальных канатов и значимых технологических факторов производства 35
2.4 Определение метода расчета относительных показателей комплексной оценки действенности технологии волочения канатной проволоки и свивки канатов 38
2.5 Определение весомости показателей оценки действенности технологии волочения канатной проволоки и свивки стальных канатов 39
2.6 Комплексный показатель действенности технологии волочения канатной проволоки и свивки канатов 48
3 Методика прогнозирования механических свойств канатной проволоки и канатов на основе множественного регрессионного анализа 52
3.1 Углеродный эквивалент 52
3.2 Исследование зависимости показателей качества канатной проволоки от показателей качества катанки и технологических параметров производства канатной проволоки 56
3.3 Исследование зависимости показателей качества канатов от показателей качества свиваемой канатной проволоки и технологических параметров производств канатов 59
3.4 Выбор параметров производства канатов с учетом рациональных сочетаний показателей качества продукции 61
4 Комплексная оценка действенности технологии волочения канатной проволоки и свивки канатов .67
4.1 Расчет комплексного показателя действенности технологии волочения канатной проволоки 67
4.2 Расчет комплексного показателя действенности технологии свивки канатов на примере каната типа ЛК-РО конструкции 636(1+7+7/7+14)+77(1+6) диаметром 45,5 мм по ГОСТ 7669-80 75
4.3 Расчет комплексного показателя действенности технологии волочения канатной проволоки и свивки стальных канатов на примере каната типа ЛК-РО конструкции 636 (1+7+7/7+14)+77(1+6) диаметром 45,5 мм по ГОСТ 7669-80. 81
4.4 Порядок оценки результативности процесса системы менеджмента качества 82
4.5 Оценка результативности процесса системы менеджмента качества 87
Заключение 92
Библиографический список 94
Приложение Документы о результатах диссертационной работы .107
- Использование множественного регрессионного анализа для прогнозирования показателей качества канатной проволоки и стальных канатов
- Определение весомости показателей оценки действенности технологии волочения канатной проволоки и свивки стальных канатов
- Выбор параметров производства канатов с учетом рациональных сочетаний показателей качества продукции
- Расчет комплексного показателя действенности технологии волочения канатной проволоки
Введение к работе
Актуальность работы. Предприятия, входящие в Ассоциацию «Промметиз», поставили на рынок 84 % от всего объема металлоизделий, выпущенных в России. Наибольшую долю в общем объеме экспорта составила проволока - 71,7 % и стальные канаты – 10 %. Канаты пользуются спросом у потребителей – предприятий угледобывающей, нефтегазовой, металлургической, судостроительной и машиностроительной отраслей, которые предъявляют высокие требования к качеству продукции.
Для того, чтобы эффективно управлять качеством, необходимо уметь его количественно определять. Оценка качества – первый и основной этап системы управления качеством на предприятии. Совершенствование технологических процессов производства, модернизация оборудования, повышение требований к качеству канатов обуславливает необходимость комплексной оценки действенности (результативности) технологии волочения канатной проволоки и свивки стальных канатов с учетом современных требований.
Анализ возможных подходов к решению задачи комплексной оценки действенности технологии волочения канатной проволоки и свивки стальных канатов показал, что наиболее перспективным и целесообразным является использование теоретического и математического аппарата квалиметрии.
Однако несмотря на большое количество теоретических исследований и практических работ, выполненных рядом авторов, в том числе Г.С. Гуном, Г.Ш. Рубиным, Н.Г. Шемшуровой, Е.А. Пудовым и другими в области развития логики оценочных процедур, методы комплексной оценки использовались преимущественно для оценки качества продукции и не находили широкого применения для оценки действенности технологических процессов.
Методики квалиметрической оценки качества продукции и действенности технологических процессов, разработанные и реализованные в работах Д.С. Осипова, А.В. Сабадаша, С.С. Скворцовой используют сходные и аналогичные оценки единичных показателей качества и действенности процессов. Общность применяемых подходов в рассмотренных методиках комплексной оценки действенности технологических процессов обуславливает и общие недостатки методик этих авторов: требуют определения статуса единичных показателей (доминирующий или компенсируемый); используют только показатели годной продукции, не учитывая количество дефектов, что завышает комплексный показатель и снижает точность оценки; не учитывают весомость влияния показателей исходной заготовки и технологических параметров производства на образование дефектов продукции.
Внедрение комплексного показателя действенности технологии волочения канатной проволоки и свивки стальных канатов в качестве показателя результативности процесса системы менеджмента качества позволяет оценить характеристики и тенденции технологии и продукции, включая возможности проведения предупреждающих действий. Однако в стандартах ИСО серии 9000 не предлагается определенного механизма оценки результативности. Поэтому вопросы, связанные с проблемой адекватной и объективной оценки результативности, приобретают вид задачи как теоретической, так и практической значимости.
Цель и задачи исследования. Целью данной работы является совершенствование методики оценки результативности процесса системы менеджмента качества с применением комплексного показателя действенности технологии волочения канатной проволоки и свивки стальных канатов.
Указанная цель реализуется решением следующих задач:
разработать методику комплексной оценки действенности технологии волочения и свивки стальных канатов с учетом показателя дефектности канатной проволоки и канатов;
установить взаимосвязи показателей качества канатной проволоки и канатов от показателей качества исходной заготовки и технологических факторов их производства;
разработать компьютерную программу для выбора параметров показателей качества катанки и свиваемой канатной проволоки, а также технологических факторов волочения канатной проволоки и свивки канатов, обеспечивающую прогнозирование и оценку показателей качества канатной проволоки и канатов;
усовершенствовать методику оценки результативности процесса системы менеджмента качества с применением комплексного показателя действенности технологии волочения канатной проволоки и свивки канатов.
Научная новизна заключается в следующем:
разработана методика комплексной оценки действенности технологии волочения канатной проволоки и свивки канатов с учетом показателей дефектности;
разработаны коэффициенты дефектности канатной проволоки и канатов, отражающие наличие или отсутствие дефектов продукции;
разработаны показатели дефектности канатной проволоки и канатов, характеризующие степень достижения показателями исходной заготовки и технологическими параметрами производства продукции установленных значений с учетом их возможного влияния на полученные дефекты продукции;
усовершенствована методика оценки результативности процесса системы менеджмента качества на основе введения дополнительных показателей результативности: комплексного показателя действенности технологии волочения канатной проволоки и свивки канатов, степени выполнения программы по совершенствованию СМК, оценки результатов внутренних аудитов и удовлетворенности потребителей.
Практическая значимость и реализация результатов работы.
Практическую значимость для метизных предприятий представляют следующие результаты диссертационной работы:
установленная взаимосвязь показателей качества канатной проволоки и канатов от показателей исходной заготовки и технологических факторов их производства;
компьютерная программа по выбору рациональных сочетаний параметров показателей качества катанки и канатной проволоки, а также технологических параметров волочения и свивки, обеспечивающая прогнозирование свойств канатной проволоки и канатов (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013660955 «Разработка технологии производства канатов и канатной проволоки с заданными показателями качества»).
В результате решения поставленных задач разработаны и приняты к использованию в ОАО «Магнитогорский метизно-калибровочный завод «ММК-МЕТИЗ»:
инструкция И 4 ТУ-01-2012 «Порядок расчета и оценки результативности процесса СМК» применительно к процессу № 7.2 «Мониторинг технологических процессов и их валидация»;
комплексный показатель действенности технологии волочения канатной проволоки и свивки канатов включен в 2012 году в цели перед процессом СМК № 7.2 «Мониторинг технологических процессов и их валидация» в качестве целевого показателя.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы изложены и обсуждены на ряде научно-технических конференций: 68-й, 70-й и 71-й Межрегиональных научно-технических конференциях «Актуальные проблемы современной науки, техники и образования» (Магнитогорск, 2010г., 2012г., 2013г.) и VIII Всероссийской школе-конференции молодых ученых «Управление большими системами» (Магнитогорск, 2011г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных работ, из них три - в рецензируемых научных журналах, определенных Высшей аттестационной комиссией.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованных источников и приложения. Текст диссертации изложен на 122 страницах машинописного текста, иллюстрирован 5 рисунками, содержит 40 таблиц. Библиографический список включает 134 наименования.
Использование множественного регрессионного анализа для прогнозирования показателей качества канатной проволоки и стальных канатов
Использование статистических методов анализа [25-39] позволяет упростить понимание изменчивости исследуемых параметров и процессов и, следовательно, ускоряет решение проблем и повышает действенность применяемых технологий.
Изменчивость можно наблюдать в ходе и результатах многих видов деятельности, даже в условиях очевидной стабильности. Такую изменчивость можно проследить в измеряемых характеристиках продукции и процессов, ее наличие можно заметить на различных стадиях жизненного цикла продукции, от исследования рынка до обслуживания потребителей и утилизации.
Статистические методы применимы при измерении, описании, анализе, интерпретации и моделировании такой изменчивости, даже при относительно ограниченном количестве данных. Статистический анализ таких данных позволяет лучше понять природу, масштаб и причины изменчивости, способствуя, таким образом, решению и даже предупреждению проблем, которые могут быть результатом такой изменчивости, а также постоянному улучшению [2].
Наибольшее распространение среди статистических методов для описания и прогнозирования показателей качества продукции получил множественный регрессионный анализ [37-39]. Он широко используется во многих производствах, в частности для прогнозирования качества цинкового покрытия проволоки при различных условиях производства в зависимости от химического состава стальной заготовки и скорости движения проволоки в агрегате, так как осуществлять выбор рациональных режимов нанесения цинкового покрытия в промышленных условиях весьма проблематично и экономически не всегда оправдано [40]. В работе [41] представлены регрессионные зависимости механических свойств катанки от углеродного эквивалента, температуры конца прокатки, температуры укладки витков и интенсивности охлаждения их на сетчатом транспортере, применяемые для прогнозирования свойств катанки.
Построение регрессионных зависимостей показателей качества канатной проволоки и стальных канатов от показателей качества заготовки и технологических параметров волочения и свивки необходимо для возможности прогнозирования получения заданных показателей качества канатной проволоки и канатов, что впоследствии отражается на изменении комплексного показателя действенности технологии волочения канатной проволоки и свивки канатов.
Для результативного и эффективного управления предприятием и реализации целей в открытом акционерном обществе «Магнитогорский метизно-калибровочный завод «ММК-МЕТИЗ» разработана, документирована и внедрена система менеджмента качества (СМК) в соответствии с требованиями международных стандартов ИСО 9001 [42]. Политика в области качества предусматривает, что одной из задач высшего руководства является проведение регулярной систематической оценки пригодности, адекватности, эффективности и результативности СМК с учетом политики и целей в области качества. Результативность СМК зависит от результативности составляющих ее процессов.
Результативность процесса СМК рассматривается как степень реализации запланированной деятельности и достижения запланированных результатов [2]. Однако в стандартах ИСО серии 9000 не предлагается определенного механизма оценки результативности. Поэтому проблема адекватной и объективной оценки приобретет важное теоретическое и практическое значение [43].
Наиболее распространенные проблемы анализа процессов систем менеджмента качества:
- показатели мониторинга процессов не определены, не адекватны, реально не обеспечивают возможность оценить процесс полно и всесторонне;
- мониторинг и оценка процессов носит формальный характер или не осуществляется;
- результаты мониторинга не используются для оценки тенденций, анализа ситуаций и принятия управленческих решений по корректирующим и предупреждающим действиям с целью постоянного улучшения.
Любой процесс системы менеджмента качества можно оценить по показателям результативности и эффективности. Данные, полученные в результате оценки результативности процесса СМК, могут служить исходным материалом для проведения анализа СМК со стороны руководства [44-71].
Для совершенствования методики оценки результативности процесса № 7.2 «Мониторинг технологических процессов и их валидация», входящего в систему менеджмента качества открытого акционерного общества «Магнитогорский метизно-калибровочный завод «ММК-МЕТИЗ», необходимо введение дополнительных показателей результативности: комплексного показателя действенности технологии волочения канатной проволоки и свивки канатов, степени выполнения программы по совершенствованию СМК, оценки результатов внутренних аудитов и удовлетворенности потребителей [72, 73]. Учет предложенных показателей позволит повысить точность оценки результативности, а также определить потенциал для улучшения. Выводы:
1 В результате проведенного анализа методов расчета относительных показателей качества установлено, что метод расчета по формулам (1.1) – (1.4) по сравнению со статистическими и другими рассмотренными методами обладает рядом преимуществ: простота, наглядность, экономия времени, а также максимальное значение относительного показателя составляет единицу, что упрощает расчеты комплексного показателя качества.
2 Определена необходимость разработки методики комплексной оценки действенности технологии волочения канатной проволоки и свивки канатов, учитывающей все показатели качества без их разделения на доминирующие и компенсируемые, а также показатели дефектности канатной проволоки и канатов, характеризующие доли дефектов и влияние показателей качества исходной заготовки и технологических параметров производства на их получение для повышения точности оценки.
3 Установлено, что использование множественного регрессионного анализа позволяет прогнозировать показатели качества канатной проволоки и канатов, а также оценивать изменение комплексного показателя действенности технологии волочения канатной проволоки и свивки канатов.
4 Совершенствование методики оценки результативности процесса системы менеджмента качества с использованием комплексного показателя действенности технологии волочения канатной проволоки свивки канатов, степени выполнения программы по совершенствованию СМК, оценки результатов внутренних аудитов и удовлетворенности потребителей в качестве показателей результативности позволит повысить точность оценки результативности, а также определить потенциал для улучшения.
Определение весомости показателей оценки действенности технологии волочения канатной проволоки и свивки стальных канатов
Для определения коэффициентов весомости единичных показателей оценки, а также влияния показателей качества исходной заготовки и технологических факторов производства на получение дефектов канатной проволоки и канатов предлагается использовать метод экспертного опроса [104]. Для выбора экспертов использовался метод снежного кома [105]. В группу экспертов вошли представи тели открытого акционерного общества «Магнитогорский метизно калибровочный завод «ММК-МЕТИЗ» и ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государ ственный технический университет им. Г.И. Носова». Оценка компетентности экспертов (таблица 2.8 и 2.9) проводилась по методу Е.П. Голубкова [106]. Оценка 9 экспертов составила 33 балла, что свидетельствует о высокой компетентности группы экспертов и возможности получения достоверных результатов.
Коэффициенты весомости отдельных показателей оценки действенности технологии волочения канатной проволоки и свивки канатов определены путем анкетирования экспертов в соответствии с ГОСТ 23554-79 [107]. Методов обработки экспертной информации существует достаточно много [108-111]. При обработке данных экспертного опроса для определения коэффициентов весомости использовался балльный метод [112], который предусматривает ранжирование экспертом важности каждого показателя качества путем балльной оценки. Максимальное количество баллов по всем показателям качества составляет сто баллов. В разработанной методике не требуется определять статус единичных показателей (доминирующий, компенсируемый) для экономии времени и ресурсов, а также удовлетворения потребностей всех заинтересованных сторон. Расчет весомости осуществляется по формуле
Согласованность мнений экспертов о весомости каждого показателя качества можно оценить с помощью коэффициентов вариации
Считается [108], что при:
- Vj = 0,26+0,35 согласованность мнений экспертов в отношении весомости -го показателя качества ниже средней; - Vi = 0,16+0,25 - согласованность средняя;
- Vi = 0,11+0,15 - согласованность выше средней;
- Vi = 0,1 - согласованность мнений экспертов высокая.
При коэффициенте вариации Vi 0,25 мнения экспертов о весомости показателя качества считаются согласованными.
Значения коэффициентов весомости показателей качества канатной проволоки, канатов и технологических факторов их производства, представлены в таблицах 2.10 и 2.11.
Значения коэффициентов весомости показателей качества катанки и технологических параметров производства канатной проволоки на образование дефектов канатной проволоки представлены в таблице 2.12. Коэффициенты весомости показателей качества канатной проволоки и технологических параметров производства канатов на образование дефектов канатов представлены в таблицах 2.13.
Коэффициенты вариации весомости показателей качества заготовки и технологических параметров производства продукции на образование дефектов про дукции, характеризующие согласованность мнений экспертов, представлены в таблицах 2.14-2.15.
Итак, методом экспертного опроса определены коэффициенты весомости единичных показателей оценки, а также влияния показателей качества исходной заготовки и технологических факторов производства на образование дефектов канатной проволоки и канатов.
Выбор параметров производства канатов с учетом рациональных сочетаний показателей качества продукции
1 Определена действенность технологии волочения канатной проволоки в открытом акционерном обществе «Магнитогорский метизно-калибровочный завод «ММК-МЕТИЗ» за 2012 год по разработанной методике, которая составила 97,6 %. Для улучшения комплексного показателя следует уменьшить разбег временного сопротивления разрыву канатной проволоки и вариацию показателей па-тентирования, которые могут привести к возникновению дефектов.
2 Рассчитан комплексный показатель действенности технологии свивки канатов в открытом акционерном обществе «Магнитогорский метизно-калибровочный завод «ММК-МЕТИЗ» за 2012 год по разработанной методике, который достиг 95,6 %. Для его улучшения необходимо снизить разброс временного сопротивления свиваемой канатной проволоки, а также вариацию технологических параметров производства, которые оказывают влияние на качество канатов.
3 Комплексный показатель действенности технологии волочения канатной проволоки и свивки канатов, внедренный в 2012 году в техническом управлении открытого акционерного общества «Магнитогорский метизно-калибровочный завод «ММК-МЕТИЗ» в качестве одного из целевых показателей процесса системы менеджмента качества № 7.2 «Мониторинг технологических процессов и их вали-дация» по разработанной методике достиг целевого значения и составил 93,3 % за счет соблюдения технологических режимов свивки канатов, патентирования и волочения проволоки, установленных в нормативно-технической документации.
4 Введена в действие в техническом управлении открытого акционерного общества «Магнитогорский метизно-калибровочный завод «ММК-МЕТИЗ» инструкция И 4 ТУ-01-2012 «Порядок расчета и оценки результативности процесса СМК» применительно к процессу № 7.2 «Мониторинг технологических процессов и их валидация» (Приложение 1), отличающаяся от действующей на предприятии формулой расчета результативности процесса СМК, введением дополнительных показателей результативности: комплексного показателя действенности технологии волочения канатной проволоки и свивки канатов, степени выполнения программы по совершенствованию СМК, оценки результатов внутренних аудитов и удовлетворенности потребителей, что позволяет повысить точность оценки.
5 Результативность процесса СМК № 7.2 «Мониторинг технологических процессов и их валидация» за 2012 год по разработанной инструкции составила 85,6 %, в связи с переносом части запланированных мероприятий в Программу по совершенствованию СМК на 2013 год.
1 Разработана методика комплексной оценки действенности технологии волочения и свивки стальных канатов с учетом показателей качества без их разделения на доминирующие и компенсируемые, коэффициентов и показателей дефектности канатной проволоки и канатов, что позволяет повысить точность оценки.
2 Разработаны коэффициенты дефектности канатной проволоки и канатов, отражающие наличие или отсутствие дефектов продукции. Показатели дефектности канатной проволоки и канатов, характеризующие степень достижения показателями исходной заготовки и технологическими параметрами производства продукции установленных значений с учетом их возможного влияния на полученные дефекты продукции, повышают точность комплексной оценки за счет учета доли дефектной продукции, а также позволяют выявить показатели качества исходной заготовки и технологические параметры, которые необходимо улучшить для повышения выхода годного.
3 Разработана компьютерная программа на основе полученных регрессионных зависимостей по выбору рациональных сочетаний показателей качества катанки и свиваемой канатной проволоки, а также технологических параметров волочения и свивки, обеспечивающая прогнозирование показателей качества канатной проволоки и канатов. Снижение вариации показателей качества канатной проволоки и канатов отражается на изменении комплексного показателя действенности технологии волочения канатной проволоки и свивки канатов.
Расчет комплексного показателя действенности технологии волочения канатной проволоки
Увеличение временного сопротивления разрыву свиваемой канатной прово локи, углеродного эквивалента и шага свивки, а также уменьшение отклонение среднего ролика преформатора, повышает временное сопротивление разрыву каната.
Возрастание временного сопротивления разрыву, диаметра проволоки и каната, а также снижение углеродного эквивалента, скорости свивки и усилия натяжения на каретках способствует увеличению числа перегибов проволок каната. С увеличением скорости свивки и диаметра каната, а также уменьшением углеродного эквивалента, диаметра проволоки, отклонения среднего ролика пре-форматора, возрастает число скручиваний проволок каната.
С доверительной вероятностью 95 % статистически значимыми являются все полученные уравнения взаимосвязи показателей качества канатов с технологическими факторами его производства и показателями качества свиваемой канатной проволоки, так как рассчитанные числа Фишера больше табличных (таблица 3.4).
Погрешность полученных уравнений регрессии для временного сопротивления разрыву и числа скручиваний находится в пределах 3,6 % и 9 % соответственно, а погрешность 22,9 % для определения числа перегибов является допустимой в условиях действующего производства. Уравнения могут быть использованы для прогнозирования и оценки изменения показателей качества канатов [127]. Снижение вариации показателей качества канатов отражается на изменении комплексного показателя действенности технологии свивки канатов.
3.4 Выбор параметров производства канатов с учетом рациональных сочетаний показателей качества продукции
Факторы, определенные уравнениями регрессии [127], изменяют свои значения в диапазоне, сформированном исходя из технологических особенностей используемого оборудования и его настроек (таблица 3.5-3.8), что влечет вариацию значений показателей качества.
Для выбора значений показателей качества исходной заготовки и технологи ческих параметров производства канатной проволоки и канатов с использованием инструментария модуля «поиск решений» MS EXSEL разработана программа на основе полученных регрессионных зависимостей, которая позволяет обеспечить получение заданных значений показателей качества канатной проволоки и канатов (Приложение 1) [131].
Интерфейс программы представлен на рисунке 3.1.
В качестве исходных данных можно выбрать продукцию: канатную проволоку или канат, показатели качества, которые необходимо получить, и их целевые значения, а также диаметр каната и проволоки.
На основе заданных исходных данных программа подбирает наилучшие сочетания технологических параметров производства канатов и показателей качества свиваемой канатной проволоки с помощью уравнений регрессии. С учетом по 64
лученных значений показателей качества свиваемой проволоки определяются значения показателей качества катанки и технологические параметры производства канатной проволоки на основе полученных регрессионных зависимостей.
Применение программы по выбору значений показателей качества катанки и технологических параметров производства канатной проволоки позволит получить заданные механические свойства канатной проволоки.
Использование разработанной программы по выбору значений показателей качества канатной проволоки и технологических параметров производства канатов обеспечит получение установленных значений показателей качества канатов.
В целом, разработанная программа [131] является инструментом прогнозирования и снижения вариации показателей качества, что отражается в изменении комплексного показателя действенности технологии волочения канатной проволоки и свивки канатов.
1 Получены регрессионные зависимости, устанавливающие взаимосвязь показателей качества канатной проволоки с показателями качества катанки и технологическими параметрами производства канатной проволоки, позволяющие прогнозировать получение заданных значений показателей качества.
2 Получены регрессионные зависимости, устанавливающие взаимосвязь показателей качества канатов на основе инвариантных данных свойств свиваемой канатной проволоки и технологических параметров производства канатов, предназначенные для прогнозирования значений показателей качества канатов.
3 Разработана компьютерная программа на основе полученных регрессионных зависимостей по выбору рациональных сочетаний параметров показателей качества катанки и канатной проволоки, а также технологических параметров волочения канатной проволоки и свивки канатов, обеспечивающая прогнозирование показателей качества канатной проволоки и канатов.
4 Определено, что снижение вариации показателей качества канатной про волоки и канатов с применением компьютерной программы на основе регресси онных моделей отражается в изменении комплексного показателя действенности технологии волочения канатной проволоки и свивки канатов.
