close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Управление качеством изготовления тягового подвижного состава

код для вставкиСкачать
ФИО соискателя: Осипов Денис Витальевич Шифр научной специальности: 05.02.22 - организация производства Шифр диссертационного совета: Д 218.005.09 Название организации: Московский государственный университет путей сообщения Адрес организации: 127994
 На правах рукописи
Осипов Денис Витальевич
УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЯГОВОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
05.02.22 - Организация производства
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Москва - 2012
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" МГУПС (МИИТ) на кафедре "Электрическая тяга".
Научный руководитель:доктор технических наук, профессор
Воробьев Александр Алексеевич (ФГБ ОУ ВПО "Московский государственный университет путей сообщения" МГУПС (МИИТ)
Официальные оппоненты:доктор технических наук, профессор
Шеремет Николай Михайлович (ФГБ ОУ ВПО "Московский государственный университет путей сообщения" МГУПС (МИИТ), заведующий кафедрой);
кандидат технических наук
Федоров Денис Владимирович (главный технолог ремонтного локомотивного депо С.- Петербург).
Ведущая организация:ОАО "Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта" (ОАО "ВНИИЖТ").
Защита состоится " 29 " мая 2012 года в " 15ч. 00 мин. " на заседании диссертационного совета Д218.005.09 при ФГБ ОУ ВПО "Московский государственный университет путей сообщения" МГУПС (МИИТ) по адресу: 127994, г. Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9, ауд. 1235 С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.
Автореферат разослан " 26 " апреля 2012 года.
Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью учреждения, просим направлять в адрес диссертационного совета Д218.005.09 при ФГБ ОУ ВПО "Московский государственный университет путей сообщения" МГУПС (МИИТ).
Ученый секретарь диссертационного В.А. Козырев
совета Д218.005.09, д.т.н., профессор
I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. В связи с ростом интенсивности перевозок, а также скоростей движения качеству изготовления тягового подвижного состава (ТПС) железных дорог уделяется особое внимание из-за возросших требований по обеспечению безопасности при перевозках пассажиров и материальных ценностей. Это особенно актуально, учитывая тот факт, что железнодорожный транспорт был и остается основным средством перевозочного процесса в России. В условиях рыночной экономики под воздействием жестких требований к качеству поставляемой продукции управление качеством изготовления деталей и узлов ТПС должно осуществляться современными, информативными и экономически эффективными методами и средствами. Мировой опыт в управлении качеством продукции дает обширный набор инструментов и методик к реализации такого подхода при изготовлении подвижного состава в реалиях российского промышленного производства. Анализ доступных научных работ, а также технической документации на заводах-изготовителях ТПС свидетельствует о недостаточном использовании указанных инструментов, что значительно ухудшает управляемость производственных процессов.
Таким образом, разработка методик и рекомендаций по управлению качеством изготавливаемой продукции представляется актуальной научно-технической задачей.
Целью работы является:
* применение методов управления качеством изготовления деталей ТПС на основе статистического контроля качества;
* оценка качества изготовления различными производителями одноименных деталей ТПС из различных материалов на основе кластерного, корреляционного и регрессионного анализов.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
* разработана методика контроля качества изготовления деталей ТПС на локомотиворемонтных предприятиях и заводах-изготовителях с использованием статистических методов контроля качества;
* построены контрольные карты технологических процессов изготовления деталей ТПС на заводах-изготовителях;
* разработана методика оценки качества изготовления одноименных деталей ТПС на различных заводах методами кластерного, корреляционного и регрессионного анализов;
* проведена оценка эффективности применения различных материалов для изготовления одноименных деталей ТПС.
Объектом исследования является качество продукции промышленного производства для нужд железнодорожного транспорта.
Предметом исследования является организация контроля качества продукции заводов - изготовителей в железнодорожной сфере, применение статистических методов контроля и управления качеством изделий при производстве ТПС.
Теоретической основой исследования послужили разработки отечественных и зарубежных ученых в области статистического контроля качества продукции (В. Шухарт, К. Исикава, Г. Тагучи, Р. Шторм, В.Н. Клячкин), управления качеством (Г.Г. Азгальдов, А. И. Субетто), организации и проведения неразрушающего контроля (В.А. Ильин, В. Ф. Криворудченко., Р.А. Ахмеджанов), теории выборочного контроля (Г. Додж, Г. Роллинг), теории проверки статистических гипотез (Е. Пирсон, Р. Фишер, У. Госсет), кластерного анализа (Р. Трион, Дж. Мак-Кин)
Методы исследования. Решение поставленных задач основывается на применении статистических методов контроля качества, методов неразрушающего контроля (НК) деталей ТПС, а также методов кластерного, корреляционного и регрессионного анализов для сравнительного анализа качества изготовления деталей ТПС.
Научная новизна заключается в разработке:
* методики управления качеством изготовления деталей ТПС с последующим ее использованием в технологическом процессе производства изделий;
* методики оценки по результатам НК изменения качества одноименных деталей ТПС, изготовленных различными производителями из разных марок стали c увеличением наработки, методами кластерного, корреляционного и регрессионного анализов.
Практическая и теоретическая значимость:
* разработана методика контроля качества изготовления деталей ТПС с использованием статистических методов контроля качества;
* построены контрольные карты технологического процесса изготовления на ОАО "Люблинский литейно-механический завод" (ЛЛМЗ) осей колесных пар, больших зубчатых колес (БЗК) и шестерен зубчатой передачи;
* предложены технологические и организационные мероприятия, способствующие более эффективному управлению качеством на ЛЛМЗ;
* разработана методика оценки качества изготовления деталей ТПС на различных заводах по результатам их входного НК на ОАО "Московский локомотиворемонтный завод" (МЛРЗ) методами кластерного, корреляционного и регрессионного анализов;
* проведен анализ экономической эффективности применения различных материалов при изготовлении БЗК для моторвагонного подвижного состава (МВПС).
Апробация результатов исследования. Результаты работы доложены на четырех научно-практических конференциях: научно-практической конференции "Неделя науки - 2009. Наука МИИТа - транспорту" 10-12 апреля 2009 года, Москва; IX научно-практической конференции "Безопасность движения поездов" 29-30 октября 2008 года, Москва; X научно-практической конференции "Безопасность движения поездов" 29-30 октября 2009 года, Москва, XI научно-практической конференции "Безопасность движения поездов" октябрь 2010 года.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, из них 4 - в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ.
Работа состоит из введения, четырех глав, выводов по каждой из глав, заключения, библиографического перечня из 132 наименований. Общий объем работы - 137 страниц, в том числе 16 таблиц и 31 рисунок.
II. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении дается общая характеристика работы, обоснование ее актуальности, оценивается новизна и практическая значимость проведенного исследования. Сформулированы цели исследования и основные научные положения диссертационной работы.
В первой главе основное внимание уделяется становлению и развитию концепции контроля качества продукции промышленных предприятий в России и за рубежом. Проведен обзор научных и научно-практических работ известных ученых в области управления качеством. Рассмотрены основные "системы обеспечения качества" в России и за рубежом.
Осуществлен сравнительный анализ основных методов контроля продукции на производстве и в эксплуатации. Обосновано применение неразрушающих методов контроля как наиболее информативных, достоверных и эффективных среди остальных методов. В условиях стремления российских предприятий, занятых в железнодорожной сфере, к соответствию международным стандартам и нормам в области обеспечения качества товаров и услуг, разработка и применение передовых методов контроля и управления качеством представляются весьма актуальными.
Во второй главе рассмотрены основные методы НК, применяемые для технического диагностирования узлов и агрегатов ТПС. Для анализа и последующей обработки статистической информации проведен входной и выходной неразрушающий контроль деталей ТПС на ОАО "Люблинский литейно-механический" завод" и на ОАО "Московский локомотиворемонтный завод". На МЛРЗ на позиции неразрушающего контроля колесных пар проводился входной магнитопорошковый контроль БЗК электропоездов ЭР2 и ЭР2Р, поступивших из эксплуатации. Общий объем деталей, проконтролированных в 2007 году, составил 1748 штук. На ЛЛМЗ проводился выходной контроль готовой продукции завода: осей колесных пар грузовых вагонов, больших зубчатых колес, шестерен зубчатой передачи для локомотивов серии ЧС методами магнитопорошкового и ультразвукового контроля.
На основании проведенного контроля на МЛРЗ была получена статистическая информация, отражающая количество дефектных БЗК в партиях проконтролированных деталей. Структуризация проводилась по следующим признакам:
* по заводам-изготовителям БЗК: ОАО "Демиховский машиностроительный завод" №15; "Рижский вагоностроительный завод (РВЗ)" №61; ОАО "Московский локомотиворемонтный завод" №102; ОАО "Трансмаш" №1161; ООО "Спецремонт" №1243;
* по марке стали (материалу) из которого изготавливались БЗК: 12ХН3А; 30ХН3А; 45ХН.
* по периоду эксплуатации БЗК: от 1 до 23 лет.
Пример полученной и структурированной статистической информации для завода №102 представлен в таблице 1. Таблица 1. Результаты входного НК БЗК (сталь 45ХН, завод №102)
Продолжительность эксплуатации до проверки, лет123456789101112Проверено, шт.1139137190163123104715342133Забраковано, шт.1113255693951373428103Забраковано, %928232942324952646777100 Трудность обработки полученных данных на объекте контроля (ОАО МЛРЗ) связана с тем, что наработки деталей, изготовленных из различных материалов, разными производителями, существенно отличаются. Также имеет место значительный разброс процента брака БЗК у различных заводов-изготовителей для одних и тех же наработок изделий.
Были получены статистические данные по результатам НК на ЛЛМЗ за 2005-2008 гг. Пример результатов контроля продукции завода за 2007 год представлен в таблице 2.
Таблица 2. Результаты выходного НК деталей на ЛЛМЗ за 2007 г.
МесяцОсь чистоваяБЗКМалая шестерняВсегоБракВсегоБракВсегоБракЯнварь142012251338Февраль137911220261Март269261550170Апрель273448370380Май241117310290Июнь20252080230Июль234358121150Август216640161230Сентябрь2198292203711Октябрь350674100409Ноябрь322090260350Декабрь294311000486
Изучение представленной статистической информации, полученной на ОАО ЛЛМЗ, без специальных методов обработки не дает возможности с достаточной уверенностью утверждать, что процесс изготовления деталей находится в контролируемом состоянии, и вести непрерывный контроль качества производства с оперативным вмешательством в технологический процесс в случае воздействия негативных факторов.
Однако вывод о качестве изготовления деталей ТПС сделать необходимо, так как в условиях нестабильной экономической обстановки в мировом сообществе на фоне продолжающегося повышения стоимости природных ресурсов выбор оптимальных комплектующих по соотношению "цена-качество" представляет собой залог обеспечения дальнейшей ликвидности и рентабельности предприятия. Опыт применения инструментов статистического анализа качества продукции показывает, что они позволяют добиться успеха в области контроля и управления ее качества.
В третьей главе основное внимание уделяется системе контроля качества продукции и применению статистических методов управления ее качества.
Применение методов было реализовано в технологическом процессе изготовления деталей ТПС на ЛЛМЗ. Основой послужила статистическая информация, полученная с использованием методов НК.
Контрольный листок применялся для анализа распределения причин брака БЗК на ЛЛМЗ за период 2005-2008 гг. (таблица 3). Общее количество проконтролированных БЗК составило 628 штук.
Таблица 3. Контрольный листок распределения брака БЗК по причинам Причины возникновения дефектовДанные контроляКоличество дефектовЧастота, % Брак от поставщиков заготовок//// //// //121,91Брак при закалке//// //// //// //// ////243,82Неисправность станка//20,32 Данные, полученные при помощи контрольного листка, были обработаны с использованием статистического метода - диаграммы Парето (рисунок 1).
Рисунок 1 - Диаграмма Парето распределения дефектов БЗК по причинам Анализ диаграммы Парето позволяет сделать вывод, что дефекты, возникающие при закалке детали, оказывают основное влияние на качество изготавливаемых БЗК. На втором месте по причинам брака БЗК оказались дефекты поставщиков заготовок деталей, что указывает на необходимость более тщательного проведения контроля заготовок на самом заводе-поставщике. Для детального анализа была составлена причинно-следственная диаграмма Исикавы по дефектным БЗК на ЛЛМЗ, представленная на рисунке 2.
Рисунок 2-Диаграмма Исикавы по причинам возникновения дефектных БЗК
Среди четырех основных факторов влияющих на уровень дефектов БЗК ("персонал", "поставщики", "станок", "метод обработки") наибольшая доля вызывается нарушением технологии обработки и некачественной продукцией заводов-поставщиков заготовок деталей. Таким образом, в дальнейшем необходимо повысить качество поставляемых на ЛЛМЗ заготовок путем ужесточения их входного контроля. Также следует тщательнее проводить операции обработки изделий, уделяя особое внимание качеству технологического процесса закалки.
Гистограмма распределения доли дефектных осей за период 2005-2008 год по их количеству в партиях с фиксированным процентом дефектных изделий представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Статистическая плотность распределения процента дефектных осей в партии за 2005-2008 год
Это распределение свидетельствует о том, что их количество в рассматриваемых выборках в большинстве случаев попадает в интервал с процентом брака 1,8 - 3,03%, что может косвенно свидетельствовать о стабильности процессов производства с указанной долей дефектных изделий в партии. Однако имеется значительное превышение этих границ до 9,17% дефектных осей в партии, что указывает на воздействие негативных факторов в производстве, которое необходимо выявить и устранить.
Управление технологическим процессом производства изделий подразумевает под собой не только анализ причин возникновения дефектов в деталях, но и непрерывный контроль за текущим состоянием производства с периодическим воздействием на него для переналадки в случае выхода его из управляемого состояния. В условиях производства в качестве эффективного средства управления решающую роль играет применение различных типов контрольных карт.
Среди многообразия их типов в данном случае возможно применение контрольной карты по качественному признаку, а именно карты "р", так как в основе полученных данных лежит качественный параметр - деталь либо дефектна, либо работоспособна. На карте "" регистрируется средний процент брака в каком-то множестве деталей за определенный период, что позволяет следить за ходом технологического процесса и незамедлительно выявлять рост дефектов. Для этого контролю подвергается вся партия изготовленных изделий, если среди них содержится x дефектных, то процент брака (то есть относительная частота появления дефектного изделия) за этот период равна .
Нижняя (н) и верхняя (в) границы области , определенной выражением (1), являются контрольными границами карты "" (1)
где - величина, зависящая от вероятности ошибки α.
В частности, для вероятности ошибки , широко используемой в зарубежной литературе, получаем Знак "минус" относится к нижней контрольной границе , знак "плюс" - к верхней границе . Если является числом отрицательным, то принимается . По оси абсцисс прямоугольной системы координат откладываются даты отбора по деталям в виде моментов времени 1, 2,..., k, а по оси ординат располагаются рассчитываемые доли брака . Выход точки за пределы верхней контрольной границы требует вмешательства в ход технологического процесса с целью выявления и устранения причин роста дефектов. Наоборот, нарушение нижней границы указывает на повышение качества и не влечет за собой вмешательства в ход процесса.
Помимо , в формулу (1) входит процент брака во всей изготавливаемой продукции, который в большинстве случаев неизвестен. Поэтому вместо следует использовать соответствующие оценки, рассчитанные на основании предварительного анализа. Подобный анализ заключается в проверке проб продукции за определенный период времени. По доле брака (i=1, 2,...., k) определяется среднее арифметическое:
.(2)
Подставив в (1) вместо , получим практические контрольные границы карты "р":
,(3)
рассчитываемые для различных объемов пробы на рабочую зону карты.
На основе изложенных принципов по статистическим данным результатов неразрушающего контроля изготавливаемых деталей за 2005-2008 года на ЛЛМЗ построены контрольные карты "р" для технологических процессов производства БЗК, малых шестерен и осей (рисунки 4-6).
Рисунок 4 - Контрольная р-карта технологического процесса изготовления БЗК на ЛЛМЗ
Рисунок 5 - Контрольная р-карта технологического процесса изготовления шестерен на ЛЛМЗ
Рисунок 6 - Контрольная р-карта технологического процесса изготовления осей колесных пар на ЛЛМЗ
Анализ контрольной карты начинается с оценки предварительной контрольной карты, которая не подвергалась корректировке из-за точек, вышедших за верхнюю контрольную границу. В данном случае рассмотрена предварительная контрольная карта изготовления осей (рисунок 7).
Рисунок 7 - Изменения уровня дефектных осей колесных пар на ЛЛМЗ за 2005-2008 гг.
На графике явно прослеживается наличие тренда постоянно увеличивающегося процента брака в партиях, вплоть до его максимального значения (партия №9), что указывает на появление дестабилизирующего фактора, усиление его воздействия, достижение максимума влияния и затем постепенное его ослабление, после чего процесс переходит в управляемое состояние, то есть точки, характеризующие долю дефектных деталей, не превышают верхнюю контрольную границу. Использование контрольной карты (рисунок 7) позволяет оперативно выявить временной отрезок, когда процесс производства деталей переходит из стабильного состояния в разлаженное (в данном случае это момент изготовления партии №7) и начать мероприятия по выявлению и устранению негативного воздействия. Точно такая же картина наблюдается и в дальнейшем, когда имеются возрастающие тренды точек вплоть до достижения ими максимума с выходом за верхнюю контрольную границу. Эти выходы приходятся на последний квартал соответствующего года, что может быть связано с совпадением сроков выхода рабочего персонала завода из летних отпусков и соответственно некоторой потерей квалификации в этот период. Но после проведенного анализа ситуации на заводе было выявлено, что наиболее вероятной причиной роста дефектных изделий к концу года может служить проводимая на заводе плановая инвентаризация изготовленных деталей, в том числе и тех которые были изготовлены и забракованы ранее, но остались в цехах в качестве образцов, а также и неучтенные детали. В результате доля брака в эти месяцы оказалась завышена. Следовательно, применение контрольных карт на ЛЛМЗ выявило несовершенство технологии контроля изготовленной продукции в области статистического наполнения базы данных по дефектам, что может помешать проводить мероприятия, связанные с управлением качеством на предприятии. К первоочередным задачам для реализации статистического подхода к управлению качеством на ЛЛМЗ следует отнести:
* создание отдела по вопросам контроля качества продукции, обладающего широкими полномочиями в области производства и контроля продукции, маркетинга, работы с поставщиками;
* обучение сотрудников, вовлеченных в процесс производства, основам статистического управления качеством;
* строгая регламентация технологии контроля вновь изготовленных изделий;
* повышение информативности контроля за счет введения дополнительных показателей для дефектной продукции, что даст возможность более эффективно использовать методы статистического контроля качества.
Методика управления качеством представлена на рисунке 8.
Рисунок 8 - Методика управления качеством производства деталей
Четвертая глава посвящена разработке методики оценки качества деталей ТПС на различных заводах с использованием методов кластерного, корреляционного и регрессионного анализов.
Качество изделия обычно характеризуется несколькими показателями, и эти показатели могут быть коррелированы между собой. В последнем случае независимый контроль по отдельным показателям может привести к значительным погрешностям, результат контроля часто оказывается неадекватным реальной ситуации. Методы многомерного анализа - наиболее действенный количественный инструмент исследования процессов, описываемых большим числом характеристик. В данной ситуации наиболее обещающим подходом является применение кластер-анализа. Кластер-анализ - один из методов анализа многомерных данных, предназначенный для группировки (кластеризации) совокупности, элементы которой характеризуются различными признаками. Значения каждого из признаков служат координатами каждой единицы изучаемой совокупности в многомерном пространстве признаков. Основным критерием кластеризации является то, что различия между кластерами должны быть более существенны, чем между наблюдениями, отнесенными к одному кластеру. Число алгоритмов кластерного анализа достаточно велико. В данном случае перспективными являются неиерархические методы, основанные на разделении, представляющие собой итеративные методы дробления исходной совокупности.
Применение методов кластерного анализа для оценки качества продукции заводов-изготовителей деталей ТПС рассмотрено с использованием статистических данных полученных на МЛРЗ по результатам НК деталей тяговой передачи электропоездов ЭР2 и ЭР2Р в 2007 году. Партии БЗК, изготовленные на различных заводах и из различных марок сталей, имеющие определенную наработку от начала эксплуатации, подвергались контролю, по результатам которого определялся процент дефектных деталей. Затем осуществлялось решение задачи: имеются ли различия в процессах появления дефектов в деталях, изготовленных на разных заводах, или же наработки до выявления определенной доли дефектов в рассматриваемых БЗК не имеют существенного отличия. С этой целью была использована аналитическая платформа Deductor, как основа для создания законченных прикладных решений в области анализа данных. Кластеризация данных, характеризующих уровень брака на заводах, проводилась при помощи самоорганизующихся карт (карты Кохонена), построение которых основано на применении встроенного алгоритма k- means. При помощи реализованных в Deductor Мастера обработки и Мастера визуализации получены диаграммы (карты Кохонена), отражающие основные характеристики исходных данных (завод, период эксплуатации), а также полученные кластеры (рисунок 9).
Рисунок 9 - Результаты кластеризации данных с заводов №15 и №61
Сравнение диаграмм полученных кластеров ("Кластеры", рисунок 9,г) и диаграмм принадлежности исходных данных заводам ("Заводы", рисунок 9,в), показало, что структура каждого из кластеров в основном образована данными, принадлежащими только одному заводу.
Диаграмма "Матрица расстояний" (рисунок 9,б) служит основой для формирования кластеров и характеризует удаленность друг от друга точек, соответствующих проценту брака на различных заводах.
Разбиение точек данных на кластеры происходит там, где расстояние между ними принимает максимальное значение (на диаграмме граница выделена более светлым тоном). Диаграмма "Период эксплуатации" (рисунок 9,а) отражает распределение исходных данных по периоду эксплуатации, из которой видно, что наработка деталей с завода №61 превышает наработку с завода №15. Таким образом, результаты кластеризации свидетельствуют о том, что существует значительное различие в процессе возникновения дефектов в деталях, изготовленных на разных заводах, так как происходит четкое выявление кластеров (рисунок 9), образованных статистическими данными присущими конкретному заводу.
В связи с тем что, на каждом заводе уровень качества изготовленных деталей различается, проведен углубленный анализ, позволяющий определить, какой завод выпускает более качественную продукцию по сравнению с другими изготовителями.
Проводилась оценка коэффициентов корреляции зависимостей доли дефектов деталей от периода эксплуатации для всех заводов, которая показала наличие значимой связи между ними ().
Далее выполнено определение зависимости распределения доли брака БЗК от их наработки для каждого завода. Для решения этой задачи использовался расчетный метод, известный под названием метода "наименьших квадратов" при выбранном типе зависимости (5)
где - количество точек в выборке.
В качестве сглаживающей линии выбрана линейная зависимость, определяемая выражением . Корректность данного выбора подтверждается сравнением ошибок при определении вида сглаживающей кривой линейной зависимостью и полиномиальным законом (квадратичной зависимостью ). Проверка проводилась сравнением остаточных дисперсий для линейной и полиномиальной зависимостей при помощи F-критерия (критерия Фишера).
Рассчитанные уравнения регрессий зависимостей от для БЗК, изготовленных из стали 45ХН на заводах №15, №61, №102 и №1161 представлены в таблице 4. Так как на заводе №61 анализу подвергались БЗК, изготовленные из двух марок сталей (45ХН и 30ХН3А), то аналитические зависимости для завода №61 представлены отдельно для каждой марки стали.
Таблица 4. Уравнения регрессий зависимостей от для различных заводов авод (материал)Аналитическая зависимость №15 (сталь 45ХН)№61 (сталь 30 ХН3А)№61 (сталь 45ХН)№102 (сталь 45ХН)№1161 (сталь 45ХН) Графическое отображение полученных зависимостей представлено на рисунках 10-11.
Рисунок 10 - Зависимости доли брака БЗК от периода эксплуатации (заводы №№15, 61, 102, 1161, материал - сталь 45ХН)
Рисунок 11 - Зависимости доли брака БЗК от периода эксплуатации (завод №61, материал - сталь 30ХН3А и сталь 45ХН)
Кластерный анализ показал, что распределение брака на различных заводах отличается друг от друга. Необходимо проверить, имеют ли эти отклонения случайный характер, то есть можно ли считать, что выборки взяты из одной и той же генеральной совокупности, для которых (доля брака) в среднем показывает одинаковую линейную зависимость от (периода эксплуатации), или же эти выборки существенно отличаются, то есть принадлежат разным совокупностям.
Для этого проводился сравнительный анализ зависимостей доли брака БЗК от наработки для заводов №№15, 61, 102, 1611 (сталь 45ХН) попарно, и зависимости доли брака БЗК, изготовленных на заводе №61, от наработки, но для двух разных материалов (сталь 30ХН3А и 45ХН).
Оценка различия проводилась методами проверки справедливости трех статистических гипотез.
Гипотеза 1: - о равенстве остаточных дисперсий сравниваемых регрессий.
Гипотеза проверяется по - критерию, расчетное значение которого вычисляется сравнением остаточных дисперсий Гипотеза 2: - о равенстве угловых коэффициентов уравнений регрессий. Гипотеза проверяется по - критерию Стьюдента.
Гипотеза 3: - о равенстве свободных членов уравнений регрессий. Проверка этой гипотезы также осуществляется с помощью - критерия Стьюдента.
Принятие решений о справедливости гипотез осуществляется сравнением расчетных значений критериев с табличными. Если расчетные значения , или больше табличных, соответственно или то гипотезы отвергаются.
Для подтверждения предположения о существенном различии сравниваемых уравнений регрессий необходимо, чтобы хотя бы одна из гипотез , или была отвергнута. В то же время принятие гипотез и позволяет сделать вывод об отсутствии статистического отличия между коэффициентами и сравниваемых уравнений регрессии. Основным же фактором, характеризующим различие качества изготовления деталей на разных заводах, является отличие угловых коэффициентов , то есть опровержение гипотезы . Результаты проверки гипотез представлены в таблице 5. Таблица 5. Результаты сравнительного анализа зависимостей доли брака от наработки для различных заводов
Сравниваемые заводы, марка сталиПроверка гипотез:: : Завод №15, №61
Сталь 45ХН4,853,980,801,807,341,80Завод №15, №102
Сталь 45ХН4,303,921,301,760,111,76Завод №15, №1161
Сталь 45ХН6,624,111,671,866,181,86Завод №61, №102
Сталь 45ХН1,132,412,911,7411,11,74Завод №61, №1161
Сталь 45ХН1,362,962,171,804,531,80Завод №102, №1161
Сталь 45ХН1,542,610,901,767,031,76Завод №61
Сталь 45ХН, 30ХН3А3,742,961,481,803,791,80 Расчеты показывают, что динамика возникновения и развития дефектов у продукции различных заводов отличается между собой во всех рассматриваемых случаях. Таким образом, представляется возможным выявить заводы с наилучшими и наихудшими показателями качества изготавливаемой продукции.
Самая высокая интенсивность увеличения дефектов наблюдается в партиях деталей изготовленных на заводах №№ 15 и 102, где в качества материала использовалась сталь 45ХН.
На заводе №15 уровень дефектных БЗК линейно возрастает с увеличением срока эксплуатации и после 14-16 лет их использования весь объем проверенных БЗК оказывается забракованным, следовательно, они должны быть выведены из эксплуатации значительно раньше этого срока для предотвращения массовых отказов во время эксплуатации. Распределение уровня дефектов БЗК, изготовленных на заводе №102, в целом повторяет картину, наблюдаемую у БЗК, изготовленных на заводе №15. Основной вид дефектов БЗК - усталостные трещины, которые приводят к поверхностным выкрашиваниям, что характерно для материалов, используемых в узлах трения качения, которые подвержены высоким циклическим контактным нагрузкам. Более низкий уровень брака БЗК наблюдается для продукции завода №61. Продукция этого завода самая долговечная - детали сохраняют свою работоспособность при сроках эксплуатации более 20 лет, причем уровень брака БЗК на заводе №61 гораздо ниже по сравнению с другими заводами, несмотря на то, что наработка проверенных партий БЗК завода №61 значительно больше, чем у сравниваемых партий БЗК с других заводов. Это может свидетельствовать об ухудшении технологии изготовления деталей, что приводит к снижению их качества в настоящее время. Так как на заводе №61 анализу подвергались детали, изготовленные из двух сортов стали (45ХН и 30ХН3А), то можно сравнить качество продукции завода, изготовленной из различных видов сталей. Установлено, что детали, изготовленные из стали 30ХН3А, характеризуются более высоким уровнем брака.
Общая схема для анализа качества изготовления деталей представлена на рисунке 12.
Рисунок 12-Схема анализа качества изготовления деталей
В процессе неразрушающего контроля 269 БЗК, изготовленных из стали 12ХН3А (завод №1243) и имеющих наработку от 1 до 7 лет, была обнаружена только одна дефектная деталь. Это объясняется тем, что эти детали после изготовления их из низкоуглеродистой стали подвергали цементации.
Таким образом, явно просматривается преимущество применения БЗК из стали 12ХН3А с ионной цементацией зубьев, так как в этом случае найден компромисс между необходимой прочностью детали и ее упругими свойствами, позволяющими воспринимать динамические нагрузки без интенсивного образования трещин и в то же время иметь достаточную твердость для предотвращения преждевременного износа зубьев.
Большие зубчатые колеса, как составная часть колесно-редукторного узла МВПС является одной из наиболее ответственных его деталей. Дефекты БЗК (излом зубьев, трещины, износ) приводят к постановке моторвагонного подвижного состава на неплановый ремонт, что влечет за собой увеличение расходов на ремонт и замену дефектных деталей, снижению коэффициента готовности подвижного состава. Поэтому детали ТПС должны отвечать наилучшим показателям безотказности и долговечности.
Сталь 45ХН содержит самую высокую долю углерода, что может оказывать влияние на появление значительного числа бракуемых БЗК с трещинами вследствие повышенной хрупкости изделий. Стали 35ХН3А и 12ХН3А в отличие от стали 45ХН являются высококачественными (содержание вредных примесей серы и фосфора меньше 0,025%), что должно обеспечивать более высокую надежность изготовленных из них деталей. Как показывают результаты неразрушающего контроля БЗК наиболее эффективной для изготовления БЗК является сталь 12ХН3А. Однако вместе с тем стоимость БЗК, изготовленных из стали этой марки, самая высокая (72-75 тыс. руб.) по сравнению с другими (50-55 тыс. руб.). Поэтому была оценена эффективность применения более дорогих БЗК, характеризующихся повышенной долговечностью в эксплуатации. Сравнение проводилось для двух материалов: сталь 45ХН и сталь 12ХН3А. Так как текущая наработка БЗК, изготовленных из стали 12ХН3А, не превышает 7 лет эксплуатации, то статистическая информация по выбраковке дефектных БЗК также ограничивается 7 годами. Анализ эффективности применения различных видов стали для изготовления БЗК проводился в рамках указанного периода.
Проведенный расчет показал, что затраты на неплановый ремонт МВПС с БЗК из стали 45ХН составили 1629,058 тыс. руб., а для МВПС с БЗК из стали 12ХН3А - 1505,6 тыс. руб. на один электропоезд.
Таким образом, в рамках рассматриваемого периода экономическая эффективность применения БЗК, изготовленных из стали 12ХН3А, выше, чем БЗК из стали 45ХН. Экономия при применении БЗК из стали 12ХН3А составляет 124 тыс. руб. на один электропоезд.
III. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.
1. Организация контроля качества деталей тягового подвижного состава в процессе их изготовления и эксплуатации является важнейшей составляющей обеспечения безопасной и эффективной работы железнодорожного транспорта.
2. Использование методов НК позволяет достоверно и эффективно оценить текущее состояние узлов и деталей подвижного состава, а также обеспечить информационную поддержку для реализации статистического управления качеством изделий. 3. Исходная информация для разработки и апробации методик управления качеством продукции получена на ОАО "ЛЛМЗ" и ОАО "МЛРЗ" в течение 2005-2008 гг. по результатам: - выходного НК методами ультразвукового и магнитопорошкового контроля на ЛЛМЗ 90897 осей колесных пар, 1745 БЗК и шестерен тяговой передачи;
- входного НК методом магнитопорошкового контроля на МЛРЗ больших зубчатых колес, изготовленных из различных марок сталей, на разных заводах и имеющих разную наработку от начала эксплуатации.
4. Методика оценки и управления качеством деталей ТПС реализована построением контрольных карт на примере результатов выходного неразрушающего контроля деталей подвижного состава, изготовленных на ЛЛМЗ. 5. Результаты проведенного анализа производственно-технологических процессов изготовления деталей подвижного состава на ЛЛМЗ свидетельствуют о наличии периодов неуправляемого функционирования производства, когда уровень дефектных изделий превышает установленные контрольные границы. Основными причинами дестабилизации производственного процесса следует признать некачественное сырье поставщиков, недостаточно организованную систему контроля продукции. 6. Методика оценки качества деталей тягового подвижного состава методами кластерного и регрессионного анализа на основе входного неразрушающего контроля позволяет установить влияние на дефектность деталей их наработки от начала эксплуатации, качества работы производителей и марки сталей.
7. Методами сравнительного анализа зависимостей от наработки процента дефектных больших зубчатых колес установлено, что - лучшее качество изготовления одноименных деталей (БЗК) из стали 45ХН обеспечивалось на заводе №61
- качество деталей, изготовленных на этом заводе из стали 45ХН выше, чем из стали 30ХН3А.
8. Применение для изготовления БЗК более дорогостоящей стали 12ХН3А обеспечивает экономический эффект в размере 124 тыс. руб. на один 10-ти вагонный электропоезд за счет более высоких показателей долговечности деталей на ее основе.
По теме диссертации опубликованы следующие работы:
В журналах, рекомендованных ВАК РФ:
1. Осипов Д.В. Статистический контроль качества / Карпов Л.А., Воробьев А.А., Константинова Е.В. // Железнодорожный транспорт. - М.: 2009. - №2. - с. 34-36.
2. Осипов Д.В. Оценка качества деталей тягового подвижного состава / Карпов Л.А., Воробьев А.А., Сосницкая Т.А. // Железнодорожный транспорт, - М.: 2010. - №7. - с. 54-55.
3. Осипов Д.В. Применение методов кластерного, регрессионного и корреляционного анализов для оценки качества изготовления деталей тягового подвижного состава // Наука и техника транспорта. - М.: 2009. - №4. - с. 79-87.
4. Осипов Д.В. Статистический контроль качества локомотивных деталей / Воробьев А.А., Скребков А.В. // Мир транспорта. - М.: МИИТ, 2009. - №4. - с. 122-127.
В остальных журналах и сборниках:
5. Осипов Д.В. Статистический контроль качества деталей тягового подвижного состава / Воробьев А.А., Пономарев А.П. // Труды X Научно-практической конференции "Безопасность движения поездов". - М.: МИИТ, 2009. - с. VI-9.
6. Осипов Д.В. Статистический контроль качества изготовления деталей на Люблинском литейно-механическом заводе / Воробьев А.А., Скребков А.В. // Труды IX Научно-практической конференции "Безопасность движения поездов". - М.: МИИТ, 2008. - с. X-3.
7. Осипов Д.В. Применение статистических методов контроля качества на локомотиворемонтных заводах / Пономарев А.П. // Труды Научно-практической конференции "Неделя науки - 2009. Наука МИИТа - транспорту". - М.: МИИТ, 2009. - с. II-71.
8. Осипов Д.В. Контроль состояния деталей и узлов деталей тягового подвижного состава // Труды XI Научно-практической конференции "Безопасность движения поездов". - М.: МИИТ, 2010. - с. X-8.
9. Осипов Д.В. Многофакторный анализ качества изготовления больших зубчатых колес. / Воробьев А.А., Пономарев А.П. // Труды XI Научно-практической конференции "Безопасность движения поездов". - М.: МИИТ, 2010. - с. V-41.
10. Осипов Д.В. Оценка эффективности плазменного упрочнения бандажей колесных пар локомотивов на Восточно-Сибирской железной дороге / Воробьев А.А., Скребков А.В. // Вестник Уральского государственного университета путей сообщения. - 2011. - № 4 (12). - с. 15-22.
Осипов Денис Витальевич
УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЯГОВОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
05.02.22 - Организация производства
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Подписано к печати __________ Формат бумаги 60х90 1/16
Объем 1,5 п. л.Заказ № ____Тираж 80 экз.
УПЦ ГИ МИИТ, 127994, Москва, ул. Образцова, д.9, стр.9
2
Документ
Категория
Технические науки
Просмотров
201
Размер файла
683 Кб
Теги
кандидатская
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа