Управление качеством

Управление качеством.

Статьи по теме
Искать по теме

1. Контроль качества технологического (производственного) процесса на предприятии

Обеспечение и повышение качества выпускаемой продукции – одна из главных задач производства. В решении этой задачи важная роль отводится контролю качества производственного процесса на всех его этапах с целью проверки соответствия показателей качества установленным требованиям.

В процессе производства любых изделий невозможно получить всю продукцию тождественного качества, т.е. параметры различных единиц изделий колеблются в определенных пределах. Это колебание вызывается комплексом случайных и систематических причин, которые действуют в процессе производства и определяют погрешности данного технологического процесса. Если колебание параметров находится в допустимых пределах, то продукция является годной, если же выходит за эти пределы – брак.

Качество изготавливаемой продукции определяется качеством исходных продуктов, степенью настроенности оборудования, соблюдением технологических режимов, условиями окружающей среды. Для того, чтобы своевременно выявлять брак и вызвавшие его причины, необходимо осуществлять систематический контроль качества производственного процесса, получать и обрабатывать данные о контролируемых параметрах. При операциях контроля качества производственного процесса приходится иметь дело с большим числом данных, характеризующих параметры изделия, условия процесса и т.д. При этом, как уже отмечалось, всегда наблюдается разброс данных. Анализируя разброс данных, можно найти решение возникающих в процессе производства проблем, например, причину появления брака.

Контроль технологического процесса осуществляется с целью проверки соответствия всех элементов производства требованиям технологической документации. В случае выявления отклонений, в задачи контроля технологического процесса входит разработка мероприятий по приведению их в соответствие с предъявляемыми требованиями.

В процессе производства основными целями контроля качества являются обеспечение выпуска предприятием изделий, соответствующих требованиям конструкторской, технологической и нормативно-технической документации, предупреждение производственного брака, получение информации о качестве готовых изделий и состоянии технологического процесса.

Главная задача контроля качества изготавливаемых изделий заключается в проверке соответствия количественных и (или) качественных характеристик свойств объектов контроля всем требованиям, установленным в конструкторской, технологической и нормативно-технической документации.

Объектами контроля в процессе производства являются:

– материалы, полуфабрикаты и комплектующие изделия;

– заготовки, составные части изделия (детали, сборочные единицы и комплекты), готовые изделия;

– технологические процессы;

– технологическое оборудование (в том числе испытательное) и оснастка;

– конструкторская и технологическая документация;

– средства контроля.

Контроль качества материалов, полуфабрикатов, комплектующих изделий (входной контроль) призван обеспечить процесс изготовления изделия и его составных частей исходной продукцией, соответствующей требованиям конструкторской документации и нормативно-технических документов на ее поставку. Входной контроль предполагает также периодическую проверку соблюдения правил и сроков хранения исходных продуктов.

Качество заготовок и составных частей изделия проверяется при операционном контроле. Операционный контроль проводят с целью выявления и своевременного предотвращения отступлений от требований конструкторской, технологической и нормативно-технической документации при изготовлении изделий; выявления характера и причин отклонений технологических процессов в ходе производства; разработки мероприятий, направленных на обеспечение стабильности качества выпускаемых изделий.

Качество готовых изделий проверяется в ходе приемочного контроля. При этом устанавливается пригодность изделий к поставке, осуществляется всесторонняя оценка их соответствия требованиям конструкторской, технологической и нормативно-технической документации.

Контроль технологических процессов проводят с целью обеспечения стабильности качества выпускаемых изделий и его соответствия предъявляемым требованиям. Содержание такого контроля соответствует контролю технологических процессов при изготовлении опытного образца. При этом осуществляется текущий операционный, периодический и инспекционный контроль.

В процессе такого контроля проверяются также технологическое оборудование, оснастка, режущий инструмент на соответствие технологическому процессу, установленным режимам работы и правильности наладки.

Целью контроля конструкторской и технологической документации является своевременное обеспечение процесса производства соответствующими качественными документами, содержащими все внесенные изменения.

Контроль средств контроля проводят с целью обеспечения достоверности и бесперебойности процесса контроля качества заготовок, составных частей и готовых изделий, материалов, полуфабрикатов, комплектующих изделий, технологического процесса, технологического оборудования и технологической оснастки. В процессе контроля средств контроля качества проверяется их соответствие требованиям нормативно-технической документации по метрологическому обеспечению, в том числе стандартов государственной системы обеспечения единства измерений.

Поскольку качество изготавливаемой продукции зависит от качества технологического процесса, то по качеству первой можно судить о качестве последнего. Этот является косвенным подходом к контролю качества производственного процесса. Заключение о качестве технологического процесса делают по результатам выборочного контроля параметров производимой продукции.

Для того, чтобы вовремя выявить нарушения в ходе производственного процесса, необходимо периодически брать пробы (выборки), осуществлять измерение их параметров и в зависимости от результатов измерений либо продолжать процесс (если отклонений не выявлено), либо (если выявлены отклонения) остановить его и осуществить подналадку. Данные измерений заносят в контрольную карту и по расположению данных в контрольной карте делают вывод о качестве технологического процесса, а именно – выход контролируемой статистической характеристики за границу регулирования является сигналом о разладке данного технологического процесса.

Метод контрольных карт основан на теории вероятностей и математической статистики. При этом исходят из следующих основных положений:

1. В процессе производства любых изделий невозможно получить полностью идентичную продукцию на выходе. Изменение параметров продукции, колеблющееся в определенных пределах, называется распределением параметров и отражает закономерности данного технологического процесса. Распределение параметров вызывается комплексом случайных и систематических причин, которые действуют в процессе производства и определяют погрешности данного технологического процесса.

Как показывает практика, большинство технических параметров распределяется по закону нормального распределения Гаусса (размеры, объемы, температура, твердость, масса и другие). Может быть и равномерное распределение. Реже встречается распределение по закону Максвелла, который отражает одностороннее распределение параметров (биение, дисбаланс, неперпендикулярность и другие).

2. Группа предметов, объединенных каким-либо общим качественным или количественным признаком, называется статистической совокупностью. Предметы, ее образующие, называются членами совокупности, число членов образует объем совокупности.

Часть членов статистической совокупности, отобранная из нее для получения сведений обо всей совокупности, называется выборочной совокупностью (выборкой). Число членов выборки образует ее объем.

Различают выборки: малые (<25) и большие (>25).

3. На основании закона больших чисел утверждают, что если генеральная (статистическая) совокупность подчиняется определенному закону рассеяния, то и выборка при достаточном ее объеме подчиняется тому же закону и наоборот.

2. Циклы PDCA и PDSA в управлении качеством

Цикл PDCA ("Plan-Do-Check-Act" – "планирование – исполнение – проверка – принятие мер") циклически повторяющийся процесс принятия решения, используемый в управлении качеством. Фактически, данный цикл представляет собой цикл постоянного улучшения. Автором методики является Эдвард Деминг, а его идея, по-видимому, имеет своим источником книгу Шухарта 1939 года. Э. Деминг пропагандировал использование этого цикла в качестве основного способа достижения непрерывного улучшения процессов. Сегодня цикл PDCA является широко распространенным методом непрерывного улучшения, используемым в науке управления качеством.

Методология PDCA представляет собой простейший алгоритм действий руководителя по управлению процессом и достижению его целей. Цикл управления начинается с планирования.

Планирование – установление целей и процессов, необходимых для достижения целей, планирование работ по достижению целей процесса и удовлетворения потребителя, планирование выделения и распределения необходимых ресурсов.

Выполнение – выполнение запланированных работ.

Проверка – сбор информации и контроль результата на основе ключевых показателей эффективности, получившегося в ходе выполнения процесса, выявление и анализ отклонений, установление причин отклонений.

Воздействие (управление, корректировка) – принятие мер по устранению причин отклонений от запланированного результата, изменения в планировании и распределении ресурсов.

На рисунке 1 представлена графическая интерпретация цикла PDCA.

Входы/выходы могут быть осязаемыми и неосязаемыми. Например: они могут включать снабжение, материалы, компоненты, энергию, информацию, финансы и т.п.

Управление качеством

Рис. 1. Цикл PDCA

Идея цикличности в методологии PDCA отражает ту мысль, что основой успешного развития предприятия является постоянная оценка практики управления, совмещенная с готовностью менеджеров поддерживать оригинальные идеи и отказываться от неудачного опыта. Цикл PDCA при его применении в управлении качеством позволяет эффективно управлять этой сферой деятельности предприятия на системной основе.

В управлении качеством стадия планирования цикла PDCA является одной из самых ответственных. На этой стадии:

– выбирается актуальное направление деятельности компании, по которому необходимо провести мероприятия по улучшению качества,

– осуществляется сбор необходимой информации,

– проводится оценка текущей ситуации,

– определятся приоритетные проблемные зоны,

– осуществляется анализ проблемных зон, в том числе выявляются критические причинно-следственные связи,

– ставятся конкретные цели, достижение которых позволит устранить проблемные зоны или существенно уменьшить их отрицательное влияние на качество продукции.

На стадии выполнение цикла PDCA реализуются намеченные изменения.

Целью стадии проверка является оценка данных, собранных во время реализации изменений и установление степени соответствия фактических результатов поставленным целям.

И, наконец, на стадии реакция проводится оценка всей процедуре, процедура стандартизируется, и определяются дальнейшие шаги по улучшению качества.

Анализ проблемных зон, который осуществляется на стадии цикла PDCA планирование, чаще всего реализуется с помощью метода 5W2H.

5W2H – это аббревиатура от следующих английских слов:

– What (что) – что представляет собой проблема – (суть проблемы),

– Why (зачем) – зачем необходимо ее устранить – (цель),

– Where (где) – где будут выполняться действия по устранению проблемы – (территориальный аспект),

– When (когда) – в какие сроки будут выполняться действия по устранению проблемы – (последовательность решения),

– Who (кто) – кто будет выполнять работы по устранению проблемы – (человеческие ресурсы),

– How (как) – как выполняются эти работы – (метод решения),

– How much (сколько) – сколько будет стоить устранение проблемы – (затраты).

Также Э. Деминг ввел модификацию цикла PDCA – PDSA ("Plan-Do-Study-Act" – "планирование – исполнение – изучение – принятие мер"), так как понял, что цикла PDCA для поддержания процесса или контроля за ним недостаточно. Цикл PDSA направлен на постоянное улучшение. В этом цикле изучение отклонений в результатах процесса является важным для его постоянного улучшения. Таким образом, цикл PDCA используется для выявления потребности в улучшении, а цикл PDSA – для поддержания улучшений. PDSA – это цикл развития путем изменений в организации процессов внутри предприятия, тогда как PDCA является циклом операционного управления.

3. Методы неразрушающего контроля качества продукции

В зависимости от возможности использования проконтролированной продукции различают разрушающий и неразрушающий контроль.

Разрушающий контроль делает продукцию непригодной к дальнейшему использованию и, как правило, связан со значительными затратами; результаты его характеризуются определенной степенью недостоверности. По этим причинам более предпочтительным является неразрушающий контроль, основанный на результатах косвенных наблюдений, а также на применении средств рентгеновской, ультразвуковой и инфракрасной техники, электроники и т.п.

Неразрушающий контроль – контроль свойств и параметров объекта, при котором не должна быть нарушена пригодность объекта к использованию и эксплуатации.

Неразрушающий контроль осуществляют с помощью приборов, установок и средств неразрушающего контроля: дефектоскопов, толщиномеров, структуроскопов и т.д. А также дефектоскопических веществ и материалов: проникающих и проявляющих жидкостей, магнитных порошков и суспензий, паст и т.д. Для неразрушающего контроля используются стандартные образцы и вспомогательное оборудование.

Неразрушающий контроль также называется оценкой надёжности неразрушающими методами или проверкой без разрушения изделия. Использование методов неразрушающего контроля особенно важно при создании и эксплуатации жизненно важных изделий, компонентов и конструкций. Для выявления различных изъянов, таких как разъедание, ржавление, растрескивание, используются различные методы неразрушающего контроля. Многие виды неразрушающего контроля имеют широчайшее распространение в мире. В России отраслевые промышленные документы выделяют следующие виды неразрушающего контроля как основные:

– визуальный и измерительный;

– радиографический;

– радиоскопический;

– капиллярный;

– магнитные методы: магнитопорошковый, феррозондовый, магнитографический и др.;

– вихретоковый;

– оптический;

– акустические методы;

– ультразвуковая дефектоскопия.

Визуальный и измерительный метод не требуют существенных затрат и осуществляются сотрудниками службы контроля качества без использования сложных технических устройств. Визуальный и измерительный проводят с использование оптических систем с формированием пучков световых лучей, отражённых от поверхности изделия. При визуальном и измерительном контроле используются: микроскопы, эндоскопы, линзы, радиусные шаблоны, измерительные щупы, угломеры и т.п.

Радиографический метод основан на использовании рентгена. Рентгеновские лучи позволяют оценить, есть ли внутри готового объекта дефекты. С использованием рентгеновских лучей на снимках хорошо видны, например, каверны и неоднородности материала или сварочного шва, поры, шлаковые, вольфрамовые, окисные и другие включения. Контроль с использованием рентгена позволяет обнаруживать мелкие дефекты (отдельные поры диаметром 0,2; 0,3 мм), однако этот метод не может полностью выявлять наиболее опасные дефекты – трещины. Кроме того, рентген не позволяет определять координаты дефектов. Контроль с использованием рентгена является дорогостоящим, так как предполагает применение в большом количестве радиографических пленок.

Радиоскопический метод основан на просвечивании контролируемых объектов ионизирующим излучением, преобразовании радиационного изображения объекта в светотеневое или электронное изображение и передаче этих изображений на расстояние с последующим анализом изображений на экране оптического устройства или телевизионного приемника. При радиоскопическом методе информацию об ионизирующем излучении получают с помощью флуороскопических экранов, электронно-оптических преобразователей, оптических усилителей и телевизионных систем. Метод радиоскопии позволяет исследовать контролируемый объект непосредственно в момент его просвечивания. При этом сохраняются такие достоинства радиографического метода контроля, как возможность определения типа, характера и формы выявляемого дефекта.

Капиллярный метод неразрушающего контроля основан на капиллярном проникновении индикаторной жидкости (пенетранта) в поверхностные дефекты (трещины, поры и пр.) с последующей регистрацией индикаторных следов визуальным способом или с помощью преобразователя. Метод капиллярного контроля позволяет обнаруживать поверхностные дефекты независимо от вида, материала и конфигурации поверхности. Этот вид контроля позволяет диагностировать объекты любых размеров и форм, изготовленные из черных и цветных металлов и сплавов, пластмасс, стекла, керамики, а также других твердых неферромагнитных материалов.

Магнитный метод неразрушающего контроля – вид контроля, основанный на анализе взаимодействия магнитного поля с контролируемым объектом. Считывание магнитных отпечатков полей дефектов с магнитной ленты осуществляется в дефектоскопах. Магнитопорошковый метод основан на регистрации магнитных полей рассеяния над дефектами с использованием в качестве индикатора ферромагнитного порошка или суспензии.

Феррозондовый метод контроля основан на измерении напряженности магнитного поля, в том числе и магнитных, полей рассеяния, возникающих в зоне дефектов, феррозондами.

Магнитографический метод неразрушающего контроля заключается в намагничивании зоны контролируемого металла или сварного шва вместе с прижатым к его поверхности эластичным магнитоносителем (магнитной лентой). Фиксации на магнитоносителе возникающих в местах дефектов полей рассеяния и последующим воспроизведении полученной записи.

Вихретоковый метод неразрушающего контроля основан на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых в объект контроля этим полем. Данный метод применяют для контроля деталей, изготовленных из электропроводящих материалов. Вихретоковому методу присущи многопараметровость, бесконтактный контроль, нечувствительность к изменению влажности, давления и загрязненности газовой среды и поверхности объектов контроля непроводящими веществами. Вихретоковый метод имеет два основных ограничения: во-первых, его применяют только для контроля электропроводящих изделий; во-вторых, он имеет малую глубину контроля, связанную с особенностями проникновения электромагнитных волн в объект контроля.

Оптический метод неразрушающего контроля, основан на анализе взаимодействия оптического излучения с объектом контроля. Оптический метод основан на наблюдении или регистрации параметров оптического излучения, взаимодействующего с объектом контроля. Это взаимодействие связано с поглощением, отражением, рассеиванием, дисперсией, поляризацией и др. оптическими эффектами. Данный метод применяют для измерения геометрических параметров изделий, контроля состояния поверхности и обнаружения поверхностных дефектов. Оптические методы имеют очень широкое применение благодаря большому разнообразию способов получения первичной информации. Возможность их применения для наружного контроля не зависит от материала объекта. Оптические методы широко применяют для контроля прозрачных объектов. В них обнаруживают макро- и микродефекты, структурные неоднородности, внутренние напряжения. Недостатками оптических методов являются узкий диапазон контролируемых параметров, жесткие требования к состоянию окружающей среды и чистоте поверхности изделия.

Акустический метод неразрушающего контроля основан на регистрации параметров упругих волн, возникающих или возбуждаемых в объекте. Главная отличительная особенность данного метода состоит в том, что в нем применяют и регистрируют не электромагнитные, а упругие волны, параметры которых тесно связаны с такими свойствами материалов, как упругость, плотность и анизотропия (неравномерность свойств по различным направлениям). Этот вид контроля применим ко всем материалам, достаточно хорошо проводящим акустические волны: металлам, пластмассам, керамике, бетону и т.д. Среди разнообразных акустических методов можно выделить следующие:

– топографический метод, который основан на возбуждении в исследуемом изделии мощных изгибных колебаний заданной или меняющейся частоты с одновременной визуализацией картины колебаний контролируемой поверхности путем нанесения на нее тонкодисперсного порошка;

– импульный эхо-метод, основанный на посылке коротких ультразвуковых импульсов и отражении их от поверхности дефекта;

– теневой метод, связанный с появлением области "звуковой тени" за дефектом, поперечные размеры которого превышают длину упругой волны;

– резонансный метод, в основе реализации которого положено явление возникновения в исследуемом материале стоячих продольных или сдвиговых волн;

– импедансный метод, основанный на установлении зависимости силы реакции изделия на контактирующий с ним колеблющийся стержень (преобразователь);

– метод акустической эмиссии, основанный на регистрации упругих волн ультразвукового диапазона, скачкообразно появляющихся при перестройке структуры материала, возникновении трещин, аллотропических превращении в кристаллической решетке;

– электромагнитно-акустический метод, основанный на возбуждении ультразвуковых колебаний в результате взаимодействия переменного и постоянного магнитных полей с металлом или ферромагнетиком.

Другим методом неразрушающего контроля является ультразвуковая дефектоскопия, где трещины проявляют себя отражёнными импульсами. Традиционный ультразвуковой контроль основан на отражении луча от дефекта в материале и представлении результата в виде A-скана. Для данного метода неразрушающего контроля применяют колебания ультразвукового и звукового диапазонов частотой от 50 Гц до 50 МГц. Интенсивность колебаний обычно невелика. Такие колебания происходят в области упругих деформаций среды, где напряжения и деформации связаны пропорциональной зависимостью.

Кроме этого в промышленность был интегрирован метод ультразвуковых фазированных решёток и метод компьютерной радиографии.

Метод ультразвуковой фазированной решетки основан на преобразовании и генерировании ультразвуковых волн. Преобразователь (кристалл) решетки представляет собой множество пьезоэлектрических элементов. Генератор контролирует все элементы для формирования лучей. Выходом генератора является обычный амплитудный сигнал в реальном времени. Метод фазированной решетки более совершенный и мощный по сравнению с традиционным ультразвуковым контролем, в котором используется одноэлементный преобразователь. Многие прикладные задачи дефектоскопии используют фазированные решетки, благодаря которым контроль качества осуществляется гораздо быстрее и проще. Преимуществами данного метода являются:

– Охват большей области, проверяемой на наличие дефектов, по сравнению с другими методами неразрушающего контроля качества подобного типа.

– Больший охват позволяет, как уменьшать скорость сканирования объекта, так и увеличивать разрешающую способность контроля, или совмещать их.

– Получение реальных изображений положения и размеров дефектов, а также их интерпретация происходит быстрее и проще.

– Все данные, учитывающие последовательность контроля, могут быть записаны в реальном времени.

– Отчеты представляются в виде изображения, что облегчает упрощение понимания результатов контроля для персонала, осуществляющего контроль качества.

Метод компьютерной радиографии основан на способности некоторых веществ накапливать скрытое изображение, которое формируется в кристаллах, когда электроны, образующиеся в них в результате облучения рентгеновским или гамма-излучением, захватываются на энергетические уровни и остаются на них в течение длительного времени. Из этого состояния они могут быть выведены возбуждением лазерным пучком. Поскольку считывание информации, записанной на флуоресцентную запоминающую пластину, возможно лишь с использованием компьютерной техники, этот вид записи получил название компьютерной, или цифровой радиографии. В компьютерной радиографии для получения изображения вместо пленки применяется специальная пластина многократного пользования, аналогичная рентгеновским пластинам. К основным преимуществам метода относятся:

– быстрота получения информации;

– дозы облучения существенно меньше, чем при обычном рентгене;

– благодаря более широкому динамическому диапазону появляется возможность исследовать и контролировать детали более сложной формы с большей толщиной;

– пластина для записи является многоразовой, допускается экспонирование до 30 тыс. раз;

– прямое получение цифровых изображений позволяет отказаться от оборудования для оцифровки рентгеновских пленок, что удешевляет процесс контроля.

Кроме этого, могут применяться другие методы (акустическая эмиссия, цветная дефектоскопия, определение содержания в металле шва ферритной фазы и др.) в соответствии с техническими условиями организации-изготовителя.

Методы неразрушающего контроля составляют основу для проверки качества продукции в промышленности.

Вместе с тем, есть ситуации, когда применяется только разрушающий контроль, а именно: во-первых, когда при неразрушающем контроле трудно, а то и невозможно учесть большое количество единичных показателей качества, функцией которых является подлежащий контролю обобщенный показатель качества; во-вторых, иногда экономически более целесообразно для контроля уничтожить определенное количество единиц продукции вместо значительно превосходящих их стоимость затрат на осуществление неразрушающего контроля.

Литература

1. Кузнецова Н. В. Управление качеством. – М.: МПСИ, 2009.

2. Магомедов Ш. Ш. Управление качеством. – М.: Дашков и К, 2009.

3. Немогай Н. В. Управление качеством. Менеджмент качества. – М.: ТетраСистемс, 2010.

4. Ржевская С. В. Управление качеством. – М.: Логос, 2009.

5. Эванс Дж. Управление качеством. – М.: Юнити-Дана, 2007.