Содержание к диссертации
Введение
Показатели качества и принципы организации технологического процесса ремонта колесных пар 8
Анализ организации технологического процесса ремонта 8
колесных пар подвижного состава
Особенности организации контроля и обоснование показателей качества ремонта колесных пар 26
Организация структуры технологического процесса ремонта колесных пар на основе внедрения автоматизированной системы контроля качества 37
Выводы 51
Математическая модель технологического процесса ремонта колесных пар 52
Анализ системы контроля технологических факторов и параметров качества ремонта колесной пары в технологическом процессе 52
Математическая модель процесса контроля качества ремонтного производства 62
Организация технологического процесса ремонта колесных пар 77
Выводы 84
Автоматизированная система контроля качества ремонта колесных пар 86
Автоматизированная система контроля качества технологического процесса ремонта колесных пар 86
Организация рабочих мест по контролю соблюдения технологической дисциплины в процессе ремонта колесных пар 103
3.3. Выводы 118
4. Практические аспекты использования результатов исследований при внедрении разработок в производство 119
4.1. Исследование эффективности использования АСК 119
4.2. Расчет экономической эффективности использования автоматизированной системы контроля при ремонте колесных пар 128
4.3. Выводы 133
Заключение 135
Список литературы
- Особенности организации контроля и обоснование показателей качества ремонта колесных пар
- Математическая модель процесса контроля качества ремонтного производства
- Организация рабочих мест по контролю соблюдения технологической дисциплины в процессе ремонта колесных пар
- Расчет экономической эффективности использования автоматизированной системы контроля при ремонте колесных пар
Введение к работе
Актуальность темы. Создание ОАО «Российские железные дороги» (РЖД) предопределило новый этап в реформировании железнодорожного транспорта, отвечающий текущим требованиям и условиям рынка. Основным направлением деятельности ОАО «РЖД» является обеспечение высокой финансово-экономической и технологической устойчивости, т. е. достижение комплексной эффективности, одним из важнейших условий обеспечения которой является повышение производительности ремонта подвижного состава в вагонных депо и на вагоноремонтных предприятиях.
Современный технологический процесс ремонта колесных пар подвижного состава как объект управления, характеризуется рядом специфических признаков: сложностью, многофакторностью, нечеткостью проявления причинно-следственных отношений в организации внутренней структуры, распределенностью целевых функций во времени и пространстве, нестационарностью свойств, большой номенклатурой материалов, деталей., и узлов, находящихся в непрерывном во времени и пространстве контакте с технологическим оборудованием.
Главными ресурсами повышения производительности ремонта колесных пар являются модернизация технологии контроля качества ремонта и внедрение новой техники на основе современных технологий и создания на этой базе автоматизированных систем управления технологическими процессами ремонта. Применение в технологических процессах ремонта колесных пар систем контроля процесса ремонта за счет обеспечения контроля за выпуском готовой продукции и повышения эффективности управления технологическим процессом позволит успешно- решить одну из важнейших задач железнодорожной отрасли - повышение качества ремонтно-восстановительных работ и увеличение послеремонтного пробега подвижного состава.
.; 5 , ,..-.
В настоящее время отсутствует комплексный подход к решению
вопросов контроля^ качества процесса ремонта колесных пар, не решены
проблемы непрерывного контроля качества ремонта^ что не позволяет
построить адаптивную- систему управления, позволяющую ликвидировать
существующие проблемы в; вопросах контроля качества, обусловленные
несовершенством системы управления производством. Не уделяется
достаточного внимания; комплексному подходу к проблеме контроля качества
ремонта. Существующие автоматизированные системы контроля/качества ,
ремонта, используемые на вагоноремонтных предприятиях, являются.;: не
универсальными,; поскольку не способны решить весь комплекс задач по*
контролю качества; процесса ремонта; в них отсутствуют типовые решениящля
реализации задач и построения информационных баз данных, что препятствует
дальнейшему развитию автоматизированных систем-управления, ремонтом в;
вагоноремонтных предприятиях как единого информационно-технологического
комплекса. /.. '( '' '. . ' .'': ''.'-.'.'' '. !:'
Поэтому научные исследования, направленные на повышение;"
эффективности ремонта колесных пар вагонов на основе современных
технологий, являются в настоящее время актуальными. .- .:
Цель работы - на основе современных технологий и комплексного подхода разработать автоматизированные средства контроля качества ремонта, колесных пар вагонов для повышения эффективности их ремонта.
Для достижения указанной; цели необходимо решить следующие задачи:
- определить показатели качества.технологии.ремонта колесных пар;;
- на основе показателей качества, технологии ремонта" построить,
математическую модель процесса контроля качества ремонтного производства;:
- разработать автоматизированную систему контроля качества ремонта
колесных пар подвижного:состава;
- разработать структуру организации рабочих мест по контролю
соблюдения технологической дисциплины в процессе ремонта колесных пар.
Методы проведения исследования. В работе использовались методы системного анализа, аппарата теории моделирования сложных систем, теории информации, алгебры логики, а также экспериментальных исследований в, человеко-машинных системах.
Научная новизна. В рамках диссертационной работы получены следующие новые научные результаты:
1. Предложена математическая модель процесса контроля качества
ремонтного производства.
2. Разработана методика определения показателей качества технологии
ремонта.
3. Предложен метод статистического управления технологическим
процессом'ремонта.
4. Разработана автоматизированная система контроля качества ремонта
колесных пар и установлены взаимосвязи между ее функциональными
подсистемами.
5. Предложена структура организации рабочих мест по контролю
соблюдения технологической дисциплины в процессе ремонта колесных пар.
На основе проведенных исследований создана действующая автоматизированная система контроля качества ремонта колесных пар, проведена ее апробация и осуществлено внедрение в производство.
Новизна технических решений по созданию автоматизированной системы контроля подтверждается патентами № № 35749, 36508, 46868.
Практическая ценность работы. По результатам исследований разработаны, изготовлены и внедрены в производство три автоматизированные системы контроля качества* ремонта колесных пар в условиях колесно-роликовых цехов вагонного депо Рыбное Московской железной дороги, вагонного депо Магнитогорск Южно-Уральской железной дороги и вагонного депо Дема Куйбышевской железной дороги филиалов ОАО «РЖД», что подтверждается соответствующими актами внедрения.
7 Основные положения, выносимые на защиту.
1. Математическая модель процесса контроля качества ремонтного
производства.
2. Автоматизированная система контроля качества ремонта колесных пар.
3. Структура организации рабочих мест по контролю соблюдения
технологической дисциплины в процессе ремонта колесных пар.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на следующих конференциях: Пятая научно-практическая конференция «Безопасность движения поездов», Москва, 2004 г., Второй международный радиоэлектронный Форум «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития», Харьков, 2005 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, из них 5 статей, 2 тезиса докладов на конференциях, 3 патента.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 58 наименований и двух приложений. Диссертация содержит 154 стр., в том числе основного текста 141 стр., 5 таблиц и 31 рисунок.
Особенности организации контроля и обоснование показателей качества ремонта колесных пар
В рыночной экономике проблема качества является важнейшим фактором повышения экономической, социальной и экологической безопасности. Качество - комплексное понятие, характеризующее эффективность всех сторон деятельности: разработки стратегии, организации производства и др. Важнейшей составляющей всей системы качества является качество продукции. Международная организация по стандартизации определяет качество как совокупность свойств и характеристик продукции, которые придают ей способность удовлетворять обусловленные или предполагаемые потребности [14].
На сегодняшний день в отечественной и зарубежной науке сложился ряд основных концепций и методических подходов к изучению проблем качества. Работы русских ученых П. Л. Чебышева и А. М. Ляпунова являются теоретической основой выборочного контроля качества. Большой вклад в разработку применяемых в настоящее время систем управления качеством внесли отечественные ученые И: Г. Венецкий, А. М. Длин, американские ученые У. А. Шу-харт, Э. Дэминг, А. Фейгенбаум [15,16].
Современное управление качеством исходит из того, что деятельность по управлению качеством не может быть эффективной после того, как продукция выпущена, эта деятельность должна осуществляться в ходе производственного процесса и на этапе его подготовки. Стандарт управления качеством производственных процессов ISO-9000 наряду с требованиями наглядности и документируемое информации предъявляет повышенные требования к прослеживае-мости и идентифицируемости объектов производства и реализуемым при этом технологическим процессам.
Возросшие требования к обеспечению безопасности движения подвижного состава привели к увеличению числа оцениваемых свойств ремонтируемых узлов и деталей, к комплексной проверке их функциональных характеристик. В этой связи в условиях вагоноремонтного производства проблему качества не обходимо рассматривать не с позиций отдельного объекта ремонта, а с позиций оценки всего объема выполняемых на вагоноремонтном производстве работ.
Под управлением качеством производства понимается такое воздействие на производственный процесс, которое обеспечивает выпуск продукции гарантированного качества. Такое понимание управления включает в себя три обязательных элемента: субъект управления (кто воздействует), объект управления (на что направлено воздействие) и сам процесс воздействия.
Исследование проблемы по управлению качеством в условиях вагоноремонтных предприятий определяется действием множества самых разнообразных факторов, к которым относятся: - уровень состояния материальной базы (технологическое и контрольно-испытательное оборудование, средства измерений и т. д.); - характер производственного процесса, его интенсивность, ритмичность и продолжительность; - квалифицированный персонал (человеческий фактор); - глубоко продуманная, организационная структура и четкое управление предприятием в целом и управление качеством в частности.
Первые два фактора — материальная база и квалифицированный персонал - определяют необходимую основу для выпуска высококачественной продукции и являются фундаментом, базой качества. Третий фактор - организация и управление предприятием - дополняет фундамент и позволяет реализовать, возможности, которые создаются материальной базой и человеческим фактором.
Для предупреждения влияния этих факторов на уровень качества необходима система управления качеством. При этом необходимы не отдельные разрозненные и эпизодические усилия, а совокупность мер постоянного воздействия на процесс создания готовой продукции с целью поддержания соответствующего уровня качества [14].
Требования к качеству на международном уровне определены стандартами ИСО серии 9000. Данные стандарты регламентируют требования к системам обеспечения качества в сфере производственных процессов и управления.
Требуемый уровень качества и надежности задается в технологической документации и реализуется в процессе изготовления продукции. Для дискретных производств, к которым можно отнести вагонно-ремонтное предприятие, приоритетным является разработка систем, обеспечивающих контроль процесса ремонта узлов и деталей вагонов, т. е. качества выполняемых работ.
Усложнение технологических процессов ремонта вагонов привело к резкому увеличению объема измерений на производстве. ГОСТ 16504-81 определяет вид контроля как классификационную группировку контроля по определенному признаку. Многообразие видов контроля качества продукции вызывает необходимость в их систематизации. Признаки, положенные в основу этой систематизации, приведены на рис. 1.4.
Контрольные и измерительные системы предназначены для обеспечения необходимого качества выпускаемой продукции и эффективности функционирования всего производства в целом. Точность и достоверность .результатов измерений, используемых при испытаниях и контроле качества продукции, в значительной степени определяют правильность решений, обоснованность планируемых показателей.
Технический контроль производства представляет собой планомерную систему организационно-технических мероприятий по соблюдению требований, предъявляемых к выпускаемым из ремонта вагонам и их частям, а также по систематическому повышению качества ремонтируемых изделий [11]. Главной задачей технического контроля на производстве является своевременное и полное выявление брака в работе с последующим устранением причин его возникновения.
На вагоноремонтных предприятиях в соответствии с установленным технологическим процессом ремонта используются различные по характеру и назначению методы технического контроля. В зависимости от стадии-технологического процесса производства методы технического контроля и применяемые технические средства классифицируются по следующим признакам [11]:
- по способу контроля: визуальный - заключающийся в наружном осмотре деталей и узлов; геометрический - проверка размеров и отклонений, от них, предусмотренных чертежами; качественный - проверка признаков, характеризующих качество изделий (например, твердости, химического состава, магнитных свойств); специальный - когда объект подвергается специальным испытаниям (например, на плотность, герметичность и т. п.);
- по времени выполнения контроля: предварительный - проверка материалов перед их обработкой или деталей и узлов перед сборкой; операционный, который осуществляется на определенной стадии изготовления партии; групповой - контроль после выполнения нескольких операций; окончательный -выходной контроль выпускаемой продукции;
Математическая модель процесса контроля качества ремонтного производства
Решение задачи контроля и анализа результатов соблюдения технологи-ческой дисциплины основывается на подробной информации о ходе выполнения технологического процесса.
Автоматизация управления технологическим процессом предполагает выявление закономерностей функционирования объекта управления, что определяет, в первую очередь, построение его математической модели [38]. В4 общем виде математическая модель устанавливает качественное и количественное взаимоотношение между комплексом причинно-следственных связей; присущих исследуемому процессу. К ряду специфических признаков, характеризующих технологический процесс ремонта колесных пар, следует отнести: многофакторность, нечеткую организацию внутренней структуры производства, проявляющуюся в причинно-следственных отношениях, распределенность целевых функций во времени и в пространстве, нестационарность свойств. Эти свойства определяются тем, что объект ремонта (колесная пара, корпус буксы, роликовый подшипник) находится в непрерывном во времени и в пространстве контакте с технологическим оборудованием.
Проведенные автором исследования объекта управления - колесной пары и ее элементов, и анализ источников потерь эффективности управления [44,45,46,47] позволили выделить измеряемые входные переменные, определяемые, в основном, характеристиками объекта ремонта (геометрические пара метры колесной пары, состояние корпуса буксы, роликовых подшипников и т. д.).
К выходным переменным процесса ремонта относятся качественные показатели, характеризующие колесную пару как готовую продукцию с точки зрения ее пригодности к определенным условиям эксплуатации и соответствия технических параметров колесной пары требованиям нормативно-технической документации.
Возмущения и шумы, воздействующие на объект ремонта, вызываются следующими причинами: естественным износом технологического оборудования, нарушением технологии производства, качеством запасных частей и материалов, погрешностями средств измерений и контроля. Применительно к колесной паре в числе показателей качества, определяющих совокупность характеристик и свойств, обуславливающих ее пригодность в соответствии с назначением, в данной работе рассматриваются единичный и комплексный показатели.
Комплексные показатели качества связаны с единичными показателями функциональными зависимостями, при этом они могут быть представлены в виде комбинации единичных показателей, соответствующей определению комплексного показателя. Значения комплексных и единичных показателей качества, характеризующих свойства колесной пары, корпуса буксы и роликового подшипника скольжения, приведены в таблице 2.1.
Получение информации по рассматриваемым показателям качества возможно на основе решения ряда следующих задач: - контроля соблюдения технологической дисциплины; - учета и анализа измерений и средств контроля по результатам проведенных проверок; - контроля состояния оборудования и оснастки, учета их влияния на технологическую точность изготовления (ремонта) изделия; - учета и анализа производственного брака; - учета показателей качества готовой продукции.
Наряду с количественными показателями работы, характеризующими технологический процесс ремонта колесных пар по объемам выполненной работы, в системе должна быть предусмотрена возможность определения качественных показателей. Для их получения и определения тенденции по изменению показателей качества выпускаемой продукции используются сведения о квалификации обслуживающего персонала, техническом состоянии используемого технологического оборудования и его возможностях по обеспечению требуемой точности при измерении, обработке и контроле ремонтируемых узлов и деталей.
Сущность любого контроля заключается в выработке управляющих решений и последующей реализации предусмотренных этими решениями управляющих воздействий на определенном объекте управления.
Задачу, реализуемую автоматизированной системой управления и контроля, в общемвиде.можно сформулировать следующим образом: по полученным данным о ходе выполнения технологического процесса составить прогноз его развития с реализацией плана управляющих воздействий (в том числе изменения режимов работы ремонтного оборудования), обеспечивающий соответствие в определенный момент времени состояния технологического процесса некоторому экстремальному значению обобщенного критерия качества ремонта и производительности выполняемых работ.
Для решения указанной задачи необходимо обосновать совокупные показатели качества ремонта узлов идеталей и времени выполнения операций технологического процесса, реализуемые данной системой.
В соответствии с количественной характеристикой показателей качества, колесной пары и ее элементов, информацией об используемом оборудовании, типовых конструктивных решениях, нормативных значениях параметров, характеризующих эксплуатационное состояние технологического оборудования при автоматизации процесса контроля технологии ремонта, и оценкой уровня качества отремонтированной продукции с определением значений показателей, характеризующих их свойства, предложена математическая модель процесса контроля качества ремонтного производства, базирующаяся на двух показателях качества ремонта - законах распределения случайных величин - Gk и UB [45]. Gk характеризует процесс ремонта с точки зрения соблюдения технологической дисциплины, квалификации работников, состояния технологического оборудования и др. Влияние упомянутых факторов на Gk формализовано в виде выражения
Организация рабочих мест по контролю соблюдения технологической дисциплины в процессе ремонта колесных пар
Специфика производства колесного цеха позволяет отнести, его к категории производств массового типа, характеризующихся большим/ количеством взаимосвязанных между собой операций, значительным объемом разнообразного технологического оборудования и высокими требованиями к их качеству и надежности.
Технологический процесс ремонта колесных пар на колесно роликовом участке вагонного депо предполагает выполнение ряда технологических операций по разборке, замеру геометрических параметров колесной пары (в том числе измерение диаметров подступичных частей осей), магнитной и ультразвуковой дефектоскопии, ремонту, сборке и контролю составных частей колесной пары в соответствии с требованиями «Инструкции по осмотру, освидетельствованию, ремонту и формированию вагонных колесных пар» ЦВ/3429, их транспортировки между технологическими операциями [10].
Структурная схема автоматизированной системы контроля соблюдения технологической дисциплины представлена на рис. 3.4. : - диспетчерский сервер 1, оборудованный вычислительным комплексом, предназначенным для сбора, хранения и выдачи информации в реальном времени; - центральный пост 2, на котором осуществляется входной контроль колесной пары; он снабжен вычислительным комплексом, осуществляющим об 105 работку данных по; регистрации поступившей в ремонт колесной пары и сбор информации каждой,позиции технологического процесса; - технологические позиции 3, на которых производится измерение, кон-троль.размеров и ремонт колесных пар и ее узлов.
Разработанная автоматизированная система контроля соблюдения технологической: дисциплины прИ .полноми:обыкновенном, освидетельствовании.колесных пар используется; для организации типового технологического процесса ремонта в вагонном депо. Система контролирует операции технологического процесса ремонта колесных пар при обыкновенном и полном освидетельствовании (рис. 3.5): - процесс идентификации колесной пары (КП); - геометрические размеры КП для определения вида ремонта; - процесс мойки и очистки КП; - процесс диагностирования подшипников буксового узла; - дефектоскопирование оси КП; - обточку обода колеса; - проведение промежуточной ревизии; - демонтаж внутренних и лабиринтных колец; - обмер внутреннего диаметра корпуса буксы; - сборку подшипников; -монтаж внутренних и лабиринтных колец; - монтаж буксового узла на КП -прибытие и убытие работников.
Система автоматизированного контроля организована следующим образом. На? производственном участке устанавливаются и соединяются в сеть центральный пост (управляющая ПЭВМ) и пульты ввода информации, размещаемые на рабочих позициях.
Система легко масштабируется, имеет высокую нагрузочную способность, обеспечивает безопасность транзакций и устойчива к несанкционированному доступу. Отсутствие предварительной установки клиентского про граммного обеспечения дает возможность работать с системой любому зарегистрированному пользователю в любом месте и в любое время.
Расчет экономической эффективности использования автоматизированной системы контроля при ремонте колесных пар
Внедрение системы управления и контроля, осуществляющей сбор, систематизацию и анализ данных о результативности технологического процесса с определением целевых параметров по управлению качеством, позволяет перевести процесс ремонта колесных пар на качественно новую ступень развития, характеризуемую более высокой по сравнению с предыдущей ступенью организацией (упорядоченностью) производства. Качественное улучшение организации ремонтного производства обусловлено значительным увеличением объема .обрабатываемой в системе информации, резким увеличением скорости ее обработки и анализа, применением для выработки управленческих решений более сложных методов и алгоритмов по сравнению с тем и, которые использовались до внедрения системы.
В соответствии с теоретическими основами оценки экономической эффективности систем управления и контроля, экономический эффект от внедрения новой системы зависит от уровня, организованности производства (стабильности и настроенности технологического процесса) до и после внедрения системы.
Помимо явных источников экономической эффективности внедрение АСК в ремонтное производство дает возможность использовать скрытые ресурсы на основе получения достоверной оперативной информации о ходе технологического процесса, оказывающей влияние на повышение качества и надежности выпускаемых из ремонта колесных пар за счет резкого-сокращения ошибок персонала и брака по причине ошибок, что способствует стабилизации, технологического процесса и повышению качества его управления. При разработке системы АСК невозможно предварительно оценить выгоду, получаемую от реализации скрытых ресурсов, но по результатам эксплуатации системы можно сдедать вывод о том, что на ее долю может приходиться до 50 % всего дохода, связанного с внедрением системы.
ГОСТ 24.702-85 [58] определяет основные положения по оценке эффективности автоматизированных систем управления и контроля, проводимую путем сопоставления результатов функционирования системы и затрат всех видов ресурсов, необходимых для ее создания и развития. Основными обобщающими показателями экономической эффективности являются [58]: - годовой экономический эффект; - расчетный коэффициент эффективности капитальных затрат на разработку и внедрение АСУ; - срок окупаемости капитальных затрат на разработку и внедрение АСУ. К основным частным показателям экономической эффективности отно сятся: - годовая экономия; - снижение издержек производственно-хозяйственной деятельности на предприятии (производственном участке) в результате разработки и внедрения системы управления-и контроля; - повышение производительности труда; -экономия повидам ресурсов; - высвобождение персонала; - повышение качества выпускаемой продукции.
Анализ экономического развития ремонтного производства предполагает изучение процесса его функционирования и оценки результатов.
Улучшение эффективности производственной деятельности в значительной степени достигается за счет проведения мероприятий, которые обеспечивают повышение технического уровня производства и- качества продукции. К ним относятся: техническое перевооружение производства, внедрение прогрессивных технологий, механизация и автоматизация производственных процессов.
При разработке автоматизированный системы управления и контроля основные затраты на создание системы состоят из затрат на предпроектные и проектные работы - и затрат на приобретение специального оборудования, используемого в системе -So0- При этом в стоимость проектных работ включаются все расходы, связанные с разработкой проекта (в том числе - с разработкой математического обеспечения и внедрением системы управления), а в стоимость оборудования - стоимость средств управляющей вычислительной техники, устройств подготовки, передачи и отображения информации, а также стоимость тех узлов технологического оборудования, модернизация или разработка которых вызвана условиями работы оборудования в системе технологического процесса ремонта колесных пар.
Кроме затрат на создание системы АСК, необходимо учитывать затраты, которые будут иметь место в процессе ее эксплуатации. Полагая, что затраты на создание и эксплуатацию АСК будут равномерно окупаться поводам ее функционирования, можно определить ориентировочные годовые затраты на систему по-следующему выражению: Z=(Sn+S0)/T+SaKc, (4.1) где Тэ — время эксплуатации, $зкс — годовые эксплуатационные затраты.
Для систем управления и контроля технологическими процессами данные значения принимается равными Тэ = 2 - 2,5 года. При этом, если в процессе работы в систему были внесены изменения, приведшие к изменению я, $окг или $о0, то годовые затраты на эксплуатацию системы необходимо пересчитать. Увеличение объема производства при внедрении системы- управления связано с увеличением темпа прироста объема выпускаемой продукции по отношению к таковому при отсутствии системы управления. Объем выпускаемой продукции при внедрении системы управления и контроля- может быть определен по формуле: В = Вв + Вп + В1п, (4.2) где Вв - объем выпущенной продукции за прошедший год до внедрения системы АСК; Вп - планируемый прирост объема выпускаемой продукции при отсутствии системы АСК; ]п - дополнительное (сверхплановое) увеличение объема выпускаемой продукции при внедрении системы АСК. Величину Д1Я определяют, как правило, в процессе опытной эксплуатации системы, а если необходимо провести предварительные (до опытного внедрения) экономические расчеты, то используют метод аналогий.
