Введение к работе
Актуальность темы исследования. В условиях цивилизованных рыночных отношений достигаемый уровень качества выпускаемой продукции в области производства металлопроката обуславливает необходимость обеспечения на рынках сбыта баланса интересов потребителей и изготовителей. Этого можно достигнуть за счет использования конкурентных преимуществ в виде значительного накопленного опыта производства, внедрения новых технологических или технических решений, а также путем поддержания высокого качества продукции на основе строгого соблюдения технологии ее производства. При этом для обеспечения высокой конкурентоспособности помимо развития инновационных технологий предприятие должно быть способно к быстрому реагированию на изменяющиеся требования потребителей, т.е. быть способно к адаптации.
В наибольшей степени это актуально для изготовителей металлопродукции с глубокой степенью переработки, к которой можно отнести холоднокатаную ленту. Данный вид продукции для крупных металлургических предприятий является, как правило, эксклюзивным, и показатели качества выпускаемой ленты нормируются не только нормативными документами (стандартами), но также и дополнительными требованиями потребителей. При этом зачастую требования потребителей либо не сочетаются с положениями стандартов, либо являются труднодостижимыми в процессе производства. Одним из примеров можно считать холоднокатаную ленту, предназначенную для высокоскоростной холодной вырубки монетных заготовок (монетная лента). Особенностью данной ленты является необходимость обеспечения в ней одновременного сочетания узкого диапазона твердости (НR15T 72-76 ед.), шероховатости поверхности Ra0,8 мкм и точности по толщине 0/-0,06 мм, что обусловлено требованиями дальнейшей технологии изготовления монет из такой ленты.
В условиях значительной номенклатуры производимой продукции отличительной особенностью технологических систем по изготовлению ленты является их многовариантность и многостадийность. Под многостадийностью рассматривается возможность формирования требуемых показателей качества путем последовательного технологического воздействия на различных производственных стадиях. При многовариантности обеспечение конечного уровня показателей качества возможно за счет применения множества вариантов сочетания производственных стадий.
Достижение указанных показателей качества ленты при эффективном процессе ее изготовления в условиях подобных систем является актуальной проблемой. Это обусловлено тем, что в таких системах выбор и построение эффективной технологической схемы производства в явном виде не всегда очевидны. При этом традиционные подходы к разработке в сложных системах технологий производства, например, ленты с уникальным набором свойств, являются малоэффективными, так как предусматривают затратный метод «проб и ошибок» и не позволяют оперативно осуществлять «перестройку» технологии при корректировке требований заказчика, либо при возникшей производственной необходимости. Кроме того, использование традиционного метода приводит к ситуации, когда от лица, принимающего решение по способу организации технологического процесса (ЛПР), зачастую зависит успешность в достижении требуемой результативности. Причем от ЛПР требуется высочайшая квалификация по различным аспектам производства, что не всегда имеет место, особенно при ранней оценке технико-технологической возможности производства новой продукции.
Таким образом, учитывая необходимость оперативного принятия решения при выполнении заказа в условиях действующего производства, в настоящее время малоисследованной и трудноразрешимой является задача организации эффективного технологического процесса производства ленты с возможностью адаптивного управления показателями качества готовой продукции.
Цель и задачи диссертационной работы. Целью работы является разработка эффективного метода управления показателями качества на основе принципов их технологической адаптации к внешним воздействиям в процессе изготовления холоднокатаной ленты для монетных заготовок в условиях многовариантной технологической системы.
Указанная цель реализуется решением следующих задач:
- разработка принципов технологической адаптации показателей качества холоднокатаной ленты при ее изготовлении на основе системного представления процесса производства, создание соответствующего понятийного аппарата;
- разработка адаптивной модели управления формированием показателей качества, реализуемых во многовариантной технологической системе производства холоднокатаной ленты с расширенным набором потребительских свойств;
- осуществление комплекса опытно-промышленных исследований по реализации возможности адаптации показателей качества холоднокатаной монетной ленты к технологическим воздействиям в конкретных производственных условиях;
- реализация методов адаптивного управления качеством при разработке технологии изготовления холоднокатаной ленты для монетных заготовок с гарантированным обеспечением повышенного уровня потребительских свойств в условиях действующего производства.
Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, обладающие научной новизной:
- предложен новый подход к обеспечению заданного уровня показателей качества металлопродукции в многостадийной многовариантной технологической системе на основе принципов их технологической адаптации к внешним воздействиям;
- разработан алгоритм технологической адаптации показателей качества холоднокатаной ленты для монетной заготовки, позволяющий учитывать их изменчивость в процессе переработки подката в готовую ленту и прогнозировать уровень конечных свойств на ранних стадиях ее изготовления;
- установлены зависимости, характеризующие взаимосвязь исходных параметров горячекатаного подката с конечным уровнем механических свойств холоднокатаной ленты для монетных заготовок и позволяющие учитывать влияние технологической наследственности при формировании регламентируемых показателей качества готовой ленты.
Теоретическая и практическая значимость работы. На основе представленных адаптационных принципов разработан алгоритм принятия решения по организации технологического процесса изготовления холоднокатаной ленты для монетной заготовки, обеспечивающий формирование заданного уровня показателей качества конечной продукции. Разработана и внедрена новая технология производства холоднокатаной монетной ленты, реализующая гарантированное достижение сложно сочетаемого комплекса нормируемых свойств в узком диапазоне. Получены патенты на изобретения (Патенты РФ №2479641, №2479642, №2479643, №2487176). Подтвержденный экономический эффект в 2011- 2012 гг. составил 31,5 млн. рублей.
Реализация работы в промышленности. Разработаны технологические режимы производства холоднокатаной ленты по ТС 14-101-785-2010. Данные режимы отражены в технологических письмах ОАО «ММК» (ГИ-0570; ГИ-2170; ТД-0734).
С использованием результатов проведенных исследований в цехе углеродистой ленты (ЛПЦ№8) ОАО «ММК» изготовлены промышленные партии (более 20 тыс. тонн) холоднокатаной ленты толщиной 1,16 – 1,84 мм для производства в ООО «Промышленная компания Метиз» («ПК Метиз») монетных заготовок. Полученные заготовки используются на монетных дворах ГОЗНАКА для производства разменных монет Российской Федерации.
Положения, выносимые на защиту:
- новый подход к освоению новых технологий, основанный на принципах технологической адаптации показателей качества к внешним воздействиям, и разработанный соответствующий понятийный аппарат;
- адаптационная модель обеспечения показателей качества холоднокатаной ленты для изготовления монетной заготовки в многостадийной многовариантной технологической системе;
- результаты опытно-промышленных исследований по разработке и внедрению в производство новой технологии изготовления холоднокатаной ленты для монетных заготовок в условиях ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ОАО «ММК»), реализующей гарантированное обеспечение 100 % выхода годной продукции по качеству.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на: 69-й и 71-й Межрегиональных научно-технических конференциях «Актуальные проблемы современной науки, техники и образования» (Магнитогорск, 2011г., 2013г.); XII Международной научно-технической конференции молодых специалистов, инженеров и техников ОАО «ММК» (Магнитогорск, 2012г.); 8-й школе-конференции молодых ученых «Управление большими системами» (Магнитогорск, 2011г.); технических советах ОАО «ММК» (Магнитогорск, 2010-2012гг.); VIII и XI Международных конгрессах прокатчиков (Магнитогорск, 2010г.; Череповец, 2013г.), II Международной научно-технической конференции «Машины и пластическая деформация металлов» (Украина, Запорожье, 2012г.); II и III Международных конгрессах в составе XVI и XVII международных конференций «Алюминий Сибири», IV конференции «Металлургия цветных и редких металлов», VI и VII симпозиумов «Золото Сибири» (Красноярск, 2010г., 2011г.); XIII Международной научной конференции «Новые технологии и достижения черной металлургии и строения материалов» (Czestochowa University of Technology, Ченстохова, Польша, 2012г.).
Публикации. Результаты работы отражены в 19 публикациях, в том числе 8 в рецензируемых изданиях из перечня ВАК РФ, 4 патентах РФ на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованных источников и 9 приложений. Текст диссертации изложен на 159 страницах машинописного текста, иллюстрирован
14 рисунками, содержит 26 таблиц. Библиографический список включает 148 наименований.
