Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Состояние проблемы и анализ методов ее решения. постановка цели и задач исследования 8
1.1 Роль систем менеджмента в управлении качеством продукции 8
1.2 Процессы системы менеджмента качества, их взаимодействие, описание, улучшение 11
1.3 Модели нестационарных временных рядов для описания взаимодействия процессов системы менеджмента качества 24
1.4 Оценка результативности системы менеджмента качества.. 29
1.5 Управление качеством технологических процессов 34
1.6 Выводы. Постановка цели и задач исследования 47
Глава 2 Разработка математического и методического обеспечения для управления качеством продукции на основе анализа данных о взаимодействии процессов 52
2.1 Влияние различных процессов и их взаимодействия на результативность системы менеджмента качества 52
2.2 Разработка математической модели взаимосвязи между различными процессами системы менеджмента качества ... 57
2.3 Разработка методики определения влияния процессов и их взаимодействия на результативность ключевых процессов системы менеджмента качества 66
2.4 Временное описание взаимодействия процессов системы менеджмента качества 73
Глава 3 Урправление качеством технологических процессов на основе установления взаимосвязи между входными и выходными параметрами 87
3.1 Разработка методики определения взаимосвязи между входными параметрами и показателями качества технологических процессов 87
3.2 Определение показателей точности и стабильности технологических процессов в ходе их выполнения, оценка функции потерь качества 98
Глава 4 Апробация разработанных методик и зависимостей для управления качеством технологических процессов 106
4.1 Построение информационных моделей для определения и анализа взаимодействия между процессами СМК 106
4.2 Управление качеством технологических процессов нанесения гальванических покрытий на основе методики определения взаимосвязи между входными параметрами и показателями качества технологических процессов 115
4.3 Оценка точности и стабильности технологических процессов нанесения гальванических покрытий в ходе их выполнения, а также потерь качества выпускаемой продукции 132
Основные выводы по работе 139
Список литературы 142
Приложения 156
- Процессы системы менеджмента качества, их взаимодействие, описание, улучшение
- Разработка математической модели взаимосвязи между различными процессами системы менеджмента качества
- Определение показателей точности и стабильности технологических процессов в ходе их выполнения, оценка функции потерь качества
- Управление качеством технологических процессов нанесения гальванических покрытий на основе методики определения взаимосвязи между входными параметрами и показателями качества технологических процессов
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Условия глобализации, создания крупнейших транснациональных и промышленных корпораций, подготовки к вступлению России в ВТО, сложившаяся кризисная ситуация в экономике, непрерывное возрастание личных, производственных и общественных потребностей, усовершенствование услуг, конструкций выпускаемой продукции и повышение значимости выполняемых функций и ряд других причин привели к необходимости повышения и обеспечения качества выпускаемой продукции.
Главная, доминирующая ответственность за качество выпускаемой продукции возлагается на систему менеджмента, предназначенную для общего и оперативного руководства качеством с целью обеспечения требуемого качества продукции, удовлетворяющих всех участников ее производства и потребления (потребителей, организацию-производителя, поставщиков, общество в целом).
Основой системы менеджмента качества (СМК) является управление всеми процессами, всеми видами деятельности организации. Улучшение деятельности любой организации осуществляется путем улучшения происходящих в ней процессов. В настоящее время управление деятельностью организации предусматривает использование различных подходов, способствующих достижению заданного результата, но важнейшим, интегрирующим становится системный подход. Поэтому совместно с понятием процесса, основным понятием, при управлении системой менеджмента качества как системой процессов, становится их взаимодействие.
Управление системой взаимодействующих процессов организации требует понимания значимости отдельных процессов для достижения запланированных результатов деятельности, а также количественной оценки степени взаимодействия.
Для обеспечения заданного качества и количества выпускаемой продукции надо управлять технологическими процессами (ТП), которые представляют собой сложную систему и не всегда являются хорошо изученными в отношении понимания связей между их различными параметрами. Также на практике при управлении ТП часто наблюдаются ситуации поступления информации о состоянии ТП с запаздыванием, что не позволяет своевременно выполнять корректирующие и предупреждающие действия.
В этой связи, исследования, направленные на разработку методик, позволяющих определить влияние процессов и их взаимодействия на результативность ключевых процессов СМК и зависимость показателей качества ТП от входных параметров с целью управления качеством этих процессов, являются актуальными.
Целью данной работы является обеспечение качества продукции при одновременном сокращении потерь посредством разработки методик определения влияния процессов и их взаимодействия на результативность, а также установления связей между их параметрами.
Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие задачи исследований:
На основе анализа данных литературных источников охарактеризовать влияние различных процессов системы менеджмента качества, а также их взаимодействия на результативность системы.
Разработать математическую модель взаимосвязи между различными процессами системы менеджмента качества, на основе которой создать методику определения влияния процессов и их взаимодействия на результативность ключевых процессов системы менеджмента качества.
Выполнить экспериментальную проверку целесообразности применения моделей нестационарных временных рядов с распределенным лагом для определения моментов времени, соответствующих наиболее сильному воздействию одного процесса системы менеджмента качества на другой.
4. Для управления технологическими процессами разработать методику определения взаимосвязи между входными параметрами и показателями качества технологических процессов.
Установить зависимости для оценки точности и стабильности технологических процессов в ходе их выполнения и оценки потерь качества выпускаемой продукции для управления качеством данных процессов.
Провести промышленную апробацию разработанных методик и зависимостей для управления качеством технологических процессов.
Объектом исследования являются процессы системы менеджмента качества организации.
Предметом исследования являются методики обеспечения качества продукции.
Научная новизна.
1. Построена математическая модель взаимосвязи между различными процессами системы менеджмента качества, использующая данные об их результативности и установленные связи между входными и выходными параметрами этих процессов.
2. Разработана методика определения влияния процессов и их взаимодействия на результативность ключевых процессов системы менеджмента качества. Для определения взаимодействия между процессами используются коэффициенты информационной взаимосвязи, а для оценки степени идентификации входных параметров процесса определяется относительная информационная мера идентичности.
3. Разработана методика определения взаимосвязи между входными параметрами и показателями качества технологических процессов, позволяющая определить зависимость изменения значений этих показателей от изменения значений входных параметров с целью управления качеством
7 этих процессов и обоснованного назначения допусков на входные параметры.
Все основные результаты получены автором лично.
Практическая значимость.
Разработаны рекомендации по управлению качеством технологических процессов, путем обоснованного назначения допусков на их входные параметры на основе установленных зависимостей между показателями качества и входными параметрами.
Установлены зависимости для управления качеством технологических процессов, позволяющие выполнять оценку точности и стабильности в ходе их выполнения, а также оценку потерь качества выпускаемой продукции.
3. Установлена целесообразность применения моделей нестационарных временных рядов с распределенным лагом для определения моментов времени, соответствующих наиболее сильному воздействию одного процесса системы менеджмента качества на другой при управлении качеством.
Реализация результатов работы.
Разработанные методики определения взаимосвязи между показателями качества продукции и входными параметрами технологических процессов и определения влияния процессов и их взаимодействия на результативность ключевых процессов системы менеджмента качества используются на ОАО «Геомаш» (г. Щигры). Материалы работы также используются в учебном процессе в ГОУ ВПО Курском государственном техническом университете по дисциплинам «Средства и методы управления качеством», «Управление процессами» «Технологические методы управления качеством», а также при курсовом и дипломном проектировании.
Процессы системы менеджмента качества, их взаимодействие, описание, улучшение
В соответствии с ГОСТ Р ИСО 9000-2001 (ГОСТ Р ИСО 9000-2008) для того чтобы результативно функционировать, организации должны определять и управлять многочисленными взаимосвязанными и взаимодействующими процессами [38, 39]. Процесс — это совокупностьвзаимосвязанных и взаимодействующих видов деятельности, преобразующая входы в выходы. Применение в организации системы процессов наряду с их идентификацией и взаимодействием, а также менеджмент процессов могут считаться «процессным подходом» [40, 41]. Для оценки процесса используются показатели результативности и эффективности. Согласно ГОСТ Р ИСО 9000-2001 результативность -степень реализации запланированной деятельности и достижения запланированных результатов, эффективность - связь между достигнутым результатом и использованными ресурсами. В настоящее время управление деятельностью любой организации предусматривает реализацию всех принципов менеджмента качества, но важнейшим является системный подход к управлению, который тесно связан принципом процессного подхода.
В соответствии с принципом системного подхода выявление, понимание и менеджмент взаимосвязанных процессов как системы содействуют результативности и эффективности организации при достижении ее целей. Применительно к управлению качеством системный подход предусматривает рассмотрение этого вида управления в рамках организации как некоторой целостности — системы состоящей из относительно обособленных, но взаимосвязанных и взаимодействующих между собой элементов (процессов). Реализация принципа системного подхода позволяет организации [18]: выявить процессы, которые наилучшим образом приводят к достижению желаемых результатов; возможность сосредоточить усилия на соответствующих процессах; создать чувства доверия у основных заинтересованных сторон к результативности и эффективности деятельности организации. Основой обоих принципов, собственно как и всей системы менеджмента качества, является понятие процесса, но самое главное, что процессы рассматриваются не обособленно, а в совокупности, как единое целое, как система.
Поэтому основным понятием, при управлении системой менеджмента качества как системой процессов, становится взаимодействие процессов. Для управления процессами как системой, необходимо создать сеть процессов и их взаимодействий, при этом организация должна [66]: 1. определить область действия системы менеджмента качества путем установления системы процессов, обеспечивающих достижение заданных целей, при этом последние должны достигаться наиболее эффективным путем; 2. понимать взаимозависимости процессов в системе; 3. постоянно улучшать систему процессов путем измерений и оценки. Системность означает, что идентифицируется система взаимосвязанных процессов, охватывающих все сферы деятельности соответствующими мероприятиями, связанными с качеством. Эта система осознается и управляется в рамках единой поставленной задачи, тем самым, способствуя результативности и эффективности предприятия [4]. Согласно ГОСТ Р ИСО 9001-2008 описание взаимодействия процессов должно быть включено в руководство по качеству. Взаимодействие между процессами является достаточно сложным явлением, процессы происходят как последовательно, так и параллельно, имеют как внешних, так и внутренних потребителей. Выходы одних процессов являются входами для других. Взаимодействие — взаимная связь объектов, воздействие друг на друга, обуславливающее их изменение [66]. Для успешного управления процессами как системой и их улучшения необходимо выполнить их документальное описание, заключающееся в создании моделей, отражающих последовательные этапы и стадии выполнения процесса, их взаимосвязь и взаимодействие.
Разработка математической модели взаимосвязи между различными процессами системы менеджмента качества
Для построения математической модели процесса системы менеджмента качества на основании данных о результативности процессов использованы положения теории информации [12, 43, 48, 96, 98, 101, 107, 121, 141, 145, 146,149-151, 154].
Каждый процесс, входящий в состав сети процессов СМК, характеризуется совокупностью входных и выходных параметров. Для описания функционирования СМК определим входные параметры процесса: входы X = {ХІ, /=1, ..., п}, где п — число входов процесса; управляющие воздействия U = {щ, 1—1, ..., d}, где d — число управляющих воздействий процесса; ресурсы R = {rs, s=l, ..., g}, где g - число ресурсов процесса, изменяются, что приводит к изменению выходных параметров процесса Y = {yj, j=l, -, т), где т - число выходных параметров процесса. Так как состояния входных и выходных параметров процесса изменяются, то они
обладают неопределенностью, количественной оценкой степени которой служит энтропия #(х,), Щщ), H(rs), H(yj) [125] (рис.2.3).
Основными элементами информационной модели процесса СМК являются: Н(Х{) - энтропия г -ого входа процесса; Н{иі) — энтропия 1-ого управляющего воздействия процесса; H(rs) — энтропия 5-ого ресурса процесса; H(yJ) - энтропия у -ого выхода процесса; Дхг—уу) - количество информации об /-ом входе процесса, содержащееся ву -ом выходе процесса; I(ui— yj) — количество информации об /-ом управляющем воздействии процесса, содержащееся в у-ом выходе процесса; I(rs— yj) — количество информации об 5-ом ресурсе процесса, содержащееся ву -ом выходе процесса.
Для сети процессов СМК как совокупности взаимодействующих процессов, где выходные параметры одних процессов СМК являются входными параметрами других, неопределенности выходных параметров также равны неопределенностям соответствующих входных параметров (рис. 2.4). Например, энтропия (неопределенность) 2-го выходного параметра процесса А2 (рис. 2.4) равна энтропии (неопределенности) входа процесса А5.
Отличительной особенностью информационной модели процесса СМК от информационных моделей ТП, представленных в п. 1.5, является: 1. позволяет описать взаимодействие между различными процессами СМК (процессами жизненного цикла; измерения анализа и улучшения; процессами менеджмента ресурсов, процессами управленческой деятельности), а модели ТП описывают взаимодействие между параметрами ТП, являющихся частным случаем процессов жизненного цикла; 2. совокупность процессов СМК представляет собой сеть взаимодействующих процессов, а при моделировании ТП последние рассматриваются как цепочки последовательно выполняемых операций; 3. при отсутствии установленных входных параметров процессов СМК и определения взаимодействия между различными процессами (см. схему взаимодействия процессов в ОАО «Геомаш» рис. 2.7) определение параметров информационной модели процесса СМК позволяет установить отсутствие или наличие взаимодействия между процессами СМК, а также оценить степень взаимодействия, при построении информационных моделей ТП их последовательность выполнения (последовательность операций), а также входные и выходные параметры известны.
Полное описание процессов СМК является очень сложной задачей. Для различных процессов СМК по причине сложности их структуры, в результате освоения организацией нового вида деятельности и т.д. не всегда удается определить всю совокупность входных параметров процесса СМК. Возникает необходимость в определении степени идентичности модели реальному объекту.
Определение показателей точности и стабильности технологических процессов в ходе их выполнения, оценка функции потерь качества
Для определения показателей точности и стабильности технологических процессов в ходе их выполнения, а не по окончании всего технологического процесса или его части, надо перейти от выходных параметров ТП, на основе которых рассчитываются показатели точности и стабильности, к входным параметрам ТП [132]. Пусть на основе анализа технологического процесса, или его части — операции, контролируемый выходной параметру представляет собой функцию многочисленных входных параметров ТПz (к — 1,..., М), М— число всех входных параметров ТП: В производственных условиях значения входных параметров ТП не остаются постоянными и отличаются от заданных (номинальных) значений, находясь как в пределах поля допуска, так и за его границами (рис. 3.3). Определяя в ходе ТП за промежуток времени At = tK - tH значения входных параметров ТП, т.е. осуществляя для каждого входного параметра ТП z,t выборку объемом п, и сравнивая полученные значения входных параметров ТП с их номинальными значениями, получают различные сочетания отклонений значений входных параметров ТП, влияющие на величину отклонения контролируемого показателя качества ТП. Выборка должна быть случайной, представительной и отбираться в соответствии с требованиями ГОСТ 18321-73 [30]. В общем случае, чем больше объем выборки, тем точнее можно оценить состояние процесса в текущее время [53], а для получения оперативной информации о состоянии технологического процесса используются мгновенные выборки [36]. Следует отметить, что частота взятия выборок и их объем могут изменяться. Выборки большого объема используются для обнаружения незначительных сдвигов технологического процесса, а более частые выборки малого объема применяют для своевременного обнаружения значительных изменений процесса. Величины объема мгновенной выборки, используемые для расчета показателей точности ТП, определяются по ГОСТ 27.202-83 [32] и изменяются в пределах от 2 до 20. Значения величины отклонения контролируемого выходного параметра ТП определяются по результатам выборки объемом п, но только после завершения всего ТП либо его части. Тогда с учетом (3.10), отклонение контролируемого выходного параметра Ау представляет собой функцию отклонений входных параметров ТП Az\, Az2,..., AzM В общем случае выражение для определения величины отклонения контролируемого выходного параметра ТП в любой момент времени /,- имеет вид: где ак — коэффициент чувствительности к-то входного параметра ТП, характеризующий степень влияния изменения входного параметра на контролируемый выходной параметр; Azk — величина отклонения значения к-го входного параметра от номинального в момент времени /,-; / = 1,..., п\ к = 1,..., М. Число слагаемых в выражении (3.12) в любой момент времени tt равно числу входных параметров 111, изменение которых приводит к изменению выходного параметра ТП. Так для момента времени (рис. 3.3) выражение (3.12) будет иметь вид: Так как точность ТП зависит от величин отклонений значений входных параметров ТП от номинальных, то и значения коэффициентов точности ТП определяются близостью значений входных параметров ТП к их номинальным значениям. 1) Коэффициент мгновенного рассеяния Kp{t) определяется по формуле: где Т — величина допуска на контролируемый выходной параметр; со(ґ) -величина поля рассеяния контролируемого выходного параметра в выборке, где уо — значение выходного параметра, соответствующее середине поля допуска (при симметричном поле допуска значение уо совпадает с номинальным значением параметра уномУ 4)W = niax(Ay;), Лутіп = тіп(Дуг) -максимальное и минимальное значения отклонения контролируемого выходного параметра ТП в выборке. Тогда с учетом (3.12) и (3.14) выражение для определения Kp{t) можно записать следующим образом: 2) Коэффициент смещения контролируемого выходного параметра определяется по формуле: где A(t) — отклонение среднего значения контролируемого выходного параметра относительно середины поля допуска: где y(t) - среднее значение контролируемого выходного параметра. Для нахождения среднего значения (центра рассеяния) контролируемого выходного параметра в случае его записи в абсолютных значениях используют формулу: где п - число наблюдений в выборке.
Управление качеством технологических процессов нанесения гальванических покрытий на основе методики определения взаимосвязи между входными параметрами и показателями качества технологических процессов
В настоящее время в машиностроении для восстановления изношенных деталей, защиты деталей от коррозии, для повышения их износостойкости, поверхностной твердости и т.д. широко используются гальванические покрытия.
Качество покрытий должно соответствовать требованиям ГОСТ 9.301-86 [33]. Для всех видов покрытий установлены требования к внешнему виду и, при необходимости, к специальным свойствам. Для металлических покрытий устанавливают требования к толщине, пористости и прочности сцепления и, в случае покрытия сплавами - к химическому составу. Для неметаллических неорганических покрытий установлены требования к защитным свойствам, при необходимости к толщине. Специальные свойства покрытий должны соответствовать требованиям конструкторской документации.
В работе представлены результаты исследований процессов электролитического меднения в стационарной ванне и хромирования, проведенных на Курском ОАО «Прибор» и ОАО «Геомаш» (г. Щигры) [129 - 131]. По составу, получаемые покрытия относятся к металлическим покрытиям.
Технологические процессы нанесения гальванических покрытий являются сложными объектами с множеством входных и выходных параметров. Входными параметрами являются характеристики хода технологического процесса, свойства сырья и заготовок, параметры используемого оборудования и т.д. Выходами технологического процесса - показатели качества полученной детали.
Одними из основных показателей качества гальванических покрытий является толщина покрытия. Толщина покрытия не бывает одинаковой по всей поверхности, что подтверждено результатами исследований и анализа литературных источников [14, 19, 24 - 26, 33, 34, 84, 155]. Обычно толщина покрытия на краях и в углах гораздо больше, чем на средней части поверхности катода (рис 4.3).
В результате анализа литературных источников, а также опроса специалистов Курского ОАО «Прибор» и ОАО «Геомаш» было установлено, что толщина покрытия зависит от многих входных параметров, в том числе от состава электролита, кислотности, температуры процесса электролиза, плотности тока, площади поверхности покрываемых деталей, времени протекания процесса электролиза, расстояния между электродами и т.д.
Значения толщины гальванических покрытий должны находиться в пределах установленного допуска (двухсторонний допуск), либо быть не менее установленного значения (односторонний допуск). В первом случае получают так называемую «размерную деталь», требования к точности изготовления которой являются более жесткими, так как от полученного размера зависит способность, как самой детали, так и всего изделия выполнять свое служебное назначение. Во втором случае получением заданной толщины стремятся обеспечить защитные свойства, поверхностную твердость, износостойкость детали и т.д.
Так как процесс нанесения гальванических покрытий связан с расходом дорогостоящих (цинк, кадмий, хром и т.д.), а также драгоценных металлов (серебро, золото), то стремятся получить покрытия, значение толщины которых находилось в пределах допуска, но как можно ближе к нижней границе допуска, что соответствует минимальным потерям качества по Тагути при несимметричном допуске. В этом случае номинал будет совпадать с нижней границей поля допуска.
Для получения заданной толщины покрытия за определенный промежуток времени, необходимо определить, какие параметры, и в какой степени влияют на скорость осаждения покрытия и соответственно на толщину полученного слоя.
Был исследован процесс электролитического хромирования (рис. 4.4), показателем качества которого является толщина полученного слоя. На основании данных литературных источников [14, 19, 24 - 26, 33, 84, 155], а также мнения экспертов Курского ОАО «Прибор» и ОАО «Геомаш» были установлены параметры, влияющие на толщину покрытий при хромировании (входы технологического процесса): z\ - концентрация
