Введение к работе
Актуальность темы. Одной из ключевых проблем, стоящих сегодня перед российскими предприятиями, является повышение конкурентоспособности их продукции на внутреннем и международных рынках. Доминирующий фактор обеспечения конкурентоспособности - качество продукции. Управление качеством является основным средством достижения и поддержания конкурентоспособности производства.
Задачи повышения качества выпускаемой продукции приобрели особую остроту после вступления России в ВТО. По мнению автора, конкурентоспособность российских производителей напрямую зависит от внедрения на предприятиях современных методов и средств повышения результативности своей деятельности (всех ее составляющих - экономичности, прибыльности, производительности, действенности, инноваций) на основе принципа сквозного интегрированного управления качеством.
Неотъемлемой частью производства любой продукции машиностроения является литьё из чугуна. Динамика потребительского спроса машиностроения на чугунные изделия показывает устойчивый тренд к опережающему росту, который в начале 1990-х годов привел к выравниванию цен на машиностроительную продукцию на внутреннем рынке и мировых цен. Сложилась ситуация, когда повышение затрат на производство (в особенности на энергоносители) и транспортировку не может быть скомпенсировано повышением цен, что приводит к снижению рентабельности. Эта проблема может быть решена за счет повышения качества продукции и снижения издержек путем совершенствования технологий производства.
Для машиностроительной промышленности самым массовым способом получения заготовки деталей является литьё из чугуна, стали, цветных металлов. Важнейшей технологической операцией в процессе изготовления отливок является заливка расплавленного металла в заливочные формы. От эффективности решения задачи обеспечения точности технологических параметров заливки чугуна по таким характеристикам, как температура, время заливки, весовая скорость, высота струи заливаемого металла, зависят как минимизация расхода чугуна при заливке, так и параметры, характеризующие качество отливок. В настоящее время отсутствуют эффективные средства контроля параметров заливки металла. Решение задачи обеспечения точности параметров технологических процессов заливки расплавленного чугуна на основе дистанционного контроля положения ковша, выполненное с учётом отечественного опыта, является актуальным для предприятий российского машиностроения, имеющим в своем составе литейное производство.
Вопросам исследования теории и практического применения автоматизированных управляющих и контролирующих систем качества в машиностроительном производстве посвящены работы Маслова В.П., Аристова О.В., Корчунова А.Г., Дорошевич В.К., Белова А.В., Маркова А.В., Хамидуллина В.К, Ефремова И.В. и др. Вопросам обеспечения требуемых технологических характеристик отливок при заливке расплавленного чугуна требованиям качества в условиях промышленного литейного производства посвящены исследования и разработки Гиршовича Н.Г., Каманина И.Б., Титова Н.Д. и др.
Работа выполнена с учетом Приказа Минпромэнерго России от 29 мая 2007 г. № 177 «Об утверждении стратегии развития металлургической промышленности
Российской Федерации на период до 2015 года» и планом научно-исследовательских работ ОАО «Ставропольский завод поршневых колец "СТАПРИ"», массово выпускающего поршневые кольца для автотракторных двигателей. На предприятии действует система менеджмента качества (СМК) в области производства и поставки поршневых колец для автомобильной и сельскохозяйственной техники, уплотнительных колец, подтвержденная сертификатом №7510070166 соответствия стандарту ISO 9001:2008, выданному 15.01.2011 года органом по сертификации «TUV Rneinland InterCert». В 2014 году планируется ресертификация СМК по ISO 9001:2011, а также подготовка ОАО «СТАПРИ» к сертификации в системе «АвтоПром». Настоящая работа является частью выполнения общего плана развития производства.
Целью работы является повышение эффективности функционирования технологической системы производства поршневых колец путем совершенствования системы управления качеством производства, и обеспечение конкурентоспособности продукции за счет снижения себестоимости производства.
Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие задачи:
анализ разработанных и применяемых в настоящее время методов управления качеством производства поршневых колец на стадии заливки чугуна в литейные формы в части создания средств контроля положения ковша при заливке чугуна;
исследование влияния технологических параметров заливки чугуна на качество отливки и на этой основе оптимизация режимов технологического процесса;
выбор и обоснование критериев контроля положения ковша с расплавленным чугуном при заливке форм изделий, обеспечивающих соответствие установленным требованиям качества производства поршневых колец;
разработка метода и устройства контроля положения ковша с расплавленным металлом, основанных на дистанционном измерении спектральных характеристик объектов, обеспечивающих удовлетворение критериям контроля качества;
определение и обоснование выбора показателя экономической эффективности системы обеспечения качества производства поршневых колец и разработка метода оценки влияния ценовых показателей рыночного спроса на качество;
определение и обоснование способов повышения адресности рыночного предложения поршневых колец разного уровня качества.
Объектом исследования является типовой участок чугунного литья производства поршневых колец для продукции машиностроения.
Предметом исследования являются технология и процессы управления качеством производства поршневых колец и задача достижения сбалансированности спроса и предложения на потребительском рынке для обеспечения максимальной экономической эффективности производства.
Научная новизна работы заключается в следующих основных результатах решения перечисленных выше задач диссертации:
обоснована эффективность методов контроля соответствия техническим услови
ям в системе управления качеством производства поршневых колец на стадии за
ливки металла;
разработан способ дистанционного контроля отклонений параметров положения ковша с расплавленным металлом от оптимального по критерию минимизации доли несоответствующей продукции;
предложены методы синтеза измерительной процедуры и оптимизации выбора набора датчиков для идентификации ковша с расплавленным металлом по спектру излучения, на основе которого обоснован критерий контроля положения ковша;
показана возможность и разработана математическая модель кластеризации для исключения фоновых излучений объектов производства по разнесению спектральных характеристик с минимальным числом сопоставляемых параметров;
предложен метод сопоставления показателей эластичности качества по цене и по затратам, позволяющий на основе анализа состояния системы качества и динамики влияния экономической эффективности затрат на повышение качества продукции оценить эффективность этих затрат;
предложено использование информационной технологии (WEB-сервиса) с целью совершенствования связей интерактивного адресного взаимодействия системы «изготовитель-заказчик» разного уровня качества и получения заказов, выявления потребительских предпочтений при сквозном интегрированном управлении качеством для максимизации результативности производства и продаж.
На защиту выносятся следующие положения:
система автоматизированного контроля положения ковша с расплавленным металлом, основанная на кластеризации объектов идентификации и представлении характеристик выходных сигналов датчиков рядом Фурье;
принципиальное и схемотехническое решения системы дистанционного контроля параметров положения ковша с расплавленным металлом в процессе литья, защищенные патентом РФ;
критерии кластеризации объектов по спектральным характеристикам и минимизации показателей определения близости спектральных характеристик;
критерий экономической эффективности затрат на повышение качества производства продукции, характеризующий превышение эластичности качества по затратам эластичности по цене;
информационная технология адресного удовлетворения спроса на качество продукции в виде сервиса Интернета по формированию заказов, выявлению потребительских предпочтений и намерений;
методические рекомендации по практическому применению системы дистанционного контроля параметров положения ковша при заливке расплавленного металла и ожидаемый экономический эффект.
Методы исследований.
В работе использованы аналитические и компьютерные методы математического моделирования процессов, происходящих в системе дистанционного контроля положения ковша с расплавленным металлом при автоматизации системы контроля, спектрального анализа характеристик излучения, отражения материалов, чувствительности датчиков, а также натурные испытания.
Практическая значимость.
Применение разработанной методики и системы дистанционного контроля положения ковша с расплавленным металлом позволяет получить значительный
технико-экономический эффект предприятиям, использующим технологии литья металла в формы, за счет уменьшения затрат на одноразовые средства измерения и снижения доли несоответствующей неисправимой продукции.
Реализация и внедрение результатов работы.
Основные результаты диссертационной работы использованы для совершенствования технологического процесса литья заготовок поршневых колец из чугуна; разработанное устройство контроля положения ковша с расплавленным металлом прошло опытную эксплуатацию и натурные испытания в заводских условиях на предприятии ОАО «СТАПРИ» (Ставрополь).
Апробация работы. Результаты выполненных исследований докладывались и обсуждались на следующих конференциях:
X региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северно-Кавказскому региону» (Ставрополь, 2006 г);
XXXV научно-технической конференции по результатам работы профессорско-
преподавательского состава, аспирантов и студентов СевКавГТУ за 2005 год
(Ставрополь, 2006 г);
XXXVI научно-технической конференции по итогам работы профессорско-
преподавательского состава СевКавГТУ за 2006 год (Ставрополь, 2007 г);
Международном научном симпозиуме «Молодые учёные - промышленности
Северо-Западного региона» (Санкт-Петербург, 2006 г);
XIV международной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов» (Москва, 2007 г);
XVIII международной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2012» (Москва, 2012 г);
Международной научно-практической конференции с элементами научной школы для молодёжи (Астрахань, 2011 г);
XII международной научно-методической конференции «Информатика: проблемы, методология, технологии» (Воронеж, 2012 г);
II международной научно-практической конференции (Санкт-Петербург, 2012 г);
III международной научно-практической конференции (Санкт-Петербург, 2013 г).
Публикации.
По результатам работы опубликовано 17 печатных работ, из них 3 - в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ; получен патент РФ на полезную модель.
Объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 161 наименования и приложения.
