Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Особенности стандартизации металлоизделий на современном этапе развития техники и технологий 9
1.1 Проблемы стандартизации на современном этапе 9
1.2 Процедура разработки и принятия стандартов 14
1.3 Существующие методы оценки потребительских свойств и уровня качества продукции
1.3.1 Технология развертывания функций качества 18
1.3.2 Функционально-стоимостной анализ 19
1.3.3 Анализ видов и последствий отказов 20
1.3.4 Функционально-физический анализ 20
1.3.5 Функционально-целевой анализ 21
1.3.6 Взаимодействия в системе «потребитель – изготовитель» 24
1.4 Проблемы стандартизации металлоизделий. Выбор объекта стандартизации для проведения процедуры согласования требований сторон 25
1.5 Выводы 31
ГЛАВА 2. Разработка процедуры количественной оценки степени близости позиций потребителя и изготовителя по единичным по казателям качества 32
2.1 Описание процедуры сближения позиций потребителя и изготовителя по единичным показателям качества продукции при разработке требований стандарта 32
2.2 Апробация процедуры количественной оценки степени близости позиций потребителя и изготовителя для единичных показателей качества металлопродукции 46
2.3 Выводы 57
ГЛАВА 3. Согласование требований потребителя и изготовителя на основе функционально-целевого анализа продукции
3.1 Конфликт между сторонами согласования при составлении требований стандарта 59
3.2 Составление единой матрицы согласования требований потребителя и изготовителя.
3.2.1 Регламентация свойств болта машиностроительного в стандартах. 63
3.2.2 Потребительские функции болта машиностроительного 68
3.3 Функционально-целевой анализ болта машиностроительного как способ определе ния пространства сближения позиций потребителя и изготовителя при разработке требований стандарта 73
3.3.1 Функционально-целевой анализ болта машиностроительного – метод структурирования функций изделия по стадиям потребительской фазы жизненного цикла 77
3.3.2 Особенности выполнения потребительских функций на каждой стадии потребительской фазы жизненного цикла болта машиностроительного
3.3.2.1 Стадия транспортная 79
3.3.2.2 Стадия хранения 80
3.3.2.3 Стадия монтажная 81
3.3.2.4 Стадия эксплуатационная 84
3.3.3 Построение сетевых структур функций и свойств болта машиностроительного в соответствии с функционально-целевым анализом... 88
3.4 Выводы 93
ГЛАВА 4. Алгоритм оценки степени близости позиций потребителя и изготовителя в процессе согласования требований стандарта 95
4.1 Разработка алгоритма оценки степени близости позиций сторон при разработке требований стандарта на продукцию 95
4.2 Процедура оценки единичных показателей качества и их свртка в групповые оценки соответствия позиций сторон для болта машиностроительного 97
4.3 Комплексная количественная оценка степени близости позиций сторон и сближение позиций потребителя и изготовителя 100
4.4 Изменение значения комплексной оценки степени близости позиций потребителя и изготовителя в зависимости от удаленности значений единичных показателей с бинарной системой оценки 116
4.5 Изменение значения комплексной оценки степени близости позиций потребителя и изготовителя в зависимости от присвоенного статуса групповому показателю 117
4.6 Апробация процедуры согласования на примере одновременного удаления и сближения значений единичных показателей
4.6.1 Изменение значения комплексной оценки степени близости позиций сторон на примере одновременного сближения и удаления значений двух единичных показателей. 119
4.6.2 Изменение значения комплексной оценки степени близости позиций сторон на примере одновременного сближения и удаления набора единичных показателей 1 4.7 Эффективность разработанной процедуры согласования требований при разработке стандарта с использованием количественной оценки степени близости позиций сторон... 123
4.8 Выводы 128
Заключение 130
Список литературы
- Существующие методы оценки потребительских свойств и уровня качества продукции
- Апробация процедуры количественной оценки степени близости позиций потребителя и изготовителя для единичных показателей качества металлопродукции
- Функционально-целевой анализ болта машиностроительного – метод структурирования функций изделия по стадиям потребительской фазы жизненного цикла
- Изменение значения комплексной оценки степени близости позиций потребителя и изготовителя в зависимости от удаленности значений единичных показателей с бинарной системой оценки
Введение к работе
Актуальность работы. Одной из важнейших задач современной экономики является быстрое внедрение инноваций и, в частности, ускорение выпуска новой продукции. Разработка стандарта – необходимый этап в освоении производства продукции. Стандарт является компромиссной нормой между потребителем и изготовителем продукции. Однако отсутствие количественного критерия оценки этого компромисса не всегда дает возможность выбрать оптимальный вариант. С другой стороны, отсутствие детерминированного критерия и алгоритма действий превращает процедуру разработки стандартов в длительные и сложные переговоры между сторонами.
За все годы существования стандартизации в России достигнуты бесспорные успехи и накоплен немалый опыт в этой области. Однако до настоящего времени этот опыт не обобщен и не проанализирован. Стандартизация нуждается в глубокой и всесторонней разработке ее теоретических основ, она должна основываться не только на соответствующем опыте, но и иметь свою научную методологию. Поэтому одним из основных направлений развития стандартизации является разработка новых подходов к организации взаимодействия потребитель – изготовитель при создании стандарта.
Процедура разработки и принятия стандартов регламентирована ГОСТ Р 1.2—2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Правила разработки. Утверждения. Обновления и отмены». В указанном стандарте прописана только организационная и юридическая стороны вопроса разработки стандарта, а процедура согласования требований между потребителем и изготовителем отсутствует. В результате требования, предъявляемые к объекту стандартизации, не учитывают в полной мере потребности заинтересованных лиц, что приводит к недостаточному выполнению одного из основных принципов стандартизации – недопустимости создания препятствий производству и обращению продукции, выполнению работ и оказанию услуг в большей степени, чем это минимально необходимо для выполнения целей, указанных в статье 12 Федерального закона «О техническом регулировании».
Такое положение дел в области стандартизации связано с недостаточным уровнем развития ее научных основ. С этой точки зрения методология построения стандартов не позволяет теоретически обоснованно регламентировать содержащиеся в них требования.
Используемый в диссертации подход базируется на теоретических и практических результатах исследований в области квалиметрии ученых Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова: Г.С. Гуна, М.В. Чукина, Э.М. Голубчика, Г.Ш. Рубина. Общим вопросам качества и стандартизации продукции в металлургии посвящены работы учных: В.В. Бойцова, В.В. Бринзы, В.Т. Жадана, Ю.П. Адлера,
М.Б. Гитмана, И.М. Лифица, С.А. Федосеева и др., в том числе работы зарубежных ученых W. Deming, A. Feigenbaum. Наибольший вклад в развитие общей квалиметрии внесли Г.Г. Азгальдов, А.И. Субетто.
Однако существующие в настоящее время подходы не позволяют формализовать процедуру согласования позиций потребителя и изготовителя и количественно выразить степень близости позиций сторон. Поэтому разработка процедуры математической оценки, позволяющей оценить степень близости позиций потребителя и изготовителя продукции, является актуальной задачей.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является формализация процедуры согласования требований между потребителем и изготовителем при разработке стандарта путем количественной оценки степени близости позиций сторон.
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:
выявить и определить основные проблемы, затрудняющие процесс разработки и принятия стандартов на металлоизделия.
разработать математическую модель оценки степени близости позиций потребителя и изготовителя при согласовании требований стандарта.
установить взаимосвязи между потребительскими функциями и нормируемыми характеристиками металлоизделия.
разработать методику оценки степени близости позиций потребителя и изготовителя с учетом статуса показателей качества металлоизделия.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработана функция оценки близости позиций сторон при разработке стандарта по единичным показателям качества металлоизделия, зависимость между которыми выражена в виде убывающей S-образной кривой, что является основой для формализации целевой функции оптимизации.
разработан алгоритм оценки степени близости позиций потребителя и изготовителя при согласовании требований стандарта, отличающийся структурированием требований сторон в соответствии с функционально-целевым анализом.
Практическая ценность работы состоит в следующем:
формализована процедура согласования позиций потребителя и изготовителя при разработке требований стандарта, что позволяет в виде числа выразить степень близости позиций заинтересованных сторон.
разработан алгоритм вычисления значения комплексной оценки степени близости позиций сторон, позволяющий однозначно определить степень близости позиций сторон, который характеризуется использованием методов оценки качества металлоизделий для оценки степени близости позиций сторон.
разработана процедура вычисления единичных оценок степени согласованности позиций потребителя и изготовителя при разработке стандарта, представленная в виде убывающей S-образной зависимости.
разработана сетевая структура функций болта машиностроительного на протяжении его потребительской фазы жизненного цикла, позволяющая наглядно увидеть, что одна и та же потребительская функция металлоизделия может проявляться на разных стадиях потребительской фазы жизненного цикла.
Реализация работы: результаты диссертационного исследования рекомендованы к внедрению в деятельности лаборатории стандартизации ОАО «ММК-МЕТИЗ» при проведении переговоров согласования требований к выпускаемой металлопродукции, а также к использованию в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».
Апробация работы: основные положения, результаты и выводы диссертационного исследования докладывались на конференциях различного уровня: Четвертый международный промышленный форум «Реконструкция промышленных предприятий – прорывные технологии в металлургии и машиностроении» (Челябинск, 2011 г.); Международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы современной науки, техники и образования» (Магнитогорск, 2012, 2015 гг.); и XVI Международная научная конференция «Новые технологии и достижения в металлургии, разработке материалов и конструировании технологических процессов» (Ченстохова, Польша, 2013, 2015 гг.); научно-практическая конференция, посвященная перспективам развития науки и образования (Тамбов, 2015 г.); II Международная научно-практическая конференция «Актуальные вопросы науки и техники» (Самара, 2015 г.); Международный симпозиум «Надежность и качество» (Пенза, 2015 г.); 11-я Международная научно-техническая конференция СММТ - 2015 «Современные металлические материалы и технологии» (Санкт-Петербург, 2015 г.); XIX Международная научно-практическая конференция «Металлургия: технологии, инновации, качество» (Новокузнецк, 2015).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 21 печатной работе, в том числе в шести журналах, включенных в перечень ведущих российских рецензируемых научных журналов и изданий ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка и приложений. Текст диссертации изложен на 155 страницах машинописного текста, иллюстрирован 33 рисунками, содержит 29 таблиц, 3 приложения, библиографический список включает 137 наименований.
Существующие методы оценки потребительских свойств и уровня качества продукции
В последнее время созрело понимание, что стандартизация выделяется не только как практическая деятельность и часть системы управления, но и как отдельное научное направление. Стандартизация как наука выявляет, обобщает и анализирует закономерности, влияющие на те или другие изменения качества товара, развивает и обосновывает нормы и требования к объектам стандартизации [1]. Можно сделать вывод, что стандартизация характеризуется следующими признаками научного знания [2]: имеет эмпирическую основу, теоретическую основу и логику, а также совокупность полученных утверждений и результатов. Следует добавить, что это предполагает представление объекта стандартизации как набора параметров, описание позиций субъектов через набор параметров, структурирование свойств при помощи анализа, комплексную оценку степени близости позиций потребителя и изготовителя в момент согласования требований стандарта, а также рассмотрение процедуры разработки стандарта как решение задачи многопараметрической оптимизации согласования позиций заинтересованных сторон.
Стандартизация – это система идей, принципов, методов, правил, норм, которые образуют научно-теоретические основы стандартизации; совокупность документов по стандартизации – в первую очередь стандартов, создаваемых на основе этих идей и методов; это и комплекс учреждений, организаций, научных кадров, осуществляющих исследования в области стандартизации, разработку, экспертизу, утверждение стандартов и реализующих посредством документов по стандартизации систему идей и методов с последующим контролем за их соблюдением. Стандартизация является важнейшим инструментом обеспечения конкурентоспособности продукции [3].
По мнению академика А.И. Берга значение стандартизации как высокоэффективного средства упорядочения всей научной и хозяйственной деятельности общества «будет тем выше, а результаты тем эффективней, чем больше она будет опираться на все достижения современной науки, чем быстрее будут развиваться и совершенствоваться научные основы самой стандартизации» [4]. Однако отечественный опыт работы в области стандартизации показывает, что за последние 30-35 лет со времени разработки и ввода в действие первых изданий, определяющих Государственную систему стандартизации и Национальную систему стандартизации Российской Федерации, научно-методические основы стандартизации не получили должного развития. При этом в нашей стране и за рубежом с каждым годом появляется все больше науко-ведческих работ. Науковеды на основе качественного и количественного анализа стремятся разрабатывать теоретические основы организации, планирования и управления наукой, ставить и решать кардинальные проблемы ее дальнейшего развития. Это относится к науке в целом и к отдельным ее областям, в том числе и к стандартизации. «То, что сама стандартизация становится в наши дни наукой, теперь уже ни у кого не вызывает сомнений, – заявил на VII сессии Генеральной Ассамблеи ИСО в Москве Председатель Комитета стандартов В.В. Бойцов – Эта наука включает разработку как теоретических основ стандартизации, так и методов оценки экономической эффективности. В содержание науки стандартизации входит также создание научных основ межотраслевой унификации и методов комплексной стандартизации, определение критериев и методов оценки качества продукции, а также обеспечение достоверности и сопоставимости всей действующей в народном хозяйстве информации. Это далеко не полный перечень вопросов, которыми должна заниматься стандартизация» [5].
Выделенные авторами [5] составляющие не исчерпывают всей сложности объекта исследования, однако они позволяют учесть необходимые ограничения, которые позволяют в свою очередь вести подлинно научные исследования в области стандартизации. Таким образом, одним из важнейших условий развития стандартизации является дальнейшая разработка ее научных основ, решение большого числа крупных и сложных теоретических проблем технического, экономического, социального и правового характера, определяющих стандартизацию как науку.
В современном мире постоянно растет значение стандартов. Основной причиной этого являются изменения в экономике и общественной жизни, связанные с глобализацией мирового рынка, стиранием границ на пути движения капитала, товаров, идей и информации. Научно-технический прогресс, стремительное развитие информационных технологий и активное их внедрение — все это также способствует активизации процесса разработки и внедрения международных стандартов во все сферы человеческой деятельности [6].
Существуют также проблемы и в интерпретации терминов в области стандартизации. Одним из ключевых понятий является понятие «Нормативный документ».
Нормативный документ (НД) — документ, устанавливающий правила, общие принципы или характеристики, касающиеся различных видов деятельности или их результатов [7]. Этот термин охватывает такие понятия, как стандарты и иные НД по стандартизации — правила, рекомендации, кодексы установившейся практики, общероссийские классификаторы.
В источниках [8, 9] отмечается: «Термин «НД» является родовым термином, охватывающим такие понятия, как стандарты и иные НД по стандартизации, нормы, правила, своды правил, регламенты и другие документы, соответствующие основному определению».
Другим ключевым понятием является понятие «Стандарт». Стандарт в широком смысле слова — образец, эталон, модель, принимаемые за исходные для сопоставления с ними других подобных объектов [10]. По другому источнику, стандарт – это нормативно-технический документ по стандартизации, устанавливающий комплекс правил, норм, требований к объекту стандартизации и утвержденный компетентным органом [11]. Стандарты представляются в виде документов, содержащих определенные требования, правила или нормы обязательные для исполнения. Другими словами, стандарт — документ, в котором в целях добровольного многократного использования устанавливаются характеристики продукции, правила осуществления и характеристики процессов производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выполнения работ или оказания услуг [12].
Обратившись к понятию «стандартизация», также можно обнаружить целый ряд различных определений [13]. В одном из источников, стандартизация – это отрасль знаний, включающая достижения всех наук – теоретических и прикладных, естественных и точных и, прежде всего, математики, физики, химии и рядом смежных научных дисциплин в области конструирования машин и приборов, технологии, материаловедения, экономики и научной организации производства – с целью создания комплексных построений, где каждое техническое решение является результатом тщательного изучения и отбора всего наилучшего, оптимального, всесторонне взвешенного [14].
Стандартизация по мнению других авторов [15] – объективно обусловленный, непреходящий и к тому же весьма массовый вид деятельности, эффективность которой, естественно, зависит от степени совершенства ее методологии, т.е. от уровня разработки ее теоретических основ.
В Федеральном законе «О техническом регулировании» 27 декабря 2002 года № 184-ФЗ указано: «Стандартизация – деятельность по установлению правил и характеристик в целях их добровольного многократного использования, направленная на достижение упорядоченности в сферах производства и обращения продукции и повышение конкурентоспособности продукции, работ и услуг» [16].
По определению Международной организации по стандартизации (ИСО) стандартизация – это установление и применение правил с целью упорядочения деятельности в определенных областях на пользу и при участии всех заинтересованных сторон, в частности для достижения всеобщей оптимальной экономии при соблюдении функциональных условий и требований техники безопасности.
Из всех перечисленных и иных определений содержательным представляется следующее определение, данное авторами [14]: стандартизация – это область совместной деятельности ученых, инженеров и экономистов, которая заключается, прежде всего, в отборе из множества видов продукции (работ, услуг) одинакового назначения одного или небольшого числа видов этой продукции (работ, услуг) с наилучшими качествами (свойствами), т.е. отвечающими требованиям сегодняшнего дня и обеспечивающими наибольшее удовлетворение потребностей общества.
В настоящее время любой стандарт – это результат согласования мнений всех заинтересованных в этом документе сторон (пользователей): производителей, потребителей, общественных организаций в результате переговоров. Каждая из этих сторон отстаивает, прежде всего, свои интересы в процессе разработки стандарта, поэтому процесс разработки, согласования и принятия стандарта занимает достаточно долгое время [17]. При этом стоит отметить, отсутствие научных основ стандартизации и методологии построения стандартов, позволяющих теоретически обоснованно регламентировать содержащиеся в них требования.
За все годы существования стандартизации в России достигнуты бесспорные успехи и накоплен немалый опыт в этой области. Однако по-настоящему этот опыт не обобщен и не проанализирован. Стандартизация нуждается в глубокой и всесторонней разработке ее теоретических основ, т.е. целостного представления относительно закономерностей и существенных свойств этой области деятельности. Стандартизация должна не только основываться на соответствующем опыте, но и иметь свою научную методологию.
Значимыми работами в области стандартизации являются работы ученых «Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова» Гуна Г.С., Рубина Г.Ш., Салганика В.М., Чукина М.В., Голубчика Э.М. [18-26]. Научным коллективом ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им Г.И. Носова» [27, 28] разработан принципиально новый подход к развитию научных основ стандартизации. Сложилась новая научная дисциплина о примах и методах разработки стандартов на промышленную продукцию, которую назвали протипология. Термин «протипология» с греческого «» переводится как «стандарт». Протипология – наука о стандартизации, является наукой, смежной с метрологией, квалиметрией, менеджментом качества, теорией оптимизации [29-32]. Одним из предметов данной науки является разработка методов согласования требований потребителя и возможностей изготовителя продукции.
Апробация процедуры количественной оценки степени близости позиций потребителя и изготовителя для единичных показателей качества металлопродукции
Для построения кусочно-линейной аппроксимации напомним, что все реперные точки определяются тремя числами: 0 , pmax и k . Следовательно, и все звенья кусочно-линейной аппроксимации определяются этими тремя числами. Если реперные точки первого порядка могут быть определены априори, а значение pmax из НД, то число k и координата реперной точки второго порядка определяется путем опытного исследования. Возможны и другие пути нахождения реперной точки второго порядка, но это является предметом отдельного исследования.
Учитывая закономерности (2.29), вычисляем оценку для каждого значения расхождения единичного показателя потребителя и изготовителя p (см. Таблицу 2.4, столбец 4). Строим кусочно-линейную аппроксимацию убывающей S-образной зависимости оценки близости позиций сторон в зависимости от разности значений показателя потребителя и производителя (Рисунок 2.9). Для условного предела текучести в условном примере при значении расхождения p = 30 Н/мм2 значение оценки близости сторон равно M = 0,688.
Кусочно-линейная аппроксимация в виде ломаной линии приближенно иллюстрирует убывающую S-образную зависимость, а разница в значениях оценок близости сторон между зависимостями незначительна (см. Таблицу 2.5, столбец 5). По результатам расчетов можно сказать, что в дальнейшем убывающую S-образную зависимость можно аппроксимировать и на практике использовать кусочно-линейную аппроксимацию (Рисунок 2.10).
В такой же последовательности для других единичных показателей можно рассчитать оценку близости позиций сторон в зависимости от разности значений показателя потребителя и изготовителя, и построить графики зависимостей. В результате, зная значение расхождения единичного показателя между заинтересованными сторонами, можно оценить степень близости позиций потребителя и изготовителя, а также предсказать степень близости позиций сторон при любом расхождении значений единичных показателей.
Сравним количественно, в какой степени соотносятся результаты оценок степени близости позиций потребителя и изготовителя по трем видам зависимостей – убывающей S-образной зависимости, ее линейной и кусочно-линейной аппроксимациям. Сравнение результатов оценок, полученных по формулам (2.15) и (2.16), т.е. между убывающей S-образной и линейной зависимостями по абсолютной величине проводили по формуле Мр1=\М1-М2\, (2.30) где Мр1 - разность между оценками степени близости позиций сторон по убывающей S-образной зависимости и ее линейной аппроксимации, М1 - оценка степени близости позиций сторон по убывающей S-образной зависимости, вычисленной по системе формул (2.16), М2 -оценка степени близости позиций сторон по линейной аппроксимацией, вычисленной по формуле (2.15).
Для сравнения результатов оценок, полученных по системе формул (2.16) и (2.29), т.е. между убывающей S-образной зависимости и ее кусочно-линейной аппроксимацией, используем формулу Мр2=\М1 М3\, (2.31) где Мр2- разность между оценками степени близости позиций сторон по убывающей S образной зависимости и ее кусочно-линейной аппроксимации, М1 - оценка степени близости позиций сторон по убывающей S-образной зависимости, вычисленной по системе формул (2.16), М3- оценка степени близости позиций сторон по кусочно-линейной аппроксимации, вычисленной по системе формул (2.29).
Для сравнения двух динамических рядов, а именно сравнение оценок по убывающей S-образной зависимости и ее линейной аппроксимации, проведем расчет среднеквадратического отклонения, являющегося абсолютным отклонением двух величин по формуле 71 = где 71 - среднеквадратическое отклонение оценок M 1 по убывающей S-образной зависимости и оценки М2 по линейной аппроксимации по п точкам, п - количество оценок в динамическом ряду. Процент отклонения между оценками по убывающей S-образной и линейной зависимостями оцениваем с помощью коэффициента вариации по формуле F1= 1 100, (2.33) где V1- коэффициент вариации для случая сравнения оценок по убывающей S-образной зависимости с оценками по линейной аппроксимации, %, М1 - среднее арифметическое оценок по убывающей S-образной зависимости, сг1 - среднеквадратическое отклонение оценок М1 по убывающей S-образной зависимости и оценки М2 по линейной аппроксимации.
Для сравнения двух других динамических рядов, а именно оценок по убывающей S-образной зависимости и ее кусочно-линейной аппроксимации, проведем расчет среднеквадра-тического отклонения, являющегося абсолютным отклонением двух величин по формуле где т2 - среднеквадратическое отклонение оценок М1 по убывающей S-образной зависимости и оценки М3 по кусочно-линейной аппроксимации по п точкам, п - количество оценок в динамическом ряду.
Процент отклонения между оценками по убывающей S-образной и кусочно-линейной зависимостями оцениваем с помощью коэффициента вариации по формуле F2= 2 -100, (2.35) где V2 - коэффициент вариации для случая сравнения оценок по убывающей S-образной зависимости с оценками по кусочно-линейной аппроксимации, %, м1 - среднее арифметическое оценок по убывающей S-образной зависимости, У2 - среднеквадратическое отклонение оценок М1 по убывающей S-образной зависимости и оценки М3 по кусочно-линейной аппроксимации. Таким образом, с помощью формул (2.33) и (2.35) рассчитан процент отклонения между оценками по убывающей S-образной зависимости и ее линейной аппроксимации, а также процент отклонения между оценками по убывающей S-образной зависимости и ее кусочно-линейной аппроксимации. Результаты сравнения приведены в Таблице 2.5.
Функционально-целевой анализ болта машиностроительного – метод структурирования функций изделия по стадиям потребительской фазы жизненного цикла
Монтажная взаимозаменяемость – свойство болта на стадии монтажа выражается в возможности замены непригодного в использовании болта болтом с такими же параметрами. Монтажная взаимозамняемость тесно связана с монтажной легкосъемностью и монтажной собираемостью.
Существует геометрическая взаимозаменяемость – определенный вид взаимозаменяемости, при которой обеспечивается сборка изделия по геометрическим параметрам с учетом размеров, формы и расположения деталей [120]. Геометрическая взаимозаменяемость необходима, но недостаточна для того, чтобы при замене новыми вышедших из строя деталей сохранялись все эксплуатационные характеристики изделия [121]. Обеспечение нормального функционирования изделия при замене в нем деталей и других составных частей обозначает взаимозаменяемость функциональную. Она достигается соответствующей точностью установления как геометрических, так и физико-химических параметров сопрягаемых деталей.
Статус группового свойства «монтажная взаимозаменяемость» определяем как доминирующий. Это определяется тем, что без данного свойства болт не будет выполнять комплексную функцию полезности.
Монтажное сопряжение с инструментом – свойство болта, которое заключается в том, что в момент затяжки болт должен подходить размерами головки к инструменту. Стадия с такой ПФ нужна только при монтаже – демонтаже болта, в другом случае сопряжение с инструментом потребителя не интересует.
Статус группового свойства «монтажное сопряжение с инструментом» определяем как доминирующий. Это определяется тем, что без данного свойства болт не будет выполнять комплексную функцию полезности.
Монтажная легкость – ПФ на стадии монтажа, в соответствии с которой болт должен обладать оптимальным весом, удобным для монтажа установщиком с помощью различных инструментов. Для удобства осуществления данной ПФ при монтаже и демонтаже болт должен обладать небольшой массой.
Статус группового свойства «монтажная легкость» оцениваем как компенсируемый. Это определяется тем, что это свойство определенно влияет на функциональность, но без него пригодность не утрачивается.
Заметим, что на монтажной стадии потребительской фазы ЖЦ болта, все ПФ за исключением легкости определяем как доминирующие, без которых болт не выполняет комплексную функцию полезности, соответственно, без данных функций болт не нужен потребителю. Это важное замечание характеризует особенное отношение потребителя к монтажной стадии, играющее важную роль при выборе болта, а, значит, и в процессе согласования требований стандарта между потребителем и изготовителем.
На эксплуатационной стадии реализуется эксплуатационная функция, которая соответствует следующим ПФ – устойчивость к разрушению, устойчивость к растягивающим/сжимающим деформациям, устойчивость к сдвиговым деформациям, коррозионная стойкость, отсутствие самоотвинчивания, легкость и эстетичность. В общем случае в зависимости от класса прочности болт может использоваться для скрепления металлических и деревянных конструкций.
Схема усилий в болте, его комплектующих и соединяемых деталях на стадии эксплуатации Рассмотрим все ПФ на эксплуатационной стадии потребительской фазы ЖЦ болта машиностроительного.
Эксплуатационная устойчивость к разрушению – групповое свойство болта, заключающееся в способности болта выдерживать нагрузки в процессе эксплуатации, другими словами это устойчивость к внешним воздействиям в процессе эксплуатации изделия. Устойчивость к разрушению при эксплуатации болта выполняется, если правильно сделана затяжка болтового соединения. В Российской Федерации действует отраслевой стандарт ОСТ 37.001.031-72 на затяжку резьбовых соединений металлических изделий, устанавливающий максимальные и минимальные крутящие моменты затяжки крепежных резьбовых соединений [122].
Усилие предварительной затяжки, на которое производится затяжка резьбового соединения, обычно принимается в пределах 75-80 %, в отдельных случаях и 90 % от пробной нагрузки [122]. При этом в упруго напряжнных элементах крепежа появляются пластические деформации, ведущие к убыванию напряжений во времени, и усилие предварительной затяжки соединения снижается без каких-либо дополнительных силовых воздействий.
Как уже отмечалось выше, под «устойчивостью к разрушению» подразумевается «износостойкость» и «прочность болтов» на стадии эксплуатации. Суть эксплуатационной прочности заключается в обеспечении прочности болтового соединения. При этом необходимо, чтобы прочность всех его элементов на различные деформации была одинаковой, то есть болтовое соединение должно быть равнопрочным [123]. Количественно это свойство характеризуется пределом прочности и пределом текучести материала болта.
Статус группового свойства «эксплуатационная устойчивость к разрушению» определяем как доминирующий. Это определяется тем, что без данного свойства болт не будет выполнять комплексную функцию полезности.
Эксплуатационная устойчивость к растягивающим/сжимающим деформациям – групповое свойство болта на стадии эксплуатации, заключающееся в способности болта сохранять эксплуатационные характеристики и выдерживать нагрузки растяжения и сжатия от стягиваемого пакета (см. Рисунок 3.7). При работе болтов на растяжение предварительное натяжение имеет еще большее значение, причем оно должно быть больше внешней растягивающей силы, только тогда будет обеспечена плотность соединения [124]. Статус группового свойства «эксплуатационная устойчивость к растягивающим / сжимающим деформациям» определяем как доминирующий. Это определяется тем, что без данного свойства болт не будет выполнять комплексную функцию полезности в процессе эксплуатации.
Эксплуатационная устойчивость к сдвиговым деформациям – это способность болта выполнять комплексную функцию полезности в процессе эксплуатации при воздействии деформации сдвига. Болт установлен в отверстие с зазором (Рисунок 3.8) и подвергается предварительной затяжке, в результате которой между деталями возникают силы трения, препятствующие сдвигу деталей (раскрытию стыка).
Статус группового свойства «эксплуатационная устойчивость к сдвиговым деформациям» определяем как доминирующий. Это определяется тем, что без данного свойства болт не будет выполнять комплексную функцию полезности при эксплуатации.
Эксплуатационная коррозионная стойкость – это устойчивость к коррозии в процессе эксплуатации болта непосредственно в конструкции. Коррозионная стойкость обеспечивается главным образом материалом, из которого сделан болт, а также покрытием болта, если таковое имеется. Статус группового свойства «эксплуатационная коррозионная стойкость» определяем как доминирующий. Это определяется тем, что без данного свойства болт не будет выполнять комплексную функцию полезности при эксплуатации.
Изменение значения комплексной оценки степени близости позиций потребителя и изготовителя в зависимости от удаленности значений единичных показателей с бинарной системой оценки
Рассмотрим сближение и удаление случайно выбранных показателей, чьи значения между потребителем и изготовителем расходятся.
Исходные данные для расчетов «До согласования» берем из Таблицы 4.6, значение комплексной оценки – из Таблицы 4.7. Значения «После согласования» рассчитываем следующим образом. Изменяем только значения единичных показателей потребителя произвольно. Так, значение единичного показателя «Напряжение от пробной нагрузки» изменяем на 10 Н/мм2 в сторону удаления от позиции изготовителя, значение единичных показателей «Максимальные крутящие затяжки соединений», «Минимальный предел прочности на растяжение» и «Минимальная толщина покрытия» сближаем до полного совпадения с позицией изготовителя, значение единичного показателя «Твердость по Виккерсу» удаляем еще на 10 единиц HV по сравнению с первоначальным от позиции изготовителя, значение единичного показателя «Условный предел текучести» удаляем еще на 10 Н/мм2 от позиции изготовителя по сравнению с первоначальным значением. В результате получается набор единичных показателей, значения которых удаляли или сближали. Поэтому неизвестно, какие меры дальше предпринять – разрабатывать стандарт, либо продолжать сближение позиций сторон. И только благодаря разработанной процедуре согласования, определив комплексную оценку степени близости позиций сторон, можно однозначно ответить на возникший вопрос.
Для определения комплексной оценки «После согласования» используем разработанный алгоритм. В Таблице 4.14 представлены полученные значения комплексной оценки по убывающей S-образной зависимости.
В результате виден значительный рост комплексной оценки степени близости позиций сторон, от значения 0,75 «До согласования» до значения 0,91 «После согласования» (см. Таблицу 4.14). Данный анализ еще раз доказывает, что оценивая в комплексе степень близости позиций сторон при одновременном изменении значений единичных показателей как в сторону сближения позиций сторон, так и в сторону удаления позиций друг от друга позволяет сделать комплексную оценку оптимальной, даже более высокой, для начала процедуры разработки стандарта. Предложенный алгоритм согласования требований потребителя и изготовителя на продукцию позволит учитывать быстро меняющиеся условия на рынке металлопродукции [132, 133].
Изменяя значение одного единичного показателя в сторону сближения со значением единичного показателя позиции изготовителя, а значение другого – в сторону удаления от позиции изготовителя, мы не имеем возможности предсказать, как изменится комплексная оценка близости позиций сторон, и тем самым однозначно судить, можно ли будет принимать полученные после согласования позиций потребителя и изготовителя для нового стандарта требования.
По сложившейся практике технические требования в стандартах определяются в результате переговоров, при этом какие-то значения показателей определяются в результате уступок стороны изготовителя, какие-то значения показателей, наоборот, уступает потребитель изготовителю. Тем самым невозможно отследить, как изменится комплексная оценка близости позиций сторон. С помощью разработанной в настоящей работе процедуры можно при согласовании требований стандарта изменять значения единичных показателей как в сторону сближения требований потребителя и возможности изготовителя, так и в сторону удаления значений единичных показателей друг от друга. В результате чего, используя настоящую процедуру, можно добиться оптимального значения комплексной оценки степени близости позиций сторон и перейти к разработке стандарта с согласованными требованиями на продукцию.
Эффективность разработанной процедуры согласования требований при разработке стандарта с использованием количественной оценки степени близости позиций сторон
Существующая в настоящее время процедура разработки стандарта в соответствии с ГОСТ Р 1.2 – 2004 [135] представлена на Рисунке 4.2. В соответствии с данным основополагающим стандартом после разработки первой редакции проекта стандарта заинтересованные лица (юридические, физические) рассматривают первую редакцию проекта стандарта в течение месяца, затем отправляют замечания разработчику. Далее разработчик дорабатывает проект стандарта с учетом поступивших замечаний заинтересованных лиц и проводит публичное обсуждение проекта национального стандарта. Срок публичного выступления со дня опубликования уведомления о разработке проекта стандарта до дня опубликования уведомления о завершении первого публичного выступления не может быть менее двух месяцев и не более пяти, что регламентировано ГОСТ Р 1.2 – 2004.
Далее доработанный проект стандарта и перечень замечаний размещаются разработчиком на сайте национального органа по стандартизации в сети Интернет. Окончательная редакция проекта стандарта готовится на основании результатов публичного выступления, полученных отзывов от заинтересованных лиц, а также замечаний на размещенный в сети Интернет доработанный проект стандарта.
Окончательную редакцию разработчик стандарта направляет в секретариат технического комитета, который при положительных результатах рассмотрения стандарта отправляет его на рассмотрение членам ТК. Рассмотрение окончательной редакции должно быть завершено не позднее одного месяца с момента получения окончательной редакции стандарта. При получении положительных отзывов на стандарт принимают решение об утверждении национального стандарта путем принятия соответствующего организационно-распорядительного документа.
Из данной процедуры следует, что действующий стандарт не устанавливает весь порядок взаимодействия разработчика и заказчика. Процедура согласования требований стандарта заключается только в проведении дискуссий, результаты которых должны быть выражены в письменной форме, например, рассылка замечаний, а также в проведении публичного обсуждения проекта стандарта.
Таким образом, собственно весь процесс разработки стандарта в соответствии с регламентируемыми нормами может занять приблизительно год, а собственно процесс согласования требований стандарта на продукцию – более полугода.
Проведем оценку эффективности внедрения разработанного алгоритма оценки степени близости позиций сторон для условий действующего предприятия метизной отрасли ОАО «Магнитогорский метизно-калибровочный завод «ММК-МЕТИЗ».
Считаем, что основным эффектом от разработанной в настоящей работе алгоритмизации процедуры согласования требований на продукцию при разработке стандарта является ускорение процесса принятия стандарта, сокращение сроков постановки на производство новой продукции. Для оценки экономического эффекта использования разработанного алгоритма были использованы цены на производимую продукцию по данным ООО «Торговый дом «Метиз» по состоянию на 01.12.2015 г. (Таблица 4.15) [134].