Содержание к диссертации
Введение
1. Исследование и анализ состояния проблем метрологического обеспечения . 6
1.1 Управление качеством в метрологической деятельности 7
1.2 Метрологическая экспертиза, как инструмент совершенствования метрологического обеспечения .. 14
1.3 Качество метрологического обеспечения газотурбинной техники... 24
1.4 Значимость метрологического обеспечения в зарубежных исследованиях 33
1.5 Информационные технологии в метрологической деятельности 37
1.5.1 Сферы применения информационных технологий 38
1.5.2 Современные компьютерные измерительные информационные технологии и их теоретическая поддержка 39
1.6 CALS/ИПИ-технологии в метрологическом обеспечении 44
1.7 Выводы по главе 1 48
2. Анализ системы качества метрологического обеспечения процесса разработки конструкторской и технологической документации на газотурбинную технику 50
2.1 Анализ состояния метрологического обеспечения по ОСТ 100214 51
2.2 Анализ качества процесса метрологической экспертизы 60
2.3 Анализ качества метрологического обеспечения процесса разработки конструкторской и технологической документации 73
2.4 Выводы по главе 2 82
3. Разработка мероприятий по совершенствованию системы качества метрологического обеспечения процесса разработки конструкторской и технологической документации на газотурбинную техники 84
3.1 Информационное направление улучшений метрологического обеспечения 85
3.2 Программное направление улучшений метрологического обеспечения
3.2.1 Автоматизированные базы данных 90
3.2.2 Архив типовых решений 98
3.3 Совершенствование процесса метрологической экспертизы технической документации 99
3.4 Выводы по главе 3 108
4 Экономическое обоснованріе целесообразности реализации предложений 109
Заключение 120
Список использованных источников 122
- Метрологическая экспертиза, как инструмент совершенствования метрологического обеспечения
- Анализ качества процесса метрологической экспертизы
- Программное направление улучшений метрологического обеспечения
- Совершенствование процесса метрологической экспертизы технической документации
Введение к работе
Измерения являются неотъемлемой частью большинства трудовых процессов. Затраты на обеспечение и проведение измерений составляют около 20 % от общих затрат на производство продукции.
На основе измерений получают информацию о состоянии производственных, экономических и социальных процессов. Измерительная информация служит основой для принятия решений о качестве продукции, при внедрении систем качества и только достоверность и соответствующая точность результатов измерений обеспечивает правильность принимаемых решений на всех уровнях управления. Получение недостоверной информации приводит к неверным решениям, снижению качества продукции, возможным авариям.
Качество измерений в значительной мере зависит от качества метрологического обеспечения. Под метрологическим обеспечением понимается установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм для обеспечения единства и требуемой точности измерений. Метрологическое обеспечение является комплексным понятием и имеет множество составляющих, таких как разработка и аттестация средств измерений, метрологическая экспертиза технической документации, поверка и калибровка средств измерений, разработка и аттестация методик выполнения измерений, аттестация испытательного оборудования, но важнейшую роль в совершенствовании метрологического обеспечения проектирования и производства продукции играет именно метрологическая экспертиза.
Метрологическая экспертиза технической документации - это анализ и оценка технических решений по выбору параметров, подлежащих измерению, установлению норм точности измерений и обеспечению методами и средствами измерений процессов разработки, изготовления, испытаний и применения продукции.
Важной особенностью метрологической экспертизы является возможность исключения значительных издержек, вызванных метрологическими несоответствиями продукции, на стадии разработки технической документа-
ции. Неправильное назначение средств и методов измерений и контроля, ведущее к увеличению ошибок первого и второго рода; неконтролепригодность параметров изделия, вызывающее необходимость изменения конструкции изделия или разработки средств измерения единичного изготовления; неправильное назначение баз, требующее разработки дополнительных приспособлений и инструментов — это основные несоответствия, которые устраняются в процессе метрологической экспертизы технической документации до производства оснастки, до закупки материалов и комплектующих и до непосредственного производства продукции.
Таким образом, совершенствование процесса метрологической экспертизы необходимо для повышения качества метрологического обеспечения процесса разработки технической документации.
В связи с ускоряющимися темпами развития информационных технологий в различных отраслях производства, все большее количество предприятий разрабатывают, внедряют, используют инструменты обеспечения качества и поддержки процессов, основанные на использовании современных достижений в области информационных технологий. Как следствие - повышается конкурентоспособность продукции за счет сокращения сроков проектирования и производства, снижения издержек и повышения качества продукции. Несмотря на то, что метрологическая деятельность - одна из самых консервативных сфер производства, а положения, ее регламентирующие, в наименьшей степени подвергаются изменению и всегда подчинены одной цели - обеспечению единства измерений, повсеместное внедрение информационных технологий коснулось и процессы метрологического обеспечения. Традиционную форму, схему, структуру и содержание сохранил только процесс метрологической экспертизы.
На основании вышесказанного возникает необходимость совершенствования процесса метрологической экспертизы за счет применения современных достижений в области управления качеством и разработок в области информационных технологий.
Метрологическая экспертиза, как инструмент совершенствования метрологического обеспечения
В документации, по которой изготавливается выпускаемая продукция, требования к использованию сырья, материалам, комплектующим изделиям, технологическому процессу, качеству готовой продукции, ее надежности и долговечности выражаются количественными показателями, которые необходимо измерять (контролировать) на всех стадиях производства, испытаний и эксплуатации продукции [28].
Полученная с помощью средств измерений и контроля, измерительная информация должна с необходимой точностью и достоверностью отражать свойства веществ, материалов и изделий, характер технологических процессов, качество и количество выпускаемой продукции. При этом решение проблемы качества во многом зависит от качества получаемой измерительной информации (правильности, повторяемости, воспроизводимости) [48].
Получение объективной информации об измеряемом показателе качества продукции основано на выработке и регламентации требований к измеряемому (контролируемому) параметру; выборе средств измерений, методик выполнения измерений (МВИ) требуемой точности; выполнении измерений с применением стандартизованного средства измерений; соблюдении целого комплекса метрологических правил получения, обработки и представления результатов измерений [27].
Материалы проверок органов государственного надзора за стандартами и средствами измерений свидетельствуют, что свыше 60 % нарушений требований стандартов и технических условий, выпуска продукции неудовлетворительного качества происходит из-за несоблюдения метрологических правил, т. е. требований, предъявляемых к обеспечению единства и требуемой точности измерений [15, 28]. Причем значительная доля нарушений метрологических правил приходится на нормативную и другую техническую документацию, т. е. вносится при разработке продукции.
Метрологическая экспертиза (МЭ), будучи неотъемлемой частью технологической подготовки производства, является, по существу, ее первым этапом; без нее объективный и достоверный контроль невозможен. Важной особенность метрологической экспертизы на всех этапах жизненного цикла продукции является ее ведущая роль в обеспечении качества. Своевременное проведение МЭ позволяет вскрыть и устранить метрологические ошибки, поставить барьер проникновению в разрабатываемую техническую документацию решений с нарушением норм метрологического обеспечения разработки, производства и испытаний продукции. Разработанная в процессе подготовки производства нормативная, техническая, конструкторская и технологическая документация, регламентирующая нормы точности, методы, средства и условия измерений, порядок обработки результатов измерений, должна быть подвергнута МЭ. При этом МЭ должна активно воздействовать на правильность решения задач по метрологическому обеспечению на всем жизненном цикле изделия, способствовать изучению и управлению процессом освоения, создания и производства изделий [44,45, 81]. Метрологическая экспертиза технической документации решает следующие вопросы: - получения необходимой метрологической информации для выявления и устранения причин, влияющих на качество исследований, разработок образцов новой техники и новых технологий, а также научно-технической, нормативной, конструкторской и технологической документации; - повышения технического уровня измерений при осуществлении технологических процессов; - обеспечения достоверности, сопоставимости и технико-экономической эффективности измерений.
К основным задачам метрологической экспертизы технической документации относятся: - определение оптимальности номенклатуры измеряемых параметров при контроле с целью обеспечения эффективности и достоверности контроля качества и взаимозаменяемости; - установление соответствия показателей точности измерений требованиям эффективности и достоверности контроля и взаимозаменяемости; - оценка обеспечения конструкцией изделия возможности контроля необходимых параметров в процессе изготовления, испытания, эксплуатации и ремонта изделий; - установление соответствия показателей точности измерений требованиям обеспечения оптимальных режимов технологических процессов; - выявление возможности преимущественного применения унифицированных, автоматизированных средств измерений, обеспечивающих получение заданной точности измерений и необходимой производительности; - установление правильности выбора средств и методик выполнения измерений и контроля; - установление полноты и правильности требований к средствам измерений и методикам выполнения измерений; - оценка обеспечения применяемыми средствами измерений минимальных трудоемкости и себестоимости контрольных операций при заданной точности; - установление преимущественного применения стандартизованных или наличия аттестованных методик выполнения измерений; - оценка соответствия производительности технологического оборудования; - определение целесообразности обработки результатов измерений с помощью специальных программ, наличия стандартных или специальных программ обработки и соответствия требованиям, предъявляемым к обработке результатов измерений, а так же к формам представления результатов измерений, контроля, испытаний; - установление правильности наименований и обозначений физических величин; - установление правильности указаний по организации и проведению измерений для обеспечения безопасности труда. Для проведения МЭ требуется большой объем информации, включающий в себя информацию об изделии, информацию о требованиях, предъявляемых к изделию, требования нормативной документации в части метрологического обеспечения и др. Подробно структура документации представлена на рисунке 2. Нормативные документы по метрологическому обеспечению, конструкторские и технологические системы документации, документация, содержащая специальные требования к разработке и производству конкретной продукции — это минимальный набор документов, требующихся эксперту при проведении метрологической экспертизы. Значительное количество метрологических несоответствий допускается при разработке технической документации по причине незнания требований нормативных документов. Существующая система бумажного документооборота устарела и является неэффективной, т. к. не обеспечивает возможность поиска и оперативного доступа к требуемой информации.
Необходимо универсальное решение проблем поиска, хранения, актуализации информации по метрологическому обеспечению. Решением данной проблемы может быть применение автоматизированных баз данных нормативной документации, снабженных гибкой системой поиска информации и автоматически актуализируемых по мере выпуска изменений к документации или появления новой информации. Независимо от отрасли производства сохраняется общепризнанный порядок проведения метрологической экспертизы (рисунок 3). Многолетняя практика показала, что данный порядок является наиболее целесообразным и позволяет эксперту последовательно и объективно решать задачи метрологической экспертизы.
Анализ качества процесса метрологической экспертизы
С целью анализа качества метрологической экспертизы технической документации автором разработана методика сравнительного анализа, сущность которой заключается в сравнении работы по проведению метрологической экспертизы в конструкторских и технологических подразделениях предприятия с условно образцовой (эталонной) работой группы экспертов.
Проведение сравнительного анализа представлено на примере ОАО «НПО «Сатурн». Специально для анализа разработана комплексная деталь -«вал», представляющая собой комплекс элементов деталей газотурбинной техники с особенностями, присущими им и высокими требованиями к точности. Эскизный проект вала (рисунок 12) содержит ряд метрологических несоответствий. Метрологические несоответствия в чертеже сделаны заведомо на основании статистической информации из актов метрологической экспертизы и метрологических ошибок, присущих деталям данного типа. Очень редко в чертежах присутствует комбинация из метрологических ошибок разного вида. По этому был оформлен чертеж с замечаниями разного вида и разного уровня сложности. Для наглядности и возможности сравнения на рисунке 13 представлен правильный вариант чертежа с исправленными метрологическими несоответствиями.
Результаты своей работы конструктора и технологи оформляют в виде актов метрологической экспертизе по форме имеющей графы несоответствие и предложения по устранению. После того, как работа выполнена, ее результаты обобщаются и сравниваются (таблица 12 и рисунок 14). На основе данных, полученных в результате сравнительного анализа можно определить качество работы каждого конструктора и технолога в отдельности. Так наибольшее количество метрологических ошибок обнаружено технологом 1 (см. рисунок 14). Акт МЭ каждого исследуемого содержит неверные замечания, либо замечания с ошибками в расчетах. Но основной целью сравнительного анализа является не оценка работы конкретного исполнителя, а поиск систематических несоответствий с последующей разработкой методов и средств устранения данных несоответствий.
Замечания 5, 6, 7, 8 таблицы 11, классифицируемые как несоответствия соотношений параметров формы, расположения и шероховатости поверхностей - низкий процент обнаружений. Несколько специалистов обнаружили данные несоответствия, но сделали неправильный расчет и допустили ошибку в предложении по устранению.
Замечания 14, 15, классифицируемые как требования контролепригодности имеют низкий процент обнаружений. В таблице 11 видно, что данные несоответствия были обнаружены двумя технологами. Это можно объяснить разницей между характером работы конструкторов и технологов, когда последним приходится сталкиваться с реальными условиями производства, а несоответствия контролепригодности выявляются только в производстве.
Замечания 21, 22, классифицируемые как знание НД, обнаружены и правильно определены тремя исследуемыми (несколько исследуемых определили отсутствие данных государственных стандартов в классификаторе нормативной документации, но не смогли дать предложений по устранению ошибки).
На основе полученных данных можно судить о наличии систематических ошибок по указанным классам несоответствий. Для дополнительного изучения проблемы результаты сравнительного анализа были представлены конструкторам и технологам, проводившим метрологическую экспертизу с целью определения причин низкого качества МЭ.
В результате основной причиной необнаружения несоответствий оказалось незнание требований нормативной документации, либо отсутствие нормативной документации, регламентирующей технические требования, содержащиеся в чертеже, НД, определяющей порядок расчета допустимых погрешностей, шероховатостей.
На основе данных недостатков возникает необходимость создания специального инструментария для обеспечения качества проведения метрологической экспертизы, который будет содержать не только базу данных нормативной документации и средств измерений, но и работая в интерактивном режиме общения с экспертом, автоматически осуществлять расчеты погрешностей измерений, требуемых значений шероховатости, автоматически назначать средств измерений, выполнять другие функции.
В качестве примера, специальное программное обеспечение, которое позволило бы избежать пропусков несоответствий, допущенных исследуемыми конструкторами и технологами при экспертизе эскизного проекта вала (см. рисунок 12), необходимо и достаточно должно было содержать. 1. Автоматизированный формат РТМ 2НЗ1-4-81 - Соотношение между допусками размера, формы, расположения и шероховатости поверхностей. Обеспечит автоматизированный расчет соотношений. Автоматизированный формат является удобной электронной рекомендацией, обеспечивающей пользователя необходимой информацией. Автоматизированный формат документа подразумевает автоматизацию баз данных, содержащихся в нем и автоматизацию математического аппарата для расчета значений, регламентируемых данным документом. В зависимости от содержания документа и от сложности математического аппарата автоматизацию возможно осуществить в различных программах, например Access, Dbase -для документов, содержащих базы данных и несложный математический аппарат, Excel, Statistic и др. — для документов, содержащих более сложный мат. аппарат. Так же возможна любая комбинация из вышеперечисленных программ посредством экспорта и импорта данных. 2. Автоматизированный формат АН-1173 - альбом покупного измерительного инструмента. Обеспечит автоматизированный выбор средств измерений. 3. Автоматизированный формат РТМ 1.4.331-84 - Выбор универсальных средств измерений линейных размеров 1-500 мм. Обеспечит автоматизированный выбор СИ. 4. Автоматизированные базы данных описания типов и метрологических характеристик средств измерений (АБДОТ). 5. Автоматизированные базы данных о средствах измерений, используемых на предприятии (АБДСП). 6. Автоматизированные базы данных о средствах измерений внесенных в Госрестр (АБДСГ). 7. Электронный классификатор нормативной документации.
Программное направление улучшений метрологического обеспечения
Несмотря на то, что метрологическая деятельность - одна из самых консервативных сфер производства, а положения ее регламентирующие в наименьшей степени подвергаются изменению и всегда подчинены одной цели - обеспечению единства измерений, повсеместное внедрение информационных технологий коснулось и процессы метрологического обеспечения. Традиционную форму, схему, структуру и содержание сохранил только процесс метрологической экспертизы. На рисунке 18 представлена принципиально новая разработка, а именно направление применения информационных технологий в процессе метрологической экспертизы и в процессе проектирования и разработки технической документации.
Представленный проект программного продукта поддержки метрологического обеспечения процесса разработки технической документации (ПМП) разработан с учетом выявленных с помощью сравнительного анализа и анализа состояния метрологического обеспечения систематических несоответствий и слабых мест метрологического обеспечения. Составляющие проекта программного продукта поддержки метрологического обеспечения процесса проектирования. 1. Архив типовых решений. Цель данного блока - стандартизация и унификация типовых решений в части метрологического обеспечения. Главной задачей блока является устранение наиболее часто допускаемых метрологических ошибок. 2. Электронный архив нормативной документации. Цель блока - обеспечение доступности информации, необходимой в процессе метрологической экспертизы и в процессе проектирования и разработки технической документации. Для полноценной реализации требуемой цели совершенствования метрологического обеспечения необходимо доработать уже существующие продукты путем дополнения нормативными документами по авиадвигателе-строительной отрасли, нормативными документами предприятия, метрологическими инструкциями и расчетно-техническими материалами, используемыми в процессе разработки и МЭ. 3. Автоматизированные базы данных. Блок программного продукта, обеспечивающий доступность информации по метрологическому обеспечению с возможностью ее обработки. Данный блок является исходным банком данных для реализации автоматизированных систем. 4. Автоматизированные системы - комплекс программ, работающих на основе баз данных путем импорта и экспорта информации из внешних и внутренних банков данных. Обработка информации происходит на основе математического аппарата или алгоритмов работы, создаваемых для каждой автоматизированной системы Главной задачей блока автоматизированных систем является автоматизация расчетных механизмов, выполняемых вручную с целью сокращения погрешностей и ошибок связанных с человеческим фактором.
Каждое несоответствие устраняется применением нескольких блоков программного продукта. Знание разработчиком технической документации порядка проведения метрологической экспертизы и правильности использования программного продукта поддержки метрологического обеспечения повышает вероятность устранения несоответствий. Например, самые актуальные несоответствия (по результатам анализа метрологического обеспечения) устраняются следующим образом. 1. Неправильное назначение средств измерений. Устраняется путем применения автоматизированных систем назначения средств измерений на основе информации из базы данных средств измерений предприятия и с учетом информации архива типовых решений. 2. Замечания по контролепридности изделий. Устраняются на основе банка данных типовых решений, разрабатываемого и периодически актуализируемого по мере обнаружения новых замечаний контролепригодности, выявляемых в процессе метрологической экспертизы. 3. Несоблюдение соотношения между допусками размера, формы, расположения и шероховатости поверхностей. Устраняется применением автоматизированной системы расчета соотношений допусков размера, формы, расположения и шероховатости поверхностей, на основе информации из банка данных электронного архива нормативной документации.
Совершенствование процесса метрологической экспертизы технической документации
Анализ зарубежных стандартов по качеству (ИСО 9001-2000, ИСО 9004-2000, ИСО 10012-2003, ИСО/МЭК 17025, ИСО/МЭК 5725), содержащих основные требования к системе качества метрологического обеспечения по казал не только отсутствие требований к процессу метрологической экспертизы, но и отсутствие самого термина метрологической экспертизы. Системы качества зарубежных предприятий в части проектирования продукции, разработки конструкторской и технологической документации не подразумевают перепроверку данных работ со стороны метрологов. Отсутствие процесса метрологической экспертизы на зарубежных предприятиях не означает, что качество продукции в части метрологического обеспечения ниже, чем на отечественных предприятиях. В основе данной разницы лежит особенность процесса разработки конструкторской и технологической документации. Так, например, в ряде Европейских странах и в частности во Франции определен порядок разработки документации, когда метрологическая часть контролируется непосредственно в процессе разработки. Таким образом, в зарубежной практике процессы метрологической экспертизы и разработки документации совмещены в единый процесс.
Совершенствование системы, устоявшейся на отечественных предприятиях методом копирования с западных образцов недопустимо в силу особенностей, присущих Российским производителям. Так же невозможно просто исключить процесс метрологической экспертизы, хотя это возможно для предприятий, сертифицировавших свою систему качества по ГОСТ Р ИСО 9001-2001 (аутентичная копия с ИСО 9001-2000 - также не содержит требований к метрологической экспертизе). Результатом исключения будет резкое понижение качества метрологического обеспечения.
Решением данной проблемы будет являться программный продукт поддержки метрологического обеспечения (ПМП). Предлагается вместо дополнительного контроля разработки документации со стороны метрологов, т.е. вместо метрологической экспертизы использовать в процессе разработки ПМП как инструмент повышения качества и поддержки метрологического обеспечения процесса.
Конструктор, технолог или разработчик документации, используя ПМП (автоматизированные системы: расчета погрешности измерения, назначения средств измерений, расчета межповерочного интервала и остаточного тренда средств измерений; базы данных средств измерений предприятия, средств измерений, внесенных в Госреестр; стандартизованные методики проведения метрологической экспертизы; архив типовых решений и т.д.) исключает метрологические несоответствия в процессе разработки документации. Таким образом, качество метрологического обеспечения разработки документации повышается до такого уровня, где не требуется дополнительный контроль в лице метрологической экспертизы. Процессы разработки документации и метрологической экспертизы совмещаются. Каждая составляющая процесса требует улучшения. В случае метрологической экспертизы, этапы измерения и анализа могут быть реализованы посредством сравнительного анализа и анализа состояния метрологического обеспечения процесса проектирования. Все предлагаемые изменения процесса метрологической экспертизы представлены на рисунке 26. 1. Методы. Применение единых методик проведения метрологической экспертизы. 2. Персонал. Изменение обязанностей исполнителей и авторов процесса с акцентированием внимания последних на авторском надзоре за процессом и системе совершенствования (рисунок 28). 3. Ресурсы. Применение специального программного продукта поддержки метрологического обеспечения процесса разработки технической документации, используемого при проведении метрологической экспертизы и при разработке конструкторской и технологической документации. 4. Оборудование. Применение средств вычислительной техники для реализации рекомендуемых программных продуктов. 5. Измерение. В существующей ситуации отсутствуют методы измерения качества процесса. Рекомендуется проведение авторского надзора с применением сравнительного анализа для измерения и оценки качества процесса метрологической экспертизы. 6. Анализ. Блок анализа и совершенствования отсутствует в существующей системе метрологического обеспечения. Можно утверждать, что совершенствование системы метрологического обеспечения процесса разработки технической документации не имеет планового характера. Рекомендуется применение разработанного автором метода анализа состояния метрологического обеспечения процесса разработки конструкторской и технологической документации. 7. Совершенствования системы качества метрологического обеспечения процесса разработки технической документации не выполнялось с момента ее создания в начале 80-х годов. Предлагаются мероприятия по совершенствованию на основе применения современных достижений в области управления качеством и новейших разработок в области информационных технологий. Таким образом, в данной работе полностью описаны все циклы совершенствования согласно петле качества PDCA (Plan, Do, Control, Analyse). Do - процесс метрологической экспертизы, Control — сравнительный анализ качества процесса, Analyse - анализ метрологического обеспечения, Plan — планирование мероприятий по совершенствованию процесса. Таким образом, реализована петля качества Э. Деминга.
Похожие диссертации на Совершенствование системы качества метрологического обеспечения процесса разработки конструкторской и технологической документации на газотурбинную технику
