Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса в области управления изготовления автомобильных компонентов (ак). цель и основные задачи исследования 7
1.1 Современное состояние обеспечения качества АК 7
1.2 Управление качеством в прессовом производстве 16
1.3 Метрологическое обеспечение качества АК 25
1.4 Роль стандартизации и статистических методов в управлении качеством АК 28
Глава 2. Метрологическое обеспечение изготовления ак на основе статистического анализа измерительных процессов (MSA) 37
2.1 Особенности применения методологии MSA 39
2.2. Организационный аспект метрологического обеспечения 46
2.3 Техническое обеспечение 56
2.4 Изменчивость результатов измерений 61
Глава 3. Управление качеством изготовления ак на основе методологии FMEA 74
3.1 Методика FMEA 74
3.2 Разработка инструкции по организация работы экспертного совета 79
3.3 Управление качеством изготовления АК на основе оценки приоритетного числа риска 83
3.4 Информационная система поддержки FMEA 91
Глава 4. Управление качеством изготовления ак на основе процедур SPC 94
4.1 Энтропийная оценка качества систем 94
4.2 Анализ возможных дефектов с помощью древовидной диаграммы 103
4.3 Методика оценивания уровня качества АК на основе инспекционных проверок 113
Глава 5. Апробация и внедрение разработанных методов 121
5.1 Экономические методы управления качеством продукции 121
5.2 Управление качеством изготовления АК на основе стандартов организации 127
5.3 Практическая апробация и внедрение результатов работы 131
Заключение 133
Библиографический список 138
- Управление качеством в прессовом производстве
- Организационный аспект метрологического обеспечения
- Разработка инструкции по организация работы экспертного совета
- Анализ возможных дефектов с помощью древовидной диаграммы
Введение к работе
Обострение конкуренции на рынке автомобилей, растущая динамика изменений, ориентация на прибыль вызывает необходимость автосборочные предприятия совершенствовать продукцию. В этих условиях основным направлением, которое может обеспечить конкурентоспособность продукции, стабильность производства, рост прибыли является повышение качества продукции.
Возрастание требований к современным автомобилям в отношении повышения безопасности, экологичности и снижения эксплуатационных затрат вызывает необходимость постоянного повышения качества работы всех их систем при конструировании, качественного обеспечения её при изготовлении и поддержания на достигнутом уровне в процессе эксплуатации.
Качество готового автомобиля на 60 - 70% определяется качеством автомобильных компонентов (АК) внешней поставки и внутреннего производства.
Однако в производстве АК до настоящего времени имеются определённые трудности, которые приводят часто к значительным несоответствиям, дефектам, основные виды которых носят качественный характер и часто трудно поддаются определению. Процесс производства АК сложен и поэтому невозможно определить точную причину возникновения брака в реальной ситуации. В подобной ситуации необходимо совершенствовать метрологическое обеспечение и внедрять статистические методы, которые дают возможность проследить весь технологический процесс (ТП) производства АК и держать под постоянным контролем самые ответственные этапы ТП. Поэтому повышение качества изготовления АК является актуальной задачей.
Современные положения теории и практики управления качеством исходят из того, что решение проблем, связанных с качеством продукции, не
4 может быть эффективным после того, как продукция уже произведена. Эта деятельность должна осуществляться в течение всего жизненного цикла продукции. Важна также деятельность по обеспечению качества, которая предшествует процессу производства [6, 8, 17].
Сущность управления качеством в производстве заключается в обеспечении условий, при которых в любой момент времени на любом этапе производственного процесса можно получить информацию о качестве изготавливаемой продукции, и в случае обнаружения несоответствий установить, на каком этапе они возникли, и принять меры по их ликвидации. Поэтому реальная промышленная реализация системы менеджмента качества (СМК) возможна только на основе развитой информационной инфраструктуры производственного процесса, эффективным инструментом получения и анализа которой являются статистические методы.
Проблема повышения качества АК - комплексная проблема, потому решение её может осуществляться по многим направлениям: через систему стандартизации и сертификации продукции; через систему планирования показателей качества; через систему согласованной оценки качественных показателей выпускаемой продукции, внедрения статистических методов и стимулирование коллективов.
Актуальность указанных выше проблем и определила основную цель диссертации: повышение качества изготовления АК в соответствии с требованиями ИСО/ТУ 16949 (на примере прессового производства ОАО «АВТОВАЗ») за счёт совершенствования метрологического обеспечения и использования статистических методов управления.
В работе определён, сформулирован и решен комплекс задач, направленных на достижение поставленной цели. Теоретическую основу разработанных решений составили основные принципы всеобщего управления качеством (TQM), основы которых заложены в работах Э. Деминга, Д. Джурана, Ф. Кросби, К. Исикавы, А. Фейгенбаума и других
5 заребежных учёных [110-118]. В работах отечественных учёных В.Н. Азарова, В.А. Барвинка, В.Я. Белобрагина, Б.В. Бойцова, В.В.Бойцова, В.А. Васильева, В.Г. Версана, А.В. Гличева. О.А. Горленко, И.П. Данилова, А.Н. Колмогорова, М.Г. Круглова, Б.С. Мигачева, В.В. Окрепилова, А.И. Субетто, Т.Ф.Сейфи, Г.П. Шлыкова и других получили дальнейшее развитие принципы TQM, идеология системного и процессного подходов к качеству.
Содержание настоящей работы обобщает результаты исследований и разработок, выполненных автором за период с 2000г по 2005г по повышению качества АК изготовляемых в прессовом производстве ОАО «АВТОВАЗ». Работа состоит из пяти глав и приложений.
В первой главе рассматривается современное состояние управления качеством изготовления АК автомобилей, даётся анализ показателей качества, метрологическое их обеспечение, излагаются статистические методы при изготовлении АК.
Во второй главе решаются задачи метрологического обеспечения качества с позиции особенностей статистического управления. Проведен расчет погрешностей контрольно-измерительных приспособлений и шаблонов.
В третьей главе разработаны методики управления качеством изготовления АК на основе методологии FMEA. Приводится расчёт приоритетного числа риска потенциальных причин несоответствий и информационная система поддержки анализа риска отклонений.
В четвёртой главе разработана методика управления качеством АК на основе методологии SPC. Приводится методика определения изменчивости технологических процессов.
В пятой главе приводятся результаты апробации и внедрения разработанных методов повышения качества при изготовлении АК в прессовом производстве ОАО «АВТОВАЗ».
В приложениях приведены результаты опытной апробации и акт внедрения.
Результаты работы докладывались автором: - на VII Всероссийской научно-технической конференции ноябрь 2004 г., г. Тольятти - на VIII Всероссийской конференции - семинаре ноябрь 2005 г., г. Сызрань - на расширенном научно-техническом совете кафедры управления качеством Тольяттинского государственного университета.
Содержание диссертационной работы отражено в 19 научных трудах, в том числе трёх стандартах организации, семи инструкциях и девяти статьях, опубликованных в центральных научно-технических изданиях.
Результаты исследований нашли практическое применение на предприятии ОАО «АВТОВАЗ» и Тольяттинском государственном университете.
На защиту выносятся:
Методика метрологического обеспечения изготовления АК в прессовом производстве на основе MSA.
Методика управления качеством изготовления АК в прессовом производстве на основе методологии FMEA и процедур SPC.
Методика анализа возможных дефектов АК в прессовом производстве с помощью древовидной диаграммы.
Методика оценивания уровня качества АК в прессовом производстве на основе инспекционных проверок.
Результаты апробации методик управления качеством АК в прессовом производстве ОАО «АВТОВАЗ».
Управление качеством в прессовом производстве
Объектами управления прессового производства (ПрП) являются все подразделения службы качества ПрП и подразделения, взаимосвязанные с ними при выполнении функций в области качества выпускаемой продукции в ПрП. Прессовое производство является самостоятельной структурной единицей ОАО «АВТОВАЗ». В состав прессового производства входят: - служба по производству (ПКШ, ПСШ, ПМШ); - служба главного инженера (ПТО,ОАРиОВМ, ОАЭСП, БППП, ООМ, ОАиПР, цех 28/2, ПТО PC, ОАиПР ПМШ, ТО ПМШ, ГСПиР); - служба планирования и обеспечения (ПАЛ, ПДО, цех 29/1, ПДО ПМШ, БАРиООМ ПМШ); - экономическая служба (ООТиЗ, ОБУ, ПДО); - служба качества (БМК, БАКП); - служба по работе с персоналом (ОК, ОПП, цех 29/2). В производстве изготавливают штампованные из листового проката детали автомобилей. Общая площадь производства 213400 м2. В производстве работают 6780 человек, в том числе рабочих - 5950 человек, руководителей, специалистов и служащих 830 человек. В цехах прессового производства установлено 2637 единиц оборудования, в том числе металлорежущего - 347 единиц, прессового - 813 единиц, из которых автоматических и полуавтоматических прессов - 141 единица, подъёмно-транспортного оборудования - 704 единицы. Номенклатура изготавливаемых деталей более 4700. За сутки производство перерабатывает до 1200 тонн металла. Координацию деятельности подразделений ПрП в области качества и методическое обеспечение работы по качеству осуществляет Служба качества прессового производства в соответствии с требованиями международного стандарта ИСО 9001:2000. Структурная схема службы качества прессового производства представлена на рисунке 1.1.
Перед службой качества стоят следующие задачи: - обеспечение на всех стадиях производства контроля качества деталей и их параметров в соответствии с требованиями по периодичности проверок и контролю соответствующих параметров, установленными действующими ведомостями операций технического контроля, методиками, техническими условиями и требованиями стандарта ИСО 9001:2000; - предотвращение изготовления в производстве продукции, не соответствующей требованиям стандартов и технических условий, утвержденным образцам (эталонам), проектно-конструкторсксій и технологической документации, повышение ответственности всех звеньев производства за качество выпускаемой продукции; - организация работы по анализу и техническому учету брака и дефектов в подразделениях-потребителях; - разработка и контроль за осуществлением мероприятий, направленных на предупреждение возникновения брака и устранение дефектов; - управление несоответствующей установленным нормативам продукцией; - контроль за правильной эксплуатацией контрольного оборудования, инструмента, оснастки и других контрольных средств; - обеспечение безопасных и здоровых условий труда своих работников и контроль за их соблюдением; - участие в организации и внедрении мероприятий по совершенствованию методов контроля и оценки качества продукции; - ведение учёта по выполнению подразделениями нормативных значений показателей качества и связанного с этим материального стимулирования в соответствии с действующими положениями. В настоящее время в прессовом производстве не существует единой автоматизированной системы управления качеством выпускаемой продукции. Имеющиеся автоматизированные рабочие места находятся далеко друг от друга и не объединенные в локальную сеть. Поэтому отсутствует возможность обмена данными в электронном виде между подразделениями производства, а так же возможность обмена данными с другими производствами ОАО «АВТОВАЗ», куда поставляется продукция прессового производства. Так же по этой причине происходит многократное дублирование данных в различных подразделениях ПрП: например, массив данных по сортаменту металла отдельно ведётся в проектно-технологическом отделе (ПрТО) и в бюро методов контроля. Дублирование данных ведёт к ошибкам и большим затратам времени и труда для ручного ввода данных. Отсутствие сети не даёт возможности пользоваться общезаводскими данными, нормативными документами и кодификаторами, нет оперативной связи с другими информационными системами внутри завода и с предприятиями-поставщиками металла. Отсутствует возможность отслеживать в реальном режиме времени результаты инспекционного контроля из цехов сборки автомобилей. Недостаток современной вычислительной техники, особенно в основных цехах производства, не позволяет использовать на должном уровне современные методы обработки данных, нет возможности автоматизированной работы с графической информацией, что значительно увеличивает время обработки документации, чертежей.
Организационный аспект метрологического обеспечения
Организационный аспект (рисунок 2.1) представляет собой те «инструменты», которые необходимы для метрологического обеспечения изготовления деталей автокомпонентов: контрольные карты, планы контроля, методологии FMEA, MSA. Анализ любого вида деятельности возможен только на основании имеющейся информации, поэтому применения каждого из методов контроля качества должно начинаться со сбора необходимых данных. Прежде всего, необходимо четко сформулировать цель сбора информации. Это может быть контроль и регулирование производственного процесса, анализ отклонений от требований, и контроль продукции. Известно, что для анализа данных используют различные статистические методы [56;93]. В процессе сбора информации следует упорядочивать полученные результаты для облегчения ее последующей обработки. Среди инструментов статистического анализа в производственной практике наибольшее распространения получили контрольные карты, которые позволяют отслеживать возможные результаты во времени главным образом двух важнейших статистических характеристик процесса: - величина рассеивания; - положение центра настройки. Кроме того, контрольные карты являются весьма существенным фактором повышения технологической дисциплины и культуры труда в целом. При введении контрольных карт в организации важно определить первоочередные проблемы и использовать карты там, где они наиболее необходимы.
Управление размерным качеством возможно по двум направлениям: - по настройке штампов; - по исходным механическим свойством листового металла. Последнее требует наличие математической зависимости вида Управляемый размер = f(aB, aT,..), где ов- предел прочности материала; ат_ предел текучести материала. Подобная зависимость может быть получена с использованием пассивного факторного планирования экспериментов. Регрессионная модель в этом случае имеет вид степенного ряда. С помощью подобной зависимости можно прогнозировать возможный уровень брака и при необходимости при настройке штампа предусмотреть подходы к его снижению. Управление по настройке штампов - это по сути дела управление по пробным деталям, которое наиболее применяемое на практике, но этот метод не дает нужного эффекта, если в контрольном листке ставится не фактическое значение размеров или их отклонений от номинала, а отклонение взятое из чертежа. Ужесточая требование к простановке фактических отклонений в контрольных листках, попутно необходимо внедрить косвенный размерный контроль самого штампа. Проставляя в контрольных картах отклонение деталей, необходимо попутно их дублировать в паспорте на штамп. Имея подобный паспорт, можно будет проследить за размерной эволюцией штампа и спрогнозировать время его ремонта. Для сравнения информации о текущем состоянии процесса, полученной по выборке, с контрольными границами, являющимися пределами собственного разброса, применяют контрольные карты. Существуют несколько типов карт (рисунок 2.6): 3 первом приближении для анализируемых в данной работе деталей выбирается контроль по количественному признаку.
Количество штук в партии зависит от заказа и равна в среднем 2000-3000 штук. Средняя скорость штамповки в зависимости от размера деталей составляет 200 - 300 штук в час. Учитывая то, что объем выборки, как правило, постоянный выбираем X-R-карты. Для рассматриваемых деталей, в зависимости от величины партии и количества контролируемых деталей в партии, по алгоритму выбора типа контрольной карты предлагается вид контрольной карты. В зависимости от выборки, по алгоритму выбора контрольной карты назначается тип контрольной карты для рассматриваемых деталей. В таблице 2.2 приведены сводные результаты выбора контрольных карт. Проанализировав особенности прессового производства предлагается применять контрольные карты, но не для контроля годности деталей, а для анализа состояния штампов и штамповой оснастки. Предлагается называть контрольные карты паспортами штампов. Бланк паспорта штампа выглядит как измененная карта Шухарта. На карте нанесены границы поля допуска, границы управления и контролер заносит в нее действительные размеры. Границы управления назначаются в зависимости от выборки, с учетом погрешности измерительного средства. Анализ должен совпадать с назначенными и обоснованными планами контроля, с помощью которых осуществляется контроль за деталями. Принцип анализа по контрольным картам (паспортам штампов) После наладки штампа в начале смены контролер заносит в паспорт штампа (карту) значение размера первой годной (принятой) детали. Далее контролер проверяет детали, согласно установленного плана контроля, и в карте отмечает значение контролируемого размера.
После того, как значение размера выйдет за границы управления, производственный процесс останавливается на подналадку, а контролер (ответственное за эту процедуру лицо) находит размах для предыдущих точек, не включая точку, которая вышла за границу управления, и заносит в отдельную графу значение размаха и количество произведенных деталей. Далее процесс повторяется заново.
Разработка инструкции по организация работы экспертного совета
Целью работы экспертного совета является сохранение и эффективное использование базы знаний прессового производства по несоответствиям, их причинам и способам устранения причин несоответствий. Цель реализуется за счёт решения следующих основных задач [70]: - всестороннего анализа несоответствий специалистами различных функциональных служб; - внедрения методики FMEA в основу работы экспертного совета; - ускоренной и комплексной диагностики причин несоответствий; - автоматизированного хранения способов устранения причин несоответствий; - подготовки технического (оперативные действия) и организационного (корректирующие и предупреждающие действия) плана устранения причин несоответствий; - своевременной и количественной оценки возможных последствий несоответствий. Формирование состава экспертного совета производится на основании предложений заместителя директора прессового производства по качеству, состав которого утверждается приказом директора ПрП. Привлечение специалистов различных служб ПрП происходит на временной основе, в зависимости от анализируемого несоответствия. При непосредственном участии автора разработана инструкция [34] по организации работы экспертного совета по созданию базы знаний прессового производства, способности устранения несоответствий. Права и обязанности персонала экпертного совета изложены там же. Работа экспертного совета состоит из следующих этапов [34]: - подготовительный этап; - этап анализа несоответствия; - выработка рекомендаций по оперативным, корректирующим и предупреждающим мероприятиям.
На подготовительном этапе руководитель экспертного совета: - составляет перечень несоответствий, которые должны быть проанализированы экспертным советом; - ранжирует их по значимости и очередности анализа; - определяет персонал привлекаемых экспертов для анализа каждого несоответствия; - выдает задания экспертам на предоставление информации по анализируемому несоответствию. На этапе анализа несоответствия руководитель экспертного совета организует обсуждение рассматриваемого несоответствия, приводит описание существующего состояния проявления несоответствия с учётом замечаний потребителей. Эксперты определяют ранг значимости несоответствия, потенциальные причины несоответствия и классифицируют согласно классификатору по СТП 37.101.9512, определяют ранги возникновения и обнаружения каждой потенциальной причины несоответствия. Каждый эксперт на листе бумаги проставляет числовое значение рангов возникновения и обнаружения каждой потенциальной причины несоответствия и сдает его ответственному инженеру. Ответственный инженер выполняет осреднение оценок рангов и проверку совместимости оценок согласно методики, изложенной в И 2000.37.101.0530-2000: - заносит средние значения оценок рангов значимости возникновения и обнаружения в форму «Анализ риска несоответствия»; - рассчитывает приоритетные числа риска для каждой причины несоответствия и заносит их в форму «Анализ риска несоответствия»; - ранжирует потенциальные причины возникновения несоответствия в порядке убывания ПЧР. Руководитель экспертного совета совместно с экспертами формулирует предложения по устранению несоответствия и его причин по типам мероприятий: - направляет руководителю производства по принадлежности несоответствия предложения по оперативным мероприятиям для устранения несоответствий; - выдает задания на включение предложений по устранению несоответствий в «План корректирующих (предупреждающих) действий» в соответствии с инструкцией И 02000.37.101.508. Ответственный инженер оформляет на бумажном носителе формы «Анализ риска несоответствия» и «Протокол о работе экспертного совета по созданию базы знаний». Руководитель экспертного совета утверждает формы «Протокол работы экспертного совета по созданию базы знаний» и «Анализ риска несоответствия». Оператор ПЭВМ вводит в базу знаний с бумажного носителя заполненные и утвержденные формы «Анализ риска несоответствия» в соответствии с инструкцией И 02000.37.101.0568. Содержание работ экспертного совета структурировано на основе SADT - диаграмм. Схемы описания видов деятельности при анализе рисков причин несоответствия с помощью SADT - диаграмм представлены на рисунках 3.2-3.5
Анализ возможных дефектов с помощью древовидной диаграммы
Очевидно, что существенное влияние на качество штампованной детали оказывает качество заготовки. Данное влияние полезно анализировать с помощью древовидной диаграммы. Древовидная диаграмма или систематическая диаграмма - инструмент, обеспечивающий систематический путь разрешения существенной проблемы, центральной идеи или удовлетворения нужд потребителей, представленных на различных уровнях. Древовидная диаграмма строится в виде многоступенчатой древовидной структуры, элементами которой являются различные средства и способы решения проблем. Здесь предмет, объект, проблема и т.п., которые должны исследоваться, определяются и распознаются уже на стадии проектирования или анализа. Обобщенная структура древовидной диаграммы приведена на рисунке 4.6. Диаграмма при необходимости может иметь и большее количество иерархических уровней. Например, причина 3.2 обусловлена причинами 3.2.1 и 3.2.2. Чем полнее анализ причин, как по широте охвата, так и по глубине иерархии, тем больше исходной информации для выработки решений.
На рисунке 4.7 приведена древовидная диаграмма влияния свойств заготовки на появление дефектов (анализ данных дефектов деталей чёрного кузова ВАЗ 2110 и ВАЗ 2123). Был проведён анализ возможных причин появления того или иного отклонения, отнесённого по рангу значимости в оценки качества деталей шести приоритетных групп, как наивысшего, т. е. 10 баллов. По остальным отклонениям, имеющим более низкий ранг значимости в оценки качества рассматриваемых деталей, анализ пока не проводится. Рассмотренным отклонениям присваивался индекс соответствующий номеру операции в технологических картах технологического контроля. Были определены виды дефектов, по разработанным ранее обобщённым древовидным диаграммам причин, которые могут вызвать рассматриваемые отклонения. По сведениям, предоставленным технологами ОАЭСП производства, были определены показатели для расчёта значений приоритетных чисел рассматриваемых деталей. Порядок анализа причин дефектов и несоответствий продукции ОАО «АВТОВАЗ», взаимоотношения и ответственность подразделений, занимающихся анализом причин, и простейшие методы обработки статистической информации изложены в стандарте предприятия [87]. Информация о качестве продукции и несоответствиях в ПрП поступает в виде телефонограмм, факсимильных сообщений, телеграмм и анализов по периодам, от внешних потребителей, таких как предприятия-смежники или привлечённые предприятия: - в виде срочных сообщений о неисправности или табуляграмм от отдела анализа дефектов в эксплуатации; - в виде запроса на улучшение качества от дирекции по качеству; - в виде заключений контроля или анализов собираемости узлов от отдела анализа собираемости ДпК. Так же в информацию о качестве включаются несоответствия, отмеченные при изготовлении деталей, постоянно повторяющиеся, уровень которых превышает установленный норматив и отмеченные в «Сведениях о качестве продукции».
На основании рассмотрения и анализа информации о качестве продукции начальник БТК ПКШ (ПСШ, БВК) готовит «Задание по улучшению качества деталей автомобилей». После выявления основных причин несоответствий, при необходимости, ОАЭСП (ПрТО) разрабатывает «План корректирующих или предупреждающих действий». Ремонт оснастки и все необходимые мероприятия включаются в месячный «План ремонта штампов». Схема работ по замечаниям (претензиям) потребителей и поступлению различного рода информации о качестве представлена на рисунке 4.12. Одним из оснований для оценки результативности проделанной работы является наличие согласованных с потребителем контрольных образцов. Основанием для оценки эффективности выполненных работ может служить: - исключение появления дефектных деталей в период эксплуатации автомобилей; - исключение дефектов в ПрП; - исключение систематически повторяющихся дефектов, превышающих установленный норматив; - отсутствие возвратов и замечаний от ближайшего потребителя; - исключение затрат, с заменами автомобилей
