автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.23, диссертация на тему:Разработка методики управления качеством технологических систем с высокой вариабельностью параметров

0034/ьичо

Л-

На правах рукописи

Александров Марк Никитич

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ВЫСОКОЙ ВАРИАБЕЛЬНОСТЬЮ ПАРАМЕТРОВ

(НА ПРИМЕРЕ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ)

Специальность 05.02.23 - Стандартизация и управление качеством продукции

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2009

003475045

Работа выполнена на кафедре «Управление качеством и сертификация» Государственном образовательном учреждении высшего профессиональног образования «МАТИ» - Российском Государственном Технологическом Уни верситете им. К. Э. Циолковского

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Шолом Анатолий Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Панкина Галина Владимировна

кандидат технических наук Ерошина Ольга Александровна

Ведущая организация: Московский государственный институт элек-

троники и математики

Защита состоится «01» июля 2009 года в 15.00 часов на заседании Диссер тационного Совета №Д212.110.03 при ГОУ ВПО «МАТИ» - Российском Госу дарственном Технологическом Университете им. К. Э. Циолковского по адресу: Москва, ул. Оршанская, 3, ауд. 308 Б.

Отзыв на автореферат в одном экземпляре (заверенный печатью) проси направлять по адресу: 121552, Москва, ул. Оршанская, д. 3, ГОУ ВПО «МАТИ» Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского.

С материалами диссертации можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «МАТИ» - РГТУ им. К.Э. Циолковского. Автореферат разослан «29» мая 2009 г. Ученый секретарь Диссертационного Совета

кандидат технических наук, доцент ^^ /Одиноков С.А./

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Предприятия реального сектора в Российской экономике в настоящее время сталкиваются со все большим давлением со стороны конкурентов как на внутреннем, так и на мировом рынках. В этой глобальной конкурентной среде выживут лишь те предприятия, которые могут управлять качеством своей продукции, сохраняя высокую скорость реакции на постоянно меняющиеся требования потребителя и максимально точно реализуя эти требования в функциональных характеристиках производимой продукции и предоставляемой услуги.

Мощным фактором в деле обеспечения конкурентоспособности продукции является уровень качества и стабильности производственных и технологических процессов. Анализ современного состояния проблемы управления качеством производственных и технологических процессов свидетельствует о насущной необходимости дальнейшего совершенствования форм и методов управления, главным образом, в направлении повышения его результативности и эффективности за счет широкого применения процессного и системного подхода с тем, чтобы на выходе предмета управления (процесса) гарантированно получать требуемые (планируемые) технико-экономические показатели (ТЭП) конечного результата работы.

На сегодняшний день разработано большое количество инструментов и методов менеджмента качества, позволяющих повышать качество процессов, многие из которых основаны на аппарате математической статистики, применение которого в условиях отсутствия или недостаточности статистических данных становится весьма нетривиальной задачей. Наиболее остро данная проблема возникает в условиях производства с высокой вариабельностью параметров и требований к продукции в связи с тем, что данный вид производства характеризуется частыми изменениями функциональных характеристик продук-

ции, диктуемыми потребителями, влекущими за собой переналадку технологических процессов при каждом новом цикле производства.

Технологические процессы с высокой вариабельностью параметров и требований занимают сегодня большую долю Российского рынка и наиболее часто встречаются на предприятиях малого бизнеса. В отличие от крупных предприятий, имеющих, как правило, финансовый и кадровый потенциал для оперативной перенастройки технологических процессов производства, малые предприятия лишены такой возможности.

На основе вышесказанного правомерно заключить, что решаемая в работе проблема является актуальной и практически востребованной.

Цель работы. Цель диссертационной работы заключается в повышении результативности технологических систем в условиях высокой вариабельности параметров и требований к продукции на базе процессного подхода и статистических методов управления.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:

- исследовать статистические методы управления качеством технологических процессов с целью возможности применения к процессам с высокой вариабельностью параметров и требований потребителей;

- разработать алгоритм и методику статистического управления качеством технологического процесса с высокой вариабельностью параметров и требований;

- осуществить экспериментальную апробацию разработанной методики на примере технологаческих процессов производства высокоэнергетических магнитных материалов.

Объект исследования. Технологические процессы производства с высокой вариабельностью параметров и требований.

Предмет исследования. Управление качеством технологических процессов с высокой вариабельностью параметров и требований.

Методы исследования. Для решения поставленных задач были использованы современные инструменты и методы управления качеством, методы

системного анализа, процессного подхода, оценки удовлетворенности потребителей, элементы теории вероятности и математической статистики. Обоснованность применяемых методов подтверждается их широким использованием в самых различных прикладных исследованиях. Достоверность результатов и выводов работы подтверждена большим объемом экспериментальных исследований, апробацией в промышленности и широкими дискуссиями со специалистами.

Научная новизна работы. В работе решена важная научная и практическая задача управления качеством и постоянного улучшения технологических систем с высокой вариабельностью параметров и требований к продукции, а именно:

- разработан новый подход к управлению качеством технологических систем в условиях высокой вариабельности параметров и требований к продукции, отличающийся учетом физических возможностей технологических процессов и требований потребителя при реализации статистических методов управления их качеством;

- впервые разработаны компоненты статистического управления качеством технологических систем в условиях высокой вариабельности параметров и требований к продукции: модель и методические принципы статистического управления их качеством; алгоритм и методика статистического управления качеством высоковариабельного технологического процесса;

- предложен новый принцип формирования информационной базы, аккумулирующей данные о границах вариации параметров технологических процессов для повышения результативности управления качеством.

Практическая значимость. Разработанные принципы и подходы к управлению качеством высоковариабельных технологических процессов нацелены на обеспечение современного уровня качества высокотехнологичной продукции и конкурентоспособности предприятия-изготовителя. Применение предлагаемых методики и алгоритма обеспечивает оперативный поиск критического процесса с целью его улучшения, а использованный в них комплексный подход позволяет

учитывать требования Потребителя на всех стадиях изготовления продукции. Работа демонстрирует ключевую роль процессного подхода и статистического анализа технологических процессов в предотвращении производственного брака. Разработанная методика может быть рекомендована к широкому внедрению в самых различных отраслях промышленности.

Реализация работы. Результаты исследований использованы для повышения качества и стабильности следующих высоковариабельных технологических процессов, выполненных в рамках НИР:

- производства постоянных магнитов и магнитопластов на основе порошков сплава системы «неодим - железо - бор» (по заказу департамента науки и промышленной политики города Москвы);

- получения из расплава нанокристаллических материалов для каталитических и фильтрующих элементов (по заказу федерального агентства по образованию).

Материалы диссертации используются в учебном процессе «МАТИ» -РГТУ им. К.Э. Циолковского при подготовке специалистов по специальности «Управление качеством».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на 8 международных и Всероссийских конференциях, в числе которых: Пятый Международный Аэрокосмический Конгресс (Москва, 2006 г.), III Международный симпозиум Качество, инновации, образование и CALS-технологии (Хургада, 2007 г.), VII и VIII Всероссийская научно-практическая конференции «Управление качеством» (Москва, 2008, 2009 г.), Шестая Всероссийская научно-практическая конференция «Применений ИЛИ - технологий в производстве» (Москва, 2008 г.), Всероссийская научно-техническая конференция «Новые материалы и технологии» - НМТ-2008 (Москва, 2008 г.), Международный форум «Новые информационные технологии и менеджмент качества » (2009 г.), XXXV Гагарин-ские Чтения (Москва, 2009 г.).

Публикации по теме исследования. По результатам проведенных исследований опубликовано 13 работ (список основных работ приведен в конце автореферата).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего 103 источника. Работа изложена на 136 страницах машинописного текста, содержит 34 рисунка и 10 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проводимых исследований в соответствии с проблемой, решаемой в диссертационной работе; сформулирована цель и определены задачи, которые необходимо решить для её достижения; определены научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе выполнен детальный анализ современных подходов менеджмента качества, систематизированы базовые принципы и подходы к управлению качеством технологических процессов. Приведены цель и задачи управления качеством, при этом показана роль случайных и неслучайных причин отклонения процесса.

Представлен вклад в разработку современных концепций и методов управления качеством продукции и его системного обеспечения как зарубежных (Э. Деминга, Д. Джурана, К. Исикавы, Ф. Кросби, Г. Тагути, А. Фейген-баума, В. Шухарта), так и отечественных ученых (Адлера Ю.П., Азарова В.Н., Бойцова В.В., Бойцова Б.В., Васильева В.А., Версана В.Г., Круглова В.И., Панкиной Г.В., Чайки И.И., Червякова Л.М. и др.).

Проведен анализ статистических методов обнаружения неслучайных причин, позволяющих диагностировать состояние процесса и на этой основе формировать комплекс корректирующих мер, нацеленных на непрерывное улучшение качества продукции. К таким методам в первую очередь относятся семь инструментов контроля качества, семь инструментов управления качеством,

методы Тагучи, методы SPC и другие. На основе анализа данных методов сформирован комплекс методов, наиболее значимых для управления качеством технологических процессов с высокой вариабельностью параметров и требований.

Сформулированы технические требования к управлению качеством технологических процессов. Показано, что технологический процесс производства должен включать в себя перечень последовательно выполняемых технологических операций, проектных норм, технологических характеристик, оценивающихся по показателям и количественным значениям, разработанным на основе технических требований к технологическому процессу производства и требований нормативной документации на поставку.

Проведен анализ технологических процессов производства высокоэнергетических постоянных магнитов с целью определения технологических особенностей данного процесса, оказывающих существенное влияние на выпуск продукции с планируемым уровнем качества функциональных характеристик.

В итоге, на основе анализа сформулированных проблем управления качеством технологических процессов с высокой вариабельностью параметров и требований сформулированы цель и основные задачи диссертационного исследования.

Вторая глава посвящена разработке методических основ управления высоковариабельными технологическими процессами с учетом требований к параметрам продукции, необходимых для оперативной перенастройки технологии производства под постоянно меняющиеся требования потребителя.

Показано, что поставленная задача может быть решена путем управления технологическими процессами на основе модернизации проанализированных инструментов и методов управления качеством и интеграции процессного и системного подходов к управлению качеством продукции, а также интеграции технологии производства с методами анализа потребностей и оценки удовлетворенности потребителей.

На этой базе предложена модель взаимодействия концептов управления качеством высоковариабельных технологических процессов (рис. 1), базирующаяся на анализе требований потребителей, детальном знании технологических аспектов производства и современных методах управления и постоянного улучшения качества продукции.

Отличительными особенностями предложенной модели являются:

- наличие информационной базы, включающей в себя данные о конструктивно-технологических параметрах и нормативных документах; перечни особо ответственных технологических операций, новых и освоенных технологических процессов с указанием особо контролируемых параметров этих процессов и элементов конструкций; значения заявленных характеристик безопасности и надежности; данные о характеристиках материалов, полуфабрикатов, параметры оборудования, оснастки и приспособлений, инструментов, а также анализ требований потребителей;

- объединение отдельных управленческих процедур в целостную автоматизированную технологию управления, позволяющую комплексно решать задачи контроля, учета, анализа и регулирования производства;

- развитое нормативно-методическое обеспечение реализации управленческих процессов, необходимое для согласованного выполнения управленческих процедур различными работниками предприятия и ориентация их на достижение высоких конечных результатов.

В предлагаемой модели информационная база помимо конструкторско-технологической, нормативной документации и анализа требований потребителей должна включать в себя накапливаемую переменную информацию, поступающую с мест изготовления и эксплуатации:

- статистические данные функциональных характеристик технологических операций и соответствующих им параметров;

- данные входного контроля и (или) результаты испытания материалов, полуфабрикатов и др.;

Вг=1,13Тл Нсв=680 кА/м Нсм>800кА/м (ВН)тах=320кДж/мЗ форм-фактор

Требования потреботелей

[Информационная I база

I Технологические аспекты производства

Управление\

качеством -►

(БН)

'тах(теор)

ЮМ, ОРО, Методы ЭРС Инструменты контроля и управления качеством

Рис. 1. Модель взаимодействия концептов управления качеством высоковариабельных технологических процессов

- информацию об изменениях контролируемых параметров в процессе изготовления и эксплуатации;

- информацию о контролируемых параметрах работы оборудования (при наличии встроенного контроля).

В основу модели положены следующие известные статистические методы контроля и регулирования технологических процессов с высокой вариабельностью параметров и требований:

- метод оценки налаженности технологического процесса на основе при-

Т -Т Тв ~ТН -2-|.У„»-X I

менения коэффициентов СР=———, и с =-1-- для количества 65"

венной оценки качества технологического процесса (где Та Т„ - верхняя и нижняя границы поля допуска; Хнои - номинальное значение контролируемого параметра; X — среднее значение контролируемого параметра; 5 - среднее квад-ратическое отклонение параметра для объема п выборки). Метод может применяться на стадии формирования состава технологических операций и параметров, подлежащих статистическому контролю, а в дальнейшем, как дополняющий метод, при осуществлении статистического контроля технологического процесса в начальной стадии производства и при серийном производстве;

- методы оценки показателей точности КТ > Пт (где Кт - выборочный коэффициент точности; Пт - порог точности), настроенности Кс < Пс (где Кс -выборочный коэффициент смещения; Пс - порог настроенности) и стабильности технологического процесса Ксн < ^„ым.^лчл-Ца и Кс.р. - а ( где Кс н - выборочный коэффициент стабильности настроенности;

- квантиль ^распределения Фишера при количестве степеней свободы V¡=п-1 и У2^(п-1) и уровне значимости а < 0,05\ Кс р - выборочный коэффициент стабильности разброса; 1,=„_1 а - табличное значение критерия Кохрана при количестве N выборок, степеней свободы \=п-1 и уровне значимости а < 0,05), применяемые в начальной стадии производства (до применения контрольных карт) для оценки настроенности, точности и стабильности технологического процесса в период контроля серийного производства;

- толерантные границы регулирования, позволяющие осуществлять управление технологическими процессами при достаточно ограниченном объеме статистических данных (если объем выборки составляет не менее 5 контроля-

руемых точек (п > 5) при одностороннем ограничении на параметр и не менее 10 точек (п > 10) при двустороннем ограничении на параметр);

- контрольные карты регулирования, являющиеся основным инструментом для анализа стабильности технологического процесса и выявления производственных факторов, дестабилизирующих этот технологический процесс, при производстве продукции большими партиями.

Применение сформированных выше методов статистического контроля и регулирования технологических процессов с высокой вариабельностью параметров и требований на различных этапах производства иллюстрирует рис. 2.

Методы статистического контроля п регулирования

высоковарпабельного технологического процесса

Возможность применения на различных этапах

производства

Рис. 2. Применение статистических методов контроля и регулирования технологических процессов на различных стадиях производства

Третья глава посвящена разработке методики управления качеством технологических систем с высокой вариабельностью параметров и требований.

На первом этапе необходимо провести анализ технологических процессов производства из всей совокупности операций, входяпщх в его состав, с целью выявления операции с выходными критическими параметрами элементов и структур, а также основных управляющих параметров, подлежащих контролю, регулированию и настройке. Анализ технологических процессов производства высокоэнергетических постоянных магнитов позволил определить и ранжировать критические технологические операции и соответствующие им параметры (рис. 3).

Рис. 3. Диаграмма распределения технологических потерь по операциям изготовления высокоэнергетических постоянных магнитов (1 - термическая обработка, 2 - спекание, 3 - ориентация и прессование порошка, 4 - получение сплава, 5 - диспергирование, 6 - прочие)

Для выявления закономерностей распределения показателей качества и определения правильности наладки технологического используется статистический метод проверки гипотез. Для проверки предположения о соответствии выборочного распределения показателей качества нормальному закону Гаусса используется критерий согласия Пирсона % . Гипотеза о постоянстве технологической дисперсии проверяется с помощью критерия Бартлетга, объемы выборок при использовании критерия Бартлетта могут быть различными. В случае использования выборок одинакового объема предпочтительнее использовать критерий Кохрана, так как его расчет менее трудоемок.

При предварительном анализе технологического процесса определяются коэффициенты воспроизводимости и вероятная доля дефектной продукции

„ , Лтя-х р=1

+ф

(где Те,Тн - верхняя и нижняя границы поля допус-

ка; X - среднее значение контролируемого параметра; 5 - среднее квадратиче-ское отклонение контролируемого параметра; Ф(х) - функция нормального распределения). На основании этого анализа принимается решение о возможности статистического регулирования технологического процесса или необходимости дальнейшего его совершенствования.

На следующем этапе выполняется статистическое регулирование и контроль технологических процессов с высокой вариабельностью параметров и требований, характеризующихся различными вариациями выходных параметров технологических операций по общим причинам. Для этой цели предложен ряд методов оценки состояния технологического процесса на основе коэффициентов воспроизводимости Ср и Срк, показателей точности, настроенности и стабильности, а также толерантные границы и контрольные карты с нанесенными предупреждающими границами и границами регулирования. Оптимальным является последовательное их использование с учетом особенностей приме-

нения каждого из них на различных стадиях производства. При этом отличительной особенностью дшшого комплексного статистического контроля является возможность его применения при малых объемах партий и недостаточной стабильности производства, то есть для производства с высокой вариабельностью параметров и требований.

Алгоритм статистического контроля и регулирования технологических процессов с высокой вариабельностью параметров и требований приведен на рис. 4.

В результате выполненных исследований сформирована методика управления качеством технологических систем с высокой вариабельностью параметров и требований, базирующаяся на применении указанного выше комплекса статистических методов, использующая постоянно обновляющуюся информационную базу, являющуюся основой для быстрого реагирования на постоянно изменяющиеся параметры технологического процесса и требования потребителей. Ее применение обеспечивает возможность оперативной переналадки технологического процесса при изменении функциональных характеристик продукции.

Следует особо отметить целесообразность применения методики для оценки как основных процессов производства, так и элементов и операций, являющихся составными частями улучшения процесса в целом. Такой подход дает возможность детально исследовать процесс, требующий улучшения, с целью выявления всех значительных и незначительных несоответствий, влияющих на уровень качества.

Основные этапы применения методики представлены на рис. 5.

Рис. 4. Алгоритм статистического контроля и регулирования технологического процесса с высокой вариабельностью параметров и требований

Статистические методы контроля и регулирования

Планирование качества продукции

Рис. 5. Методика управления качеством технологических систем с высокой вариабельностью параметров и требований

В четвертой главе приведены результаты апробации методики управления качеством технологических систем с высокой вариабельностью параметров и требований на примере технологических процессов производства высокоэнергетических магнитных материалов.

Производство высокоэнергетических постоянных магнитов является ярким примером технологической системы с высокой вариабельностью параметров и тре-

бований. Функциональные характеристики указанной продукции полностью зависят от постоянно меняющихся требований потребителей, в связи с этим предприятия-изготовители сталкиваются с затратами финансов, времени и ресурсов при переналадке технологических процессов.

На начальном этапе апробации в промышленных условиях была сформирована информационная база, аккумулирующая данные о границах вариации параметров технологических процессов производства высокоэнергетических постоянных магнитов и магнитопластов на основе сплава системы «неодим-железо-бор»:

- нормативно-техническая и конструкторская документация для новых и освоенных технологических процессов с указанием особо контролируемых параметров этих процессов и элементов конструкций; значения заявленных характеристик безопасности и надежности;

- перечни критических технологических операций и соответствующих им параметров;

- данные о характеристиках материалов, полуфабрикатов, параметры оборудования, оснастки, приспособлений и инструментов;

- маркетинговые исследования и анализ удовлетворенности потребителя;

- накапливаемые статистические дашшге функциональных характеристик технологических операций и параметров продукции.

Из всей совокупности технологических операций, входящих в состав технологических процессов производства высокоэнергетических постоянных магнитов, выбраны операции с выходными критическими параметрами элементов и структур с целью статистического контроля и регулирования.

В ходе внедрения разработанной методики были выработаны рекомендации по эффективному управлению качеством процесса производства высокоэнергетических постоянных магнитов. Применение данной методики позволило существенно упростить процесс перенастройки технологического процесса, а также сократить временные и финансовые издержки производства. В итоге ус-

тановлено, что реализация методики в промышленных условиях позволила повысить выход годной продукции на 14%.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационного исследования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ:

1. Разработана методика управления качеством технологических систем, обеспечивающая повышение их результативности в условиях высокой вариабельности параметров и требований к продукции на базе процессного подхода и статистических методов управления.

2. На основе анализа современных методов статистического управления качеством технологических процессов предложен новый подход к управлению качеством технологических систем, отличающийся учетом физических возможностей технологических процессов и требований потребителя при реализации статистических методов управления их качеством.

3. Впервые разработаны компоненты статистического управления качеством технологических систем в условиях высокой вариабельности параметров и требований к продукции: модель и методические принципы статистического управления их качеством; алгоритм и методика статистического управления качеством высоковариабельного технологического процесса.

4. Предложен новый принцип формирования информационной базы, аккумулирующей данные о границах вариации параметров технологических процессов для повышения результативности управления качеством.

5. Установлено, что применение разработанных методики и алгоритма обеспечивает оперативный поиск критического процесса с целью его улучшения, а использованный в них комплексный подход позволяет учитывать требования потребителя на всех стадиях изготовления продукции.

6. Методика апробирована при управлении качеством высоковариабельного технологического процесса производства высокоэнергетических магнитных материалов в промышленных условиях. В итоге установлено, что ее применение позволило повысить выход годной продукции на 14%.

Разработанная методика может быть рекомендована к широкому внедрению в самых различных отраслях промышленности.

Основные положения диссертационной работы отражены в следующих публикациях:

1. Александров М.Н. Управление качеством технологического процесса получения магнитных материалов // Качество, инновации, образование. - №3 2009. с. 19-22 (журнал из перечня, рекомендованного ВАК РФ для опубликования результатов диссертационных исследований).

2. Александров М.Н. Пути развития и анализ методов управления качеством // Качество, инновации, образование и САЬ8-технологии. Материалы международного симпозиума. Под редакцией д.т.н., профессора В.Н. Азарова. - М.: Фонд «Качество», 2007, с. 157-159.

3. Александров М.Н. Метрологическое обеспечение качества процесса получения порошков из сплавов системы неодим-железо-бор // Седьмая Всероссийская научно-практическая конференции «Управление качеством». Сборник материалов. ГОУ ВПО - «МАТИ» - Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского. - М.: ИТЦ МАТИ, 2008, с. 19-20.

4. Александров М.Н. Применение САЬБ-технологий при управлении качеством высокотехнологических процессов // Шестая Всероссийская научно-практическая конференция «Применений ИЛИ - технологий в производстве»: Труды конференции. - М.: МАТИ, 2008, с. 114-115.

5. Александров М.Н. Разработка методов управления качеством процессов получения продукции со сверхвысокими скоростями охлаждения // Новые

материалы и технологии - НМТ-2008. Материалы Всероссийской научно-практической конференции. Москва, 11-12 ноября 2008 г. В 3 томах. Т 3. - М,: МАТИ, 2008, с. 132-133.

6. Александров М.Н., Васильева C.B. Проблема реализации систем менеджмента качества, соответствующих требованиям ГОСТ Р ИСО 9001-2001, на Российских предприятиях // Пятый Международный Аэрокосмический Конгресс. Тезисы докладов. - Юбилейный М.о.: Хоружевский А.И., 2006, с. 170171.

7. Александров М.Н., Васильев В.А., Бирюков A.B. Методика выявления потенциальных несоответствий в технологических процессах // Сборник научных трудов кафедры «Управление качеством и сертификация» ГОУ ВПО «МАТИ» - Российского государственного технологического университета имени К.Э. Циолковского. - М.: МАТИ, 2008, с.13-14.

8. Александров М.Н., Васильева C.B. Управление качеством технологического процесса // Седьмая Всероссийская научно-практическая конференции «Управление качеством». Сборник материалов. ГОУ ВПО - «МАТИ» - Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского. -М.: ИТЦМАТИ, 2008, с. 21-22.

9. Александров М.Н. Информационное обеспечение управления качеством технологических процессов // Восьмая Всероссийская научно-практическая конференции «Управление качеством». Сборник материалов. ГОУ ВПО -«МАТИ» - Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского. -М.: ИТЦ МАТИ, 2009, с. 141-143.

10. Александров М.Н., Васильева C.B. Использование статистических методов анализа и управления качеством технологических процессов в системах менеджмента качества // XXXV Гагаринские чтения. Научные труды Международной молодежной научной конференции в 8 томах. М: МАТИ, 2009, Т.6, с. 181-183.

11. Александров М.Н Контроль качества технологического процесса производства высокоэнергетических магнитов // Международный форум «Новые информационные технологии и менеджмент качества » (NIT & QM). Материалы международного форума. Под редакцией д.т.н., профессора В.Н. Азарова. -М.: Фонд «Качество», 2009, с. 80-82.

12. Александров М.Н. Управление качеством технологического процесса с использованием контрольных карт Шухарта // XXXV Гагаринские чтения. Научные труды Международной молодежной научной конференции в 8 томах. М: МАТИ, 2009, Т.6, с. 163-164.

13. Александров М.Н. Статистические методы анализа и управления качеством технологического процесса // Восьмая Всероссийская научно-практическая конференции «Управление качеством». Сборник материалов. ГОУ ВПО - «МАТИ» - Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского. - М.: ИТЦ МАТИ, 2009, с. 58-60.

Подписано в печать: 28.05.2009

Заказ № 2212 Тираж -100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 mvw.autoreferat.ru

Введение

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ С ВЫСОКОЙ ВАРИАБЕЛЬНОСТЬЮ ПАРАМЕТРОВ И ТРЕБОВАНИЙ

1.1. Анализ современных подходов к управлению качеством технологических процессов

1.1.1. Базовые принципы и подходы к управлению качеством технологических процессов

1.1.2. Статистическая управляемость технологического процесса

1.1.3. Оценка статистических параметров и проверка гипотез

1.1.4. Критерии согласия опытного распределения контролируемого параметра с законом нормального распределения

1.2. Систематизация методов статистического анализа и управления качеством технологических процессов с высокой вариабельностью параметров и требований

1.2.1. Классификация статистических методов, применяемых для анализа и управления качеством технологических процессов

1.2.2. Методы определения и ранжирования критических параметров

1.2.3. Показатели возможностей технологического процесса

1.2.4. Толерантные границы регулирования параметров технологических процессов

1.2.5. Контрольные карты регулирования

1.3. Исследование вариабельности параметров и требований для технологического обеспечения качества процессов производства (на примере производства высокоэнергетических постоянных магнитов)

1.3.1. Технические требования к управлению качеством технологических процессов

1.3.2. Анализ особенностей получения постоянных магнитов с высокоэнергетическими магнитными свойствами

1.3.3. Технологические особенности производства высокоэнергетических постоянных магнитов из сплавов на основе системы «неодим-железо-бор»

Выводы по главе

ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЫСОКОВАРИАБЕЛЬНЫМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ С УЧЕТОМ ВЫСОКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ТРЕБОВАНИЙ К ПАРАМЕТРАМ ПРОДУКЦИИ

2.1. Модель взаимодействия концептов управления качеством высоковариабельных технологических процессов

2.2. Разработка методических принципов управления качеством технологических процессов в условиях их частой перенастройки

2.2.1. Оценка статистических характеристик по результатам контроля партий с различными количествами значений контролируемого параметра

2.2.2. Оценка толерантных границ для контролируемого параметра при малых объемах выборки

2.2.3. Общие принципы управления качеством высоковариабельного технологического процесса с помощью контрольных карт

2.3. Разработка методических принципов управления качеством технологических процессов с высокой вариабельностью параметров и требований

2.3.1. Особенности применения методов статистического контроля и регулирования технологических процессов с высокой вариабельностью параметров и требований

2.3.2. Разработка порядка внедрения статистических методов при управлении качеством высоковариабельного технологического процесса

2.4. Принципы формирования требований в условиях высоковариабельных процессов и оценка удовлетворенности потребителей

Выводы по главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГИХ СИСТЕМ С ВЫСОКОЙ ВАРИАБЕЛЬНОСТЬЮ ПАРАМЕТРОВ И ТРЕБОВАНИЙ

3.1. Формирование состава технологических операций и параметров для проведения статистического контроля и регулирования

3.2. Разработка алгоритма статистического управления качеством высоковариабельного технологического процесса

3.3. Методика управления качеством высоковариабельных технологических систем

3.4. Улучшение качества критического процесса изготовления высокоэнергетических магнитных материалов, выявленного статистическими методами

Выводы по главе

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТИВНОСТИ МЕТОДИКИ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ВЫСОКОЙ ВАРИАБЕЛЬНОСТЬЮ ПАРАМЕТРОВ (НА ПРИМЕРЕ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ)

4.1. Создание информационной базы для управления и постоянного улучшения качества технологических процессов производства высокоэнергетических магнитных материалов на основе сплавов системы «неодим-железо-бор»

4.2. Проведение статистического контроля и регулирования технологических процессов производства высокоэнергетических постоянных магнитов

4.2.1. Управление качеством технологического процесса при контроле плотности образца после технологической операции «спекание»

4.2.2. Управление качеством технологического процесса при контроле остаточной пористости после технологической операции «прессование»

4.2.3. Управление качеством технологического процесса при контроле коэрцитивной силы после технологической операции «термическая обработка»

Выводы по главе

Актуальность работы. Предприятия реального сектора в Российской экономике в настоящее время сталкиваются со все большим давлением со стороны конкурентов как на внутреннем, так и на мировом рынках. В этой глобальной конкурентной среде выживут лишь те предприятия, которые могут управлять качеством своей продукции, сохраняя высокую скорость реакции на постоянно меняющиеся требования потребителя и максимально точно реализуя эти требования»в функциональных характеристиках производимой продукции и предоставляемой услуги.

Мощным фактором в деле обеспечения конкурентоспособности продукции является уровень качества и стабильности производственных и технологических процессов. Анализ современного состояния проблемы управления качеством производственных и технологических процессов * свидетельствует о насущной необходимости дальнейшего совершенствования форм и методов управления, главным образом, в направлении повышения его результативности и эффективности за счет широкого применения процессного и системного подхода с тем, чтобы на выходе предмета управления (процесса) гарантированно получать требуемые (планируемые) технико-экономические показатели (ТЭГГ) конечного результата работы.

На сегодняшний день разработано большое количество инструментов и методов менеджмента качества, позволяющих повышать качество процессов, многие из которых основаны на аппарате математической статистики, применение которого в условиях отсутствия или недостаточности статистических данных становится весьма нетривиальной задачей. Наиболее остро данная проблема возникает в условиях производства с высокой вариабельностью параметров и требований к продукции в связи с тем, что данный вид производства характеризуется частыми изменениями функциональных характеристик продукции, диктуемыми потребителями, влекущими за собой переналадку технологических процессов при каждом новом цикле производства.

Технологические процессы с высокой вариабельностью параметров и требований занимают сегодня большую долю Российского рынка и наиболее часто встречаются на предприятиях малого бизнеса. В отличие от крупных предприятий, имеющих, как правило, финансовый и кадровый потенциал для оперативной перенастройки технологических процессов производства, малые предприятия лишены такой возможности.

На основе вышесказанного правомерно заключить, что решаемая в работе проблема является актуальной и практически востребованной.

Цель работы. Цель диссертационной работы заключается* в повышении результативности технологических систем в условиях высокой вариабельности параметров и требований к продукции на базе процессного подхода и статистических методов управления.

Для достижения-данной цели необходимо решить следующие задачи:

- исследовать статистические методы управления качеством технологических процессов с целью возможности применениям процессам с высокой вариабельностью параметров и требований потребителей;

- разработать алгоритм и методику статистического управления качеством технологического процесса с высокой вариабельностью параметров и требований;

- осуществить экспериментальную апробацию разработанной методики на примере технологических процессов производства высокоэнергетических магнитных материалов.

Объект исследования. Технологические процессы производства с высокой вариабельностью параметров и требований.

Предмет исследования. Управление качеством технологических процессов с высокой вариабельностью параметров и требований.

Методы исследования. Для, решения поставленных задач были использованы современные инструменты и методы управления качеством, методы системного анализа, процессного подхода, оценки удовлетворенности потребителей, элементы теории вероятности и математической статистики. Обоснованность применяемых методов подтверждается их широким использованием в самых различных прикладных исследованиях. Достоверность результатов и выводов работы подтверждена большим объемом экспериментальных исследований, апробацией в промышленности и широкими дискуссиями со специалистами.

Теоретические и методологические основы исследований. Теоретическими и практическими основами исследований в настоящей работе послужили научные труды по проблемам менеджмента качества отечественных и зарубежных ученых: Э. Деминга, Д. Джурана, К. Исикавы, Ф. Кросби, Г. Та-гути, А. Фейгенбаума, В. Шухарта, Адлера Ю.П., Азарова В.Н., Бойцова В.В., Бойцова Б.В., Васильева В.А., Версана В.Г., Глудкина О.П., Круглова В.И., Лапидуса В.А., Мигачева Б.С., Панкиной Г.В., Чайки И.И., Червякова Л.М. и др.

Научная новизна работы. В работе решена важная научная и практическая задача* управления качеством и постоянного улучшения технологических систем с высокой вариабельностью параметров и требований к продукции, а именно:

- разработан новый подход к управлению качеством технологических систем в условиях высокой вариабельности параметров и требований к продукции, отличающийся учетом физических возможностей технологических процессов и требований потребителя при реализации статистических методов управления их качеством;

- впервые разработаны компоненты статистического управления качеством технологических систем в условиях высокой вариабельности параметров и требований к продукции: модель и методические принципы статистического управления их качеством; алгоритм и методика статистического управления качеством высоковариабельного технологического процесса;

- предложен новый принцип формирования информационной базы, аккумулирующей данные о границах вариации параметров технологических процессов для повышения результативности управления качеством.

Практическая значимость. Разработанные принципы, и подходы к управлению качеством высоковариабельных технологических процессов нацелены на обеспечение современного уровня качества высокотехнологичной продукции и конкурентоспособности предприятия-изготовителя. Применение предлагаемых методики и алгоритма обеспечивает оперативный поиск критического процесса с целью его улучшения, а использованный в них комплексный подход позволяет учитывать требования Потребителя, на всех стадиях изготовления продукции. Работа демонстрирует ключевую роль процессного подхода и статистического анализа технологических процессов в предотвращении производственного брака. Разработанная методика может быть рекомендована к широкому внедрению в самых различных отраслях промышленности.

Реализация работы. Результаты исследований использованы для повышения качества.и стабильности следующих высоковариабельных технологических процессов, выполненных в рамках НИР:

- производства постоянных магнитов и магнитопластов на основе порошков сплава системы «неодим - железо - бор» (по заказу департамента науки и промышленной политики города Москвы);

- получения из расплава нанокристаллических материалов, для каталитических и фильтрующих элементов (по заказу федерального агентства по образованию).

Материалы диссертации используются в учебном процессе «МАТИ» -РГТУ им. К.Э. Циолковского при подготовке специалистов по специальности «Управление качеством».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на 8 международных и Всероссийских конференциях, в числе которых:. Пятый Международный. Аэрокосмический Конгресс (Москва, 2006 г.), III Международный симпозиум Качество, инновации, образование и CALS-технологии (Хургада, 2007 г.), VII и VIII Всероссийская научно-практическая конференции «Управление качеством» (Москва, 2008, 2009 г.), Шестая Всероссийская научно-практическая конференция «Применений ИЛИ — технологий в производстве» (Москва, 2008 г.), Всероссийская научно-техническая конференция «Новые материалы и технологии» — НМТ-2008 (Москва, 2008 г.), Международный форум «Новые информационные технологии и менеджмент качества » (2009 г.), XXXV Гагаринские Чтения (Москва, 2009 г.).

Публикации по теме исследования. По результатам проведенных исследований опубликовано 13 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего 103 источника. Работа изложена на 136 страницах машинописного текста, содержит 34 рисунка и 10 таблиц.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработана методика управления^ качеством технологических систем, обеспечивающая повышение их результативности в условиях высокой вариабельности параметров , и требований к продукции на базе процессного подхода и статистических методов управления.

2. На основе анализа современных методов (статистического управления качеством технологических процессов предложен новый подход к управлению качеством технологических систем, отличающийся учетом физических возможностей технологических процессов и требований потребителя при1 реализации статистических методов управления их качеством.

3. Впервые разработаны компоненты статистического управления качеством технологических систем в условиях высокой вариабельности параметров и требований к продукции: модель и методические принципы статистического управления их качеством; алгоритм и методика статистического управления качеством высоковариабельного технологического процесса.

4. Предложен новый принцип формирования информационной базы, аккумулирующей данные о границах вариации параметров технологических процессов для повышения результативности управления качеством.

5. Установлено, что применение разработанных методики и алгоритма обеспечивает оперативный поиск критического процесса с целью его улучшения, а использованный в них комплексный подход позволяет учитывать требования потребителя на всех стадиях изготовления продукции.

6. Методика апробирована при управлении качеством высоковариабельного технологического процесса производства высокоэнергетических магнитных материалов в промышленных условиях. В итоге установлено, что ее применение позволило повысить-выход годной продукции на 14%.

Разработанная методика может быть рекомендована к широкому внедрению в самых различных отраслях промышленности.

1. Гиссин В.И. Управление качеством продукции: Учебное пособие. -Ростов н/Д: Феникс, 2000.-256с.

2. Всеобщее управление качеством: Учебник для вузов / О.П. Глудкин, Н.М. Горбунов, Ю.В. Зорин и др.; Под ред. О.П. Глудкина. М.: Радио и связь, 1999. - 600с.

3. Управление качеством электронных средств/ О.П.Глудкин, А.И.Гуров,

4. A.И.Коробов и др. Под ред. О.П. Глудкина. -М.: Высшая школа, 1994. -366с.

5. Басовский Л.Е., Протасьев В.Б. Управление качеством: Учебник.-М.: ИНФРА-М, 2000.-212C.

6. Серов М.Е. Современные принципы управления качеством как синтез восточного и западного подходов // Надежность и контроль качества, 1998, №4. С.24-29.

7. Огвоздин В.Ю. Управление качеством. Основы теории и практики: Учебное пособие. -М.: Издательство «Дело и сервис», 1999. -160с.

8. Версан В.Г., Сиськов В.И., Дубицкий Л.Г. и др. Интеграция производства и управления качеством продукции. -М.: Издательство стандартов, 1995. 320с.

9. Робертсон Б. Лекции об аудите качества: Пер. с англ. / Под общей ред. Ю.П.Адлера. М.: Редакционно-информационное агентство «Стандарты и качество», 1999. - 260с.

10. Окрепилов В.В. Управление качеством: Учебник для вузов/ 2-е изд., доп. и пе-рераб. М.: ОАО «Изд-во «Экономика», 1998. - 639 с.

11. Управление качеством: Учебник для вузов/ С.Д. Ильенкова, Н.Д. Ильенкова,

12. B.C. Мхитарян и др.; Под ред. С.Д. Ильенковой. М.: Банки и биржи, ЮНИТИ, 1998. - 199 с.

13. Федюкин В.К., Дурнев В.Д., Лебедев В.Г. Методы оценки и управление качеством промышленной продукции: Учебник. М.: Информационно-издательский дом «Филинъ», Рилант, 2000. - 328 с.

14. Стандартизация и управление качеством продукции: Учебник для вузов / В.А. Швандар, В.П. Панов, Е.М. Купряков и др./ Под ред. проф. В.А. Швандара. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 1999. - 487 с.

15. Герасимова Г.Е., Стерьхов Ю.А. Статистическое управление технологическим процессом //Надежность и контроль качества, 1995, №2. С.46-57.

16. Щвец В.Е Измерение процессов в современной системе менеджмента качества// Методы менеджмента качества, 2001, №1. С. 11-13.

17. Парк С. Система статистического управления процессами и ее практическое применение в промышленности// Надежность и контроль качества, 1996, №4. С.56-61.

18. Владимерцев А.В., Марцынковский О.А., Шеханов Ю.Ф Системы менеджмента качества и процессный подход // Методы менеджмента качества, 2001, №2. С.4-7.

19. Рахлин К. МС ИСО серии 9000 версии 2000г.: Сущность и содержание процессного подхода // Стандарты и качество, 2001, №1. С.45-47.

20. Лапидус В.А. Система статистического управления процессами. Система Шу-харта //Надежность и контроль качества, 1999, №5. С.11-19.

21. Лапидус В.А. Система статистического управления процессами. Система Шу-харта//Надежность и контроль качества, 1999, №6. С.3-13.

22. Лапидус В.А. Система статистического управления процессами. Система Шу-харта // Методы менеджмента качества, 1999, №7. С. 13-21.

23. Деминг Э. Выход из кризиса. Тверь: Альба, 1994. -498с.f