автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.22, диссертация на тему:Управление качеством изготовления тягового подвижного состава

На правах рукописи

Осипов Денис Витальевич

УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЯГОВОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

05.02.22 - Организация производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 МАМ 2012

Москва-2012

005043553

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» МГУПС (МИИТ) на кафедре «Электрическая тяга».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Воробьев Александр Алексеевич (ФГБ ОУ ВПО «Московский государственный университет путей сообщения» МГУПС (МИИТ)

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Шеремет Николай Михайлович (ФГБ ОУ ВПО «Московский государственный университет путей сообщения» МГУПС (МИИТ), заведующий кафедрой);

кандидат технических наук Федоров Денис Владимирович (главный технолог ремонтного локомотивного депо С.Петербург).

Ведущая организация: ОАО «Научно-исследовательский

институт железнодорожного транспорта» (ОАО «ВНИИЖТ»).

Защита состоится « 29 » мая 2012 года в « 13ч. 00 мин. » на заседании диссертационного совета Д218.005.09 при ФГБ ОУ ВПО «Московский государственный университет путей сообщения» МГУПС (МИИТ) по адресу: 127994, г. Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9, ауд. 1235

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан« » апреля 2012 года.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью учреждения, просим направлять в адрес диссертационного совета Д218.005.09 при ФГБ ОУ ВПО «Московский государственный университет путей сообщения» МГУПС (МИИТ).

Ученый секретарь диссертационного В.А. Козырев

совета Д218.005.09, д.т.н., профессор "

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В связи с ростом интенсивности перевозок, а также скоростей движения качеству изготовления тягового подвижного состава (ТПС) железных дорог уделяется особое внимание из-за возросших требований по обеспечению безопасности при перевозках пассажиров и материальных ценностей. Это особенно актуально, учитывая тот факт, что железнодорожный транспорт был и остается основным средством перевозочного процесса в России. В условиях рыночной экономики под воздействием жестких требований к качеству поставляемой продукции управление качеством изготовления деталей и узлов ТПС должно осуществляться современными, информативными и экономически эффективными методами и средствами. Мировой опыт в управлении качеством продукции дает обширный набор инструментов и методик к реализации такого подхода при изготовлении подвижного состава в реалиях российского промышленного производства. Анализ доступных научных работ, а также технической документации на заводах-изготовителях ТПС свидетельствует о недостаточном использовании указанных инструментов, что значительно ухудшает управляемость производственных процессов.

Таким образом, разработка методик и рекомендаций по управлению качеством изготавливаемой продукции представляется актуальной научно-технической задачей.

Целью работы является:

• применение методов управления качеством изготовления деталей ТПС на основе статистического контроля качества;

• оценка качества изготовления различными производителями одноименных деталей ТПС из различных материалов на основе кластерного, корреляционного и регрессионного анализов.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

• разработана методика контроля качества изготовления деталей ТПС на локомотиворемонтных предприятиях и заводах-изготовителях с использованием статистических методов контроля качества;

• построены контрольные карты технологических процессов изготовления деталей ТПС на заводах-изготовителях;

• разработана методика оценки качества изготовления одноименных деталей ТПС на различных заводах методами кластерного, корреляционного и регрессионного анализов;

• проведена оценка эффективности применения различных материалов для изготовления одноименных деталей ТПС.

3

Объектом исследования является качество продукции промышленного производства для нужд железнодорожного транспорта.

Предметом исследования является организация контроля качества продукции заводов - изготовителей в железнодорожной сфере, применение статистических методов контроля и управления качеством изделий при производстве ТПС.

Теоретической основой исследования послужили разработки отечественных и зарубежных ученых в области статистического контроля качества продукции (В. Шухарт, К. Исикава, Г. Тагучи, Р. Шторм, В.Н. Клячкин), управления качеством (Г.Г. Азгальдов, А. И. Субетто), организации и проведения неразрушающего контроля (В. А. Ильин, В. Ф. Криворудченко., P.A. Ахмеджанов), теории выборочного контроля (Г. Додж, Г. Роллинг), теории проверки статистических гипотез (Е. Пирсон, Р. Фишер, У. Госсет), кластерного анализа (Р. Трион, Дж. Мак-Кин)

Методы исследования. Решение поставленных задач основывается на применении статистических методов контроля качества, методов неразрушающего контроля (НК) деталей ТПС, а также методов кластерного, корреляционного и регрессионного анализов для сравнительного анализа качества изготовления деталей ТПС.

Научная новизна заключается в разработке:

- методики управления качеством изготовления деталей ТПС с последующим ее использованием в технологическом процессе производства изделий;

- методики оценки по результатам НК изменения качества одноименных деталей ТПС, изготовленных различными производителями из разных марок стали с увеличением наработки, методами кластерного, корреляционного и регрессионного анализов.

Практическая и теоретическая значимость:

- разработана методика контроля качества изготовления деталей ТПС с использованием статистических методов контроля качества;

- построены контрольные карты технологического процесса изготовления на ОАО «Люблинский литейно-механический завод» (ЛЛМЗ) осей колесных пар, больших зубчатых колес (БЗК) и шестерен зубчатой передачи;

предложены технологические и организационные мероприятия, способствующие более эффективному управлению качеством на ЛЛМЗ;

- разработана методика оценки качества изготовления деталей ТПС на различных заводах по результатам их входного НК на ОАО «Московский

локомотиворемонтный завод» (МЛРЗ) методами кластерного, корреляционного и регрессионного анализов;

- проведен анализ экономической эффективности применения различных материалов при изготовлении БЗК для моторвагонного подвижного состава (МВПС).

Апробация результатов исследования. Результаты работы доложены на четырех научно-практических конференциях: научно-практической конференции «Неделя науки - 2009. Наука МИИТа - транспорту» 10-12 апреля 2009 года, Москва; IX научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» 29-30 октября 2008 года, Москва; X научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» 2930 октября 2009 года, Москва, XI научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» октябрь 2010 года.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, из них 4 — в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ.

Работа состоит из введения, четырех глав, выводов по каждой из глав, заключения, библиографического перечня из 132 наименований. Общий объем работы - 137 страниц, в том числе 16 таблиц и 31 рисунок.

II. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается общая характеристика работы, обоснование ее актуальности, оценивается новизна и практическая значимость проведенного исследования. Сформулированы цели исследования и основные научные положения диссертационной работы.

В первой главе основное внимание уделяется становлению и развитию концепции контроля качества продукции промышленных предприятий в России и за рубежом. Проведен обзор научных и научно-практических работ известных ученых в области управления качеством. Рассмотрены основные «системы обеспечения качества» в России и за рубежом.

Осуществлен сравнительный анализ основных методов контроля продукции на производстве и в эксплуатации. Обосновано применение неразрушающих методов контроля как наиболее информативных, достоверных и эффективных среди остальных методов.

В условиях стремления российских предприятий, занятых в железнодорожной сфере, к соответствию международным стандартам и нормам в области обеспечения качества товаров и услуг, разработка и применение передовых методов контроля и управления качеством представляются весьма актуальными.

Во второй главе рассмотрены основные методы НК, применяемые для технического диагностирования узлов и агрегатов ТПС.

Для анализа и последующей обработки статистической информации проведен входной и выходной неразрушающий контроль деталей ТПС на ОАО «Люблинский литейно-механический» завод» и на ОАО «Московский локомотиворемонтный завод». На МЛРЗ на позиции неразрушающего контроля колесных пар проводился входной магнитопорошковый контроль БЗК электропоездов ЭР2 и ЭР2Р, поступивших из эксплуатации. Общий объем деталей, проконтролированных в 2007 году, составил 1748 штук. На ЛЛМЗ проводился выходной контроль готовой продукции завода: осей колесных пар грузовых вагонов, больших зубчатых колес, шестерен зубчатой передачи для локомотивов серии ЧС методами магнитопорошкового и ультразвукового контроля.

На основании проведенного контроля на МЛРЗ была получена статистическая информация, отражающая количество дефектных БЗК в партиях проконтролированных деталей. Структуризация проводилась по следующим признакам:

- по заводам-изготовителям БЗК: ОАО «Демиховский машиностроительный завод» №15; «Рижский вагоностроительный завод (РВЗ)»№61; ОАО «Московский локомотиворемонтный завод» №102; ОАО «Трансмаш» №1161; ООО «Спецремонт» №1243;

- по марке стали (материалу) из которого изготавливались БЗК: 12ХНЗА; ЗОХНЗА; 45ХН.

- по периоду эксплуатации БЗК: от 1 до 23 лет.

Пример полученной и структурированной статистической информации для завода №102 представлен в таблице 1.

Таблица 1. Результаты входного НК БЗК (сталь 45ХН, завод №102)

Продолжительность

эксплуатации до проверки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

лет

Проверено, шт. И 39 137 190 163 123 104 71 53 42 13 3

Забраковано, шт. 1 и 32 55 69 39 51 37 34 28 10 3

Забраковано, % 9 28 23 29 42 32 49 52 64 67 77 100

Трудность обработки полученных данных на объекте контроля (ОАО МЛРЗ) связана с тем, что наработки деталей, изготовленных из различных материалов, разными производителями, существенно отличаются. Также

имеет место значительный разброс процента брака БЗК у различных заводов-изготовителей для одних и тех же наработок изделий.

Были получены статистические данные по результатам НК на ЛЛМЗ за 2005—2008 гг. Пример результатов контроля продукции завода за 2007 год представлен в таблице 2.

Таблица 2. Результаты выходного НК деталей на ЛЛМЗ за 2007 г.

Месяц Ось чистовая БЗК Малая шестерня

Всего Брак Всего Брак Всего Брак

Январь 1420 12 25 1 33 8

Февраль 1379 11 22 0 26 1

Март 2692 61 55 0 17 0

Апрель 2734 48 37 0 38 0

Май 2411 17 31 0 29 0

Июнь 2025 20 8 0 23 0

Июль 2343 58 12 1 15 0

Август 2166 40 16 1 23 0

Сентябрь 2198 29 22 0 37 11

Октябрь 3506 74 10 0 40 9

Ноябрь 3220 90 26 0 35 0

Декабрь 2943 110 0 0 48 6

Изучение представленной статистической информации, полученной на ОАО ЛЛМЗ, без специальных методов обработки не дает возможности с достаточной уверенностью утверждать, что процесс изготовления деталей находится в контролируемом состоянии, и вести непрерывный контроль качества производства с оперативным вмешательством в технологический процесс в случае воздействия негативных факторов.

Однако вывод о качестве изготовления деталей ТПС сделать необходимо, так как в условиях нестабильной экономической обстановки в мировом сообществе на фоне продолжающегося повышения стоимости природных ресурсов выбор оптимальных комплектующих по соотношению «цена-качество» представляет собой залог обеспечения дальнейшей ликвидности и рентабельности предприятия.

Опыт применения инструментов статистического анализа качества продукции показывает, что они позволяют добиться успеха в области контроля и управления ее качества.

В третьей главе основное внимание уделяется системе контроля качества продукции и применению статистических методов управления ее качества.

Применение методов было реализовано в технологическом процессе изготовления деталей ТПС на ЛЛМЗ. Основой послужила статистическая информация, полученная с использованием методов НК.

Контрольный листок применялся для анализа распределения причин брака БЗК на ЛЛМЗ за период 2005—2008 гг. (таблица 3). Общее количество проконтролированных БЗК составило 628 штук.

Таблица 3. Контрольный листок распределения брака БЗК по причинам

Причины возникновения Данные Количество Частота, %

дефектов контроля дефектов

Брак от поставщиков заготовоь ттп 12 1,91

Брак при закалке //// //// //// //// /// 24 3,82

Неисправность станка // 2 0,32

Данные, полученные при помощи контрольного листка, были обработаны с использованием статистического метода — диаграммы Парето (рисунок 1).

Анализ диаграммы Парето позволяет сделать вывод, что дефекты, возникающие при закалке детали, оказывают основное влияние на качество изготавливаемых БЗК. На втором месте по причинам брака БЗК оказались дефекты поставщиков заготовок деталей, что указывает на необходимость более тщательного проведения контроля заготовок на самом заводе-поставщике. Для детального анализа была составлена причинно-следственная диаграмма Исикавы по дефектным БЗК на ЛЛМЗ, представленная на рисунке 2.

Число

Рисунок 1 - Диаграмма Парето распределения дефектов БЗК по причинам

Рисунок 2-Диаграмма Исикавы по причинам возникновения дефектных БЗК

Среди четырех основных факторов влияющих на уровень дефектов БЗК («персонал», «поставщики», «станок», «метод обработки») наибольшая доля вызывается нарушением технологии обработки и некачественной продукцией заводов-поставщиков заготовок деталей. Таким образом, в дальнейшем необходимо повысить качество поставляемых на ЛЛМЗ заготовок путем ужесточения их входного контроля. Также следует тщательнее проводить операции обработки изделий, уделяя особое внимание качеству технологического процесса закалки.

Гистограмма распределения доли дефектных осей за период 2005—2008 год по их количеству в партиях с фиксированным процентом дефектных изделий р представлена на рисунке 3.

//ДО

0.40

,58 - 1,80 1.80 - 3,03 3.03 - 4.26 4,26 - 5.49 5.49 - 6.72 6.72 - 7.94 7,94 - 9,-17,р,%

Рисунок 3 - Статистическая плотность распределения процента дефектных осей в партии за 2005-2008 год

Это распределение свидетельствует о том, что их количество в рассматриваемых выборках в большинстве случаев попадает в интервал с процентом брака 1,8 - 3,03%, что может косвенно свидетельствовать о стабильности процессов производства с указанной долей дефектных изделий в партии. Однако имеется значительное превышение этих границ до 9,17% дефектных осей в партии, что указывает на воздействие негативных факторов в производстве, которое необходимо выявить и устранить.

Управление технологическим процессом производства изделий подразумевает под собой не только анализ причин возникновения дефектов в деталях, но и непрерывный контроль за текущим состоянием производства с периодическим воздействием на него для переналадки в случае выхода его из управляемого состояния. В условиях производства в качестве эффективного средства управления решающую роль играет применение различных типов контрольных карт.

Среди многообразия их типов в данном случае возможно применение контрольной карты по качественному признаку, а именно карты «р», так как в основе полученных данных лежит качественный параметр — деталь либо дефектна, либо работоспособна. На карте «р» регистрируется средний процент брака в каком-то множестве деталей за определенный период, что позволяет следить за ходом технологического процесса и незамедлительно выявлять рост дефектов. Для этого контролю подвергается вся партия п изготовленных изделий, если среди них содержится х дефектных, то процент брака р (то есть относительная частота появления дефектного изделия) за этот период равна х / п.

Нижняя (н) и верхняя (в) границы области кив, определенной выражением (1), являются контрольными границами карты « р »

= О)

V п

где га - величина, зависящая от вероятности ошибки а.

В частности, для вероятности ошибки а = 0,0027, широко используемой в зарубежной литературе, получаем г0 0027 = 3

Знак «минус» относится к нижней контрольной границе кн, знак «плюс» - к верхней границе к е. Если ки является числом отрицательным, то принимается кц = 0. По оси абсцисс прямоугольной системы координат откладываются даты отбора по п деталям в виде моментов времени 1, 2,..., к,

а по оси ординат располагаются рассчитываемые доли браках/«. Выход точки за пределы верхней контрольной границы Ке требует вмешательства в ход технологического процесса с целью выявления и устранения причин роста дефектов. Наоборот, нарушение нижней границы кн указывает на повышение качества и не влечет за собой вмешательства в ход процесса.

Помимо и, в формулу (1) входит процент брака р во всей изготавливаемой продукции, который в большинстве случаев неизвестен. Поэтому вместо р следует использовать соответствующие оценки, рассчитанные на основании предварительного анализа. Подобный анализ заключается в проверке к проб продукции за определенный период времени. По доле брака р> =х1/п1 (¡=1,2,...., к) определяется среднее арифметическое:

- 1 £ 1 ^

р = —X, — = -тгЕ р, ■

к п, к ,=1

(2)

Подставив в (1) р вместо р , получим практические контрольные границы карты «р»:

к... = ртз

р( 1- р)

(3)

рассчитываемые для различных объемов пробы п, на рабочую зону карты. На основе изложенных принципов по статистическим данным результатов неразрушающего контроля изготавливаемых деталей за 2005— 2008 года на ЛЛМЗ построены контрольные карты «р» для технологических процессов производства БЗК, малых шестерен и осей (рисунки 4—6).

20,00 18,00 16,00

о 14-00

£ 12,00 о

£ 10,00

8 8,00

§ 6,00 С!

4,00 2,00 0.00

»' Текущая допядефектных изделий — •— Верхняя контрольная граница

/ л

1 \

1 \ * \

1 1 У N — и-' N

/ \

/ / N V

V / \ /

\ / N / к /

N / N / \ /

0123456789 10 II [2 13

№ партии

Рисунок 4 - Контрольная р-карта технологического процесса изготовления БЗК на ЛЛМЗ

20,00 18,00 16,00 14,00 « 12,00 Ё 10,00 §■ 8,00 2 6,00 Д 4,00 2,00 0,00

012345678

№ партии

Рисунок 5 - Контрольная р-карта технологического процесса изготовления шестерен на ЛЛМЗ

№ партии

Рисунок 6 - Контрольная р-карта технологического процесса изготовления осей колесных пар на ЛЛМЗ

Анализ контрольной карты начинается с оценки предварительной контрольной карты, которая не подвергалась корректировке из-за точек, вышедших за верхнюю контрольную границу. В данном случае рассмотрена предварительная контрольная карта изготовления осей (рисунок 7).

10,00 9,00 8,00 7,00

I 6,00

X 5,00 § 4,00

| 3,00

14 2,00

1,00

0,00

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44

№ партии

Рисунок 7 - Изменения уровня дефектных осей колесных пар на ЛЛМЗ за 20052008 гг.

На графике явно прослеживается наличие тренда постоянно увеличивающегося процента брака в партиях, вплоть до его максимального значения (партия №9), что указывает на появление дестабилизирующего фактора, усиление его воздействия, достижение максимума влияния и затем постепенное его ослабление, после чего процесс переходит в управляемое состояние, то есть точки, характеризующие долю дефектных деталей, не превышают верхнюю контрольную границу. Использование контрольной карты (рисунок 7) позволяет оперативно выявить временной отрезок, когда процесс производства деталей переходит из стабильного состояния в разлаженное (в данном случае это момент изготовления партии №7) и начать мероприятия по выявлению и устранению негативного воздействия. Точно такая же картина наблюдается и в дальнейшем, когда имеются возрастающие тренды точек вплоть до достижения ими максимума с выходом за верхнюю контрольную границу. Эти выходы приходятся на последний квартал соответствующего года, что может быть связано с совпадением сроков выхода рабочего персонала завода из летних отпусков и соответственно некоторой потерей квалификации в этот период. Но после проведенного анализа ситуации на заводе было выявлено, что наиболее вероятной причиной роста дефектных изделий к концу года может служить проводимая на заводе плановая инвентаризация изготовленных деталей, в том числе и тех которые были изготовлены и забракованы ранее, но остались в цехах в качестве образцов, а также и неучтенные детали. В результате доля брака в эти месяцы оказалась завышена.

Следовательно, применение контрольных карт на ЛЛМЗ выявило несовершенство технологии контроля изготовленной продукции в области статистического наполнения базы данных по дефектам, что может помешать проводить мероприятия, связанные с управлением качеством на предприятии.

К первоочередным задачам для реализации статистического подхода к управлению качеством на ЛЛМЗ следует отнести:

• создание отдела по вопросам контроля качества продукции, обладающего широкими полномочиями в области производства и контроля продукции, маркетинга, работы с поставщиками;

• обучение сотрудников, вовлеченных в процесс производства, основам статистического управления качеством;

• строгая регламентация технологии контроля вновь изготовленных изделий;

• повышение информативности контроля за счет введения дополнительных показателей для дефектной продукции, что даст возможность более эффективно использовать методы статистического контроля качества.

13

Методика управления качеством представлена на рисунке 8.

Четвертая глава посвящена разработке методики оценки качества деталей ТПС на различных заводах с использованием методов кластерного, корреляционного и регрессионного анализов.

Качество изделия обычно характеризуется несколькими показателями, и эти показатели могут быть коррелированы между собой. В последнем случае независимый контроль по отдельным показателям может привести к значительным погрешностям, результат контроля часто оказывается неадекватным реальной ситуации.

Методы многомерного анализа - наиболее действенный количественный инструмент исследования процессов, описываемых большим числом характеристик. В данной ситуации наиболее обещающим подходом является применение кластер-анализа.

Кластер-анализ - один из методов анализа многомерных данных, предназначенный доя группировки (кластеризации) совокупности, элементы которой характеризуются различными признаками. Значения каждого из признаков служат координатами каждой единицы изучаемой совокупности в многомерном пространстве признаков. Основным критерием кластеризации является то, что различия между кластерами должны быть более существенны, чем между наблюдениями, отнесенными к одному кластеру. Число алгоритмов кластерного анализа достаточно велико. В данном случае перспективными являются неиерархические методы, основанные на разделении, представляющие собой итеративные методы дробления исходной совокупности.

14

Применение методов кластерного анализа для оценки качества продукции заводов-изготовителей деталей ТПС рассмотрено с использованием статистических данных полученных на MJIP3 по результатам НК деталей тяговой передачи электропоездов ЭР2 и ЭР2Р в 2007 году. Партии БЗК, изготовленные на различных заводах и из различных марок сталей, имеющие определенную наработку от начала эксплуатации, подвергались контролю, по результатам которого определялся процент дефектных деталей.

Затем осуществлялось решение задачи: имеются ли различия в процессах появления дефектов в деталях, изготовленных на разных заводах, или же наработки до выявления определенной доли дефектов в рассматриваемых БЗК не имеют существенного отличия. С этой целью была использована аналитическая платформа Deductor, как основа для создания законченных прикладных решений в области анализа данных. Кластеризация данных, характеризующих уровень брака на заводах, проводилась при помощи самоорганизующихся карт (карты Кохонена), построение которых основано на применении встроенного алгоритма к- means. При помощи реализованных в Deductor Мастера обработки и Мастера визуализации получены диаграммы (карты Кохонена), отражающие основные характеристики исходных данных (завод, период эксплуатации), а также полученные кластеры (рисунок 9).

х> ШШШШШ ÉKÍ

Рисунок 9 - Результаты кластеризации данных с заводов №15 и №61

Сравнение диаграмм полученных кластеров («Кластеры», рисунок 9,г) и диаграмм принадлежности исходных данных заводам («Заводы», рисунок 9,в), показало, что структура каждого из кластеров в основном образована данными, принадлежащими только одному заводу.

Диаграмма «Матрица расстояний» (рисунок 9,6) служит основой для формирования кластеров и характеризует удаленность друг от друга точек, соответствующих проценту брака на различных заводах.

Разбиение точек данных на кластеры происходит там, где расстояние между ними принимает максимальное значение (на диаграмме граница выделена более светлым тоном). Диаграмма «Период эксплуатации» (рисунок 9,а) отражает распределение исходных данных по периоду эксплуатации, из которой видно, что наработка деталей с завода №61 превышает наработку с завода №15.

Таким образом, результаты кластеризации свидетельствуют о том, что существует значительное различие в процессе возникновения дефектов в деталях, изготовленных на разных заводах, так как происходит четкое выявление кластеров (рисунок 9), образованных статистическими данными присущими конкретному заводу.

В связи с тем что, на каждом заводе уровень качества изготовленных деталей различается, проведен углубленный анализ, позволяющий определить, какой завод выпускает более качественную продукцию по сравнению с другими изготовителями.

Проводилась оценка коэффициентов корреляции г^ зависимостей доли дефектов деталей от периода эксплуатации для всех заводов, которая показала наличие значимой связи между ними (гхр > 0,8).

Далее выполнено определение зависимости распределения доли брака БЗК р, от их наработки х, для каждого завода. Для решения этой задачи использовался расчетный метод, известный под названием метода «наименьших квадратов» при выбранном типе зависимости р = <р(х)

N 2

Т\р,-Ф,)\ =т|п (5)

где N - количество точек в выборке.

В качестве сглаживающей линии выбрана линейная зависимость, определяемая выражением <р(х) = р(х) = а + Ьхг Корректность данного выбора подтверждается сравнением ошибок при определении вида сглаживающей кривой линейной зависимостью и полиномиальным законом (квадратичной зависимостью <р(х) = ах2 + Ьх + с). Проверка проводилась сравнением остаточных дисперсий для линейной и полиномиальной зависимостей при помощи /-"-критерия (критерия Фишера).

Рассчитанные уравнения регрессий зависимостей р1 от х, для БЗК, изготовленных из стали 45ХН на заводах №15, №61, №102 и №1161

представлены в таблице 4. Так как на заводе №61 анализу подвергались БЗК, изготовленные из двух марок сталей (45ХН и ЗОХНЗА), то аналитические зависимости для завода №61 представлены отдельно для каждой марки стали.

Таблица 4. Уравнения регрессий зависимостей р, от х, для различных заводов

авод (материал) Аналитическая зависимость

№15 (сталь 45ХН) р = 4,842-* +17,754

№61 (сталь 30 ХНЗА) р = 6,617-л-62,37

№61 (сталь 45ХН) р = 3,512 ■ * - 29,212

№102 (сталь 45ХН) р = 6,869 • л: + 3,067

№1161 (сталь 45ХН) р = 8,937 л-48,442

Графическое отображение полученных зависимостей представлено на рисунках 10—11.

Рисунок 10 - Зависимости доли брака БЗК от периода эксплуатации (заводы №№15, 61,102,1161, материал - сталь 45ХН)

"Заеод №61, сталь 45ХН -Завод №61, сталь ЗОХНЗА

100,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00

І ■ /

Период дксрлуатядии .т, лет

Рисунок 11 - Зависимости доли брака БЗК от периода эксплуатации (завод №61, материал - сталь ЗОХНЗА и сталь 45ХН)

Кластерный анализ показал, что распределение брака на различных заводах отличается друг от друга. Необходимо проверить, имеют ли эти отклонения случайный характер, то есть можно ли считать, что выборки взяты из одной и той же генеральной совокупности, для которых р (доля брака) в среднем показывает одинаковую линейную зависимость от X (периода эксплуатации), или же эти выборки существенно отличаются, то есть принадлежат разным совокупностям.

Для этого проводился сравнительный анализ зависимостей доли брака БЗК от наработки для заводов №№15, 61, 102, 1611 (сталь 45ХН) попарно, и зависимости доли брака БЗК, изготовленных на заводе №61, от наработки, но для двух разных материалов (сталь ЗОХНЗА и 45ХН).

Оценка различия проводилась методами проверки справедливости трех статистических гипотез.

Гипотеза 1: Но1:= - о равенстве остаточных дисперсий сравниваемых регрессий.

Гипотеза Но1 проверяется по Г- критерию, расчетное значение которого вычисляется сравнением остаточных дисперсий

Гипотеза 2: Но2 :Ь1=Ь2 - о равенстве угловых коэффициентов уравнений регрессий. Гипотеза проверяется по 1Ь - критерию Стьюдента.

Гипотеза 3: Н03 \ал=а1 - о равенстве свободных членов уравнений регрессий. Проверка этой гипотезы также осуществляется с помощью 1а -критерия Стьюдента.

Принятие решений о справедливости гипотез осуществляется сравнением расчетных значений критериев с табличными. Если расчетные значения 7а, Ть

или Р больше табличных, соответственно 1а т или щ „г то гипотезы отвергаются.

Для подтверждения предположения о существенном различии сравниваемых уравнений регрессий необходимо, чтобы хотя бы одна из гипотез Нл, Н о2 или НоЪ была отвергнута. В то же время принятие гипотез Но1 и Н0з позволяет сделать вывод об отсутствии статистического отличия между коэффициентами а и Ь сравниваемых уравнений регрессии. Основным же фактором, характеризующим различие качества изготовления деталей на разных заводах, является отличие угловых коэффициентов Ь, то есть опровержение гипотезы Но2. Результаты проверки гипотез представлены в таблице 5.

Таблица 5. Результаты сравнительного анализа зависимостей доли брака от наработки для различных заводов

Сравниваемые заводы, марка стали Проверка гипотез

Но1: Ь,=Ьг На з: а, = аг

Р Р аг.т,,/^ И ^а, т 14

Завод №15, №61 Сталь 45ХН 4,85 3,98 0,80 1,80 7,34 1,80

Завод №15, №102 Сталь 45ХН 4,30 3,92 1,30 1,76 0,11 1,76

Завод №15, №1161 Сталь 45ХН 6,62 4,11 1,67 1,86 6,18 1,86

Завод №61, №102 Сталь 45ХН 1,13 2,41 2,91 1,74 11,1 1,74

Завод №61, №1161 Сталь 45ХН 1,36 2,96 2,17 1,80 4,53 1,80

Завод № 102, № 1161 Сталь 45ХН 1,54 2,61 0,90 1,76 7,03 1,76

Завод №61 Сталь 45ХН, ЗОХНЗА 3,74 2,96 1,48 1,80 3,79 1,80

Расчеты показывают, что динамика возникновения и развития дефектов у продукции различных заводов отличается между собой во всех рассматриваемых случаях. Таким образом, представляется возможным выявить заводы с наилучшими и наихудшими показателями качества изготавливаемой продукции.

Самая высокая интенсивность увеличения дефектов наблюдается в партиях деталей изготовленных на заводах №№ 15 и 102, где в качества материала использовалась сталь 45ХН.

На заводе №15 уровень дефектных БЗК линейно возрастает с увеличением срока эксплуатации и после 14-16 лет их использования весь объем проверенных БЗК оказывается забракованным, следовательно, они должны быть выведены из эксплуатации значительно раньше этого срока для предотвращения массовых отказов во время эксплуатации. Распределение уровня дефектов БЗК, изготовленных на заводе №102, в целом повторяет картину, наблюдаемую у БЗК, изготовленных на заводе №15. Основной вид дефектов БЗК - усталостные трещины, которые приводят к поверхностным выкрашиваниям, что характерно для материалов, используемых в узлах трения качения, которые подвержены высоким циклическим контактным нагрузкам.

Более низкий уровень брака БЗК наблюдается для продукции завода №61. Продукция этого завода самая долговечная - детали сохраняют свою работоспособность при сроках эксплуатации более 20 лет, причем уровень брака БЗК на заводе №61 гораздо ниже по сравнению с другими заводами, несмотря на то, что наработка проверенных партий БЗК завода №61 значительно больше, чем у сравниваемых партий БЗК с других заводов. Это может свидетельствовать об ухудшении технологии изготовления деталей, что приводит к снижению их качества в настоящее время. Так как на заводе №61 анализу подвергались детали, изготовленные из двух сортов стали (45ХН и ЗОХНЗА), то можно сравнить качество продукции завода, изготовленной из различных видов сталей. Установлено, что детали, изготовленные из стали ЗОХНЗА, характеризуются более высоким уровнем брака.

Общая схема для анализа качества изготовления деталей представлена на рисунке 12.

АНАЛИЗ КАЧЕСТВА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЗК НА ЗАВОДАХ

Рисунок 12-Схема анализа качества изготовления деталей

В процессе неразрушающего контроля 269 БЗК, изготовленных из стали 12ХНЗ А (завод №1243) и имеющих наработку от 1 до 7 лет, была обнаружена только одна дефектная деталь. Это объясняется тем, что эти детали после изготовления их из низкоуглеродистой стали подвергали цементации.

Таким образом, явно просматривается преимущество применения БЗК из стали 12ХНЗА с ионной цементацией зубьев, так как в этом случае найден компромисс между необходимой прочностью детали и ее упругими свойствами, позволяющими воспринимать динамические нагрузки без интенсивного образования трещин и в то же время иметь достаточную твердость для предотвращения преждевременного износа зубьев.

Большие зубчатые колеса, как составная часть колесно-редукторного узла МВПС является одной из наиболее ответственных его деталей. Дефекты БЗК (излом зубьев, трещины, износ) приводят к постановке моторвагонного подвижного состава на неплановый ремонт, что влечет за собой увеличение расходов на ремонт и замену дефектных деталей, снижению коэффициента готовности подвижного состава. Поэтому детали ТПС должны отвечать наилучшим показателям безотказности и долговечности.

Сталь 45ХН содержит самую высокую долю углерода, что может оказывать влияние на появление значительного числа бракуемых БЗК с трещинами вследствие повышенной хрупкости изделий. Стали 35XH3A и 12ХНЗА в отличие от стали 45ХН являются высококачественными (содержание вредных примесей серы и фосфора меньше 0,025%), что должно обеспечивать более высокую надежность изготовленных из них деталей. Как показывают результаты неразрушающего контроля БЗК наиболее эффективной для изготовления БЗК является сталь 12ХНЗА. Однако вместе с тем стоимость БЗК, изготовленных из стали этой марки, самая высокая (72-75 тыс. руб.) по сравнению с другими (50-55 тыс. руб.). Поэтому была оценена эффективность применения более дорогих БЗК, характеризующихся повышенной долговечностью в эксплуатации.

Сравнение проводилось для двух материалов: сталь 45ХН и сталь 12ХНЗА. Так как текущая наработка БЗК, изготовленных из стали 12ХНЗА, не превышает 7 лет эксплуатации, то статистическая информация по выбраковке дефектных БЗК также ограничивается 7 годами. Анализ эффективности применения различных видов стали для изготовления БЗК проводился в рамках указанного периода.

Проведенный расчет показал, что затраты на неплановый ремонт МВПС с БЗК из стали 45ХН составили 1629,058 тыс. руб., а для МВПС с БЗК из стали 12ХНЗА — 1505,6 тыс. руб. на один электропоезд.

Таким образом, в рамках рассматриваемого периода экономичен эффективность применения БЗК, изготовленных из стали 12ХНЗА, выше, че БЗК из стали 45ХН. Экономия при применении БЗК из стали 12ХНЗ составляет 124 тыс. руб. на один электропоезд.

III. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

1. Организация контроля качества деталей тягового подвижного состава процессе их изготовления и эксплуатации является важнейшей составляюще обеспечения безопасной и эффективной работы железнодорожног транспорта.

2. Использование методов НК позволяет достоверно и эффективн оценить текущее состояние узлов и деталей подвижного состава, а так» обеспечить информационную поддержку для реализации статистическог управления качеством изделий.

3. Исходная информация для разработки и апробации методи управления качеством продукции получена на ОАО «ЛЛМЗ» и ОАО «МЛРЗ в течение 2005—2008 гг. по результатам:

- выходного НК методами ультразвукового и магнитопорошковог контроля на ЛЛМЗ 90897 осей колесных пар, 1745 БЗК и шестерен тягово передачи;

- входного НК методом магнитопорошкового контроля на МЛР больших зубчатых колес, изготовленных из различных марок сталей, н разных заводах и имеющих разную наработку от начала эксплуатации.

4. Методика оценки и управления качеством деталей ТПС реализован построением контрольных карт на примере результатов выходног неразрушающего контроля деталей подвижного состава, изготовленных н ЛЛМЗ.

5. Результаты проведенного анализа производственно-технологически процессов изготовления деталей подвижного состава на ЛЛМ свидетельствуют о наличии периодов неуправляемого функционировани производства, когда уровень дефектных изделий превышает установленны контрольные границы. Основными причинами дестабилизаци производственного процесса следует признать некачественное сырь поставщиков, недостаточно организованную систему контроля продукции.

6. Методика оценки качества деталей тягового подвижного состав методами кластерного и регрессионного анализа на основе входног неразрушающего контроля позволяет установить влияние на дефектност

деталей их наработки от начала эксплуатации, качества работы производителей и марки сталей.

7. Методами сравнительного анализа зависимостей от наработки процента дефектных больших зубчатых колес установлено, что

- лучшее качество изготовления одноименных деталей (БЗК) из стали 45ХН обеспечивалось на заводе №61

— качество деталей, изготовленных на этом заводе из стали 45ХН выше, чем из стали ЗОХНЗА.

8. Применение для изготовления БЗК более дорогостоящей стали 12ХНЗА обеспечивает экономический эффект в размере 124 тыс. руб. на один 10-ти вагонный электропоезд за счет более высоких показателей долговечности деталей на ее основе.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

В журналах, рекомендованных ВАК РФ:

1. Осипов Д.В. Статистический контроль качества / Карпов JI.A., Воробьев A.A., Константинова Е.В. // Железнодорожный транспорт. -М.: 2009. - №2. - с. 34-36.

2. Осипов Д.В. Оценка качества деталей тягового подвижного состава / Карпов Л.А., Воробьев A.A., Сосницкая Т.А. // Железнодорожный транспорт,

- М.: 2010. - №7. - с. 54-55.

3. Осипов Д.В. Применение методов кластерного, регрессионного и корреляционного анализов для оценки качества изготовления деталей тягового подвижного состава // Наука и техника транспорта. - М.: 2009. - №4.

- с. 79-87.

4. Осипов Д.В. Статистический контроль качества локомотивных деталей / Воробьев A.A., Скребков A.B. // Мир транспорта. - М.: МИИТ, 2009. - №4. -с. 122-127.

В остальных журналах и сборниках:

5. Осипов Д.В. Статистический контроль качества деталей тягового подвижного состава / Воробьев A.A., Пономарев А.П. // Труды X Научно-практической конференции «Безопасность движения поездов». - М.: МИИТ, 2009.-с. VI-9.

6. Осипов Д.В. Статистический контроль качества изготовления деталей на Люблинском литейно-механическом заводе / Воробьев A.A., Скребков A.B. // Труды IX Научно-практической конференции «Безопасность движения поездов». - М.: МИИТ, 2008. - с. Х-3.

7. Осипов Д.В. Применение статистических методов контроля качества на локомотиворемонтных заводах / Пономарев А.П. // Труды Научно-практической конференции «Неделя науки - 2009. Наука МИИТа -транспорту». - М.: МИИТ, 2009. - с. II-71.

8. Осипов Д.В. Контроль состояния деталей и узлов деталей тягового подвижного состава // Труды XI Научно-практической конференции «Безопасность движения поездов». - М.: МИИТ, 2010. - с. Х-8.

9. Осипов Д.В. Многофакторный анализ качества изготовления больших зубчатых колес. / Воробьев A.A., Пономарев А.П. // Труды XI Научно-практической конференции «Безопасность движения поездов». - М.: МИИТ, 2010.-с. V-41.

10. Осипов Д.В. Оценка эффективности плазменного упрочнения бандажей колесных пар локомотивов на Восточно-Сибирской железной дороге / Воробьев A.A., Скребков A.B. // Вестник Уральского государственного университета путей сообщения. - 2011. - № 4 (12). - с. 15-22.

Осипов Денис Витальевич

УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЯГОВОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

05.02.22 - Организация производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано к печати ¿Чп1-/ ЛО/Л1 Формат бумаги 60x90 1/16

Объем 1,5 п. л. Заказ № </?6 Тираж 80 экз.

УПЦ ГИ МИИТ, 127994, Москва, ул. Образцова, д.9, стр.9

61 12-5/2617

ФГБ ОУ ВПО «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

На правах рукописи

Осипов Денис Витальевич

УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЯГОВОГО

ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Специальность - 05.02.22 -Организация производства (транспорт)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: профессор, д. т. н. Воробьев А. А.

МОСКВА-2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................4

ГЛАВА 1. ОРГАНИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА.............................................9

1.1 Анализ работ, посвященных обеспечению качества продукции.................9

1.2 Методы контроля качества, их применение в процессе производства и эксплуатации тягового подвижного состава.......................................................20

1.3 Выводы.............................................................................................................27

ГЛАВА 2. ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ПРОИЗВОДСТВА ДЕТАЛЕЙ ТЯГОВОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА НА ОСНОВЕ МЕТОДОВ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ .28

2.1 Роль неразрушающего контроля в обеспечении качества производства деталей тягового подвижного состава.................................................................28

2.2 Методы и технологии неразрушающего контроля деталей подвижного состава (применительно к продукции Люблинского литейно-механического завода).....................................................................................................................30

2.3 Систематизация информации для анализа и управления качеством работы тягового подвижного состава...............................................................................39

2.4 Выводы.............................................................................................................46

ГЛАВА 3. СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ТЯГОВОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА......47

3.1 Показатели качества продукции, принципы и инструменты статистического контроля качества.....................................................................47

3.2 Применение статистических методов для управления качеством продукции на Люблинском литейно-механическом заводе.............................53

3.3 Выводы.............................................................................................................87

ГЛАВА 4. МЕТОДИКА АНАЛИЗА ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА КАЧЕСТВО ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ТЯГОВОГО ПОДВИЖНОГО

СОСТАВА (НА ПРИМЕРЕ ЭЛЕМЕНТОВ ТЯГОВОЙ ПЕРЕДАЧИ).............89

4.1 Оценка качества изготовления деталей методами кластерного анализа... 89

4.2 Определение зависимостей доли брака деталей от наработки методами регрессионного анализа......................................................................................100

4.3 Оценка влияния на дефектность деталей различных материалов и производителей....................................................................................................109

4.4 Оценка экономической эффективности изготовления больших зубчатых колес из различных марок сталей......................................................................118

4.5 Выводы...........................................................................................................123

ЗАКЛЮЧЕНИЕ....................................................................................................124

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...................................................................................126

ПРИЛОЖЕНИЕ 1................................................................................................138

ВВЕДЕНИЕ

В связи с ростом интенсивности перевозок, а также скоростей движения и возросшими требованиями по обеспечению безопасности при перевозках пассажиров и материальных ценностей качеству изготовления деталей тягового подвижного состава (ТПС) уделяется особое внимание.

Принятая 15 января 2007 года «Функциональная стратегия управления качеством в ОАО «Российские Железные Дороги»» (ОАО «РЖД») предъявляет предприятиям по ремонту и изготовлению деталей и агрегатов ТПС жесткие требования к качеству поставляемой ими продукции [119], что вынуждает их изыскивать более совершенные и информативные, а также экономически выгодные методы оценки состояния процессов изготовления и ремонта деталей. Для ОАО «РЖД» как потребителя продукции важно оценивать ее качество в соответствии с результатами анализа эксплуатационных свойств, разрабатывать комплекс мероприятий, направленных на увеличение сроков службы деталей и снижение себестоимости.

Стоит отметить, что получение прибыли ОАО «РЖД» в секторе пригородных пассажирских перевозок лимитируется социальными обязательствами в области ее ценовой политики, жестко регулируемой государством. В других направлениях деятельности компании (грузоперевозки и пассажирские перевозки в дальнем сообщении) постоянно возрастает влияние конкурентов. Указанные факторы вынуждают ОАО «РЖД» проводить активную политику в области разработки и проведения стратегии, направленной на повышение качества предоставляемых услуг и увеличения рентабельности перевозок. Это позволит Компании достичь конкурентных преимуществ (удобства, быстроты обслуживания, уровня сервиса) в неценовой области, что создаст резерв для ее дальнейшего развития и привлечения новых клиентов в долгосрочной перспективе. Как показывает мировой опыт, эта задача может быть решена ОАО «РЖД»

только путем системного подхода к оптимизации всех направлений и функциональных составляющих деятельности на основе методологии управления качеством как интегрирующей платформы.

Среди многоплановых функциональных стратегий, принятых для дальнейшей реализации, особое место занимают стратегия развития рынка ремонта подвижного состава и повышения эффективности ремонтного производства в Компании, а также стратегия эффективного обеспечения потребностей ОАО «РЖД» в материальных ресурсах и технических средствах.

В локомотивном хозяйстве требуемый уровень эксплуатационной надежности и обеспечение безопасности движения ТПС достигается за счет необходимого запаса прочности, заложенного при проектировании, а также действующей планово-предупредительной системы технического обслуживания и ремонта, предусматривающей использование технических средств и технологий неразрушающего контроля (НК) ответственных узлов и деталей. Использование методов НК позволяет принять решение о способности контролируемого узла (детали) ТПС выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или наработки.

Проведение плановой диагностики деталей ТПС методами НК и средствами диагностирования позволяет оценить состояние контролируемого изделия, как во время эксплуатации, так и при его изготовлении. Результаты НК деталей и узлов ТПС на заводах-изготовителях, локомотиворемонтных предприятиях и в ремонтных локомотивных депо позволяют оценить качество изготовления и восстановления деталей, а также провести необходимые мероприятия для поддержания его в хорошем техническом состоянии в процессе их производства. Результаты НК представляют собой совокупность статистических данных, отражающих объективную оценку фактического состояния деталей ТПС.

Особенно важно в этой ситуации как можно более полно и глубоко осуществить анализ информации, полученной в результате НК продукции, чтобы выявить все возможные факторы, влияющие на уровень качества изготовления деталей, что, в свою очередь, позволит оперативно исключить их негативное воздействие. Также необходимы действия по управлению качеством изготовления изделий для своевременного вмешательства в технологический процесс производства с целью поддержания его в управляемом состоянии. При современных масштабах развития производства эти мероприятия необходимо осуществлять методами статистического контроля качества.

Целью диссертационной работы является разработка методов:

- применение методов управления качеством изготовления деталей ТПС на основе статистического контроля качества;

- оценка качества изготовления различными производителями одноименных деталей ТПС из различных материалов на основе кластерного, корреляционного и регрессионного анализов.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решены следующие задачи:

- разработана методика контроля качества изготовления деталей ТПС на локомотиворемонтных предприятиях и заводах-изготовителях с использованием статистических методов контроля качества;

- построены контрольные карты технологических процессов изготовления деталей ТПС на заводах-изготовителях;

- разработана методика оценки качества изготовления одноименных деталей ТПС на различных заводах методами кластерного, корреляционного и регрессионного анализов;

- проведена оценка эффективности применения различных материалов для изготовления одноименных деталей ТПС.

Научная новизна и практическая значимость диссертационной работы заключается в разработке методик:

- управления качеством изготовления деталей ТПС с последующим ее использованием в технологическом процессе производства изделий;

- оценки качества изготовления различными производителями из разных марок стали одноименных деталей ТПС, характеризующихся различными наработками, методами кластерного, корреляционного и регрессионного анализов с использованием результатов НК деталей.

К числу основных результатов диссертационной работы следует отнести:

1. Методику контроля качества изготовления деталей ТПС с использованием статистических методов контроля качества;

2. Контрольные карты технологического процесса изготовления (на примере Люблинского литейно-механическом завода (ЛЛМЗ)) осей колесных пар, больших зубчатых колес (БЗК) и малых шестерен зубчатой передачи ТПС;

3. Методику оценки качества деталей ТПС методами кластерного, корреляционного и регрессионного анализов по результатам их входного контроля на Московском локомотиворемонтном заводе (МЛРЗ);

4. Анализ экономической эффективности применения различных марок сталей при изготовлении деталей моторвагонного подвижного состава (МВПС) на примере БЗК.

Методы исследования. Для решения перечисленных задач в диссертационной работе используются статистические методы контроля качества, методы неразрушающего контроля деталей ТПС, а также методы кластерного, корреляционного и регрессионного анализов, методы проверки статистических гипотез для сравнительного анализа качества изготовления деталей ТПС (на примере БЗК тяговой передачи электропоездов) различными производителями и из различных марок сталей.

Структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из 133 страниц основного текста, содержащего введение, 4 главы,

заключение, список литературы (132 наименования) и 1 приложение, работа содержит 25 рисунков.

В первой главе рассмотрены основные этапы развития научных исследований в области управления качеством изготовления изделий; проведен обзор работ, посвященных зарождению и развитию квалиметрии, применению статистических методов оценки качества продукции машиностроительного производства, рассмотрены основные системы и стандарты качества, а также раскрыты основные методы контроля продукции машиностроительных заводов.

Во второй главе описаны основные методы НК, условия применимости этих методов, средств диагностики и измерения, а также приведены результаты НК при изготовлении и ремонте ТПС.

В третьей главе рассмотрены основные методы статистического контроля качества, обосновано их применение для управления качеством изготовления деталей ТПС на локомотиворемонтном заводе. По результатам НК на Люблинском литейно-механическом заводе выработан комплексный подход к регулированию технологических процессов изготовления деталей ТПС с использованием статистических методов контроля качества.

Четвертая глава посвящена оценке качества БЗК, изготовленных из различных марок стали различными производителями и имеющих различную наработку от начала эксплуатации, с использованием методов кластерного, корреляционного и регрессионного анализов. На основании расчетов был выявлен материал для изготовления БЗК с наилучшими показателями качества. Приведен расчет экономической эффективности применения при производстве деталей материала, наиболее эффективно обеспечивающего качество деталей в процессе эксплуатации ТПС.

В заключении приведены основные результаты и выводы по диссертационной работе.

ГЛАВА 1. ОРГАНИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

1.1 Анализ работ, посвященных обеспечению качества продукции

Оценке и контролю качества продукции, как важнейшей характеристике производственного процесса, уделялось и уделяется большое внимание.

Качество - это совокупность характеристик продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением [ГОСТ 15467-79]. Качество продукции в настоящее время приобретает все большее значение в связи с интеграцией рынка, научно-техническим прогрессом и, как следствие, постоянно возрастающими требованиями потребителей. Показателей, оценивающих качество товара, большое количество, и для каждого они различны, поэтому возникла необходимость развития такого направления в менеджменте, как управление качеством.

Управление качеством - действия, осуществляемые при создании и эксплуатации или потреблении продукции, в целях установления, обеспечения и поддержания необходимого уровня ее качества (ГОСТ 15467-79]. При этом на объект управления (продукт либо технологический процесс) непрерывно воздействует координирующий сигнал, обеспечивающий поддержание уровня качества объекта управления требованиям потребителя.

Понятие «управление качеством» с научной точки зрения возникло на рубеже 19-го и 20-го столетий, когда завершился процесс перехода к принципам разделения труда, и остро встала проблема взаимозаменяемости и точности производства [31]. Принимая во внимание значительные колебания параметров технологических процессов производства, было необходимо выдвинуть критерий качества изготовленной продукции, позволяющий стабилизировать отклонения размеров при массовом изготовлении деталей.

9

В качестве такого критерия Ф. Тейлором были предложены интервалы, устанавливающие пределы отклонений контролируемых параметров в виде нижних и верхних границ [119, 120]. Поле значений такого интервала называлось полем допуска.

Наличие поля допуска облегчило работу инженеров-конструкторов, так как увеличилась точность сопряжения соприкасающихся поверхностей деталей, но вместе с тем усложнилась технологическая система поддержания номинальных параметров изделий в рамках установленного допуска. Кроме того производственники не старались выдерживать измеряемые показатели детали максимально близко к номинальным показателям, часто ориентируясь на допусковые границы, что в конечном счете приводило к выходу контролируемых значений параметра изделия за поле допуска.

Все это привело к тому, что предложенная Тейлором концепция контроля качества продукции, основанная на простом разделении изготовленных деталей на удовлетворяющие допуску (годные) и не удовлетворяющие (дефектные), не дала ощутимого толчка к всеобщему развитию системы управления качеством. Решение о переналадке оборудования принималось тогда, когда в партиях деталей уже были обнаружены дефектные изделия. Постепенно пришло понимание того, что появление брака в изделиях вызывается, как правило, системными причинами, устранение которых невозможно без оперативного управления технологическими процессами. Пристальное внимание специалистов было уделено возможности спрогнозировать выход контролируемых параметров изделий за допусковые границы, что переключило их внимание с контроля готовой продукции на отслеживание параметров производственного процесса, который вызывает интенсивный рост дефектных изделий. В результате исследования изменчивости технологических процессов появились статистические методы управления процессами.

С момента зарождения статистических методов контроля качества специалисты понимали, что качество продукции формируется в результате

сложных процессов, в основе которых лежат производственные и человеческие факторы. Поэтому обеспечение должного уровня качества потребует умения управлять всеми влияющими на производство внешними и внутренними воздействиями, определять возможные стратегии реализации качества, прогнозировать и оценивать заинтересованность потребителей в продукции требуемого уровня качества.

Одним из направлений по обеспечению надлежащего качества изготовленных изделий является применение статистических методов контроля качества деталей. Вопросам математико-статистических методов исследования статистической информации посвящено большое количество отечественной и зарубежной литературы [1-11, 17, 19, 21-28, 43, 55, 56, 69, 70, 71, 75, 78-80, 85, 97, 105, 112, 124, 128, 130, 131]. Толчком к развитию статистических методов контроля послужили исследования американского экономиста Вальтера Э. �