автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.23, диссертация на тему:Управление качеством процесса розлива ликероводочной продукции

На правах рукописи

Гатилова Елена Вадимовна

УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ПРОЦЕССА РОЗЛИВА ЛИКЕРОВОДОЧНОЙ ПРОДУКЦИИ

Специальность 05.02.23 - Стандартизация и управление качеством продукции

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

005019110

3 МАП 2012

Курск - 2012

005019110

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Юго-Западный государственный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Ивахиенко Александр Геннадьевич

Официальные оппоненты: Маслак Анатолий Александрович

доктор технических наук, профессор филиал ФГБОУ ВПО Кубанского государственного университета в г. Славянск-на-Кубани, заведующий лабораторией «Объективные измерения»

Сазонов Сергей Юрьевич

кандидат технических наук, доцент Юго-Западный государственный университет

доцент кафедры «Информационные системы и технологии»

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Государственный

университет - учебно-научно-производственный комплекс»

Защита диссертации состоится «21» мая 2012 г. в 12-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.105.09 при Юго-Западном государственном университете по адресу: 305040, г. Курск, ул. 50 лет Октября, д. 94 (конференц-зал).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Юго-Западного государственного университета.

Автореферат разослан апреля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.105.09

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Ликероводочная промышленность - важнейший сектор пищевой отрасли Российской Федерации. Годовой объем потребления легальной ликероводочной продукции в России составляет около 110 млн дал. В 2010 году средний россиянин употребил около 8,7 л. такой продукции.

Из-за перенасыщения рынка разнообразными водками и ликероводоч-ными изделиями потребитель располагает большим выбором. Для сохранения лояльности потребителя необходимо обеспечивать и контролировать качество на каждом этапе производства продукции.

Одним из основных процессов производства ликероводочной продукции является ее розлив и оформление. Ввиду того, что на предприятиях широко используется способ дозирования по уровню, то существенной является проблема точности дозирования и перерасхода продукта присущая данному способу при использовании стеклотары без контролируемого уровня налива, нестабильной по показателю полной вместимости. Это приводит к трудности, а, зачастую, невозможности обеспечения показателей качества ликеро-водочной продукции по наполнению тары требованиям ГОСТ Р 52194-2003, не превышая предельно допустимые нормативы потерь спирта, установленные СН 10-12446-99.

Данная проблема усугубляется тем, что на ликероводочных заводах страны процесс лабораторного контроля стеклотары принято рассматривать отдельно от процесса дозирования в нее продукта, что затрудняет процесс настройки оборудования для достижения требуемых показателей качества.

Помимо этого, в настоящее время, отсутствуют методы расчета допусков на независимые параметры процессов, в том числе процесса розлива, обеспечивающих нахождение выходных параметров этих процессов в пределах заданных допусков, эквивалентных по эффективности методам расчета размерных цепей.

Таким образом, актуальной является разработка метода, позволяющего осуществлять точное дозирование ликероводочной продукции до заданного уровня в стеклотару без контролируемого уровня налива, нестабильную по показателю полной вместимости, а также метода назначения допусков на независимые параметры процессов, не являющиеся параметрами размерных цепей.

Цель работы заключается в управлении качеством процесса розлива ликероводочной продукции для удовлетворения ожиданий потребителей к наполнению тары.

Объект исследования. Процесс розлива ликероводочной продукции в стеклотару.

Предмет исследования. Взаимосвязи между действующими факторами процесса розлива ликероводочной продукции и методы управления его качеством.

Задачи исследования:

1. Определить факторы, влияющие на точность дозирования ликерово-дочной продукции до заданного уровня, и выявить из них значимые;

2. Выполнить экспериментальные исследования и получить регрессионные модели процесса розлива ликероводочной продукции до заданного уровня фасовочными машинами разных типов и принципов действия;

3. Разработать метод назначения допусков на независимые параметры процессов, обеспечивающих нахождение выходных параметров в пределах заданных допусков, применимый, в том числе, к процессу розлива;

4. Разработать комбинированный метод дозирования ликероводочной продукции до заданного уровня с точностью, соответствующей точности дозирования по объему, и обеспечивающий получение продукции, соответствующей по полноте налива требованиям нормативных документов;

5. Создать инструкцию, позволяющую организовывать контроль качества ликероводочной продукции в процессе ее розлива и оформления, обеспечивающий соответствие продукции требованиям ГОСТ Р 52194-2003;

6. Провести опытную апробацию разработанных методов и инструкции в производственных условиях для подтверждения их пригодности к применению.

Методы исследования, обоснованность, достоверность.

Для решения поставленных задач были использованы методы планирования эксперимента, теории вероятностей, теории ошибок измерений, математической статистики и инструменты менеджмента качества.

Обоснованность применяемых методов подтверждается их широким использованием в самых различных прикладных исследованиях.

Достоверность результатов и выводов работы подтверждена большим объемом экспериментальных исследований, проведенных на сертифицированном оборудовании с применением поверенных средств измерений, а также апробацией на производстве.

Область исследований. Содержание диссертации соответствует п.З «Методы стандартизации и менеджмента (контроль, управление, обеспечение, повышение, планирование) качества объектов и услуг на различных стадиях жизненного цикла продукции» паспорта научной специальности 05.02.23 - «Стандартизация и управление качеством продукции» (технические науки).

Автор защищает:

- результаты выявления значимых факторов: а) полной вместимости стеклотары, используемой в процессе розлива; б) величины разрежения, создаваемого эксгаустером в верхней части разливного блока фасовочной машины и/или в наполняемой продуктом стеклотаре; в) времени наполнения стеклотары продуктом; г) температуры продукта на линии розлива, оказывающих влияние на процесс розлива ликероводочной продукции до заданного уровня, и регрессионные зависимости уровня налива продукта в стеклотаре от этих факторов;

- вариационно-статистический метод назначения допусков на независимые параметры процессов, для обеспечения нахождения выходных параметров в пределах заданных' допусков, основанный на использовании уравнений множественной линейной регрессии и экспертной оценки значимости влияния независимых параметров на выходные параметры;

- комбинированный метод дозирования ликероводочной продукции в стеклотару, позволяющий осуществлять розлив продукта до заданного уровня с точностью, соответствующей точности дозирования по объему, и гарантирующий получение продукции, соответствующей по полноте налива требованиям нормативной документации.

Научная новизна диссертационного исследования заключается в:

- выявленных значимых факторах, оказывающих влияние на процесс розлива ликероводочной продукции до заданного уровня, и регрессионных зависимостях уровня налива продукта в стеклотаре от данных факторов;

- вариационно-статистическом методе назначения допусков на независимые параметры процессов, не являющиеся параметрами размерных цепей;

- комбинированном методе дозирования ликероводочной продукции в стеклотару.

Практическую значимость диссертационной работы составляет

инструкция по контролю качества продукции в процессе упаковывания, позволяющая организовать контроль качества ликероводочной продукции в процессе ее розлива и оформления, обеспечивающий соответствие продукции требованиям ГОСТ Р 52194-2003.

Применение на производстве разработанных методов обеспечило получение ликероводочной продукции, удовлетворяющей ожидания потребителей и требования нормативной документации к наполнению тары, при ее дозировании до заданного уровня в стеклотару без контролируемого уровня налива, нестабильную по показателю полной вместимости.

бсновные теоретические и практические результаты работы внедрены в практическую деятельность ООО «Первый ликеро-водочный завод «Курский» (г. Курск), и используются в учебном процессе Юго-Западного государственного университета по специальности «Управление качеством» по дисциплинам «Средства и методы управления качеством» и «Технология и организация производства продукции и услуг».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: 1-оЙ и Н-ой Международных научно-практических конференциях «Инновации, качество и сервис в технике и тех-нологйях» (Курск, 2009, 2011 гг.), ХН-ой Международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы машиностроения» «Технология 2010 » (Орел, 2010 г.), 1Х-ой Международной научно-технической конференции «Инновация, экология и ресурсосберегающие технологии на предприятиях машиностроения, авиастроения, транспорта и сельского хозяйства» «ИнЭРТ-2010» (Ростов-на-Дону, 2010 г.), VIII-

ой Международной научно-технической конференции «Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации» (Курск, 2011 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 научных работ, перечень которых приведен в конце автореферата, из них четыре статьи в рецензируемых научных журналах и изданиях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов по работе, библиографического списка, включающего 117 наименований, 7 приложений. Объем основной части диссертации составляет 151 стр. машинописного текста и содержит 35 рис., 23 табл.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследования, определены цель и задачи работы, сформулированы научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе диссертации установлены причины снижения качества ликероводочной продукции в процессе ее розлива; проанализированы современные подходы к обеспечению и контролю качества процесса розлива ликероводочной продукции и выявлены недостатки этих подходов.

На основе практического опыта разработана причинно-следственная диаграмма, раскрывающая возможные причины снижения качества ликеро-водочной продукции в процессе ее розлива.

На основе обзора литературных источников проанализированы современные подходы к обеспечению и контролю качества процесса розлива ликероводочной продукции. Приведены требования ГОСТ Р 52194 к наполнению тары ликероводочной продукцией, а также требования ПТР 10-12292-99 к организации и проведению контроля точности ее дозирования в тару. Установлено, что организация и контроль точности дозирования продукции, проводимые в соответствии с ПТР 10-12292-99, являются недостаточными в случае осуществления розлива продукта до заданного уровня в стеклотару без контролируемого уровня налива, нестабильную по показателю полной вместимости. Оценка ожиданий потребителей, проведенная работниками отдела маркетинга ООО «Первый ЛВЗ «Курский», выявила, что 87% опрошенных ожидают, чтобы в выставленных в ряд бутылках с ликероводочной продукцией был одинаковый визуальный уровень продукта.

На основе анализа отечественного и зарубежного опыта в области производства ликероводочной продукции, исследования подходов к организации контроля и обеспечению ее качества в процессе розлива, изучения требований нормативной документации к наполнению ей стеклотары, сформулированы цель и основные задачи диссертационного исследования.

Во второй главе на основе экспериментальных исследований ¡факторов, оказывающих влияние на процесс розлива, выявлены наиболее значимые их них; получены регрессионные зависимости уровня налива продукта в

6

стеклотаре от значимых факторов; разработан вариационно-статистический метод назначения допусков на независимые параметры процессов, обеспечивающих нахождение выходных параметров в пределах заданных допусков, в том числе процесса розлива.

Определено, что при розливе ликероводочной продукции до заданного уровня, на уровень и полноту ее налива в стеклотару оказывают влияние следующие основные факторы:

1) собственная точность дозирования продукта фасовочной машиной;

2) стабильность используемой при розливе стеклотары по показателю полной вместимости;

3) температура продукта на линии розлива;

4) внешние воздействия, оказываемые на фасовочную машину (работа персонала; вибрация, создаваемая оборудованием цеха розлива).

Установлено, что собственная точность дозирования продукта фасовочной машиной (рис.1) зависит от:

- конструктивных особенностей фасовочной машины;

- начальных значений параметров фасовочной машины:

а) скорости вращения, стабильности вращения и плавности остановки карусели (для фасовочных машин карусельного типа);

б) соотношения скоростей расхода и поступления продукта в разливной блок (для фасовочных машин карусельного типа);

в) состояния резиновых уплотнителей в подсистеме «тара - фасовочное устройство», расположенных на стыках сливных и воздушных трубок фасовочных устройств;

г) величины разрежения, создаваемого эксгаустером в верхней части разливного блока фасовочной машины и/или в наполняемой продуктом таре (для фасовочных машин, осуществляющих дозирование продукта под низким вакуумом);

д) состояния наливных трубок и пружин фасовочных устройств;

е) состояния механизмов поджима тары (для фасовочных машин карусельного типа);

ж) состояния механизма опускания фасовочных устройств к таре (для фасовочных машин линейного типа);

з) состояния резиновых колец, с помощью которых выставляют необходимый уровень налива продукта в тару;

и) времени наполнения тары продуктом (для фасовочных машин линейного типа);

- скоростей процессов, протекающих в фасовочной машине, действующих на ее узлы и механизмы, приводящих к изменению начальных значений параметров;

- условий эксплуатации фасовочной машины.

Экспериментальными исследованиями установлены значения коэффициентов корреляции между точностью дозирования ликероводочной продукции до заданного уровня, а также полной вместимостью стеклотары и основ-

ными факторами (см. табл.).

Рис. 1. Процесс дозирования на фасовочной машине линейного типа (разладка оборудования)

Таблица

Значения коэффициентов корреляции_

Уровень налива продукта, мм Величина разрежения, мбар Время наполнения стеклотары, с Температура продукта, °С Полная вместимость стеклотары, мл

-0,78 0,34 1,0 -0,95

Полная вместимость стеклотары, мл Толщина стенок, мм Толщина дна, мм Высота, мм Внешний диаметр корпуса, мм

-0,97 -0,94 0,58 0,64

Установлено также, что размах величины уровня налива, соответствующего номинальной вместимости, для тары одного производителя, наименования, вида, но разных дат производства, составил 10,85 мм, тогда как для аналогичной стеклотары от одной даты производства он находится в пределах от 6,9 до 8,65 мм.

Для выявленных значимых факторов, с использованием методов планирования эксперимента, были построены регрессионные модели процесса розлива фасовочными машинами: линейной, осуществляющей дозирование при повышенном давлении в фасовочных устройствах, и карусельной, осуществляющей дозирование под низким вакуумом. Для нахождения оценок коэффициентов регрессионных моделей, проверки адекватности этих оценок и модели в целом, в точках полных факторных планов N = 23 были проведены эксперименты в двукратной повторности.

При использовании фасовочной машины линейного типа, регрессионная модель имеет вид:

у = 697,88 + 0,6я, - 0,99jt2 + 0,53х3, (1)

где .у - уровень налива продукта в стеклотаре, мм; х\ - время наполнения стеклотары продуктом, с;

Х2- полная вместимость стеклотары, используемой в процессе розлива, мл; *з - температура продукта на линии розлива, °С.

Доверительные интервалы оценок коэффициентов модели (1) при уровне значимости 0,05 равны: а0е(691,81; 703,96); а,е(0,57; 0,63); а2е(- 1,00; - 0,98); а36(0,49; 0,56).

Регрессионная модель (1) является адекватной при уровне значимости 0,05, коэффициент детерминации Л2 = 0,999934, а значение критерия Фишера FpaC4 (20237) >FKP (9,12).

При использовании фасовочной машины карусельного типа, регрессионная модель имеет вид:

у = 709,28 - 0,1 1л, - 0,99*5 + 0,53*6, (2)

где у - уровень налива продукта в стеклотаре, мм; *4 — величина разрежения, создаваемого эксгаустером, мбар; *5- полная вместимость стеклотары, используемой в процессе розлива, мл; хь- температура продукта на линии розлива, °С.

Доверительные интервалы оценок коэффициентов модели (2) при уровне значимости 0,05 равны: о0е(703,21; 715,35); алЕ(- 0,113; - 0,107); äs£(— 1,00; - 0,98); а6е(0,49; 0,56).

Регрессионная модель (2) является адекватной при уровне значимости 0,05, коэффициент детерминации R2 = 0,99994, а Fpac4 (22050) > FKp (9,12).

Для разработки метода назначения допусков на независимые параметры процессов, рассмотрены линейные регрессионные модели, параметры которых не являются параметрами размерных цепей, вида у — а0 + £*=1 а( х(. Полное приращение значения выходного параметра процесса имеет вид

Ду = Да0 + ЕГ=х Да, xt + £?= х щ Axt. (3)

Расчет допусков на независимые параметры процесса осуществлялся по зависимости (4), полученной путем преобразования выражения (3) и введения в рассмотрение вместо приращений Ау и Длг, величин допусков на зависимый (выходной) параметр Ту и независимые (входные) параметры Тх„ а также значений весовых коэффициентов Ь,

Txt = J (Ту - (Да0 + 2Г=1 xmt)\ (4)

где Тх,—допуск на независимый параметр процесса;

bt - весовой коэффициент (значимость) параметра х„ учитывающий сложность управления этим параметром, получаемый на основе экспертных оценок, £Г=1 bf = 1;

а/ - оценка коэффициента уравнения регрессии; Ту - допуск на выходной параметр процесса;

Да, - приращение коэффициента а, при параметре х„ принимаемое равным величине доверительного интервала;

хт1 - медиана или математическое ожидание выборки независимого параметра х„ влияющего на выходной параметру

Разработан вариационно-статистический метод назначения допусков на независимые параметры процессов, в том числе процесса розлива, обеспечивающих нахождение выходных параметров этих процессов в пределах заданных допусков (ри'с.2), состоящий из четырех этапов.

Получение линейных регрессионных моделей процесса и оценка их адекватности

• Экспет-ная оценка значимости влияния независимых

кцШН

• Экспертная оценка значимости влияния независимых параметров на выходные параметры процесса

|ш1||!

• Задание величины допуска на выходной параметр и расчет величин допусков на независимые параметры

• Оценка возможности обеспечения полученных величин допусков на независимые параметры на производстве

Рис. 2. Последовательность этапов вариационно-статистического метода назначения допусков

Выполнение четвертого этапа, связанного с анализом моделей (1) и (2), показало, что вследствие больших значений доверительных интервалов, оказалось невозможным обеспечить величину допуска на выходной параметр в желаемом диапазоне от 2 до 5 мм. Поэтому были проведены повторные эксперименты в более узком диапазоне варьирования факторов с повышенной точностью измерений. Уточненные модели имеют следующий вид:

у = 460,81 + 0,3*1 - 0,53x2 + 0,32х3, (5)

>> = 468,21-0,1х4-0,53*5 + 0,32x6. (6)

Доверительные интервалы оценок коэффициентов модели (5) при уровне значимости 0,05 равны: д0€(459.91; 461,72); а, 6(0,298; 0,305); а2е(-0,530; - 0,526); а3£(0,319; 0,322).

Регрессионная модель (5) является адекватной при уровне значимости 0,05, коэффициент детерминации Я2 = 0,999996, а (345091) > /\р (9,12).

Доверительные интервалы оценок коэффициентов модели (6) при уровне значимости 0,05 равны: а0€(466,92; 469,49); а4€(- 0,102; - 0,099); а5£(- 0,530; - 0,525); а6£(0,320; 0,325).

10

Регрессионная модель (6) является адекватной при уровне значимости 0,05, коэффициент детерминации Я2 = 0,999992, а Fp¡¡cч (172859) > /\р(9,12).

С помощью вариационно-статистического метода установлены допуски на параметры хь хг, хъ,хь х< и х6 моделей (5) и (6). С учетом полученных значений допусков: Тх\ = 2 с, Тх2 и Тх5 = 4 мл, Тх3 и Тх6 = 4 °С, Тх4 = 6 мбар, для стеклотары с номинальным объемом продукции 0,5 л, были назначены предельные отклонения к независимым параметрам: х, = 7±1 с; х2 и х5 = =521±2 мл; их6= 20±2 °С; х4 = 50±3 мбар.

Третья глава содержит описание разработанного комбинированного метода дозирования ликероводочной продукции и инструкции по контролю качества продукции в процессе упаковывания.

• Лабораторный контроль партии стеклотары по показателю уровня налива, соответствующего номинальной вместимости по датам производства, входящих в ее состав паллет

:

• Сортировка стеклотары и контроль предоставления к розливу стеклотары от одной даты производства

Контроль технического состояния фасовочной машины и ее настройка на номинальный уровень налива продукта в стеклотару

• Настройка и контроль значимых независимых параметров, влияющих на точность процесса розлива, на их соответствие назначенным допускам

> Контроль точности дозирования продукта после его розлива в стеклотару (контроль полноты и уровня налива продукта в бутылках)

Разрешение розлива продукта в стеклотару при выставленном уровне налива

Рис.3. Последовательность этапов комбинированного метода дозирования ликероводочной продукции

Комбинированный метод дозирования ликероводочной продукции базируется на дозировании по уровню, соответствует по точности дозированию по объему и гарантирует получение ликероводочной продукции, соответ-

11

ствующей по полноте налива требованиям нормативной документации, при розливе продукта в стеклотару без контролируемого уровня налива, нестабильную по показателю полной вместимости.

Суть комбинированного метода дозирования заключается в:

- изменении процедуры лабораторного контроля стеклотары перед ее подачей в производство;

- рассмотрении процесса входного контроля стеклотары и процесса дозирования в нее продукта как единого процесса обеспечения точности дозирования ликероводочной продукции в стеклотару.

Комбинированный метод дозирования ликероводочной продукции реализуется в шесть этапов (рис.3).

Преимуществами разработанного комбинированного метода дозирования являются: его простота и применимость на ликероводочных заводах, отсутствие потребности в дополнительных затратах и человеческих ресурсах.

Применение инструкции по контролю качества продукции в процессе упаковывания и разработанных методов позволило гарантировать получение продукции, удовлетворяющей ожидания потребителей и требования нормативной документации к наполнению тары.

В четвертой главе приведены результаты апробации разработанных методов и инструкции в ООО «Первый ликеро-водочный завод «Курский». Испытания проводились при розливе водки (40 об. %) в стеклотару без контролируемого уровня налива КПМ-30-500-СХ производителя - ОАО «СИ-ТАЛЛ» и бальзама (45 об. %) в стеклотару без контролируемого уровня налива В-28-2-12 «Левша» производителя - ЗАО «Балахинское стекло».

а) б)

Рис. 4. Уровень налива ликероводочной продукции в стеклотару без контролируемого уровня налива при использовании: а) способа дозирования по объему; б) комбинированного метода дозирования

После розлива от различных партий продукции номинальной вместимостью 0,5 л, были отобраны 25 выборок, срстоящих из 20 бутылок каждая. Анализ данных выборок показал, что все партии соответствовали по полноте

налива требованиям ГОСТ, т.е. в выборках отсутствовали бутылки, у которых отрицательное отклонение фактического объема продукта от номинального количества, указанного на этикетке, превышало предельно допустимое ГОСТ отрицательное отклонение (-5 мл), а среднее значение фактического объема продукта в этих выборках превышало значение номинального объема продукта (от 500,2 до 500,5 мл).

Использование разработанных методов при розливе ликероводочной продукции, в ООО «Первый ликеро-водочный завод «Курский» позволило:

- удовлетворить ожидания потребителей к визуальному уровню продукта в бутылках, выставленных в ряд (рис. 4);

- обеспечить в партиях ликероводочной продукции, требуемую в соответствии с ГОСТ Р 52194 статистическую вероятность (не менее 98%) того, что в выборках, отобранных от партий, не встретится ни одной бутылки с отрицательным отклонением фактического объема продукта, превышающим предел, допустимый для отдельно взятой бутылки партии, а также обеспечить среднее значение фактического объема продукта в этих выборках, равное или превышающее значение номинального объема продукта, указанное на этикетке;

- снизить ежемесячные затраты на стеклотару в среднем на 36,6 % (экономия денежных средств составила 851 840 руб.), за счет использования стеклотары без контролируемого уровня налива вместо более дорогостоящей стеклотары с контролируемым уровнем налива;

- снизить ежемесячный перерасход абсолютного алкоголя в среднем на 31 % (экономия денежных средств составила 58 520 руб.).

Разработанная инструкция позволила в ООО «Первый ЛВЗ «Курский» организовать контроль качества наполнения стеклотары продуктом таким образом, чтобы гарантированно получать продукцию, соответствующую по полноте налива ГОСТ Р 52194-2003.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы по работе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Управление процессом розлива ликероводочной продукции до заданного уровня фасовочными машинами линейного и карусельного типов, необходимо осуществлять на основе полученных регрессионных моделей, включающих в себя следующие доминирующие факторы, влияющие на точность дозирования продукта в стеклотару: а) полную вместимость стеклотары; б) величину разрежения, создаваемого эксгаустером в верхней части разливного блока фасовочной машины и/или в наполняемой продуктом стеклотаре; в) время наполнения стеклотары продуктом; г) температуру продукта на линий розлива.

2. Для планирования, обеспечения и контроля качества процесса розлива следует использовать разработанный метод назначения допусков, основанный на использовании уравнений множественной линейной репрессии и экспертной оценки значимости влияния независимых параметров на выход-

13

ные параметры процесса. Для процесса розлива ликероводочной продукции до заданного уровня в стеклотару с номинальным объемом 0,5 л получены следующие значения допусков на: время наполнения стеклотары продуктом - 2 с, полную вместимость стеклотары - 4 мл, температуру продукта на линии розлива - 4 °С, значение разрежения - 6 мбар.

3. В процессе розлива ликероводочной продукции до заданного уровня в стеклотару без контролируемого уровня налива, нестабильную по показателю полной вместимости, следует применять разработанный комбинированный метод дозирования. Для реализации этого метода на ликероводочном производстве следует:

- организовать лабораторный контроль стеклотары таким образом, чтобы для каждой даты ее производства осуществлялся контроль уровня налива, соответствующего ее номинальной вместимости;

- осуществлять контроль перед началом каждого розлива: а) предоставления к розливу стеклотары от одной даты производства; б) технического состояния фасовочной машины; в) значимых независимых параметров, влияющих на точность процесса розлива, на их соответствие допускам, назначенным с помощью метода назначения допусков на независимые параметры процессов;

- оперативно корректировать уровень налива продукта, при переходе в процессе розлива продукта со стеклотары от одной даты производства на аналогичную стеклотару от другой даты производства;

- применять разработанную инструкцию по организации контроля качества ликероводочной продукции в процессе ее розлива до заданного уровня, для обеспечения соответствия партий выпускаемой продукции требованиям ГОСТ Р 52194-2003.

4. Практическая реализация разработанных методов и инструкции в ООО «Первый ликеро-водочный завод «Курский» позволила:

- удовлетворить ожидания потребителей к визуальному уровню продукта в бутылках, выставленных в ряд;

- обеспечить в. партиях ликероводочной продукции, требуемую в соответствии с ГОСТ Р 52194-2003 статистическую вероятность (не менее 98%) того, что в выборках, отобранные от партий, не встретится ни одной бутылки с отрицательным отклонением фактического объема продукта, превышающим предел, допустимый для Отдельно взятой бутылки партии, а также обеспечить среднее значение фактического объема продукта в этих выборках, равное или превышающее значение номинального объема продукта, указанного на этикетке;

- снизить ежемесячные затраты на стеклотару в среднем на 36,6 % (экономия денежных средств составила 851 840 руб.), за счет использования стеклотары без контролируемого уровня налива вместо более дорогостоящей стеклотары с контролируемым уровнем налива;

- снизить ежемесячный перерасход абсолютного алкоголя в среднем на 31 % (экономия денежных средств составила 58 520 руб.).

СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Научные работы в рецензируемых научных журналах и изданиях

1. Гатилова, Е.В. Контроль качества водок на этапе их розлива / Е.В. Гатилова, А.Г. Ивахненко // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2010. № 5. С. 83-90.

2. Гатилова, Е.В. Факторы, влияющие на точность дозирования жидкостей автоматами розлива / Е.В. Гатилова, А.Г. Ивахненко // Вестник Донского государственного технического университета. 2010. № 8. С. 1228-1234.

3. Гатилова Е.В. Обеспечение и контроль качества процесса дозирования жидкостей в стеклопосуду, нестабильную по показателям вместимости /

Е.В. Гатилова // Известия Юго-Западного государственного университета. * 2011. №3. С. 116-121.

4. Гатилова Е.В. Метод управления качеством процесса дозирования водок и ликероводочных изделий / Е.В. Гатилова // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. 2011. № 4. С. 17-23-

Научные работы в других изданиях

5. Ивахненко, А.Г. Влияние улучшения качества услуг, оказываемых внутри предприятия, на результаты его бизнес-деятельности / А.Г. Ивахненко, Е.В. Гатилова // Инновации, качество и сервис в технике и технологиях: сборник материалов I Международной научно-практической конференции. Курск: ЮЗГУ, 2009.4.1. С. 112-115.

6. Гатилова, Е.В. Работоспособность автоматов розлива, используемых в ликероводочной промышленности / Е.В. Гатилова, А.Г. Ивахненко // Инновация, экология и ресурсосберегающие технологии на предприятиях машиностроения, авиастроения, транспорта и сельского хозяйства: труды IX Международной научно-технической конференции. Ростов-на-Дону: Донской государственный технический университет, 2010. С. 166-169.

7. Гатилова Е.В. Зависимость точности дозирования жидкостей автоматами розлива от исправности пружин механизмов поджима бутылок / Е.В. Гатилова // Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации: сборник материалов VIII Международной научно-технической конференции. Курск: ЮЗГУ, 2011. 4.1. С. 94-97.

8. Гатилова Е.В. Зависимость точности дозирования жидкостей автоматами розлива от состояния резиновых уплотнителей фасовочных устройств / > Е.В. Гатилова // Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации: сборник материалов VIII Международной научно-технической конференции. Курск: ЮЗГУ, 2011.4.1. С. 98-101.

9. Гатилова Е.В. Влияние коррозионных процессов на точность дозирования жидкостей автоматами розлива / Е.В, Гатилова // Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации: сбор-

15

t

ник материалов VIII Международной научно-технической конференции. Курск: ЮЗГУ, 2011. Ч. 1. С. 101-105.

10. Гатилова Е.В. Процессы, протекающие в автоматах розлива в условиях ритмичной и неритмичной работы производства / Е.В. Гатилова // Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации: сборник материалов VIII Международной научно-технической конференции. Курск: ЮЗГУ, 2011. 4.1. С. 105-109.

11. Гатилова Е.В. Оперативное управление качеством процесса дозирования / Е.В. Гатилова // Инновации, качество и сервис в технике и технологиях: сборник материалов П-й Международной научно-практической конференции. Курск: ЮЗГУ, 2011. С.93-96.

12. Гатилова Е.В. Причины снижения качества водок и ликероводоч-ных изделий на этапе их розлива в бутылки / Е.В. Гатилова // Инновации, качество и сервис в технике и технологиях: сборник материалов И-й Международной научно-практической конференции. Курск: ЮЗГУ, 2011. С. 96-100.

Подписано в печать /f ¿7^2012 г. Формат 60x84 1/16

Печатных листов 1,0 Тираж 120 экз. Заказ /о_

Юго-Западный государственный университет 305040, г. Курск, ул.50 лет Октября, д. 94

61 п-ъшъ/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Юго-Западный государственный университет»

Гатилова Елена Вадимовна

УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ПРОЦЕССА РОЗЛИВА ЛИКЕРОВОДОЧНОЙ ПРОДУКЦИИ

05.02.23. - Стандартизация и управление качеством продукции

На правах рукописи

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Ивахненко А.Г.

КУРСК 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Введение..............................................................................................................................................5

1. Анализ состояния проблемы обеспечения точности дозирования ликероводочной продукции. Постановка цели и задач исследования...... 10

1.1 Показатели качества ликероводочной продукции, контролируемые в процессе ее розлива и оформления........................ 10

1.2 Влияние на качество ликероводочной продукции причин, возникающих в процессе ее розлива и оформления............................ 11

1.3 Способы дозирования жидкостей, их достоинства и недостатки.... 18

1.4 Актуальность разработки комбинированного метода дозирования ликероводочной продукции......................................................... 20

1.5 Общие сведения о фасовочных и фасовочно-укупорочных машинах......................................................................................................................................................24

1.5.1 Фасовочные машины........................................................ 24

1.5.2 Фасовочно-укупорочные машины....................................... 35

1.5.3 Основные механизмы фасовочных машин............................. 36

1.6 Контроль точности дозирования ликероводочной продукции в тару....................................................................................... 47

1.7 Актуальность разработки метода назначения допусков на независимые параметры процессов, не являющиеся параметрами размерных цепей...................................................................... 50

1.8 Выводы по главе. Постановка цели и задач исследования............ 55

2. Разработка вариационно-статистического метода назначения

допусков на независимые параметры процессов, не являющиеся параметрами размерных цепей...................................................... 57

2.1 Основные факторы, влияющие на точность дозирования ликероводочной продукции в тару................................................. 57

2.2 Построение регрессионных моделей процесса розлива

ликероводочной продукции по уровню фасовочными машинами

разных типов и принципов действия............................................. 112

2.3. Вариационно-статистический метод назначения допусков на независимые параметры процессов, не являющиеся параметрами

размерных цепей..................................................................... 121

2.4 Выводы по главе.............................................................. 129

3. Разработка комбинированного метода дозирования ликероводочной продукции........................................................ 130

3.1 Суть комбинированного метода дозирования ликероводочной продукции.............................................................................. 130

3.2 Контроль точности дозирования ликероводочной продукции после внедрения на производстве комбинированного метода дозирования........................................................................... 139

3.3 Выводы по главе.............................................................. 140

4. Результаты апробации разработанных методов и инструкции в ООО «Первый ликеро-водочный завод «Курский»........................... 142

4.1 Выводы по главе.............................................................. 148

Основные результаты и выводы по работе.................................. 150

Библиографический список..................................................... 152

Приложение А (справочное) Таблица для определения групп температурных поправочных коэффициентов для водок и

ликероводочных изделий.......................................................... 163

Приложение Б (справочное) Поправочные температурные

коэффициенты для ликероводочных изделий................................. 164

Приложение В (справочное) Поправочные температурные коэффициенты для водки и спирта.............................................. 167

Приложение Г (справочное) Номинальные объемы и предельные отклонения фактических объемов изделий при температуре (20 ± 0,5)

°С для отдельно взятых бутылок.................................................. 168

Приложение Д (справочное) Инструкция по контролю качества продукции в процессе упаковывания ИН-001-01-11 ООО «Первый

ликеро-водочный завод «Курский».............................................. 169

Приложение Е (справочное) Акт внедрения в производство

результатов диссертационной работы........................................... 185

Приложение Ж (справочное) Акт внедрения в учебный процесс результатов диссертационной работы........................................... 187

ВВЕДЕНИЕ

Рост качества выпускаемой продукции в настоящее время является наиболее характерной чертой работы предприятий в промышленно развитых странах. В условиях насыщенного рынка и преобладающей неценовой конкуренции именно высокое качество продукции служит главным фактором успеха предприятия и по праву относится к важнейшим критериям его деятельности [1]. Сегодня российский рынок, как и рынки стран СНГ, характеризуется изобилием и разнообразием продукции, обуславливающими наличие жесткой конкуренции между российскими и зарубежными производителями. В этих условиях успех производителя зависит от скорости его адекватной реакции на запрос потребителя. Именно эта скорость определяет, кто является лидером, а кто менее удачлив. Скорость зависит от времени практической реализации хорошо очерченной производителем цели, обеспечивающей минимальные издержки производства высококачественной продукции, а, следовательно, и минимальную ее цену для потребителя. Те предприятия, которые смогут быстрее среагировать на запросы потребителя при минимальных затратах на обеспечение требуемого уровня качества будут иметь больше шансов выиграть борьбу за потребителя у своих конкурентов. В настоящее время прибыль - это результат умелого управления и снижения затрат на качество на каждом этапе производства продукции [2, 3]. Таким образом, современный рынок требует поиска новых, эффективных технологий, позволяющих производителю обеспечить высокое качество и конкурентоспособность продукции, а производственный процесс сделать гибким, динамичным и высокотехнологичным [4].

Ликероводочная промышленность - важнейший сектор пищевой отрасли Российской Федерации [5]. Годовой объем потребления легальной ликероводочной продукции в России составляет около 110 млн дал (1100

млн л). В 2010 году средний россиянин употребил около 8,7 л. такой продукции [6].

Из-за перенасыщения рынка разнообразными водками и ликероводочными изделиями потребитель располагает большим выбором. Для сохранения лояльности потребителя необходимо обеспечивать и контролировать качество на каждом этапе производства продукции [7].

Одним из основных процессов производства ликероводочной продукции является ее розлив и оформление. Ввиду того, что на предприятиях широко используется способ дозирования по уровню, то существенной является проблема точности дозирования и перерасхода продукта, присущая данному способу при использовании стеклотары без контролируемого уровня налива, нестабильной по показателю полной вместимости. Это приводит к трудности, а, зачастую, невозможности обеспечения показателей качества ликероводочной продукции по наполнению тары в соответствии с требованиями ГОСТ Р 52194-2003, не превышая предельно допустимые нормативы потерь спирта, установленные СН 10-12446-99 [8].

Данная проблема усугубляется тем, что на ликероводочных заводах страны процесс лабораторного контроля стеклотары принято рассматривать отдельно от процесса дозирования в нее продукта, что затрудняет процесс настройки оборудования для достижения требуемых показателей качества.

Помимо этого, в настоящее время, отсутствуют методы расчета допусков на независимые параметры процессов, в том числе процесса розлива, обеспечивающих нахождение выходных параметров этих процессов в пределах заданных допусков, эквивалентных по эффективности методам расчета размерных цепей.

В результате анкетирования потребителей, периодически проводимого работниками отдела маркетинга ООО «Первый ликеро-водочный завод «Курский», было выявлено, что 87 % опрошенных

6

ожидают, чтобы в бутылках с ликероводочной продукцией, выставленных в ряд, визуальный уровень продукта был одинаковым.

Помимо этого, в настоящее время, отсутствуют методы расчета допусков на независимые параметры процессов, в том числе процесса розлива, обеспечивающих нахождение выходных параметров этих процессов в пределах заданных допусков, эквивалентных по эффективности методам расчета размерных цепей.

Таким образом, актуальной является разработка метода, позволяющего осуществлять точное дозирование ликероводочной продукции до заданного уровня в стеклотару без контролируемого уровня налива, нестабильную по показателю полной вместимости, а также метода назначения допусков на независимые параметры процессов, не являющиеся параметрами размерных цепей [8, 9].

Цель работы заключается в управлении качеством процесса розлива ликероводочной продукции для удовлетворения ожиданий потребителей к наполнению тары.

Объект исследования. Процесс розлива ликероводочной продукции в стеклотару.

Предмет исследования. Взаимосвязи между действующими факторами процесса розлива ликероводочной продукции и методы управления его качеством.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи исследований:

1. Определить факторы, влияющие на точность дозирования ликероводочной продукции до заданного уровня, и выявить из них значимые;

2. Выполнить экспериментальные исследования и получить регрессионные модели процесса розлива ликероводочной продукции до заданного уровня фасовочными машинами разных типов и принципов действия;

3. Разработать метод назначения допусков на независимые параметры процессов, обеспечивающих нахождение выходных параметров в пределах заданных допусков, применимый, в том числе, к процессу розлива;

4. Разработать комбинированный метод дозирования ликероводочной продукции до заданного уровня с точностью, соответствующей точности дозирования по объему, и обеспечивающий получение продукции, соответствующей по полноте налива требованиям нормативных документов;

5. Создать инструкцию, позволяющую организовывать контроль качества ликероводочной продукции в процессе ее розлива и оформления, обеспечивающий соответствие продукции требованиям ГОСТ Р 521942003;

6. Провести опытную апробацию разработанных методов и инструкции в производственных условиях для подтверждения их пригодности к применению.

Научная новизна диссертационного исследования заключается

в:

- выявленных значимых факторах, оказывающих влияние на процесс розлива ликероводочной продукции до заданного уровня, и регрессионных зависимостях уровня налива продукта в стеклотаре от данных факторов;

- вариационно-статистическом методе назначения допусков на независимые параметры процессов, не являющиеся параметрами размерных цепей;

- комбинированном методе дозирования ликероводочной продукции в стеклотару.

Практическую значимость диссертационной работы составляет

инструкция по контролю качества продукции в процессе упаковывания, позволяющая организовать контроль качества ликероводочной продукции в процессе ее розлива и оформления, обеспечивающий соответствие

продукции требованиям ГОСТ Р 52194-2003.

Применение на производстве разработанных методов обеспечило получение ликероводочной продукции, удовлетворяющей ожидания потребителей и требования нормативной документации к наполнению тары, при ее дозировании до заданного уровня в стеклотару без контролируемого уровня налива, нестабильную по показателю полной вместимости.

Основные теоретические и практические результаты работы внедрены в практическую деятельность ООО «Первый ликеро-водочный завод «Курский», г. Курск, и используются в учебном процессе Юго-Западного государственного университета по специальности «Управление качеством» по дисциплинам «Средства и методы управления качеством» и «Технология и организация производства продукции и услуг».

Глава 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТОЧНОСТИ ДОЗИРОВАНИЯ ЛИКЕРОВОДОЧНОЙ ПРОДУКЦИИ. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Показатели качества ликероводочной продукции, контролируемые в процессе ее розлива и оформления

Главной отличительной чертой современной ликероводочной промышленности является ярко выраженная тенденция к стабильности производства. Стабильность производства невозможна без таких ключевых элементов, как оригинальная и стильная упаковка, хорошо продуманная реклама, адекватная, привлекательная для покупателя цена и, конечно же, стабильно высокое качество выпускаемой продукции. Для обеспечения стабильно высокого уровня качества выпускаемой продукции нужно, чтобы необходимый уровень качества обеспечивался и контролировался на каждом этапе производства продукции.

Основными этапами производства ликероводочной продукции являются: 1) приготовление купажа продукта; 2) розлив и оформление продукта [9].

Перед допуском к розливу купажа ликероводочной продукции контролируются его органолептические и физико-химические показатели качества (для водок и водок особых на соответствие требованиям ГОСТ Р 51355-99, для ликероводочных изделий на соответствие требованиям ГОСТ Р 52192-2003) [9-11].

В процессе розлива и оформления контролируются следующие показатели качества ликероводочной продукции:

- крепость (для водок и водок особых на соответствие требованиям ГОСТ Р 51355-99, для ликероводочных изделий на соответствие требованиям ГОСТ Р 52192-2003) [9-11];

- качество упаковывания и маркировки (фактический объем

продукта в бутылках, а при розливе по уровню еще и визуальный уровень продукта в них; прозрачность .продукта и наличие в нем посторонних включений; качество укупоривания бутылок; качество этикетирования бутылок; качество маркировки гофрокоробов; качество упаковывания оформленных бутылок с продуктом в гофрокороба или гофролотки) на соответствие требованиям ГОСТ Р 52194-2003 [12].

1.2 Влияние на качество ликероводочной продукции причин, возникающих в процессе ее розлива и оформления

В процессе розлива и оформления ликероводочной продукции существуют потенциальные причины, влекущие за собой снижение ее качества. К ним относятся:

1) наличие в продукте посторонних включений;

2) приобретение продуктом несвойственных ему органолептических свойств (цвета, прозрачности, аромата, вкуса);

3) снижение крепости (раскрепление) продукта;

4) несоответствие продукции требованиям ГОСТ Р 52194-2003 по полноте налива, а при розливе по уровню еще и не выдерживание единого визуального уровня налива во всех бутылках партии продукции;

5) негерметичная (неплотно насаженные на горлышки бутылок укупорочные колпачки типа «Гуала», недостаточно обкатанные укупорочные колпачки с перфорацией типа «Алка») или некачественная (наличие на укупорочных колпачках царапин, вмятин, прорезей, люфта, превышающего V* оборота укупорочного колпачка) укупорка бутылок;

6) наклеивание этикеток и контрэтикеток с превышением предельно допустимых (визуально определяемых по сравнению с эталоном внешнего оформления) отклонений; заклеивание федеральными специальными марками информации для потребителя, нанесенной на этикетки или контрэтикетки;

7) некачественное проставление даты розлива на бутылках (не проставление даты розлива; проставление смазанной или неактуальной даты розлива; проставление даты розлива чернилами, легко стирающимися руками, водой, спиртосодержащей жидкостью, стенками и вкладышами гофрокоробов и др.);

8) неправильное маркирование гофрокоробов (отметка на гофрокоробе не того наименования продукции, которое необходимо; не наклеивание нужного или наклеивание не того стикера на гофрокороб (в случае, если наличие стикера является обязательным);

9) некачественное упаковывание бутылок в гофрокороба или гофролотки (некачественное заклеивание гофрокоробов скотчем; наличие разрывов в термоусадочной пленке, используемой при упаковывании бутылок в гофролотки), обдирание этикеток и контрэтикеток в процессе их упаковывания в гофротару.

Возникновение первой причины связано с:

- недостаточно качественной мойкой или ополаскиванием стеклотары [13, 14];

- механическим усталостным изнашиванием и химической коррозией резиновых уплотнителей, расположенных в разливном блоке и в фасовочных устройствах (разливных стаканчиках, дозаторах) фасовочной машины (автомата розлива);

- несвоевременной заменой фильтрующих элементов в каскаде фильтров финишной очистки, расположенном непосредственно перед фасовочной машиной [15, 16];

- недостаточной промывкой коммуникаций (чанов-накопителей, подводящих продукт труб) и фасовочной машины после сварочных и других ремонтных работ, а также после длительных (свыше месяца) простоев цеха розлива;

- отсут