Тема ,Разработка методики мониторинга системы неразрушающего контроля качества изделий на предприятии машиностроительного профиля.

Основной характеристикой подобных средств автоматизации является наличие возможности проводить накопление, обработку и хранениенеограниченного объема разнородных данных и знаний специалистов в области инженерии. Наличие подобных характеристик в соответствии с концепцией CALS-технологий и определяет реализацию процесса интеллектуализации системы мониторинга с вживлением информационных ресурсов в единое информационное пространствопредприятия [15].С целью повышения эффективности производства в машиностроительной отрасли и качества продукции, которую изготавливают предприятия данной отрасли, на основании результатов анализа методов и технологий мониторинга технологических систем с использованием станочных модулей, выявлено, что интеллектуализация подобных систем может быть реализована при помощи внедрения дополнительных средств, таких как интеллектуальные технологии, нейронные сети и экспертные системы [22–24]. Позволяет решить данную задачу системный интегрированный подход, который представляет собой совокупность основных принципов интеграции и принципов классического системного подхода. С его помощью данная задача может быть решена путем разработки структурно-модельного комплекса, который реализует интеграцию в единое информационное пространство машиностроительного предприятия и его иерархическую структуру интегрированной автоматизированной системы управления предприятия. Такая система отличается тем, что она использует информационные технологии, базируется на информационно-технологической структуре интеллектуального мониторинга и информационно-структурной модели технологической системы на базе автоматизированного станочного модуля. Это позволяет обеспечить непрерывное управление качеством продукции на всех этапах ее жизненного цикла. Процесс контроля качества в данном случае формализуется в виде модели кругового цикла и позволяет значительно повысить уровень эффективности производства.Системный подход, как одно из методологических направлений в науке, рассматривает сложное явление во взаимосвязи его фрагментов, подчиненных достижению определенных целей. Основными задачами, которые решаются с помощью системного подхода, являются: – разработка общих моделей системы, моделей различных классов и специфических свойств систем; – объединениев качестве системсредств представления объектов (исследуемых и конструируемых); – анализ различных системных концепций и разработок и структуры теорий систем. Понятие категории «системная интеграция» вытекает из самого термина «интеграция систем», и представляет собой процесс формирования единого решения (системы) из определенных разрозненных компонентов с целью присвоения такой системе эмерджентных свойств: дополнительных преимуществ, отсутствующих у каждой из подсистем в отдельности и которые формируются в процессе совместного использования подсистем. Использование свойства эмерджентностиотражает применение интегративного аспекта системного интегрированного подхода, который раскрывает факторы сохранения, совершенствования и развития системы на примере архитектуры информационной автоматизированной системы управления качеством.Под иерархией понимается декомпозиция системы управления на уровни (не менее двух), в которых – верхний – отражает уровень стратегии и реализует проведение интеграции информационной системы на будущее, а нижний – тактический – осуществляет регулирование системы на настоящий момент.Разбиение структуры на элементы и подсистемы проводится согласно с принципами формирования информационных связей. При формировании и реализации информационных автоматизированных систем управления качеством с большим количеством уровней осуществляется объединение всех уровней управления с целью проведения согласованного регулирования всех видов деятельности. Процесс создания информационной автоматизированной системы управления качеством осуществляется согласование взаимодействия всех видов подсистем машиностроительного предприятия при помощи совмещения различных видов обеспечения, таких как:- технического;- организационного;- информационного;- программного;- функционального;- структурного;- интегративного.Рис. 6 - Иерархическая структура информационной автоматизированной системы управления качествомНа рис. 6 представлена иерархическая структура информационной автоматизированной системы управления качеством, в состав которой входят:АРМ - автоматизированное рабочее место оператора; УСО – устройство связи с объектом; СМТП – система мониторинга технологических процессов; АСНИ – автоматизированная система научных исследований; САПР – система автоматизированного проектирования; АСУП – автоматизированная система управления предприятием; АСТПП – автоматизированная система технологической подготовки производства; АСУТП – автоматизированная система управления технологическим процессом.Иерархия структуры информационной автоматизированной системы управления качеством для предприятий машиностроения, схема которой представлена на рис. 6, включает в себя три уровня: Верхний уровеньОн отражает процесс автоматизации управления на уровне управления предприятием с учетом сбора и анализа информации о его функционировании, о его основных и вспомогательных производствах, вычислительных средствах. На этом уровне осуществляется процесс проведения стратегического планирования и управления основными ресурсами предприятия, в результате чего формируются критерии оперативного управления, которые в последствии передаются на нижние уровни автоматизации. Средний уровеньНа данном уровне определяется степень автоматизации производства. Данный уровень требует формирования показателей для оптимального режима работы всей технологический системы предприятия. Осуществляется формирование обоснованных экономически команд по управлению системами автоматизации базового и среднего уровня, а также проводится сравнение текущих данных базового уровня и значений из базы данных (БД) для формирования управляющих воздействий блоком принятия решений по обеспечению качества изделий. С целью проведения оценки состояния производства в целом и технологической системы в частности используется визуализация результатов технологических процессов и контроля на рабочем экране автоматизированного рабочего места оператора. Базовый уровеньНа данном уровне производится сбор и контроль параметров автоматизированного станочного модуля. Этот процесс включает в себя операции по регистрации, сигнализации и блокировке в автоматическом режиме. Базовый уровень позволяет обеспечить производительность оборудования при данных условиях и стабильность основных параметров качества. Усовершенствование архитектуры информационной автоматизированной системы управления качеством в рамках системного интегрированного подхода позволяет представить систему мониторинга с точки зрения иерархической подсистемы технологического уровня, которая включает базовый и средний уровни представленной структуры в едином информационном пространстве предприятия. Управление качеством продукции на базе информационных технологий и с использованием функциональных аспектов системного интегрированного подхода в едином информационном пространстве машиностроительного предприятия может быть представлено с точки зрения цикла Деминга.Рис. – 7 –Модель управления качеством продукции (цикл Деминга)Модель, которая отражена на рис. 7, отражает функции системы, которая позволяет проводить мониторинг с помощью автоматизированного станочного модуляиинформационных технологий интеллектуальных систем, нейронных связей и систем распознавания образов. Такая совокупность инструментов позволяет осуществлять динамический контроль качества изделий и принятия управляющего решения по корректировке режима работы технологической системы. Мониторинг в данном случае базируется на осуществлении процессов диагностики состояния систем станка, идентификации, прогнозирования и принятия управляющего решения на основе оперативной информации одним из двух способов: 1) сравнение текущего состояния системы с эталоном, который сформирован на основании моделирования; 2) решение принимает интеллектуальная система. На основании результатов обзора работ по данной теме, методы, которые применяются в машиностроительном производстве, позволяют осуществлять учет специфики прецизионной обработки деталей, выполняя в общем случае функции контроля, диагностирования и управления состоянием технологических процессов и оборудования. Но вместе с тем, в данных работах отсутствует системное изложение методологии организации с применением интеллектуальных систем мониторинга технологических процессов в ходе изготовления высокоточных деталей и изделий предприятиями данной отрасли. Подсистемы и элементы, которые входят в состав таких подсистем, создаютразнородность информационных потоков, взаимодействующих между собой как при обработке, так и на холостом ходу работы станкас целью обработки деталей с заданным качеством. Каждая из подсистем автоматизированного станочного модуля, при выполнении своих собственных задач, направлена на обеспечение решения единой цели. Поэтому базовыми направлениями по совершенствованию автоматизированного станочного модуля являются следующие направления:- повышение уровня автоматизации производственных процессов, - совершенствование систем диагностирования и контроля путем внедрения информационных технологий и выбора оптимальных режимов обработки; - внедрение современных датчиков сбора данных с производственного оборудования; - увеличения скорости резанияза счет снижения времени обработки;- использование современных конструкторских решений для станка и инструмента, современных приводов и ряд других. Эффективность работы автоматизированного станочного модуля может быть обеспечена при помощи технологической надежности, закладываемой еще на этапе проведения научно-исследовательских работ и апробируется на этапе изготовления с проведением постоянного контроля в ходе использования.Одним из важнейших технико-экономических показателей качества, как было сказано выше, является надежность, которая определяет наличие способности у него работать без отказапри стабильных технических характеристиках в течение определенного временного промежуткав установленных критериях эксплуатации. Изучая обеспечение надежности модуля, на каждом из этапов его жизненного цикла, можно отметить следующее: на этапе разработки в подсистеме структуры информационной системы для успешного проектирования технических решений необходимо применение современных технических средств моделирования и проектирования. Подсистема, которая обеспечивает автоматизацию технологических процессов производства, которая находится в тесном контакте и информационном взаимодействии с автоматизированной системой научных исследований и системой автоматического проектирования, дает возможность провести конструкторскую разработку не только частей конструкции оборудования, но и элементов базового уровня системы управления. Кроме того, позволяет выполнить ряд уточнений расчетных значений параметров и моделей с применением статистических методов. Этапу эксплуатации модуля присуща тенденция в выполнении установленных требований, которые определены в технических условиях на него. Обеспечение надежности модуля и повышение ее уровня как важнейшего критерия эффективности возможно за счет проведения модернизации модуля и обеспечения высокого уровня интеллектуализации системы мониторинга. Кроме того, в данном случае должны быть обеспечены следующие условия: – применение базы данных единого информационного пространства для сбора, обработки, анализа и хранения данных о надежности автоматизированного станочного модуля в автоматическом режиме; – разработка методов оценки надежности модуляв условиях эксплуатации и соответствующих испытаний с целью выявлениянормативных значений показателей для оценки надежности; – разработка методов прогнозирования надежности на базе реального технического состояниямодуля и организация ремонтно-профилактического обслуживания. Металлорежущие станки сегодня уже оснащены системами контроля и диагностирования. Это касается как отечественных, так и зарубежных моделей. Такие системы контроля, состоящие из аналоговых и цифровых датчиков, микропроцессора, устройств сопряжения, коммутаторов и измерителей, включая аварийную сигнализацию, могут осуществлять диагностику, охватывая все основные подсистемы станка различного физического принципа действия. Анализ старых моделей станков, в состав которых не включены системы контроля, показал, что такие модели применяют систему, которая выполнена отдельно от конструкции станка и представляют собой переносные информационно-диагностические комплексы. Системы контроля применяются для выявления отказов в элементах автоматизированного модуля и цифровой идентификации и отражения действий по корректировке в технологическом процессе. Однако подобные действия не позволяют решить задачу по техническому обеспечению надежности автоматизированного модуля в полном объеме.С целью оперативного решения задачи по обеспечению технической надежности оборудования, результаты диагностики и контроля работы такого оборудования, которые сформированы автоматизированным модулем, помещаются в единое информационное пространство предприятия, которое использует интеллектуальная система для формирования решений относительно технического состояния оборудования, результатов его обслуживания и необходимости проведения последующих работ по обслуживанию, а также для прогнозирования работы такого объекта и обучения персонала, который использует оборудование при выполнении своих трудовых функций. Каждая функциональная подсистема автоматизированного модуля при этом для каждого уровня иерархии формирует определенный набор параметров для описания технического состояния и качества обработки, которые определяют работоспособность и отказоустойчивость в составе изделий. Для каждой конкретной конструкции автоматизированного модуля набор таких параметров уточняется в соответствии с требованиями системного подхода к организации мониторинга оборудования [4, 5]. Проведение активного контроля в ходе осуществления производственного процесса позволяетснизить процент брака или вовсе его исключить. Система мониторинга с точки зрения системного интегрированного подхода как иерархическая подсистема интегрированной архитектуры в системе единого информационного пространства предприятия. С помощью интегративного аспекта системного интегрированного подхода, свойства эмерджентности и принципа соответствия теории систем была построена модель информационно-технологической структуры мониторинга производственного оборудования с элементами интеллектуализации, которая представлена на рис. 8.Рис. 8 - Информационно-технологическая структура мониторинга в информационной автоматизированной системе управления качеством машиностроительного предприятияВ состав верхнего уровня иерархии системы мониторинга в данном случае относится подсистема научно-методического обеспечения. Данная система позволяет проводить управление и планирование на стратегическом уровне. Такая система использует современные интеллектуальные технологии и состоит из специалистов автоматизированной системы управления качеством, системы автоматизированного проектирования, системы научно-исследовательских работ и автоматизированной системы технологических процессов производства. Специалисты в данном случае могут быть привлечены в качестве в качестве экспертов при сборе знаний наряду со сторонними специалистами-профессионалами. Средний уровень дает возможность провести обработку и визуализировать разнородные данные диагностирования, которые сложно формализировать, а также провести оценку состояния оборудования и качества детали с целью принятия решения относительно состоянияпроизводственного оборудования и для выбораоптимального режима обработки, что предопределяет интеллектуализацию мониторинга для обеспечения эффективности производства. Подсистема технического обеспечения мониторинга технологической системырис. 8 обозначена пунктирной линией. Более подробно подсистема технического обеспечения мониторинга технологической системы рассмотрена на рис. 9. Рис. 9. Схема контроля технологического процесса и оборудования в структуре СМТП: ТОi – технологическая операция; Кi– операция контроля; КВi – корректирующие воздействия; НВi – нормативные значения параметровНа базовом уровне такая подсистема состоит из измерительных устройств, которые в свою очередь формируют информационно-измерительные каналы и осуществляют сбор, регистрацию, обработку, передачу, хранение и воспроизведение данных о состоянии автоматизированного модуля, технологических процессов и качествапродукции. Средства измерений принято классифицировать следующим образом:- внешние,- автоматизированные, - автоматические, - неавтоматизированные, - встроенные, - с применением компьютерной техники,- без применения компьютерной техники.Для оценки динамического качества автоматизированного модуля при автоматизированной обработке данных используется показатель запаса устойчивости [13], который вычисляется либо с использованием критерия Михайлова, либо по показателю колебательности. Оценка элементов базы знаний, базы данных и системы мониторинга на этапе обучения заполняются эталонными оценками значений параметров и правилами, которые соответствуют специфике обработки заготовок. С помощью функционального свойства системного интегрированного подхода, позволяющего определить какие функции выполняет система и образующие ее компоненты, был созданалгоритмпринятия решения при контроле, диагностировании и идентификации для обеспечения максимальной производительности без потери качества обрабатываемой поверхности детали (рис. 10) [26]. Рис. 10. Алгоритм принятия решения Из алгоритма, отраженного на рис. 10 следует, что в ходе проведения обучающих экспериментов создаются нормативы эталонных значений для исследуемых параметров станка и обрабатываемых деталей, а также запаса устойчивости станков без потери качества обрабатываемой поверхности детали. Использование принципов системного интегрированного подхода в комплексе с адаптацией к условиям производства в условиях проведения исследовательских работ по контролю и диагностированию состояния модуля при заданном уровне технических средств и требований, позволило сформировать и обосновать структурно-модульный комплекс. Именно такой комплекс позволяет решить вопросы управления качеством продукции и эффективностью производства с использованием информационных технологий. Целью использования данного комплекса на практике является решение проблемы развития машиностроения в Российской Федерации и усовершенствования системы менеджмента качества продукции в машиностроительной отрасли нашей страны.ЗаключениеВ ходе проведения данного исследования была достигнута цель, аименно: разработана методикамониторинга системы неразрушающего контроля качества изделий на предприятии машиностроительного профиля.Для достижения поставленной цели были выполнены следующие задачи:1)изучены особенности деятельности предприятий машиностроительной отрасли;2)исследована система контроля качества на предприятиях машиностроительной отрасли;3)изучены принципы обеспечения качества за счет применения методов нормоконтроля;4)исследованы принципы применения процессного подхода;5)изучена деятельность предприятия АО «Уралтрансмаш»;6)проанализирована деятельность предприятия АО «Уралтрансмаш»;7)исследовано проведение контроля качества изделий на предприятии;8)проведен выбор средств измерения;9)разработана методику мониторинга системы контроля качества.Технологический процесс производства изделий машино- и приборостроения, которые представляют собой высокоточные приборы, является процессом, включающим в себя множество параметров.Для управления таким многопараметрическим процессом необходимы средства автоматизации, позволяющие осуществлять динамический контроль параметров качества, обработки данных измерений качества и принимать управляющие решения по корректировке технологического режима и поднастройке станков.С целью повышения качества продукции на предприятии АО «Уралтрансмаш»проводятся следующие мероприятия:- организован сбор, систематизация и ведение базы данных по качеству выпускаемой продукции;- осуществляется статистическая обработка и анализ статистических данных о качестве выпущенной готовой продукции. Результаты анализа предоставляются руководству предприятия и цехов;- внедряются статистические методы управления качеством;- осуществляется постоянный контроль за качеством поступающего сырья и материалов, комплектующих на каждом этапе работы с ними и готовой продукции при передаче ее на склад готовой продукции.Контроль качества готовой продукции осуществляется по таким параметрам:- внешний вид (наличие внешних повреждений, соблюдение формы изделия);- вес изделия;- толщина изделия.В работе подразделений предприятия были выявлены следующие проблемы, которые касаются контроля качества:- недостоверные результаты контроля;- неритмичность производства, вызванная низкой пропускной способностью служб контроля и недостатком персонала;- наличие бесконтрольных участков производства из-за недостатка численности работников службы контроля качества;- низкий уровень требований к оценке качества и наличие субъективных оценок при выявлении брака;- недостаточная техническая вооруженность и метрологическое обеспечение;- низкая заинтересованность работников службы контроля, которая приводит к несвоевременному выявлению брака или выявлению его не в полном объеме;- низкий уровень квалификации работников службы контроля.Устранение недостатков, которые были описаны выше, позволит повысить уровень процессов проведения технического контроля качества изделий. Так, во-первых, технический контроль, который направлен на предупреждение разрозненности производственных процессов и формирование отклонений от требований, которые предъявляются к качеству изделий, способствует профилактике брака, его своевременному выявлению на самых ранних стадиях производственного процесса и оперативному устранению с минимальными затратами ресурсов. Это в любом случае приведет к повышению качества продукции, которая выпускается предприятием, а также росту эффективности его производства.С другой стороны, объективный и жесткий контроль качества изделий сотрудниками службы качества препятствует выходу брака за ворота предприятия, то есть его попаданию к непосредственному потребителю. Это позволит снизить объемы некачественных изделий, которые попали к потребителю, и снизит вероятность возникновения дополнительных расходов на проведение диагностики некачественных изделий силами предприятия-производителя и возврата некачественной продукции для замены на качественную. В тоже время, качественная и ритмичная работа службы контроля качества позволит устранить дублирование и запараллеливание работы других служб предприятия. Это, в свою очередь, позволит высвободить определенное количество квалифицированных специалистов, которые заняты в работах по проведению проверки продукции. Вместе с тем, большинство разногласий, которые возникают при оценке качества продукции между различными субъектами контроля, в данном случае станут неактуальными. Оптимизация деятельности службы технического контроля предприятия предполагает в первую очередь создание, развитие и укрепление в рамках контрольных служб тех подразделений, которые способны эффективно решать следующие задачи:- разработка и внедрение мер по профилактике брака в производстве, предотвращению отклонений от согласованных технологических процессов, а также по предупреждению сбоев в работе, которые приводят к снижению качества продукции;- разработка и внедрение новых методов и средств проведения технического контроля, которые способствуют увеличению производительности и фондовооруженности труда службы технического контроля, а также повышению объективности проверок и облегчению работы персонала такой службы;- объективный учет и комплексная многофакторная оценка качества труда разных категорий сотрудников службы технического контроля, а также определение достоверности результатов такого контроля каждым сотрудником;- формирование данных в полном объеме для проведения последующей централизованной обработки информации с целью формирования мнения относительно фактического состояния и изменения основных условий и предпосылок для производства продукции высокого качества, а также достоверной информации относительно реального уровня качества продукции; - проведение мероприятий по внедрению мер контроля производственными рабочими самостоятельно (в частности, создание перечня технологических операций, которые могут быть переданы на проведение самостоятельного контроля качества, оборудование рабочих мест производственного персонала необходимыми приборами и инструментом для проведения самоконтроля качества, проведение оценки результатов внедрения самоконтроля производственными рабочими и т.д.);- проведение мероприятий по исследованию динамики качества продукции в ходе ее эксплуатации, которые предполагают формирование эффективных коммуникаций между производителем и потребителем;- проведение планирования и технико-экономического анализа различных аспектов деятельности службы технического контроля;- проведение координации работ структурных подразделений и отделов службы технического контроля;- систематическое выявление абсолютной величины и динамики расходов на осуществление контроля качества продукции, а также влияние внедренных мероприятий на качество изделий и основные показатели деятельности предприятия.Достаточно быстрое и эффективное повышение объективности контроля качества продукции в современных условиях производства может быть достигнуто за счет проведения изменений в системе оценки и стимулировании труда работников службы технического контроля, которые сформировались на предприятии, с целью формирования активной заинтересованности таких работников в увеличении уровня качества своего труда и обеспечения достоверности проводимых проверок. Существенное улучшение результатов деятельности, направленной на контроль качества продукции, возможно также достичь при повышении уровня концентрации усилий работников службы технического контроля с целью обеспечения приоритетного развития прогрессивных видов технического контроля, которые позволяют осуществлять профилактику брака в производстве. Эффективность деятельности службы технического контроля напрямую влияет на качественные показатели работы предприятия, поэтому имеет непреходящее значение.Развитие прогрессивных видов технического контроля предполагает необходимость первоочередного совершенствования:- контроля качества продукции еще на этапе ее разработки;- проведения нормоконтроля конструкторской, технологической и другой документации на вновь осваиваемые и модернизируемые изделия;- проведения входного контроля качества сырья, материалов, полуфабрикатов, комплектующих изделий и другой продукции, которые поступают на предприятие в рамках договоров кооперации и используются в собственном производстве;- проведения контроля соблюдения технологической дисциплины исполнителями производственных операций;- осуществления самоконтроля основными производственными рабочими, бригадами, участками, цехами и другими подразделениями предприятия.Оптимальное использование видов контроля, которые были перечислены выше, позволит значительно повысить активное воздействие контрольных процедур на процесс формирования качества готовой продукции, так как в данном случае предполагается осуществление активного вида контроля с целью проведения профилактики его возникновения. Применение указанных видов контроля позволяет осуществлять своевременное обнаружение возможных отклонений от установленных требований, оперативное выявление и устранение различных причин снижения качества продукции, а также предотвратить возможности их появления в дальнейшем.