Анализ и управление производством листового стекла тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат технических наук Молодкин, Алексей Васильевич

• Молодкин, Алексей Васильевич
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Молодкин, Алексей Васильевич

Введение

Основные обозначения и сокращения, используемые в работе

Глава 1. Технологический процесс,- производства листового стекла флоат-способом как объект управления. Постановка задачи управления производством листового стекла

1.1 Качество листового стекла. Требования, предъявляемые к качеству стекла

1.2 Факторы, влияющие на качество стекла. Совершенствование технологических процессов производства листового стекла

1.3 Зависимость основных физико-механических характеристик стекла от его химического состава и технологического процесса производства

1.4 Постановка задачи управления технологическим процессом производства листового стекла

Выводы по главе

Глава 2. Моделирование процесса производства листового стекла и оценка качества производства

2.1 Моделирование процесса производства листового стекла.

2.2 Оценка качества процесса производства листового стекла

2.3 Оценка качества технологических процессов производства листового стекла

Выводы по главе

Глава 3. Анализ зависимости коэффициента использования стекла и отходов от режима работы технологического оборудования и качества шихты

3.1 Анализ причин, порождающих отходы и закономерности изменения отходов в вырабатываемом стекле

3.2 Влияние стабильности свойств и показателей качества стекла на величину отходов

3.3 Математическое описание коэффициента использования стекла от величины отходов участка варки-выработки

3.4 Математическое описание отходов стекла участка варки-выработки

3.4.1 Отходы технологического процесса варки стекла

3.4.2 Отходы технологического процесса формования ленты стекла

3.4.3 Отходы технологического процесса отжига ленты стекла

Выводы по главе

Глава 4. Управление качеством технологического процесса производства листового стекла

4.1 Система менеджмента качества производственного объединения «Полированное стекло». Особенности управления технологическим процессом производства стекла

4.2 Статистические методы контроля технологического процесса производства стекла

4.3 Моделирование в принятии управленческих решений по коррекции технологического процесса производства стекла

4.3.1 Использование регрессионных моделей для описания свойств стекла

4.3.2 Имитационное моделирование стадий технологического процесса производства стекла для выбора корректирующих действий

4.3.3 Анализ работы технологической линии по ретроспективным данным и выработка корректирующих действий по дальнейшему улучшению качества стекла

4.4 Формализация задачи управления процессом производства стекла по обобщенному показателю КИС

Выводы по главе

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Анализ и управление производством листового стекла»

Конкурентная среда в условиях рынка обязывает руководителей стекольных производств уделять большое внимание проблемам качества. Между качеством и эффективностью производства существует прямая зависимость. Повышение качества способствует повышению эффективности производства, приводя к снижению затрат и увеличению доли рынка. В связи с этим возникла необходимость выработки объективных показателей для оценки способности фирмы производить продукцию с необходимыми качественными характеристиками. Эти характеристики подтверждаются сертификатом соответствия на продукцию. Многие фирмы, производители продукции, имеют системы управления качеством. На различных предприятиях они индивидуальны. Тем не менее мировая наука и практика выработала общие принципы построения таких систем, которые изложены в стандартах ИСО серии 9000 и в отечественном аналоге - ГОСТ Р ИСО 9001 : 2001 «Системы менеджмента качества. Требования».

В настоящее время сертификат, подтверждающий соответствие системы управления производством международным стандартам на систему менеджмента качества, служит решающим фактором для заключения контракта на поставку продукции. История многих зарубежных компаний - яркое подтверждение этому. С помощью современных методов управления качеством, использования передовых информационных технологий многие зарубежные фирмы добились лидирующих позиций на различных рынках.

Вопросам управления качеством продукции посвящены исследования ученых разных стран, накоплен значительный опыт и в области менеджмента качества.

В месте с тем, слишком мало в российской прессе глубоких аналитических статей о практике создания и совершенствования систем управления качеством производства листового стекла. Практически отсутствуют исследования, посвященные управлению качеством листового стекла на отечественных стекольных заводах, не считая книг, изданных учеными Владимирским гос. университетом совместно с работниками Борского стекольного завода [1, 2]. Большинство российских стекольных заводов еще отстают в области применения современных методов управления качеством продукции.

Целью диссертационной работы является повышение качества вырабатываемого листового стекла за счет совершенствования системы управления технологическим процессом производства стекла на основе использования статистических методов контроля и регулирования в процессе производства стекла.

Поставленная в работе цель достигнута за счет решения следующих задач:

1. Построена процессная модель технологического процесса производства листового стекла с использованием методологии IDEF0. На основе анализа модели проведена оценка идентифицируемости и проослеживаемо-сти технологических процессов.

2. Выявлены зависимости между дефектами, появляющимися в вырабатываемом стекле и режимом работы технологического оборудования. Оценена эффективность применения статистических методов при контроле и регулировании качества вырабатываемой продукции.

3. Показана эффективность использования имитационного моделирования для выработки корректирующих действий по устранению причин, вызывающих появление дефектов, и улучшению качества вырабатываемого стекла.

4. Методики статистического анализа и регулирования использованы в СМК ПО «Полированное стекло» для анализа и выработки корректирующих действий.

До недавнего времени считалось, что качеством должны заниматься специальные подразделения организации. Однако опыт ведущих компаний мира показывает, что на достижение качества должны быть направлены усилия всех служб. Важное значение имеет лидерство руководства и применение процессного подхода. Ключевую роль в повышении качества играют оценки и требования потребителей, информация о неисправностях, просчетах и ошибках. Систематически проводимые внутренние аудиты способствуют повышению эффективности системы качества (СК). Управление качеством является если не интегрирующей идеей для системы управления предприятием, то хотя бы одним из тех видов управления, которое заслуживает внимания высших руководителей. Исследования, проведенные в ряде стран, показали, что в компаниях, мало уделяющих внимания качеству, до 60% времени может уходить на исправление брака [4].

В настоящее время качество играет важную роль. Для современного рынка характерна устойчивая тенденция к повышению роли не ценовых форм конкуренции, а конкуренции качества.

Управление качеством началось с контроля готовой продукции. Вплоть до середины 1960-х годов главная роль отводилась отбраковке дефектной продукции. Такой подход требовал большого числа квалифицированных контролеров. В крупных промышленных компаниях США численность контролеров стала соизмерима с производственным персоналом. Большую помощь в контроле качества оказали методы математической статистики, которые позволили с заданной вероятностью оценивать качество изделий с применением выборочного метода. Работы российских ученых П.Л.Чебышева,

A.M. Ляпунова послужили теоретической основой выборочного контроля качества.

На совершенствование методов обеспечения качества оказали влияние исследование операций, кибернетика, системотехника и общая теория систем. Кибернетический подход послужил основой появления концепции управления качеством, которая пришла на смену концепции контроля. Неоценимый вклад в развитие концепции управления качеством внесли работы россиян И.Г. Венецкого, A.M. Длина, американцев В. Шухарта, Э. Деминга, А. Фейгенбаума. и др. [5].

Современная теория управления качеством исходит из положения, что деятельность по управлению качеством не может быть эффективной после того, как продукция произведена. Эта деятельность должна осуществляться в ходе производства продукции. Важна также деятельность по обеспечению качества, которая предшествует процессу производства. Качество определяется действием многих случайных, местных и субъективных факторов. Для предупреждения влияния этих факторов на качество необходима система управления качеством, которая оказывает постоянное воздействие на процесс создания продукта с целью поддержания соответствующего уровня качества.

Большой симпатией во всем мире пользуется японская система управления качеством, ориентированная на предотвращение возможности допущения дефектов. Японская модель устанавливает четыре уровня иерархии качества:

• Соответствие еще не осознанным потребностям;

• Соответствие требованиям рынка;

• Соответствие назначению;

• Соответствие стандарту.

После 1970-х годов опыт Японии по управлению качеством изучается во многих странах мира, в том числе и в России. Однако надо помнить, что японская система не может быть реализована в России, т.к. она тесно связана с японскими национальными традициями и социально-экономическими особенностями развития японской промышленности.

Российский опыт управления качеством связан с советским периодом развития экономики и промышленности. В середине 1950-х годов в СССР возникла Саратовская система БИЛ (бездефектного изготовления продукции и сдача ее с первого предъявления). Она предусматривала постоянное внимание коллектива предприятия к качеству продукции. Позже появились Горь-ковская система КАНАРСПИ (качество, надежность, ресурс с первых изделий), Ярославская НОРМ (научная организация работ по увеличению моторесурса), Рыбинская НОТПУ (научная организация труда, производства и управления) и др.

Одной из лучших была система КАНАРСПИ, которая включала в себя комплекс инженерно-технических и организационных мероприятий, обеспечивающих выпуск продукции высокого качества и надежности с первых промышленных образцов. Многие принципы КАНАРСПИ актуальны и сегодня. Автором системы был главный инженер Горьковского авиационного завода Т.Ф. Сейфи. Он один из первых понял роль информации и знаний в управлении качеством, перенес акценты обеспечения качества с производства на проектирование, большое значение придавал испытаниям.

Проблемой повышения качества продукции в настоящее время занимаются во всех странах мира, о чем свидетельствуют многочисленные публикации. Исследования в данной области показывают, что решение проблемных вопросов обеспечения повышения качества продукции во многих странах стало национальным движением. Например, в США, Великобритании, Франции, Германии, Италии, Японии управление качеством продукции выведено на государственный уровень. Во многих странах созданы национальные советы по качеству и надежности, ассоциации стандартов и другие организации.

К сожалению, в настоящее время Россия находится в числе отстающих стран в области решения задач управления качеством. Немногие российские товары выдерживают конкуренцию на мировом рынке. Это касается и большинства товаров стекольной отрасли. Однако активное использование собственного и зарубежного опыта в области управления качеством, стимулирование научных исследований в этой области может дать позитивные результаты в ближайшем будущем. Выполненные в диссертации исследования направлены на решения стоящих перед стекольной отраслью задач в области управления качеством производства листового стекла.

В диссертации решены следующие научные задачи:

1. Построена процессная модель технологического процесса производства листового стекла с использованием методологии IDEF0. На основе анализа модели и требований стандартов серии ИСО 9000 в новой редакции определена идентифицируемость и прослеживаемость процессов.

2. Разработаны и исследованы алгоритмы статистического контроля и регулирования технологического процесса производства листового стекла. Оценена их эффективность.

3. Разработаны и исследованы алгоритмы выработки управляющих воздействий по коррекции режима работы технологического оборудования. С использованием имитационного моделирования показана возможность дальнейшего повышения качества вырабатываемого стекла в производственном объединении (ПО) «Полированное стекло».

Основные обозначения и сокращения, используемые в работе

АСУТП - автоматизированная система управления технологическими процессами;

ДСЛ - дозировочно-смесительная линия; ИСО - международная организация по стандартизации; КИС - по смыслу: коэффициент использования стекла или контрольная испытательная станция;

КФУ - методология анализа - критические факторы успеха;

НД - нормативная документация.

ОАО - открытое акционерное общество;

ОУК - отдел управления качеством;

ПО - производственное объединение;

ППР - плановые предупредительные работы;

ПТЛ - поточно-транспортная линия;

СК - система качества;

СМК - система менеджмента качества;

СТП - стандарт предприятия;

СУООС - система управления охраной окружающей среды;

ТУ - технические условия;

УК - управление качеством;

ЦЗЛ - центральная заводская лаборатория;

ЦПУ - центральный пульт управления;

IDEF0 - методология, используемая для моделирования бизнес-процессов;

IMS - интегрированная система менеджмента;

Заключение диссертации по теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Молодкин, Алексей Васильевич

Выводы по главе 4

1. Описана практика создания и совершенствования СМК производственного объединения «Полированное стекло». С использованием моделирования структуры СМК и теории множеств определен объем работ по сертификации существующей системы СМК на соответствие нового стандарта ISO 9001:2000.

2. Обоснована целесообразность использования имитационного моделирования для выработки решений по коррекции режима работы оборудования. На практических примерах показана эффективность использования моделирования для описания свойств стекла, оперативной коррекции режима работы технологического оборудования, анализа работы технологической линии по ретроспективным данным и выработки корректирующих действий по дальнейшему улучшению качества стекла.

3. Формализована задача управления процессом производства стекла по обобщенному показателю КИС. Использование алгоритма метода линейного программирования позволяет определить режимы работы оборудования, обеспечивающие выработку качественной продукции с максимальным коэффициентом использования стекла.

Заключение

1. На основе анализа состояния современных систем управления производством листового стекла показана актуальность проведения теоретических исследований и разработок, направленных на совершенствование систем управления технологическими процессами на основе процессного подхода, использования статистических методов и имитационного моделирования для выработки корректирующих действий.

2. Разработана процессная модель производства листового стекла. Проведена идентификация основных процессов. Эффективность производства оценивается по вытянутому и нарезанному стеклу. Выбраны показатели для оценки качества технологического процесса: отлаженность, точность и воспроизводимость процесса.

3. Исследовано влияние стабильности свойств и показателей качества стекла на величину отходов. Показано влияние плотности и суточного изменения плотности, растра, остаточных напряжений в стекле, а также дефектов, измеряемых лазерной установкой Glaverbel на величину и виды отходов стекла.

4. Получено математическое описание коэффициента использования стекла от величины отходов участка варки-выработки. Разработаны регрессионные модели, описывающие виды отходов в зависимости от параметров стекла, технологического режима варки-выработки, свойств и химического состава.

5. Показана эффективность использования имитационного моделирования для описания свойств стекла, оперативной коррекции работы технологического оборудования, анализа технологической линии по ретроспективным данным и выработки корректирующих действий по дальнейшему улучшению качества стекла.

6. Формализована задача управления процессом производства стекла по обобщенному показателю КИС. Использование алгоритма метода линейного программирования позволяет определить режимы работы оборудования, обеспечивающие выработку качественной продукции с максимальным коэффициентом использования стекла

7. Разработанные методики статистического анализа и регулирования технологического процесса использованы в ПО «Полированное стекло» ОАО «Борский стекольный завод» при анализе и выработке корректирующих действий.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Молодкин, Алексей Васильевич, 2005 год

1. Макаров Р.И., Хорошева Е.Р., Лукашин С.А. Автоматизация производства листового стекла (флоат-способ) / Под ред. Р.И. Макарова; М.: изд-во Ассоциации строительных вузов, 2002. -192с.

2. Макаров Р.И., Тарбеев В.В., Хорошева Е.Р., Попов Ю.М., Чуплыгин В.Н. Управление качеством листового стекла (флоат-способ): Учебное пособие. -М.: Издательство ассоциации строительных вузов, 2004.-152с.

3. Управление качеством: Учеб. для вузов / С.Д. Ильенкова, Н.Д. Ильенкова, B.C. Мхитраян и др.; Под ред. С.Д. Ильенковой. М.: Банки и биржи, ЮНИТИ, 1998. - 199 с

4. Гиссин В.И. Управление качеством продукции: Учеб. пособие. -Ростов н/Д: Феникс, 2000. 256с.- (Учебники «Феникса»).

5. Управление качеством продукции : Учеб. пособие / Под ред. Н.И. Новицкого. М.: ООО «Новое знание», 2002. - 367с.

6. ГОСТ Р ИСО 9001 2001. Системы менеджмента качества. Требования. М.: Госстандарт России. - 20с.

7. ГОСТ 111-2001. Стекло листовое. Технические условия. Москва, МНТКС, 2001.-34с.

8. Тарбеев В.В. Прогрессивные технологические процессы при производстве полированного стекла на Борском стекольном заводе / Учебное пособие. Нижний Новгород, 1997. 115с.

9. Тыкачинский И.Д. Проектирование и синтез стекол и ситаллов с заданными свойствами. М.: Стройиздат, 1977. - 144 с.

10. Тыкачинский И.Д., Требушенко Л.А., Сорокина А.Е. Расчет состава стекла в зависимости от комплекса его свойств // Стекло и керамика. 1985. -N11.- С. 11 - 13.

11. Будов В. М., Саркисов П.Д. Производство строительного стекла. -М.: Высш. шк., 1977. 208 с.

12. Фандерлик М. Пороки стекла. М.: Госстройиздат, 1964.

13. Солинов Ф.Г. Производство листового стекла. М.: Стройиздат, 1976.-288 с.

14. Тарбеев В.В., Шепелев Д.Н., Бутняков А.И., Цепелева Т.Г. Производство стекла. Н. Новгород: ФГУИПП «Нижполиграф», 2002. 224с.

15. Автоматизация управления раскроем, резкой и контроль качества листового стекла // Обзорная информация. М.: ВНИИЭСМ, 1974.

16. Андрюхина Т.Д., и др. Изменение плотности листового стекла в процессе производства // Стекло и керамика. 1986. - N2. - С. 13 - 14.

17. Спирин Ю.Л. и др. Расчет оптимального рецепта шихты // Стекло и керамика. 1980. - N11. - С. 6 - 8.

18. Солинов В.Ф., Повитков Г.Ф., Каплина Т.В. Термомеханические свойства силикатного стекла в зависимости от соотношения шихты и боя // Стекло и керамика. 1991. - N11. - С. 2 - 3.

19. Солинов В.Ф., Каплина Т.В., Гороховский А.В. Взаимосвязь термомеханических свойств листового силикатного стекла от параметров формования // Стекло и керамика. 1992. - N5. - С. 7 - 8.

20. Раевская Е.И., Артамонова Г.И. и др. Направления оптимизации составов листовых термически полированных стекол // Стекло и керамика. -1991. N5.-С. 4-5.

21. Солинов В.Ф., Каплина Т.В., Гороховский А.В. Состав защитной атмосферы и водостойкость поверхности силикатного стекла // Стекло и керамика. 1991.-N12.-С. 2-3.

22. Давид Марка, Клемент МакГоуэн. Методология структурного анализа и проектирования: Пер. с англ. М.: 1993, 240с.

23. Зворыкин Н.М. Реализация процессного подхода на промышленном предприятии /Методы менеджмента качества. -2004. -№1. -с.35-40.

24. Федюкин В.К. Управление качеством процессов. СПб.: Питер, 2004.-208с.

25. Розно М.И., Шинко Л.В. Пора заняться технологическим процессом / Методы менеджмента качества, №7, 2004.-С.39-45.

26. Адлер Ю.П., Шпер В.Л. Контрольные карты Шухарта в действии / Методы менеджмента качества, №2, 2004. -С.34-37.

27. Попов Ю.М. Исследование и разработка системы управления качеством при производстве листового стекла / Автореферат кандидатской диссертации. Владимир, 2004.-19с.

28. Практикум по теории статистики: Учеб. пособие / Под ред. Проф. Р.А. Шмойловой. -М.: Финансы и статистика, 1998. -416с.

29. Макаров Р.И., Молодкин А.В., Ефременков В.В., Субботин К.Ю. Статистический анализ производства листового стекла/межвуз. сб. научн.трудов Экономика и экономическое образование. Филиал ГОУ ВПО ВЗФЭИ в городе Владимире, Владимир, 2005.

30. Н.В. Смирнов, И.В. Дунин Барковский. Краткий курс математической статистики для технгических приложений. М.: Физматгиз, 1959. -436с.

31. Спирин Ю.Л., Дедюков С.Н., Злотник Е.М. Расчет оптимального рецепта шихты // Стекло и керамика. 1980. - N11. - С. 6 - 8.

32. Дубинин В.Т., Старчаус И.И., Фомин Ю.В. и др. Особенности варки стекла при нестабильном содержании оксидов железа // Стекло и керамика. -1981.-N10.-С. 27-28.

33. Макаров Р.И. Моделирование на ЭВМ инерционных промышленных объектов непрерывного производства/ Учеб. пособие. Владимир: ВГШ, 1985. - 88с.

34. Налимов В.В., Чернова Н.А. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Наука, 1965. - 340 с.

35. Эеконометрика: Учебник / Под ред. И.И. Елисеевой. —М.: Финансы и статистика, 2002. -344с.

36. Макаров Р.И., Хорошева Е.Р., Субботин К.Ю., Ефременков В.В., Молодкин А.В. Влияние технологического процесса приготовления шихты на ее качество. Стекло и керамика, №4, 2005. -С42-43.

37. Макаров Р.И., Тарбеев В.В., Молодкин А.В., Чуплыгин В.Н. Математические модели для статистического анализа и регулирования флоат-процесса/ Стекло и керамика, №5, 2004г. -С.3-5

38. Макаров Р.И., Лукашин С.А. Математические модели для статистического анализа и регулирования процесса отжига листового стекла/Стекло и керамика, №9, 2001. -С.3-6.

39. Макаров Р.И., Тарбеев В.В., Попов Ю.М., Огрызков С.А., Отцова Е.А. Интегрированная система управления (IMS). Сборник научн. трудов вузов России. Проблемы экономики, финансов и управления производством. Иваново, 2003. - С. 243 - 248.

40. Коршунов Ю.М. Математические основы кибернетики. Учебное пособие для вузов. М., Энергия, 1972. 376с.

41. Макаров Р.И., Дубов И.Р., Лукашин С.А. Анализ стабильности производства полированного листового стекла/Стекло и керамика, №9, 2000. -С. 19-20.

42. Круговой график-радар / Методы менеджмента качества. 2004. №9. -С.50 -51.

43. Макаров Р.И. Автоматизация технологического процесса производства листового стекла на основе математических моделей / Автореферат докторской диссертации. Владимир, 1998г.- с.

44. Шориков А.В. Автоматизация технологического процесса формования ленты стекла на расплаве олова/Автореферат кандидатской диссертации. Владимир, 2003, -16 с.

45. Организация взаимодействия человека с техническими средствами АСУ. Системное проектирование взаимодействия человека с техническими средствами /Под ред. В.Н.Четверикова. М.: Высш. шк., 1991. - 142 с.