Анализ и управление производством безопасного многослойного стекла для автомобильного транспорта

Конкуренция в условиях рыночной экономики обязывает предприятия уделять внимание проблеме качества как важнейшему фактору повышения уровня жизни населения, его социальной и экологической безопасности. Все большее число отечественных специалистов и политиков осознает, что преодоление кризисного состояния производства лежит на пути скорейшего освоения конкурентоспособной продукции с одновременным улучшением ее качества и снижением цены.

Успешное решение проблемы качества важно во многих отношениях. Оно позволяет установить новые прогрессивные пропорции между отраслями и внутри них. Эти пропорции могут быть достигнуты путем совершенствования технологии производства и повышения ее экономичности. Повышение качества продукции важно для автоматизации производственных процессов во всех отраслях.

В российской автомобильной промышленности сложилась, на первый взгляд, безвыходная ситуация. С одной стороны есть сборщики, осваивающие передовые технологии, с другой — ответственные производители автокомпонентов, но, тем не менее, конкурентоспособного автомобиля произвести не удается [2]. Сейчас слабым звеном в цепочке производства автомобилей стали взаимоотношения между поставщиками и сборщиками. И те и другие сталкиваются с непониманием со стороны партнеров по бизнесу: поставщики, предлагая более качественную, но дорожающую продукциюсборщики, требуя снижения доли дефектов на миллион изделий (возможностей) — ррт, себестоимости продукции, сертификации.

Автопроизводители за короткий срок вышли на качественно новый уровень организации производства, используют различные подходы, концепции, методы эффективного менеджмента: TQM, FMEA, SPS, SW, Justin-time, канбан, «Шесть сигм», РРАР, MSA, 5S, Lean production.

Многие российские поставщики производят качественную продукцию, которой комплектуются иномарки, производимые в России. Автосборщики стремятся к унификации требований для своих поставщиков. Таким документом в России стали технические условия ISO/TS 16 049:2002 [3]. В ISO/TS 16 049 содержатся требования к СМК в области автомобилестроении, основанные на требованиях как международного (ISO 9001:2000), так и национальных стандартов. ISOfTS 16 049 приняты как альтернатива этим стандартам и применяются у поставщика при предъявлении такого требования сборщиком. Наличие сертификата соответствия требованиям «автомобильного стандарта» является условием для заключения контрактов с ведущими российскими автозаводами.

В ISO/TS 16 049 описаны требования к организации, а также установлены конкретные методы по достижению этих требований. Так, на предприятии должны работать FMEA-команды, в ходе перспективного планирования качества продукции (APQP — Advanced Product Qualitu Planning) для каждого из процессов должны быть определены и включены в план управления соответствующие статистические инструменты (SPSстатистическое управление процессами) — необходимо освоить РРАР (Product Part Approval Process — процесс согласования производства части) и MSA (Measure-ment-System-Analusis — анализ измерительных систем). Комплексное использование названных методов позволяет производить более качественную продукцию.

Настало время, когда производители продукции поняли, что путь их выживания и благополучия в рыночной среде — это создание продукции высокого качества, конкурентоспособной как на внутреннем, так и на внешнем рынках.

Вопросам управления качеством, охраной окружающей среды посвящены исследования ученых разных стран. Неоценимый вклад в развитие концепции управления качеством внесли работы россиян Венецкого И. Г., Длина A.M., американцев В. Шухарта, Э. Деминга, А. Фейгенбаума и др.

Серьезную основу для развития теории управления качеством и концепции интегрированной системы менеджмента (ИСМ), прежде всего применительно к стекольному производству, заложили труды отечественных академиков в области химической технологии и стекольного производства Кафарова В. В., Китайгородского И. И., Саркисова П. Д., академика в области теории систем и управления Прангишвили И.В.

Накоплен значительный опыт в области интеграции систем управления, важность внедрения ИСМ для предприятий России отражена в работах Адлера Ю. П., Бочарова В. В., Василевской С. В., Гусевой Т. В., Никифорова А. Д., Макарова Р. И., Свиткина М. З., Тарбеева В. В. и др. В текущем году появилась работа Хорошевой Е. Р., посвященная теоретическим основам построения интегрированных систем управления промышленных предприятий (на примере стекольных заводов) [5].

ОАО «Борский стекольный завод» имеет богатые традиции в области управления качеством продукции и природоохранной деятельности. Борский стекольный завод входит в семью предприятий Группы Asahi, в тоже время является лидером стекольной отрасли России. На рынке автомобильного стекла стекольный завод удерживает лидирующие позиции. Качество продукции завода подвержено неоднократным аудитам автопроизводителей и сертификатом поставщика Ford Q1. Значительная часть продукции лидера российского автомобилестроения ОАО «ВАЗ» комплектуется стеклами производства Борского стекольного завода.

На заводе ведутся работы по совершенствованию систем менеджмента, итогом которого станет получение единого сертификата на соответствие требованиям международных стандартов ISO 9001, ISO 14 001 и OHSAS 18 001 с областью распространения на организации Группы Glaverbel в России.

Производственная деятельность стекольного завода сопряжена с потенциальной опасностью загрязнения окружающей среды или нанесения ей ущерба. Завод контролирует свою деятельность с целью соблюдения соответствующих природоохранных стандартов, реализует программы по охране окружающей среды.

В ОАО «Борский стекольный завод» ведутся работы по совершенствованию систем менеджмента. Уделяется большое внимание повышению уровня и компетенции сотрудников, зная, что будущее компании зависит от суммы накопленных внутри компании знаний и их применения. На заводе работает школа «Секреты успеха», где обучаются молодые и талантливые сотрудники отделов и подразделений компании.

Значительное внимание завод уделяет внедрению последних достижений науки в области менеджмента в производство. Финансирует проведение научных исследований, направленных на повышение эффективности систем менеджмента, в которых активное участие принимают ведущие специалисты завода и защищают ученые степени.

Результаты научных исследований и практический опыт внедрения в производство нашли отражение в изданных учебных пособиях, рекомендованных для студентов, обучающихся по направлению 653 500 «Строительство» [6, 7].

Вместе с тем следует отметить, что на сегодня мало научных работ, посвященных управлению качеством производства безопасного многослойного стекла (триплекса) для автомобильного транспорта. Пионерской работой в этой области была кандидатская диссертация Чуплыгина В. Н. [8], в которой с использованием системного анализа и моделирования исследованы принципы создания системы управления качеством триплекса. Оценена эффективность применения статистических методов при контроле качества продукции, определении точности и стабильности технологических процессов производства и удовлетворенности потребителей качеством вырабатываемого стекла и обслуживанием. Однако, объектом исследования было старое производство триплекса, которое закрыто в 2006 г. Вместо него построено и запущено новое производство триплекса (BRL-2). Все производство автомобильного стекла в настоящее время сконцентрировано в едином модуле [4]. Переход на высокопроизводительную автоматизированную технологию производства многослойного автомобильного стекла потребовал проведения новых исследований по анализу и управлению этим производством.

Целью диссертационной работы является повышение качества вырабатываемого безопасного многослойного стекла для автомобильного транспорта.

Поставленная в работе цель достигнута за счет решения следующих задач:

1. Создана модель технологического процесса производства безопасного многослойного стекла для автомобильного транспорта. Определены критичные, с точки зрения качества, показатели процессов и определены инструменты, используемые при контроле качества.

2. С использованием методов статистического анализа оценено качество технологической системы и технологических процессов производства безопасного многослойного стекла на примере производства ветрового стекла ВАЗ 2110.

3. Предложена методика выбора представительных импульсов из множества данных с использованием методов многомерного статистического анализа — кластерного и множественного корреляционного анализов.

4. Разработаны математические модели, описывающие зависимость параметров многослойного безопасного стекла от режима моллирования.

5. Использованы многофакторные модели для анализа и принятия решений по коррекции режима моллирования в производстве многослойного стекла.

Основные обозначения и сокращения, используемые в работе.

ИСМ — интегрированной системы менеджментаПКО — производственное коммерческое объединениеРрт {part per million) — доля дефектов на миллион изделий (возможностей);

РРАР (Product Part Approval Process) — процесс согласования производства части;

MSA (Measure-ment-System-Analusis) — анализ измерительных системMSPS (.Multivariate Statistical Process Control) — многомерный статистический контроль процессов;

Lean production — бережливое производство;

TQMвсеохватывающий, тотальный менеджмент качества;

SPS (Statistical Process Control) — статистический контроль процессов;

СМК — система менеджмента качества;

APQP (Advanced Product Qualitu Planning).

PAT (Process Analytical Technology) — технология анализа процессовCC (Critical Characteristic) — критические показателиSC (Significant Characteristic) — значительные показателиYield — выход продукции;

CUкоэффициент использования оборудования;

Net cadence — производительность по качественному стеклу;

Выводы по главе 4.

1. Предложена методика, позволяющая на основе анализа гистограммы распределения отклонений провиса в вырабатываемом стекле и использования метода морфологического ящика выбирать решения по коррекции температурного режима печи моллирования. Для уменьшения разброса провиса в многослойном стекле необходимо уменьшить в два раза колеблемость температуры в точках Т22, Т32, Т45 камер печи моллирования.

2. С использованием системы моделей, описывающих напряжения растяжения в кромке стекла, и метода морфологического ящика показана необходимость стабилизации температурного режима дополнительно в точке Т49 камеры отжига печи моллирования. При этом обеспечивается требуемый размах напряжений растяжения в кромке стекла при его производстве.

3. С использованием системы моделей напряжения сжатия и метода морфологического ящика проведен анализ и выбрано решение по коррекции температуры в камерах печи моллирования, обеспечивающее выработку качественного многослойного стекла с поверхностными напряжениями, удовлетворяющими техническим требованиям.

Заключение

.

1. На основе анализа состояния современных систем управления производством безопасного многослойного стекла для автомобильной промышленности показана актуальность проведения теоретических исследований и разработок, направленных на совершенствование систем управления технологическими процессами.

2. Создана процессная модель технологического процесса производства многослойного стекла. Проведена идентификация процессов. Выделены ключевые характеристики в производстве трехслойного безопасного стекла. Определены наиболее критичные, с точки зрения качества, показатели процессов и определены инструменты, используемые при контроле качества.

3. Оценена надежность технологической системы производства безопасного многослойного стекла по производительности, коэффициенту использования машин стадий изготовления стекла и выходу продукции.

4. Предложена методика выбора представительных импульсов из множества данных с использованием методов многомерного статистического анализакластерного и множественного корреляционного анализов.

5. Проведен анализ вида дефектов, возникающих в процессе выработки безопасных стекол. Большая доля дефектов связана с боем заготовок стекла на пирамидах, дефектами печати, царапинами, грязью и сколами.

6. Проведены исследования отклонения поверхности стекла от опорной поверхности контрольного шаблона, показаны условия воспроизводимости и управляемости процесса. Разработана регрессионная модель, описывающая зависимость провиса от режима моллирования.

7. Разработаны системы регрессионных уравнений, описывающие зависимость напряжений растяжения и сжатия в кромке стекла от режима моллирования. Оценено влияние факторных переменных на параметры вырабатываемого стекла.

8. Проведен анализ возможности повышения точности моделей, описывающих зависимость параметров многослойного безопасного стекла от режима моллирования. Оценено влияние погрешностей измерения температуры в каналах печи моллирования на точность регрессионных моделей. Показана необходимость повышения точность измерения температур в определенных точках печи моллирования либо «раскачивания» этих температур при идентификации.

9. Предложена методика, позволяющая на основе анализа гистограммы распределения отклонений параметров в вырабатываемом стекле и использования метода морфологического ящика, выбирать решения по коррекции температурного режима печи моллирования.

10. С использованием системы многофакторных моделей и метода морфологического ящика решена задача поддержки принятия решений по коррекции режима моллирования в производстве многослойного стекла.

11. Разработанные методики статистического анализа и регулирования технологического процесса использованы в ПКО «Автостекло» ОАО «Борский стекольный завод» при анализе и выработке корректирующих действий.