- Учителю
- Лекция по метрологии на тему: 'Организация контроля качества'
Лекция по метрологии на тему: 'Организация контроля качества'
Классификация методов технического контроля
Система технического контроля (СТК) на производстве - это совокупность средств контроля и исполнителей, взаимодействующих с объектом контроля по правилам, установленным соответствующей документацией. Основная цель - создание условий, при которых существенно снижается выпуск бракованной продукции. Для реализации этой цели на СТК возлагаются следующие функции:
- входной контроль материалов, полуфабрикатов и комплектующих изделий;
- операционный контроль деталей и сборочных единиц в процессе изготовления и испытаний;
- приемочный контроль готовых изделий;
- контроль средств технологического оснащения;
- учет и анализ дефектов.
Классификация методов технического контроля приведена в таблице 1.
Таблица 1- Классификация методов технического контроля
Признаки классификации
Виды технического контроля
Характеристика вида контроля
По местонахождению контроля
Стационарный
Осуществляется на постоянном специальном рабочем месте для проверки объектов
Летучий, или скользящий
Осуществляется непосредственно на рабочем месте обработки или сборки путем периодических проверок
По различным стадиям технологического процесса
Предварительный
Применяется с целью предупреждения брака. Предварительному контролю подвергаются материалы, заготовки, полуфабрикаты, детали до начала обработки или сборки
Промежуточный (операционный)
Осуществляется на различных стадиях изготовления заготовок, деталей и сборки изделий. Основная цель - проверка качества выполнения каждой производственной операции по технологическому процессу и исключение брака на последующих операциях
Окончательный (заключительный)
Контролю подвергаются все детали, узлы и изделия после заключительных операций технологического процесса обработки или сборки. Наиболее ответственная форма предупреждения выпуска недоброкачественной продукции
По охвату объектов контроля
Сплошной
Проверке подвергаются все без исключения представленные заготовки, детали, узлы и изделия
Выборочный
Проверке подвергается некоторая часть из партии деталей или изделий в зависимости от условий производства
Статистический
Наиболее активный способ предотвращения потерь от брака. Применяется для анализа и регулирования качества продукции, хода технологического процесса и состояния производственного оборудования. В основу положен выборочный метод, основанный на теории вероятностей и математической статистике
Инспекционный
Осуществляется для повторного выборочного контроля объектов, ранее сданных производством и принятых ОТК, а также для выборочных наблюдений за работой изделий в эксплуатации в течение установленного гарантийного срока
По охвату операций контроля
Пооперационный
Производится после каждой операции, когда качество последующей операции зависит от предыдущей
Групповой
Осуществляется после группы неответственных операций или когда характер технологического процесса исключает возможность проверки объектов после каждой операции
По степени автоматизации
Непрерывный
Применяется непосредственно в процессе обработки деталей. Осуществляется автоматизированный контроль размеров и поднастройка оборудования в процессе обработки
Полуавтоматический
Контроль размеров обработки постоянно отслеживается с применением ЦОУ (цифровое отсчетное устройство). Подналадка оборудования осуществляется вручную
Автоматизированный приемосдаточный
Применяется для окончательного контроля изделий с использованием автоматизированных измерительных комплексов
По характеру контроля
Визуальный
Осуществляется только внешним осмотром
Геометрический
Производится проверка размеров и геометрических элементов объекта
Метрологический
Осуществляется проверка элементов, от которых зависит качество (структура, твердость и т.п.)
По назначению контроля
Предупредительный
Осуществляется на всех этапах производства с целью предупреждения брака
Производственный
Применяется для выявления брака при проверке объектов, предъявленных на контроль после завершения определенного производственного этапа или операции. Различают производственный контроль, выполняемый рабочими, наладчиками и мастерами или работниками ОТК
Для обеспечения требуемого качества продукции необходимо вести контроль не только качества материала и покупных комплектующих изделий, но и соблюдения режимов технологических процессов, контролировать геометрические параметры, качество обработки деталей и сборочных единиц.
Методы контроля можно разделить на две группы: контроль качества с разрушением и без разрушения материала (детали).
Контроль качества с разрушением проводится методами химического, спектрального, рентгено-структурного и металлографического анализа.
Большая трудоемкость, затраты материала и энергетических ресурсов обусловили применение разрушающих методов контроля только в виде выборочного контроля качества.
Неразрушающий контроль качества подразделяется на следующие виды: магнитный, электрический, электромагнитный (вихревых токов), радиоволновый, тепловой, оптический, радиационный, акустический, проникающими веществами (капиллярный).
Неразрушающий контроль качества позволяет снизить трудоемкость контрольных операций и повысить производительность труда контролеров, а также получить существенную экономию за счет отбраковки некачественного материала перед его обработкой.
При контроле проводят следующие работы: внешний осмотр невооруженным глазом или с помощью оптических приборов; испытание изделий и агрегатов на стендах, установках; контроль качества поверхности визуально или с помощью средств измерений и контрольно-измерительных приборов; измерения геометрических параметров деталей, узлов, изделий (шероховатость, расположение поверхностей, отклонений от формы, размер); определение толщины металлических и неметаллических листов, труб, профилей, проката, тонкостенных деталей, металлических и неметаллических покрытий физическими методами контроля; обнаружение несплошности материала деталей и узлов (трещин, раковин и т.д.); определение структуры металла, его твердости, прочности, электропроводности, правильности выполнения процесса термообработки.
Производственный брак
Необходимой предпосылкой для разработки мероприятий по улучшению качества изделий массового производства и снижению потерь от брака является систематический учет и анализ причин его появления, количество рекламаций и претензий из-за дефектов производства.
Производственный брак представляет собой продукцию, не соответствующую по качеству стандартам, ТУ и другой нормативно-технической документации. В зависимости от характера дефектов, допущенных при изготовлении изделия, брак делится на исправимый и неисправимый (окончательный).
Исправимым браком считаются изделия, которые технически возможно и экономически целесообразно исправить в условиях предприятия. Изделия и их элементы, отнесенные к исправимому браку, после исправления используются по прямому назначению.
Окончательным браком считаются изделия, исправление которых технически невозможно или экономически нецелесообразно. Окончательный брак подлежит утилизации как отходы производства.
По месту обнаружения дефектов брак подразделяется на внутренний, т.е. выявленный на предприятии в процессе производства до отправки продукции потребителям, и внешний, обнаруженный потребителем в процессе эксплуатации изделия.
Оценка исправимого внутреннего или внешнего брака осуществляется по затратам только на исправление дефектов у производителя или потребителя без учета стоимости материалов, а неисправимого по всем статьям цеховой или производственной себестоимости в зависимости от места обнаружения брака.
На основе полученных оценок определяют потери от брака как сумму стоимости сырья, материалов, покупных комплектующих изделий и заработной платы, выплаченной рабочим за выполнение операций, предшествующих операции, после которой продукция оказалась негодной, и вычетом суммы возмещения убытков за брак с виновника.
Потери от окончательного брака в цехе определяют по формуле:
,
где Сб - стоимость сырья, материалов, покупных комплектующих изделий, отнесенных на себестоимость продукции, руб.;
Зб - заработная плата, затраченная на бракованную продукцию, руб.;
Зв - сумма возмещения убытков за брак, взысканная с виновников, руб.
К потерям от брака относят также затраты по ремонту техники, вышедшей из строя раньше установленного срока гарантии.
Для систематизации учета потерь от брака на предприятиях массового производства применяется классификация причин и виновников брака, охватывающая все стадии изготовления продукции. В соответствии с классификацией группируются сведения о браке по цехам, участкам, типовым видам работ и причинам.
Статистические методы регулирования технологических процессов
Среди методов контроля широкое распространение получили статистические методы, применяемые для приемо-сдаточного и текущего (предупредительного) контроля.
Основным носителем необходимой для расчетов информации, используемой при статистическом контроле, являются контрольные карты, на которых отображается характер изменений показателя качества во времени с указанием среднего значения и одного или нескольких контрольных пределов, т.е. строятся точечные диаграммы. Выход контролируемого параметра за границы поля допуска свидетельствует о необходимости корректировки процесса.
Статистические методы контроля являются эффективным средством повышения качества выпускаемой продукции. Они основаны на данных математической статистики и позволяют по ограниченному числу наблюдений принимать решения при управлении качеством продукции.
Статистические методы используются для анализа, регулирования технологических процессов и статистического приемочного контроля качества продукции и для других целей.
Статистическое регулирование технологических процессов - это корректирование значений параметров технологического процесса по результатам выборочного контроля контролируемых параметров для обеспечения необходимого уровня качества продукции.
Статистическое регулирование технологических процессов осуществляют с помощью контрольных карт, на которых отмечают значения, полученные по результатам выборочного контроля.
В настоящее время статистические методы регулирования технологических процессов имеют много разновидностей.
Рассмотрим некоторые из них.
Метод средних арифметических и размахов (,R). В этом методе наблюдение за ходом технологического процесса производится с помощью средних арифметических и размахов малых выборок, отбираемых из выпускаемой продукции. Через определенные промежутки времени из партии изготовленной продукции берутся выборки объемом n = 3 ÷10 шт. Для нее рассчитывают среднее арифметическое значение
где хi - замер контролируемого параметра;
n - число замеров в выборке.
Размах R определяется как разность между максимальным и минимальным значениями в одной выборке:
R = xmax-xmin.
Затем строятся две диаграммы. Одна из диаграмм служит для наблюдений за средними значениями выборок, а другая для наблюдений за размахами R выборок (рисунок 1). Горизонтальные линии ВТ и НТограничивают предельные допустимые отклонения параметра, а линии и определяют контрольные границы допустимых случайных колебаний значений средних выборок.
На диаграмме размахов линия ВR определяет верхний контрольный предел размахов R. Если при наблюдениях за процессом точки на диаграммах не выходят за пределы контрольных границ, то значит процесс находится в устойчивом состоянии и, следовательно, имеются все основания считать детали, изготовленные до момента взятия выборки, годными.
Если при взятии очередной выборки значение какой-либо ее характеристики или R выйдет за пределы контрольных границ, то это будет предупреждением о появлении причин неслучайного характера, которые нарушают необходимую устойчивость процесса.
Обычно выход за контрольные границы выборки свидетельствует о неполадках в настройке инструмента на размер, а выход за контрольный предел R - о неполадках в самом станке или в установочно-зажимной оснастке.
Рисунок 1 - Схема контрольной карты для статистического регулирования процессов по методу средних арифметических и размахов
Если же процесс является стабильным только по рассеиванию и нестабильным по центру рассеивания, но технологически устойчивым во времени, при расчетах ординат используют среднее квадратическое отклонение мгновенного распределения, т.е. σм, которое определяют по результатам статистического анализа данного процесса.
Ординаты контрольных линий для наблюдений за и R выборок определяются по формулам:
а) для наружной обработки
,
,
где е - координата контрольной границы;
Δн - погрешность настройки станка.
Δн = 0,1 Δ (Δ - допуск на контролируемый параметр);
б) для внутренней обработки
,
,
Значение е определяется по формуле
,
где n - объем выборки.
Параметры распределения размахов (R - среднее арифметическое размахов и σR - среднее квадратическое отклонение размахов) связаны с мерой рассеивания σм мгновенного распределения соотношениями:
и
где dn и Tп - коэффициенты, зависящие от объема выборки п.
Значения коэффициентов dn и Tп приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Значения коэффициентов dn и Tп от объема выборки
n
5
6
7
8
9
10
dn
2,326
2,534
2,704
2,847
2,970
3,037
Tп
0,864
0,848
0,833
0,820
0,808
0,797
Предельные колебания случайных значений размахов определяются неравенством:
.
Ординаты контрольных линий для размахов находят по формулам
,
.
Если объем выборок n ≤ 7, то НR - нижний контрольный предел размахов имеет отрицательное значение. Поскольку размах не может быть отрицательным, то всегда принимают НR = 0.
Метод медиан и индивидуальных значений. При использовании этого метода в качестве характеристик рассеивания значений наблюдаемой величины используется медиана и крайние значения малых выборок. Строится только одна диаграмма, на которую в виде точек наносятся действительные отклонения параметров от их номиналов. Для упрощения и удобства определения медианы выборки количество деталей в выборке принимают равным нечетному числу. Обычно берут n = 5, тогда медиана выборки легко определяется по точечной диаграмме - как третья точка снизу или сверху.
На точечную диаграмму, называемую контрольной картой, наносят шесть горизонтальных линий, которые устанавливают пределы колебаний контролируемого параметра, медиан и крайних значений выборки.
ВТ и НТ - линии верхнего и нижнего технического предела, соответствующие верхнему и нижнему предельным отклонениям контролируемого параметра; ВМ и НМ - линии верхнего и нижнего контрольного предела для медиан выборок; ВК и НК - линии верхнего и нижнего контрольного предела для крайних значений (рисунок 2).
Расчет ординат контрольных линий ведется по формулам
,
,
,
,
где ек - координата контрольной границы; ем - диапазон контрольной границы; σм - среднее квадратическое отклонение по выборке, определяемое в результате предварительного статистического анализа; Кк и Км -коэффициенты, зависящие от объема n выборки.
При этом для обработки наружных поверхностей необходимо к НТ прибавлять ΔН = 0,1Δ, а для обработки внутренних поверхностей из ВТ вычитать 0,1Δ.
Рисунок 2 - Схема контрольной карты для статистического регулирования процессов по методу медиан и индивидуальных значений
Значения Кк и Км приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Значения коэффициентов Кк и Км в зависимости от объема выборки
n
3
5
7
9
Кк
0,68
0,5
0,38
0,3
Км
1,00
1,45
1,68
1,82
Статистический приемочный контроль качества продукции
Статистический приемочный контроль качества продукции может проводиться по следующим признакам: количественному, качественному и альтернативному.
При контроле по количественному признаку качество партии продукции оценивается средним и средним квадратичным отклонением контролируемого параметра, а также зависящим от них уровнем дефектности.
Большинство планов контроля по количественному признаку содержат контрольные нормативы уровня дефектности.
Данный метод контроля заключается в том, что у единиц продукции измеряют численные значения контролируемого параметра, затем вычисляют выборочное среднеарифметическое значение и оценивают его отклонение от значений одной верхней Тв или нижней Тн или двух заданных границ. Полученные в ходе измерения данные сравнивают с контрольными нормативами и принимается решение о годности партии продукции.
Статистический приемочный контроль по качественному признаку имеет ряд преимуществ по сравнению со статистическим приемочным контролем по количественному признаку. Применение этого метода позволяет не только разделить единицы продукции на годные и дефектные, но и разнести их по категориям, классам, группам качества и т.д.
Статистический приемочный контроль по качественному признаку осуществляется с применением как простых средств измерения (шаблоны, пробки, калибры и т.д.), так и более сложных, включая автоматические измерительные устройства.
При статистическом приемочном контроле по альтернативному признаку единицы продукции делятся на две группы (годные и дефектные). Для принятия решения о качестве партии продукции, состоящей из N изделий, необходимо установить долю d дефектных изделий М в этой партии:
.
С этой целью из общего количества N изделий выбирают n единиц продукции и подвергают их контролю. В результате обнаруживается m дефектных. Определив значения величин n и m, можно сделать заключение о доле дефектных изделий d во всей партии.
5. Численность контролеров
Число контролеров для участка или цеха серийного, мелкосерийного и единичного производства определяется по формуле
,
где Ссп - среднесписочная численность производственных рабочих, обслуживаемых контролерами;
Но - норма обслуживания контролером производственных рабочих мест (или рабочих).
Нормы обслуживания, приведенные в таблице 4, разработаны при следующих производственных условиях:
- производственные рабочие не выполняют контрольных операций;
- контролируются все операции; осуществляется и окончательный контроль;
- контролируется вся продукция.
В расчет приняты детали среднего веса и среднего класса точности. Если фактические условия производства отклоняются от предусмотренных, то численность рабочих, обслуживаемых контролерами, корректируется поправочными коэффициентами:
,
где Ссп - списочный состав контролеров;
к1 - коэффициент, учитывающий наличие самоконтроля на участке (к1 = 1, если контроль полностью осуществляется только контролерами);
,
где сск - процент рабочих, осуществляющих самоконтроль;
к2 - коэффициент контрольных операций (рассчитывается соответственно технологическому процессу);
к3 - коэффициент выборочности операционного контроля;
к4 - коэффициент выборочности окончательного контроля;
к5 - коэффициент, учитывающий квалитет обработки деталей с наибольшим выпуском (к5 = 0,75÷1,0);
к6 - коэффициент, учитывающий массу изделия по деталям с наибольшим выпуском (массой до 1 кг к6 = 0,6, до 20 кг к6 = 1,0, свыше 20 кг к6 = 1,1).
Таблица 4 - Нормы обслуживания для контролеров технического контроля
Цехи и участки
Тип производства
Среднее число производственных рабочих, обслуживаемых одним контролером
Механические
Серийное и мелкосерийное
10
Механосборочные
Серийное
12
Мелкосерийное и единичное
13
Установленное расчетом число контролеров должно соответствовать имеющемуся в цехе количеству контрольных постов (соответственно технологическому процессу и режиму их работы).
В массовом и крупносерийном производстве, где контрольные операции стабильны и систематически повторяются, число контролеров определяют по нормам времени на одну контрольную операцию:
,
где N - число деталей, подлежащих проверке в течение месяца, шт.;
n - число контрольных промеров по одной детали;
t - норма времени на одну контрольную операцию, мин;
b - степень выборочности контроля, %;
i - коэффициент, учитывающий дополнительное время на обход рабочих мест и оформление документации на приемку и браковку изделий;
Fэф - эффективный фонд времени одного контролера.
Оценка работы предприятия (цеха) по повышению качества осуществляется по следующим показателям:
- наличие рекламаций и потерь у потребителя;
- удельный вес потерь от брака в фактической себестоимости реализуемой продукции;
- процент возврата машин с испытательных стендов;
- повышение гарантийных сроков службы изделий и их надежности.