Разработка методики идентификации несоответствий и выявления объектов ревалидации в специальных технологических процессах

Обоснование актуальности темы диссертационного исследования.

Продукция предприятий машиностроения играет решающую роль в реализации достижений научно-технического прогресса во всех отраслях промышленности. На долю машиностроения приходится почти 30% от общего объема промышленной продукции [1].

Переход от централизованной системы управления экономикой к рыночным отношениям в России показал неспособность большинства российских машиностроительных предприятий выпускать конкурентоспособную продукцию стабильно высокого качества. Поэтому решение этой проблемы является необходимым условием существования и дальнейшего развития машиностроительного производства.

Важнейшим фактором роста эффективности производства является повышение качества выпускаемой продукции, что является решающим условием её конкурентоспособности на внутреннем и внешнем рынках. Качество и конкурентоспособность выпускаемой продукции в решающей степени зависят от качества технологических процессов ее изготовления и умения изготовителя эффективно управлять этим качеством.

Прорыв российской машиностроительной промышленности на международные рынки возможен при условии эффективной организации конкурентоспособного производства в соответствии с требованиями концепции «Всеобщего управления качеством» (TQM) [2], вследствие чего вся работа предприятия, его структура, управление и планирование устанавливаются, исходя из необходимости обеспечения требуемого качества продукции.

В этой связи, сегодня широкое распространение в российских предприятиях получили международные стандарты ИСО серии 9000, внедрение которых позволяет предприятию минимизировать риск отказа потребителя от продукции вследствие ее нестабильного качества, и улучшить экономические показатели деятельности предприятия за счет повышения его престижа.

Сложность технологических процессов, важность этапов и операций жизненного цикла продукции, желание снизить затраты вызвало необходимость 4 исследования начальных этапов в цепи технологических процессов изготовления конечного изделия — заготовительных производств. Начальной стадией процесса изготовления продукции машиностроения является литейное производство (в дальнейшем — ЛП).

Технологические факторы и показатели качества процессов ЛП содержат существенную случайную составляющую, задаются диапазонами разрешенных значений (ГОСТы, ОСТы, ТУ и т. п.), что значительно уменьшает возможность их автоматизации, а иногда делает ее невозможной. Специфика процессов заполнения форм и затвердевания металла затрудняет возможность контроля, мониторинга и предупреждения возникающих при этом несоответствий. Все это относит технологические процессы ЛП в категорию специальных процессов, в которых, в соответствии с ГОСТ Р ИСО 9000−2008 [3], подтверждение соответствия конечной продукции затруднено или экономически нецелесообразно. Согласно ГОСТ Р ИСО 9001−2008 [4] «организация должна валидировать все процессы производства и обслуживания, результаты которых нельзя проверить посредством последовательного мониторинга или измерения». К таким процессам «относятся все процессы, недостатки которых становятся очевидными только после начала использования продукции или предоставления услуги».

Процедура валидации специальных технологических процессов, как в целом, так и специальных процессов ЛП в частности, является сложной и дорогостоящей. В некоторых ситуациях продукт, полученный в ходе процесса валидации, не может быть по тем или иным причинам передан заказчику для использования (например, испытания связанные с разрушением продукта или необходимость предъявления его как доказательства способности процесса), т. е. вне зависимости от результатов приносит предприятию убытки. Таким образом, определение случаев и объектов, требующих проведения повторной валидации (в дальнейшем — ревалидация) является важной частью работы организации.

Для решения данных проблем, в рамках системы менеджмента качества, необходимо разрабатывать и внедрять новые методики идентификации несоответствий и определения объектов ревалидации в специальных технологических процессах.

Учитывая вышеизложенное, правомерно заключить, что выбранное направление исследований является актуальным и практически востребованным.

Цель диссертационного исследования.

Улучшение качества продукции машиностроения на основе рационального выбора объекта ревалидации специального технологического процесса.

Задачи исследования.

Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие научно-практические задачи:

1. Провести анализ принципов концепции TQM и определить роль предупреждающих и корректирующих действий в повышении качества процессов в организации;

2. Провести анализ методов и инструментов управления качеством технологических процессов;

3. Разработать структурно — функциональную модель отображения и анализа специального технологического процесса ЛП для последующего определения критических процессов и критических зон при их выполнении с применением метода «дерево решений».

4. Разработать методику идентификации несоответствий с последующим определением объекта ревалидации и алгоритм выявления причин их возникновения с использованием укрупнённой классификации и матричных диаграмм.

5. Осуществить экспериментальную отработку и практическую реализацию результатов исследования в условиях специального технологического процесса изготовления отливок ответственного назначения из магниевых сплавов.

Предмет исследования.

Предметом исследования является совокупность теоретических, практических и методических вопросов идентификации причин несоответствий и управления качеством специальных технологических процессов в. рамках системы менеджмента качества.

Объект исследования.

Валидируемый специальный технологический процесс ЛП на машиностроительном предприятии, как открытая сложная производственная система, а также ее подсистемы и элементы.

Методы исследования, достоверность и обоснованность научных положений и выводов.

Представленные в диссертации исследования выполнены на основе современных инструментов и методов управления качеством продукции, научных положений технологии машиностроения, исследования операций, методов системного анализа и процессного подхода, логического ^ эмпирического методов, элементов теории вероятности и математической статистики.

Достоверность научных выводов и результатов диссертации подтверждается репрезентативностью исходных данных, внутренней непротиворечивостью теоретических исследований и практической реализацией.

Научная новизна.

В работе выдвинуты, теоретически обоснованы и доведены до практического применения принципиально новые положения, к которым относятся:

1. Разработана новая методика идентификации несоответствий и выявления объектов ревалидации в специальных технологических процессах, базируемая на укрупненной классификации и ранжировании несоответствий в ходе их выявления и анализа взаимосвязей их источников.

2. Предложен алгоритм определения источников несоответствий, позволяющий путем минимального числа итераций определить количество требуемых ревалидаций в специальном технологическом процессе с учетом выявления ранее не зарегистрированных причин и источников несоответствий.

3. Разработана модель-идентификации несоответствий, отличающаяся использованием критериального подхода для оценки адекватности модели реальному объекту.

Практическая значимость работы.

1. Применение разработанной методики идентификации и выявления объектов ревалидации в специальных технологических процессах позволяет снизить количество несоответствий в продукции за счет оперативных рекомендаций к ревалидации конкретных областей комплексной валидации.

2. Результаты исследований являются методической основой для разработки и создания на машиностроительном предприятии документированной процедуры «Валидация специальных процессов литья», обеспечивающей качество продукции уже на ранней стадии ее производства.

Реализация работы.

1. Процесс «Управление несоответствиями литейного производства», основывающийся на созданной методике, принят к утверждению на ОАО «ММЗ «Авангард» в виде стандарта предприятия.

2. Результаты диссертационного исследования легли в основу разделов «Управление качеством» в двадцати пяти производственных инструкциях и трех комплектов документов на «Технологический процесс изготовления крупногабаритных отливок ответственного назначения из магниевых сплавов».

3. Методические материалы и элементы моделей диссертационной работы внедрены в учебный процесс по направлению 22.05.01 «Управление качеством» на кафедре «Управление качеством и сертификация» ГОУ ВПО МАТИРГТУ им. К. Э. Циолковского, подготовлены и изданы три учебных пособия.

4. Результаты исследования легли в основу отчетов о выполнении НИР по теме — «Проведение поисковых научно-исследовательских работ по направлению: „Создание и обработка кристаллических материалов“, рамках мероприятия 1.3.2 „Проведение научных исследований целевыми аспирантами“ федеральной целевой программы „Научные и научно-педагогические кадры инновационной России“ на 2009;2013 годы» (протокол от 16 октября 2009 г. № 3/НК-402П, ГК № П2166).

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на шести Международных и шести Всероссийских конференциях. В их числе:

1. Международная молодежная научная конференция «Гагаринские чтения», (Москва, 2002;2008 г. г.);

2. Шестой Международный Аэрокосмический Конгресс 1АС09 (Москва, 2009 г.);

3. Всероссийская научно-практическая конференция «Применение ИЛИтехнологий в производстве» (Москва, 2006 —2007 г. г.);

4. Общероссийский форум «Использование космоса в мирных целях» (Москва, 2007);

5. Всероссийская научно-практическая конференция «Управление качеством» (Москва, 2008;2009 г. г.);

6. Всероссийская-научно-техническая конференция «Новые материалы и технологии» (Москва, 2008 г.).

Публикации.

Основные результаты работы представлены в пятнадцати научных публикациях в различных сборниках научных трудов и журналах, в том числе в четырех специализированных журналах, рекомендованных ВАК РФ. Также в соавторстве были подготовлены и напечатаны три учебных пособия и одна монография.

Выносимые на защиту положения.

1. Алгоритм отнесения процесса к специальным и определение необходимости его валидации.

2. Структурно — функциональная модель специального процесса литейного производства.

3. Модель коммуникационных связей элементов комплексной валидации.

4. Таблица обобщенной систематизации литейных несоответствий.

5. Таблица укрупнённой классификации причин несоответствий.

6. Матричные диаграммы взаимосвязей причин и источников возникновения несоответствий.

7. Модель идентификация несоответствий.

8. Алгоритм определения источников несоответствий и выявления объекта ревалидации.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Объем диссертации составляет 157 листов, содержит 31 рисунок, 33 таблицы, 4 приложения. В библиографии представлено 112 наименования работ российских и зарубежных авторов.

Общие выводы.

1. Основными задачами любого предприятия является постоянное улучшение качества своей продукции и повышение уровня безопасности для потребителя. Этого можно достичь, главным образом, за счёт уменьшения количества несоответствий в процессе производства продукции.

2. Установлено, что специфические требования к процессам и их выходам определяются назначением процессов и структурой организации выполнения процессов. Выделен главный критерий отнесения процесса к специальным — затрудненность или проблематичность подтверждения соответствия.

3. Наиболее эффективным средством повышения качества продукции и уменьшения количества несоответствий в процессе производства являются предупреждающие и корректирующие действия.

4. Среди проанализированных методов менеджмента качества технологических процессов для дальнейшего применения в исследованиях был выбран метод «дерево решений», являющийся наиболее известным и эффективным методом менеджмента качества в области определения критических процессов и критических зон их осуществления.

5. Проанализированы специфические требования к результату специальных процессов. Определены критерии, по которым названые требования должны быть верифицированы. Установлено, что специфические требования к процессам и их выходам определяются назначением процессов и структурой организации выполнения процессов.

6. Построен алгоритм отнесения процесса к специальным и определения необходимости его валидации. Выделен главный критерий «специальности» — затрудненность или проблематичность подтверждения соответствия.

7. Анализ алгоритма предоставил возможность разработки критерия необходимости проведения валидации на основе применения математической логики. Валидация процесса необходима, если Кнв = 1.

8. Разработана структурно — функциональная модель специального технологического процесса литейного производства, которая позволила определить критические процессы и критические зоны при их выполнении с применением метода «дерево решений», используемого системой НАССР.

9. Определено понятие «комплексная валидация». Обозначено, что подвергаться валидации могут только те специальные процессы, которые гарантированно выполняются в управляемых условиях. Выделены и схематично изображены элементы комплексной валидации с указанием коммуникационных связей.

10. Разработана модель идентификации несоответствий, отличающаяся использованием критериального подхода для оценки адекватности модели реальному объекту.

11. Предложен и применен механизм причинно — следственных связей для идентификации и систематизации несоответствий, и на этой базе разработана обобщающая классификация несоответствий.

12. Разработана методика предупреждения несоответствий в специальных технологических процессах литейного производства, которая позволяет повысить качество машиностроительной продукции на стадии заготовительного производства путем своевременных требований к ревалидации определенного элемента комплексной валидации.

13. Предложен алгоритм выполнения разработанной методики, который путем минимального числа итераций, позволяет своевременно выделить область ревалидации.

14. Разработанная методика идентификации несоответствий и выявления объектов ревалидации в специальном технологическом процессе изготовления литых заготовок различной сложности и степени ответственности была опробована на двух машиностроительных предприятиях ОАО «ММЗ «Авангард» и ОАО ММП им. В. В. Чернышева, в условиях технологического процесса получения крупногабаритного литья ответственного назначения из магниевых сплавов.

20 заключение.