9.2. Оценка информативности и выбор контролируемых параметров

9.2.1. Общая оценка информативных параметров и их отбор для контроля и управления технологическим процессом

При построении эффективной системы контроля качества производимой продукции и управления технологическим процессом важную роль играет оценка информативности и выбор контролируемых параметров. В самом деле, качество готовой продукции может оцениваться множеством параметров (на схеме рис. 9.1 это множество отображается вектором параметров ). В свою очередь, каждый из них может зависеть от тех или иных параметров полуфабриката, поступающего на последнюю аппаратурно-процессорную единицу, множество которых отображается вектором , а также от некоторого множества параметров , используемых на данной технологической операции материалов, и параметров самого технологического процесса на данной технологической операции, отображаемых вектором . Таким образом, даже для одной технологической операции приходится учитывать множество параметров, влияющих на качество выходного продукта. Такое же положение имеет место и для любой другой технологической операции. Учитывая же, что выходной продукт одной технологической операции является входным для последующей, то, дойдя до начала технологической цепочки, мы получим, что качественные характеристики готовой продукции будут зависеть от сотен или даже тысяч параметров. Пытаться контролировать все эти параметры – явно невыполнимая задача. Во-первых, потому что их слишком много, во-вторых, потому что некоторые из них просто невозможно контролировать из-за отсутствия соответствующих контрольно-измерительных средств и, в-третьих, из-за большой трудоёмкости и больших затрат времени на выполнение контрольных операций, вследствие чего будет недопустимо снижаться производительность технологической линии и экономическая эффективность производства. Однако оказывается, что контролировать все без исключения влияющие на качество продукции параметры, нет необходимости. Это возможно по следующим причинам. Во-первых, ряд параметров, характеризующих проходящий материальный поток от одной АПЕ к другой, не являются независимыми и связаны между собой если не функциональной, то достаточно тесной корреляционной зависимостью. Это позволяет контролировать лишь один из группы тесно взаимосвязанных между собой параметров, так как контроль остальных параметров, принадлежащих данной группе, принесёт весьма мало дополнительной информации. Во-вторых, ряд параметров может оказывать слабое влияние на качество выходного продукта и ход технологического процесса и, поэтому, их можно отбросить как несущественные. И, наконец, в-третьих, некоторые влияющие факторы могут иметь весьма малые диапазоны вариации, или их можно искусственно стабилизировать (например, питающие напряжения в каких-либо аппаратах, приборах или технологических установках), в силу чего они не будут влиять на качество выходного продукта. Всё это позволяет свести множество контролируемых параметров до разумного минимума, обеспечивающего, с одной стороны, эффективный контроль и управление качеством выпускаемой продукции, а, с другой стороны, достаточную производительность и экономическую эффективность производства.

Но для этого необходимо уметь выявлять независимые и коррелирующие между собой технологические параметры, определять степень их взаимной корреляции, определять значимость влияния тех или иных промежуточных параметров на выходные и, тем самым, выявлять несущественные факторы. Ввиду отсутствия строгого математического описания физико-химических или физико-механических процессов, определяющих каждую технологическую операцию, провести такой анализ аналитическими методами в большинстве случаев невозможно. Поэтому основными методами, позволяющими выполнить такой анализ, являются экспериментально-статистические методы. Для этих целей используются методы пассивного и активного эксперимента.

Методы пассивного эксперимента более приемлемы для исследования технологических процессов в производственных условиях, поскольку позволяют исследовать их, не внося преднамеренных нарушений в нормальный ход процесса. Однако они требуют длительного времени и накопления с последующей переработкой огромных массивов информации, что возможно выполнить только с помощью автоматизированных методов формирования этой информации и математико-статистических методов её обработки с помощью ЭВМ.

Методы активного эксперимента гораздо более эффективны, так как позволяют проводить исследования в минимальные сроки с использованием во много раз меньших объёмов информации. Однако для их использования необходимо, во-первых, иметь возможность управлять всеми исследуемыми факторами, то есть иметь возможность устанавливать и поддерживать их значения с необходимой точностью, а во-вторых, принудительно варьировать их значения в необходимом диапазоне. Это означает, что приходится преднамеренно идти на нарушение технологических режимов. В производственных условиях такие изменения неминуемо приведут к значительным отклонениям параметров выходного продукта от номинальных значений, а значит к большой вероятности выпуска бракованной продукции. Это ограничивает возможности использования активного эксперимента в производственных условиях. В основном эти методы применяются в лабораторных исследованиях, при проведении научных экспериментов, а также при исследовании технологических процессов на опытно-промышленных установках.