3.4 Исходные данные

3.5 Контрольные вопросы

3.5.1 Что понимают под устойчивостью функционирования ТП?

3.5.2 Как оценивают устойчивость функционирования ТП?

3.5.3 Основные отношения, используемые для оценки показателей точности ТП.

3.5.4 Что следует понимать под идеальной устойчивостью функционирования ТП?

3.5.5 Как анализировать графики E(t), T(t) и Р(t) и какие технологические меры принимать для приближения к идеальным показателям?

4 Оценка управляемости технологических потоков

4.1 Цель работы

Изучить контрольные карты качества и на примере построения карты . Освоить принципы принятия решения о необходимости управляющих воздействий на функционирование технологических потоков.

4.2 Краткие теоретические сведения

4.2.1 Контрольные карты качества

Под управлением понимают процесс, обеспечивающий необходимое по целевому назначению протекание процессов преобразования энергии, вещества и информации, поддержание работоспособности и безаварийности функционирования объекта путём сбора и обработки информации о состоянии объекта и внешней среды, выработки решений о воздействии на объект и их исполнении. Управление качест­вом продукции рассматривается как действия, осуществляемые в целях поддерживания необходимого уровня её качества.

Управление технологическими потоками (УТП) базируется на анализе точно­сти и устойчивости процессов путём применения контрольных карт качества (ККК), для эффективного выпуска продукции и прогнозирования работы технологической линии. Искусство инженера по управлению технологической линией заключается в своевременной интерпретации ККК, для обнаружения отклонений от нормальных эксплуатационных характеристик и в реализации правильных управляющих воздей­ствий. Управляющее воздействие – воздействие на объект управления, предназначенное для достижения цели управления.

ККК позволяют контролировать текущие рабочие характеристики процесса и показывают отклонения от стандарта, целевого или среднего значения, а также уровень статистического контроля процесса в течение определённого времени. Их можно использовать для изучения возможностей процесса, чтобы помочь определить достижимые цели качества и выявить изменения средних характеристик и изменчивость процесса, которые требуют корректирующего действия.

Контрольные карты основываются на трёх положениях:

– все процессы с течением времени отклоняются от заданных характеристик;

– отклонения отдельных точек являются непрогнозируемыми;

– стабильный процесс изменяется случайным образом, но так, что группы точек стабильного процесса имеют тенденцию находиться в прогнозируемых границах;

– нестабильный процесс отклоняется в силу неслучайных факторов, и неслучайными обычно считаются те отклонения, которые находятся за пределами прогнозируемых границ.

Контрольные карты позволяют использовать текущие данные процесса, чтобы установить статистически нормальные границы (границы регулирования), в которых должны находится характеристики процесса. Постоянное использование контрольной карты может помочь определить факторы, вызывающие отклонения процесса от заданных требований и исключить их влияние.

ККК графически показывают изменение показателей качества продукции. Они снабжены шкалой, на которой определены границы регулирования, предусмат­ривающие применение статистических оценок и зоны неизбежного и устранимого рассеяния измеряемых показателей. В качестве диапазона пределов регулирования широко применяют 3-х кратное среднее квадратичное отклонение.

Если точки, наносимые на график, не выходят за границы регулирования, УТП считается устойчивым. Такое расположение точек расценивают как неизбеж­ное рассеяние значений показателя качества и технологическая система продолжает функционировать. Если точки на графике ККК выходят за границу регулирования, то считают, что в УТП возникает опасная ситуация. В этом случае рассеяние при­знается устранённым, и принимаются необходимые меры воздействия.

Поскольку положение границ регулирования позволяет дать вероятную оцен­ку положения средних значений, а, следовательно, уровня настройки УТП, то ККК становятся источником полезной информации о технологической системе.

4.2.2 Оперативное управление технологическими потоками с помощью контрольных карт качества

Объем выборки проб для оценки УТП зависит в основном от его устойчивости и производительности, и зачастую не превышает 10 единиц. Период отбора выбо­рок определяют опытным путём с учётом продолжительности цикла между двумя разладками потока и, как правило, не превышает 2ч.

ККК подразделяют на 2 класса:

1) для управления УПТ по количественным признакам;

2) для управления УПТ по качественным признакам.

В 1-м классе наиболее широко применяются следующие ККК:

а) для средних значений и размаха (обозначаются );

б) для медианы X и размаха R (Х-R);

Во 2-м классе наиболее известны следующие ККК:

а) для доли дефектных изделий Р;

б) для числа дефектных изделий Р_n;

в) для числа дефектов С;

в) для числа дефектов, приходящихся на единицу изделия U.

4.2.3 Контрольные карты качества

4.2.3.1 Отбирают выборку объёмом n (4-5 изделий) и измеряют в ней основ­ной показатель качества. Заносят результаты в таблицу данных. Доводят число таких выборок до 20-25.

4.2.3.2 Вычисляют среднее значение Х_срi по каждой выборке:

, (4.1)

где n - число элементов выборки.

4.2.3.3 Подсчитывают размах R_i, в каждой выборке:

. (4.2)

4.2.3.4 Вычерчивают ККК в виде точечных гистограмм, по вертикали которых наносят шкалы и значения для X и R, а по горизонтали номера выборок.

4.2.3.5 Вычисляют общее среднее по формуле:

, (4.3)

где k – число выборок.

Общее среднее находят по формуле:

. (4.4)

4.2.3.6 Вычисляют координаты границ регулирования для . Верхняя граница ре­гулирования (ВГР) определяется по формуле:

. (4.5)

Нижняя граница регулирования (НГР) определяется по формуле:

. (4.6)

В формулах (4.5) и (4.6) коэффициент А₂ зависит от объёма выборки n (таблица 4.1).

4.2.3.7 Вычисляют координаты границ регулирования для . Верхняя граница ре­гулирования (ВГР) определяется по формуле:

. (4.7)

Нижняя граница регулирования (НГР) определяется по формуле:

, (4.8)

где D₃ и D₄ - коэффициенты, зависящие от объёма выборки n (таблица 4.1), причём, при n  6 НГР ККК равно нулю.

Таблица 4.1 - Зависимость статистических коэффициентов от объёма выборки

n	A2	D3	D4
2	1,180	0,0	3,269
3	1,023	0,0	2,574
4	0,729	0,0	2,282
5	0,577	0,0	2,115
6	0,483	0,0	2,004
7	0,419	0,076	1,924
8	0,373	0,136	1,864
9	0,337	0,184	0,816
10	0,308	0,223	1,777
11	0.285	0,256	1,774
12	0,266	0,284	1,717

4.2.3.8 В ККК наносят вычисленные границы регулирования НГР, ВГР по Х_cpi, и R_i, а также средние линии и .

4.2.3.9 Если в последующем произвести выборки тем же способом, что и для предварительных данных, а затем нанести все точки в тех же границах, то возмож­ны 2 варианта. В 1-м варианте все точки находятся внутри границ регулирования и управляющие воздействия не нужны. При 2-ом варианте отдельные точки выходят за границы регулирования или совпадают с ними, то исследуются причины этого явления и вы­рабатываются соответствующие управляющие воздействия. Если последние дают результаты, то эти точки исключаются и координаты границ регулирования пере­считываются, используя последние данные в качестве предварительных.

Таким образом, ломаная линия, соединяющая точки средних арифметических значений выборок, отражает динамику уровня настройки технологической линии, а ломаная линия, соединяющая точки размахов выборок - динамику изменения точности процесса. Эти построения основаны на методе кусумм (карт кумулятивных сумм), методе визуального анализа изменений признака качества технологического потока.

Для эффективного принятия решения по управлению технологической системой обнаруженные изменения в качестве потока должны быть увязаны с реальными событиями, т. е. надо выяснить причины недопустимой колеблемости выхода отдельных операций, а затем принимать решение по управлению линией и её совершенствованию.

Применение контрольных карт распространяется на продукцию крупносерийного и массового производства, на технологические потоки с запасом точности, для которых коэффициент точности находится в пределах 1,10-1,25. Именно такими и являются потоки в технологических линиях пищевых производств. Поэтому контрольные карты, должны найти своё место при организации технологических потоков самых различных продуктов.