Применение статистических методов при управлении качеством пиломатериалов в лесопильном цехе

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РФ

ГОУ ВПО «Уральский государственный  лесотехнический университет»

Институт качества жизни

Кафедра управления качеством

КУРСОВАЯ РАБОТА

По курсу «Статистические  методы в управлении качеством»

Тема: «Применение статистических методов при управлении качеством пиломатериалов в лесопильном цехе»

Вариант № 7

                                               Выполнил: студент гр.3К-50 ________  Денищенко Н.А.

                                                 Проверил: доцент кафедры УК ____________ Васильев Н.Л.

                                                              Оценка_____________

Екатеринбург

2011

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

1. Введение 3

2. Исходные данные для проектирования и порядок выполнения

    курсового проекта 4

3. Постановка задачи 6

4. Описание технологического процесса  лесопильного цеха 7

5. Разработка подготовительных  действий для применения 7

    статистических методов

    5.1 Построение диаграммы  Парето 8

   5.2 Построение диаграммы Исикавы 9

6. Выбор и обоснование методов  и средств выполнения 

    контрольных операций 10

    6.1 Выбор средств измерения 10

    6.2 Разработка контрольных  листков 11

    6.3 Выбор мест и периодичности  контроля 12

          6.3.1 Сырье – пиловочник 12

          6.3.2 Окорка  пиловочника 12

          6.3.3 Распиловка 12

          6.3.4 Рамные  пилы 12

          6.3.5 Разлучки 12

7. Применение статистических методов  при управлении качеством

    продукции в лесопильном  цехе 13

    7.1 Статистические методы оценки качества продукции 13

    7.2 Исследование точности  и стабильности технологического 

          процесса  и применение индексов воспроизводимости

          технологического  процесса 17

    7.3 Статистическое регулирование  технологического процесса 24

    7.4 Статистический приемочный  контроль качества продукции 29

8. Обобщение результатов применения  статистических методов

    и разработка мероприятий  по улучшению качества продукции 32

9. Заключение 33

10. Список литературы 34

11.1.1 Приложение 3а. Контрольный лист. Развод зубьев на сторону 35

11.1.2 Приложение 3б. Контрольный лист. Разлучки 36

11.1.3 Приложение 3в. Контрольный лист. Доски 37

11.2 Схема лесопильного цеха 38

1.ВВЕДЕНИЕ

Целью любого производителя является получение прибыли. Продукция высокого качества повышает его шансы в конкурентной борьбе.

Качество продукции закладывается на всех стадиях его жизненного цикла – начиная от поиска его рынков сбыта и кончая утилизацией продукции.

Контроль и оценивание качества в процессе производства имеет следующие особенности:

-контроль и оценивание  качества требует применения  современных и совершенных методов измерения значений показателей качества и обработки их результатов;

-наблюдается тенденция  к усложнению продукции – машины, приборы и материалы, как правило, имеют несколько характеристик, раскрывающих их отдельные свойства, а также множество факторов влияющих на них, что затрудняет контроль и оценивание качества;

-контроль и оценивание качества  требует все больше материальных и трудовых затрат, для снижения которых с целью повышения объективности полученных оценок необходимо применять научно-обоснованные методы.

Для решения этих проблем  наиболее приемлемы математико-статистические методы управления качеством продукции. В условиях рыночных отношений статистические методы являются необходимым инструментом управления качеством продукции, поскольку они позволяют, используя выборочный метод, получить достоверную информацию о качестве и принимать на этой основе научно-обоснованные решения, сведя к минимуму субъективные факторы, искажающие истинную картину. Эти методы полезны при подтверждении, как возможностей процесса, так и соответствия продукции установленным требованиям, управлении процессами, предупреждении появления несоответствий, определении риска, выявлении первопричин, установлении допуска на продукцию и процессы, прогнозировании, проверке  или оценке ПК.

Для этих целей могут  быть полезными, в частности, следующие статистические методы:

-методы проверки статистических гипотез и построения доверительного интервала;

-графические методы (гистограммы,  последовательные графики, диаграммы разброса, диаграммы Парето, причинно-следственные диаграммы и т.д.), которые помогают определять проблемы и предлагают соответствующие расчетные способы для дальнейшего статистического диагноза;

-статистические контрольные  карты для контроля и управления  процессами производства и измерения всех видов продукции (оборудование, программное обеспечение, перерабатываемые материалы, услуги);

-планирование   эксперимента   для   определения   того,   какие рассматриваемых переменных   величин   факторов   имеют   существенное влияние  на процесс и технические характеристики продукций,  а также количественное определение результатов;

-регрессионный анализ, который создает количественную модель характера изменений процесса или продукции, если условия производственного процесса или проектирования продукции меняются;

-дисперсионный анализ (разделение общей наблюдаемой  изменчивости), позволяющий дать оценку составляющих дисперсии, что полезно для планирования объема выборки для контрольных карт, характеристики продукции и процесса ее производства; величины составляющих дисперсии являются также основой для расстановки приоритетов в деятельности по улучшению качества;

 -методы выборочного и приемочного контроля;

 -статистические методы контроля и испытаний.

Известно, что доля дефектной  продукции складывается из двух составляющих.  Первая, из которых обусловлена смещением наладки, вторая  -   рассеиванием   значений   ПК   продукции.   Кроме   того,   вышеперечисленные    статистические    методы    находят    применение    при сравнении одноименных ПК.

Для оценки смещения наладки  применяют гипотезу о математическом ожидании ПК и построения доверительного интервала для х.

Для оценки рассеивания  значений ПК – гипотезу о дисперсии контролируемого ПК и построения доверительного интервала для s.

При сравнении одноименных  ПК – гипотезы равенства математических ожиданий двух одноименных ПК и о дисперсии двух одноименных ПК.

Статистические методы позволяют по ограниченному числу наблюдений принимать обоснованные решения при управлении качеством продукции.

Статистические методы управления качеством продукции  обладают таким важным преимуществом, как возможность обнаружения отклонения от технологического процесса или установленных требований не тогда, когда продукция изготовлена и представлена на контроль, а в процессе ее производства, т.е. когда можно своевременно вмешаться в процесс производства.

Поставщик должен выбрать статистические методы, необходимые для удовлетворения потребности производства. Они должны быть взяты из нормативно технической документации или разработаны поставщиком.

Стандарт ИСО 9001 «Требования» требуют разработки и применения статистических методов для управления качеством процесса на всех стадиях жизненного цикла продукции, особенно при ее производстве, взаимодействии с поставщиком и потребителями.

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

С целью выявления состояния качества пиломатериалов на потоках, по каждому из потоков отобрано с соблюдением принципа случайности 50 досок и произведено измерение ПК – толщина – штангенциркулем с ценой деления 0,05 мм (измерения представлены в таблице 1, в колонке 2 не ранжированные измерения, в колонке 3 -  ранжированные).

Также штангенциркулем  с ценой деления 0,05 мм были измерены разлучки (измерения представлены в  таблице 1, в колонке 4 не ранжированные  измерения, в колонке 5 -  ранжированные).

      A_p = [(P_p )+ 2·S] ± 0,2 = [(25+0,8 +0)+2*0,8] ] ± 0,2  =27,4± 0,2мм.

                      P_p = (H_p + П_у + П _мо )

                      P_p – распиловочный размер

                      A_p – размер разлучки;

                      Н_р - номинальный размер пиломатериалов;

                      П_у – припуск на усушку;

                  П_мо – припуск на механическую обработку.

                  Тв = 27,6 мм, Тс = 27,4 мм, Тн = 27,2 мм.

S – уширения зуба на сторону,

S = 0,8 ± 0,1 мм.

Тв = 0,9 мм, Тс = 0,8 мм, Тн = 0,7 мм.

Таблица 1

Исходные данные

Результаты измерения  развода (уширения) зубьев на сторону, которые были измерены индикаторным разводометром часового типа с ценой деления 0,01 мм, представлены в таблице 1, (в колонке 6 не ранжированные измерения, в колонке 7 -  ранжированные).

Порядок выполнения курсового  проекта включает:

• постановку задачи
• описание технологического процесса лесопильного цеха
• построение диаграммы Парето
• построение диаграммы Исикавы
• выбор и обоснование методов и средств выполнения контрольных операций
• применение статистических методов при управлении качеством продукции в лесопильном цехе
• обобщение результатов применения статистических методов и разработку мероприятий для улучшения качества продукции

3. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Предприятие производит обрезные пиломатериалы  согласно ГОСТ 24454 – 80, ГОСТ 8486 – 86 из соснового  пиловочника с влажностью древесины  бревен на момент распиловки Wн = 50%. Номинальные размеры производимых пиломатериалов: длина – 4,5 м, ширина – 100 мм, толщина – 25 мм. Пиломатериалы производятся на двух лесопильных потоках, каждый из которых оснащен двумя лесопильными рамами 2Р75-1 и 2Р75-2. Оба лесопильных потока имеют общую сортировочную линию. Пиломатериалы представляют потребителю последовательными партиями по одному полувагону в месяц. Согласно контракту, поставляемые пиломатериалы должны иметь транспортную влажность Wк = 20%.

В лесопильном цехе был  произведен капитальный ремонт основного и вспомогательного оборудования, его наладка и регулировка с учетом требований НТД с целью установления качества продукции. Руководство приняло решение провести проверку качества продукции цеха с использованием для этого следующих статистических методов:

• Статистическая оценка качества продукции;
• Статистический анализ точности и стабильности технологического процесса;
• Статистическое регулирование технологического процесса;
• Статистический приемочный контроль качества продукции.

На лесопильных потоках был  произведен отбор пиломатериалов с  соблюдением принципа случайности  для установления значений показателя качества. Контролируемый показатель качества – толщина пиломатериалов. Доля дефектных пиломатериалов по показателю качества «толщина» не должна превышать допустимого предела, равного [Р1] = 5%.

Припуск на усушку для хвойных  пиломатериалов номинальной толщиной 25 мм при начальной влажности  Wн = 50% и Wк = 20% влажности согласно ГОСТ 6782.1-75 состоит 0,8 мм. Следовательно, распиловочный размер толщины пиломатериалов, на который должна настраиваться лесопильная рама, составит 25,8 мм. Это значение будет являться серединой поля допуска Тс = 25,8 мм. С учетом допустимых отклонений согласно ГОСТ 24454-80 верхняя граница поля допуска толщины пиломатериалов будет равна Тв = 25,8 + 1 = 26,8 мм, а нижняя – Тн = 25,8 – 1 = 24,8 мм.

Анализ собственного опыта, учет данных литературных источников позволил установить,  что источниками вариабельности толщины могут быть следующие  факторы:

• Вариабельность размеров разлучек;
• Вариабельность развода зубьев на сторону.

Остальные факторы соответствуют  требованиям НТД. С целью установления обоснованности сделанного предположения, служба качества решила провести исследование точности технологических процессов:

• Лесопиления по показателю качества  «толщина»;
• Подготовки пил по показателю качества «развод зубьев пил»;
• Подготовки разлучек по показателю качества «размер разлучки».

С этой целью служба качества с  соблюдением принципов случайности  отобрала 50 досок и произвела замеры толщины, 50 разлучек и произвела измерение их размеров, и замерила отклонения на сторону у 50 зубьев пил. Результаты измерений приведены выше.

4. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ЛЕСОПИЛЬНОГО ЦЕХА

Пачки пиловочных бревен краном (КБ-572+ЛТ-153) подаются в разобщитель бревен (РБ-1), который выдает поштучно бревна на подающий транспортер (БА-3). При работе цеха на окоренном сырье бревна подаются на окорку. Она производится окорочным станком (ОК-80). После чего бревна поступают к лесопильной раме первого ряда (2R75-1). При работе без окорки бревен они сразу подаются к лесопильной раме (2R75-1). Брус (двухкатный) от лесопильной рамы первого ряда подается к лесопильной раме второго ряда (2R75-2) для распиловки на обрезные доски и горбыли, после которой они поступают на сортировочный транспортер (ТСП-4) и на операцию торцовки к станку ЦКБ-40. С транспортера доски укладывают в пакеты с учетом их качества.

Схема лесопильного цеха представлена в приложении 1.

Структурная схема лесопильного цеха.

5. РАЗРАБОТКА  ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ДЕЙСТВИЙ ДЛЯ  ПРИМЕНЕНИЯ СТАТИСТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ

В деятельности по контролю и управлению качеством постоянно  возникают проблемы (появление брака, неполадки в оборудовании, увеличение времени выпуска и сбыта продукции), которые можно решать, применяя статистические методы. Но прежде чем применять статистические методы необходимо провести подготовительные действия, такие как:

• Построить диаграмму Парето;
• Построить диаграмму Исикавы.

И уже на основании этих диаграмм принимать решения об использовании тех или иных статистических методов.

5.1 ПОСТРОЕНИЕ  ДИАГРАММЫ ПАРЕТО

Для  построения диаграммы  используем метод получения информации из литературных источников и собственного опыта. Например, Соболев И.В. «Статистический контроль качества рамной распиловки». На основании анализа литературных источников было установлено, что пиломатериалы бракуют по следующим показателям качества (в порядке убывания):

• толщина 53 % от всего объема брака;
• форма (изгиб по плоскости и т.д.) – 27 %;
• механические повреждения (царапины, сколы и т.д.) – 13 %;
• прочие 7 %.

Ниже приведена диаграмма  Парето.

Применение правила  Парето даёт основание считать основными проблемами качества пиломатериалов следующие показатели: толщина, форма.

5.2 ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ ИСИКАВЫ

Диаграмма Исикавы позволяет выявить  большинство факторов, влияющие на конечный результат и наиболее существенные из них.  Диаграмму Исикавы строим для показателя качества «толщина», который является «виновником дефектности».

Диаграмма Исикавы представлена ниже.

На  основании диаграммы Парето и Исикавы, а также учета собственного опыта установлено, что источниками  вариабельности толщины могут быть следующие факторы:

• Вариабельность размеров разлучек;
• Вариабельность развода зубьев.

Остальные факторы соответствуют  требованиям НТД.

6. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ

Средства измерения  для контрольных операций устанавливаем, исходя из НТД к качеству продукции  по различным показателям.

6.1 ВЫБОР СРЕДСТВ  ИЗМЕРЕНИЯ

Входной контроль производят на транспортере БА-3 при подаче бревен в цех с использованием стандартов ГОСТ 9463-88 и ГОСТ 2292-88.

Средства для контроля качества бревен:

• визуальный осмотр;
• рулетка стальная, ГОСТ 7502-96;
• метр складной, ГОСТ 7253-84.

Качество пиломатериалов определяют сразу же после распивочного оборудования и/или на сортировочном оборудовании ТСП-4.

Средства контроля:

• металлическая линейка, ГОСТ 427-85;
• штангенциркуль, ГОСТ 166-89;
• калибры ГОСТ 15876-90, ГОСТ 14025-84;
• влагомер ЭВ-2К;
• шероховатость измеряют по ГОСТ  15612-85, ГОСТ 7016-82. Для этого используют индикаторный глубиномер по ТУ 547-80.

Измерительный инструмент устанавливают исходя из требований НТД к качеству продукции по различным  показателям:

1. Размеры

• длина в ГОСТ 24454-80 указаны отклонения от номинальной длины (-25; +50) или, поле допуска 75 мм, или цена деления измерительного инструмента 75/6=12,5
• ширина, толщина в ГОСТ 24454-80, поле допуска равняется ± 1 мм от номинальной толщины, минимальная цена деления 2/6=0,333 (штангенциркуль с ценой деления 0,05 мм)

2.      Влажность

• поле допуска 6
• цена деления 6/6=1 %
• влагомер ЭВ-2К

                                      3.      Шероховатость меряют  индикаторным глубинометром

                                      4.      Оснастка

• разлучки поле допуска ± 0,2
• величина поля допуска = 0,4
• минимальная цена деления 0,4/6=0,0666 мм
• выбираем штангенциркуль с ценой деления 0,05 мм

                                      5.       Рабочий орган

• развод зубьев насторону; поле допуска ± 0,1, величина поля допуска 0,2 мм
• цена деления 0,2/6=0,033 мм
• выбираем индикаторный разводометр часового типа с ценой деления 0,01 мм

6.2 РАЗРАБОТКА  КОНТРОЛЬНЫХ ЛИСТКОВ

Контрольный листок позволяет  зафиксировать информацию, определить ориентировочно наличие брака, визуально  проконтролировать форму распределения  частот, а также их сумму. Данные контрольного листка используются для построения гистограмм и анализа точности ТП.

Контрольные листки содержат:

• границы Т_В, Т_Н и Т_С;
• результаты измерений ПК;
• частоты с нарастанием;
• суммы частот.

Контрольные листки приведены  в приложениях:

Приложение 3а. Контрольный листок. Развод зубьев на сторону.

Приложение 3б. Контрольный листок. Разлучки. Размер разлучки.

Приложение 3в. Контрольный листок. Доски. Толщина доски.

6.3 ВЫБОР МЕСТА  И ПЕРИОДИЧНОСТИ КОНТРОЛЯ

6.3.1 Сырье

Сырьем является пиловочник. Его контролируют при подаче на подающий транспортер. Оценивают соответствие требованиям по качеству по следующим показателям:

• диаметр;
• кривизна;
• влажность;
• овальность;
• сучковатость;
• длина;
• гниль;
• крень.

Несоответствия по качеству бревна маркируют и отсортировывают  в лесонакопитель (изолятор брака).

При выявлении несоответствия по сырью предъявляются претензии  к сортировщикам бревен раскряжевки  хлыстов.

6.3.2 Окорка  пиловочника

Качество окорки контролируют визуально, определяя процент окоренной  поверхности. Оценка выполняется оператором окорочного станка. При несоответствии осуществляется воздействие путем уменьшения скорости подачи или замены комплекта короснимателей.

 6.3.3 Распиловка

Оценка качества пиломатериалов производится сразу за лесопильными рамами первого и второго ряда с их маркировкой согласно ГОСТ 6564-84.

В первую очередь контролируют размеры по толщине и ширине. Соответствие пиломатериалов по длине контролируется после торцовки досок за пределами  цеха. Изоляция брака производится в процессе сортировки досок в отдельные лесонакопители. Если есть исправляемый брак, то его сортируют в отдельный лесонакопитель с последующей переработкой.

6.3.4 Рамные  пилы

Контроль качества подготовки рамных пил проводят после их заточки  и выполнения других операций по подготовке с обязательным контролем отклонений зубьев насторону в случае выявления несоответствия их исправляют, а при невозможности исправить изолируют, делая соответствующую маркировку.

6.3.5 Разлучки

Контроль качества разлучек производится на месте их изготовления с применением калибров. Бракованные разлучки сразу изолируют и утилизируют.

7.  ПРИМЕНЕНИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ  МЕТОДОВ ПРИ УПРАВЛЕНИИ КАЧЕСТВОМ  ПРОДУКЦИИ

Для управления качеством продукции  цеха используются следующие статистические методы:

• Статистические методы оценки качества продукции;
• Исследование точности и стабильности технологического процесса и применение индексов воспроизводимости технологического процесса;
• Статистическое регулирование технологического процесса;
• Статистический приемочный контроль качества продукции.

Ниже рассмотрим эти методы подробнее.

1. СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ПРОДУЦИИ

 Целью работы является изучение  теоретических основ и получение  практических навыков применения  статистических методов при оценке  качества продукции.

Задачей работы является практическое применение статистических методов  при оценке качества лесопродукции.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Используя методические указания [1] следует  ответить на следующие вопросы:

1. С какой целью применяют метод проверки статистических гипотез при оценке качества продукции?
2. Какие порядок и правила проверки статистических гипотез?
3. С какой целью и в каком порядке выполняется проверка гипотезы об однородности результатов измерений показателей качества продукции?
4. С какой целью и в каком порядке выполняется проверка гипотезы о математическом ожидании показателя качества продукции?
5. С какой целью и в каком порядке выполняется проверка гипотезы равенства математических ожиданий двух одноименных показателей качества продукции ?
6. С какой целью и в каком порядке выполняется проверка гипотезы о дисперсии контролируемого показателя качества продукции?
7. С какой целью и в каком порядке выполняется проверка гипотезы о дисперсии двух одноименных показателях качества продукции?
8. С какой целью и в каком порядке производится построение доверительного интервала?

2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Практическая часть состоит  из 6 разделов (оценок), выполняемых в приведенной ниже последовательности.

 Оценка 1. Проверка гипотезы об однородности результатов измерений показателя качества продукции (выявление грубых ошибок).