Совершенствование процесса производства сортового проката из легированной стали повышенной обрабатываемости путем применения FMEA-анализ

ВВЕДЕНИЕ

Стоимость несоответствий - это деньги,

потраченные на производство брака.

 

Филипп Кросби

 

Актуальность темы выпускного квалификационного проекта обусловлена тем, что одной из важнейших задач для любого предприятия является повышение качества своей продукции и процессов её изготовления. В связи с этим возникла необходимость применения на предприятиях инструментов, позволяющих повысить уровень безопасности при изготовлении своей продукции. Источником возникновения опасности для внешних потребителей являются несоответствия в готовой продукции, которые возникают из-за несоответствий в процессах изготовления продукции. В свою очередь, несоответствия, возникающие в процессах изготовления продукции, являются источниками опасности для внутренних потребителей (сотрудников предприятия).

Главным процессом в деятельности любого промышленного предприятия является процесс производства, основной частью которого являются технологические процессы. Именно в технологических процессах происходит возникновение большинства несоответствий на предприятиях вследствие сложности их организации и устройства. Поэтому следует, в первую очередь, устранять несоответствия в технологических процессах.

Существует большое количество методов и инструментов менеджмента качества, предназначенных для управления качеством технологических процессов. Однако целью большинства из них является устранение фактических несоответствий путём корректировки показателей технологических процессов с использованием методов математической статистики. Эти методы не учитывают возможности появления потенциальных, ранее не проявлявшихся несоответствий, они сложны в освоении и применении на предприятии. Одним из наиболее известных и эффективных методов менеджмента качества, способных своевременно решать проблему потенциальных несоответствий в технологическом процессе, является метод анализа и последствий потенциальных несоответствий (FMEA).

Анализ видов и последствий потенциальных несоответствий широко применяется многими мировыми компаниями как для разработки новых конструкций и технологий, так и для анализа и планирования качества производственных процессов и продукции. Методология FMEA позволяет оценить риски и возможный ущерб, вызванный потенциальными несоответствиями конструкции и технологических процессов на самой ранней стадии проектирования и создания готового изделия или его комплектующих. Область применения метода охватывает все этапы жизненного цикла продукции и любые технологические или бизнес-процессы. Наибольший эффект дает применение FMEA на этапах разработки конструкции и процессов, однако и в действующем производстве метод может эффективно применяться для устранения несоответствий и их причин, не выявленных при разработке или обусловленных факторами изменчивости процессов производства

Целью выпускного квалификационного проекта является совершенствование процесса производства сортового проката из легированной стали повышенной обрабатываемости путем применения FMEA-анализа на предприятии ОАО «ЧМК».

Задачи выпускного квалификационного проекта:

1. анализ состояния и диагностика проблем ОАО «ЧМК»;
2. сравнение передовых отечественных и зарубежных технологий и решений;
3. разработка проекта реализации FMEA-анализа;
4. разработка процесса освоения FMEA-анализа при производстве сортового проката;
5. разработка методики FMEA-анализа для ОАО «ЧМК»;
6. обеспечение требований безопасности жизнедеятельности при производстве сортового проката в ЭСПЦ-2;
7. определение ожидаемого экономического эффекта от внедрения результатов квалификационного проекта.

Предмет исследования – процесс производства сортового проката из легированной стали повышенной обрабатываемости в условиях ОАО «ЧМК».

Объект исследования – методы анализа несоответствий и их последствий при производстве продукции.

Результаты выпускного квалификационного проекта рекомендуется использовать для совершенствования СМК ОАО «ЧМК».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ОБЗОРНЫЙ АНАЛИЗ

 

1.1 Общая характеристика ОАО  «ЧМК»

 

 

 За десять дней до начала Великой Отечественной войны Советом Народных Комиссаров СССР было принято Постановление о строительстве Бакальского металлургического завода (ныне Челябинского металлургического комбината) на Першинской площадке Челябинска.

С осени 1941 года на строительную площадку начали прибывать эшелоны с металлургическим оборудованием с Алчевского металлургического завода, подмосковной «Электростали», Запорожья, Липецка, Сталинградского «Красного Октября».

Строительство завода началось в марте 1942 года. 1 мая 1942 года был уложен первый кубометр бетона в фундамент будущего электросталеплавильного цеха, а 19 апреля 1943 года первый металл хлынул в разливочный ковш, возвещая о рождении нового завода.

К концу 1944 года на заводе уже работали две коксовые батареи и две доменные печи, выдавали продукцию пять 30-тонных электропечей и два прокатных стана, вступила в строй теплоэлектроцентраль. К весне 1945 года завод выдал уже сотни тысяч тонн кокса, чугуна, стали и проката. Челябинский металлургический завод превратился в самого крупного в стране поставщика высококачественной электростали для нужд оборонной промышленности, подшипниковых заводов и для ряда других предприятий.   

В послевоенный период развитие Челябинского металлургического завода продолжалось в рамках комплексного проектного задания, ориентированного на производство сортового высококачественного металла, горячекатаного и холоднокатаного нержавеющего листа, поковок жаропрочной стали и специальных сталей. Многое в отечественной металлургии впервые было освоено на Челябинском металлургическом комбинате:

– производство свинецсодержащих сталей повышенной обрабатываемости;

– технология выплавки нестареющих сталей в большегрузных мартеновских печах;

– производство трансформаторной стали в конвертерах по сульфидному варианту с высокотемпературным нагревом сляб;

– технология производства сталей и сплавов в плазменно-дуговых печах; 

– прокатка металла из трудно деформируемых, малопластичных, тугоплавких марок стали на прокатных станах.

Сегодня ОАО «ЧМК» входит в состав Открытого Акционерного Общества «Мечел» или в сокращенном варианте – ОАО «Мечел» (ранее ОАО «Стальная группа Мечел»). Вертикально-интегрированный холдинг «Стальная группа Мечел» – одна из ведущих российских компаний в металлургической и горнодобывающей отраслях. Компания объединяет производителей стали, проката, метизной продукции, угля, железорудного концентрата и никеля. Предприятия, контролируемые ОАО «Стальная группы Мечел», расположены в шести регионах России – Челябинской, Кемеровской, Оренбургской, Иркутской областях, Республиках Башкортостан и Карелия, а также в странах Восточной Европы – Румынии, Хорватии и Литве. 

Металлургическое направление Группы представляют Челябинский металлургический комбинат – крупнейший в России производитель специальных сталей и сплавов, Белорецкий металлургический комбинат, завод «Уральская кузница», Вяртсильский метизный завод, комбинат специальных сталей «КОСТ», трубный завод «Мечел Железара», металлургическое предприятие «Индустрия Сырмей» и метизный завод «Нямуно». Сырьевое направление представлено угольной компанией «Южный Кузбасс», которая является одной из крупнейших российских производителей коксующихся и энергетических углей, Коршуновским ГОКом – производителем железорудного концентрата и комбинатом «Южуралникель» [28].

Челябинский металлургический комбинат – предприятие с полным металлургическим циклом, занимающее шестое место в России по производству металлургической продукции и являющееся крупнейшим в стране производителем специальных сталей и сплавов. Номенклатура выпускаемой им продукции разнообразна:

– литые прутки;

– прокат сортовой горячекатаный;

– лист из коррозионностойкой стали;

– лист горячекатаный;

– лист из стали повышенной прочности;

– арматурная сталь;

– угловая сталь;

– катанка;

– катанка для изготовления сварочной проволоки;

– трубная заготовка;

– слябы;

– товарная сутунка;

– полоса катаная.

Основными рынками сбыта продукции ОАО «ЧМК» является Российская Федерация, СНГ, Дальнее Зарубежье.

В таблице 1 указаны доли отгрузки продукции ОАО «ЧМК»  в 2011 г. На долю внутреннего рынка приходится более 50% всей отгрузки [1].

Таблица 1 – География продаж ОАО «ЧМК» в 2011 г.

Направление	Процент от общей отгрузки
1 Экспорт в страны дальнего зарубежья	41,5%
2 Экспорт в страны - участники СНГ	5,2%
3 Отгрузка на  внутренний рынок	53,3%

 

Распределение объемов поставок на внутренний рынок металлопродукции по регионам РФ представлено в таблице 2.

Основная доля отгрузки приходится на Поволжский, Центральный, Уральский регионы РФ. Рынок ближнего зарубежья определяется основными потребителями стран: Казахстана, Кыргызстана, Узбекистана, Туркменистана.

Таблица 2 – Объемы поставок ОАО «ЧМК» на внутренний рынок РФ

                       в 2011г.

Регион	Объем отгрузки, %
1 Поволжский	35-40
2 Центральный	18-20
3 Уральский	18-20
4 Северо-Западный	5-10
5 Северо-Кавказский	5-10
6 Западно-Сибирский	1-5
7 Волго-Вятский	1-5
8 Восточно-Сибирский	Менее 1
9 Центрально-Черноземный	Менее 1
10 Дальневосточный	Менее 1

 

На внутреннем рынке основными отраслевыми потребителями металлопроката ОАО «ЧМК» являются предприятия металлургической отрасли, а именно трубные и метизные заводы на которые в 2011 году пришлось более трети продаж. Основными потребителями ОАО «ЧМК» являются:

1 ООО «ТД Мечел»;

2 ОАО Белорецкий  металлургический комбинат (ОАО  «БМК»).

Поставщики, на долю которых приходится более 10 % всех поставок товарно-материальных  ценностей,  с  указанием  их  доли  в  общем  объеме  поставок представлены в таблице 3.

 Таблица 3 – Основные поставщики ОАО «ЧМК»

Наименование поставщика	Поставляемый материал	Доля от общей поставки, %
ООО "ТД Мечел", Москва	угольный концентрат	100
ООО "ТД Мечел", Москва	железорудное сырье	99,71
ООО "ТД Мечел", Москва	металлолом	99,96
ООО "ТД Мечел", Москва	ферросплавы	99,67
ООО "ТД Мечел", Москва	доломит, плавиковый шпат	41,25
ООО "ТД Мечел", Москва	электроды	100
ООО "ТД Мечел", Москва	ГСМ	86,6

В составе Челябинского металлургического комбината имеются все переделы полного металлургического цикла - коксохимический, аглодоменный, сталеплавильный, спецэлекторметаллургии, прокатный, и мощный комплекс инженерных служб. За 60 лет челябинскими металлургами произведено более 150 миллионов тонн кокса, 160 миллионов тонн чугуна, 220 миллионов тонн стали и 200 миллионов тонн товарного проката. Разработана и освоена технология производства свыше тысячи марок сталей и сплавов и более четырехсот профилеразмеров проката. 

В сложные годы реформ челябинские металлурги сумели сохранить в работоспособном состоянии все основные агрегаты, технологические навыки и высокую квалификацию персонала, что позволяет получать металл широкого марочно-размерного сортамента. На протяжении последних лет комбинат планомерно наращивает объемы производства, активно претворяя в жизнь политику технического перевооружения. 

История комбината неразрывно связана с развитием и становлением оборонного комплекса страны. Космос и авиация, атомная энергетика, тяжелое, химическое, энергетическое, автомобильное и сельскохозяйственное машиностроение, подшипниковые и трубопрокатные заводы, строительство, медицинское оборудование и инструмент - вот далеко не полный перечень применения продукции челябинских металлургов.

В апреле 2010 года комбинат получил международный сертификат TÜV Rheinland (Германия) в соответствии с моделью ГОСТ Р ИСО 9001-2008.

 

1.2 Анализ существующей системы менеджмента качества

 

1.2.1 История развития  управления качеством на ОАО «ЧМК»

 

В 1978 году на Челябинском металлургическом заводе была внедрена Комплексная система управления качеством продукции (КС УКП). Современные условия рынка потребовали разработки и внедрения системы менеджмента качества, соответствующей требованиям международных стандартов ИСО серии 9000. В 2000 году  система менеджмента качества ОАО «ЧМК» была сертифицирована органом по сертификации TÜV Rheinland (Германия) на соответствие требованиям международного стандарта ИСО 9002:1994. С 2003 года на комбинате начала функционировать система менеджмента качества соответствующая требованиям международного стандарта ИСО 9001, что подтверждается сертификатом соответствия, выданным органом по сертификации TÜV Rheinland. Ряд видов продукции ОАО «ЧМК» сертифицирован в системе сертификации  «Мосстройсертификация». Комбинат имеет сертификаты сертификационных обществ Lloyd Register (Великобритания) и «Det Norske Veritas» (Норвегия) на производство слитков, предназначенных для изготовления крупногабаритных поковок. Также имеются сертификаты органов по сертификации UK CARES (Великобритания) и TÜV Rheinlandна производство сталей для армирования железобетонных конструкций. Помимо этого имеется лицензия Ростехнадзора РФ на право производства продукции для объектов атомной энергетики. Оценку соответствия в форме приемок продукции для объектов атомной энергетики осуществляет уполномоченный представитель генерального заказчика ФГУП ВО «Безопасность». Комбинат прошёл процедуру сертификации производства нержавеющих сталей аустенитного, мартенситного и ферритного классов в горячекатаном и холоднокатаном видах в рулонах, листах, катанных и непрерывно литых слябах на соответствие требованиям, изложенным в Европейских Директивах 89/106/ЕЕС и 97/23/ЕС и немецких технических правилах AD 2000 W0, AD 2000 W1, AD 2000 W2, AD 2000 W10 с включением в область распространения стандартов EN 10025:2005, DIN EN 10028-7, DIN EN 10088-2, ASTM A240/A240M и ASME A240/A240M.

3 апреля 2010 года по итогам внешнего аудита ОАО «ЧМК» был выдан новый сертификат ISO 9001:2008 на систему менеджмента качества фирмы «TÜV-CERT» (Приложение А).

На предприятии разработан следующий реестр процессов:

– анализ результативности функционирования СМК высшим руководством;

 –управление персоналом (подбор и расстановка кадров, подготовка кадров);

– техническое обслуживание и ремонт оборудования;

– управление контрольно-измерительным и испытательным оборудованием;

– анализ контракта;

– закупки;

– производство продукции;

– мониторинг и измерение продукции;

– внутренние аудиты СМК.

Миссия предприятия – «Стабильное качество продукции и её высокий технический уровень мы рассматриваем как основу получения прибыли, необходимой для улучшения экономического положения и развития предприятия в интересах акционеров, персонала, общества и потребителей».

Для организации анализа результативности функционирования СМК издается приказ управляющего директора, в котором устанавливаются сроки проведения анализа результативности СМК, сроки предоставления отчетов и других дополнительных данных, необходимых для составления сводного отчета. 

Исходные данные для анализа результативности функционирования СМК содержатся в сводном отчете. Сводный отчет готовит технический директор на основании отчетов ответственных за процессы и руководителей подразделений ОАО «ЧМК».

При подготовке отчетов и других необходимых документов, производится сравнение данных (показателей и др.) за аналогичные периоды (например, данные за первое полугодие отчетного года сравниваются с данными за первое полугодие предыдущего года).

Ответственный представитель руководства по СМК представляет отчет на Совете по качеству.

Результаты рассмотрения отчета, оценка результативности СМК и корректирующие и предупреждающие мероприятия (при необходимости) отражаются в протоколе заседания Совета по качеству.

Отчет и протокол заседания Совета по качеству утверждает управляющий директор ОАО «ЧМК».

Оценка результативности функционирования СМК складывается из оценки результативности процессов СМК [1].

 

1.2.2 Анализ документации СМК на ОАО «ЧМК»

 

Основной документ СМК – «Руководство по качеству» [1] описывает СМК ОАО «Челябинский металлургический комбинат».

В данном документе установлена схема взаимодействии процессов (Приложение Б) для обеспечения требовании всех заинтересованных сторон и обеспечения преимуществ в конкурентной борьбе, определена ответственность руководства, политика (Приложение В) и цели в области качества, идентифицированы процессы, необходимые для реализации СМК и ее постоянного улучшения (Приложение Г).

Руководство по качеству является документом, подтверждающим деятельность предприятия по менеджменту качества. Руководство по качеству является обязательным для исполнения всем персоналом на каждом рабочем месте, на всех этапах (от анализа потребностей потребителя, заключения контрактов, закупок сырья и материалов, подготовки производства, процесса производства, контроля и проведения испытаний, упаковки, хранения и поставки продукции, до оценки удовлетворенности потребителя).

Вся документация предприятия, необходимая для функционирования СМК, находится в управляемом состоянии. В подразделениях и службах предприятия приказом руководителя назначены ответственные за управление документацией СМК.

С целью результативного функционирования СМК разработаны и введены в действие стандарты предприятия, регламентирующие управление документацией: СТП ЧМК 05.01, СТП ЧМК 05.02, СТП ЧМК 05.04, СТП ЧМК 05.06, СТП ЧМК 05.08,  предусматривающие и обеспечивающие:

– официальное одобрение документов с точки зрения их достаточности до их выпуска;

– анализ и актуализацию документации;

– идентификацию изменений и текущего статуса пересмотра документов; 

– наличие действующей документации в подразделениях;

–  идентификацию   документов   внешнего   происхождения   и   управление   их рассылкой;

– предотвращение     непреднамеренного    использования    устаревших документов и применение соответствующей идентификации таких документов, если они сохраняются для каких-либо целей.

 

1.2.3 Анализ организационной структуры управления ОАО «ЧМК»

 

Руководством ОАО «ЧМК» определена организационная структура СМК.

Все должностные лица наделены полномочиями и несут ответственность за реализацию политики и целей в области качества, а также требований, изложенных в настоящем руководстве и другой нормативной документации, в соответствии с их функциями и компетенцией в СМК.

Ответственность, функции, полномочия и взаимодействие всего руководства ОАО «ЧМК» по вопросам менеджмента качества определены в соответствующих положениях и (или) должностных инструкциях, а также в соответствующих СТП и других документах СМК.

Все структурные подразделения, непосредственно занятые выполнением контрактов и договоров, обеспечивают выполнение требований заказчиков в соответствии с действующими НД. Задачи в области качества определены в соответствующих положениях для каждого структурного подразделения и других документах СМК [1].

1.2.3.1 Представитель руководства

 

Представителем руководства ОАО «ЧМК», ответственным за функционирование СМК, является главный инженер. В своей деятельности ответственный представитель руководствуется «Положением об ответственном представителе руководства ОАО «ЧМК» по системе менеджмента качества».

Решения, принимаемые ответственным представителем руководства по вопросам функционирования СМК, соответствия качества продукции установленным требованиям, являются обязательными для исполнения всеми подразделениями и должностными лицами предприятия.

В каждом подразделении назначены ответственные за обеспечение функционирования системы менеджмента качества в данном подразделении.

 

1.2.3.2 Внутренний обмен информацией

 

Внутренний обмен информацией в ОАО «ЧМК» осуществляется в соответствии с организационной структурой  управления предприятия. Руководство предприятия обеспечивает соблюдение внутренних процессов связи между подразделениями предприятия посредством разработки и доведения до сведения персонала следующих документов, необходимых для обеспечения результативности СМК:

– стандартов предприятия по СМК;

– положений о подразделениях;

– инструкций (должностных, технологических и др.);

– приказов руководства, направленных на решение задач по функционированию СМК и др.

Обмен информацией осуществляется с помощью:

– приказов руководства;

– информационных и циркулярных писем;

– протоколов;

– отчетов;

– служебных записок и др.

Также, с целью доведения информации о качестве до каждого работника, в ОАО, в соответствии с требованиями СТП ЧМК 01.02, проводятся следующие мероприятия:

– заседания Совета по качеству;

– совещания по качеству при главном инженере/техническом директоре;

– цеховые совещания по качеству;

– бригадные совещания по качеству.

В соответствии с требованиями должностных инструкций, руководители и специалисты перед началом каждой смены проводят сменно-встречные собрания.

Помимо этого, информация по организационным вопросам, вопросам качества продукции, показатели качества продукции и другая оперативная информация распространяется через информационные системы, размещается на информационных стендах, досках объявлений и публикуется в газете «Челябинский металлург» [1].

 

1.3 Диагностика проблем ОАО «ЧМК»

 

После проведения анализа состояния дел на предприятии ОАО «Челябинский металлургический комбинат» были выявлены следующие проблемы:

1 непонимание руководством и персоналом завода значимости СМК (для решения вышеизложенной проблемы в 2012 году на ОАО «Челябинский металлургический комбинат» в планах обучения и повышения квалификации персонала предприятия предполагается уделить больше времени вопросам развития СМК для всех категорий работников комбината, в том числе и для высшего руководства.);

2 несовершенство методики расчета затрат на качество, являющейся формальной и нерезультативной (во втором квартале 2012 года на ОАО «Челябинский металлургический комбинат» запланировано разработка плана затрат на качество с привлечением консультантов);

3 наличие большого количества старого оборудования, требующего модернизации;

4 несовершенство технологического процесса – «Разливка стали в изложницы» (в планах технического перевооружения комбината предполагается строительство МНЛЗ (машина непрерывного литья заготовки) в ЭСПЦ2, что приведёт к полному отказу разливки стали в изложницы, а также позволит повысить эффективность производства, снизить затраты на качество выпускаемой продукции; также, применение FMEA-анализа для технологического процесса: «Производство сортового проката из легированной стали повышенной обрабатываемости» позволит выявить факторы, влияющие на высокий уровень брака продукции и предпринять меры по предотвращению их появления).

5 высокий уровень брака выпускаемой продукции.

Из перечисленных выше проблем, наиболее существенной, по мнению руководства завода и на наш взгляд является проблема, связанная с высоким уровнем брака выпускаемой продукции.

Исходя из выше изложенного, для устранения брака выпускаемой продукции и выполнения требований потребителей, предлагается использовать методы анализа несоответствий и их последствий.

 

1.4 Цель и задачи выпускного квалификационного проекта

 

Целью выпускного квалификационного проекта является совершенствование процесса производства сортового проката из легированной стали повышенной обрабатываемости путем применения FMEA-анализа на предприятии ОАО «ЧМК».

 

Задачи выпускного квалификационного проекта:

1 анализ состояния и диагностика проблем ОАО «ЧМК»;

2 сравнение передовых отечественных и зарубежных технологий и решений;

3 разработка проекта реализации FMEA-анализа на предприятии ОАО «ЧМК»;

4 разработка процесса освоения FMEA-анализа при производстве сортового проката;

5 разработка методики FMEA-анализа для ОАО «ЧМК»;

6 обеспечение требований безопасности жизнедеятельности при производстве сортового проката в ЭСПЦ-2;

7 определение ожидаемого экономического эффекта от внедрения результатов квалификационного проекта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 СРАВНЕНИЕ ПЕРЕДОВЫХ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ

   И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ

 

В наши дни многим, без сомнения, стало ясно важность обеспечения качества продукции и услуг, которое является одним из факторов в развитии и укреплении экономики любой страны. Качество непосредственно влияет на такие показатели как конкурентоспособность продукции и услуг, доверие потребителей, благосостояние производителей, а также на экономический рост страны. Не зря XXI век был признан веком качества такими международными организациями как Международная организация по стандартизации (ИСО) и Европейская организация по качеству.  Во всем мире идет жесткая борьба по завоеванию новых рынков, в которых нет будущего для неконкурентоспособной продукции или услуге. Вопросы качества, и как следствие, конкурентоспособности, становятся естественной заботой самих производителей, для которых работает принцип Деминга: «Выживание - дело добровольное». Поэтому обеспечение качества стало одним из приоритетных задач для тех, кто хочет выжить в этой борьбе [13].