Управление качеством продукции и процесса температурной закалки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки

ФЕДЕРАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ФАКУЛЬТЕТ «МАШИНОСТРОЕНИЯ И АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА»

Кафедра «Автоматизация производств и управление транспортными системами»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Управление качеством»

на тему: Управление качеством продукции и процесса температурной закалки»

Самара 2016 г.



Реферат

Пояснительная записка содержит 25 страниц,3 рисунка, 9 таблиц и 3 приложения.

КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ, ПРОЦЕСС ИЗМЕРЕНИЯ, УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ, СРЕДСТВО ИЗМЕРЕНИЯ, СТАБИЛЬНОСТЬ, ЛИНЕЙНОСТЬ, КОРРЕКЦИЯ, КОРРЕКТИРУЮЩИЕ И ПРЕДУПРЕЖДАЮЩИЕ ДЕЙСТВИЯ, СХОДИМОСТЬ И ВОСПРОИЗВОДИМОСТЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА, ДИАГРАММА ИСИКАВЫ, ДИАГРАММА ПАРЕТО

В данном курсовом проекте рассмотрены следующие вопросы:

разработка процесса измерения температуры закалки:

-характеристик процесса;

-видов деятельности в рамках процесса;

-критериев процесса и результативности управления.

корректирующие и предупреждающие -действия:

-сбор и группировка причин несоответствий по процессу;

-определение приоритетных несоответствий;

-разработка мероприятий по устранению несоответствий.

Анализ измерительного процесса (MSA)

-оценка стабильности измерительного процесса;

- оценка смещения;

-оценка линейности смещения;

-анализ сходимости и воспроизводимости.



Введение

Эффективная система менеджмента измерений обеспечивает пригодность измерительного оборудования и измерительных процессов своему предназначенному использованию и является весьма важным инструментом для достижения целей качества продукции и управления риском при неправильных результатах измерения. Цель системы менеджмента измерений заключается в управлении риском вероятности того, что измерительное оборудование и измерительный процессы дадут неправильные результаты, которые в дальнейшем повлияют на качество продукции организации. Методы, используемые в системе менеджмента измерений весьма разнообразны: от верификации базового оборудования до статистических методов управления процессом измерения.

Одним из важнейших показателей качества является количество брака в партии готовой продукции. Для численных расчетов и предотвращения появления брака применяются различные методы. Они включают в себя, как анализ причин возникновения дефектов, так и действия по их ликвидации.



1. Процесс измерения температуры

1.1 Основные характеристики процесса измерения температуры закалки

Субъект: Завод по изготовлению металлической проволоки.

Объект: Металлическая проволока различных диаметров.

Задача: Требуется обеспечить заданную температуру закалки в размере 180 °С.

Средство измерения температуры в печи (СИ): Термопара ГОСТ 6616-94.

Допустимые отклонения. ВТ=10 °С ES=-10°C.

Технологический процесс включает ряд операций: подготовку исходного материала, волочение, термическую обработку, покрытие и отделку. Исходным материалом для производства стальной проволоки является катанка диаметром от 5 до 15 мм в бунтах массой до 600 кг. Перед волочением катанку подвергают травлению для удаления окалины с поверхности. Наряду с травлением в кислотных растворах окалину с поверхности катанки удаляют также механическим или электрохимическим способом. При производстве высокопрочной проволоки сталей типа ЗОХГС, 50ХФ и др. катанку подвергают закалке. Закалка заключается в нагреве стали до температуры однофазного состояния аустенита (180 °С) выдержке в соляном растворе при 170-190°С и быстром охлаждении. Сорбитная структура, полученная после закалки, улучшает механические свойства катанки -- повышается пластичность прочностные характеристики металлов. Силы трения в зоне контакта металла с каналом волоки являются вредными, препятствующими повышению эффективности процесса. Для уменьшения коэффициента трения поверхность катанки подвергают меднению, фосфатированию, желтению, известкованию. Перед подачей в волочильную машину бунты катанки укрупняют на стыкосварочной машине. [1]

Отклонение температуры от заданных параметров влечет за собой нарушение механических свойств стали, таких как пластичность, предел прочности.

Температура печи контролируется в течение трех временных отрезков:

Перед началом нагрева стали до состояния аустенита.

На середине процесса нагрева.

По окончании процесса нагрева.

По окончании процесса волочения проволоку отправляют в отдел метрологии, где она повергается контролю.

Все операции контроля температурой печи осуществляет мастер.

Ресурсы, необходимые для осуществления процесса контроля температуры закалки:

Мастер по термической обработке;

Средство измерения (Термопара);

Помещение, соответствующее требованиям СанПиН и ОТ;

Средства содержания помещения;

Эталон.

Управляющие воздействия:

Методическая инструкция к печи;

Должностная инструкция мастера по термической обработке;

Инструкция по охране труда и требования безопасности на производстве.

1.2 Виды деятельности в рамках процесса измерения

измерение управление смещение сходимость

Основной вид деятельности в рамках процесса - измерение температуры печи во время закалки с целью сохранения механических свойств стали.

Блок-схема отображает взаимосвязь действий в течение процесса контроля температуры печи, а так же позволяет найти решение в ходе возникновения разного рода инцидентов.

Блок-схема процесса измерения температуры закалки отображена в приложении 1.

В блок-схеме отражена последовательность операций, необходимых для осуществления процесса измерения температуры печи.

Критерии процесса и результативность управления

Определение характеристик качества процесса измерения является одним из важнейших критериев, по которым можно судить о результативности корректирующих и предупреждающих действий, а так же о приемлемости технологического процесса для потребителя и о целесообразности его выполнения исполнителем.

Характеристики процесса измерения температуры закалки:

*Точность проводимых измерений;

*Величина экономических затрат на поверку;

*Время проведения поверки;

*Периодичность поверки;

*Эргономичность измерений, поверок.

После определения качественных характеристик процесса необходимо каждому присвоить нормируемый показатель.

1.3 Характеристики процесса с нормативными значениями заносятся в паспорт процесса. Корректирующие и предупреждающие действия

Корректирующие действия осуществляются после выявления тех или иных несоответствий в СМК и направлены на устранение причины выявленного несоответствия с целью предупреждения его повторного возникновения. При этом причин для одного несоответствия может быть несколько.

Предупреждающие действия используются, как средство улучшения деятельности и системы менеджмента качества завода и направлены на устранение причин потенциальных несоответствий с целью предупреждения их появления. Эти действия должны быть соразмерны предполагаемым проблемам при появлении несоответствий.

Назначение и выполнение КД и ПД должно осуществляться незамедлительно по отношению к следующим несоответствиям:

угрожающим жизни, здоровью и безопасности людей;

влекущим за собой большие издержки;

приводящим к невыполнению важнейших требований потребителей;

имеющим систематический характер.

Информация о выявленных/потенциальных несоответствиях собирается, обобщается и анализируется руководителями структурных подразделений и владельцами процессов. В качестве источников информации о несоответствиях могут выступать:

результаты внутренних и внешних аудитов;

результаты работы с потребителями услуг или работодателями (результаты маркетинговых исследований рынка научных, образовательных услуг и рынка труда);

результаты самооценки деятельности подразделения или цеха.

1.4 Сбор и группировка возможных причин несоответствий процесса

К 1979г. группа японских специалистов под руководством Исикавы выделили «семь простых японских статистических методов контроля, анализа и управления качеством». Основное назначение простых инструментов качества - контроль текущего процесса и предоставление фактов для проведения корректировки или улучшения процесса.

К простым статистическим инструментам контроля качества относятся следующие методы:

контрольный листок;

графики;

диаграмма рассеивания (диаграмма разброса);

стратификация (расслоение);

диаграмма Исикавы (причинно-следственная диаграмма);

диаграмма Парето;

контрольная карта.

Применение перечисленных методов позволяет решить 95% любых проблем, возникающих на производстве.

Диаграмма Исикавы (причинно-следственная диаграмма) - инструмент качества, служащий для наглядного представления причинно-следственных связей между объектом анализа и влияющими на него факторами. Также используется для первоначального ранжирования (определения значимости, силы влияния) факторов, воздействующих на исследуемый объект и выбора приоритетов для устранения проблемы или улучшения показателя.

Методика построения диаграммы Исикавы:

Определяется потенциальная или существующая проблема, требующая разрешения. Формулировка проблемы размещается в прямоугольнике с правой стороны листа бумаги. От прямоугольника влево проводится горизонтальная линия.

По краям листа с левой стороны обозначаются ключевые категории причин, влияющих на исследуемую проблему. Количество категорий может изменяться в зависимости от рассматриваемой проблемы. Как правило, используются пять или шесть категорий из приведенного выше списка (человек, методы работы, механизмы, материал, контроль, окружающая среда).

От названий каждой из категорий причин к центральной линии проводятся наклонные линии. Они будут являться основными «ветвями» диаграммы Исикавы.

Причины проблемы, выявленные в ходе «мозгового штурма», распределяются по установленным категориям и указываются на диаграмме в виде «ветвей», примыкающих к основным «ветвям».

Каждая из причин детализируется на составляющие. Для этого по каждой из них задается вопрос - «Почему это произошло»? Результаты фиксируются в виде «ветвей» следующего, более низкого порядка. Процесс детализации причин продолжается до тех пор, пока не будет найдена «корневая» причина. Для детализации может применяться и метод мозгового штурма.

Выявляются наиболее значимые и важные причины, влияющие на исследуемую проблему. С этой целью может использоваться диаграмма Парето. По значимым причинам проводится дальнейшая работа, и определяются корректирующие или предупреждающие мероприятия.

Диаграмма 1

1.5 Определение приоритетных несоответствий

Диаграмма Парето - инструмент, позволяющий разделить факторы, влияющие на возникшую проблему. Она позволяет делить факторы на важные и несущественные, для распределения усилий по ее решению.

Сама диаграмма является разновидностью столбчатого графика с кумулятивной кривой, в которой факторы распределены в порядке уменьшения значимости (силы влияния на объект анализа).

В основе диаграммы Парето лежит принцип 80/20, согласно которому 20% причин приводят к 80% проблем, поэтому целью построения диаграммы является выявление этих причин для концентрации усилий по их устранению.

Методика построения диаграммы Парето:

1. Определить проблему для исследования, выполнить сбор данных (влияющих факторов) для анализа. В случае использования диаграммы Исикавы определить и проставить коэффициенты значимости (степень влияния на проблему) для каждого фактора. Для сбора данных могут использоваться контрольные листки, журналы регистрации данных, диаграмма Исикавы.

Распределить факторы в порядке убывания коэффициента значимости. Вычислить итоговую сумму значимости факторов путем арифметического сложения коэффициентов значимости всех рассматриваемых факторов.

Начертить горизонтальную ось. Провести две вертикальные оси: на левой и правой границе горизонтальной оси.

Горизонтальную ось разделить на интервалы в соответствии с количеством контролируемых факторов (групп факторов).

Левую вертикальную ось разбить на интервалы от 0 до числа, соответствующего итоговой сумме значимости факторов.

Правую вертикальную ось разбить на интервалы от 0 до 100%. При этом отметка 100% должна лежать на такой же высоте, что и итоговая сумма значимости факторов.

Для каждого фактора (группы факторов) построить столбик, высота которого равна коэффициенту значимости для этого фактора. При этом факторы (группы факторов) располагаются в порядке уменьшения их значимости, а группа «прочие» помещается последней, независимо от ее коэффициента значимости.

Построить кумулятивную кривую. Для этого нанести на диаграмму точки накопленных сумм для каждого интервала. Положение точки соответствует: по горизонтали - правой границе интервала, по вертикали - величине суммы коэффициентов значений факторов (групп факторов), лежащих левее рассматриваемой границы интервала. Соединить полученные точки отрезками прямых.

На уровне 80% итоговой суммы провести горизонтальную линию от правой оси диаграммы до кумулятивной кривой. Из точки пересечения опустить перпендикуляр на горизонтальную ось. Этот перпендикуляр разделяет факторы (группы факторов) значимые (располагаются слева) и незначительные (располагаются справа). Рекомендуется использовать различные методы классификации факторов и составлять для них множество диаграмм Парето для выявления как можно меньшего количества первоочередных факторов.

Выписать значимые факторы для принятия первоочередных мер.

Факторы, которые легко скорректировать рекомендуется устранять незамедлительно, даже, если они не вошли в список первоочередных для принятия мер.

Диаграмма 2

Вывод: парное сравнение - это систематический метод, при котором каждый элемент (выявленный фактор) сравнивается с другими (А с Б, Б с В и т.д.). Элемент, который оценён, как наиболее важный получает каждый раз один балл. Элемент, набравший наибольшее количество баллов, имеет наивысший приоритет. Проведем парные сравнения (таблица 1): в котором приняли участие эксперты, в количестве 5 человек.

Таблица 1

Факторы /Факторы	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	Ранг
1) Несоблюдение технологического процесса
2) Неисправный эталон		¦
3) Изношенность эталона			Я
4) Несоответствующие условия труда				8
5) Дефекты механизма					1
б) Попадание инородных частиц в механизм прибора						1
7) Неверная эксплуатации							¦
8) Наличие вибрации								Я
9) Электромагнитные поля									¦
10) Разряженный источник питания
11) Наличие неучтенной систематической погрешности

1.6 Разработка мероприятий по устранению несоответствий

В ходе любого процесса могут появляться различные несоответствия в его результатах. Разработка мероприятий по устранению несоответствий, возникающих в процессе измерения веса, может включать в себя коррекцию процесса, введение корректирующих и предупреждающих действий.

Коррекция - действие, направленное на устранение несоответствия. Она считается эффективной, если несоответствие устранено и изделие работает корректно.

Корректирующее действие - действие, направленное на устранение причин вызывающих несоответствия. Оно считается результативным, если из-за ранее установленных и устраненных причин работоспособность не нарушается.

Предупреждающее действие - действие, направленное на устранение причин возможных несоответствий и направленное на улучшение продукции или деятельности процесса.

По результатам метода парных сравнений и диаграммы Парето, разработаны предупреждающие и корректирующие действия (таблица 2).

Таблица 2

1 Факторы:	Предупреждающие действия	Корректирующие действия	Коррекция
1) Наличие вибрации	Выпустить инструкцию по ликвидации локальной вибрации	Проверка выполнения правил по ликвидации локальной вибрации	Выполнения травил по локальной ликвидации вибрации
2) Неверная эксплуатации	Издание правил эксплуатации	Проведение инструктажа по правилам эксплуатации	Повторный контроль выполненного процесса
3) Несоблюдение технологического процесса	Назначение ответственных за контроль исполнения технологического процесса	Поиск процессов совершенных не по технологии	Исправление процессов совершенных не по технологии



2. Анализ измерительного процесса

2.1 Оценка стабильности измерительного процесса

Первоначальное оценивание статистических характеристик измерительных процессов осуществляют в следующем порядке:

Исследование измерительного процесса на стабильность;

В случае нестабильного измерительного процесса - устранение особых причин изменчивости, внесение соответствующих изменений;

Оценивание смещения и линейности смещения измерительного процесса;

Оценивание сходимости и воспроизводимости результатов измерений;

В случае неприемлемых сходимости и воспроизводимости результатов измерений анализ причин повышенной изменчивости, проведение корректирующих действий повторное оценивание сходимости и воспроизводимости;

Подготовка отчета об анализе измерительного процесса.

Для исследования измерительного процесса на стабильность применяют контрольны карты средних (рисунок 2) и контрольные карты размахов (рисунок 3).

Специалист, ответственный за оценивание статистических характеристи измерительного процесса, отбирает образец в соответствии со следующими требованиями:

образец должен быть отобран из значимого цикла производства;

значение измеряемого параметра отобранного образца должно быть близко к середин поля допуска на него.

В зависимости от специфики измерительного процесса, временных и денежных затрат специалист определяет периодичность проведения измерений параметра образа (ежедневно, ежесменно, ежечасно и т.д.), а также необходимое количество измерений Q (< трех до пяти раз) в одном цикле измерений.

Рекомендуемое число циклов измерений (для получения достоверных свидетельств стабильности измерительного процесса) Т = 25. Указания по проведению измерений специалист заносит в «Контрольную карту средних и размахов».

Оператор в соответствии с указаниями специалиста выполняет Т циклов измерений (по Q измерений параметра образца в каждом).

По окончании эксперимента массив данных должен содержать ровно Т циклов повторных измерений образца по Q измерений (попыток). Каждое значение массива Xik - результат к-го измерения (попытки) образца в i- цикле. Таким образом, индекс / обозначает номер цикла измерений от 1 до Т, к - номер измерения (попытки) образца в цикле от 1 до Q.

Для каждого i-го цикла измерений рассчитывается среднее значение результатов измерений и размах результатов измерений R, по формулам:

Ri = max(Xik) - min(X(i) ;где Q количество попыток в i -ом цикле измерении.

Результаты расчётов X i и R i заносятся в таблицу 3



Таблица 3 - Контрольная карта средних и размахов

	1	2	3	4	5	Хср	R
1	186,7	178,2	186,4	175,7	170,7	179,54	16
2	172,3	172	177,6	181,1	175,2	175,64	9,1
3	171,7	179,1	178,8	187,3	186,9	180,76	15,6
4	177,7	174	178,1	178,6	171,5	175,98	7,1
5	179,1	180,1	188,8	187,9	184,4	184,06	9,7
6	175,9	180,7	172,8	173	184	177,28	11,2
7	184,3	189,9	185	179,9	175,8	182,98	14,1
8	171,5	188	176,7	178,6	171	177,16	17
9	182,5	181,5	175,4	177,6	180	179,4	7,1
10	173,9	176,5	183,9	181,7	180,8	179,36	10
11	176,6	187,6	177,6	174,6	184,3	180,14	13
12	177,1	171	189,1	175,7	182	178,98	18,1
13	190	179,6	176,3	179,3	171,2	179,28	18,8
14	183	185,2	175,5	176,2	182	180,38	9,7
15	182	175,6	186,5	171,6	172,9	177,72	14,9
16	179,6	177,6	170,6	176,5	176,4	176,14	9
17	178	176	183,5	177,5	172,8	177,56	10,7
18	185,2	173,7	178,5	179,5	180,8	179,54	11,5
19	182,7	171,8	174,4	185,3	181,7	179,18	13,5
20	179	176,5	179,2	183,9	184,6	180,64	8,1
21	186,7	178,2	186,4	175,7	170,7	179,54	16
22	172,3	172	177,6	181,1	175,2	175,64	9,1
23	171,7	179,1	178,8	187,3	186,9	180,76	15,6
24	177,7	174	178,1	178,6	171,5	175,98	7,1
25	179,1	180,1	188,8	187,9	184,4	184,06	9,7

Затем рассчитывается среднее результатов всех измерений X и R по формулам:

Линии среднего значения измеряемого параметра и среднего размаха наносят на соответствующие графики (рисунки 2 и 3).

Специалист рассчитывает верхние и нижние контрольные границы для средних и размахов по формулам:

ВКГсрвд=X+R-A2= 40.06658+0,23376* 0.58 = 40,20216; гдеА2=0,58;

НКГсред=X-R-A2 =40.06658 - 0.23376 * 0.58 = 39.931;

ВКГразмах =RD4= 0,23376 *2,11 = 0.493234; где D4=2,11;

НКГразмах= RD3 =0,23376*0 = 0; где D3=0;

Линии контрольных границ наносят на соответствующие графики.

Рисунок 1 - Контрольная карта средних значений измерительного процесса

Оценивается стабильность измерительного процесса. Процесс считается не стабильным, если выполняется хотя бы одно из следующих условий:

-одна или несколько точек находятся за пределами контрольных границ;

-присутствуют серии точек - семь точек подряд находятся по одну сторону от среднего значения или семь точек подряд последовательно возрастают или убывают;

- процесс проявляет другие признаки неслучайного поведения.

Подробные рекомендации по анализу контрольных карт средних размахов приведены в ГОСТ 51814.3. Вывод: по контрольной карте средних и контрольной карте размахов признаков нестабильности процесса не обнаружено, поэтому процесс можно считать стабильным ,однако некоторые значения близки к границе допуска. Последующие значения могут выйти за установленный допуск т привести к нестабильности процесса.

2.2 Оценка смещения

Оператор с использованием оцениваемого средства измерительной техники под наблюдением специалиста последовательно измеряет образец Q раз. Рекомендуемое количество измерений образца Q = 10. По окончании эксперимента массив данных должен содержать ровно Q повторных измерений образца, в котором каждое значение X; - результат к-го измерения (попытки) образца. Таким образом, индекс к - обозначает номер измерения (попытки) образца от 1 до Q. Для анализа смещения был выбран образец №1 (таблица 4)

Таблица 4. Характеристика образца №1

№ образца	1	2	3	4	5		Ист знач	ES	EI
Ист знач.	171	175	182	185	188		182	10	-10
образец N/ измерен Q	1	2	3	4	5
1	171	174,4	183,1	186,3	188,6

Специалист рассчитывает среднее значение результатов выполненных измерений по 1 Q формуле:

где Хik -- результат K-ого измерения параметра i-ого образца.

Затем рассчитывает абсолютное значение смещения измерительного процесса Вi по формуле:

Где Хi ист - предполагаемое истинное значение измеряемого параметра i-ого образца; Bi - смещение при измерении параметра i-ого образца.

После чего рассчитывается относительное значение смещения измерительного процесса %В по формуле:

где USL и LSL - соответственно верхняя и нижняя границы Допуска на измеряемый параметр.

Рекомендуемое приемлемое значение %В - не более 10 %.

Вывод: смещение измерительного процесса лежит в пределах Г допуска и имеет небольшое значение (%В=1,23 %).

Данное смещение учитывается при дальнейших расчетах.

В качестве характеристики линейности смещения измерительного процесса рассматривают величину наклона прямой, которая наилучшим образом аппроксимирует зависимость средних значений смещения для различных образцов от их предполагаемых истинных значений. Желательно, чтобы предполагаемые истинные значения испытуемых образцов представляли все возможные значения измеряемого параметра для данного измерительного процесса, а также были равномерно распределены по всему его рабочему диапазону. Специалист, ответственный за оценивание статистических характеристик измерительного процесса, отбирает N образцов, предполагаемые истинные значения измеряемого параметра которых равномерно распределены по всему рабочему диапазону измерительного процесса. Образцы идентифицируют таким образом, чтобы номер образца не был известен оператору.

Коэффициент корреляции (R2) между предполагаемыми истинными значениями измеряемых параметров Хiист и соответствующими смещениями B I измерительного процесса определяется по формуле:

Результаты измерений и расчетов приведены в таблицах 5 и 6.

Таблица 5 - Результаты измерения образцов

Измерен Q/образец N	1	2	3	4	5
1	171	174,4	183,1	186,3	188,6
2	172,5	171,9	178,5	182,6	186,6
3	171,4	176,4	183,4	184,1	186,4
4	173,2	179,1	183,6	182,7	188,5
5	170,4	179	184,1	187	190,1
6	173,8	179,6	184,7	184,5	186,4
7	173,5	171,1	178,9	187,9	189,1
8	170	174,7	182,3	183,4	188,7
9	169,9	178,8	183,3	181,6	186,6
10	171,6	172,2	181,2	181,5	189,7
Хер	171,73	175,72	182,31	184,16	188,07
Смещение,В	0,73	0,72	0,31	0,84	0,07

Таблица 6 - Значения для расчета коэффициента корреляции

Мобразца	1	2	3	4	5
Хист*В	124,83	126	56,42	155,4	13,16
ХисеЩ	29241	30625	33124	34225	35344
ВЛ2	0,5329	0,5184	0,0961	0,7056	0,0049
Хист*В	ЕВ	Ехист	ЕВ^2	ЕХист^2
475,81	2,67	901	1,8579	162559

Специалист анализирует значения коэффициента корреляции.

При оценивании степени связи (качества приближения) между Хисг и Вi, рекомендуется пользоваться следующими соображениями относительно значения коэффициента корреляции. R2принимает следующие значения:

(0; 0,5) - линейная связь между величинами практически отсутствует (изменение смещения в пределах рабочего диапазона нелинейно);

(0,5; 0,75) - линейная связь между величинами слабая (изменение смещения в пределах рабочего диапазона нельзя считать линейным);

(0,75; 0,90) - линейная связь между величинами средняя (изменение смещения в пределах рабочего диапазона можно считать линейным);

(0,90; 1) - линейная связь между величинами сильная (изменение смещения в пределах рабочего диапазона линейно).

В данном случае R2< 0,5, т.е. изменение смещения в пределах рабочего диапазона не линейно.

Рассчитываются коэффициенты линии регрессии:

В' = аХист + Ь,

где В* - значение смещения, полученное с помощью уравнения регрессии; а и b- коэффициенты уравнения регрессии, полученные по формулам:

Абсолютное значение линейности смещения измерительного процесса (смещение при верхней границе рабочего диапазона измерительного процесса) Lрассчитывается:

L= a(UL - LL),

где а - соответствующий коэффициент уравнения регрессии, полученный ранее; UL, LL- соответственно верхняя и нижняя границы рабочего диапазона измерительного процесса. Значения для расчета находятся в таблице 7.

Таблица 7. Таблица значений для расчета линейности смещения

LL	а	UL
-10	0,003	10

Таблица 8 - Значения для построения графика

Ист. знач.	171	175	182	185	188
В	0,73	0,72	0,31	0,84	0,07
В*	0,500859	0,512421	0,532656	0,541329	0,550001

Имея все данные можно построить линию регрессии.

Рисунок 2

Вывод: по проведённому анализу измерительного процесса можно утверждать, что смещение нелинейно (R2<0,5); взаимосвязь между смещением и предполагаемыми истинными значениями образцов очень слабая (R2=0,3299555).

2.3 Анализ сходимости и воспроизводимости

Специалист, ответственный за оценивание статистических характеристик измерительного процесса, отбирает N образцов. Указанные образцы идентифицируют таким образом, чтобы номера образцов не были известны операторам.

Для проведения измерений специалист отбирает М операторов из числа тех, кто обычно осуществляет измерения в процессе производства или контроля измеряемого параметра образца. Измерение выборки каждым из операторов повторяют Q раз.

По окончании эксперимента массив данных должен содержать ровно Q повторных измерений каждого из N образцов каждым из М операторов, в котором каждое значение Xjk - результат &-го измерения (попытки) г-го образца у'-м оператором. Таким образом, индекс i обозначает номер образца от 1 до N, индекс у - номер оператора (заметим, что в рассматриваемых далее примерах операторы идентифицируются прописными латинскими буквами) от 1 до М, к - номер измерения (попытки) каждого образца каждым оператором от 1 floQ.

Если в результате проведения эксперимента по каким-либо причинам отсутствуют некоторые измерения или присутствуют измерения, полученные при нарушениях хода эксперимента, их следует исключить из рассмотрения. Причем также следует исключить все измерения, связанные с ними, т. е. наряду с отсутствующими или некорректными измерениями нужно исключить все повторные измерения одного оператора по всем образцам или все повторные измерения всех операторов по одному образцу, или конкретное повторное измерение всех операторов по всем образцам.

Операторы поочередно выполняют измерения всех образцов выборки. При измерениях следует отбирать образцы в случайном порядке.

Cпециалист, ответственный за оценивание статистических характеристик измерительного процесса, регистрирует результаты измерения Xjk для всех образцов, операторов и попыток. Значения приведены в таблице 9.

Первоначально для каждого образца рассчитывается среднее значение результатов его измерений каждым из операторов и размах его измерений каждым из операторов по формулам:

Ry= тах(Хy) - тin(Ху)

где Q - число измерений i-ого образца j-ым оператором.

Для каждого оператора рассчитывается среднее значение результатов его измерений и средний размах по формулам:

N - число измеряемых отобранных образцов

Среднее значение результатов измерения каждого образца всеми операторами рассчитывается:

где М - число операторов.

Среднее значение всех результатов измерений и размах значений параметра рассчитываются по формулам:

Средний размах всех значений рассчитывается:

Размах между измерениями операторов рассчитывается по формуле:

Таблица 9 - Результаты измерений и расчетов значений для анализа сходимости и воспроизводимости измерительного процесса

	N-образцы	1	2	3	4	5	б	7	8	9	10	Ср. размахи
А	1	172,9	174	173,5	178,9	181	184,6	183,5	188	188,8	188,5
	2	171,3	175	173,9	179,7	177,5	180,5	183,7	186,8	185,9	190,9
	3	172,8	171,9	174,5	175	177,7	184,8	183,8	и	189,9	191
	СРЕДНЕЕ по А	172,33	173,63	173,97	177,87	178,73	183,30	183,67	186,80	188,20	190,13	180,86
	РАЗМАХ по А	1,6	Н	шз	4,7	. V	4,3		2,4		2,5	2,74
В	1	169,3	173,1	175,4	176,8	178,2	181,4	184,1	186,9	185,2	190,5
	2	169,3	174	174,6	178,6	179,8	179,2	181,6	182,9	186,7	190,6
	3	169,3	171,2	174,4	177,8	178,8	179,3	186	182,5	188,2	189,8
	СРЕДНЕЕ по В	169,30	172,77	174,80	177J3	178,93	179,97	183,90	184,10	186,70	190,30	179,85
	РАЗМАХ по В	0	2,8		1,8	1>6 ;	2,2	4,4	4,4	3	0,8	2,2
С	1	171,2	174,8	175,4	175,6	177,7	183,3	Я	182,8	Щ87,9	Hg 90,4
	2	169,3	173,9	175,6	175,2	181,6	181,7	184,9	184,2	187,9	190,2
	3	169,2	173,4	174,3	177,2	181,2	184	183,1	184,5	^87,3	1188>7
	СРЕДНЕЕ по С	169,90	174,03	175,10 ;	176,00	180,17	183,00	184,17	183,83	187,70	189,77	180,37
	РАЗМАХ по С	2	1,4	1,3;	2	3,9	2,3	1,8	1,7	0,6	1,7	1,87
	Общее среднее	170,51	173,48	174,62	177,20	179,28	182,09	183,91	184,91	187,53	190,07	180,36
	Rp	19,56
	R Я 2,27 |
	Во | 1,01 |

Далее рассчитывают оценки среднеквадратических отклонений (СКО) составляющих изменчивости измерительного процесса.

Оценка СКО сходимости (повторяемости) измерительного процесса определяется по формуле:

Оценка СКО воспроизводимости (разными операторами) измерительного процесса определяется по формуле:

Оценка CKO изменчивости образца измерительного процесса рассчитывается:

Изменчивость какой-либо составляющей измерительного процесса определяют как доверительный интервал при уровне значимости а (рекомендуется а = 0,99) для истинного значения измеряемого параметра образца, то есть, если X - результат одного измерения параметра образца, то истинное значение измеряемого параметра с вероятностью а будет лежать в интервале:

де Sm - CKO анализируемой составляющей изменчивости.

Сходимость:

(X- 0,328884; X+0,328884).

Воспроизводимость:

(X- 0,112058; X + 0,112058).

Изменчивость образца:

(X -1,403024; X +1,403024)

Сходимость (повторяемость) результатов измерений рассчитывается по формуле:

EV= Ка-S', =5,15-0,127722 = 0,657768

При уровне значимости, значение

Воспроизводимость (изменчивость от операторов) результатов измерений определяется по формуле:

AV= Ка S0 = 0,043518 * 5,15 = 0,224117

Изменчивость образцов рассчитывается:

PV= Ка *SP =10,544864 * 5,15 = 2,806048

Сходимость и воспроизводимость результатов измерений рассчитывается

Полная изменчивость результатов измерений рассчитывается:

Оценка приемлемости измерительного процесса заключается в сравнении его сходимости и воспроизводимости с полем допуска на измеряемый параметр или полной изменчивостью результатов измерений. Приемлемость измерительного процесса, применяемого для оценки нахождения измерительного параметра образца в допуске на него, определяется исходя из величины относительной сходимости и воспроизводимости, определяемой по формуле:

На основании величины относительной сходимости и воспроизводимости и в соответствии с рекомендациями, определяется приемлемость измерительного процесса для оценки соответствия допуску.

Приемлемость измерительного процесса для целей его улучшения оценивается аналогично анализу приемлемости измерительного процесса для оценки соответствия допуску. При этом рассматривается величина, определяющаяся как отношение сходимости и воспроизводимости к величине полной изменчивости результатов измерения:

Для более полного анализа измерительного процесса проводится вычисление относительных значений составляющих изменчивости (сходимость, воспроизводимость, изменчивость образца):

Если относительная сходимость и воспроизводимость <10%, то измерительный процесс приемлем;

Если относительная сходимость и воспроизводимость от 10% до 30%, то измерительный процесс, может быть, приемлем, в зависимости от важности параметра, стоимости прибора и т.п.;

- Если относительная сходимость и воспроизводимость более 30%, то измерительный процесс неприемлем и нуждается в улучшении. Нахождение и устранение причин высокой изменчивости.

Вывод: вся изменчивость измерительного процесса определяется сходимостью. Поскольку относительная сходимость и воспроизводимость более 30%, то измерительный процесс неприемлем и нуждается в улучшении. Нахождение и устранение причин высокой изменчивости



Заключение

В курсовой работе был разработан процесс калибровки термопар. Был составлен список необходимых ресурсов и управляющих воздействий (приложение 1). Сбор данных о влияющих факторах был осуществлен при помощи диаграммы Исикавы (приложение 2). Используя диаграмму Парето (приложение 3), были выявлены наиболее существенные факторы (таблица 1). Наибольшее влияние на результат измерения давления оказывают присутствующие вибрации, неправильная эксплуатация термопар и несоблюдение технологического процесса. Мероприятия по устранению влияния наиболее весомых факторов представлены в таблице 2.

В третьей части был проведён анализ измерительного процесса методом MSA. Контрольные карты размахов (рисунок 3) показали, что данный процесс стабилен и не выходит за установленные поля допусков. Анализ оценки смещения и линейности смещения измерительного процесса показали, что данные величины несущественны (R- 2=0,3299555<0,5). Оценка сходимости и воспроизводимости показала, что данный измерительный процесс не пригоден для применения на производстве, и нуждается в нахождении и устранении причин высокой изменчивости.

Размещено на Allbest.ru