Сварочно-монтажного производства

 

Последовательность реализации алгоритма оптимизации качества сварочных работ и сварных соединений базируется на решении следующих задач:

– разрабатывается система учета, контроля и анализа качества сварочных работ и сварных соединений;

– разрабатывается компьютерная система назначения и выбора сварочных материалов;

– разрабатывается компьютерная система по выбору параметров и режимов сварки для конкретных типоразмеров сварных соединений;

– на основе современных информационных технологий формируется история качества в разрезе конкретных базовых совокупностей стыков;

– формируются базы данных и знаний об уровне качества доминирующих производственных факторов и причинах брака сварки;

– за период не менее одного года рассчитывается технический уровень сварочно-монтажного производства в зависимости от уровня качества сварных соединений для конкретных типоразмеров, базовых совокупностей и всего предприятия;

– рассчитывается удельный вес влияния на уровень качества доминирующих производственных факторов и их технические уровни;

– определяются факторы с наименьшим техническим уровнем и главные причины брака (отрицательные параметры);

– принимаются обоснованные управляющие решения по устранению отрицательных параметров по цепочке дефект–причина–фактор.

 

 

5.4 Методики расчета, оценки и прогнозирования

технического уровня сварочного производства для

изготовления бездефектных сварных соединений

 

Статистическое регулирование и оптимизация технологических процессов на монтажном объекте осуществляется по каждой базовой совокупности (БС) сварных соединений. Средством для регулирования и оптимизации служит информация об удельном весе влияния на выходной уровень качества сварных соединений доминирующих производственных факторов.

Затраты на достижение оптимального качества Р_опт должны быть минимальными из всех возможных в данном случае решений. Решение задачи возможно как с использованием компьютерной техники, так и ручным способом, где исходными данными являются:

W_б – затраты на производство в базовом периоде, у. е.;

W_р – планируемые затраты на производство, у. е.;

D W – затраты на единицу улучшения параметра качества, %;

k _б – коэффициент затрат на достигнутый уровень качества;

А, В, D – граничные (предельные) параметры качества, %;

Р – расчетный уровень качества, %

Задача сводится к оптимизации в ряду множества решений минимальных в процентном отношении затрат W_р min по отношению к предыдущим базовым затратам W_б, с минимизацией параметра качества Р.

Планируемые затраты на поддержание заданного уровня качества и общего технического уровня ТУ_о рассчитываются по формуле:

, (12)

где k_б = W_б/ S_б – базовый коэффициент;

S_p – расчетная сложность производства;

Приведем пример расчета оптимального уровня качества сварочного производства ручным способом.

 

А = 100 %; В = 0 %; D = 11,6 %; W_б = 50 у. е.

Достигнутый уровень качества Р = 6 %. Сложность достижения данного уровня составит:

 

Обобщенный технический уровень

 

Базовый коэффициент затрат

 

 

Планируем уровень качества Р = 5 %, тогда сложность его достижения составит:

 

Затраты на достижение данного ТУ_о составят:

у. е.

Планируем уровень качества Р = 4 %, тогда сложность его достижения составит:

 

 

у. е.

Планируем уровень качества Р = 3 %, тогда сложность его достижения составит:

 

 

у. е.

Найдем величину затрат, необходимых в этом случае на единицу улучшения параметра Р:

 

%

 

Пример расчета оптимального уровня качества сварочной продукции компьютерным способом представлен на рисунках 5.8 и 5.9.

Из рисунка 5.9 видно, что оптимальный вариант при заданных условиях – №4. Вариант №7 показывает явную заниженность требований к качеству сварочно-монтажных работ и разлаженность сварочного процесса.

Таким образом, исходя из имеющихся в настоящее время производственно-технических возможностей, оптимальный уровень качества Р_опт по всем базовым совокупностям находится в пределах от четырех до пяти процентов. На основании выполненных расчетов оптимальный технический уровень ТУ_опт.= 0,52. Рассчитанный уровень качества Р_опт дает возможность проводить оценку и принимать обоснованные управляющие решения по конкретному исполнителю, доминирующим производственным факторам, производству и организации в целом. Сварочно-монтажные организации, не превысившие годовой расчетный уровень брака, можно считать вполне благополучными. Технический уровень этих организаций находится на достаточной высоте.

 

 

Рисунок 5.8 – Пример расчета оптимального уровня качества сварочной продукции

 

Рисунок 5.9 – Таблица результатов расчета оптимального уровня качества

Сварочной продукции.

 

Информационное и программное обеспечение разработано в соответствии с требованиями международных стандартов ИСО-9000, ИСО-9002, ИСО-3834. В системе реализованы следующие автоматизированные функции:

– ведение информации о контроле стыков неразрушающими методами;

– формирование и выдача информации о состоянии качества сварки;

– формирование истории качества по доминирующим в образовании дефектности факторам;

– формирование и выдача аналитической информации о влиянии доминирующих производственных факторов на качество сварных соединений;

– расчет оптимального уровня качества сварных соединений и технического уровня сварочно-монтажного производства при изготовлении технологических трубопроводов.

Таким образом, можно сделать следующие выводы.

Путем сравнения структуры дефектов определяются возможные действующие в данное время на данном объекте причины брака сварки.

Производится проверка и уточнение установленных причин брака на объекте, информируются непосредственные исполнители и руководители объекта на уровне прораба, мастера по сварке, сварщиков, слесарей-сборщиков. Принимаются меры по устранению (корректировка) действия причин брака на объекте.

Причины, не устраняемые на объекте – первом уровне управления, выносятся на второй уровень управления – монтажное управление, завод, или третий – руководство ОАО, ЗАО.

Выполненными исследованиями мы установили закономерности и доминирующие причины образования дефектности сварных соединений. Отсюда логично встает проблема: как исключить эти причины при изготовлении сварных соединений ручной дуговой (аргонодуговой, механизированной в смесях) сваркой? Роботизировать или автоматизировать процессы в данных условиях, как было показано выше, невозможно или экономически нецелесообразно. Остается единственный путь – оптимизация существующей технологии. Таким образом, необходимо решить задачу определения оптимального (наилучшего из множества возможных) варианта изготовления сварных соединений. Критерии оптимальности – максимальный уровень качества, наибольший экономический эффект.

Сочетание полученных результатов работы с современными возможностями вычислительной техники и программных средств позволяет оптимизировать технологические процессы подготовительного и сборочно-сварочного производства. На основе разработки новых информационных технологий и экспертных систем (ЭС) появилась возможность решения целого класса трудноформализуемых инженерных задач. К таким задачам относятся задачи принятия оптимальных проектных решений в сварке, возникающие на стадиях конструкторской и технологической подготовки производства. Решение этих задач позволит еще на начальных этапах конструкторской и технологической подготовки сварочно-монтажного производства гарантировать формирование бездефектных сварных соединений. Проблемы решения характеризуются большим многообразием способов сварки, сварочного и вспомогательного оборудования, типов сварных соединений, свариваемых и сварочных материалов, условий сварки, а также большими объемами нормативно-справочной документации, регламентирующей процессы сварки с учетом специфики видов продукции (машиностроение, приборостроение, трубопроводы, узлы и конструкции атомных электростанций, реакторы и др.). Для анализа, сопоставления множества вариантов и выбора из них оптимального требуется высокая квалификация и практический опыт проектировщика и технолога, а также большие затраты времени на анализ информации из различных источников. Наибольшая актуальность и необходимость создания таких систем возникает при работе предприятий в условиях мелкосерийного и единичного производства, а также при разработке и внедрении технологий информационной поддержки жизненного цикла продукции. Проведенный анализ и патентные исследования показали, что в настоящее время в мире и Республике Беларусь системы, аналогичные разработанной, отсутствуют [127, 151, 152, 157, 161, 166, 206, 211, 215, 216, 235, 241 – 250].

Следует отметить, что в России и странах дальнего зарубежья достигнуты определенные успехи в создании экспертных и информационно-аналитических систем в других областях применения. Анализ существующих ЭС показывает, что большая их часть приходится на медицину, электронику, вычислительную технику и военные приложения и лишь до 10% из общего числа приходится на системы, предназначенные для использования в промышленности. Столь же неравномерно распределение ЭС по типам решаемых задач. Так, около 5% из систем, используемых в промышленности, ориентировано на задачи диагностики и контроля. И практически отсутствуют работы, направленные на решение задач принятия оптимальных технологических решений в сварке, гарантирующих формирование бездефектных сварных соединений в изготавливаемых сварных конструкциях. Общий алгоритм технологии формирования бездефектных сварных соединений представлен на рисунке 5.10.

 

 

Рисунок 5.10 – Алгоритм технологии формирования бездефектных сварных соединений

ГЛАВА 6