Базовый, но грубый уровень расчета – это учет явного брака. Показатели здесь просты: количество забракованных деталей за период (штук) и процент брака от общего объема выпуска. Например, если из 1000 изготовленных валов 15 были забракованы ОТК, уровень брака составляет 1.5%. Этот показатель дает общее представление о проблемах, но не говорит о их причинах. Более глубокий анализ требует разделения брака по видам (дефекты размера, геометрии, шероховатости, материала) и по местам возникновения (операциям, станкам, сменам).
Следующий уровень – анализ точности технологического процесса с использованием инструментов статистического контроля. Ключевая концепция здесь – поле допуска (разность между максимальным и минимальным предельным размером по чертежу) и фактическое рассеивание размеров, получаемых в процессе изготовления. Для расчета используются замеры выборки деталей (например, 50 штук из партии). На основе этих данных вычисляются:
- Среднее арифметическое значение размера (Xср).
- Стандартное отклонение (σ) – мера разброса значений относительно среднего.
* Индекс потенциальной возможности процесса Cp. Он показывает, как поле допуска соотносится с «размахом» процесса, который принят как 6σ (так как в нормальном распределении 99.73% значений лежат в диапазоне ±3σ от среднего). Формула: Cp = (Верхний допуск – Нижний допуск) / 6σ. Cp > 1 говорит о том, что естественный разброс процесса уже поля допуска, что хорошо. Cp < 1 – процесс не способен consistently укладываться в допуски, брак неизбежен.
* Индекс реальной возможности процесса Cpk. Это более строгий показатель, который учитывает не только разброс, но и смещение среднего значения относительно центра поля допуска. Формула: Cpk = min[(Верхний допуск – Xср)/3σ; (Xср – Нижний допуск)/3σ]. Cpk всегда меньше или равен Cp. Значение Cpk >= 1.33 считается хорошим, оно означает, что процесс стабилен и его среднее находится близко к номиналу, оставляя «запас» на случай небольших колебаний.
Практический пример: для вала с допуском Ø50±0.1 мм (поле допуска 0.2 мм) измерения дали Xср = 50.05 мм и σ = 0.02 мм.
Cp = 0.2 / (6*0.02) = 0.2 / 0.12 ≈ 1.67 (отличный потенциал).
Cpk (от верхнего допуска) = (50.1 – 50.05) / (3*0.02) = 0.05 / 0.06 ≈ 0.83.
Cpk (от нижнего допуска) = (50.05 – 49.9) / 0.06 = 0.15 / 0.06 = 2.5.
Итоговый Cpk = min(0.83; 2.5) = 0.83. Это меньше 1, что указывает на проблему: хотя разброс мал (Cp высокий), среднее значение смещено к верхнему пределу, и существует риск выхода за него. Технологу нужно скорректировать настройку станка, сместив Xср ближе к 50.0 мм.
Расчет качества также включает оценку надежности и долговечности, но это требует более длительных испытаний и методов, таких как расчет наработки на отказ (MTBF) для узлов или проведение ресурсных испытаний.
Важным финансовым аспектом является расчет стоимости плохого качества (СПК). Она включает:
- Внутренние затраты: стоимость переделки брака, затраты на повторную обработку, утилизацию неисправимого брака, время на дополнительный контроль.
- Внешние затраты: гарантийный ремонт, возвраты продукции, штрафы от заказчика, потеря репутации и будущих контрактов.
Современный подход – это встроенное качество (Quality by Design) и использование систем автоматического измерения (например, щупов на станках ЧПУ), которые позволяют рассчитывать показатели в реальном времени и автоматически вносить коррективы в процесс до возникновения брака. Таким образом, расчет качества в современном машиностроении – это непрерывный цикл сбора данных, статистического анализа, корректирующих действий и профилактики, направленный не на отлов дефектов, а на их недопущение.
Комментарии (15)