Multilevel integrated quality management system for electrical equipment at automobile lifecycle stages

Abstract

The paper provides a description of a multilevel quality management system at stages of lifecycle on the example of electrical equipment of an automobile.

Full Text

Для создания системы управления, обеспечивающей описание и взаимодействие процессов производства и управления качеством продукции, необходимо создание принципиально новых структур, объединяющих в себе элементы математики, теории вероятностей, математической статистики и логики. В качестве связующего звена между ними должен выступать единый показатель, способный отразить характеристики качества (стабильности) технологического процесса изготовления. Для решения проблемы повышения качества электрооборудования автомобилей нами разработана многоуровневая система управления структура. В качестве объекта исследования выступает технологический процесс изготовления электромеханических преобразователей (ЭП) как наименее надежных элементов системы электрооборудования автомобилей. Одной из наиболее важных причин низкой надежности ЭП является невысокая стабильность изготовления размерных параметров активной зоны. Именно процесс формирования размерных параметров активной зоны ЭП в системе управления осуществляется с помощью генератора случайных чисел. На рисунке 1 приведен пример задания одного из входных параметров (длины полюса). Здесь в модуль вводится численное значение геометрического размера, нижний и верхний пределы поля допуска. В модуле производится расчет среднего значения размера и среднего квадратического отклонения (1) по ТУ: . (1) Рисунок 1. Задание входных параметров Входные и промежуточные параметры рассмотренного модуля попадают в статистическую модель, описывающую партию изделий заданного объема. Они являются аргументами функции, описывающей генератор случайных чисел (рисунок 2), который формирует нормальное распределение рассматриваемых ключевых размеров для N-го количества устройств в партии. Рисунок 2. Организация генератора случайных чисел в модели, описывающей технологический процесс производства главных технических устройств: 1 – генератор случайных чисел, 2 – блок записи в рабочее окно программы, 3 – блок записи в файл программы Виртуальная партия организуется при помощи статистического метода прогнозирования поведения сложной системы (метод Монте-Карло). Связь между входными и выходным параметрами осуществляется на основе методики расчета технических характеристик генератора, электростартера, электромеханического усилителя рулевого управления и стартер - генератора. В качестве обобщенного критерия качества (стабильности) технологического процесса изготовления устройств рассматривается вероятностная оценка попадания ключевого размерного параметра в пределы установленного техническими условиями (ТУ) поля допуска. При определении критерия качества принято, что погрешности изготовления деталей в пределах допуска распределяются по нормальному закону. Следовательно, вероятность попадания рассматриваемого параметра в поле допуска (Рi) с учетом оценки среднего квадратического отклонения рассчитывается по формуле: , (2) где: s - среднее квадратическое отклонение размера; xср – среднее значение размера в пределах допуска; xн, xв – нижнее и верхнее значение пределов допусков. Так как любой электромеханический преобразователь состоит из компонентов, каждый из которых определяет его качество, то среднее значение критерия качества технологического процесса можно представить в следующем виде: (3) Исходя из полученного значения коэффициента качества технологического процесса изготовления устройств, можно определить возможное среднее (dср) количество дефектных изделий в партии выраженное в процентах: (4) где: N – объем контролируемой партии. Таблица 1 Входные параметры имитационных моделей устройств главной группы В таблице 1 представлены значения ключевых размерных параметров входа моделей системы управления качеством генератора, электростартера, электромеханического усилителя рулевого управления и стартер-генератора, а также их геометрические поля допусков. Индивидуальные расчетные значения и обобщенный показатель качества технологического процесса изготовления технических устройств главной группы по исследуемым параметрам представлены в таблице 2. Таблица 2 Численные значения критерия качества Анализ полученных данных (таблица 2) показывает, что индивидуальные значения показателей качества по каждому из ключевых размеров активной зоны принимают одинаковые значения 0,9973. Данное обстоятельство объясняется двумя факторами: первый – вероятностной природой показателя качества, т.е. оценка качества есть вероятность изготовления размерного параметра в пределах геометрического поля допуска, и второй – действующие на предприятиях одинаковые подходы к назначению границ поля допуска на геометрический размер. Таким образом, сложность системы управления качеством напрямую зависит от числа входных ключевых параметров производства. Разработанная многоуровневая система управления производством партии технических устройств заданного объема дает возможность для полноценного и объективного исследования влияния технологического процесса изготовления ключевой группы размерных параметров на электромагнитные характеристики ЭП. Объективность модели вытекает из того, что в виртуальных структурах мы учли действующие в реальном производственном процессе элементы случайности. Обобщенный показатель качества технологического процесса изготовления технических устройств создает предпосылки для проектирования и оптимизации статистических методов приемочного контроля качества исследуемых партий изделий, исходя из существующего уровня качества.