Контроль качества на производстве цельнокатаных колес

Содержание

Описание технологического процесса

Описание задачи и схемы функционирования STATISTICA Enterprise

Новое соединение с БД

Вход в систему

Соединение с БД

Создание и редактирование групп/пользователей

Редактирование рабочих станций

Обзор системы

Метки

Характеристики

Запросы

Шаблоны анализа

Журнал логов (Менеджер сессий)

Ввод данных оператором

---

Описание технологического процесса

В качестве примера мы используем процесс производства цельнокатаных колес

Эта задача возникла на реальном производстве. Проблемы контроля описанного далее технологического процесса типичны для металлургии. Вначале представим в целом технологический процесс, затем поймем, как можно контролировать качество с помощью STATISTICA Enterprise.

1. Плавка стали (Колесная сталь -> слитки круглого сечения с волнистой поверхностью).

2. Порезка, ломка (слитки колесной стали -> заготовки).





Рис. 1

3. Удаление заготовок с недопустимыми дефектами поверхности.



Рис. 2

4. Нагрев до температуры 1240 – 1260 °C в течение 5 часов.

5. Сбивка окалины.



Рис. 3

6. Деформирование (заготовка -> колесо).

• осадка заготовок гладкими плитами на прессе;

• кантовка осаженной заготовки;





Рис. 4

• осадка в плавающем кольце и разгонка на прессе;

• формовка заготовки;

• прокатка на колесопрокатном стане;

• калибровка обода, выгибка диска, прошивка отверстия в ступице и маркировка колес.







Рис. 5

7. Изотермическая выдержка не менее 3-х часов при температуре 600-650 °C (рис 6 а).

8. Осмотр и обмер по геометрическим параметрам (рис 6 б).

9. Механическая обработка (рис 6 в).



Рис. 6 а)



Рис. 6 б)



Рис. 6 в)

10. Замер диаметра колеса.



Рис. 7

11. Термическая обработка при 830-870 °C.

12. Прерывистая закалка водой не менее 2-х часов.



Рис. 8

13. Прием продукции методом выборочного контроля. Из каждой партии колес отбирается проба для проведения приемно-сдаточных испытаний.

• Каждая партия группируется из колес одного назначения, изготовленных из стали одной плавки-ковша.

• контроль остаточных напряжений в металле колеса, сходимость обода;

• испытание на растяжение обода и диска колеса. Испытания на растяжение в диске колеса проводится факультативно;

• определение твердости по сечению обода колеса на глубине 30 и 50 мм от поверхности катания колеса;

• испытания на ударную вязкость металла диска колеса;

• контроль макроструктуры обода, ступицы и диска колеса методом глубокого травления и серных отпечатков по Бауману;

• контроль загрязненности стали колес неметаллическими включениями.



Рис. 9

14. Окончательная механическая обработка (рис 10 а).

• подрезка торца и обточка;

• расточка отверстия в ступице колеса.

15. Ультразвуковой контроль (рис 10 б).

16. Осмотр и проверка размеров в соответствии с ТУ.

17. Испытание партий колес на равномерность твердости (рис 10 в).



Рис. 10 а)



Рис. 10 б)



Рис. 10 в)

В начало

Описание задачи и схемы функционирования STATISTICA Enterprise

Задача состоит в том, чтобы в режиме реального времени контролировать технологические процессы изготовления цельнокатаных колес для выявления и предупреждения выхода процесса за дозволенные рамки. Этим мы обеспечиваем надлежащее качество выпускаемой продукции.

Именно для этих целей и предназначена система STATISTICA Enterprise. Её можно применять на всех этапах технологического процесса (ТП), требующих контроля над параметрами, влияющими на качество готовой продукции, а также на этапах испытаний и приема продукции.

Система STATISTICA Enterprise функционирует по следующей схеме.

Рис. 11. Схема взаимодействия

Данные контролируемых параметров вводятся на рабочих станциях либо вручную операторами, либо автоматически с помощью специальных устройств. Далее они сохраняются в базе данных STATISTICA Enterprise.

Эти данные, либо данные из внешних БД, могут использоваться для мониторинга технологического процесса. С помощью STATISTICA Enterprise можно в режиме реального времени строить контрольные карты, гистограммы, диаграммы Парето, рассчитывать индексы пригодности и, в принципе, пользоваться всей функциональностью программы STATISTICA.

Система STATISTICA Enterprise позволяет создавать отчеты по мониторингу за определенные периоды времени (день, неделя, месяц или любой другой, заданный заранее). Отчеты можно сохранять в формате rtf, либо html. Последние можно опубликовать на web-сервере, что позволяет удаленно проводить мониторинг ТП и находить и анализировать причины потери качества.

Система гибко настраивается инженерами либо администраторами с помощью прав доступа пользователей и имен рабочих станций.

В данном примере мы подробно рассмотрим работу системы по осуществлению контроля температуры в конвейерной печи на стадии 7 технологического процесса (ТП), а также при контроле диаметров колес на стадии 10.

Для сохранения качества на 7ом этапе ТП необходимо поддерживать температуру печи в пределах от 600 до 650 градусов. Если температура выходит за эти пределы, то происходит потеря качества.

Очевидно, нужно иметь возможность заблаговременно отследить тенденцию к выходу температуры за указанные пределы и своевременно оповестить персонал о внештатной ситуации (в противном случае можно не успеть отрегулировать температуру и сохранить качество).

Для осуществления этого создадим следующую структуру системы. Данные о температурах вводятся двумя операторами, данные о диаметрах колес одним. Для контроля температуры в печи будем использовать карты по индивидуальным значениям и CUSUM-карту, а для диаметров xbar и r карты. Будем создавать ежедневные отчеты в формате html.

Но, прежде всего для работы системы необходимо создать новую базу данных STATISTICA Enterprise.

В начало

Новое соединение с БД

При инсталляции STATISTICA Enterprise выбираем тип установки данных – Использовать существующую базу данных.

Рис. 12

Выбираем из списка необходимый тип БД, задаем путь установки.

Рис. 13

В данном примере используется БД “MS Access”.

В начало

Вход в систему

Теперь необходимо войти в систему. По умолчанию, в созданной БД имеется единственный пользователь admin с паролем abcdef, обладающий максимальными правами в системе STATISTICA Enterprise.

Рис. 14

Перед нами появляется окно Корпоративный диспетчер STATISTICA Enterprise.

Рис. 15

Так как администратор обладает абсолютными правами, в окне отображаются все возможные компоненты системы.

В начало

Соединение с БД.

Чтобы настроить Соединение с БД необходимо:

1. Запустить Корпоративный диспетчер.

2. Выбирать в древовидной структуре Корпоративного Диспетчера узел Шаблоны Соединение с БД.

3. Щелкнуть по выбранному узлу правой кнопкой мыши и в выпадающем меню выбрать Новое соединение с БД.



Рис. 16

4. На экране будет отображено диалоговое окно Свойства связи с БД.

5. Выбрать необходимый провайдер на вкладке Поставщик данных (например, Microsoft Jet 4.0 OLE DB Provider) и нажать кнопку Далее.



Рис. 17

6. На вкладке Подключение указать сведения для подключения к данным: Имя базы данных и Сведения для входа в базу данных (Имя пользователя и Пароль)



Рис. 18

7. При необходимости настроить дополнительные параметры на остальных вкладках. Вся необходимая информация о параметрах и функциях данного диалогового окна приводится в справке по операционной системе Windows.

8. Нажать кнопку Проверить подключение. Если подключение выполнено успешно, будет выведено следующее сообщение (если нет, проверьте ваши права доступа, а также проверьте установку MDAC).



Рис. 19

9. Нажать OK в диалоговом окне Свойства связи с данными. Будет сознан новый шаблон Соединения с БД.

10. Задать Имя, Описание и выбрать необходимые Опции (используются или не используются кавычки в запросе для соответствующих объектов) для данного нового Соединения с БД.

11. Сохранить новое Соединение с БД с помощью кнопки Фиксировать на панели инструментов.

Когда настройка шаблона Соединения с БД завершена и сохранена, на его основе можно создавать шаблоны Получения данных.

В начало

Создание и редактирование групп/пользователей

Замечание: для подтверждения любых изменений в системе используется кнопка Фиксировать на верхней панели инструментов

Система базируется на многопользовательской аналитической платформе. Она позволяет гибко настроить права доступа пользователей к её компонентам.

По умолчанию создано несколько групп - администраторы, инженер, оператор, статистик, с не назначенными правами. Для этого раскроем узел Управление пользователями, папка Группы.

Рис. 20

Каждого пользователя можно сделать членом нескольких групп. Таким образом, он будет обладать правами тех групп, в состав которых он входит. Также каждый пользователь может обладать индивидуальными правами, в независимости от того, членом каких групп он является.

Рис. 21

В данном примере рассматриваются 2 оператора по вводу данных о температуре и один по вводу данных о диаметрах.

С помощью менеджера пользователей создадим 3х пользователей op1, op2 и op3. Добавим их в группу Operator.

Оператору op3 добавим индивидуальное право HEDIT (Редактирование), позволяющее редактировать значения для ранее введённых выборок.

Оператору op1 добавим индивидуальное право EDE (Администратор по вводу), позволяющее пользователям определять характеристики, создавать запросы, которые используются исключительно для ввода данных, создавать рабочие станции, которые будут служить источниками информации.

Рис. 22

В начало

Редактирование рабочих станций

Станция - это компьютер, из которого можно получит доступ к STATISTICA Enterprise. Когда пользователь входит в систему, Станция, с которой производится вход, отмечается и записывается.

Использование Станций полезно по нескольким причинам.

Запросы, которые вводит пользователь, могут фильтроваться по Станциям. Например, для данной станции данный Пользователь может использовать только запросы Ввода Данных в процесс сбора данных.

Имя Станции автоматически записывается как дополнительная информация при сборе данных.

При поступлении запроса на получение данных для анализа, анализируемые выборки могут быть отфильтрованы по Станциям.

Для каждого оператора по вводу данных создадим по одной рабочей станции temp1, temp2 и diam соответственно.

Для этого нажмем правой кнопкой мыши на узел Станции из Корпоративного диспетчера. Всплывет окно – Новая станция.

Рис. 23

В начало

Обзор системы

Обзор системы используется для настройки способа просмотра запросов, характеристик и шаблонов системы.

Окно Обзор системы отображает организацию узлов. Узлы есть по сути "папки", в которые могут быть помещены запросы, характеристики и шаблоны. Вы можете удалять и создавать новые узлы и добавлять к узлам запросы, шаблоны и характеристики.

В нашем примере логично создать 3 узла по количеству операторов – ceh_temp1, ceh_temp2 и ceh_diam.

Для этого раскрываем узел Обзор системы. Нажимаем правой кнопкой мыши на папку STATISTICA Enterprise и в сплывающем окне выбираем Новая папка.

Рис. 24

В начало

Метки

Данные, имеющие отношение к собранным измерениям, но не использующиеся в Статистическом Контроле Процессов сохраняются как Метки.

Части дополнительной информации могут быть связаны с каждым измерением, Метка Изделий, или каждой собранной выборке, Метка Выборки.

Примером метки изделия служит серийный номер. Типичная метка выборки - это число проведённых измерений в выборке.

В STATISTICA Enterprise метки используются для хранения:

• дополнительной информации, связанной со Статистическим Контролем Качества.

• списка значений, из которого пользователи будут выбирать метки причин и действий

• названия дефектов при вводе атрибутивных данных

Для создания нажмем правой кнопкой мыши на узел Метки из Корпоративного диспетчера и выберем в сплывающем окне Новая метка. Справа откроется редактор меток.

Рис. 25

Добавим метки для хранения списков Действий, Причин и Дефектов для температуры и диаметров.

В начало

Характеристики

Собранные значения измерений называются Характеристиками. Характеристика соответствует одномерной переменной или атрибуту объекта или процесса.

Например, вес платы или листка стали - его характеристика.

Характеристики описывают типы данных (переменная или атрибут), также как и размер выборки, и пределы допустимых значений, необходимые для проверки правильности Ввода Данных.

В данном примере мы будем использовать две характеристики-переменные Temp (температура) и Diametr (диаметр).

Для создания нажмем правой кнопкой мыши на узел Характеристики из Корпоративного диспетчера и выберем в сплывающем окне Новая характеристика. Справа откроется редактор характеристик.

Создаем характеристику Temp с типом Переменная и областью значений 600-650. Так как процесс производства протекает в реальном времени, то при контроле качества рассматриваются отдельные наблюдения, а не их группы. Поэтому мы будем использовать карту “Отдельные наблюдения и скользящие размахи”.

Для причин и корректирующих действий выберем соответствующие метки для температур.

Вкладываем эту характеристику в узлы ceh_temp1 и ceh_temp2.

Рис. 26

Создаем характеристику Diametr с типом Переменная и областью значений 36-38. В данном случае значения диаметров вводятся выборками объемом в 5 измерений. Поэтому мы будем использовать карту “Xbar и R”. Вкладываем эту характеристику в узел ceh_diam.

Рис. 27

Рис. 28

В начало

Запросы

Мастер запросов используется для задания способов сбора данных с использованием интерфейсов STATISTICA Enterprise для Ввода Данных и определения наборов запросов к внешним источникам данных. Запросы - это набор Характеристик и Меток.

Существует два основных типа запросов в STATISTICA Enterprise: Стандартные и OLE DB.

Замечания:

1. Шаблоны Получения данных основаны на шаблонах Соединения с БД. Шаблоны Получения данных будут использовать Соединение с БД, причем шаблон Получения данных определяет запросы и соответствующие метаданные о столбцах, а Соединение с БД определяет конечную базу данных и подробности подключения к ней.

2. Шаблоны Получения данных размещены в узле Обзор системы. Для пользователей/групп определяются соответствующие права доступа к шаблонам Получения данных. Необходимо убедиться, что узлы Обзор системы и Управление пользователями уже настроены Системным Администратором.

3. Для того чтобы создать или изменить шаблоны Получения данных, необходимо наличие прав Системного Администратора (SADM) или Администратора Данных (DADM).

• OLE DB

Создадим запрос для получения фильтрованных данных об измеренных диаметрах Diam filtr. Для этого в древовидной структуре Корпоративного диспетчера нажмите правой кнопкой на узел Шаблоны Получения данных. Выберите Новый шаблон Получения данных. Откроется мастер настройки Шаблона Получения данных.

Рис. 29

Вводим имя и выбираем соединение с БД.

Напротив поля Подзапрос нажать кнопку Новый, чтобы определить новый подзапрос для шаблона Получения данных. Внутри узла шаблона Получения данных будет создан новый узел – Новый Запрос, SQL выражение которого будет использоваться в дальнейшем для выкачивания данных из БД. Необходимо отредактировать данный узел.

Задайте Имя для нового запроса.

Записать SQL выражение: это можно сделать вручную, а можно воспользоваться Мастером SQL.

Мастером SQL предлагает удобный графический интерфейс Запрос STATISTICA для составления запросов, посредством просмотра объектов базы данных, перетаскивания их в графическое окно связей, создание необходимых связей между объектами и составление SQL выражения. Если нажать кнопку Мастер SQL, на экране появится диалоговое окно Запрос STATISTICA.

Рис. 30

Нажимаем мастер SQL для открытия. Выберите переменные как показано на рисунке. А далее нажмите кнопку F5 для возвращения в окно Подзапроса.

Рис. 31

Далее можно задать новые имена для выгружаемых полей, тип данных, задать их обновление и очередность фильтрации.

Рис. 32

Для редактирования выберите нужный столбец и нажмите кнопку Изменить.

Рис. 33

• Стандартный

Для создания стандартного запроса нажмите правой кнопкой на узел Шаблоны Ввода данных. Выберите Новый шаблон ввода данных. Создадим запрос ввода данных о температуре get_temp. Так как температура задается индивидуальными измерениями, то ставим способ ввода “По изделиям”. Добавляем этот запрос в узлы ceh_temp1 и ceh_temp2.

Рис. 34

Выбираем группы и пользователей, которые могут запускать (пустой чек-бокс) и редактировать этот шаблон (чек-бокс с галочкой).

Рис. 35

Далее разрешаем запускать шаблон на станциях temp1, temp2, выбрав их из списка.

Рис. 36

Выбираем характеристику temp, которая будет включена в запрос.

Рис. 37

Аналогично создаем запрос ввода данных о диаметрах Diam_zapr.

В начало

Шаблоны анализа

Шаблоны анализа STATISTICA Interprise служат для анализа и представления выходных данных в виде графиков, таблиц и отчетов.

Шаблоны анализа STATISTICA Interprise используют данные из запросов или других шаблонов. Обычно вид шаблонов определяется типом данных, содержащихся в запросе.

• IQC шаблоны

IQC Шаблон создает проекты Контроля Качества, которые, в свою очередь, создают карты контроля качества, разработанные для мониторинга в реальном времени.

Создадим шаблоны этого типа для мониторинга за наблюдаемыми характеристиками: температурой и диаметрами.

Щелкните правой кнопкой мыши по шаблону анализа, и в выпадающем меню выбрать команду Новый шаблон Анализа.

Рис. 38

Подробно рассмотрим создание шаблона “temp control 1” контроля над температурой, введенной пользователем op1. Этот шаблон использует данные запроса get_temp.

Рис. 39

Назначаем права на использование/редактирование шаблона, и добавляем его в узел ceh_temp1.

Далее настраиваем карту контроля качества: выбираем карты и таблицы, которые будут строиться, задаем тревоги, критерии серий, масштаб и другие настройки.

Рис. 40

Задаем критерии для запроса: оператор, станция, время ввода данных и другие метки для изделий.

Рис. 41

Далее задаем настройки автообновления: интервал, SVB макрос, выполняемый при каждом обновлении и другие опции в узлах Параметры обновления данных и Дополнительная SVB программа.

Рис. 42

Аналогично создаем шаблоны мониторинга “temp control 2” и “diam_contr” за температурой, введенной оператором op2, и диаметрами.

• SVB шаблоны

В шаблонах данного типа данные из запросов обрабатываются с помощью SVB макросов (STATISTICA Visual Basic).

Макрос предоставляет практически неограниченный доступ к управлению аналитическими возможностями STATISTICA. Как простые, так и очень сложные SVB программы и макросы, включающие расширенный интерфейс пользователя и работу с файлами, могут быть запущены прямо в STATISTICA.

SVB макрос легко создать с помощью инструмента STATISTICA. Необходимо лишь провести все необходимые операции с данными вручную и затем сохранить проделанную последовательность действий в макрос.

Создадим SVB шаблон анализа данных о диаметрах. В нем мы используем данные запроса Diam_zapr.

Рис. 43

Назначаем права на использование/редактирование шаблона, и добавляем его в узел ceh_diam.

Задаем критерии для запроса: оператор, станция, время ввода данных и другие метки для изделий.

Рис. 44

Настраиваем автообновление слева во вкладке Параметры обновления данных.

Задаем макрос, обрабатывающий данные. Можно загрузить готовый макрос из файла, либо написать его вручную, используя редактор.

Аналогично создаем SVB шаблон построения CUSUM карт для температуры в печи.

Рис. 45

• Шаблоны отчетов

На основе результатов вышеописанных шаблонов можно создавать шаблоны отчетов. Отчеты можно сохранять в формате PDF, MS Word или HTML.

Создадим html-отчет, содержащий карты и таблицы, создаваемые в шаблоне Filtr_diam.

Чтобы настроить шаблон Отчета необходимо:

1. Запустить Корпоративный диспетчер.

2. В древовидной структуре Корпоративного Диспетчера раскрыть узел Обзор системы и во внутреннем узле STATISTICA Enterprise выбрать необходимую папку (например, Примеры шаблонов).

3. Щелкнуть по папке правой кнопкой мыши и в выпадающем меню выбрать команду Новый Отчет.

Рис. 46

Назначаем права на использование/редактирование шаблона, и добавляем его в узел ceh_diam.

При нажатии кнопки Редактирование отчета запускается STATISTICA с шаблоном отчета. С помощью кнопки Вставка документов отчета можно добавить в отчет карты и таблицы, создаваемые шаблоном Filtr_diam. С помощью кнопки Режим вывода можно задать тип вывода: печать или сохранение в файл, а также путь к этому файлу.

Можно редактировать автообновление во вкладке Расписание.

Во вкладке Опции вывода можно открывать созданный отчет со связанным приложением.

Рис. 47

Сохраняем файл шаблона и закрываем его.

Пользовательский анализ (Мониторинг)

Этот компонент позволяет пользователям запускать шаблоны и запросы, при наличии у них соответствующих прав.

Для создания нужно нажать правой кнопкой на вкладку Шаблоны пользовательского анализа.

Рис. 48

Журнал логов (Менеджер сессий)

Данный компонент позволяет администраторам управлять лицензиями, сеансами пользователей, находящихся в системе, просматривать журнал, гибко настраиваемый с помощью фильтров.

Рис. 49

Ввод данных оператором

Для входа в систему оператор должен запустить STATISTICA Enterprise, выбрать соединение к БД, ввести свой логин и пароль.

В зависимости от вида запроса, форма окна ввода данных имеет соответствующий вид.

При вводе данных по выборкам оператор, при наличии права HEDIT (Редактирование), может изменять значения ранее введенных характеристик.