Управление технологическим процессом изготовления выпускного клапана с использованием статистических методов

Наука ЮУрГУ: материалы 67-й научной конференции 
Секции технических наук 
406 
УДК 658.512-52 + 621:658.562 
УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫПУСКНОГО КЛАПАНА
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТАТИСТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ 
Н.В. Сырейщикова 
Приведены результаты внедрения системы статистического 
регулирования технологических процессов на примере одного 
вида продукции – впускного клапана в условиях завода с исполь-
зованием таких статистических методов менеджмента качества 
как: контрольные карты, контрольные листки, гистограммы, диа-
граммы Парето, АВС-анализ, диаграммы Исикавы, диаграммы 
последовательности. 
Ключевые слова: статистическое регулирование, управление, 
технологический процесс, клапан, статистические методы, вне-
дрение. 
Любой технологический процесс для правильной его реализации и дос-
тижения поставленных результатов нуждается в грамотном управлении. 
На ОАО «ЧАМЗ» до настоящего времени система статистического регули-
рования продукции в процессе производства отсутствовала. Отделом тех-
нического контроля (ОТК) осуществлялся лишь контроль готовой продук-
ции. Производилась лишь отбраковка, которая сама по себе не приводит 
к улучшению изделий: она лишь разделяет их на две группы: годных и не-
годных. Качество, как данной, так и будущих партий изделий не меняется, 
что влечет за собой большие издержки, связанные с дорогостоящим бра-
ком (затраты на ценные ресурсы, затраченные на изготовление: матери-
альные, трудовые, энергоресурсы и т.д. – идут в отходы), а также сама сис-
тема тотального контроля является дорогостоящей. В то время, как профи-
лактика, то есть система мер, направленных на предотвращение появления 
некачественной продукции, ведет к улучшению качества будущих партий. 
В качестве таких предупреждающих мер для условий ОАО «ЧАМЗ» ка-
федрой технологии машиностроения ЮУрГУ предложен и выполнен про-
ект по внедрению системы статистического регулирования технологиче-
скими процессами, позволяющей избежать производства негодной про-
дукции. Система предполагает сбор информации о процессах и управление 
ими, вместо контроля уже готовой продукции. «Встраивание» регулирова-
ния качества в технологический процесс позволяет изменить процесс до 
того, как в нем создастся возможность изготовления дефектных изделий. 
Проект статистического регулирования технологического проекта осу-
ществлялся на примере клапана впускного ОАО «ЧАМЗ» (рис. 1). 

Наука ЮУрГУ: материалы 67-й научной конференции 
Секции технических наук 
407 
Рис. 1. Чертеж клапана впускного мод. 406 
Проведенный анализ по установлению основного вида брака клапана 
осуществлялся на основе данных ежемесячных отчетов по качеству ОТК. 
Было произведено выделение немногочисленных наиболее часто встре-
чающихся или наиболее существенных дефектов путем применения мето-
да Парето. Выявленные типы дефектов впускного клапана (см. табл.) и 
разработанная по этим дефектам диаграмма Парето представлена на рис. 2. 
Таблица 
Данные по типам дефектов клапана впускного 
Типы дефектов 
Число 
бракован-
ных изде-
лий, шт. 
Накопленная 
сумма числа 
дефектов, 
шт. 
Процент брака 
по каждому 
виду дефекта
в общей сумме 
Накоп-
ленный 
процент 
1. Брак по длине
до калибровой линии 
(102,2–0,1) 
4386 
4386 
49,442 
49,442 
2. Шлифовальные
зарезы 
1586 
5972 
17,878 
67,320 
3. Прослабленные
клапана 
1398 
7370 
15,760 
83,080 
4. Транспортный брак 
550 
7920 
6,200 
89,280 
5. Токарные зарезы 
411 
8331 
4,640 
93,920 
6. Тонкая тарелка 
229 
8560 
2,644 
96,563 
7. Брак ТВЧ 
204 
8764 
2,230 
98,793 
8. Прочие 
107 
8871 
1,207 
100,000 
Итого 
8871 
100,000 
Проведенный АВС-анализ данной диаграммы Парето показал, что
к группе А, содержащей небольшое число признаков, дающих большее 
число дефектов (около 70-ти процентов от общего числа бракованных из-

Наука ЮУрГУ: материалы 67-й научной конференции 
Секции технических наук 
408 
делий) относятся такие дефекты, как «брак клапана по длине до калибро-
вой линии» (№ 1) и «шлифовальные зарезы» (№ 2); к группе В (промежу-
точная группа признаков) относятся такие дефекты, как «прослабленные 
клапаны» (№ 3), «транспортный брак» (№ 4), «токарные зарезы» (№ 5), ос-
тальные виды дефектов относятся к группе С, содержащей много малозна-
чительных признаков. Таким образом, АВС-анализ определил основной 
вид дефекта впускного клапана – «брак клапана по длине до калибровой 
линии». 
Для выяснения причин возникновения данных видов брака (прежде 
всего, основного) был проведен анализ на основе применения причинно-
следственной диаграммы, так называемой диаграммы «рыбий скелет». Со-
ставленная диаграмма Исикавы по выявлению причин появления дефектов 
клапана показана на рис. 3. 
Результаты проведенного анализа по методу Исикавы позволили сде-
лать выводы о приоритетности влияния выделенных факторов на появле-
ние брака. Так как производство клапана ведется на автоматической ли-
нии, то влияние человеческого фактора на появление дефекта по длине из-
делия было определено как наименее вероятное. Материалы также были 
признаны не оказывающими первостепенного влияния, так как процесс 
входного контроля материалов на предприятии осуществляется достаточно 
тщательно. 
Рис. 2. Диаграмма Парето по видам брака клапана впускного 
Факторы окружающей среды также не могли оказывать существенного 
влияния на качество продукции, так как по данным отдела охраны труда 
все показатели микроклимата в процессе производства и контроля явля-

Наука ЮУрГУ: материалы 67-й научной конференции 
Секции технических наук 
409 
лись удовлетворительными. После отделения неглавных факторов, были 
выделены следующие причины, способные существенно повлиять на каче-
ство изделия в целом и на появление исследуемого дефекта в частности: 
они связаны с технологическим методом и со средствами технологическо-
го оснащения. Анализ возможностей технологического процесса выпол-
нять требования рабочего чертежа детали показал, что оборудование на 
данной автоматической линии является физически устаревшим и не всегда 
способно обеспечить заданную точность на технологической операции. 
Основной причиной брака клапанов была признана нестабильность усло-
вий обработки на некоторых операциях и требование периодической под-
наладки оборудования.
Рис. 3. Диаграмма Исикавы причин появления дефектов клапана 
Для поддержания стабильности и определения причин вариабельности 
технологического процесса изготовления впускного клапана, было приня-
то решение о введении статистического регулирования тех технологиче-
ских операций, которые оказывают прямое или косвенное влияние на фор-
мирование его линейного размера. 
Выбор конкретных операций, как объектов статистического регулиро-
вания, был осуществлен исходя из следующего.
1. Линейные размеры клапана формируются при токарной обработке 
торца стержня и торца тарелки клапана; при шлифовальной обработке 
торца стержня клапана; при обработке конуса головки клапана, которая 
влияет на смещение калибровой линии. 

Наука ЮУрГУ: материалы 67-й научной конференции 
Секции технических наук 
410 
2. Последней операцией, на которой осуществляется шлифование ко-
нусной поверхности головки клапана, является операция 085-кругло-
шлифовальная. На операции 060-специальной торцешлифовальной также 
происходит формирование окончательной длины клапана до калибровой 
линии, так как обработанный торец является базовой поверхностью на 
операции 085. Именно операции 060 и 085 были признаны критическими в 
силу предъявляемых к ним высоких требований при обработке и неста-
бильного состояния оборудования,
требующего
постоянной подналадки. 
Осуществлена оценка точности данных технологических операций (060 
и 085) последующим основным исходным данным: характеристикам тех-
нологического оборудования и оснастки; параметрам точности заготовки 
на входе проверяемой операции; предельным значениям параметров изго-
тавливаемой продукции; точностным характеристикам используемых 
средств контроля (погрешность средств измерения не более 20–35 % до-
пуска контролируемого параметра); данным о нарушениях технологиче-
ской дисциплины. Перед началом проведения оценки точности была обес-
печена подготовка операции на соответствие требованиям технологии, бы-
ли проверены: соблюдение режимов обработки; наличие и соответствие 
оснастки, режущего и мерительного инструментов; исправность техноло-
гического оборудования; соответствие квалификации персонала. По дан-
ным контроля продукции, полученной в ходе проверки, оценка точности 
операций осуществлялась с использованием гистограмм по количествен-
ным данным и расчета показателей точности процесса. 
По результатам анализа полученных показателей точности операция 
060 признана годной для осуществления ее статистического регулирова-
ния. Полученное значение индекса воспроизводимости хотя и меньше еди-
ницы, но очень близко к ней; а показатель работоспособности позволил 
определить, что значения исследуемого параметра немного смещены 
к верхней границе поля допуска. После выполнения корректирующих ме-
роприятий, назначенных в акте проверки технологической точности и на-
правленных на устранение этих явлений, операция признана способной 
обеспечить заданную точность.
При оценке операция 085 была признана негодной, не способной обес-
печить заданную на операции технологическую точность. Полученное зна-
чение индекса воспроизводимости процесса было очень мало (Сҏ=0,6), 
значение индекса работоспособности (Сҏķ = 0,3157)показало наличие 
очень сильного смещения среднего выборочного значения относительно 
поля допуска. Доля деталей со значениями исследуемого параметра, выхо-
дящими за границы поля допуска, составила при такой настроенности обо-
рудования 17,51 %, что являлось значительным показателем дефектности. 
В акте проверки операции 085 на технологическую точность были опреде-
лены следующие корректирующие мероприятия: 1 провести наладку обо-
рудования для приближения линейного размера 102,2–0,1 к середине поля 

Наука ЮУрГУ: материалы 67-й научной конференции 
Секции технических наук 
411 
допуска; 2 проверить фиксацию зажима клапана (загрузку клапана в цангу, 
реле давления масла, состояние упора и цанги); 3 проверить работоспособ-
ность шлифовального круга. По результатам повторной проверки после 
выполнения корректирующих мероприятий операция 085 была признана 
годной для осуществления ее статистического регулирования. 
Статистическое регулирование технологического процесса осуществ-
лялось введением периодического контроля выбранных технологических 
операций и анализа результатов измерений методом контрольных карт 
(карт управляемости). Процесс построения контрольных карт визуализи-
рован диаграммой последовательности, приведенной на рис. 4. 
Рис. 4. Процесс построения контрольных карт 
Для анализа информации о текущем состоянии технологических опера-
ций 060 и 085, полученной по выборкам, использовались пары контроль-
ных карт: 
и R–карты, где 
– это среднее значение небольшой подгруппы, 
мера положения, R – размах значений внутри каждой подгруппы, мера 
разброса [1]. На основе данных рассчитывались пробные контрольные гра-
ницы, которые изображаются на карте как направление для анализа. 
Для вычисления контрольных границ контрольных карт на операциях 060 
и 085, было отобрано по шесть выборок объемом 15 изделий. Рассчитыва-
лись средние выборочные значения 
и стандартные выборочные отклоне-
ния S. Чтобы определить, насколько средние и размахи подгрупп могут 
изменяться, если присутствуют только обычные причины изменчивости, 
рассчитывались контрольные границы. Они основаны на объеме подгрупп 
и на величине изменчивости внутри подгруппы, отражаемой размахами.
Распределение параметров процесса, которое остается стабильным и 
находится внутри контрольных пределов, будет удовлетворительным, 
только если контрольные границы лежат внутри допуска [2].

Наука ЮУрГУ: материалы 67-й научной конференции 
Секции технических наук 
412 
Анализ контрольных карт для операции 060 выявил особые причины 
вариабельности процесса, и были разработаны корректирующие меро-
приятия по их устранению. 1 Средние выборочные значения выборок с 1 
по 7 в контрольной карте представляли серию точек, расположенных ниже 
среднего значения процесса. Было установлено, что возможной причиной 
является несовершенство контроля измеряемого параметра. Контроль 
осуществлялся работником, в чьи должностные обязанности не входят 
данные функции. После поручения контроля работнику ОТК среднее вы-
борочное значение приблизилось к центральной линии, что показало 
о правильности определения источника особой вариации. 2 Средние зна-
чения выборок с 9 по 11 были расположены слишком близко к нижней 
контрольной границе. После измерения значений выборки 10 и занесения 
их в контрольную карту, процесс производства на этой операции был при-
остановлен для выяснения причин того, почему среднее значение этой вы-
борки оказалось меньшим нижней контрольной границы. Совместно с на-
ладчиком была установлена наиболее вероятная причина – недостаточное 
натяжение цепей прижимающих заготовку. При измерении деталей выбор-
ки № 9 этому явлению не было уделено достаточного внимания по причи-
не того, что измерения проводились в начале смены, то есть оказал влия-
ние человеческий фактор 3. На второй контрольной карте выборки № 10 
были показаны плохие результаты: наблюдался резкий выпад среднего 
значения выборки. Предположительно, причиной возникновения несоот-
ветствий был назван износ торцовых упоров. Результаты следующей вы-
борки, произведенной после выполнения корректирующих мероприятий 
(шлифование торцевых упоров) оказались неудовлетворительными. Было 
установлено, что причиной низкого значения выборки стала засоренность 
клапана на распределителе воздуха, который оказывал влияние на силу на-
тяжения прижимных цепей. Была назначена чистка клапана. В процессе 
анализа контрольных карт для операции 085 также были выявлены особые 
пять причин вариабельности процесса и разработаны корректирующие ме-
роприятия по их устранению. 
При внедрении и осуществлении в течении года статистического регу-
лирования технологического процесса изготовления клапана сократились 
потери предприятия от внутренних и внешних отказов (на 23,69 %) (см. 
рис. 5 и 6). Затраты на предупреждение и контроль увеличились на 10–15 %, 
так как при внедрении требовались достаточно большие первоначальные за-
траты (на обучение, контрольное оборудование, организационную технику).
Внедрение результатов данного проекта принесло предприятию сле-
дующие выгоды: сокращение численности контролеров, осуществляющих 
тотальный контроль готовой продукции; сокращение потерь от брака пу-
тем выявления дефектов на ранней стадии производства; возможность бы-
строго регулирования оборудования, условий производства на технологи-
ческой операции в случае появления каких-либо несоответствий до выхода 

Наука ЮУрГУ: материалы 67-й научной конференции 
Секции технических наук 
413 
процесса из-под контроля; выявление общих и специальных причин вариа-
бельности технологического процесса, выработка на основе этого различ-
ных типов управленческих решений. 
Рис. 5. Диаграмма соотношения затрат на качество до внедрения 
Рис. 6. Диаграмма соотношения затрат на качество после внедрения 
Библиографический список 
1. Адлер, Ю.П. Управление качеством. Часть 1: Семь простых методов: 
учебное пособие для вузов / Ю.П. Адлер, Т.М. Полховская, В.Л. Шнер. –
2-е изд., перераб. и доп. – М.: МИСиС, 2010. – 139 с. 
2. Сырейщикова, Н.В. Статистические методы в управлении качеством: 
учебное пособие / Н.В. Сырейщикова, А.Х. Нуркенов. – Челябинск: Изд. центр 
ЮУрГУ, 2015. – 60 с. 
К содержанию