Система сбора и представления информации о качестве изготовления кабельного изделия тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.13, кандидат технических наук Глущук, Павел Сергеевич

• Глущук, Павел Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Глущук, Павел Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ЛИНИИ КАБЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ.

1.1. Параметры качества кабельного изделия и приборы их контроля.

Выводы к главе 1.

ГЛАВА 2. ОСНОВНАЯ СТРУКТУРА СИСТЕМЫ СБОРА И ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ О КАЧЕСТВЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КАБЕЛЬНОГО ИЗДЕЛИЯ.

2.1. Требования к системе сбора и представления информации о качестве изготовления кабельного изделия.

2.2. Интерфейс связи в системе сбора и представления информации о качестве изготовления кабельного изделия.

Выводы к главе 2.:.

ГЛАВА 3. ВИРТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ СБОРА И ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ О КАЧЕСТВЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КАБЕЛЬНОГО ИЗДЕЛИЯ.

3.1 Использование статистических методов для контроля качества.

3.2 Применение обобщенного алгоритма с использованием контрольных карт в условиях производства.

3.3 Визуальный контроль измеряемых параметров качества кабельного изделия.

Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ СБОРА И ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ О КАЧЕСТВЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КАБЕЛЬНОГО ИЗДЕЛИЯ

4.1. Назначение OLE of Process Control.

4.2. Основной экран системы сбора и предоставления информации о качестве изготовления кабельного изделия.

4.3. Экран "Тренды" системы сбора и предоставления информации о качестве изготовления кабельного изделия.

4.4. Экраны "Диаметр" и "Эксцентриситет" системы сбора и предоставления информации о качестве изготовления кабельного изделия.

Выводы к главе 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Система сбора и представления информации о качестве изготовления кабельного изделия»

Актуальность диссертационной работы. Кабельная промышленность -одна из ведущих отраслей народного хозяйства. Номенклатура кабельных изделий очень разнообразна. Широко применяются кабельные изделия с резиновой и пластмассовой изоляцией (в дальнейшем кабельные изделия). На эту группу приходится около 35% всего выпуска кабельных изделий [1], и спрос на них неуклонно растет. При этом главным критерием при производстве кабельных изделий выступает их качество - доведение выхода годных изделий до 100% посредством совершенствования технологии, контроля основных параметров изделия в процессе производства, автоматизации технологических процессов.

На рынке кабельной продукции существует несколько мировых лидеров, изготавливающих автоматизированные технологические линии по производству кабельных изделий. Среди них можно выделить такие фирмы, как Rosendahl (Австрия), Maillefer (Швейцария), Troester (Германия), DavisStandart (США), Sampsistemi (Италия), Proton (Великобритания) [2,3,4,5]. Линии, поставляемые этими фирмами, характеризуются:

- высоким качеством производимых кабельных изделий и высокой надежностью оборудования;

- сравнительно низким потреблением энергии;

- сведением к минимуму отходов производства;

- большим сроком службы;

- единой системой контроля и управления.

В России эти линии установлены только на некоторых крупных заводах, производящих кабельные изделия, что составляет не более 10% от их общего производства [6]. Это связано, прежде всего, с тем, что цена таких линий очень высока. На большинстве российских кабельных заводов используются линии, которые были изготовлены еще в СССР, или линии, которые были созданы из оборудования, купленного у различных фирм производителей. Поэтому для данной части производства кабельных изделий актуальными являются проблемы, связанные с возможностью улучшения качества производимой продукции путем создания и оснащения производства приборами непрерывного контроля (ПК) их параметров.

Уровень качества кабельных изделий устанавливается соответствующими государственными стандартами или ведомственными техническими условиями, которые разрабатываются с учетом назначения и особенностей каждой марки кабельного изделия [7].

Для каждого параметра кабельного изделия необходим свой прибор контроля. Все они, как правило, находятся в разных местах технологической линии. Более того, ПК сильно отличаются друг от друга способами измерения и представления информации. В результате при управлении технологическим процессом возникает проблема, заключающаяся в том, что оператор производственной линии не может комплексно оценить состояние технологического процесса и, следовательно, качество выпускаемого кабельного изделия [8].

Кроме того, существует проблема с регистрацией параметров технологического процесса во времени, что впоследствии не позволяет технологам проанализировать этот процесс с целью определения оптимального сочетания параметров, улучшающих качество выпускаемых изделий. Также отсутствует возможность контроля загрузки технологической линии в течение смены, дня, недели, определение времени работы линии, объективный учет количества произведенной продукции.

Для решения отмеченных выше проблем используют автоматизированные системы сбора и представления информации о качестве изготовления кабельного изделия (далее системы). В мире существует много таких систем, но все они производятся за рубежом. В качестве примера таких систем можно привести USYS фирмы Zumbah (Швейцария), ISOWAND фирмы Sikora (Германия), DATAPRO фирмы Beta (Англия) [9 - 11]. Они позволяют практически полностью контролировать качество кабельных изделий. Недостатки у этих систем заключаются в следующем:

- закрыта информация об аппаратном и программном обеспечениях используемых в системах, представляющая коммерческую тайну;

- плохая адаптация аппаратуры и программного обеспечения к Российскому рынку (чувствительны к помехам в сети, трудно ремонтируемы из-за частого отсутствия необходимых запасных частей, в человеко-машинном интерфейсе представлены обозначения с использованием латинского алфавита);

- отсутствует возможность ввода "по частям" системы, необходимо покупать систему целиком;

- высокая цена.

В России аналоги таких систем отсутствуют. В связи с тем, что происходит постоянный рост требований к качеству кабельных изделий, потребность в таких системах возрастает все больше и больше. Из-за очень высокой цены многие предприятия не готовы купить систему целиком, но готовы вкладывать деньги в полное и даже в частичное усовершенствование своего производства.

Цель и задачи исследования. Разработка универсальной системы сбора и представления информации о качестве изготовления кабельного изделия.

В связи с этим в работе поставлены следующие задачи:

1. Проведение анализа основных параметров качества кабельных изделий.

2. Обоснование выбора методов и приборов контроля, необходимых для измерения основных параметров качества кабельных изделий в процессе производства.

3. Разработка структуры системы сбора и представления информации о качестве изготовления кабельного изделия1 на основе анализа существующих автоматизированных технологических линий и систем.

4. Создание интерфейса связи приборов контроля с персональным компьютером.

5. Разработка алгоритмов работы системы сбора и представления информации о качестве изготовления кабельного изделия.

6. Создание виртуальной модели системы сбора и представления информации о качестве изготовления кабельного изделия.

7. Разработка критериев улучшения качества изготавливаемого кабельного изделия, алгоритма и программы формирования рекомендаций по его улучшению на основе статистических методов.

8. Разработка системы сбора и представления информации о качестве изготовления кабельного изделия на основе всестороннего анализа виртуальной модели, интерфейса и протокола связи приборов контроля с персональным компьютером.

Научную новизну работы составляют следующие полученные результаты:

1. Разработана структурная схема на основе которой создана адаптированная к условиям отечественного производства система сбора и представления информации о качестве изготовления кабельного изделия, отвечающая требованиям международного стандарта ISO 9001:2000.

2. Создана виртуальная модель системы сбора и представления информации о качестве изготовления кабельного изделия, имитирующая технологический процесс, с возможностью измерения основных параметров качества и выдачей рекомендаций по их улучшению.

3. Разработаны оригинальные алгоритмы с использованием статистических методов контроля, на базе контрольных карт, позволяющие отслеживать заданный набор критериев и выдавать рекомендации по улучшению качества изготавливаемого кабельного изделия.

4. Разработаны оригинальные алгоритмы работы системы сбора и представления информации о качестве изготовления кабельного изделия для обеспечения высокой надежности при передаче данных между приборами контроля и персональным компьютером.

Практическая значимость:

1. Впервые разработана адаптированная к Российскому рынку система сбора и представления информации о качестве изготовления кабельного изделия в соответствии с международным стандартом ISO 9001:2000, формирующая сообщения в виде рекомендаций по улучшению качества производства с использованием статистических методов на основе контрольных карт.

2. Разработан программный продукт в среде Lab View, реализующий виртуальную модель системы сбора и представления информации о качестве изготовления кабельного изделия.

3. Разработана адаптированная к условиям российского производства связь между приборами контроля и персональным компьютером на основе транспортного протокола ModBus с использованием модели ISO/OSI.

4. Разработана программа для контроля качества производства кабельного изделия, с использованием статистических методов контроля, на базе контрольных карт, позволяющая отслеживать заданный набор критериев и в случае их обнаружения, выдавать практические рекомендации по улучшению качества продукции.

Положения, выносимые на защиту:

1. Многокритериальная система сбора и представления информации о качестве изготовления кабельного изделия, позволяющая, на основе разработанных оригинальных алгоритмов, отслеживать заданный набор критериев и выдавать рекомендации по улучшению качества продукции.

2. Виртуальная модель системы сбора и представления информации о качестве изготовления кабельного изделия, имитирующая технологический процесс, с возможностью измерения основных параметров качества и выдачей рекомендаций по их улучшению.

3. Структурно-функциональные схемы системы сбора и представления информации о качестве изготовления кабельного изделия, соответствующей международному стандарту ISO 9001:2000 и удовлетворяющей требованиям серийного производства.

Апробация результатов работы.

Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

- выставке WIRE Russia 2003, Москва 2003 г.;

- выставке WIRE Russia 2004, Москва 2004 г.;

- выставке WIRE Russia 2005, Москва 2005 г.;

- Российская научно-техническая конференции "Научно-технические проблемы приборостроения и машиностроения", г. Томск, 2004 г.

- семинары кафедры промышленной электроники Томского политехнического университета.

Результаты диссертационной работы внедрены на ООО "Скамирж" г. Дзержинск, и ООО "Эрмис+" г. Томск.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из 4-х глав и 3-х приложений, содержит 157 страниц, включая 38 иллюстраций, 23 таблицы и список литературы из 71 наименования.

Материалы диссертации представлены в 5 публикациях в научных журналах и материалах конференций, в 1 патенте.

Заключение диссертации по теме «Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий», Глущук, Павел Сергеевич

Основные результаты работы могут быть сформулированы в следующем виде:

1. На основе изучения и анализа современных технологических процессов изготовления кабельных изделий по данным отечественной и зарубежной литературы, а так же непосредственно производственной сферы, установлены наиболее важные параметры, влияющие на качество кабельных изделий, обоснован выбор методов и приборов контроля данных параметров.

2. Разработана базовая структурная схема системы сбора и представления информации о качестве изготовления кабельного изделия.

3. Создана компьютеризированная система сбора данных приборов контроля, адаптированная к условиям российского производства с использованием 118-485 интерфейса на основе транспортного протокола МосШиэ и модели 180/081.

4. Разработаны алгоритмы работы системы сбора и представления информации о качестве изготовления кабельного изделия:

- алгоритм опроса приборов контроля;

- алгоритм работы приборов контроля при обмене данными с персональным компьютером.

5. Создана виртуальная модель системы сбора и представления информации о качестве изготовления кабельного изделия, имитирующая технологический процесс, с возможностью измерения основных параметров качества и выдачей рекомендаций по их улучшению.

6. Создана система сбора и представления информации о качестве изготовления кабельного изделия, с использованием статистических методов контроля, на базе контрольных карт, позволяющая, на основе разработанных оригинальных алгоритмов, отслеживать заданный набор критериев и в случае их обнаружения, выдавать рекомендации по улучшению качества продукции.

7. Впервые разработана система сбора и представления информации о качестве изготовления кабельного изделия на базе Б САГ) А системы ОепеэуБ, реализующая следующие функции:

- возможность динамического отслеживания измеряемых параметров качества путем их графического вывода на экран монитора как в реальном времени, так и из архивированных данных;

- вывод рекомендации по возможности развития, улучшения или повышения качества выпускаемой продукции в соответствии с международным стандартом 180 9001:2000;

- задания параметров для работы системы;

- периодически создаваемый отчет, отображающий изменения, произошедшие за смену, с возможностью вывода на печать;

- организация базы данных, хранящей измеренные параметры качества кабельных изделий в течение полугода;

- отчет событий, регистрирующий все изменения в системе и выводящий рекомендации на основе статистических методов.

8. Результаты диссертационной работы внедрены на ООО "Скамирж" г. Дзержинск, ЗАО "Сибкабель" г. Томск и ООО "Эрмис+" г. Томск.

9. Описаны новые варианты и возможности использования системы сбора и предоставления информации о качестве изготовления кабельного изделия.

141

БЛАГОДАРНОСТИ

1. Автор глубоко признателен профессору Пеккеру Я.С. за неустанный интерес и помощь в создании данной работы.

2. Выражаю огромную благодарность к.т.н. Свендровскому А.Р., являющемуся основоположником используемых в работе приборов контроля, за руководство, помощь и участие.

3. Автор благодарен к.т.н. Глущук С.Ф. за помощь в создании данной работы.

4. Автор благодарен к.т.н. Гладышеву Ю.Г. за консультации и оказанную помощь в формировании сообщений в виде рекомендаций операторам об улучшении процесса производства кабельных изделий.

5. Автор благодарен к.т.н. Редько В.В. за предоставление справочных материалов по высоковольтным испытателям.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Глущук, Павел Сергеевич, 2008 год

1. Саакян А.Е. Технический контроль производства кабелей / А.Е. Саакян; — М.: Госэнергоиздат, 1957. —240 с.

2. Ханс Экель. Экструзионное оборудование для производства автомобильных проводов И Журнал кабели и провода. 2004. - № 2. - С. 26-28.

3. Прохоров А.Ю. Партнерство Кирскабель Maillefer. Высокие технологии доступны // Журнал кабели и провода. - 2004. - № 4. - С. 36 - 39.4. : Troester традиции опыт - прогресс // Журнал кабели и провода. - 2003. -№2.-С. 28-29.

4. Пешков И.Б. Мировые тенденции развития кабельной техники // Журнал кабели и провода. 2002. - № 3. - С. 15-19.

5. ОАО завод Саранск кабель на пути совершенствования // Журнал кабели и провода. 2004. - № 2. - С. 42-43.

6. Белорусов Н.И. Кабели, провода и шнуры с пластмассовой изоляцией / Н.И. Белорусов, Е.Г. Федосеева. — М.: Госэнергоиздат, 1960. 320 с.

7. Венда В.Ф. Инженерная психология и синтез систем отображения информации / В.Ф. Венда; М.: Машиностроение, 1975. - 400 с.

8. Процессоры USYS Электронный ресурс. — Режим доступа: http://www.zumbach.c0m/r/pr0duct/usys.asp, свободный. Загл. с экрана.

9. Technology to Perfection Электронный ресурс. — Режим доступа: www.sikora.com, свободный. Загл. с экрана.

10. Beta LaserMike Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.betalasemiike.com/cable/default.aspx, свободный. - Загл. с экрана.

11. Безносов Б.Л. Кабели и провода / Б.Л. Безносов, С.С. Городецкий. Т.1., -М.: Госэнергоиздат, 1959. - 560 с.

12. Аникеенко В.М. Производство кабелей и проводов с резиновой изоляцией / В.М. Аникеенко; Томск: ТПИ, 1971. - 209 с.

13. Городецкий С.С. Испытания кабелей и проводов / С.С. Городецкий, Р.М. Лакерник. М.: Энергия, 1971. - 272 с.

14. Laser diffraction and projection sensors for measuring fibre optic diameter // Euro Wire. 2003. - November - C. 23 - 25.

15. Каталог продукции компании "Эрмис+" Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.ermis.tomsk.ru/catalog/, свободный. — Загл. с экрана.

16. Привезенцев В.А. Производство силовых кабелей / В.А. Привезенцев; М.: Госэнергоиздат, 1956. — 486 с.23."Вектор-2.22" Техническое описание и инструкция по эксплуатации, "Эр-мис+" г. Томск.

17. Производство электрических кабелей и проводов с резиновой и пластмассовой изоляцией : учебное пособие / И. Д. Троицкий , JI. С. Лахман, О. Ш. Бабицкий, И. Ш. Берин. М. : Высшая школа, 1967. - 400 с.

18. Вайда Д. Исследования повреждений изоляции / Д. Вайда; М.: Энергия, 1968.-400 с.

19. ГОСТ 2990-78. Кабели, провода и шнуры. Методы испытания напряжением. М: Издательство стандартов, 1996. - 16 с.

20. Козырев, Н.А. Изоляция электрических машин и методы ее испытания / Н. А. Козырев. М. ; Л. : Госэнергоиздат, 1962. - 264 с.

21. Кабели, провода различного назначения: Каталог-справочник / ред. Бахвало-ва Э.И., Касаткин О.В. СПб., ЗАО "МИЦАР", 2002.29."Корона-ПЧ-15/30" Техническое описание и инструкция по эксплуатации, "Эрмис+" г. Томск.

22. ГОСТ 27893-88. Кабели связи. Методы испытаний. -М: Издательство стандартов, 1988. 14 с.31."Дельта" Техническое описание и инструкция по эксплуатации, "Эрмис-ь" г. Томск.

23. Бойерле Х.П. Коммуникация в технике автоматизации / Х.П. Бойерле, Г.Бах-Беценар. Берлин : АО Siemens, 1991. - 150 с.

24. Шведов C.B. Новые разработки интерфейсных схем стандартов RS-232, RS-485 для микромодульных систем Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.bms.by/nevvs/stmax.pdf, свободный. - Загл. с экрана.

25. Обрежьте жирок с RS-485 Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.gaw.m/html.cgi/interface/rs485/power.htm, свободный. - Загл. с экрана.

26. Правильная разводка RS-485 Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.gaw.ru/html.cgi/interface/rs485/app.htm, свободный. - Загл. с экрана.

27. Глущук П.С. Связь приборов технологического контроля с персональным компьютером/П.С. Глущук// Научно-технические проблемы приборостроения и машиностроения: Сборник трудов. Томск, 28-29 сентября 2004. - С. 50-54.

28. Преобразователи сигналов INTERFACE Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.phoenixcontact.ru/signal-level-matching/242.htm, свободный. - Загл. с экрана.

29. Хелд. Г. Технологии передачи данных / Г. Хелд. СПб.: Питер, 2003. - 720с.

30. Применение SMH2010 в сетях Modbus Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.segnetics.com/main.aspx?Page=286, свободный. - Загл. с экрана.

31. Соболев B.C. Программное обеспечение современных систем сбора и обработки измерительной информации // Журнал приборы и системы управления. 1998. -№ 1.-С. 55 -57.

32. Разработка виртуальной панели контроля качества производства кабельных изделий / П.С. Глущук, Е.И. Грамаков, А.Р. Свендровский // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2001. - №3. - С. 63 — 66.

33. Жарков Ф.П. Использование виртуальных инструментов Lab VIEW / Ф.П. Жарков, В.В. Каратаев, В.Ф. Никифоров, B.C. Панов. М: Радио и Связь, Солон-Р, Горячая линия - Телеком, 1999. - 268 с.

34. Глущук П.С. Система контроля качества производства кабельных изделий / П.С. Глущук // Известие ТПУ. 2004. -№3. - С. 118 - 121.

35. Хилл Перси. Наука и искусство проектирования ; Методы проектирования, научное обоснование решений : пер. с англ. / П. Хилл ; Под ред. В. Ф. Венды. М. : Мир, 1973. - 263 с.

36. Исикава Каору. Японские методы управления качеством : Сокр. пер. с яп / Исикава Каору. — М. : Экономика, 1988. — 215 с.

37. Montgomery D.C. Introduction to Statistical Quality Control : Student Resource Manual To accompany / D. C. Montgomery. — 5th ed. — Hoboken : John Wiley & Sons, Inc., 2005.-320 c.

38. ГОСТ P 50779.41-96 Статистические методы. Контрольные карты средних арифметических с предупреждающими границами. М: Издательство стандартов, 1996. - 28 с.

39. Design of experiments and statistical analysis for grouped observations : monograph/ V. I. Denisov и др.. Novosibirsk : NSTU Publishing house, 2004. -464 c.

40. Statistical quality control handbook. Western Electric Company, 1985. 328 c.

41. ГОСТ P 50779.42-99. Статические методы. Контрольные карты Шухарта.-М: Издательство стандартов, 1999. 32 с.

42. ГОСТ Р 50779.40-96 Статистические методы. Контрольные карты. Общее руководство и введение. М: Издательство стандартов, 1996. - 23 с.

43. Сертификация ISO 9001 2001 (ISO 9001 : 2000) Электронный ресурс. -Режим доступа: http://www.iso-9001.ru/index.php3?id==l 14, свободный. - Загл. с экрана.

44. Костин А.Н. Психология автоматизации управления техникой // А. Н. Костин, Ю.Я. Голиков. М.: Изд-во Ин-та психологии РАН, 1996. - 160 с.

45. Моргунов Е.Б. Человеческие факторы в компьютерных системах // Е.Б. Моргунов; М.: Тривола, 1994. - 272 с.

46. Системы диспетчерского управления и сбора данных (SCADA-системы) Электронный ресурс. Режим доступа:http://www.kari.ru/main/asutp/equipment/SCADA.htmL свободный. — Загл. с экрана.

47. Панина М.Е. "Человеческий фактор" и высокие технологии Электронный ресурс. — Режим доступа: http://www.rysoft-training.ru, свободный. Загл. с экрана.

48. Хроника чрезвычайных происшествий в промышленности за 2003 год Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.nadzor.vorkuta.ru/new-arch2003.html, свободный. — Загл. с экрана.

49. SCADA-системы. Взгляд со стороны Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.asutp.ru/?p=600594, свободный. - Загл. с экрана.

50. SIMATIC WinCC модульная и открытая SCADA-система для мониторинга технологических процессов Электронный ресурс. - Режим доступа: http://www.asutp.ru/?p=600385, свободный. - Загл. с экрана.

51. Системы диспетчерского управления сбора данных (SCADA системы)

52. Теркель Д. OLE for Process Control свобода выбора / Дмитрий Теркель // СТА. 1999. - №3. - С. 28 - 32.

53. Справка по Lectus Modbus OPC/DDE сервер Электронный ресурс. Режим доступа: www.lectussoft.com, свободный. - Загл. с экрана.