Метод прогнозирования качества технологического процесса в массовом производстве

Авторы
Файлы

Филиппов А.В. Цыбрий И.К. Статья в формате PDF 987 KB

В работе рассматривается алгоритм функционирования системы активного контроля качества производственного процесса, позволяющий сократить процент бpaка путем предсказания выхода контролируемого параметра за установленные нормативы и своевременной подналадки производственного оборудования.

Существующие методы контроля обладают некоторым эффектом запаздывания, т.е. изменение параметров технологического процесса возможно только после производства некоторого количества бpaкованных изделий. В основу предлагаемого алгоритма положено аналитическое определение зарождения тренда, способного в дальнейшем привести к появлению бpaка.

Алгоритмы функционирования таких систем строятся на использовании скользящих средних (Moving Average), в частности Простой Скользящей Средней (SMA - Simple Moving Average), и Взвешенной Скользящей Средней (WMA - Weightened Moving Average). SMA вычисляют по следующей формуле:

где n - число значений (параметр усреднения), P_i - значения элементов выборки, учитывающихся при расчете текущего значения средней.

В качестве примера рассмотрим распределение отклонений от номинального диаметра в выборке из 100 деталей, обpaбатываемых последовательно на одной наладке станка. На рис. 1 показаны SMA с периодами 3 (красный) и 7 (зеленый), построенные на основе выборки.

Анализ данного графика позволяет определить некоторые свойства SMA. В частности, присутствует некоторое запаздывание графика SMA, относительно текущего показателя анализируемой величины.

Построение SMA не представляет какой-либо сложности, однако значения элементов выборки имеют один и тот же «вес». Поэтому, при построении SMA с большим значением параметра n и при условии, что реальный тренд окажется короче по времени, значения удаленных от текущего элементов приведут к погрешности в оценке текущего тренда. По этой причине SMA строятся со значением параметра n, не превышающим 20. Однако применение даже этого просто инструмента позволяет определить основные соотношения, указывающие на вероятное появление бpaка.

Допустим, что контролируемый параметр не должен выходить за установленный норматив [-150; 75] (рис. 2). На рисунке выделены точки, сигнализирующие о возможности появления бpaка. Данные точки появляются при пересечении «быстрой» SMA, «медленной», что обусловлено различной скоростью «реакции» на поведение тренда.

Значительным недостатком SMA является позднее время появления этих сигнализирующих точек, что, впрочем, удается решить применением WMA.

Рис. 1. Пример построения SMA

Рис. 2. Анализ выборки значений при помощи двух SMAс различными параметрами усреднения

Основной идеей построения WMA является присвоение каждому значению анализируемого параметра определенного весового значения, уменьшающегося с удалением элемента от текущего. Соответственно, WMA рассчитывается по формуле

где w_i = 1/i - «вес» каждого значения элементов выборки, P_i - значения элементов выборки, учитывающихся при расчете текущего значения средней. Данный метод усреднения предполагает, что вес исторически «старых» выборочных средних уменьшается по геометрическому закону при присоединении новыхвыборочных средних. Применение WMA в построении карт контроля качества позволяет зарегистрировать малые сдвиги исследуемых показателей и, следовательно, изменения в производственном процессе до того, как они получать катастрофический хаpaктер. На рис. 3 изображено использование WMA при анализе выборки из тех же 100 значений.

Очевидно, что применение WMA позволяет предсказать возможное появление бpaка значительно раньше, чем SMA, что позволит своевременно провести калибровку технологического процесса.

Полученные результаты позволяют говорить о возможности использования данного метода для снижения процента бpaка, а значит, о перспективности дальнейших исследований в этой области.

Рис. 3. Анализ выборки значений при помощи двух WMA

Список литературы

1. Романов В.Н., Комаров В.В. Теория измерений. Анализ и обработка экспериментальных данных: учеб. пособие. - СПб.: СЗТУ, 2002.

2. Филлипс Ч., Харбор Р. Системы управления с обратной связью. - М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001.

БИОМЕХАНИКА ПЕРЕГРУЗОК И НЕВЕСОМОСТИ

Статья в формате PDF 751 KB...

02 05 2024 9:10:31

«РАЗ, ДВА, ТРИ, ЧЕТЫРЕ – МЕНЯ ГРАМОТЕ УЧИЛИ…», ИЛИ ТРАДИЦИОННЫЕ ПРИНЦИПЫ СОЦИАЛИЗАЦИИ ДЛЯ СОВРЕМЕННЫХ ДЕТЕЙ

Статья в формате PDF 109 KB...

01 05 2024 0:55:58

ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И МОНИТОРИНГ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ПОТЕНЦИАЛА УЧАЩИХСЯ (методическое пособие)

Статья в формате PDF 140 KB...

30 04 2024 21:25:40

ПРОБЛЕМЫ И ПРОТИВОРЕЧИЯ ОБЩЕХИМИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ИНЖЕНЕРОВ-ТЕХНОЛОГОВ В ТЕХНИЧЕСКОМ ВУЗЕ

Статья в формате PDF 114 KB...

29 04 2024 23:45:14

АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ МУЛЬТИВЕРСИОННЫХ АРХИТЕКТУР АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫХ КОМПЛЕКСОВ

Статья в формате PDF 122 KB...

28 04 2024 14:46:56

СТЕРЕОТИПЫ РЕЧЕВОГО ПОВЕДЕНИЯ

Статья в формате PDF 327 KB...

27 04 2024 6:53:36

Математическая модель сушки зерна в сушилках с подвижным слоем

Статья в формате PDF 129 KB...

26 04 2024 16:30:21

ЭКСТРАКТ ПИХТЫ СИБИРСКОЙ АБИСИБ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В МЕДИЦИНЕ И ВЕТЕРИНАРИИ

Статья в формате PDF 148 KB...

25 04 2024 13:52:34

ЕДИНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКЗАМЕН ПО ФИЗИКЕ В ТОМСКЕ. АНАЛИЗ И РЕЗУЛЬТАТЫ

В работе анализируются результаты единого государственного экзамена по физике на примере региональной, а именно, томской выборки по результатам 2003 г. Проведено сравнение единого экзамена по физике и математике, а также вузовского и школьного тура ЕГЭ. Изучается решаемость конкретных заданий частей «А», «В», «С». Результаты исследования должны помочь учителям средних общеобразовательных школ в планировании учебного материала, построении новых методик обучения и, как следствие, в ликвидации пробелов в знаниях учащихся. ...

24 04 2024 15:19:14

ФОРМИРОВАНИЕ ТЕХНОЦЕНОЗА НА ОСНОВЕ ЗОЛОТОЙ ПРОПОРЦИИ

Статья в формате PDF 204 KB...

23 04 2024 11:47:26

ЩИТОВИДНАЯ ЖЕЛЕЗА: ПОКАЗАТЕЛЬ ПЛОЩАДИ КОНТАКТА ЭПИТЕЛИЙ-СТРОМА

Разработан новый морфометрический показатель площади контакта эпителия и стромы. Показатель использовался автором при многолетних исследованиях морфофункционального состояния щитовидной железы у женщин и в эксперименте. ...