Концепция и задачи по развитию сварочного производства на период

КОНЦЕПЦИЯ И ЗАДАЧИ ПО РАЗВИТИЮ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
НА ПЕРИОД ДО 2015Г.
Денисов Л.С., доктор технич. наук, Белорусское инженерное общество, г.Минск.
Сварочные технологи, создающие неразъемные соединения, широко применяются во всех
сферах хозяйства и практически на каждом предприятии. Более 50% валовой народнохозяйственной
продукции в Республике изготавливается с помощью разнообразных сварочных и родственных
технологий. Около 1400 предприятий республики широко используют сварку и родственные ей
процессы при изготовлении продукции, при ремонтных и восстановительных работах.В сварочном
производстве занято более 100 тыс. рабочих, ИТР и обслуживающего персонала. В том числе, более
14 тыс. квалифицированных рабочих сварщиков. Сварочные технологии остаются эффективным
надежным средством соединения металлов и сплавов в обозримом будущем.
На изготовление, ремонт и восстановление сварных металлоконструкций, машин, сосудов,
трубопроводов и др. расходуется около 75% перерабатываемого металлопроката, различных
профилей и труб, более 2,5 млрд. кВт.ч. электроэнергии и более 30 тыс. тонн сварочных электродов,
сварочной проволоки и других присадочных материалов.
Массовое производство сварных соединений должно отвечать требованиям надежности и
прочности, так как от качества соединений зависит качество выпускаемой продукции, а также
ремонтируемых и восстанавливаемых изделий и сооружений. удельный вес различных способов
сварки приведен в таблице.
Таблица 1 Структура дуговых способов сварки
Способ сварки
Ручная дуговая сварка
Ручная газовая сварка
Механизированная сварка в СО2
Механизированная сварка в смесях (СО2+Ar)
Механизированная самозащитной порошковой проволокой
Сварка под флюсом
Автоматизированная сварка, в том числе с помощью роботов
Аргоно-дуговая сварка
Сварка электронным лучом
Лазерная сварка
Плазменная сварка
Удельный вес, %
45
5,0
32
5,0
0,0
2,0
1,5
5,0
1,5
0,0
0,0
В условиях массового производства соединений с учетом международных требований к
современному производству и особенно к качеству продукции (ИСО-9000) необходимо и важно
иметь базовую концепцию развития сварочного производства и повышения качества сварных работ,
опираясь на которую можно было бы достаточно быстро и с минимальными издержками наверстать
упущенное, обеспечить конкуренцию сварочных процессов внутри страны, в странах СНГ и далее на
мировых рынках. При разработке концепции целей и задач по ее выполнению учитывали
исследования о явлениях дестабилизации процессов производства, оказывающих решающее влияние
на конечное качество продукции сварки, ( рис.1).
Суть и цели концепции – достижение и поддержание высокого технического уровня и качества
сварочных работ на основе факторно-функционального анализа производства, установления
причинно-следственных связей «дефект-причина» с регулированем техпроцессов и непрерывным
повышением качества. К новым задачам, обеспечивающим достижение и поддержание технического
уровня и качества на предприятии по изложенной концепции относятся: методы систематизации
элементов производства, методы установления однородных партий продукции и доминирующих
факторов качества, методы и средства измерения качества, карты контроля, алгоритмы,
компьютерные программы систем качества. Концепция и задачи по достижению и поддержанию
высокого качества продукции сварочного производства определяют направления работ в этой
области в данное время и на перспективу до 2015 года. Суть решаемых задач, таким образом,
заключается в непрерывном мониторинге контроля состояния технологических процессов его оценки
и корректировки дефектности и соответственно технического уровня производства.
«Концепция развития и совершенствования сварочного производства в Республике Беларусь на
2008-2015г.» содержит более 30 ключевых мероприятий, учитывающих состояния, технический
уровень развития и экономические аспекты производств, использующих сварочные технологии. При
разработке концепции в первую очередь проводили исследования процессов формирования качества
непосредственно на объектах сварки. Установлено, что при выполнении сварочных работ в цеху, на
строительном объекте и др. с разной степенью активности проявляется действие различных условий
и факторов, влияющих на качество сварных соединений, конструкций ил изделий.
В таблице 2 приведены некоторые условия и факторы влияния на стабильность
технологического процесса и качества соединения. В таблице не рассматривается полный жизненный
цикл сварочной продукции. Принято априори законченными и утвержденными: проект, подготовка и
организация производства, включая технологические процессы, а также требования к качеству.
Таблица 2
№
Условия и факторы
Значимость по экспертным оценкам
Большая
Средняя
Незначительн
+++
++
ая +
+++
++
++
+++
п/п
1
2
3
4
Сварочный процесс
Нарушение ритма работ
Организация сварочных работ
Сварочные материалы
5
6
7
8
9
Квалификация ИТР
Подготовка кромок, сборка, прихватка
Квалификация рабочих
Сварочное оборудование
Вспомогательное
оборудование
инструмент
Мотивация
Условия работы
Время года
Нормативно-техническая документация
Качество труда
Контроль качества
Стимулы
Здоровье
10
11
12
13
14
15
16
17
++
+++
+++
+++
и
++
+++
++
+
+++
+++
++
+++
+++
Рис.1. Схема установления стабильности технологических процессов, обеспечивающих качество сварочных
работ
Σ (Дl)
Как показывают исследования, в первую очередь наибольшие потери качества происходят в
результате неудовлетворительного состояния и соответственно отрицательного действия главным
образом пяти доминирующих факторов сварочного производства:

Квалификация и мотивация исполнителя;

Сварочные и свариваемые материалы;

Сварочное оборудование и техоснастка;

Подготовка и сборка под сварку;

Сварочный процесс и его регламент.
Указанными факторами на объектах сварочных работ генерируется 70-80 % всей дефектности и
поэтому основное и первоочередное внимание производств должно быть сосредоточено на этих
проблемных факторах. Это и есть первоочередная задача восстановления, развития и
совершенствования сварочного производства. Ниже тезисно изложен процесс анализа факторов и
способов мониторинга на основе упарвляющей цепочки «Ф-П-Д». [5,6, 7, 8]
Анализ состояния каждого фактора (табл. 2) проводили по некоторым характеризующим его
особенностям, названными нами параметрами. Предварительно параметры устанавливают
экспертным или экспериментальным путем. Фактор (Ф) имеет какое-то число параметров (П),
которые оценивают по количеству, характеру и размерам дефектов, обусловленных этим фактором.
Ф  ( Пi)  (Пхi…ПnXn);
Следовательно каждый фактор (условия работ) можно охарактеризовать присущими ему
параметрами. Назовем их факторными параметрами. Например, по фактору «Сварочные материалы»
покажем «Сварочные электроды», имеющие параметры:

Состояние покрытия по внешнему виду – (Х1)

Прочность покрытия – (Х2)

Концентричность покрытия – (Х3)

Влажность покрытия – (Х4)

Состояние электродного стержня – (Х5)

Сварочно-технологические показатели – (Х6) и др.
Аналогично можно привести параметры и для других факторов [5,6,7,8]. Параметры факторов
должны иметь размерность области допускаемых значений. Установлена зависимость состояния
факторов от состояния его параметров.
Оптимизация параметров по показателям Хi позволяет определить границы их допустимых
значений и выход параметра за границы допуска, когда он начинает отрицательно влиять на
технологический процесс, дестабилизировать его и приводить к появлению дефектности при
формировании сварного соединения. В этом случае необходимо устанавливать причины,
вызывающие отклонения параметров и в том числе их выход за пределы допустимых значений.
Например, высокая влажность покрытия (обмазки) электродов формируется по ряду причин:

Неудовлетворительная упаковка;

Нарушения при погрузке и разгрузке;

Неудовлетворительная транспортировка;

Неудовлетворительное складирование и хранение;

Электроды перед употреблением не прокалены;

Сварщик на объекте не имеет герметичного пенала;

На объекте неудовлетворительный контроль и учет электродов и т.д.
Следовательно, дестабилизирующий параметр, вышедший за пределы границы регулирования,
может быть назван причиной появления дефектов или причиной разлаженности процесса.
Между тем, формирование качества сварных соединений происходит в результате действия не
одного фактора (в нашем примере показаны сварочные электроды), а целого ряда факторов
[1,2,3,4,5].
При исследовании формирования качества сварного соединения (Кс), рис. 3, использовали
схемы, состоящие из нескольких доминирующих факторов, установленных для конкретной области
сварки с известными параметрами:
Кс  ( Фi )  (Ф1а1…Фnаn );
Оценку Кс проводят по количеству, характеру и размерам дефектов. Схемы прослеживания
процессов формирования качества сварного соединения по состоянию доминирующих факторов
производства и их параметров показаны на рис. 2 и 3.
В дальнейшем многофакторные и параметрические схемы трансформировали в модели для
целей управления процессами и производством в системе качества по ИСО-9000.
Тогда для представленных на рис. 2 и 3 параметрических моделей справедливо уравнение
Ксв=F(Кср;Сс;Ув);
Где Ксв – выходной уровень качества;
Кср – расчетный (годовой) уровень для всех сумм параметров (Х1…Хn) и (А1…Аn) ;
Cc – систематические и случайные отклонения;
Ув – управляющие воздействия.
На производстве, как установлено практикой, обычно выявляется 5-7 особо значащих
(доминирующих) факторов, которые всесторонне исследуются для установления параметров, уровня
дефектности и причин их. Имея статистику и историю качества по изготавливаемой продукции,
можно проводить оценку уровня качества и его оптимального прогнозирования для реальных
условий производства. Исследование и анализ процессов формирования качества и расчеты
дефектности по основным пяти факторам могут быть выполнены собственными силами предприятия
в течение 1 – 1,5 лет.
В результате выполненного анализа на предприятии устанавливается исходный уровень
качества на выпускаемую продукцию и факторы, требующие совершенствования и инвестиций. В
дальнейшем исходя из состояния технического уровня для конкретных изделий устанавливается, т.е.
ежегодно планируется, контрольный уровень качества Кс=(100-Б) %, где Б – статистический уровень
брака
В процессе поэтапной реализации концепции развития сварочного производства необходимо
базироваться на принципах и закономерностях управления качеством:

Однородности партии стыков, изделий по размерности, условиям изготовления ,
маркам материалов и т.д.;

Количественного измерения качества;

Причинно-следственных связей: дефект-причина;

Управляемости процессами и качеством на объектах сварочных работ.
Для выполнения указанных принципов на предприятии должен быть обученный специалист по
вопросам:
Систематизации элементов сварочного производства;
Разработке (или введению) количественных показателей качества;
Анализа производства и технологических процессов сварочных работ с определением уровня
дефектности и качества сварки;
Факторного анализа производства и причинно-следственных связей с определением причин
дефектности.
Моделирования и оптимизации уровня качества и его прогнозирования с установлением
целевой функции управления;
Определения целевой функции и задач в системе управления и технологическими
процессами и качеством сварки в процессе производства.
Схема и алгоритмы первого и частично второго этапов работ представлена на рис. 4.
ПРИКАЗ О СОЗДАНИИ
ПОСТОЯННО
ДЕЙСТВУЮЩЕЙ КОМИССИИ ПО КАЧЕСТВУ
СВАРОЧНОЕ ПРОИЗВОДСТВО (СП)
(ОБЪЕКТ ИЛИ ОБЪЕКТЫ СВАРОЧНЫХ РАБОТ)
СИСТЕМАТИЗАЦИЯ
ЭЛЕМЕНТОВ СП
УСТАНОВЛЕНИЕ
ОДНОРОДНЫХ
СОВОКУПНОСТЕЙ
СТЫКОВ
ВВЕДЕНИЕ
КОЛИЧЕСТВЕННЫХ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ
КАЧЕСТВА
АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ
ТЕХПРОЦЕССОВ И
КАЧЕСТВА
ФАКТОРНЫЙ АНАЛИЗ
ПРОИЗВОДСТВА
ОЦЕНКА
СТАБИЛЬНОСТИ
ТЕХПРОЦЕССОВ
УСТАНОВЛЕНИЕ
ДОМИНИРУЮЩИХ
ФАКТОРОВ
ПО СВАРОЧНЫМ
ПРОЦЕССАМ И
КОНТРОЛЮ
ОЦЕНКА УРОВНЯ
КАЧЕСТВА
УСТАНОВЛЕНИЕ
ПРИЧИН
ДЕФЕКТНОСТИ
ПО ОЦЕНКЕ
КАЧЕСТВА И ДР.
УСТАНОВЛЕНИЕ
СВЯЗИ «ПРИЧИНАДЕФЕКТ»
РАЗРАБОТКА СТБ,
СТП, ТКП
ПЛАНИРОВАНИЕ УРОВНЯ
КАЧЕСТВА
Разработка и
утверждение
нормативных документов
Элементы системы качества ИСО-9000,
9001, 9004, 19011
МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ
ОТВЕТСТВЕННОСТЬ
ПЛАНИРОВАНИЕ
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ СВАРОЧНЫХ РАБОТ
УПРАВЛЕНИЕ РЕСУРСАМИ
АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ
ОПТИМИЗАЦИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ
КАЧЕСТВА
КОРРЕКТИРУЮЩИЕ И ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЕ
ДЕЙСТВИЯ
КОНТРОЛЬ ДОКУМЕНТОВ, РЕГИСТРАЦИЯ
Таким образом, согласно проведенных исследований состояния сварочного
производства и объектов сварочных работ, оценки наиболее значимых факторов на первое
место выдвигается проблема низкой квалификации рабочих сварщиков, острый дефицит
опытных и квалифицированных сварщиков и ИТР по специальности оборудование и
технология сварочного производства.
Следующим важным фактором является качество применяемых сварочных материалов.
Обширный рынок свариваемых и сварочных материалов предполагает грамотный и
квалифицированный выбор и закупку качественных материалов для конкретной Технологии
сварки. Ответственный за организацию и качество сварочных работ обязан принимать
участие в выборе и закупке сварочных материалов, а также организовывать их хранение,
подготовку к сварочным работам. Аналогичные работы проводят при закупке сварочного
оборудования, его хранения, ремонта и эксплуатации.
Важным фактором сварочного производства является подготовка свариваемых
конструктивных элементов: их сборка и выдержка всех требуемых регламентов по ГОСТ (
угол скоса кромок, притупление, зазор, крепление и т.д.), что имеет важное значение для
производительности работ и качества соединения.
Заключительным этапом после подготовки производства к сварочным работам является
наличие грамотного технологического процесса и регламентов для производства сварочных
работ.
В концепции представлены мероприятия по решению перечисленных проблем и
дальнейшему совершенствованию сварочного производства.
Выводы и предложения:
1. Разработан проект концепции развития и совершенствования сварочного
производства Республики Беларусь на 2008-2015гг.
2. В целях обеспечения безопасности и конкурентоспособности продукции народного
хозяйства, изготавливаемой с применением сварочных технологий и родственных процессов
на ведущих предприятиях, заводах и организациях отраслей машиностроения
(автомобильная промышленность, тракторное и сельхозмашиностроение, приборостроение,
радиотехническая, электронная и оптико-механическая промышленность); строительства (
производство металлоконструкций, изделий из металлов и сплавов, промышленного и
жилищного строительства); на специальных строительно-монтажных сварочных работах
предприятий, концернов «Белтопгаз», «Белнефтехим», «Белэнерго» (прокладка сооружение
городских газопроводов, коммуникаций горячего и холодного водоснабжения,
промышленных и магистральных паро-, газо- и нефтепроводов и других технологических
средств); а также при изготовлении сооружений ответственных объектов (резервуары,
сосуды, котлы, колонны, мосты и др.) уже к 2015 году необходимо подготовить, внедрить
аккредитовать системы качества ИСО-9000:2000 при производстве сварочных работ и
выпуске продукции сварочного производства.
3. Рекомендовать руководству института сварки и защитных покрытий (ИСЗП) начать с
2010 года подготовку специалистов сварочного производства ( рабочих, ИТР, руководителей
работ) по разработке, внедрению и аккредитации системы ИСО 9000:2000.
4. Рекомендовать руководству института сварки и защитных покрытий (ИСЗП)
организовать в 2008 году совместно с Секцией сварки и родственных технологий подготовку
и выпуск брошюры по разработке, внедрению аккредитации системы качества ИСО9000:2000 на объектах сварки для руководителей, ИТР и рабочих сварочного производства.
5. Рекомендовать ГП НПО порошковой металлургии совместно с Белорусским
инженерным обществом подготовить «Концепцию развития и совершенствования сварки
производств Республики Беларусь на 2008-2015г.» для согласования и утверждения в
соответствующих инстанциях.