Information support for quality management processes of products from multi-component elastomer composites

Full Text

Введение

Современное промышленное производство изделий из эластомеров представляет собой сложный многостадийный процесс, характеризующийся наличием нескольких последовательных стадий [1–4].

В работе рассматриваются система производства изделий из эластомеров, а также химико-технологические процессы смешения и структурирования многокомпонентных эластомерных композитов. Данные процессы включают: подготовку каучука и ингредиентов к смешению; навеску ингредиентов; собственно процесс смешения каучука с ингредиентами, приводящий к образованию промежуточного продукта – сырой резиновой смеси, полуфабриката; процесс структурирования, а также контроль и управление процессами смешения и структурирования эластомерных композитов на стадии резиновой смеси и готового продукта.

Для оперативного принятия управленческих решений по регулированию качества продукции на основе контроля параметров процессов смешения и структурирования многокомпонентных эластомерных композитов необходимо обладать всей полнотой информации о совокупности данных процессов, что показывает целесообразность создания системы информационного обеспечения. Решение этих задач требует систематического анализа связей и закономерностей функционирования и развития объектов и процессов с учетом особенностей отрасли на основе баз данных информационных технологий, теории управления и принятия решений [5–9].

Основная часть

Представление в формализованном виде процессов производства продукции из многокомпонентных эластомерных композитов начинается с разработки и актуализации нормативно-технической документации. Сначала формулируется словесное описание, представляющее собой вербальную модель процессов.

Вербальное моделирование процессов производства готового продукта – изделия из эластомерных композитов – выполнено в виде логико-семантической модели. В общем виде логико-семантическую модель процесса получения многокомпонентного эластомерного композита можно представить в виде таблицы, перечислив основные функции, действия и исполнителей производственных процессов, стадий и операций (табл. 1).

 

Таблица 1. Логико-семантическая модель процесса структурирования многокомпонентных эластомерных композитов в табличной форме

Table 1. Logical-semantic model of the process of structuring multicomponent elastomeric composites in tabular form

Функции процесса	Документы процесса	Исполнители процесса
F1 – определение параметров производства резиновой смеси F2 – подготовка каучука и ингредиентов к смешению F3 – контроль качества смеси F4 – доработка смеси F5 – оценка и контроль вулканизационных характеристик смеси F6 – контроль свойств готового изделия, выявление брака	D1 – карта производства смеси D2 – паспорт каучука D3 – паспорт смеси D4 – паспорт смеси, данные виброреометрии D5 – паспорт смеси, данные физико-механических испытаний D6 – паспорт свойств готового продукта	E1 – оператор узла подготовки к смешению E2 – вальцовщик E3 – специалист ЦЗЛ E4 – специалист-технолог E5 – специалист отдела контроля качества готовой продукции

 

Процедуру подготовки каучука и ингредиентов к смешению (F2) осуществляет отдельный исполнитель процесса – оператор установки подготовки (Е1).

Определение значений технологических параметров производства резиновой смеси (F1) осуществляется специалистом-вальцовщиком (Е2) с помощью контрольных карт (D1), которые показывают необходимый уровень значений технологических параметров процесса смешения с учетом сохранения доверительных интервалов [10, 11].

Контроль качества полуфабриката (сырьевой смеси) (F3) осуществляют специалисты центральной заводской лаборатории (ЦЗЛ) (Е3) производителя по паспорту смеси (D3).

Процедуру оценки характеристик вулканизации (F5) проводит технолог (Е4) с использованием паспорта смеси и данных реометрических испытаний (D3).

Контроль получения стандартной продукции (F4) – заключительный этап – осуществляется специалистами отдела технического контроля качества готовой продукции (Е5) по данным испытаний технических свойств продукции (D5) [8].

 

Рис. 1. Диаграмма уровня А0 – обобщенная функциональная модель получения ЭКМ (ТУ – технические условия, РД – регламентирующие документы)

Fig. 1. Diagram of level A0 – generalized functional model for obtaining ECM (TS – technical specifications, RD – regulatory documents)

 

Представленная на рисунке 1 диаграмма уровня А0 – структурно-функциональная схема, представляющая собой обобщенную схему получения эластомерного композита [12, 13]. Здесь на входе – сырье (эластомерная основа – каучук) и различные ингредиенты для производства эластомерных композиционных материалов (ЭКМ). Процессы получения ЭКМ строго регламентированы и документированы [14]. На выходе получается продукт – эластомерный композиционный материал с заданным на этапе рецептуростроения комплексом свойств, требования к уровню которых заложены в стандартах и сертификатах на готовую продукцию.

Далее выполняется декомпозиция данной диаграммы, она приведена на рис. 2. Диаграмма уровня А1 – детализация процессов получения ЭКМ на основе функционального моделирования [14, 15].

 

Рис. 2. Диаграмма А1. Детализация процессов получения ЭКМ на основе функционального моделирования

Fig. 2. Diagram A1. Detailing the processes for obtaining ECM based on functional modeling

 

На входе подаются исходные реагенты – каучук и различные ингредиенты. Они попадают на участок подготовки к проведению процесса смешения. Подготовка каучука – эластомерной основы композиций – представляет собой его доработку до определенного уровня пластоэластических свойств (пластикация или пластификация), а также резку на части определенного размера и массы. Подготовка ингредиентов – несколько процессов: их предварительное измельчение (диспергирование), а также ручная или автоматизированная навеска – дозирование согласно рецептурному листу или паспорту смеси. Таким образом, в стадии смешения участвуют заранее подготовленные материалы.

Подготовленное сырье поступает на технологический участок смешения. Процесс смешения, как правило, проводится в резиносмесителе закрытого типа. Смешение каучука с ингредиентами проводится в течение строго определенного времени. Промежуточный продукт – сырая резиновая смесь – попадает на экспресс-контроль качества (анализ перерабатываемости). После проверки, при частичном несовпадении параметров, отвечающих за ее переработку, смесь возвращается на этап смешения и дорабатывается до заданных значений.

Резиновая смесь, отвечающая всем показателям качества, отправляется на этап структурирования (вулканизацию) – заключительный этап, предшествующий получению готовой продукции. Процесс реализуется в цеху вулканизации в прессе при заданной температуре под давлением.

Полученный в ходе структурирования готовый продукт поступает в центральную заводскую лабораторию на контроль качества. Продукция, прошедшая контроль, отправляется на склад и реализуется. Готовый продукт с отклонениями в уровне свойств либо становится готовой продукцией классом ниже, либо отправляется в брак и утилизируется.

Для выбора контрольных точек процессов смешения и структурирования эластомерных композитов необходимо выполнить следующие действия:

• провести системный анализ взаимосвязей всех производственных стадий и операций и создать на его основе информационное обеспечение цепочки производственных процессов на основе комплекса моделей. Системный анализ в данном подходе направлен на выявление скрытых взаимосвязей в сложной производственной системе получения многокомпонентных эластомерных композитов;
• определить назначение и показатели эффективности всего техпроцесса получения эластомерного композита в целом, а также для отдельных стадий и производственных операций;
• установить основные возмущающие воздействия, оказывающие влияние на вход техпроцесса и его показатели эффективности.

Заключение

Предложен комплекс моделей процессов получения многокомпонентного эластомерного композита. Представлены инструменты выявления и использования новых контрольных точек процессов, позволяющие более гибко и эффективно управлять характеристиками качества готового продукта. Рассмотренные в статье подходы к описанию сложных химико-технологических процессов смешения и структурирования многокомпонентных эластомерных композитов являются инструментами организации высокоэффективного управления и контроля процессов на основе системного подхода и структурного анализа.

About the authors

Andrey S. Kuznetsov

Russian State Social University

Author for correspondence.
Email: askgoogle@internet.ru
ORCID iD: 0000-0003-1569-4765

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Information Technologies, Artificial Intelligence and Social Technologies of Digital Society

Russian Federation, 129226, Moscow, 4 Wilhelm Pieck street, 1 building

References

Supplementary files