Пенза, Пензенская область, Россия
УДК 69 Строительство. Строительные материалы. Строительно-монтажные работы
ГРНТИ 67.09 Строительные материалы и изделия
ОКСО 08.04.01 Строительство
ББК 383 Строительные материалы и изделия
ТБК 5415 Строительные материалы и изделия. Производство стройматериалов
BISAC ARC024000 Buildings / General
В статье рассмотрены вопросы надежности контроля качества строительных материалов и изделий. Структурная схема надежности контроля строительных материалов представлена как комбинация последовательно соединенных технологических операций. Цель работы – оценить нормативную обеспеченность контроля качества производства строительных материалов и изделий. Представлена структурная схема контроля качества бетонных блоков для стен подвалов. На примере блоков бетонных для стен подвалов приведена оценка нормативной обеспеченности показателей качества продукции. Установлено, что обеспеченность качества блоков бетонных для стен подвалов ФБС, если все параметры производства и показатели качества соответствуют требованиям нормативных документов и условию: математическое ожидание находится в середине поля допуска на продукцию и в поле допуска находятся ± 3σ составляет 0,9576, а вероятность появления брака – 4,238 %. Рассмотрено влияние разброса показателей на обеспеченность качества. Выявлено, что при возрастании значения среднеквадратического отклонения до значения, что в поле допуска находятся ± 2,5σ, обеспеченность качества уменьшается и составляет 0,8092, а вероятность появления брака – 19,08 %. Показано, что повышению качества изделий будет способствовать применение на предприятии методологии «шесть сигм».
контроль продукции, обеспеченность качества, структурная схема надежности, вероятность брака
Введение. Проблема повышения качества строительных материалов и изделий является одной из актуальных. Реализация потребителю некачественной продукции приводит к неблагоприятным социальных и экономическим последствиям, а также напрямую связана с безопасностью населения. Обеспечение поступления на рынок качественной продукции связано с соблюдением требований нормативных документов на эту продукцию [1]. Однако, существующая в настоящее время система контроля качества строительных материалов и изделий, предусматривающая проведение входного, операционного и приемочного контроля, не предусматривает оценку достоверности контроля показателей качества продукции [2–4].
Одним из методов, часто используемых при анализе рисков технических и технологических систем, является метод структурной схемы надежности (ГОСТ Р 51901.14-2005). Общие принципы оценки риска технологических систем регламентированы ГОСТ Р 51901-2002 "Управление надежностью. Анализ риска технологических систем". Метод позволяет строить модели технической и технологической систем и оценивать вероятности возможных благоприятных и неблагоприятных событий.
Технологический процесс производства строительных материалов и изделий может быть представлен моделью, включающей:
– входные параметры;
– влияющие регулируемые параметры;
– влияющие нерегулируемые параметры;
– выходные параметры.
Под входными параметрами понимаются параметры сырья, материалов и комплектующих изделий, из которых производится продукция. Под влияющими регулируемыми параметрами понимаются параметры и показатели состояния технологического оборудования, энергии, технологические параметры (температура и влажность, время обработки и т.д.). Под влияющими нерегулируемыми параметрами понимаются параметры, имеющие случайную природу и оказывающих влияние на технологический процесс. Сюда относятся износ оборудования, колебания температуры дисциплинарные нарушения и т.д. Именно параметры этой группы вызывают те значительные колебания в показателях точности и стабильности технологических процессов, которые, в свою очередь, вызывают колебания в качестве производимой продукции [5–8].
Под выходными параметрами понимаются показатели качества продукции: функциональные параметры, эксплуатационные показатели или потребительские свойства [9].
Для определения соответствия или несоответствия фактического состояния производства требованиям нормативных документов проводят проверку:
– соответствия показателей и основных характеристик продукции требованиям нормативной документации;
– соответствия технологических процессов её изготовления;
– проверку материалов, сырья.
Структурную схему надежности контроля строительных материалов можно представить как комбинацию последовательно соединенных элементов [10–12]. Вероятность безотказной работы системы контроля с последовательным соединением элементов при независимости их отказов P(t) равна произведению вероятностей безотказной работы элементов:
(1)
где pi – вероятность безотказной работы i-го элемента; п – количество последовательно соединенных элементов; t – время работы.
Технологический процесс изготовления продукции должен обеспечивать необходимую точность и стабильность [13-15]. Рекомендации по оценке точности и стабильности технологических процессов (оборудования) изложены в нормативном документе Р 50-601-20-91«Рекомендации по оценке точности и стабильности технологических процессов (оборудования)».
Оценка точности и стабильности технологических процессов производится с использованием полученных выборочных статистических характеристик через сопоставление их с установленным в научно-технической документации полей допуска D на параметр[16-18] :
(2)
где D – поле допуска на параметр; s – среднее квадратическое отклонение в фиксированный момент времени t1.
При правильной настройке технологического процесса математическое ожидание должно соответствовать середине поля допуска D, задаваемого в нормативно-технической документации на продукцию верхней и нижней границами Тв и Тн. При этом в поле допуска находятся 
.
Материалы и методы. Рассмотрим структурную схему надежности бетонных блоков для стен подвалов ФБС в соответствии с ГОСТ 27.202-83 «Надежность в технике (ССНТ). Технологические системы. Методы оценки надежности по параметрам качества изготовляемой продукции». Контроль производства включает входной, операционный и приемочный. На рис.1 приведены структурная схема контроля блоков бетонных для стен подвалов ФБС (ГОСТ 13579-2018 Блоки бетонные для стен подвалов).
Рис. 1. Структурная схема контроля качества бетонных блоков
Вероятность безотказной работы была рассчитана в соответствии с формулой (1).
Результаты. В табл.1 приведены значения надежности контроля качества продукции при различном соотношении среднеквадратичного отклонения s в поле допуска D.
Установлено, что надежность контроля качества блоков ФБС, если все параметры производства и показатели качества соответствуют условию: математическое ожидание находится в середине поля допуска m на продукцию и в поле допуска находятся , составляет 0,9576, а вероятность появления брака – 4,238%. Если разброс показателей увеличивается и в поле допуска находятся 
, надежность контроля качества составляет 0,8092, а вероятность появления брака – 19,08%. Если на каком –то этапе (входной, операционный или приемочный) контроля в поле допуска находятся , то надежность контроля качества составляет от 0,89 до 0,92, а вероятность появления брака – от 7,91 до 11,91%.
Повышению качества изделий будет способствовать применение на предприятии методологии «шесть сигм», предусматривающей в том числе уменьшение числового значения среднеквадратического отклонения s [19-20]. Результаты расчета показывают, что если в поле допуска находятся 
, то вероятность появления брака составляет 0,128%.
Таблица 1
Надежность контроля показателей качества блоков при различных состояниях производства
|
Вид контроля |
Надежность контроля качества блоков при условии, что в поле допуска находятся |
Надежность контроля качества блоков при |
Надежность контроля качества блоков при условии, что в поле допуска находятся при операционном контроле |
Надежность контроля качества блоков при контроле |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Входной |
0,9812 |
0,9164 |
0,9994 |
0,9164 |
0,9812 |
0,9812 |
|
Операционный |
0,9892 |
0,9513 |
0,9996 |
0,9892 |
0,9513 |
0,9892 |
|
Приемочный |
0,9866 |
0,9282 |
0,9996 |
0,9866 |
0,9866 |
0,9282 |
|
Итого |
0,9576 |
0,8092 |
0,9987 |
0,8943 |
0,9209 |
0,90 |
|
Вероятность брака,% |
4,238 |
19,08 |
0,128 |
10,571 |
7,91 |
10 |
Выводы. Установлено, что при соблюдении требований нормативной документации надежность контроля показателей качества блоков бетонных для стен подвалов составляет 0,9576, а вероятность появления брака 4,238 %.
Выявлено, что уменьшение числового значения среднеквадратического отклонения до такого значения, что в поле допуска находятся, приводит к повышению надежности контроля качества до 0,9987 и снижению вероятности появления брака до 0,128%.
1. Логанина В.И., Карпова О.В., Макарова Л.В. Управление качеством на предприятиях стройиндустрии. Москва: АСВ, 2008. 215 с.
2. Omair A. Sample size estimation and sampling techniques for selecting a representative sample. J. Health Spec. 2014. 2. Pp. 142-147.
3. Ramsey C.A., Hewitt A.D. A methodology for assessing sample representativeness. Scandinavian. Journal of Statistics. 2014. 41 (2). Pp. 277-290
4. Kruskall W., Mosteller F. Representative sampling. Int. Stat. Rev. 1979. 47. Pp. 13-24.
5. Гмурман, В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика : учебник для вузов. Москва : Издательство Юрайт, 2020. 479 с.
6. Шиндловский Э., Щюрц О. Статистические методы управления качеством. Москва: Мир, 1976. 598с.
7. Song P.S., Wu J.C., Hwang S., Sheu B.C. Assessment of statistical variations in impact resistance of high-strength concrete and high-strength steel fiber-reinforced concrete. Cement and Concrete Research, 2005. 35(2). Pp. 393-399.
8. Адлер Ю.П., Розовский Б.Л. Оперативное статистическое управление качеством. Москва: Знание, 1984. 102 c.
9. Bartlett F.M. Precision of in-place concrete strenghts predicted using core strength correction factors obtained by weighted regression analysis. Structural Safety. 1997. 19(4). Pp. 397-410.
10. Серых В.И., Порватов С.П., Сединин В. И. Многопараметрический контроль продукции: достоверность и затраты // Методы менеджмента качества. 2010. №5. С. 48-52.
11. Логанина В.И., Круглова А.Н. Достоверность контроля качества строительных материалов и изделий // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2014. № 2. С. 16-18.
12. Логанина В.И. К вопросу о регулировании технологических процессов производства бетона // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2009. № 3-4 (603-604). С. 42-45.
13. Рубичев Н.А., Фрумкин В.Д. Достоверность допускового контроля качества. Москва: Изд-во стандартов, 1990. 172 с.
14. Хаммельблау Д. Анализ процессов статистическими методами. Москва: Мир. 1973. 957с.
15. Loganina V.I., Skachkov Yu.P., Lesovik V.S. Quality Control of Building Materials According to Uncertainty of Measurement and Stability of the Technological Process of Production. Solid State Phenomena. 2019. 299. Pp. 1161-1165.
16. Lin M., Lucas H.C., Shmieli G. Research commentary: Too big to fail: large samples and the p-value problem . Inform. Syst. Res., 2013. 24, Pp. 906-917.
17. Kruskall W., Mosteller F. Representative sampling. Int. Stat. Rev.1979. 47. Pp. 13-24.
18. Болдырев И.В, Селиванова Т.Я, Шевелева В.И. Управление рисками и возможностями в испытательной лаборатории // Стандарты и качество.2018. №12. С. 4-12.
19. Фрумкин В.Д., Рубичев H.A., Котляр А.Б. Достоверность контроля средств радиоизмерений и контрольные допуски. Москва: Изд-во стандартов, 1975. 86 с.
20. Логанина В.И. Организация статистического приемочного контроля качества строительных изделий и конструкций // Строительные материалы. 2008. № 8. С. 98-99.
21. Omair A. Sample size estimation and sampling techniques for selecting a representative sample. J. Health Spec. 2014. 2. Pp. 142-147.
