Системные подходы к решению проблемы обеспечения качества в литейном производстве
Цель работы – сопоставить различные принципы системного моделирования при решении проблемы управления качеством отливок в литейном производстве.
Збережено в:
| Дата: | 2019 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2019
|
| Назва видання: | Металл и литье Украины |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/166610 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Системные подходы к решению проблемы обеспечения качества в литейном производстве / В.Н. Цуркин // Металл и литье Украины. — 2019. — № 1-2 (308-309). — С. 56-63. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-166610 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1666102020-02-28T01:25:44Z Системные подходы к решению проблемы обеспечения качества в литейном производстве Цуркин, В.Н. Цель работы – сопоставить различные принципы системного моделирования при решении проблемы управления качеством отливок в литейном производстве. Мета роботи – зіставити різні принципи системного моделювання при вирішенні проблеми керування якістю виливок у ливарному виробництві. The purpose of the work is to compare the various principles of system modeling in solving the problem of casting quality management in foundry. 2019 Article Системные подходы к решению проблемы обеспечения качества в литейном производстве / В.Н. Цуркин // Металл и литье Украины. — 2019. — № 1-2 (308-309). — С. 56-63. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/166610 521.74:658.562:303.732.4 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Цель работы – сопоставить различные принципы системного моделирования при решении проблемы управления качеством отливок в литейном производстве. |
| format |
Article |
| author |
Цуркин, В.Н. |
| spellingShingle |
Цуркин, В.Н. Системные подходы к решению проблемы обеспечения качества в литейном производстве Металл и литье Украины |
| author_facet |
Цуркин, В.Н. |
| author_sort |
Цуркин, В.Н. |
| title |
Системные подходы к решению проблемы обеспечения качества в литейном производстве |
| title_short |
Системные подходы к решению проблемы обеспечения качества в литейном производстве |
| title_full |
Системные подходы к решению проблемы обеспечения качества в литейном производстве |
| title_fullStr |
Системные подходы к решению проблемы обеспечения качества в литейном производстве |
| title_full_unstemmed |
Системные подходы к решению проблемы обеспечения качества в литейном производстве |
| title_sort |
системные подходы к решению проблемы обеспечения качества в литейном производстве |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| publishDate |
2019 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/166610 |
| citation_txt |
Системные подходы к решению проблемы обеспечения качества в литейном производстве / В.Н. Цуркин // Металл и литье Украины. — 2019. — № 1-2 (308-309). — С. 56-63. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. |
| series |
Металл и литье Украины |
| work_keys_str_mv |
AT curkinvn sistemnyepodhodykrešeniûproblemyobespečeniâkačestvavlitejnomproizvodstve |
| first_indexed |
2025-07-14T22:18:05Z |
| last_indexed |
2025-07-14T22:18:05Z |
| _version_ |
1837662455817306112 |
| fulltext |
56 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2019. № 1-2 (308-309)
ной проблемы управления качеством, балансируя
между понятиями «цена – качество», которые в ус-
ловиях рынка нужно дополнять понятием «конкурен-
тоспособность». Решение такой проблемы возможно
только в рамках системного подхода, основанного на
принципах системного моделирования [1–4].
Прагматизм системного подхода к управлению
качеством с помощью рациональной организации
производства литой металлопродукции заключается,
прежде всего, в возможности выработки стандарт-
ных решений. Но для этого нужно описать алгоритм
управления, выделив множество целей, множество
функций, работ и команд, а затем показать возмож-
ность получения приближения для соответствующей
функции управления. При этом основная задача
системного моделирования заключается не в том,
чтобы достоверно и полно отобразить элементы
многофакторной системы, а в том, чтобы отобразить
их взаимосвязь и описать каналы передачи инфор-
мации. Если в элементах системы отображаются
образы, в которых проецируются концептуальные
понимания факторов, влияющих на подцели, то ка-
налы передачи информации определяют так называ-
емую «интенсивность» системы [4]. В свою очередь
Х
арактеристика проблемной ситуации. При
использовании любых технологических мето-
дов обработки материалов в промышленности
всегда конечный результат оценивают пока-
зателями качества. Но, к сожалению, публикации,
анализирующие проблему качества с учетом всех
стадий производства, не часто встречаются в специ-
ализированных журналах. Хотя практически каждая
статья (или патент) показывает позитивный эффект
предлагаемой новации.
Качество продукции можно констатировать post
factum (пассивный контроль), а можно планировать
и контролировать на всех стадиях технологическо-
го процесса (активный контроль). Только во втором
случае можно обеспечить оперативное управление
качеством конечной продукции. Для литейного про-
изводства в классической, упоминаемой в различных
публикациях триаде системы «шихта – расплав – от-
ливка», используются различные технологические
операции и реализуются взаимообусловленные,
многофакторные и многофункциональные явления
процессов литья. То есть для изготовления высоко-
качественных изделий, получаемых методами литья,
их производители сталкиваются с решением слож-
УДК 521.74:658.562:303.732.4
В.Н. Цуркин, канд. физ.-мат. наук, доц., вед. науч. сотр., e-mail: dpta@iipt.com.ua, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2697-579X
Институт импульсных процессов и технологий НАН Украины, Николаев, Украина
Системные подходы к решению проблемы обеспечения
качества в литейном производстве
Проблема обеспечения качества в литейном производстве связана с решением локальных технологических
задач на всех стадиях металлургического передела в триаде «шихта – расплав – отливка». При этом реализуются
кооперативные, многофакторные и многофункциональные явления процессов литья. Таким образом,
обозначенная проблема является многоцелевой и многофакторной. В этом случае наиболее рациональным
и эффективным является системный подход к управлению качеством. При этом необходимо достоверно
отобразить не только элементы системы, но и показать каналы передачи информации, влияя на которые и можно
обеспечить управление.
Цель работы – сопоставить различные принципы системного моделирования при решении проблемы
управления качеством отливок в литейном производстве. В работе предложено их классифицировать как
системы, изложенные или на языке событий, или на языке работ. Показано, что первый вариант предполагает
использование метода абстракций, в котором многообразие ключевых факторов, определяющих качество,
можно объединять интегральными понятиями, которые рассматриваются как самостоятельные объекты для
анализа. Таким образом, систему триады «шихта – расплав – отливка», которая содержит некий детерминизм,
показывающий причинную обусловленность трех материальных объектов, предусматривающих выполнение
некоторых работ для достижения цели, в работе предложено заменить абстрактными понятиями системы иной
триады – «обрабатываемость – эффективность – успешность». В этом случае система абстракций определяет
намерения, которые должны быть нацелены на конечный результат – событие. Иначе – система на языке работ
закладывает необходимость выполнения функций, а система на языке событий ориентирует на достижение
конечной цели – требуемое качество продукции. При этом можно оперировать разными понятиями, категориями
и закономерностями, в которых отображены наиболее адекватно внутренние связи системы – суть каналы
передачи информации. Таким образом, реализуются различные возможности управления качеством с помощью
векторов цели. Для отдельного производства они имеют свои особенности. В работе подчеркивается, что понятие
абстрактной триады «успешность» содержит баланс соотношений «цена – качество», дополняемое понятием
«конкурентоспособность». Это должно ориентировать производителей еще и на правовые и экономические
условия производства. В то время как система «шихта – расплав – отливка» ограничивается в конечном итоге
складом готовой продукции.
Ключевые слова: литейное производство, расплав, управление качеством, системное моделирование,
классификация систем, системы на языке работ, системы на языке событий.
57ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2019. № 1-2 (308-309)
твердой фазы в форме, последующей термообработ-
кой отливки, при необходимости. Эти методы можно
разделить на реагентные и энергетические. В первом
случае, в расплав вводят малые дозы различных
химических элементов, действие которых избира-
тельно: измельчить зерненную структуру отливки,
модифицировать эвтектику, дегазировать расплав и
т. п. Для другой группы методов характерна энерге-
тическая природа воздействия на расплав, так как
здесь обработка проводится с помощью различных
физических полей (электромагнитного, акустическо-
го, теплового, силового). Такое действие на объект
обработки, в отличие от реагентного, является много-
функциональным и многоцелевым, что существенно
усложняет оптимизацию характеристик нагружения.
Общим элементом методов энергетической обработ-
ки (МЭО) является источник тока (или напряжения),
в той или иной мере адаптированный до условий ге-
нерирования заданного физического поля как сферы
воздействия на расплав.
В работе [5] ранее был изложен подход, в соот-
ветствии с которым структурирована и в общих чер-
тах проанализирована система признаков, которые
нужно учитывать при выборе метода энергетической
обработки расплава (рисунок).
Такая система может характеризоваться как под-
система в интегральной триаде системы «шихта –
расплав – отливка», а может рассматриваться как
самостоятельная на стадии проектирования.
Основное ее назначение – показать многофактор-
ность проблем, связанных с проектированием и экс-
плуатацией МЭО. В тоже время, представленные на
рисунке шесть признаков необходимо учитывать при
описании и структурировании методов, средств обе-
спечения и мониторинга для управления качеством
решения, направленные на управление системой и
ее регулирование, реализуются через влияние (воз-
действие) на процессы в каналах передачи инфор-
мации.
К сожалению, на сегодня в полной мере выполнить
эти условия для системы «шихта – расплав – отлив-
ка», определяемой так в общем виде, невозможно.
В работе [1] проанализированы некоторые мо-
дельные подходы управления качеством в литейном
производстве, содержащие элементы системного
анализа. Но они охватывают лишь небольшой класс
различных подцелей, хотя и не лишены в некоторых
случаях определенной степени общности. Также в
работе [1] проанализированы проблемы, возника-
ющие при управлении качеством литой продукции.
Показано, что общие базовые принципы управления
качеством на фундаментальном уровне сформули-
рованы. Но применительно к литейным процессам
многозвеньевые системы управления качеством еще
разрабатываются.
Цель данной работы – сопоставить различные
принципы системного моделирования при решении
проблемы управления качеством отливок в литейном
производстве.
Системный подход к выбору энергетических
методов обработки расплава. В триаде «ших-
та – расплав – отливка» ключевая роль принадлежит
среднему звену. Именно на этой стадии передела
нужно нивелировать отрицательные наследственные
признаки шихты и обеспечить оптимальные условия
для кристаллизационной способности расплава с
последующим формированием структуры уже от-
ливки. С этой целью активно развивались различные
методы обработки расплава, начиная от печного
агрегата и заканчивая, после полного образования
Обобщенная система признаков при выборе метода энергетической обработки расплава
58 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2019. № 1-2 (308-309)
литого металла, начиная от стадии принятия про-
ектных решений и до стадии формирования условий
продаж. То есть, используя, в том числе систему на
рисунке, можно обосновано предполагать управлен-
ческие решения.
Сделаем следующие пояснения.
Признак 1 определяет выбор физического принци-
па МЭО. Здесь нужно учитывать, что каждый из них
является многофункциональным и многоцелевым. При
этом и функциональные возможности генерируемого в
расплаве первичного поля и возникающие при этом
процессы практически всегда являются конкурирую-
щими. Наиболее активно это может проявляться при
обработке расплава повторяющимися импульсами
энергии [6]. Например, при пропускании через объект
обработки импульсов тока за счет его скинирования
проявляется эффект электро-магнитно-акустического
преобразования энергии [7]. Кроме того, при любом из
физических принципов воздействия, обозначенных на
рисунке, формируются течения расплава различной
интенсивности. Еще одной важной особенностью МЭО
является то, что воздействие на расплав осуществля-
ется неким элементом технологического модуля (вол-
новод, электроды, магниты и т. п.), который размещен
или вне или внутри емкости с расплавом. Такое воз-
действие осуществляется локально. Таким образом,
как показано в той же работе [6], в том числе и по этой
причине в макрообъеме расплава генерируемые поля
не являются однородными. В этом случае нужно выде-
лять область наиболее активного воздействия в объ-
еме расплава и сопоставлять ее со всем объемом рас-
плава. Тогда можно оценить требуемое минимальное
время обработки с учетом поля течений.
На стадии выбора физического принципа МЭО
при производстве литых изделий необходимо отда-
вать предпочтение тому из них, для которого наибо-
лее полно изучены как особенности воздействия, так
и его функциональные возможности.
Признак 2 определяет качественно новое пони-
мание структуры расплава по шести уровням, кото-
рые на порядки отличаются линейными размерами
и характерными временами процессов. В работе [8]
предложено выделить пять таких уровней: от ма-
кро – до атомарного. Важность электронного уровня
для металлической системы подчеркнута, например,
в работах [9, 10]. Таким образом, структура расплава
может быть наиболее полно описана в виде шести-
уровневой системы при взаимосогласованных про-
цессах взаимодействия между уровнями, реализу-
емых в каналах или шлюзах передачи информации
(воздействия). Существенными признаками такой си-
стемы является иерархия уровней [8, 11, 12] и опре-
деленный порядок величины энергии, обеспечиваю-
щей устойчивость структуры материала [13].
Признак 3 дополняет признаки 1 и 2 в рамках три-
ады «принцип воздействия – cтруктура – cвойства»,
определяющей научные направления материалове-
дения. Такая триада позволяет выявить закономер-
ности между внешними структуро-формирующими
параметрами воздействия (ВСФПВ) и внутренними
структурно-кинетическими и фазовыми изменениями
(ВСКФИ) в обрабатываемом металле, которые, с од-
ной стороны, учитывают его свойства, а с другой – из-
меняют их.
Далее представлено более полное описание при-
знаков 2 и 3 (рисунок).
Признак 4 подчеркивает функциональные воз-
можности МЭО расплава в разных температурных
интервалах его агрегатного состояния, что определя-
ется целью обработки, может быть даже без привяз-
ки к энергозатратам.
Признак 5 является обязательным элементом си-
стемы признаков МЭО как на стадии исследований,
так и в условиях производства. Именно уровень сер-
виса современных наукоемких технологий, в том чис-
ле при изготовлении литой металлопродукции, дол-
жен обеспечить сбор данных о ходе операций метал-
лургического передела, их анализ, формирование
управляющих команд. Без этого в принципе нельзя
обеспечить требуемое качество.
Признак 6 учитывает не только затраты при про-
изводстве в процессе использования МЭО, но и за-
траты на приобретение технологического модуля.
При этом выделены такие важные составляющие
всего технологического комплекса, как «стабиль-
ность» его работы, и «стабильность» получения про-
дукции заданного качества, «надежность» оборудо-
вания и его «эффективность» в понимании полноты
реализации целенаправленного воздействия на рас-
плав. Важная роль при использовании наукоемких
технологий отводится персоналу, который должен
обладать определенным набором общих и специаль-
ных знаний, уметь планировать и эксплуатировать
оборудование, вести надзор, определять приорите-
ты и выявлять несоответствия. И если относительно
Признака 5 можно сказать, что он должен показать и
обеспечить уровень «Smart Technology», то персонал
должен иметь уровень своей подготовки, характери-
зуемый как «Smart Service Staff».
Системы структуры и свойств жидкого со-
стояния. В работе [14] для однокомпонентных жид-
ких металлов понятие иерархии элементов в системе
структуры рассматривается как последовательное
вертикальное расположение их уровней (см. рису-
нок). Передача информации происходит от низшего
уровня (макроструктуры) к высшему (базовому), ко-
торый принимает решение и передает управляющие
команды в обратном направлении [11, 12]. Эта кон-
цепция позволила предположить, что формирование
величины характеристик физических свойств мате-
риала, за счет соответствующей компоновки структу-
ры, происходит только благодаря ключевым управля-
ющим решениям на верхнем уровне системы струк-
туры. При этом, численное значение характеристики,
которое измеряют на макроуровне, практически со-
впадает по значению с тем, что может быть вычис-
лено на базовом уровне с помощью правил размер-
ности. Для этого нужно определить масштабы этого
базового уровня, на котором происходят элементар-
ные акты процессов: длина (L), масса (M), время
(T), температура (Θ), сила электрического тока (I),
количество вещества (N). В работе [14] определены
величины этих масштабов на базовом уровне при ус-
ловии записи размерности свойств в основных еди-
59ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2019. № 1-2 (308-309)
ницах СИ. Причем, такие свойства, как проводимость
и теплопроводность формируются процессами на
электронном (субатомарном) и атомарном уровнях.
Кооперативно: вязкость, поверхностное натяжение,
плотность, теплоемкость, скорость звука, энергети-
ческие характеристики материала – на атомарном.
Сделаем простую оценку, которая показывает рабо-
тоспособность такой гипотезы. Размерность дина-
мической вязкости η [Па·с] в основных единицах SI
имеет вид [кг/(м·с)]. Тогда соответствующие масшта-
бы базового атомарного уровня (массу, длину, время)
можно принять соответственно равными массе ато-
ма (Ма), радиусу первой координационной сферы
(r1) и некоторому характерному времени Т ≈ 10-13с.
Оценим величину η с учетом ее размерности для
следующих жидких металлов: η (Mg) ≈ 1,26·10-3 Па·с;
η (Al) ≈ 1,62·10-3 Па·с; η (Zn) ≈ 3,69·10-3 Па·с. Эти ре-
зультаты хорошо совпадают с табличными данными,
измеренными на макроуровне [15], и, соответствен-
но, равными: 1,25·10-3; 1,3·10-3; 3,85·10-3 Па·с.
В работе [14] проведены расчеты 9 характеристик
свойств для 15 металлов, перегретых на ≈ 50 °С над
точкой плавления. Сопоставление этих данных с ре-
зультатами измерений [15] показало продуктивность
выдвинутой гипотезы.
Таким образом, представлен фундаментальный
принцип взаимосвязи системы «структура – свой-
ства», в соответствии с которым свойства жидких
металлических материалов, измеряемые на низшем
уровне структуры (макро), формируются с помо-
щью высших (базовых) уровней системы структуры
с иерархией. Тогда, для изменения свойств низшего
уровня структуры необходимо, чтобы МЭО расплава
функционально был способен непосредственно вли-
ять на перестройку базового уровня.
Коль скоро характеристики свойств металличе-
ских расплавов определяются процессами на базо-
вых уровнях структуры, которые являются взаимо-
обусловленными, то естественно предположить и
взаимообусловленность свойств жидких металлов.
В работе [16] на основе анализа размерностей и те-
ории подобия построены безразмерные комплексы
структурно-чувствительных свойств жидких метал-
лов, которые имеют вид:
По крайней мере, для 14 анализируемых в работе
[16] металлов К1 = К2 = К3 ≈ 1. В безразмерных ком-
плексах представлены: С – скорость звука; ν – кине-
матическая вязкость; ρ – плотность; σ – поверхност-
ное натяжение; λ – теплопроводность; γ – электро-
проводность, температура (Т). Заряд электрона (е) и
постоянная Больцмана (k) учтены при анализе раз-
мерностей как дополнительные параметры безраз-
мерных комплексов. Первое координационное число
Z1 в первой степени или под радикалом обеспечило
равенство К1 = К2 = К3 ≈ 1. Наличие Z1 в безразмер-
ных комплексах показывает, что минимальным еди-
ничным элементом для модельных представлений
процессов в расплаве может выступать первая ко-
ординационная сфера. Позднее, в работе [17], это
было логично обосновано, что подтвердило право-
мочность использования значения Z1 в указанных
комплексах К1; К2; К3.
Физический смысл безразмерных комплексов
можно представить следующим образом. В комплек-
се К1 сопротивление среды изменению ее состояния
(ρ·C) с учетом диссипации энергии (ν) соотносит-
ся с мерой нескомпенсированности межчастичных
сил в межфазном слое (σ). В комплексе К2, который
представляет собой формулу Видемана-Франца, за-
писанную с точностью до 1Z , соотносятся харак-
теристики процессов переноса. В комплексе К3 ха-
рактеристика передачи теплоты (λ·T) соотносится с
плотностью внутренней энергии (ρ·C2) и характери-
стикой диссипации энергии (ν).
Таким образом, указанные безразмерные ком-
плексы можно представить как фундаментальные
константы, показывающие взаимосвязь структур-
но-чувствительных свойств жидкого металла и под-
тверждающие их взаимообусловленность, формиру-
емую кооперативными процессами на базовых уров-
нях системы структуры с иерархией.
Система факторов МЭО расплава, опреде-
ляющих баланс элементов в системе «шихта
– расплав – отливка» в виде абстрактных ин-
тегральных понятий. Представленные выше ло-
кальные системы, а также проанализированные в ра-
боте [1], можно рассматривать как подсистемы инте-
гральной триады «шихта – расплав – отливка» (или
в иных терминах «цена – качество – конкурентоспо-
собность», но с другими акцентами). Поэтому они не
могут в полной мере ее структурировать и описать,
а тем более адекватно определить соответствующие
алгоритмы управления.
Причина в том (еще раз подчеркнем), что техно-
логические операции металлургического передела
в литейном производстве, а также процессы, реали-
зуемые МЭО, являются многофункциональными и
многоцелевыми. Кроме того, в работе [18] выделено
порядка 103 факторов, которые в той или иной ме-
ре оказывают влияние на конечные показатели ка-
чества отливки. Здесь понятие «фактор» не всегда
можно определить в численном значении. Его целе-
сообразно рассмотреть как причину, определяющую
функциональную способность элементов системы
[12]. Вместе с тем, логично в общем виде построить
систему факторов, определяющих показатели ка-
чества отливок, в следующей последовательности:
«факторы, определяющие качество шихты – фак-
торы, определяющие кристаллизационную способ-
ность расплава – факторы, определяющие процессы
формирования структуры при его охлаждении – фак-
торы, определяющие показатели качества отливок».
Далее воспользуемся методом абстрагирования,
определяемым как выделение неких интеграль-
ных понятий, учитывающих совокупность ключевых
факторов. Их набор позволяет оценить результат,
заложенный в цель абстрагирования. Такие инте-
гральные понятия обозначаются определенными
именами, что придает им статус самостоятельных
1
1
;⋅ ⋅
=
⋅
ν ρ
σ
CK
z
2
2 2
1
;⋅
⋅ ⋅ ⋅
λ
γ
eK
k T z
3 2
1
.⋅
=
⋅ ⋅ ⋅
λ
ν ρ
TK
C z
60 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2019. № 1-2 (308-309)
объектов для анализа. Например, такие хорошо из-
вестные абстрактные понятия, как «надежность» или
«технологичность». Используя метод абстрагирова-
ния, можно отобразить указанную систему факторов,
определяющих показатели качества, следующей по-
следовательностью абстрактных образов (понятий):
«Обрабатываемость (Treatment Ability) → Эф-
фективность (Efficiency) → Успешность (Success
Fullness)».
Этим понятиям дадим следующие определения и
пояснения.
Обрабатываемость – функциональная способ-
ность объекта обработки позитивно воспринимать
и реагировать на внешние структуро-формирующие
параметры воздействия. Это понятие в рамках по-
следовательности ранее обозначенной системы
факторов интегрально охватывает первые два.
Эффективность – мера полноты реализации целе-
направленного действия, проявляющегося набором
внутренних структурно-кинетических и фазовых изме-
нений. В принципе, это понятие сродни понятию коэф-
фициента полезного действия, так как оно показывает
степень влияния внешних структуро-формирующих
параметров воздействия на результат внутренних
структурно-кинетических и фазовых изменений.
Успешность – степень достигаемой цели обработ-
ки. Очевидно, что полное определение этой степени
может быть учтено соотношением всех затрат («це-
на») и достигаемой цели обработки («качество»),
дополненной успешностью продаж («конкурентоспо-
собность»).
Развитие системы абстракций может быть подкре-
плено дальнейшими исследованиями процессов при
МЭО и систематизацией экспериментальных данных
с целью более полного представления образов аб-
стракций в их интегральных понятиях.
Обсуждение представленных результатов.
Методы системного анализа могут использовать раз-
личные модельные представления, отличающиеся
структурированием системы, ее описанием и зало-
женными в систему понятиями как результат обобще-
ния массы единичных явлений. Так, элементы систе-
мы можно отобразить на языке событий, а можно на
языке работ. В первом случае (целевом) – к такому-то
времени, в таком-то месте должно наступить требу-
емое событие. При этом для достижения цели мо-
гут использоваться различные подходы. Во втором
(функциональном) – должна быть выполнена некая
работа, которая априори закладывается в систему.
В этих двух случаях разнятся принципы и методы
управления, реализуемые каналами передачи ин-
формации, что отразится на эффективности и успеш-
ности достигаемой цели системного моделирования.
Предлагаемые в данной статье системы, которые
можно рассматривать как подсистемы глобальной
системы управления качеством отливки, также от-
личаются заложенными в них понятиями и целями
(подцелями).
В классической глобальной системе триады «ших-
та – расплав – отливка» как, впрочем, и в тех, кото-
рые упомянуты и проанализированы в работе [1],
содержится некий детерминизм, показывающий при-
чинную обусловленность трех материальных объек-
тов. Они в кажущейся линейной последовательности
определяют материализацию намерений до уровня
работ, заранее заложенных в систему для обеспече-
ния высоких показателей качества отливок.
Система «цена – качество – конкурентоспособ-
ность» скорее ориентируется на намерения (собы-
тия), чем на конкретику работ. Здесь уже есть при-
знаки неких абстракций.
Система признаков для выбора метода энергети-
ческой обработки расплава (см. рисунок) ориентиру-
ет проектировщиков на комплексное рассмотрение
проблемы обеспечения качества учетом всех шести
признаков. Здесь также заложен некий детерминизм
с причинной обусловленностью намерений до уров-
ня работ. Системы структуры и свойств расплава,
представленные в развитие второго и третьего при-
знаков обобщенной системы (рисунок), представля-
ют собой материаловедческие аспекты энергетиче-
ской обработки. Система структуры выделяет иерар-
хию уровней структуры. Система свойств обобщает
с точностью до взаимосвязи физические свойства
расплава, что поясняется взаимообусловленностью
элементарных процессов на высшем уровне систе-
мы структуры, когда шесть базовых масштабов взаи-
мообусловлено формируют величины характеристик
свойств. Прагматизм двуединой системы «структура
– свойства» в рамках изложенного в данной статье
заключается в том, что для активного позитивного из-
менения кристаллизационной способности расплава
метод его обработки должен напрямую влиять на
процессы высшего (базового) уровня структуры. При
этом свойства не будут меняться обособленно.
Все эти системы объединяет то, что они нацелены
на выполнение определенных работ. В противовес
этому логично предложена система на языке собы-
тий (намерений) «обрабатываемость – эффектив-
ность – успешность», которая представлена на языке
абстракций.
Для сложной системы управления качеством та-
кой подход является наиболее перспективным. В
словах «шихта», «расплав», «структура» и т. п. сооб-
разно их общим свойствам охвачено множество раз-
личных восприятий материальных объектов, подле-
жащих анализу, то есть определенным образом эти
слова можно воспринимать как некие абстракции.
Система абстракций, изложенная словами-намере-
ниями, а не словами-объектами, ориентирует ее на-
полнение различными возможностями не только для
достижения цели, но и возможностями поиска пер-
соналом нетривиальных решений в управлении ка-
чеством. С помощью абстрактной системы познание
сложных явлений литейного производства переходит
от единичных (дискретных) до обобщенных явлений
и процессов. При этом создаются новые понятия,
категории и закономерности, в которых отображены
наиболее адекватно внутренние существенные свя-
зи – суть каналы передачи информации. Таким обра-
зом, формируются различные возможности управле-
ния с помощью векторов достижения цели.
Конечное понятие абстрактной триады («успеш-
ность») содержит в себе не только уровень требуе-
61ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2019. № 1-2 (308-309)
1. Tsurkin, V.N. (2008). Cast metal quality management concepts. Metall i lit’e Ukrainy, no. 9, pp. 25–28 [in Russian].
2. Druker, P.F. (2004). Management challenges for the 21st century. Izdatel’skii dom “Vil’iams”, 272 p. [in Russian].
3. Kotler, F. (1990). Marketing basics. Moscow: Progress, 736 p. [in Russian].
4. Zgurovskij, M.Z., Pankratova, N.D. (2005). System analysis: problems, methodology, applications. Kiev: Naukova dumka,
743 p. [in Russian].
5. Tsurkin, V.N. (2009). The principles of a systematic approach to the choice of furnace melt treatment method. Metall i lit’e
Ukrainy, no. 7–8, pp. 12–16 [in Russian].
6. Tsurkin, V.N., Ivanov, A.V., Cherepovskii, S.S., Vasyanovich, N.A. (2016). Comparative analysis of functional possibilities of
methods of pulse treatment of a melt. Surface Engineering and Applied Electrochemistry, no. 2, pp. 181–185 [in English].
7. Zarembo, V.I. (2003). Effect of current pulses on melting processes and crystallization of metals. Metallurgiia mashinostroeniia.
Metallurgy of Machinery Building, no. 1, pp. 11–15 [in Russian].
8. Gulyaev, B.B., Pryahin, V.I., Kolokol’tsev, V.M. (1986). Hierarchy of structures and mechanical properties of cast steel. Liteinoe
proizvodstvo. Foundry. no. 10, pp. 9–12 [in Russian].
REFERENCES
Поступила 01.04.2019
1. Цуркин В.Н. Концепции управления качеством литого металла // Металл и литье Украины. – 2008. – № 9. – С. 25–28.
2. Друкер П.Ф. Задачи менеджмента в XXI веке / П.Ф. Друкер; пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2004. –
272 с.
3. Котлер Ф. Основы маркетинга / Ф. Котлер; пер. с англ. – М.: Прогресс, 1990. – 736 с.
4. Згуровский М.З., Панкратова Н.Д. Системный анализ. Проблемы, методология, приложения. – К.: Наукова думка,
2005. – 743 с.
5. Цуркин В.Н. Принципы системного подхода к выбору методов внепечной обработки расплава // Металл и литье
Украины. – 2009. – № 7-8. – С. 12–16.
6. Tsurkin V.N., Ivanov A.V., Cherepovskii S.S., Vasyanovich N.A. Comparative analysis of functional possibilities of methods of
pulse treatment of a melt // Surface Engineering and Applied Electrochemistry. – 2016. – № 2. – P. 181–185.
7. Зарембо В.И. Влияние импульсов тока на процессы плавления и кристаллизации металлов // Металлургия машино-
строения. – 2003. – № 1. – С. 11–15.
8. Гуляев Б.Б., Пряхин В.И., Колокольцев В.М. Иерархия структур и механические свойства литой стали // Литейное про-
изводство. – 1986. – № 10. – С. 9–12.
9. Скороход В.В., Гнесин Г.Г., Ажажа В.М. и др. Иерархия структурных уровней и структурная инженерия неорганических
материалов // Неорганическое материаловедение: Энциклоп. Изд. В 2 Т. / Под ред. В.В. Скорохода, Г.Г. Гнесина. – К.:
Наукова думка. – 2008. – Т. 1: Основы науки о материалах. – С. 339–357.
10. Кульбовский, И.К. Зависимость структуры и свойств литых сплавов от электронного строения атомов, входящих в них
// Литейное производство. – 2008. – № 6. – С. 3–28.
11. Саймон Г. Науки об искусственном. – М.: Мир, 1972. – 216 с.
12. Месарович М., Мако Д., Такахара Я. Теория иерархических многоуровневых систем / пер. с англ. под общ. ред.
И.Ф. Шахнова. – М.: Мир, 1973. – 380 с.
13. Вайскопф, В. Физика в двадцатом столетии. – М.: Атомиздат, 1977. – 272 с.
14. Цуркин В.Н. Влияние системы структуры металлического расплава на его физические свойства // Вісник Українського
матеріалознавчого товариства. – 2011. – № 4. – С. 11–19.
15. Смитлз, Дж.К. Металлы. – М.: Металлургия, 1980. – 447 с.
16. Цуркин В.Н., Дмитришина Я.Ю. Корреляционные характеристики структурно-чувствительных свойств жидких метал-
лов // Литье и металлургия. – 2016. – № 1 (82). – С. 40–45.
17. Цуркин В.Н., Иванов А.В., Честных Н.В. Аспекты кристаллизации расплава при его охлаждении // Процессы литья. –
2018. – № 1. – С. 30–41.
18. Пономаренко О.И. Оптимизация технологических решений для цехов литейного производства. – Харьков: НТУ «ХПИ»,
2007. – 320 с.
ЛИТЕРАТУРА
мого качества, но и конкурентоспособность литых
изделий. Это ориентирует их производителей на на-
полняемость такой триады не только техническими и
технологическими условиями производства, но и эко-
номическими и правовыми, что более соответствует
принципам маркетинга – умению заставить рынок
купить ваш товар. В то время как система «шихта –
расплав – отливка» ограничивается (по своей сути) в
конечном итоге складом готовой продукции.
62 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2019. № 1-2 (308-309)
Received 01.04.2019
Анотація
В.М. Цуркін, канд. физ.-мат. наук, доц., пров. наук. співр.,
e-mail: dpta@iipt.com.ua, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2697-579X
Інститут імпульсних процесів і технологій НАН України, Миколаїв,
Україна
Системні підходи до вирішення проблеми забезпечення якості у ливарному
виробництві
Проблема забезпечення якості у ливарному виробництві пов’язана з вирішенням локальних технологічних задач на
всіх стадіях металургійного переділу в тріаді «шихта – розплав – виливок». При цьому реалізуються кооперативні,
багатофакторні та багатофункціональні явища процесів лиття. Тобто, проблема, яка вище визначена, є багатоцільовою
та багатофакторною. У цьому випадку найбільш раціональним і ефективним виступає системний підхід до керування
якістю. Тут необхідно достовірно відобразити не тільки елементи системи, але й показати канали передачі інформації,
вплив на які й забезпечує керування якістю.
Мета роботи – зіставити різні принципи системного моделювання при вирішенні проблеми керування якістю виливок
у ливарному виробництві. У роботі запропоновано їх класифікувати як системи, що їх представлено мовою подій,
або мовою робіт. Показано, що перший варіант передбачає застосування методу абстракцій, у якому різноманітність
ключових факторів, які визначають якість, можна об’єднувати інтегральними поняттями, що розглядаються як
самостійні об’єкти для аналізу. Таким чином, систему тріади «шихта – розплав – виливок», у якій міститься певний
детермінізм, що показує причинну обумовленість трьох матеріальних об’єктів, які у свою чергу передбачають
виконання деяких робіт для досягнення цілі, у роботі запропоновано замінити абстрактними поняттями системи
іншої тріади – «оброблюваність – ефективність – успішність». У цьому випадку система абстракцій визначає наміри,
які потрібно націлювати на кінцевий результат – подію. Інакше – система мовою робіт має підґрунтям необхідність
виконання функцій, а система мовою подій орієнтує на досягнення кінцевої цілі – якість продукції, яка є потрібною. При
цьому можна оперувати різними поняттями, категоріями та закономірностями, у яких відображено найбільш адекватно
внутрішні зв’язки системи – суть канали передачі інформації. Таким чином, реалізуються різні можливості керування
якістю за допомогою векторів цілі. Для окремого виробництва вони мають свої особливості. У роботі підкреслено, що
поняття абстрактної тріади «успішність» містить баланс співвідношення «ціна – якість», що його доповнено поняттям
«конкурентоздатність». Це мусить орієнтувати виробників ще й на правові та економічні умови виробництва. В той час
як система «шихта – розплав – виливок» обмежується у кінцевому підсумку складом готових виробів.
Ключові слова
Ливарне виробництво, розплав, керування якістю, системне моделювання, класифікація
систем, системи мовою робіт, системи мовою подій.
9. Skorokhod, V.V., Gnesin, G.G., Azhazha, V.M. et al. (2008). Hierarchy of structural levels and structural engineering of
inorganic materials. Neorganicheskoe materialovedenie. Vol. 1: Osnovy nauki o materialakh. Kiev: Naukova dumka, pp. 339–
357 [in Russian].
10. Kul’bovskij, I.K. (2008). Dependence of the structure and properties of cast alloys on the electronic structure of the atoms
within them. Liteinoe proizvodstvo. Foundry. no. 6, pp. 3–28 [in Russian].
11. Saimon, G. (1972). The sciences of the artifical. Moscow: Mir, 216 p. [in Russian].
12. Mesarovich, M., Mako, D., Takahara, Ya. (1973). Theory of hierarchical multilevel systems. I.F. Shakhnov (Ed.). Moscow: Mir,
380 p. [in Russian].
13. Vaiskopf, V. (1977). Physics in the twentieth century. Moscow: Atomizdat, 272 p. [in Russian].
14. Tsurkin, V.N. (2011). Influence of the structure of metal casting on its physical properties. Vіsnyk Ukrains’kogo materіaloznavchogo
tovarystva. Bulletin of the Ukrainian Material Science Society, no. 4, pp. 11–19 [in Russian].
15. Smitlz, Dzh.K. (1980). Metals. Moscow: Metallurgiia, 447 p. [in Russian].
16. Tsurkin, V.N., Dmitrishina, Ya.Yu. (2016). Correlations characteristics of the structure-sensitive properties of liquid metals. Lit’e
i metallurgiia. Foundry production and metallurgy, no. 1 (82), pp. 40–45 [in Russian].
17. Tsurkin, V.N., Ivanov, A.V., Chestnykh, N.V. (2018). Aspects of crystallization of melt at its cooling. Protsessy lit’ia. Casting
processes, no. 1, pp. 30–41 [in Russian].
18. Ponomarenko, O.I. (2007). Optimization of technological solutions for foundry workshops. Kharkov: Bulletin of NTU “KhPI”,
320 p. [in Russian].
63ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2019. № 1-2 (308-309)
Foundry, melt, quality management, system modeling, classification of systems, systems in the
language of work, systems in the language of events.Keywords
Summary
The problem of quality assurance in foundry is associated with the solution of local technological problems at all stages of
the metallurgical cycle in the triad “charge – melt – casting”. At the same time, cooperative, multifactorial and multifunctional
phenomena of casting processes are realized. So, the indicated problem is multi-purpose and multifactorial. In this case,
the most rational and effective is a systematic approach to quality management. At the same time, it is necessary to reliably
display not only the elements of the system, but also to show the channels of information transfer, an influence on which can
be achieving management.
The purpose of the work is to compare the various principles of system modeling in solving the problem of casting quality
management in foundry. In this paper, it was proposed to classify them as systems set forth either in the language of events
or in the language of works. It is shown, that the first option involves the use of the method of abstractions, in which the variety
of key factors determining quality can be combined with integral concepts that are considered as independent objects for
analysis. Thus, the “charge – melt – casting” triad system, which contains some determinism, showing causation of three
material objects, providing for performing some work to achieve the goal, is supposed to be replaced by abstract concepts of
a different triad system – “treatment ability – efficiency – success fullness”. In this case, the abstractions system determines
the intentions that should be aimed at the result – an event. Otherwise – the system in the language of work lays down the
need to perform functions, and the system in the language of events focuses on the achievement of the ultimate goal – the
required product quality. At the same time, it is possible to operate with different concepts, categories and laws, in which the
internal communications of the system are most adequately displayed – these are the channels of information transfer. So,
various quality management capabilities using target vectors are implemented. For separate production, they have their own
characteristics. The paper emphasizes that the concept of the abstract triad “success fullness” contains a balance of ratios
“price – quality”, supplemented by the concept “competitive ability”. This should guide manufacturers also on the legal and
economic conditions of production. While the system of “charge – melt – casting” is limited ultimately to the finished goods
warehouse.
V.M. Tsurkin, Candidate of Physico-mathematical Sciences, Docent,
Leading Researcher, e-mail: dpta@iipt.com.ua, ORCID: https://orcid.
org/0000-0003-2697-579X
Institute of Pulse Processes and Technologies of the NAS of Ukraine,
Mykolayiv, Ukraine
Systems approaches to solving the problem of quality assurance in foundry
|