в обеспечении качества продукции

Глава. ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА

ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНОЙ ПРОДУКЦИИ

Системный подход

в обеспечении качества продукции

Под обеспечением качества продукции нужно понимать установление и реализацию совокупности технических, организационных и технологических мероприятий па производстве с помощью обеспечения установленного уровня качества продукции. Многообразие факторов, влияющих на качество строительной продукции и сложность взаимодействия между ними, требуют системного подхода как при решении проблемы управления ка­чеством продукции в дорожном строительстве вообще, так и при обеспечении установленного уровня качества в частности. Наиболее эффективным и перспективным решением проблем управления в народном хозяйстве является системный подход. Под системным подходом понимают комплексное изучение рассматриваемой проблемы как единого целого с учетом структуры, взаимоотношений, взаимосвязей и взаимодействия составных частей, выявление роли каждой из этих частей.

Как известно, системный подход -это метод научного исследования. Он сформировался как новое, широкое методологическое направление исследований в области планирования и управления народным хозяйством, производственных отношений и организации производства.

Основной принцип системного подхода к обеспечению каче­ства дорожно-строительной продукции - уровень его качества должен быть заложен в проекте будущей дороги, и его необходимо достигнуть при помощи комплекса производственно-технологических и организационных мероприятий, являющихся компонентами дорожного строительства.

При внешних очень высоких требованиях к качеству автомобильных дорог нужна не случайно сложившаяся, а рацио­нальная, заранее разработанная система обеспечения качества. Основные элементы системы обеспечения качества - рабочие, машины, материалы и информация, взаимосвязанные между собой и входящие в более сложные системы как составные части. Каждый из этих элементов системы можно рассматривать как систему более низкого порядка.

Весьма важную роль в достижении установленного уровня качества продукции играют машины и информация. При помощи машин выполняется подавляющее количество операций, поэтому от точности и ритмичности их работы зависят слагаемые качества готовой продукции.

Информация позволяет руководителям определять, достигнута ли поставленная цель, т. е. заданный уровень качества как отдельных структурных элементов, например, земляного полотна, так и дороги в целом.

Проблема обеспечения качества относится к числу сложных и трудных, так как нужно найти рациональные способы объединения усилий большого числа исполнителей оптимального использования многих видов машин и оперативного применения большого объема информации. Поэтому необходимо обеспечить координированное взаимодействие выше указанных элементов. Весьма важно, чтобы система обеспечения качеством была стабильной во времени. Для достижения стабильности процесса управления качеством необходимо использовать математические модели.

К важнейшим положениям системы обеспечения качества дорожно-строительной продукции относятся следующие:

- эта система является частью общей системы управления качеством дорожного строительства и охватывает все фазы производственного процесса;

- эталоном качества дорожного сооружения принимается высший научно-технический уровень, однако при этом должна достигаться экономическая эффективность.

***Высшие мировые уровни каче­ства могут быть реализованы только на отдельных участках до­рог, но не в массовом порядке, так как высокая стоимость строительства не позволила бы достичь максимальной экономической эффективности;

- все меры по обеспечению качества продукции действуют в рамках замкнутой системы, обеспечивающей непрерывность потока строительства дороги.

В различных фазах строительства эти меры должны быть согласованы друг с другом и действовать непрерывно;

- эффективность мер по обеспечению качества достигается координированным применением моральных и материальных поощрений; каждый работник, участвующий непосредственно или косвенно в строительстве дорог, несет полную ответственность за выполненную им работу. Информация об ее качестве должна передаваться ему в кратчайшие сроки.

Реализация комплекса мероприятий по обеспечению качества продукции должна быть направлена на достижение заранее установленного уровня качества продукции. При этом должны быть известны: номенклатура показателей качества, объем, методы и место измерений показателей качества, порядок проведения измерений и их обработки, допускаемые отклонения, при превышении которых вводятся коррективы.

В общем комплексе мероприятий по обеспечению качеством различают:

1) материальное обеспечение - приобретение и использование дорожно-строительных материалов, сборных элементов, сырья, вспомогательных материалов и т.п., отвечающих требованиям проекта и стандартов;

2) техническое обеспечение - приобретение, монтаж, пуск и наладка эффективности с точки зрения повышения качества продукции дорожно-строительных машин и технологического оборудывания камнедробильных, цементобетонных, асфальтобетонных и других необходимых заводов, битумных и эмульсионных баз и т.п.;

3) технологическое обеспечение - обслуживание технологического процесса, оценка точности и стабильности технологического процесса и определение его возможностей;

4) контроль качества сырья, исходных дорожно-строительных материалов, полуфабрикатов и готовой продукции, а также параметров технологического процесса и элементов сооружений;

5) организационное обеспечение качества - составление и реализация мероприятий с целью повышения эффективности системы управления качеством, в частности подготовка кадров, повышение их квалификации, обеспечение нормативно-технической документацией, организации смотров, конкурсов, конференций по качеству, аттестация качества продукции и т. д.;

6) информационное обеспечение повышения качества - мероприятия по сбору и анализу данных о качестве, составления банка данных о качестве, оценки экономической эффективности и аттестации качества продукции и др.;

7) метрологическое обеспечение - организация и проведение работ по обеспечению необходимой и достаточно достоверной измерительной информации при проектировании и контроле качества выпускаемой продукции;

8) правовое обеспечение - осуществление мероприятии по правовому регулированию выпуска нормативной документации и установлению взаимоотношений между заказчиком и подрядчиком в соответствии с действующим законодательством по рассматриваемому вопросу. Значимость этих мероприятий по обеспечению установленного уровня качества продукции неодинакова. Наибольшее влияние на повышение уровня качества оказывают качество материалов, технологическое оборудование и контроль качества.

Однако при неизменном существующем материальном и техническом обеспечении дорожно-строительного производства

заметный вклад в повышение качества вносят организационное и информационное обеспечение качества.

 

 

Теоретические положения обеспечения качества

в дорожном строительстве

Автомобильная дорога относится к сложной многокомпонентной продукции, получаемой в результате многоэтапного дорожно-строительного производства. В ее состав входят отдельные дорожные сооружения - земляное полотно, дорожная одежда, мосты, трубы, элементы обустройства дороги, специальные сооружения и др. Каждое из этих сооружений можно рассматривать как самостоятельный вид продукции, полученный на отдельном этапе дорожкою строительства. В связи с этим уровень качества автомобильной дороги является функцией качества её элементов дорожных сооружений.

Наибольшее влияние на уровень качества автомобильной дороги оказывают дорожная одежда и земляное полотно.

Дорожная одежда - это одно из наиболее ответственных дорожных сооружений и один из наиболее дорогих видов про­дукции дорожно-строительного производства. Многослойные современные дорожные одежды устраивают, изготовляя, тран­спортируя, укладывая и уплотняя различные материалы - пе­сок, щебень, гравий, шлак, а также цементобетонные, асфальтобетонные, дегтебетонные и другие смеси. Как известно, из­готовление или переработка таких материалов и смесей про­изводятся на стационарных или передвижных камнедробильных, цементобетонных, асфальтобетонных и других заводах и носит промышленный характер. Укладывают и уплотняют дорожно-строительные материалы и смеси мощными и производительными машинами, что также служит признаком промыш­ленного производства, хотя и со специфическими особенностями.

В сущности, изготовление материалов и смесей на заводе, их транспортирование на строящуюся дорогу и устройство из них конструктивного слоя - это единый технологический процесс, в результате которого на данном этапе получают готовую продукцию - дорожную одежду, верхнюю часть проезжей, части автомобильной дороги. Как известно, как при проекти­ровании, так и при строительстве преследуется цель достигнуть не только требуемый уровень качества при сдаче дороги в эксплуатацию, но и обеспечить требуемый уровень ее надежности. Надежность - это один из основных показателен качества автомобильной дороги, проявляющийся во времени и отражающий изменения, происходящие в дороге на протяжении всего времени ее эксплуатации. В общем случае под надежностью понимают свойство системы выполнять заданные ей функции в конкретных условиях эксплуатации в течение заданного времени (см. ГОСТ 13377-75). Прекращение выполнения хотя бы одной из функций называется отказам, Так, применительно к дорожной одежде, (покрытию) надежность следует понимать как вероятность того, что она будет выдерживать воздействия нагрузок автомобилей и климатических факторов в заданных условиях в течение межремонтного срока службы. Отказ применительно к дорожной одежде это событие, заключающееся и появлении в нём разрушений и деформаций, снижающих среднюю оптимальную скорость движения автомобилей. Таким образом, надежность дорожной одежды можно рассматривать как свойство обеспечения ее качества во времени.

На появление отказа влияют внешние и внутренние факторы. К внешним можно отнести различные воздействия авто­мобильных нагрузок и климатических факторов, к внутренним - особенности структуры и свойств рассматриваемого сооружения. Так как внешние и внутренние факторы и их сочетания носят случайный характер, то надежность дорожного сооружения - это вероятностная характеристика, а отказ - случайное событие. Как видно, качество конечной дорожно-строительной продукции необходимо рассматривать, в первую очередь, с точки зрения ее надежности, причем важнейшим ее показателем является долговечность.

В задачи определения надежности входят: определение надежности дорожного сооружения по известной надежности ее элементов (отдельных слоев основания и покрытия); определение принципов подбора структуры материала и конструкции сооружения, обладающих заданной надежностью; обоснование методов определения отказов контроля качества и испытаний, обеспечивающих управление качеством и в частности надежностью сооружения.

Проблема обеспечения надежности дорожного сооружения - комплексная, так как уровень показателей его надежности зависит не только от конструктивных (проектных) решений, но и от технологического исполнения и соответствующих эксплуатационных мероприятий.

С учетом вышеизложенных задач надежность дорожно-строительной продукции необходимо рассматривать в трех аспектах: надежность продукции, обусловливаемая качеством проектных решений; надежность, обусловливаемая качеством применяемых материалов и совершенством технологического процесса; надежность продукции, обусловливаемая условиями эксплуатации при некотором начальном уровне качества.

Надежность продукции закладывается при проектировании и строительстве и реализуется при эксплуатации (рис..1).

 

Рнс. 1. Уровни надежности дорожного сооружения на трех его стадиях

В зависимости от назначения автомобильной дороги в проекте устанавливают такой уровень надежности, который обеспечил бы требуемую долговечность сооружения до истечения межремонтных сроков. Проектный уровень надежности назначается исходя из значимости автомобильной дороги, перспективной интенсивности и состава движения, а также с учетом местных климатических условий, свойств применяемых материалов, грунтовых и гидрологических условий и т. д. Заложенный в проекте уровень надежности должен быть оптимальным по отношению к данной категории дороги. Попытки установить более высокий, чем требуется по категории дороги и климатическим условиям, уровень надежности приведут к повышению строительных затрат и, следовательно, к снижению экономиче­ской эффективности. К аналогичному результату можно прийти при недостаточно высокой проектной надежности, когда заметно сокращаются сроки службы сооружения и повышаются расходы на его содержание, ремонт и восстановление.

Таким образом, проектный уровень надежности - есть уровень потенциальной надежности, который следует обеспечить в реальных условиях дорожного строительства.

Проектный уровень надежности Н_пР - первый этап реализации замысла проектировщика. Подбор материалов, составов смесей, определение требований и их качеству, расчет конструкции, обоснование параметров технологических операций и процессов - все это должно приблизить проектный уровень надежности к требуемому уровню Н_тр. Последний, как известно, устанавливается на основе расчетов, опыта строительства и эксплуатации данного типа сооружения, а также на основе интуиции проектировщика.

Проектный уровень надежности может полностью соответствовать требуемому (оптимальному) уровню надежности Н_гр, бы ть выше или ниже его на величину Эта величина представляет собой смещение проектного уровня качества и надежности по отношению к требуемому из-за: систематических погрешностей оценки качества исходных материалов; неточного определения фактической и перспективной интенсивности и со става движения; недоучета особенностей данной конструкции применительно к условиям воздействия транспортных нагрузок и климатических факторов и др.

Таким образом, смещение проектного уровня надежности по отношению к требуемому может повлиять на эксплуатационное поведение сооружения после реализации проекта. При этом будут изменяться и долговечность сооружения, интенсивность отказов и т.п.

На этапе строительства дорожного сооружения проектная надежность реализуется в условиях производства, где проявляется влияние производственно-технологических факторов. Итоговым результатом их воздействий служат смещения фактического (технологического) уровня качества готовой продукции по отношению к проектному на величину (производственно-технологическое смещение). Поскольку в реальных ус­ловиях строительства чаще проявляются отрицательные, чем положительные факторы, величина будет направлена в сторону снижения надежности до выходного уровня, равного технологическому уровню .

Скачкообразное падение выходного уровня надежности со­оружения объясняется воздействием на условия формирования качества различных производственно-технологических факто­ров, приводящих к систематическим и случайным погрешностям. Потери надежности происходят за счет:

1) изменения свойств продукции при ее изготовлении (технологические потери);

2) допущенных отклонений свойств при изготовлении материалов и смесей и их укладке, в частности, за счет поставки исходных материалов с несколько иными свойствами, чем требуется;

3) изменчивости темпов изготовления сборных элементов и материалов и их укладки, а также влияния климатических условий во время строительства дороги и т. п. (производственные потери).

Снижение качества из-за отклонений в технологии и организации строительства дороги изменяет уровень надежности в неодинаковой мере. В одних случаях систематические погрешности технологии могут быть незначительными, и выходная величина надежности оказывается близкой к проектной Н_пр (рис. 2, а); в других случаях понижение выходного уровня надежности может быть весьма ощутимым, если грубо нарушается технология

и допус каются отступления от проекта (рис. 2, б).

 

 

Строительство Эксплуатация

 

Рис.2. Диаграмма снижения надежности дорожного сооружения в ходе проектирования, строительства и эксплуатации

 

 

Наиболее неблагоприятно такое сочетание изменения уровня надежности, и котором при проектировании и строительстве и направлены в сторону снижения.

После завершения строительства сооружения, при его сдаче в эксплуатацию, выходной уровень надежности становится входным уровнем эксплуатационной надежности , в координате времени О'. В любой момент времени t эксплуатационный уровень надежности , будет ниже входного на величину (t). По мере приближения уровня к предельному уровню надежности в сооружении появляются отказы, и срок его службы исчерпывается. Пересечение кривой падения надежности с прямой предельной надежности определяет фактический срок службы сооружения (см. рис. 2, б).

Потери (t)эксплуатационной надежности, т. е. падение кривой во время эксплуатации, обусловливаются величина ми и и характеризуются весьма сложной их зависимостью. Как видно из рис. 4.2, при отсутствии снижения качества в ходе проектирования и из-за нарушения технологии, т. е. при = 0 и = 0, кривая эксплуатационной надежности понижается во времени с меньшим уклоном, чем при наличии потерь и . Следовательно, чем меньше потери за счет проекта и технологии, тем выше входной уровень эксплуатационной надежности и тем медленнее расходуется этот запас при эксплуатации сооружения. И, наоборот, большие потери и приводят к быстрому расходованию эксплуатационной надежности во времени, и долговечность дорожного сооружения резко сокращается.

Как известно, готовое земляное полотно, дорожную одежду или другой элемент дороги получают в результате многих технологических операций, поэтому формирование его качества происходит не мгновенно, а по мере протекания технологического процесса во времени.

При формировании качества продукции, в частности дорожного асфальтобетона, исходные материалы, оказавшись в технологическом процессе, приобретают новые свойства в результате взаимного контактирования, воздействия температуры, транспортирования, механических нагрузок и т.п. Получаемый новый материал – асфальтобетон - по своим свойствам, и с точки зрения выполнения требуемых функций, превосходит любой из исходных компонентов, входящих в его состав.

Реализация проектного решения в производстве происходит в условиях воздействия различных факторов, носящих стохастический характер. Так, при строительстве дорожного покрытия на формирование его качества оказывают влияние производственно-технологические факторы, приводящие к появлению систематических и случайных погрешностей. Результатом их влияния становится неоднородность покрытия дорожной одежды. Неодностороность асфальтобетонного покрытия можно представить в виде вариации его плотности вдоль автомобильной дороги. Результаты проведенных исследований показали, что даже при строительстве автомагистралей наблюдается значительное рассеяние коэффициента уплотнения нижнего и верхнего слоя асфальтобетонного покрытия как в поперечном, так и в продольном направлении. Некоторая часть результатов испытаний оказывалась ниже минимального допустимого значения по ТУ. Даже при тщательном выполнении работ обнаруживается отклонение толщины асфальтобетонного слоя от проектной.

Коэффициенты вариации прогибов дорожной одежды с ас­фальтобетонным покрытием на различных участках изменяются в пределах от V= 18% до V=40%. По данным исследований, выполненных на опытной дороге AASHO (США), в 35% случаев для нижнего слоя и в 20% слу­чаев для верхнего слоя асфальтобетонного покрытия содержание битума было недостаточным, хотя установленный допуск позволял варьировать содержание битума в интервале 4,2-4,8% для нижнего слоя и 5,1-5,8% для верхнего. Пенетрация битума, экстрагированного из кернов, также показала большую вариацию.

Значительная вариация состава и свойств асфальтобетонного покрытия оказывает большое влияние на вид кривой и скорость ёе падения. Желательно, чтобы распределение производственно-технологических потерь на каждом участке дороги или в пределах отдельного ее сооружения было равномерным, так как тогда сооружение будет однородным и равнопрочным. Чем выше начальная однородность, тем больше его долговечность, т. е. тем меньше наклон кривой Н_э. Уменьшение однородности приводит к увеличению вероятности появления отказов (трещин, выбоин, деформаций сдвига) в наиболее слабых местах земляного полотна или дорожного покрытия.

Таким образом, на реализацию надежности при эксплуатации оказывают влияние не только систематические погрешности в технологии дорожного строительства, но и недостаточная стабильность технологического процесса.