Методы квалиметрии и их использование в управлении качеством

Методы оценки уровня качества

Для оценки уровня качества необходимо правильно выбрать метод ее проведения. В прежней отечественной практике в основу методов оценки качества был положен народно-хозяйственный подход, в котором преобладали интересы общества в целом, а не конкретного потребителя. Тем не менее, была создана теоретическая основа измерения качества и разработаны различные методы оценки (таксонометрические, индексные, вероятностно-статистические, экспертные и др.), что позволило создать реально применимые методы и рекомендации по их использованию. Практическую основу всех методов для однородной продукции составили дифференциальный, комплексный и смешанный методы. Применение они нашли на каждой стадии жизненного цикла продукции для оценки технического, технико-экономического и других уровней КП одного класса, назначения (однородной продукции) и используемой в одинаковых условиях эксплуатации.

Дифференциальный метод оценки уровня качества осуществляется на основе непосредственного сравнения единичных показателей качества оцениваемого вида продукции с соответствующими базовыми показателями, т. е. оцениваемый показатель качества (Рi) сопоставляется с таким же показателем качества базового образца (Р1 баз, Р2 с Р2 баз, …, Рn с Рп баз). При этом математически такое сопоставление с учетом классификации показателей на позитивные и негативные, можно выразить формулой.

(3.14).

где, sgn? P, — сигнум-функция от? Рi такая, что.

По этой формуле можно вычислять относительные показатели качества. Например, достигнутое значение электрической прочности электроизоляционного материала, изготовленного на первом заводе, составляет 4 кВ/мм, на втором — 5 кВ/мм, а базовое значение этого показателя — 6 кВ/мм. Очевидно, что увеличение электрической прочности для изоляции означает улучшение качества (т.е. это позитивный показатель). Тогда относительный показатель качества равен.

(3.15).

Следовательно, на втором заводе рассматриваемый показатель качества выше, чем на первом, но ниже, чем базовый.

Относительный показатель для себестоимости, содержания вредных примесей, массы, трудоемкости, параметра потока отказов и т. п. (т.е. для негативных показателей) определяется при сигнум-функции, равной 1.

Поэтому, например, если трудоемкость изготовления изделия составляет 200 н/ч, а базовое значение трудоемкости 180 н/ч, то.

(3.16).

т.е. рассмотренный единичный показатель качества изделия ниже базового.

В случае существенного различия оцениваемых и базовых показателей качества область применения приведенных формул следует ограничивать, так как они отражают линейную зависимость Кi от Рi. Поэтому данные формулы пригодны только при близости значений показателей качества оцениваемой и базовой продукции (обычно до 10%). Для показателей, имеющих в НТД ограничения предельных значений Рi пр (например, наработка до отказа не менее 1000 ч, масса изделия не более 1 кг, диаметр вала 10 мм + 0,001 мм), относительный показатель качества определяется так же, как и в предыдущем случае, т. е. по формулам, отражающим линейные зависимости Кi от Рi Между тем механическое деление значений показателей не всегда дает объективный результат оценки. Например, чем выше достигнутый при изготовлении ресурс или коэффициент полезного действия электродвигателя, тем труднее его повысить. Следовательно, необходимо в таких случаях при определении относительных показателей исходить из нелинейной зависимости Кi от Рi. Это несложно осуществить с помощью коэффициента влияния на качество (Вi вл), который может быть в пределах Вi вл. min? Вi вл? Вi вл.max. В реальных пределах величину коэффициента влияния целесообразно принять в пределах 0 < Вi вл < 2. Очевидно, что при Вi вл = 1 зависимость Кi от Рi будет линейной, а в остальных случаях — нелинейной. Тогда для показателей, не имеющих ограничений, с учетом В; вл на нелинейность Кi от Рi формула для позитивных или негативных показателей будет иметь следующий вид:

(3.17).

При наличии ограничений на предельные значения показателей Кi с учетом Вi на нелинейность можно определять для позитивных или негативных показателей соответственно по формулам:

(3.18).

или.

(3.19).

Величину Вi следует определять для каждого случая индивидуально, т. е. отдельно нужно рассматривать влияние на КП (в зависимости от ее назначения) того или иного численного значения показателя при приближении к ограничению (критической величине). Естественно, что переход за ограничение показателя сводит оценку качества к нулю, что означает непригодность использования продукции по ее назначению.

Уменьшить влияние линейной зависимости Кi от Рi можно также табличным способом, логарифмической зависимостью или нахождением более реальной зависимости , например, при помощи интерполяционного полинома.

(3.20).

где Pi кор — корректированная оценка величины показателя качества; а — соответствующие коэффициенты, определяемые по интерполяционной формуле Лагранжа; п — степень при показателе качества.

В ряде обоснованных случаев можно пользоваться формулами следующего вида:

(3.21).

(3.22).

Особенно важно корректировать оценки численных значений показателей качества, которые имеют физические пределы (например, не могут быть более единицы КПД двигателя, вероятность безотказной работы за определенное время) и ограничения НТД.

Наряду с указанными ранее недостатками дифференциальный метод не позволяет сопоставлять отдельные показатели Рi между собой, так как они выражаются в разных единицах измерения, поэтому нельзя сравнивать и оценивать разнотипные изделия, выполняющие аналогичные функции. Перевод же численных значений их показателей с различными единицами измерения, например, в баллы может внести в результат оценки некоторую субъективность.

При использовании дифференциального метода оценки уровня КП могут возникнуть следующие случаи: 1) все относительные показатели больше единицы; 2) все относительные показатели меньше единицы; 3) все относительные показатели равны единице; 4) одни относительные показатели больше единицы, а другие — равны ей; 5) одни относительные показатели меньше единицы, а другие — равны ей; 6) одни относительные показатели больше или равны единице, а другие — меньше единицы. Можно сделать следующий вывод: для первого, третьего и четвертого случаев уровень качества оцениваемой продукции не ниже базового, а для второго и пятого — ниже базового. Кроме того, для последнего случая все показатели необходимо разделить, но значимости на две группы: в первую группу следует включить показатели, определяющие наиболее существенные свойства продукции, а во вторую — второстепенные. Если в первой группе все относительные показатели больше или равны единице, а во второй — большая их часть также не меньше единицы, то можно сказать, что уровень качества оцениваемой продукции не ниже базового образца, в противном случае оценку уровня качества необходимо проводить другим методом, например комплексным.

Комплексный метод оценки уровня качества предусматривает использование определяющего показателя качества, т. е. когда целесообразно характеризовать уровень качества одним показателем. Уровень качества определяется отношением обобщенного показателя качества оцениваемой продукции (Qоц) к обобщенному показателю базового образца (Qбаз), т. е.

(3.23).

Вся сложность комплексной оценки заключается в объективном нахождении обобщенного показателя. Когда имеется возможность выявить характер взаимосвязей между учитываемыми показателями и коэффициентами связей их с обобщающим показателем качества оцениваемой продукции, функциональную зависимость следует определять по формуле.

(3.24).

Вид зависимости может определяться любым из возможных методов, в том числе экспертным. В зависимости от цели оценки определяющим показателем может быть избран главный, интегральный или средний взвешенный показатель качества. В качестве главного показателя могут быть приняты, например, важнейшие показатели назначения продукции. Таковыми могут быть, например, производительность машин, удельная себестоимость, ресурс и т. п. Так, для буровой установки обобщенным показателем при определении технического уровня может быть длина проходки за средний срок службы, которая определяется по формуле.

(3.25).

где Qбу — длина проходки за средний срок службы, м; Т — наработка на отказ, ч; То — среднее время обслуживания; V- средняя скорость бурения, м/ч; Тсл — средний срок службы, ч; Тв — среднее время простоя, ч; Кпр — коэффициент профилактики.

При проведении оценки качества экскаваторов главным показателем качества может быть принята годовая производительность, а для оценки качества часов используют так называемое оценочное число, которое определяется по формуле.

(3.26).

где b1, b2, b3 — соответственно коэффициенты весомости показателей качества часов изохронной погрешности (P1), позиционной погрешности (Р2) и температурного коэффициента (Р3) (т.е. показатели, определяющие точность хода соответственно при различной величине заводки часов и одном и том же пространственном положении их, при различном пространственном положении часов, при изменении температуры; значения коэффициентов весомости обычно принимали соответственно 0,15; 0,1 и 1).

Однако аналогичные зависимости обобщенных показателей на основе главных показателей качества, которые бы полно отражали качество оцениваемой продукции, удается найти далеко не всегда.

Другим вариантом использования комплексных показателей в оценке уровня КП может быть оценка с помощью интегрального показателя КП. Например, требуется выбрать один из двух станков на основе интегрального показателя качества (табл. 3.4).

Таблица 3.4

Исходные условные данные по определению уровня качества на основе интегрального показателя

Интегральный показатель качества станка можно вычислить по формуле.

(3.27).

где Псум — эффект от использования станка (с учетом простоев), тыс. дсталей/год; Ц — цена станка, тыс. руб.; К (m) — коэффициент приведения, зависящий от срока службы; Сгод экспл — годовые эксплуатационные затраты, включая затраты на ремонт, тыс. руб.; К (m)1= 0,16; И1 = 0,26; K (m)2 = 0,182; И2 = 0,26.

Следовательно, срок службы первого станка больше, так как интегральные показатели у станков примерно одинаковы.

Использование главного показателя для оценки качества во многих случаях неприемлемо, так как не учитываются другие показатели качества. Этот же недостаток присущ и комплексному методу на основе интегральных показателей. Кроме того, еще одним недостатком использования интегральных показателей является то, что суммарный полезный эффект (или полезность) исчисляется, как правило, за срок службы более одного года и не учитывается разновременность затрат на приобретение продукции (единовременные затраты), эксплуатацию и получение эффекта в последующие годы использования, поэтому необходимо вводить поправочные коэффициенты (дисконтировать затраты), что ранее не проводилось.

Оценка уровня качества на основе средневзвешенного показателя может быть осуществлена с помощью арифметического или геометрического показателя. На основе средневзвешенного арифметического показателя формула определения уровня качества имеет следующий вид:

(3.28).

или, что целесообразнее,.

(3.29).

где bi — коэффициент весомости i-го показателя качества; п — число учитываемых показателей; ki — относительный i-й показатель качества.

При проведении оценки качества комплексным методом на основе средневзвешенного арифметического или средневзвешенного геометрического показателя качества признано, что наиболее точно может быть получен результат при применении второго показателя. Представляется более правильным формулу для определения уровня качества на основе средневзвешенного геометрического комплексного показателя (с учетом участвующих в оценке позитивных и негативных показателей) отобразить в следующем виде:

(3.30).

Дифференциальный и комплексный методы оценки уровня КП не всегда позволяют успешно решать поставленные задачи, особенно при оценке сложной продукции, имеющей большую номенклатуру показателей качества, когда с помощью дифференциального метода практически невозможно сделать конкретный вывод, а применение только одного комплексного метода не дает возможности учесть все значимые свойства оцениваемой продукции. В этих случаях для оценки уровня КП применяют одновременно как иные, так и комплексные показатели качества, т. е. производят оценку производства смешанным методом.

Сущность и последовательность оценки этим методом заключается в следующем: 1) единичные показатели качества объединяют в группы, для каждой определяют групповой комплексный показатель. Наиболее значимые единичные показатели можно не включать в группы, а рассматривать отдельно. Объединение показателей должно проводиться в зависимости от цели оценки, например, при сертификации продукции по группам назначения, надежности, безопасности, технологичности и др., т. е. для данной цели оценки показатели группируются по характеризуемым свойствам; 2) найденные величины групповых комплексных и отдельно выделенных наиболее важных единичных показателей сравнивают с соответствующими значениями базовых показателей, т. е. применяют принцип дифференциального метода; 3) при необходимости все избранные показатели и группы показателей сводят в комплексный определяющий показатель, на основании которого осуществляют окончательную оценку уровня качества.

В общем виде на основе комплексного средневзвешенного арифметического или геометрического определяющих показателей формула для уровня КП смешанным методом может иметь следующий вид:

(3.31).

где Т — число групп показателей качества; Гjгр — уровень качества j-й группы показателей; nj — число показателей качества в j-й группе; Aj — параметр весомости j-й группы показателей качества, или.

(3.32).

На стадии изготовления интерес представляет оценка уровня качества изготовления однородной продукции, которая определяется степенью соответствия фактических показателей качества изготовленной продукции (до начала ее эксплуатации) требованиям ПТД. На участках, в цехах промышленных предприятий оценка качества изготовления может осуществляться на основе коэффициентов или индексов дефектности изготовленной продукции. Уровень качества изготовления как однородной, так и разнородной продукции может также устанавливаться исходя из данных о рекламациях и гарантийных ремонтах в их стоимостном выражении за определенный период (месяц, квартал, год).

В послепроизводственный период оценка качества может осуществляться по тем же показателям, что и на стадии разработки и изготовления продукции, но с дополнением их показателями, непосредственно относящимися к качеству в этот период (например, степень поражения коррозией, коэффициент износа за определенный период эксплуатации). Наиболее объективным методом оценки на этой стадии жизненного цикла продукции (особенно на этапе ремонта) служит комплексный метод с учетом нелинейных зависимостей относительных показателей качества, связанных с определяющими их численными величинами.

Необходимо иметь в виду, что в совокупность оцениваемых показателей должны входить те, которые интересуют потребителей и свойства которых способны удовлетворить требуемые потребности. Непременным условием должно быть соблюдение фактора времени (Р(t)), от которого, как известно, зависит результат оценки. Это бесспорно, так как с течением времени происходит моральное старение и относительное изменение значений как отдельных показателей (единичных и комплексных) P (t), так и обобщенного показателя P(t). Поэтому возникает вопрос: как учесть Р(t)?

В эволюционных случаях состоятельного повышения качества как у изготовителя оцениваемой продукции, так и у конкурентов, при проведении приближенных оценок фактором времени можно пренебречь. В остальных случаях, когда требуется более точная оценка, фактор времени необходимо учитывать.

Чтобы получить объективный результат оценки, следует выявить зависимость P (t) не только оцениваемой, но и конкурирующей (или требуемой потребителями) продукции, т. е. всех показателей, принимаемых за основу (базу) сравнения. Для этого можно воспользоваться методами прогнозирования с учетом эволюционных возможных радикальных тенденций изменения P (t). В зависимости от цели оценки определяются P (t) или всей избранной номенклатуры показателей, или только важнейшие, и/или обобщенный показатель качества, при этом возможны три методических варианта использования P (t): 1) его сравнение с P (t) конкурентов (или требованиями потребителей в зависимости от времени); 2) его сравнение со среднемировым P (t); 3) его сравнение со средним P (t) в стране. Два последних варианта не так типичны для условий рынка; более распространен первый вариант, так как P (t) чаще всего следует учитывать для конкретного рынка (сегмента), определенных конкурентов и потребителей. Однако при наличии достаточной информации о Р (t) для каждого из указанных выше вариантов требуется проследить изменения P (t) и сравнить их, что в итоге может расширить диапазон применения принятых решений по результатам оценки качества.

Таким образом, независимо от используемого метода в основу оценки качества следует положить сравнение совокупности показателей оцениваемой продукции с соответствующей совокупностью показателей продукции конкурентов с учетом их потенциальных возможностей, требований предполагаемых рынков и потребителей.