5.5. Оценка уровня качества продукции

Для того чтобы судить об уровне качества выпускаемой продукции (или процесса) и планировать его повышение, необходимо определить методы его оценки. Уровень качества – это не абсолютное значение качества продукции (или процесса), а относительная величина, показывающая, насколько выше или ниже фактическое качество продукции относительно качества аналога. При этом сравнение идет не самих значений качества, а величин показателей, характеризующих это качество. Аналогом могут выступать проектные показатели того же изделия, приведенные в техническом задании на проектирование, или фактические показатели того же изделия на какой-то момент производства, или показатели другого изделия (проектные или фактические) аналогичного назначения. В зарубежной литературе оценка уровня качества носит название эталонного тестирования [25].

Обычно на предприятии уровень качества определяется на этапе планирования качества в процессе разработки изделия, после длительного простоя производства, при аттестации или сертификации продукции, при периодическом или выборочном контроле и т.д. [36,85]. Рассмотрим порядок (алгоритм, блок-схему) оценки уровня качества (рис. 5.3). Замкнутость блок-схемы необходима, чтобы убедиться, что выполненные действия по оценке уровня качества достигли поставленной цели.

Наиболее ответственными этапами блок-схемы оценки уровня качества являются выбор номенклатуры показателей качества и способа их определения, выбор базовых показателей аналога, выбор метода оценки уровня качества.

В ыбор номенклатуры показателей качества и способа их определения. Система показателей качества продукции (или процесса) необходима для отражения экономической сущности качества через технические характеристики. Показатель качества – это количественное выражение одного или нескольких характеристик объекта применительно к определенным условиям его создания и эксплуатации. В разделе 2.1 нами показано, что качество продукции характеризуется эксплуатационными показателями, которые называются базовыми. Их-то и надо выбирать для оценки уровня качества. В практических оценках, особенно при сравнении выпускаемого изделия с аналогом конкурента, выбирают те показатели качества, которые наиболее полно характеризуют новизну конструкции.

Способы определения величины показателей качества зависят от конструкторских, технологических и эксплуатационных особенностей продукции.

В машиностроении, например, применяются следующие способы:

• инструментальные (использование различных измерительных и контрольных приборов),

• расчетно-аналитические (расчет показателей и установление взаимосвязи между ними),

• опытные (проведение испытаний, а в отдельных случаях и физико-математическое моделирование на специальных установках),

• лабораторные (определения показателей с помощью лабораторных анализов и испытаний),

• органолептические (определения показателей с помощью органов чувств),

• социальные (определение показателей путем анкетного опроса потребителей),

• экспертные (использование экспертных методов оценивания показателей в баллах или других размерностях).

Обычно одновременно применяется несколько способов для определения одного и того же показателя.

Рассмотрим, для примера, экспертный метод оценки показателя. Оценки должны быть независимы. Это значит, с одной стороны, что эксперты не должны быть заинтересованы в результате, а с другой, чем больше экспертов, тем меньше вероятность зависимой оценки. Допустим, что число экспертов N, оценка каждого эксперта p_i . Желательно для повышения точности оценки проводить несколько серий опросов m. Тогда в одной серии средняя оценка показателя равна

Окончательная оценка для m серий имеет вид

Выбор базовых показателей аналога. От выбора аналога будет зависеть не только уровень качества спроектированного изделия, но, возможно, и судьба предприятия. Сможет ли новое изделие потеснить конкурентов, долго ли оно будет держаться на этом рынке и быстро ли окупит затраты на подготовку производства, разорит или обогатит производителя? Какое изделие лучше выбрать в качестве аналога? На последний вопрос можно из мировой практики предложить три ответа:

• реально выпущенные в продажу изделия аналогичного назначения российских или зарубежных фирм,

• изделия, находящиеся в разработке,

• нормативно-техническую документацию и стандарты (российские или международные).

Первый ответ – наиболее простой для решения поставленной задачи, но не оптимальный. К реально существующим изделиям-аналогам надо предъявлять требования технического совершенства. Такие аналоги должны находиться на высоком уровне качества, так как ориентированная на этот уровень качества продукция выйдет на рынок намного позже. Достаточно часто в качестве аналога выбирается последняя, выпущенная в продажу модель того же предприятия. Это целесообразно, если на рынке нет достойных конкурентов этой модели. Второй ответ был бы оптимальным решением, учитывая, что в этом случае в изделии можно воплотить самые последние достижения в данной отрасли. Сложность ориентации на показатели качества аналога, находящегося в разработке, заключается в отсутствии по ним открытой информации. Рекомендовать промышленный шпионаж нельзя, но провести информационный анализ возможных публикаций и патентов в открытой печати, материалов научных и практических конференций и семинаров, выступлений на радио и телевидении, связанных с разрабатываемой моделью конкурента, не только можно, но и нужно. При отсутствии действующих и разрабатываемых аналогов в качестве базовых показателей качества последнего могут выступать требования стандартов и прогрессивные нормативы.

Выбор метода оценки уровня качества. Для оценки уровня качества применяются, как правило, два наиболее распространенных метода: дифференцированный и комплексный.

Дифференцированный метод заключается в сопоставлении единичных показателей качества данного изделия с соответствующим единичным показателем аналога. Пусть единичные показатели качества изделия являются P_иi (i = 1, 2, 3, … n) и аналога P_аi (i = 1,2,3,…n), где n – число показателей. Сопоставление показателей может иметь следующий вид: Р_и/Р_а, Р_а/P_a , Р_и – Р_а, Р_а – Р_и и др. Наиболее часто применяются первые два отношения. Допустим, q_i = Р_и/Р_а .

При анализе результатов имеют место три варианта соотношений: по всем показателям q_i > 1; по всем показателям q_i < 1; по одним показателям q_i меньше единицы, по другим – больше единицы. Первый вариант бесспорен – наше изделие лучше аналога. Так же бесспорен и второй вариант – наше изделие хуже аналога. Очевидно, что запускать его в производство рискованно. Наиболее часто при создании нового изделия сталкиваются с третьим вариантом. В этом случае оценка производится по важным (ответственным) показателям качества, у какого изделия (или аналога) встречаются чаще соотношения q_i > 1, то изделие (или аналог) и является лучшим по качеству. Во всех других случаях однозначного решения не будет.

Комплексный метод заключается в определении уровня качества продукции по совокупности показателей. Комплексные показатели подразделяются на обобщенные и интегральные.

Обобщенный показатель качества Q_об применяется, когда надо выразить сложное свойство качества продукции. Например, надежность изделия является обобщенным показателем более простых показателей: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость. Определим обобщенный показатель надежности при известных значениях q_i простых показателей: q₁, q₂ ,q₃, q₄. Так как простые показатели надежности имеют разную степень важности, то необходимо учесть их вес c_i . Тогда

Интегральный показатель применяется чаще всего для оценки сложных экономических показателей. Например, эффективность изделия. Обычно под эффективностью изделия понимается отношение суммарного полезного эффекта W от работы изделия к сумме затрат на его создание K_o и эксплуатацию S:

Чаще всего приведенный интегральный показатель используется для оценки эффективности машин, станков, сложных механизмов и аппаратов, совершающих определенную работу. На практике используются и безразмерные интегральные показатели, которые годятся для оценки эффективности любой продукции. В этом случае под эффективностью продукции понимают отношение суммарной стоимости реализованной продукции, изготовленной за определенный промежуток времени, к затратам на изготовление этой продукции.

Оценка надежности. Надежность – важнейший обобщенный эксплуатационный показатель назначения изделия, и определение ее составляющих (безотказность, долговечность, ремонтопригодность) является часто достаточно трудоемкой задачей.

Безотказность изделия характеризуется вероятностью его безотказной работы P(t) и численно определяется двумя значениями:

• вероятностью безотказной работы за определенный промежуток времени – P(t_p),

• средней наработкой на отказ (или наработкой до первого отказа) – T_ср.

Очевидно, что с течением времени изделие стареет, и его безотказность непрерывно падает (рис. 5.4.).

Средняя наработка на отказ определяется интегралом

Численно Т_ср соответствует площади под кривой Р(t) на рис. 5.4.

На практике наработка на отказ Т_ср определяется путем испытаний ряда одинаковых изделий до отказа, и затем вычисляется среднее значение времени их работы. Вероятность безотказной работы изделия определяется как отношение числа отказавших в процессе испытания изделий за определенный промежуток времени к общему числу изделий, проходивших испытания.

Для оценки безотказности какого-либо агрегата или узла, состоящего из разных элементов, каждый из которых имеет свою вероятность отказа, необходимо знать структуру взаимодействия этих элементов. Если все элементы расположены последовательно, то вероятность безотказной работы агрегата равняется произведению вероятности безотказной работы всех элементов:

Если все элементы агрегата действуют параллельно, то вероятность безотказной работы агрегата равна безотказности элемента, имеющего наименьшую вероятность.

Если в последовательной цепочке элементов агрегата есть слабые звенья (с низкой вероятностью безотказной работы), то применяется резервирование по этим элементам. Резервирование заключается в том, что вместо одного слабого звена ставятся параллельно два и более слабых звеньев. При этом в случае отказа одного слабого звена выполнение работы возьмет на себя другое звено, расположенное параллельно отказавшему. Так, например, резервируют на самолете работу моторов (обычно на пассажирских самолетах устанавливают не менее двух двигателей), которые являются наиболее ответственными элементами самолета.

Любое изделие в процессе своего жизненного цикла имеет три стадии: стадия приработки, стадия нормальной работы и стадия катастрофического износа (рис. 5.5). Очевидно, что в процессе приработки и в процессе катастрофического износа интенсивность (частота) отказов λ(t) изделия значительно выше, чем на стадии нормальной работы. Как правило, стадия нормальной эксплуатации характеризуется постоянной интенсивностью отказов, то есть λ = const.

При известной величине интенсивности отказов λ вероятность безотказной работы изделия вычисляется по экспоненциальному закону распределения:

P(t) = exp (-λt).

Д олговечность изделия определяется временем его эксплуатации от начала работы до момента начала катастрофического износа. Очевидно, что значение долговечности конкретного изделия является случайной величиной, вызванной вариабельностью процессов изготовления изделий. Долговечность иногда называют ресурсом или средним сроком службы изделия.

Ремонтопригодность изделия определяется средней длительностью (или трудоемкостью) ремонта.

На практике часто используют интегрированный показатель надежности в виде показателя готовности изделия К_г, который более наглядно отражает специфику эксплуатации (рис. 5.6):

где Т_ср - наработка на отказ,

Т_рем – средняя длительность ремонта.

С учётом профилактических работ коэффициент готовности преобразуется в коэффициент технического использования

где Тпроф – средняя длительность профилактических работ.

Для выбора показателей надежности объекта необходимо рассмотреть модель его функционирования. Если есть возможность описать модель математически, то обычно проводится математическое моделирование процессов функционирования модели с проверкой ее на надежность при более напряженных режимах, чем при эксплуатации. При построении физических моделей можно провести отработку на надежность при ускоренных испытаниях. Ускоренные испытания экономически выгодны при больших сроках установленной наработки объекта на отказ – 5000 часов и выше. Эти испытания проводятся путем воздействия на объект исследования механическими и климатическими факторами, значительно превышающими уровни условий нормальной эксплуатации. По специальным зависимостям, полученным из сравнительного опыта испытаний объектов в нормальных и ускоренных режимах, рассчитываются показатели надежности для испытываемого образца продукции.

Представляет интерес метод отработки на надежность функционирования сложных систем, имеющих программное обеспечение. Технология проведения испытаний состоит из следующих этапов:

• разрабатывается схема объекта (система), в которой все, влияющие на надежность компоненты (в том числе и программное обеспечение), выстраиваются в последовательную цепочку, независимо от их расположения в реальном объекте,

• определяются (из опыта или расчета) критерии оценки отказоустойчивости объекта и назначаются этапы (отрезки времени) прогона всей системы. При этом для каждого этапа отладки системы назначается допустимое количество отказов (сбоев) и продолжительность прогона системы,

• далее система ставится на установленное (но не более трех суток) время испытаний и прогоняется на всех, необходимых для решения установленных задач, режимах,

• в случае отказа испытание прерывается для выяснения причины отказа, которая устраняется, и испытание системы продолжается до истечения установленного времени,

• отработка системы с выявлением и устранением причин продолжается до тех пор, пока количество отказов (или сбоев) системы за установленное время не будет соответствовать нормативу технического задания.

Очевидно, что установленные нормативы числа отказов соответствуют расчетным параметрам надежности системы. Обычно отработка на устойчивость сложной технической системы длится достаточно долго (несколько месяцев), но экономический эффект этого метода неоднократно проверен практикой.