Сложные статистические методы управления качеством

тирования заготовок, деталей и инструментов. В результате изменяется структура АС, ее компоновочные решения и уменьшается занимаемая ею производственная площадь.

В условиях использования оборудования с ЧПУ системное интегрирование потоков АС осуществляется под воздействием программного обеспечения П-потока. Оборудование при этом разделяется на несколько логических (по управлению) групп. Так, для станочного оборудования с ЧПУ могут быть сформированы следующие группы:

- группа 1 - станки с современными системами ЧПУ, оснащенные устройствами для объединения их в сеть с реализацией терминальных задач на основе ОС Windows;

- группа 2 - станки с ЧПУ, оснащенные последовательными портами ввода/вывода данных RS232 без стандартных сетевых протоколов;

- - группа 3 - автоматизированные рабочие места (АРМ) технологов-программистов и диспетчера на базе достаточно мощных ПК.

При таком разделении задача обеспечения П-по-током передачи и обмена данными между ЧПУ оборудованием и архивом технологических программ осуществляется через стандартную сеть Ethernet (группа 1 ) и последовательный порт RS232 (группа 2). При этом реализуются следующие функции: хранение данных ЧПУ в базе данных Microsoft SOL Server; обслуживание и администрирование машинных данных и архивов данных по приводам и электроавтоматике; конфигурирование системы; импорт/экспорт данных; передача данных на станки с ЧПУ и в обратном направлении; администрирование пользователей; управление фильтрами данных и др.

Передача и прием данных производится с помощью программы, интегрированной с ЧПУ станков и архивом программ. Для оператора АС на экране управления йЫС предусмотрена возможность просмотра списка доступных программ и данных ЧПУ в режиме реального времени.

Программным обеспечением (ПО) П-потока решаются задачи по учету времени работы и простоев оборудования, а также работы с сигналами аварийных сообщений при автоматическом подключении соответствующих служб для их реагирования и анализа ситуаций на АС (на участке, в цехе).

На основе учтенных данных программным обеспечением П-потока определяется комплекс показателей эффективности функционирования системы. При этом ПО предусмотрена возможность привлечения специалистов для выработки экспертных оценок и принятия решений. При определении эффективности работы АС или отдельного ее рабочего места (станка) могут использоваться следующие зависимости:

Q = ( ^ (Кобщ.  (Тз - Тп)) / Тз,

Кач. = ( ^ (Кобщ. - Кбр.)) 100%/ (Кобщ.),

ОЕЕ = Кисп.  Q  Кач./106,

МТРВ = Тпрод. / Колич. нарушений,

МТТR = Длит наруш. / Колич. наруш.,

где Q - производительность в ед. времени ( мин); Кач.

- качество работы системы или ед. оборудования; ОЕЕ

- ремонт, средняя наработка до ремонта; Кобщ. - общее количество изготовленных деталей; Кбр. - количество бракованных деталей; Кисп. - коэффициент использования оборудования; Тз - запланированное время работы

АС (час, смена в минутах); Тп - время простоев единицы оборудования; Тпрод. - полезное оперативное время работы оборудования.

Внедрение данной системы определения показателей эффективности значительно увеличивает информационную картину работы оборудования АС, завершает под воздействием П-потока интеграцию всех 3-х потоков в единый автоматизированный Т-поток, что позволяет непрерывно оптимизировать производственный процесс и объективно оценивать целесообразность принимаемых технических и организационных решений.

Таким образом, П-поток системы выполняет множество различных производственных и всевозможных обслуживающих функций, включая функции диагностики и сервиса.

Список литературы:

1. Наянзин Н.Г.Поисковое проектирование гибких производственных

систем.- М.: ВНИИТЭМР, 1986.-75с.

2. Пухов А. С. Синтез решений при поисковом проектировании автома-

тизированных систем: Монография. - Курган: Изд-во Курганского

гос. ун-та, 2009.-154с.

УДК 658.562.012.7 Ф.Н. Салахов

Курганский государственный университет

СЛОЖНЫЕ СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ

Аннотация

В статье рассматриваются статистические методы управления качеством на основных стадиях жизненного цикла продукции, начиная от требований потребителей и заканчивая производственными процессами для реализации этих требований в параметры показателей качества ожидаемого продукта

Ключевые слова: индексы воспроизводимости, концепция Тагути, функция потерь, «дом качества».

F.N. Salakhov Kurgan State University

DIFFICULT STATISTICAL METHODS OF QUALITY MANAGEMENT

Annotation

In article statistical management methods by quality at the basic stages of life cycle of production are considered, from the beginning of consumers' requirements to finishing productions for realisation of these requirements in parametres indicators of product expected quality.

Key words: reproducibility indexes, the concept of Taguti, function of losses, «the quality house».

Многие из современных статистических методов управления качеством довольно сложны для восприятия, что ограничивает их широкое применение. Особенность этих методов состоит в том, что для их применения требуется инженерное образование, а также специальная подготовка в области математической статистики и теории вероятностей. Из многообразных сложных методов можно выделить такие, как индексы воспроизводимости, статистические методы приёмочного контроля, методы Тагути, методы развертывания функции качества.

СЕРИЯ «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ», ВЫПУСК б

181

Индексы воспроизводимости - один из классов количественных характеристик устойчивости процессов. В производстве они используются для оценки потенциальной точности процесса, которая реализуется только при отсутствии воздействия неслучайных дестабилизирующих факторов. Известно, что индексы воспроизводимости широко распространены в различных отраслях промышленности в Японии и США.

По своей природе индексы воспроизводимости - это показатели, вычисляемые на основе выборочных наблюдений. В зависимости от обстоятельств они учитывают настроенность процесса на номинал, положение номинала относительно середины поля допуска, вид закона распределения измеряемой случайной величины, временной интервал и многое другое.

Установлено, что если процесс находится под действием обычных (случайных) причин изменчивости и имеет стабильное и повторяемое распределение во времени, то он считается статически управляемым (рис.1 а). Выход такого процесса вполне предсказуем. Другое дело, если процесс находится под действием особых (неслучайных) причин изменчивости, к тому же неидентифици-рованных и неустраненных. Такой процесс рассматривается как статически неуправляемый, и выход его совершенно непредсказуем (рис.1 б).

б

Рис.1. Варианты изменчивости процесса: а - процесс стабилен во времени и предсказуем; б - процесс нестабилен во времени и непредсказуем

К числу наиболее простых индексов воспроизводимости, количественно определяющих способность процесса сохранять устойчивость в пределах допуска, относятся:

Ср - показатель возможности процесса;

СРи - верхний показатель воспроизводимости процесса;

СР1_ - нижний показатель воспроизводимости процесса;

Срк - показатель налаженности процесса;

К - показатель центрированности процесса.

Эти индексы образуют полную систему показателей работы процесса и могут использоваться и с двусторонними, и с односторонними допусками и с заданными номиналами, и без них. Приведенные индексы воспроизводимости создают общий «язык» для рабочих, технологов, конструкторов и менеджеров, позволяют анализировать характеристики производственных процессов.

Наиболее важный индекс Ср определяется как отношение допустимого разброса Д к шестикратной величине среднеквадратичного отклонения показателей качества изготовляемой продукции и :

Ср =

Л

и

Допустимый разброс процесса представляет собой разность между значениям верхней (иЭ1_) и нижней (1_Э1_) границами допуска [1].

Для воспроизводимости процесса фактический разброс равен допустимому разбросу и, следовательно, Ср = 1. Значение Ср > 1 соответствует желательному процессу, в котором фактический разброс меньше допустимого. Если Ср < 1, то фактический разброс больше допустимого. Ср = 1,33 достаточен для большинства производственных процессов. Данное значение Ср дает гарантию того, что процесс сохранит свою стабильность, если в нем возникнут дополнительные источники погрешности. Для обеспечения нормы брака одна деталь на миллион надо иметь Ср = 1,66.

Индексы СРи и СР1_ определяются соответственно по формулам:

СРи =

шь-х

3

СР1_ =

Х-Ь8Ь 3

где Х - среднее значение характеристики процесса.

Индексы СРи и СР1_ связаны с Ср через зависимость Ср = (СРи + СР1_)/2 и удобны для определения налаженности процесса, когда задается только одна граница допуска. При этом предполагается, что для этих индексов Х никогда не выходит за границы допуска.

Индекс Срк измеряет воспроизводимость на той границе допуска, на которой существует вероятность получения брака. Расчет Срк позволяет сравнить возможность процесса Ср с показателем его налаженности Срк с помощью индекса К. Если процесс точно центрирован,

то х =т, и в этом случае брак отсутствует

_ шь - ЬБЬ X

(т —-2-). Соотнеся разность т - X

с половиной допустимого разброса, получаем:

К =

2(т - X) ШЬ - ЬБЬ

При точном центрировании процесса К = 0; если т совпадает с любой границей допуска, то К = 1. Значения Срк и Ср связаны соотношением Срк = Ср (1 - К). Так как К принимает значения в пределах от 0 до 1, эта зависимость показывает, что Срк всегда меньше или равно Ср. Если Ср > 1, то процесс имеет хорошую точность, и процедура его настройки оптимальна. Если Ср < 1; Срк < 1 и Срк значительно меньше Ср, то процесс имеет доста-

а

точно высокую потенциальную точность, но плохо настраивается относительно границ регулирования. В этом случае с целью улучшения процедур настройки процесса и снижения уровня несоответствий целесообразно применение, например, контрольных карт Шухарта [2].

Статистические методы приемочного контроля . Сущность его заключается в следующем. От партии продукции объемом (N1), соблюдая принцип случайности, отбирают выборку из (п) единиц, как правило, значительно меньше, чем N. Все единицы в выборке подвергают контролю, в результате которого определяют степень пригодности каждой единицы для дальнейшего использования. Затем рассчитывают те или иные обобщенные статистические характеристики, которые сравнивают с нормативными, то есть заданными в нормативно-технической документации. В результате сравнения выносят суждение о качестве всей партии и о ее дальнейшем использовании.

Статистический приемочный контроль осуществляется по строго обоснованному плану контроля, под которым понимается совокупность данных в виде контроля, объемов контролируемой партии продукции, выборок (для штучной продукции), о контрольных нормативах и решающих правилах. Основными количественными характеристиками контроля являются: уровень дефектности, риск поставщика, риск потребителя, приемочное число, браковочное число.

Поскольку выборка продукции для контроля не всегда несет достаточно объективную информацию о качестве проверяемой партии, то как для изготовителя, так и для потребителя всегда присутствует элемент риска (нерискованных действий, как и нерискованных бездействий вообще не существует). Иногда партия продукции признается потребителем несоответствующей установленным требованиям, так как по результатам контроля выборки были получены неудовлетворительные результаты. Это риск поставщика (а ). Не исключена вероятность приемки партии продукции неудовлетворительного качества (по результатам контроля выборки), это - риск потребителя

(Р ). Учет рисков а и Р при планировании контроля страхует поставщика от браковки качественной партии, а потребителя - от приемки некачественной партии.

Полностью устранить риск обоих видов затруднительно, но можно точно его определить путем использования статистических методов. Статистический приемочный контроль отличается от обычного контроля тем, что в нем, прежде всего, оговариваются величины разумных рисков поставщика и потребителя, в то время как при обычном контроле каждая сторона рискует неопределенно.

Сумма а и Р характеризует вероятность неправильных оценок качества продукции, а величины 1 - а и 1 - Р - вероятность правильных оценок, то есть достоверность контроля. На практике величины а и Р выбирают обычно равными 0,10; 0,05 и 0,01 (10,5 и 1 %). Назначение их не является статистической задачей, а полностью определяется последствиями от неверно принятых решений.

Статистический приемочный контроль проводится по альтернативному или количественному признаку. В первом случае без регистрации числовых значений показателей качества выносят одно из двух альтернативных решений: годная или негодная продукция. Во втором случае регистрируют и контролируют значения показателей качества продукции. Классификация видов статистического приемочного контроля приведена на рис.2.

Статистический приёмочный контроль

Контроль по альтернати вному пр изн аку

Контроль по количественному признаку

й й ¿1 й й й ¿1 й

Рис. 2. Классификация видов статистического приемочного контроля: 1 - одноступенчатый; 2 - двухступенчатый; 3 - многоступенчатый;

4 - последовательный; 5 - с разбраковкой;

6 - нормальный; 7 - усиленный; 8 - облегченный

При использовании статистических методов приемочного контроля в стандартах и технических условиях на продукцию, в контрактах на поставку обязательно указываются планы контроля. В документации фиксируется порядок работы с забракованными партиями: вид разбраковки, возможность реализации части продукции по сниженной цене, возможность возврата партии поставщику и т.д.

Методы Тагути развивают идеи математической статистики, относящиеся, в частности, к статистическим методам планирования эксперимента.

Главная целевая направленность концепции или, как ее часто называют, философии Тагути - это повышение качества с одновременным снижением его стоимости.

Традиционно в статистических методах качество и стоимость рассматривались раздельно, причем качество считалось главным фактором. Вначале, на этапе проектирования, определялись средние характеристики качества, исследовался их разброс, и если он не выходил за установленные пределы, характеристики принимались. Затем на основе полученных характеристик рассматривались стоимость изделия. Если она оказывалась выше заданной величины, то методом последовательных приближений уровень качества и стоимость подстраивали так, чтобы стоимость приближалась к расчетной величине.

В отличие от этого, при расчетах по методике Тагути главным считается экономический фактор (стоимость). Стоимость и качество связаны общей характеристикой, называемой функцией потерь качества.

Эта функция введена Тагути в развитие идей Ф.Тейлора, который в начале века ввел понятие о номинале и допусках, а также доказал, что попадание в границы допуска не приводит к потере качества (рис.3 а). Согласно концепции Тагути (рис.3 б), качество изделия с параметром, попадающим внутрь поля допуска, зависит от его близости к номиналу: когда значение параметра совпадает с номиналом, то потери не только для предприятия-потребителя, но и для всего общества равны нулю; при движении дальше по кривой они начинают возрастать. Чем выше качество, считает Тагути, тем меньше потери общества.

Концепция Тагути разделяет жизненный цикл продукции на два этапа:

• первый этап: исследовательские и опытно-конструкторские работы; проектирование; опытные образцы; отладка

• второй этап - собственно серийное производство и эксплуатация.

СЕРИЯ «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ», ВЫПУСК 5

183

Рис.3. Функция потерь качества: а - традиционная концепция; б - концепция Тагути

няющую требования потребителей с возможностями предприятия для их удовлетворения.

Строительство «дома качества» начинается с его «левой стены», представляющую собой перечень требований потребителей к качеству продукции. Далее строится «правая стена» в форме матрицы, в которой определяется характер зависимости между требованиями потребителей и свойствами продукции. Строительство завершается возведением «крыши» над «правой стеной» дома. «Крыша» позволяет оценить корреляцию свойств разрабатываемой продукции в зависимости от требований потребителей, что дает возможность разработчикам выбрать наилучший вариант проекта решения.

Будучи набором процедур планирования и взаимодействия, QFD фокусирует и координирует потенциал всего предприятия, создавая основу для тесного взаимодействия специалистов различного профиля. Это оригинальный, наглядный и достаточно эффективный статистический метод обеспечения качества, к сожалению, не нашел должного применения в отечественной практике.

Список литературы

1.Лапидус В. А. Всеобщее качество (ТОМ) в российских компаниях / Гос. ун-т управления; нац.фонд подготовки кадров. - М.: ОАО

"Типография "Новости", 2000. - 432 с.

2.Свиткин М.З. и др. Менеджмент качества продукции на основе международных стандартов ИСО. - СПб.: Сиб. Изд-во С.Петербургской картофабрики ВСЕГЕИ, 1999. - 403 с.

а

б

В отличие от традиционного подхода, контроль качества производится главным образом на втором этапе. Тагути считает, что основы качества закладываются в самом начале жизненного цикла продукции. Подобный подход позволяет построить любую работу таким образом, чтобы показатели качества продукции в наименьшей степени зависели от несовершенства технологии, некачественного сырья, изменения условий окружающей среды и других помех, неизбежных в производстве и эксплуатации.

По имеющимся сведениям методы Тагути широко используются не только на предприятиях Японии, но и многих других стран с экономическим эффектом, составляющим заметную долю валового национального продукта государств.

Развертывание функции качества (ОРО) - метод планирования характеристик продукции на основе исследования рынка с целью максимального удовлетворения требований потребителей с наивысшим качеством в кратчайшие возможные сроки и при минимальных затратах изготовителя. Строго говоря, ОРО является логическим развитием концепции Тагути.

В самом общем виде метод ОРО - это инструмент добывания и обработки сведений о том, что в действительности хочет видеть потребитель. Он помогает предприятию определить приоритеты в удовлетворении требований и ожиданий потребителя. В процессе ОРО пожелания потребителей трансформируются в конкретные требования к разработке продукции, поскольку между потребительскими свойствами и нормируемыми в технических условиях показателями существует большое различие.

Процесс ОРО начинается с исследования рынка и изучения требований потребителей к качеству продукции. Однако эти требования зачастую противоречат друг другу. Для преодоления возникающих в связи с этим затруднений метод ОРО предлагает средство, называемое "домом качества" и представляющее собой матрицу соеди-

А.С. Ледяев, Л.В. Рохин

Курганский государственный университет

ИНСТРУМЕНТЫ T-FLEX CAD: ПРИМЕНЕНИЕ ВНУТРЕННИХ БАЗ ДАННЫХ ПО ССЫЛКЕ ДЛЯ ПОДБОРА ИЗДЕЛИЙ ИЗ БАЗЫ ДАННЫХ ПРОДУКЦИИ ПРЕДПРИЯТИЯ. ФОРМИРОВАНИЕ ДАННЫХ ДЛЯ СПЕЦИФИКАЦИИ

Аннотация

В статье описываются алгоритмы работы созданной авторами специализированной САПР обвязок трубопроводной арматуры [1]. Рассматриваются задачи подбора изделий из номенклатуры предприятия, применение внутренних баз данных по ссылке, управление цветом изделий в случае отсутствия необходимого изделия в базе данных предприятия. Также рассматривается алгоритм учета дополнительно комплектуемых изделий (уплотнительные кольца, прокладки, опциональные изделия) при формировании спецификации.