Разработка системы сбалансированных показателей в области качества с учетом ограничивающих факторов

СТАНДАРТИЗАЦИЯ, СЕРТИФИКАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ

Однако мы можем отобразить множество цели G во множество действий, найдя его прообраз g при

отображении ф - нечеткое множество действий, приводящих к заданной нечеткой цели без учета ограничений. Тогда, аналогично рассмотренному выше случаю, решением задачи будет пересечение gflC прообраза цели с множеством ограничений.

Описанный выше способ решения задачи достижения нечеткой цели называется подходом Беллмана-Заде [1]. Он основан на представлении множества цели и множества ограничений как подмножеств одного пространства и является одной из самых ранних моделей принятия решения в условиях нечеткой информации.

Однако оптимизационные задачи принятия решений чаще формулируются в другой форме - в форме задачи математического программирования.

Четкая задача математического программирования состоит в максимизации функции ф(х) - критерия эффективности - на множестве допустимых действий C с X, то есть в поиске допустимого действия х* е Argmax ф(x), доставляющего максимум критерия эффективности. Простейшее обобщение этой задачи на нечеткий случай можно получить, если допустить, что множество ограничений C может быть нечетким, оставив критерий эффективности четким.

Можно решить задачу максимизации обыкновенной, четкой функции на нечетком множестве, «от-нормировав» на единицу максимизируемую функцию, заменить ее нечетким множеством цели G с функцией принадлежности pG (х) х)/supф(х ) и вос-

х'еХ

пользоваться подхэдом Беллмана-Заде [1]. Однако это не совсем корректно, так как нормировка именно на единицу представляется малообоснованной.

Список литературы

1. Беллман Р., Заде Л. Вопросы принятия решений в расплывчатых условиях // Вопросы анализа и процедуры принятия решений. М.: Мир, 1976.

2. Гун Г.С. Квалиметрические модели управления качест-вом металлопродукции // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2003. № 1. С. 102-108.

Другой подход к решению задачи оптимизации при нечетких ограничениях основан на понятии уровня нечеткого множества.

В этом подхэде задача максимизации функции на нечетком множестве, по сути, заменяется совокупностью задач максимизации функции на множествах уровня множества допустимых альтернатив. При этом, если альтернатива х е X максимизирует критерий эффективности ф(х) на множестве Сх уровня Хе [0,1] , то мы, грубо говоря, считаем, что степень принадлежности этой точки нечеткому решению равна X.

Более формально, если Сх := ]х е X : рС~ (х) >Х} -множество уровня нечеткого множества допустимых

альтернатив, N (X): <!х=е X: ф( х) =sup ф( х^1 -

[ х'еДА) ' ’)

множество точек максимума критерия эффективности на этом множестве уровня, то решением задачи оптимизации называется нечеткое множество Д с X с функцией принадлежности

к хе N

Можно показать, что если точка х е X принадлежит решению с ненулевой достоверностью, то есть х е suPP Лд , то р = (х) р, (х) .

Нечеткому решению Д задачи соответствует нечеткое значение максимума критерия эффективности ф(Д j - образ нечеткого решения Д при

отображении ф.

List of literature

1. Bellman R., Zade L. Solution issues in the vague conditions // Analysis and procedure issues of solutions. M.: World, 1976.

2. Gun G.S. Qualimetry models of quality control of metal production // Vestnik MSTU named after G.I. Nosov. 2003. № 1. P. 102-108.

УДК 65.01.1.004.12

СалганикВ.М., Песин A.M., БережнаяГ.А., Тимошенко В.И., ТарасовВ.А.

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ СБАЛАНСИРОВАННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ В ОБЛАСТИ КАЧЕСТВА С УЧЕТОМ ОГРАНИЧИВАЮЩИХ ФАКТОРОВ

В настоящее время встречается все больше публикаций и выступлений с критикой стандартов ИСО серии 900 и основанных на них систем менеджмента качества соответственно. Основными недостатками называют оторванность СМК от бизнеса и отсутствие встроенных показателей эффективности [1-3]. В качестве решения этой проблемы предлагают создавать различные интегрированные системы менеджмента

(ИСМ) на базе уже существующих СМК, сертифицированных на соответствие ИСО 9000 [1, 4, 5].

В ГОУ ВПО «МГТУ им. Г.И.Носова» на кафедре обработки металлов давлением ведется работа по созданию подобной ИСМ, которая основана на принципах стандартов ИСО серии 9000 и сбалансированной системы показателей (ССП), интегрированной с теорией ограничений (Т О) (рис. 1).

72

Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2009. № 1.

Моделирование трансформации показателей качества металлических изделий...

Корчунов А.Г.

Подобная интегрированная система менеджмента позволяет сфокусировать внимание организации на участке, который ограничивает ее при достижении поставленных целей в области качества. Это достигается за счет эффективного использования инструментария и методологии теории ограничений. Кроме того, целесообразно направить процессы, протекающие во всехсфе-рах деятельности предприятия, на устранение ограничивающего фактора в рамках сбалансированной системы показателей. Философия этой системы подразумевает взаимосвязанное управление ее показателями.

В данном случае под узким местом в области качества понимается такой ресурс, уровень работы или доступный объем которого не позволяет достичь предприятию требуемого или запланированного им качества. В качестве «узкого места в области качества» может выступать как материальное ограничение, например оборудование или трудовые ресурсы, так и нематериальное ограничение, например используемая методика принятия решений, форма оплаты труда или стиль руководства организацией.

Выявленные ограничения необходимо учитывать при установке целевых значений показателей результативности, определенных в каждом из блоков ССП в области качества, поскольку именно от эффективной выработки потенциала выявленных ограничений зависит достижение поставленных целей.

Показатели результативности в соответствии с методологией сбалансированной системы показателей формируются в зависимости от мировоззрения и стратегии каждой конкретной компании. Этим объясняется гибкость и универсальность данного подхэда к управлению. Но в рамках настоящей работы предлагается использовать другой подход к формированию системы показателей.

Предлагается выделить две группы показателей: обязательные и опреде-ляемые организацией самостоятельно.

К обязательным относятся еле -дующие показатели:

1. Показатели теории ограничений:

1.1. Чистаяприбыль.

1.2. Денежный поток.

1.3. Рентабельность инвестиций.

1.4. Поток прибыли - средства, получаемые системой через продажи.

1.5. Операционные раежды - средства, затрачиваемые системой для превращения запасов в продажи.

1.6. Запасы - средства, затрачиваемые системой на иеждное сырье, материалы и полуфабрикаты.

2. Показатели выбора приоритетных мероприятий в области качества:

2.1. Средневзвешенный поток прибыли

I пп/ • Q

пп =

IQ

где ППсрш - средневзвешенный поток прибыли, руб./ч; ПП! - поток прибыли i-го вида продукции после проведения мероприятия, руб./ч; Q/ - объем продаж i-го вида продукции после проведения мероприятия в области качества, т.

В процессе оптимизации АППср ю ^ max .

2.2. Показатель эффективности мероприятий в области качества

АПП • Т

__ С-р.вЗ.

~ знк ;

где Э - эффективность мероприятия в области качества, руб./руб.; ЗНК - затраты на проведение отдельного мероприятия в области качества, руб.

Рис. 1. Модель сбалансированной системы показателей в области качества с учетом ограничивающих факторов

Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2009. № 1.

73

СТАНДАРТИЗАЦИЯ, СЕРТИФИКАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ

Результаты расчета приведенных выше показателей являются достоверными при условии

I

i=1

nPi

= T = const

где Прi - производительность i-ro агрегата на «узком месте», т/ч; Т - период времени, по истечении которого оцениваются результаты проведения мероприятий в области качества, ч.

Предложенная ИСМ реализуется в рамках расширенного процесса непрерывного улучшения, представленного на рис. 2.

Кроме того, в структуре расширенного процесса непрерывного улучшения представлен алгоритм выбора приоритетныхмероприятий в области качества:

1. Выявление ограничивающего ресурса.

Критерием определения «узкого места» выступает показатель расчетной загрузки:

где Qi - объем рыночной потребности в продукции i-ro вида, т; t, - трудоемкость обработки единицы продукции i-ro вида на данном агрегате, машино-часы; k - количество видов продукции, технологический маршрут которых проходит через данный агрегат; Нфв - располагаемое времяработыj-ro агрегата, машино-часы.

2. Определение номенклатурного списка продукции, технологический маршрут которой прождит через выявленное на предыдущем этапе «узкое место».

3. Составление таблиц приоритетности продукции.

Составление таблиц приоритетности ведется по

показателю маржинального дожда в единицу времени работы «узкого места», рассчитанному для всех определенных ранее позиций продукции.

Расчет показателя производится по следующей формуле:

МД™

Ц i - пз,

УМ

h

I Q,i

з„ =

я„

•100%,

Рис. 2. Схема расширенного процесса непрерывного улучшения

где МД™ - маржинальный доход в единицу времени работы «узкого места» i-ro вида продукции, руб./ч; Ц, - цена i-ro вида продукции, руб.; ПЗ, - величина переменных расходов на единицу продукции i-ro вида, руб.; Дм - длительность обработки единицы продукции i-ro вида на «узком месте».

4. Оценка качества группы наиболее приоритетных видов продукции и разработка возможных мероприятий по его улучшению.

5. Выбор приоритетных мероприятий в области качества, т.е. наиболее эффективных с экономической точки зрения.

Для расчетов на данном этапе рекомендуется использовать средневзвешенный поток прибыли и показатель эффективности, рассчитываемые по формулам (1), (2) и (3).

6. Реализация выбранных мероприятий .

Предложенные выше система показателей и алгоритм выбора приоритетных мероприятий в области качества были реализованы на примере технологической системы ЛПЦ-8 ОАО «ММК» -ЦЛХП ОАО « ММК-МЕТИЗ ».

Было установлено, что в технологической системе ЛПЦ-8 - ЦЛХП один из цежв является незагруженным (ЦЛХП). Следовательно, чтобы определить «узкие места» данной схемы, необходимо проанализировать технологические цепочки другого цеха - ЛПЦ-8. Произведенный расчет на основании имеющегося портфеля заказов показал, что наиболее загруженным является термическое отделение - участок колпаковых печей. Необходимое количество часов на «узком месте» равно 43567, при этом дос-

74

Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2009. № 1.

Моделирование трансформации показателей качества металлических изделий...

Корчунов А.Г.

тупно только 25337 ч. Таким образом, коэффициент загрузки составляет 1,72%.

В соответствии с имеющимся номенклатурным списком была сформирована таблица приоритетности заказов на продукцию цеха по «узкому месту» - кол-паковым печам (см. таблицу).

По данным, приведенным в таблице, видно, что лента из стали марки 65Г имеет значение показателя приоритетности, равное 2758 рублей в час работы «узкого места», что более чем в пять раз ниже значений аналогичного показателя по наиболее приоритетным видам продукции. Значит, данный вид продукции является наименее выгодным для ЛПЦ-8 с точки зрения максимизации планируемой прибыли от товарного выпуска.

С технологических позиций данный факт объясняется тем, что изготовление такой ленты требует осуществления предварительного и промежуточного отжига между прокатками, то есть эта продукция отнимает у «узкого места» ЛПЦ-8 в два-пять раз больше времени, чем любой другой вид продукции. При этом тонкая лента стали марки 65Г является высокорентабельной продукцией и пользуется спросом на рынке черных металлов. Следовательно, отказываться от производства данного вида продукции нежелательно.

Кроме того, в результате проведенного анализа было установлено, что имеются ограничения спроса в блоке «Рынок/клиенты» на ленту из низкоуглеродистых марок стали, при этом качество выпускаемой продукции удовлетворяет требованиям потребителей. Следовательно, максимизация прибыли возможна только за счет увеличения объемов производства лен-

Фрагменттаблицы приоритетности продукции ЛПЦ-8 по критерию планируемой прибыли от товарного выпуска

Наименование продукции Отпускная цена 1 тонны, руб. Прямые затраты на 1 тонну, руб. Производительность печи, т/ч Поток прибыли (показатель приоритетности), руб./ч

Лента стальная холоднокатаная, 15, лента, рул., 1,7, 180 25680 5189 0,725 14856

Лента стальная холоднокатаная, 10 ЮА, лента, рул., 1,8, 62 22780 5293 0,82 14340

Лента стальная холоднокатаная, 10 ЮА, лента, рул., 1,0, 45 21150 5093 0,82 13167

Лента стальная холоднокатаная, 65Г, лента, рул., 1,5, 90 17790 4933 0,21 2758

Лента стальная холоднокатаная, 65Г, лента, рул, 1,3, 80 17790 4933 0,21 2758

ты из углеродистых и низколегированных марок стали, поскольку качество данных видов продукции удовлетворяет требованиям потребителей.

Если отказаться от второй (и даже третьей) прокатки, третьего и последующих отжигов при производстве тонкого проката из углеродистых и низколегированных марок стали и передавать подкат для последующей обработки в ЦЛХП, то может быть достигнута существенная разгрузка прокатного и термического отделений, а также отделения отделки ЛПЦ-8.

Результаты расчетов показали, что участок колпа-ковых печей продолжает оставаться «узким местом», при этом доступное время на нем увеличилось более чем на тысячу часов. За это время можно дополнительно произвести 347,13 т ленты из стали марки 65Г. Коэффициент загрузки после проведения мероприятия составил 1,67%.

При этом показатель маржинального дохода в единицу работы узкого места по данному виду продукции увеличился в полтора раза, поскольку производительность печей возросла до 0,29 т/ч.

В этом случае показатели средневзвешенного потока прибыли и эффективности равны:

ППср^взЛ = 2912,5 руб./ч ;

= 4477,5 руб./ч.

АПП™ес^ = 6342738,7 руб./месяц.

Э = 63,4 руб ./руб.

28 мая 2007 г. в 10 ч в ЦЛХП ОАО «ММК-МЕТИЗ» была осуществлена прокатка одного опытного рулона ленты массой 3 т из стали марки 65Е (плавка № 105514) 0,8x18 мм по КОСТ 2283-79 из жлоднокатаного подката на четырехклетевом и двадцативалковом станах. Прокатка проводилась в соответствии с предложенной технологией:

1. На четырехклетевом стане 400 была осуществлена прокатка жлоднокатаного подката (ленты) размерами 1,5х 210 мм из стали 65Е на толщину 0,90 мм.

2. На 20-валковом стане 400 прокатана холоднокатаная лента размерами 0,90x210 мм (сразу после четы-рехклетьевого стана) на готовую толщину 0,80 мм. При этом установку толщины в чистовом проходе (с учетом минусового поля допуска по толщине для ленты -0,05 мм) устанавливать 0,78 мм.

3. Отжиг холоднокатаной ленты размерами 0,8x210 мм из стали 65Е осуществлен в электрической колпаковой печи по режиму, принятому для отжига ленты из стали марки 08Ю по ТУ 14-4-151-82 с состоянием материала ОВЕ.

4. Дрессировку отожженной холоднокатаной ленты размерами 0,8x210 мм из стали марки 65Е произведена на двухклетьевом стане на одной (второй) клети (при вываленных валках первой клети) с относительным обжатием 1%, поддерживая толщину ленты после дрессировки в диапазоне 0,77-0,78 мм. Пробы для механических испытаний отбирали с заднего конца дрессированного участка рулона на стане, когда толщина ленты перед дрессировкой еще не более 0,80 мм.

Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2009. № 1.

75

СТАНДАРТИЗАЦИЯ, СЕРТИФИКАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ

5. Продольная резка дрессированной холоднокатаной ленты размерами 0,8x210 мм на заказанную ширину 18 мм произведена на агрегате НА-403 на 11 полос.

По результатам прокатки было принято решение о возможности получения требуемой толщины ленты 0,8 мм только на четырехклетевом стане без использования двадцативалкового стана. При этом установку толщины в четвертой клети стана задали величиной 0,78 мм. По измененной технологии прокатано три рулона ленты из стали мерки 65Г общим весом около 16 т.

Список литературы

1. Версан В.Г. Сильные и слабые стороны стандартов ИСО серии 9000 новой версии: стратегия введения в действие // Стандарты и качество. 2001. № 12.

2. Лапидус В.А. Доктор Дж. Джуран критикует стандарты ИСО серии 9000 // Стандарты и качество. 1999. № 11. С. 71-75.

3. Седдон Дж. Стандарты ИСО серии 9000: болезнь экономики? // Деловое совершенство. 2005. № 4. С. 8-13.

4. Свиткин М.З. Интегрированные системы менеджмента // Стандарты и качество. 2004. № 2. С. 56-61.

5. Кабаков Ю.Б. Построение системы менеджмента организации: 1 система, 2 слоя, 3 шага, 5 граней, 8 принципов... // Стандарты и качество. 2006. № 4. С. 70-75.

Установлено, что качество ленты из стали марки 65Г размером 0,8x18 мм соответствует ГОСТ 2283-79 «Лента жло дно катаная из инструментальной и пружинной стали».

Таким образом, подобная система дает четкий механизм выбора приоритетности мероприятий в области качества, что позволит добиться оправданного с экономической точки зрения качества за счет эффективного распределения имеющихся в наличии у предприятия ресурсов.

List of literature

1. Versan V.G. Advantages and disadvantages of ISO standards 9000 series of new edition: introduction strategy // Standards and quality. 2001. № 12.

2. Lapidus V.A.Dr. G. Juran criticizes ISO standards 9000 series// Standards and quality. 1999. № 11. P. 71-75.

3. Seddon G. ISO standards 9000 series: economical disease? Business perfection. 2005. № 4. P. 8-13.

4. Svitkin M.Z. Integrated management system // Standards and quality. 2004. № 2, P. 56-61.

5. Kabanov Y.B. Management system of the organization: 1 system, 2 layers, 3 steps, 5 sides, 8 principles. // Standards and quality. 2006. № 4. P. 70-75.

УДК 621.778 Корчунов А.Г.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРАНСФОРМАЦИИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ В ПРОЦЕССАХ ОБРАБОТКИ

Подавляющее большинство технологических процессов производства металлических изделий (метизов) базируется на взаимодействии методов различной физической природы: пластической деформации, термической обработки, обработки резанием, химической обработки и других [1, 2]. Последовательность включения тех или иных методов обработки в технологическую цепочку определяется на основе знаний о качественном и количественном их влиянии на свойства металла при решении конкретной технологической задачи. При проектировании маршрутной технологии обработки первоначально решается задача по оценке характера трансформации показателей качества металла в соответствии с назначением технологическою метода. Последующий этап базируется на определении необходимой степени количественной трансформации показателей качества и построении на этой основе результативных режимов обработки, обеспечивающих заданный уровень экс-плуатационныхсвойств готовой продукции.

Специфической особенностью технологических процессов метизного производства, реализующих методы различной физической природы, является существенная немонотонность изменения значений показателей качества обрабатываемого металла. В свою очередь, это затрудняет создание сквозных математических мо-

делей описания характера их трансформации, позволяющих прогнозировать и направленно формировать требуемые свойства изделий в ходе обработки.

В данной работе предложено выполнять описание трансформации показателей качества металла в процессах обработки различной физической природы через коэффициент оперативного наследования, количественно отражающий «копирование», увеличение, уменьшение или «ликвидацию» значения /'-го показателя качества в ходе выполнения j-й технологической операции:

K

K,

--1,

где K — значение показателя качества металла после j-й и (j'— 1)-й операции.

Характер трансформации показателей качества металла в ходе какой-либо операции технологического процесса по выражению (1) можно представить в графическом виде (рис. 1).

Видно, что описание характера трансформации показателей качества получает ясный физический смысл: при Р//=0 значение /'-го показателя качества после выполнения технологической операции соответствует ис-

76

Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2009. № 1.