Современные методы и инструменты управления качеством

 

 

СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ И ИНСТРУМЕНТЫ 

УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………….2

 

1. Структурирование  функции качества (СФК) …........................... 2

1.1. Цели, области применения, эффективность и средства СФК  ....................2

1.2. Методика СФК................................................................................................ 3

 

2. Анализ  видов и последствий потенциальных  отказов 

(FMEA) ..................................................................................................................... 8

2.1. Цели и задачи FMEA ....................................................................................8

2.2. Виды и области применения FMEA........................................................... 8

2.3. Методы выполнения FMEA ........................................................................9

2.4. Последовательность проведения FMEA ................................................... 11

 

3. Экспертные  методы решения проблем качества  ……………16

3.1. Понятие об экспертных  методах. Области их применения ......................16

3.2. Методы экспертных оценок ........................................................................16

3.3. Обработка результатов экспертизы ............................................................17

3.4. Анализ экспертных оценок .........................................................................19

 

4. Методы  Тагути ..............................................................................................23

4.1. Основные элементы  философии качества Тагути..................................... 23

4.2. Модели процессов  по Тагути ..................................................................... 24

4.3. Этапы и методы  проектирования изделий и процессов  по Тагути ….... 27

 

Литература  …......................................................................................................30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Важнейшим условием успешного  развития экономики сегодня является производство конкурентоспособной продукции. Проблема конкуренции становится все более острой не только в США и европейских странах, но и в России. А острием этой конкурентной борьбы являются разработки и вывод на рынок новых товаров и услуг. Эти товары призваны удовлетворить существующие потребности клиентов в большей степени и/или удовлетворить новые потребности клиентов.  Компании ищут возможности использования последних достижений конкурентов и мировые научные достижения в целях собственного выживания и развития бизнеса.

В последние годы все  эти факторы вызвали бурное развитие систем, методов и инструментов менеджмента качества. Их использование позволяет систематизировать работы в области повышения качества, поставить их на научную основу и повысить их эффективность. Они дают возможность объективно оценить пожелания потребителей, преобразовать их в требования к продукции, установить возможности производства, найти слабые места, препятствующие достижению требуемого качества, правильно выбрать корректирующие и предупреждающие действия, оценить удовлетворенность потребителей и других участников данного производства и наметить пути его развития. Только при условии непрерывного улучшения качества продукции предприятие имеет шансы сохранить, а также усилить свои позиции на рынке.

На вооружении компаний имеются  современные методы обеспечения  качества на стадии проектирования при разработке новой продукции.

• метод структурирования функции качества QFD (Quality Function Deployment) или метод "домов качества", позволяющий связать технические характеристики продукта с требованиями потребителей и процессом производства, который уже стал стандартом менеджмента качества;
• метод анализа видов и последствий отказов (FMEA );
• инженерный анализ, или как его ещё называют, "обратный инжиниринг" (reversed engineering);
• экспертные методы;
• методы Тагути.

 

Опыт стран, где эти  системы доказали свою эффективность (Япония, Германия, Великобритания, США и др.), показывает, что качества можно  достигнуть лишь совместными усилиями всего коллектива при активной позиции руководства и использовании современных методов и инструментов менеджмента качества.

 

Целью практических занятий  является знакомство с современными методами обеспечения качества на стадии проектирования при разработке новой продукции.

 

 

1. Метод структурирования функции качества

 

1.1. Цели, области применения, эффективность  и средства СФК

Метод структурирования функции качества (СФК), который еще  называют развертыванием функции качества (Quality Function Deployment — QFD), разработан в Японии. Его цель — обеспечить требования потребителей при планировании и проектировании продукта, а также при проектировании технологии изготовления и производства продукции. Реализуется СФК на стадиях планирования и проектирования, что в соответствии с «правилом 10-кратных затрат» значительно снижает расходы на обеспечение качества [1] .

Метод СФК используется на всех 4 этапах создания продукции: планирования продукта, проектирования продукта, процесса и производства (рис. 1.1), причем результаты применения СФК на всех этапах взаимосвязаны. Выход первого этапа (характеристики продукта в целом) является входом второго этапа. Выход второго этапа (характеристики компонентов продукта) является входом третьего этапа. Выход третьего этапа (параметры технологического процесса) является входом четвертого этапа. Выходом четвертого этапа являются характеристики оборудования и оснастки, средства и методы контроля качества продукта.

Переход от этапа к  этапу рекомендуется повторять  до тех пор, пока не будет полной уверенности в том, что учтены основные пожелания потребителя, установлены важнейшие характеристики продукта, технологии его производства, средств изготовления и контроля, обеспечивающие удовлетворение потребностей потребителя не только в данный момент, но и на определенную перспективу. Использование метода СФК на всех этапах создания продукции позволяет реализовать такие важнейшие принципы  управления качеством  как ориентация на потребителя и принятие решений, основанные на фактах. СФК обеспечивает также воплощение в жизнь концепции качества, исповедуемой TQM, — не исправлять брак, а предупреждать его.

Рис. 1.1. Четыре этапа СФК

 

В основе метода СФК лежат 4 из 7 новых инструментов контроля качества, которые по существу являются инструментами управления качеством. К ним относятся диаграмма сродства, диаграмма связей, древовидная диаграмма, матричная диаграмма. При этом наибольшую роль при построении Дома Качества, лежащего в основе СФК, играет последний метод.

 

1.2. Методика СФК

Методику СФК рассмотрим на примере реализации этого метода на этапе планирования продукции. Это один из наиболее сложных и ответственных этапов производства новой продукции, задачей которого является преобразование требований потребителей к продукции в ее технические (инженерные) характеристики.

СФК, или построение Дома Качества, производится в 8 этапов. Рассмотрим их на примере проектирования новой модели автомобиля [2] .

Первый этап СФК — определение потребительских требований (ПТ) к новой конкурентоспособной продукции.

Организация (фирма), которая планирует новую продукцию, должна установить, на какой сегмент рынка данной продукции она претендует (например, на рынок дешевых автомобилей с объемом двигателя 1,5–2 л.). Затем следует определить круг возможных потребителей этой продукции (молодежь до 25 лет, пенсионеры, мелкие предприниматели и т. п.). Такая выборка, которая хорошо представляет всех возможных потребителей продукции, называется репрезентативной. Для определения ПТ в ней проводится опрос.

В результате опроса получается список ПТ к планируемой продукции. Он может иметь разную длину и достигать нескольких сотен требований. Пример такого списка показан на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Потребительские  требования

 

Второй этап СФК — ранжирование потребительских требований. Для ранжирования необходимо оценить рейтинги потребительских требований, которые были определены на первом этапе. Требования потребителей всегда противоречивы, и нельзя создать продукцию, отвечающую всем потребительским требованиям. Имея четкое представление о том, какие требования необходимо удовлетворить обязательно, а какими можно в известной степени поступиться, фирма должна найти компромисс. Для ответа на этот вопрос следует упорядочить список потребительских требований по степени важности. В результате получается еще один столбец с некоторыми числами, указывающими, какое место по важности занимает в этом ряду каждое из требований (рис. 1.3)

 

Рис. 1.3. Рейтинг потребительских  требований

На третьем этапе СФК команда специалистов по проектированию данной продукции составляет список важнейших инженерных характеристик (ИХ) разрабатываемой продукции. Пример такого списка показан на рис. 1.4. Обычно этот список оформляется в виде столбцов, «лежа на боку».

 

Рис. 1.4. Инженерные характеристики легкового автомобиля

На четвертом  этапе СФК производится оценка степени тесноты парных взаимосвязей между ПТ и ИХ. Источниками такой оценки являются:

• здравый смысл, теоретические представления;

• экспертное суждение;

• наблюдения, практический опыт;

• специальные исследования.

Обычно различают сильные, средние или слабые связи, которым присваивают веса соответственно 9, 3, 1. Такие веса дают ощутимое различие между важными и менее важными взаимосвязями.

Таблицы ПТ и ИХ располагают  рядом, как это показано на рис. 1.5. Пересечение продолжений строк и столбцов этих таблиц образуют матрицу связей между ПТ и ИХ. В клетках матрицы размещают символы степени тесноты связи, если такая связь имеет место. Если связь отсутствует, клетка матрицы на пересечении  данного ПТ и какого-то ИХ остается пустой (см. рис. 1.5).

 

Рис. 1.5. Взаимосвязи  ПТ и ИХ

 

Степень тесноты линейной связи между двумя параметрами  оценивается, как известно, коэффициентом  парной корреляции r_ху, который может принимать значения в интервале ±1. Значение r_ху  дает больше информации о характере и степени тесноты взаимосвязи между x и y, чем такие оценки, как сильная, средняя или слабая связь; но на данном этапе такая информация не требуется. Сильной связи соответствуют значения r_ху = ±1, средней связи — r_ху = ±0,5, слабой связи — r_ху = ±0,1.

Японские специалисты  рекомендуют обозначать степень  тесноты взаимосвязи символами, так как с таблицей СФК будут работать специалисты в разных отделах фирмы с разным уровнем математической подготовки. Символы делают таблицу одинаково понятной для всех.

Данный этап наиболее сложный и трудоемкий. Как показывает японский опыт, его продолжительность колеблется от квартала до полутора лет. В результате этого этапа становится ясно, какие ИХ наиболее важны для потребителя. Однако и те характеристики, которые якобы не важны для потребителей, могут быть необходимы для нормального функционирования изделия, поэтому не все, что не добавляет ценности потребителю, должно быть исключено из списка ИХ.

Пятый этап СФК посвящен анализу парных взаимосвязей между ИХ и определению направления изменения каждой характеристики для обеспечения требуемых значений ПТ. Значение каждой характеристики может увеличиваться (↑) или уменьшаться (↓). Характеристикой взаимосвязи между значениями ИХ может быть, как и на предыдущем этапе, степень тесноты взаимосвязи или характер взаимосвязи. Характер взаимосвязи между двумя факторами, как известно, может быть положительный (+, с ростом одного фактора второй также увеличивается) или отрицательный (- , с ростом одного фактора второй уменьшается). Для анализа взаимосвязей между ИХ удобно использовать таблицу (рис. 1.6).

 

Рис. 1.6. Корреляционная матрица  ИХ

 

В клетках этой таблицы  располагают символы тесноты  или характера взаимосвязи между  парами ИХ. Содержание таблицы выше или ниже ее диагонали (на рисунке эта диагональ показана штриховой линией) одинаково, поэтому в дальнейшем при построении Дома Качества используется половина этой таблицы, которая играет роль крыши. Часть этого Дома показана на рис. 1.7. Для выполнения данного этапа используют источники информации, аналогичные тем, которые применялись на предыдущем этапе. Выполняется данный этап обычно инженерными службами самой фирмы. Нередко направления изменения их характеристик противоречат характеру связи между ними. Так, в нашем случае (см. рис. 1.7) желание уменьшить массу автомобиля при одновременном увеличении высоты салона противоречит положительному характеру связи между этими показателями. Понятно, что при увеличении высоты салона при прочих равных условиях масса автомобиля возрастет. Значит, здесь нужен либо компромисс (ограничения на изменения ИХ), либо изменение других характеристик автомобиля.

 

На шестом этапе  СФК определяются абсолютная и относительная важность каждой из ИХ. Абсолютный вес каждой ИХ определяется как суммы скалярных произведений рейтинга каждого ПТ на вес связи этого ПТ с данной ИХ. Относительный вес (важность) каждой ИХ находят как отношение ее абсолютного веса к сумме всех абсолютных весов ИХ, в процентах. Относительный вес ИХ позволяет установить, какая из ИХ наиболее важна для потребителей, дает возможность ранжировать ИХ по этому критерию. Как видно на предыдущем рисунке (см. рис. 1.7), в нашем примере наиболее важным для потребителей оказалось время разгона до скорости 100 км/ч. Это может быть связано с тем, что большая часть покупателей данного типа автомобилей — молодые люди.

К указанным двум строкам  в основании Дома Качества добавляем  строку размерностей ИХ.

Так мы начали строительство  подвала Дома Качества. После завершения его создания мы должны установить цели проектирования нового изделия — значения ИХ, которые обеспечат конкурентоспособность изделия.

 

 

 

Рис. 1.7. Структура 5 и 6 этапов СФК

На седьмом этапе СФК определяются технические и экономические трудности смещения ИХ в нужную сторону. Эта оценка выполняется экспертами по любой шкале, часто пятибалльной. Чем больше трудность реализации смещения ИХ, тем выше балл. Эти баллы записывают в нижележащих строках таблицы в «подвале» Дома Качества (рис. 1.8).

 

На восьмом  этапе СФК производится сравнение степени реализации ПТ и уровней ИХ нашей фирмы с ее ближайшими конкурентами А и В, а также определение требуемых значений ИХ новой продукции (целей). Сравнение с конкурентами (бенчмаркинг) производится по уже выпускаемой нашей фирмой продукции. При создании принципиально новой продукции или при создании новой фирмы этот метод неприемлем или приемлем не полностью. В качестве конкурента А выбирается фирма, у которой рыночная доля чуть больше нашей. В качестве конкурента В — фирма с рыночной долей чуть меньше нашей. Они обе представляют для нас потенциальную опасность. Сравнение может производиться по фактическим значениям ПТ и ИХ, достигнутых нами и конкурентами А и В, или по экспертным оценкам степени реализации ПТ и фактических значений ИХ. На рисунке выше (см. рис. 1.8) показан пример бенчмаркинга с помощью экспертных оценок по пятибалльной шкале.

Завершает построение Дома Качества определение требуемых  значений каждой из ИХ в новом изделии (целей), обеспечивающих конкурентоспособность этого изделия. Для этого у нас имеется основная информация: направления изменений ИХ, связи между ними, роль каждой из них с точки зрения потребителя, технические и экономические возможности необходимого изменения ИХ, значения ИХ и ПТ или их экспертные оценки у наших ближайших конкурентов. Все это обеспечивает оптимизацию решений и, как было показано выше, их высокую эффективность на уровне фирмы.

При принятии решений  СФК- командой могут быть использованы такие методы, как FMEA (анализ последствий  и причин отказов) и стоимостный  анализ.

 

 

Рис. 1.8. Структура 7 и 8 этапов СФК

 

В целом, метод СФК  позволяет не только формализовать  процедуру определения основных характеристик создаваемого продукта с учетом пожеланий потребителя, но и принимать обоснованные решения по управлению качеством процессов  создания нового продукта.

«Развертывая» качество на начальных этапах жизненного цикла  продукта в соответствии с нуждами  и пожеланиями потребителя, удается  избежать (или, по крайней мере, свести к минимуму) корректировку параметров продукта после его появления на рынке, а следовательно, обеспечить высокую ценность и одновременно относительно низкую стоимость  продукта (за счет сведения к минимуму непроизводственных издержек).

 

 

 

2. Анализ видов и последствий  потенциальных отказов (FMEA)

 

2.1. Цели и задачи FMEA

 

Как видно из названия метода -  «FMEA — Potential Failure Mode and Effects Analysis» его основной целью является предупреждение и/или ослабление вредных последствий у потребителя возможных дефектов продукции и процессов ее производства. Наиболее целесообразно применение FMEA при разработке или модернизации продукции и процессов ее изготовления. В настоящее время, как будет показано ниже, область применения FMEA весьма широка [1].

Основными задачами FMEA являются определение:

• возможных отказов (дефектов) продукции и/или процесса ее изготовления, их причин и последствий;

• степени критичности (тяжести) последствий для потребителей (S), вероятностей возникновения причин (дефектов) (O) и выявления их (D) до поступления к потребителю;

• обобщенной оценки качества (надежности, безопасности) объекта анализа —«приоритетного числа риска» (ПЧР) и сравнение его с предельно допустимым значением ПЧРкр;

• мероприятий по улучшению объекта анализа, обеспечивающих соблюдение условия

ПЧР < ПЧРкр

для объекта в целом и его компонентов.

Для проведения FMEA создается  специальная команда. Значения S, О, D, ПЧР, ПЧРкр определяются экспертным или расчетным методами.

 

2.2. Виды и области применения FMEA

 

Объектами FМЕА-анализа  могут быть:

• конструкция изделия (FMEA-анализ конструкции);

• процесс производства продукции (FMEA-анализ процесса производства);

• бизнес_процессы (документооборот, финансовые процессы и т. д.) (FMEA-анализ бизнес_процессов);

• процесс эксплуатации изделия (FMEA-анализ процесса эксплуатации).

FMEA-анализ конструкции  может проводиться как для  разрабатываемой конструкции, так и для существующей. В рабочую группу по проведению анализа

обычно входят представители отделов разработки, планирования производства,

сбыта, обеспечения качества, представители опытного производства.

Целью анализа является выявление потенциальных дефектов изделия, вызывающих наибольший риск потребителя, и внесение изменений в конструкцию изделия, которые бы позволили снизить такой риск.

FMEA-анализ процесса  производства осуществляется ответственными  службами планирования производства, обеспечения качества или производства  с участием соответствующих специализированных  отделов изготовителя и при необходимости — потребителя. FMEA-анализ процесса производства начинается на стадии технической подготовки производства и заканчивается до начала основных — монтажно-сборочных и т. п. работ.

Целью FMEA-анализа процесса производства является обеспечение выполнения всех требований по качеству процесса производства и сборки путем внесения изменений в план процесса для технологических процессов с повышенным риском.

FMEA-анализ бизнес-процессов  обычно производится в подразделениях, выполняющих данный бизнес-процесс. В проведении анализа, кроме представителей этих подразделений, участвуют представители службы обеспечения качества, представители подразделений, являющихся внутренними потребителями результатов бизнес-процесса и подразделений, участвующих в выполнении этапов бизнес-процесса.

Цель этого вида анализа  — обеспечение качества выполнения запланированного бизнес-процесса. Выявленные в ходе анализа потенциальные причины дефектов и несоответствий позволят определить причину неустойчивости системы. Выработанные корректирующие мероприятия должны обеспечить эффективность и результативность бизнес-процесса.

FMEA-анализ процесса  эксплуатации проводится в том  же составе, что и FMEA-анализ  конструкции. 

Цель его проведения — формирование требований к конструкции изделия и условиям эксплуатации, обеспечивающим безопасность и удовлетворенность потребителя, то есть подготовка исходных данных как для процесса разработки конструкции, так и для последующего FМЕА - анализа конструкции и процессов ее изготовления.

 

2.3. Методы выполнения FMEA

 

Анализ возможных отказов (дефектов) изучаемой системы (объекта) и их последствий для потребителей (внутренних и/или внешних) производится, как отмечалось выше, экспертным (наиболее распространенным) или расчетным  методами.

Ограниченность распространения  расчетного метода вызвана необходимостью для его реализации информации о модели изучаемого объекта, взаимосвязях между его элементами, понимания природы происходящих в нем процессов.

Если рассматривать структуру  объекта как иерархическую систему взаимосвязанных элементов (рис. 2.1), возможны 3 стратегии (последовательности) изучения объекта:

1. «снизу вверх» — то есть от отдельных элементов к объекту в целом;
2. «сверху вниз» — то есть от объекта в целом к его элементам;
3. комбинированный.

Эти методы называют также  соответственно структурным, функциональным и комбинированным [3].

 

Рис. 2.1. Структура изучаемого объекта

 

Структурные методы FMEA относят  к классу индуктивных методов (анализ «снизу вверх»), применяемых для относительно простых объектов, отказы которых могут быть четко локализованы, а последствия каждого отказа элементов выбранного начального уровня разукрупнения могут быть прослежены на всех вышестоящих уровнях структуры объекта.

Уровень разукрупнения  объекта, начиная с которого (до которого) проводят FMEA на определенном этапе его разработки, устанавливают, исходя из требуемых результатов анализа; степени отработанности конструкторской, технологической и эксплуатационной документации; наличия необходимых исходных данных; степени новизны конструкции объекта и его составных частей, технологий их изготовления, условий эксплуатации.

При прочих равных условиях, чем выше уровень отработанности конструкции и технологии изготовления объекта и его составных частей, тем меньший уровень детализации допускается при анализе, и, наоборот, объекты, содержащие принципиально новые конструктивно-технологические решения, построенные на новой элементной базе, требуют углубленного, более детализированного анализа.

Основная цель анализа  «снизу вверх» — оценка степени  влияния отказов составных частей системы на выполнение ею своих функций.

Последствия отказов  элементов по влиянию на единицы  более высокого уровня деления классифицируются как:

• локальные, не вызывающие отказы элементов более высокого уровня;

• промежуточные, связанные с отказами элементов следующего уровня деления объекта;

• конечные, приводящие к отказу объекта.

По степени тяжести  конечных последствий отказы подразделяют на 4 категории:

• категория I — катастрофический отказ;

• категория II — существенный отказ, приводящий к невыполнению объектом своих функций;

• категория III — промежуточный (маргинальный) отказ, приводящий к экономическим потерям;

• категория IV — несущественный (незначительный) отказ, который не относится к вышеперечисленным категориям.

Общая схема (алгоритм) FMEA структурным методом включает следующие основные операции:

• в соответствии с планом анализа устанавливают минимальный уровень

разукрупнения, с которого начинают FMEA;

• на основе функциональной блок-схемы объекта идентифицируют все элементы выбранного уровня разукрупнения;

• для каждого идентифицированного элемента данного уровня на основе имеющихся классификаторов отказов, инженерного анализа, имеющихся априорных данных, опыта и знаний исследователя составляют перечень возможных видов отказов данного элемента;

• для каждого вида отказа выбранного элемента определяют его возможные последствия на рассматриваемом и следующих уровнях структуры объекта;

• для элементов, отказы которых определенного вида непосредственно приводят к отказу объекта или снижению качества его функционирования, оценивают категорию тяжести последствий отказов или рассчитывают показатели

критичности;

• повторяют описанные выше операции последовательно для элементов всех вышестоящих уровней разукрупнения. Последствия отказов элементов нижестоящего уровня, которые не могут быть выражены в виде влияния на функционирование элементов рассматриваемого уровня, рассматривают как самостоятельные виды отказов на этом уровне;

• выделяют отказы, категория тяжести последствий или оценки показателей критичности которых превосходят пределы, установленные планом анализа, а элементы, соответствующие этим отказам, включают в перечень критичных элементов.

Для каждого критичного элемента:

• определяют наличие и оценивают достаточность предусмотренных средств и методов обнаружения, локализации и индикации отказов;

• определяют возможные меры, обеспечивающие сохранение работоспособности объекта при возникновении данного отказа (введение резервирования, перестраиваемая структура, изменение алгоритма функционирования), и оценивают целесообразность их введения;

• определяют возможные меры по снижению вероятности отказов (применение в облегченном режиме, введение защиты от перегрузок, дополнительных проверок и испытаний в процессе изготовления и эксплуатации, введение дублирования элементов, профилактического обслуживания и плановых за

мен в эксплуатации и  т. п.) и оценивают их эффективность;

• определяют возможные способы предупреждения наиболее опасных последствий отказов (аварийная защита и сигнализация, специальные правила поведения персонала при возникновении отказов и т. п.).

Функциональные методы FMEA относят к классу дедуктивных (анализ по схеме «сверху вниз») методов, применяемых для сложных многофункциональных объектов, отказы которых трудно априорно локализовать и для которых характерны сложные зависимые отказы.

Основная цель анализа  «сверху вниз» — определить критические  отказы элементов и критические  элементы объектов. Такой подход целесообразен  при проведении анализа закупаемого  оборудования, выбора поставщиков комплектующих элементов, анализе запасных частей.

Общая схема (алгоритм) FMEA функциональным методом включает следующие операции:

• идентифицируют все функции, выполняемые объектом;

• для каждой функции на основе априорных данных, опыта исследователя, инженерного анализа и другими доступными способами определяют перечень возможных нарушений (отклонений) данной функции;

• для каждого нарушения функции оценивают качественно тяжесть возможных последствий этого нарушения или количественно — ожидаемый ущерб;