Цели и задачи квалиметрии

Вопросы, связанные с количественной оценкой качества продукции, могут возникать на любой из стадий ее жизненного цикла, поскольку известно, что уровень качества будущей продукции закладывается до начала её проектирования (на стадии концептуального решения, идеи или замысла), обеспечивается в процессе проектирования, а также изготовления и проявляется при эксплуатации или потреблении продукции (рис.4).

Естественно, что на различных стадиях жизненного цикла продукции цели оценки ее качества будут существенно отличаться. Наиболее часто на практике ставятся следующие цели оценки качества продукции:

· определение целесообразности проектирования и выбор лучшего варианта при создании новой продукции;

· выбор лучшего образца продукции при заключении торгового соглашения или контракта (закупка продукции);

· прогнозирование потребностей, технического уровня и качества продукции;

· планирование повышения технического уровня и качества продукции, а также планирование объемов её производства;

· определение оптимальной цены продукции;

· разработка требований нормативной документации на новую продукцию;

· оценка деятельности бригад, участков, цехов и т.д. по повышению технического уровня и качества продукции;

· контроль качества продукции;

· аттестация продукции;

· сертификация продукции;

· исследование динамики качества продукции;

+

Рисунок 4 – Эволюция качества продукции

·

·

·

·

· подготовка отчетных и информационных (рекламных) материалов о качестве продукции.

Цель оценки качества продукции, а также назначение объекта оценки отражаются в целевой функции оценки, зависящей от отдельных показателей качества таким образом, чтобы ее экстремальное значение соответствовало наилучшему из сравниваемых вариантов решений. Выбранная таким образом целевая функция может использоваться и как критерий оптимизации при постановке и решении соответствующих задач. Обоснование целевых функций во многих случаях становится самостоятельной проблемой в области количественной оценки качества продукции.

К числу наиболее важных практических задач квалиметрии можно отнести следующие:

· построение иерархических структур свойств продукции, определяющих её качество;

· разработка методик оценки отдельных свойств продукции;

· обоснование выбора и установление состава показателей качества продукции для количественной характеристики её свойств;

· разработка методов определения численных значений показателей качества, сбора и обработки исходных данных для их вычислений и установление требований к точности таких вычислений;

· разработка методов определения оптимальных значений показателей качества различных видов продукции при их стандартизации;

· разработка методов оценки весомостей свойств продукции и определения численных значений коэффициентов весомости, характеризующих их важность или значимость с точки зрения качества продукции в целом;

· разработка единых принципов и методов оценки уровня качества продукции для обеспечения репрезентативности и сопоставимости результатов оценки.

При этом, естественно, что перечисленные цели и практические задачи квалиметрии не исчерпывают всей проблематики измерения или количественной оценки качества продукции.

6. Основные понятия квалиметрии

Любая наука или область научных знаний базируется на определённом категорийном аппарате, включающем в себя ряд основных понятий или категорий, которыми она оперирует. Не является исключением и квалиметрия, основные понятия которой представлены в виде структурной схемы на рис.5.

Согласно этой схеме важнейшим понятием квалиметрии, также как и метрологии, является измерение. В отличие от метрологии, где измерение рассматривается в узком смысле как нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств, в квалиметрии в понятие «измерение» вкладывается более широкий смысл. Здесь под измерением подразумевается процесс присвоения некоторых символов (буквенных, словесных, специальных знаков, в частном случае – чисел) свойствам исследуемого объекта в рамках определенной оценочной шкалы (шкалы измерений). В соответствии с этим определением в квалиметрии измерениям подвергаются даже те свойства, которые нельзя отнести к категории физических величин (нефизические величины), например, цвет, вкус, запах, удобство одежды, общественное мнение и др. В квалиметрии для количественного выражения меры таких свойств разработаны специальные методы измерений (методы органолептических измерений или органолептические методы, которые включают в себя такие разновидности как экспертный и социологический методы).

Рисунок 5 – Структура основных понятий квалиметрии

Следует отметить, что на практике часто путают из-за неправильной трактовки такие понятия как измерение и оценивание свойств объекта. Под оцениванием свойства объекта часто подразумевают определение его уровня путем количественного сопоставления действительного значения соответствующего показателя качества оцениваемого объекта с базовым показателем качества некоторого объекта, принятого в качестве базового образца или эталона сравнения, что является не совсем корректно.

По своей сущности оценивание свойства объекта представляет собой процесс определения местоположения данного свойства в рамках определенной оценочной шкалы или шкалы измерения. Такое местоположение свойства может определяться либо по результатам измерения его количественного содержания (интенсивности или выраженности) c использованием как шкалы интервалов или отношений, так и шкалы порядка, либо по результатам отнесения рассматриваемого свойства к определённой классификационной группе по определённому классификационному признаку или критерию классификации с использованием шкалы наименований, что нельзя рассматривать как измерение в соответствии с его трактовкой в квалиметрии, а лишь как реализацию операции классификации. Таким образом в квалиметрии понятие «оценивание» считается более широким по сравнению с понятием «измерение», поскольку кроме собственно измерения свойств объектов охватывает и их классификацию по шкале наименований без проведения какого-либо измерения.

В основе оценивания качества любого объекта в целом лежит оценивание его отдельных свойств. Свойства будущей продукции формируются и учитываются при составлении задания на проектирование и непосредственно при самом проектировании. В процессе производства продукции свойства ее реализуются и конкретизируются. В процессе эксплуатации или потребления продукции происходит проявление свойств и поддержание их согласно условиям использования. Чем сложнее продукция, тем более сложным комплексом свойств она обладает, тем сложнее формы их проявления.

Свойства продукции принято делить на простые и сложные. Простыми свойствами называются свойства не разлагаемые на менее обобщённые при данной глубине исследования объекта оценивания качества. К простым свойствам можно отнести, например, массу, объём, цвет, яркость и др. Каждое сложное свойство аккумулирует в себе или охватывает некоторую совокупность или группу менее обобщённых свойств. К сложным свойствам можно отнести, например, прочность материала, включающую в себя его способность к сопротивлению разрыву, сжатию, кручению, изгибу, удару и др. Сложным свойство является также и такое свойство как надежность, включающая в себя безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость объекта.

Применяемое иногда деление свойств продукции в зависимости от стадии ее жизненного цикла на конструкторские, производственные и эксплуатационные (потребительские) является неправомерным, так как в этом случае смешиваются такие понятия как «свойство» и «мера проявления свойства».

Любое свойство продукции можно охарактеризовать словесно, численно, графически, аналитически в виде некоторой функции и т.д., т.е. с помощью некоторых его признаков.

Признак продукции – есть качественная или количественная характеристика любых свойств или состояний продукции. Исходя из это, все признаки, используемые для характеристики оцениваемых объектов и их состояний подразделяются на качественные и количественные.

К качественным признакам можно отнести, например, форму детали, наличие на её поверхности определенного покрытия (защитного, декоративного и пр.), профиль проката (уголок, тавр, швеллер и пр.), способ соединения деталей изделия (сварка, пайка, склеивание и пр.), способ настройки или регулирования некоторого технического устройства и т.д. Среди качественных признаков в практике квалиметрии весьма широкое распространение получили так называемые альтернативные признаки. Эти признаки могут иметь только два взаимоисключающих варианта их проявления, например, наличие или отсутствие дефектов у изделия, наличие или отсутствие защитного покрытия на поверхностях детали, возникновение или отсутствие отказов при испытаниях изделий и т.д.

Количественные признаки продукции принято называть ее параметрами. Количественные признаки или параметры продукции не следует смешивать с показателями её качества, используемыми для количественной характеристики свойств оцениваемых объектов. Эти понятия при кажущейся на первый взгляд идентичности несут принципиально отличающуюся смысловую нагрузку.

Показатель качества продукции – есть количественная характеристика одного или нескольких свойств продукции, входящих в ее качество, рассматриваемая применительно к определенным условиям ее создания и эксплуатации или потребления.

Таким образом, параметр продукции по сравнению с показателем качества является более широким понятием. Параметр продукции – это признак продукции, количественно характеризующий любые ее свойства или состояния, в том числе и входящие в состав ее качества, т.е. показатель качества может быть частным случаем параметра продукции. В то же время многие показатели качества являются функциями параметров продукции. Например, сопротивление какого-либо проводника зависит от площади его поперечного сечения и длины, т.е. здесь проявляется функциональная зависимость показателя качества проводника от его геометрических параметров.

Следует отметить, что качественные признаки продукции могут влиять на вид функциональной зависимости показателей качества продукции от ее параметров. Например, способ резервирования сложных изделий, являющийся качественным признаком, оказывает определенное влияние на вид зависимости того или иного показателя безотказности изделий от кратности резервирования – структурного параметра изделий.

Показатель качества продукции, параметр продукции и признак продукции являются применяемыми при оценивании технического уровня и качества продукции формами выражения более общего понятия – меры качества. Причем, признак продукции является наиболее общим понятием, охватывающим как показатели качества, так и параметры продукции. Связь этих понятий можно представить в виде следующей структурной схемы:

Рисунок 6 – Классификация признаков, определяющих свойства оцениваемых объектов

Показатели качества продукция количественно характеризуют степень пригодности продукции удовлетворять определенные потребности, т.е. только те свойства продукции, которые входят в состав ее качества.

Параметры продукции количественно характеризуют как свойства продукции, входящие в состав ее качества, так и все прочие свойства продукции.

В каждом из показателей качества следует различать наименование, определение, численное значение и единицу его измерения.

Наименование показателя качества определяется характеризуемым свойством, например, предел прочности материала на разрыв, вероятность безотказной работы изделия, удельная материалоёмкость, трудоёмкость, энергоёмкость изделия, показатель патентной защиты, показатель патентной чистоты и т.д.

Численные значения показателей качества могут выражаться как в размерных единицах (например, кг, м, Н, В и др.), так и в безразмерных относительных, включая и неименованные (например, долях единицы, % и др.). В качестве примеров показателей, выражаемых в относительных единицах, можно привести такие показатели как косинус электрической машины, коэффициент полезного действия изделия и др. Кроме этого, для количественного выражения многих показателей качества продукции в квалиметрии широко используются и некоторые условные единицы (например, баллы). К таким показателям качества в первую очередь относятся эстетические показатели качества, многие эргономические показатели и др.

Показатели качества продукции по количеству характеризуемых свойств можно условно разделить на две группы: 1) единичные показатели качества;

2) комплексные показатели качества.

Единичный показатель качества продукции – показатель качества, относящийся только к одному из ее свойств. Например, единичными показателями качества двигателя являются его масса, число цилиндров, мощность, объём, степень сжатия и др.

Комплексный показатель качества продукции – показатель качества продукции, относящийся к нескольким ее свойствам. Комплексный показатель может характеризовать совместно несколько не связанных простых свойств или одно сложное свойство продукции, аккумулирующее в себе некоторую совокупность её простых свойств (состоящее из нескольких простых свойств). С помощью данного показателя можно в целом охарактеризовать качество того или иного изделия.

В качестве примера комплексного показателя качества, характеризующего одно сложное свойство, можно привести коэффициент готовности К_г, который для любого восстанавливаемого изделия может быть вычислен по формуле:

К_г=Т_н / (Т_н + Т_в),

где Т_в – среднее время восстановления изделия (показатель ремонтопригодности);

Т_н – наработка изделия на отказ (показатель безотказности).

Из формулы видно, что коэффициент готовности основывается на двух простых по отношению к готовности (сложному свойству) свойствах изделия – безотказности и ремонтопригодности.

Другим примером комплексного показателя качества продукции является показатель К₀, вычисляемый методом среднего взвешенного, в частности, по формуле:

К₀= m_i К_i,

где К₀ – средневзвешенный арифметический показатель;

К_i – относительный показатель i-го свойства оцениваемой продукции;

m_i – коэффициент весомости показателя К_i.

Из формулы следует, что показатель К₀ характеризует в комплексе n различных, функционально не связанных между собой простых свойств продукции.

В приведенных примерах коэффициент готовности К_г представляет собой комплексный показатель, имеющий определенное физическое содержание, а именно – вероятность того, что оцениваемое изделие окажется работоспособным (готовым к выполнению заданных функций) в любой произвольно выбранный момент времени в промежутках между периодами планового технического обслуживания или ремонта.

Показатель К₀, как и все комплексные показатели, вычисляемые методами среднего взвешенного (арифметического, геометрического, гармонического и т.д.) представляет собой некоторую условную величину, выражаемую в условных единицах исчисления, например, в баллах и реального физического содержания не имеет.

Деление показателей качества продукции на единичные и комплексные является условным из-за условности деления свойств на простые и сложные.

Так, например, такое свойство как ремонтопригодность по отношению к более сложному свойству, каким является готовность или к еще более сложному свойству, каким является надежность, может рассматриваться как простое. Однако эта простота не абсолютна, а относительна. Примененный в формуле показатель ремонтопригодности Т_в сам вычисляется по формуле:

Т_в= Т₀+ Т_y,

где Т₀ – среднее время, затрачиваемое на отыскание отказа;

Т_y – среднее время, необходимое для устранения отказа.

Из формулы следует, что ремонтопригодность – сложное свойство изделия по отношению к таким более простым его свойствам как приспособленность к отысканию отказов и приспособленность к их устранению. Следовательно, относительно К_г показатель Т_в можно рассматривать как единичный, а относительно Т₀ и Т_y - как комплексный показатель.

По форме выражения все показатели качества (как единичные, так и комплексные) подразделяются на абсолютные и относительные.

Абсолютный показатель качества это показатель, выраженный в принятых для оцениваемого (измеряемого) свойства оценочных единицах или единицах измерения.

Относительный показатель качества это показатель, определяемый путём сопоставления значения абсолютного показателя качества оцениваемой продукции с базовым значением показателя качества (базовым показателем качества) продукции-эталона или базового образца, отражающего изменяющийся во времени уровень общественных потребностей. Причем, на практике чаще всего используются следующие две простейшие формулы для вычисления относительного показателя качества, а именно:

K_i = P_i / P_iб,

или

K_i = P_iб / P_i.

Из двух зависимостей выбирают ту, при использовании которой увеличение относительного значения показателя соответствует повышению технического уровня и уровня качества продукции. Например, относительные значения показателей для производительности изделий, энерговооруженности и т.п. вычисляют по первой формуле, а для материалоемкости продукции, содержания вредных примесей и т.п. – по второй.

Базовый показатель качества продукции – показатель качества продукции, принятой за исходную (эталонную) при сравнительных оценках качества. Выбор базовых показателей качества определяется поставленной целью оценивания качества.

В зависимости от цели оценивания качества за базовые показатели качества могут приниматься значения показателей качества:

а) лучших отечественных и зарубежных образцов, по которым имеются достоверные данные об их качестве;

б) значения показателей качества, достигнутые в некотором предыдущем периоде времени;

в) планируемые значения показателей перспективных образцов, найденные путём проведения соответствующих экспериментальных или теоретических исследований;

г) значения показателей качества, которые заданы в требованиях на продукцию (стандартах, технических условиях и т.д.).

Базовые показатели качества также подразделяются на единичные и комплексные показатели.

Базовым образцом (эталоном сравнения) называется реально достижимая совокупность значений показателей качества продукции, принятых для сравнения (базовых показателей качества).

Показатель качества продукции, относящийся к такому ее свойству или такой совокупности ее свойств, по которым принято решение оценивать качество продукции в целом, называется определяющим показателем. Таким образом, определяющий показатель качества может быть как единичным, так и комплексным. Так, например, в шинном производстве под качеством шины нередко условно понимают только одно ее свойство – ходимость. В данном случае показатель ходимости – условный пробег, представляет собой единичный определяющий показатель качества.

Комплексные показатели качества принято делить на групповые, обобщенные и интегральные.

Комплексный показатель качества продукции, относящийся к определенной группе ее свойств, входящих в общую номенклатуру свойств, определяющих качество оцениваемого объекта, называется групповым. Например, коэффициент готовности можно отнести к групповому показателю качества изделия, так как он характеризует только два свойства, определяющих надежность изделия – безотказность и ремонтопригодность.

Обобщенный показатель качества продукции – показатель качества продукции, относящийся к такой совокупности ее свойств, по которой принято решение оценивать качество продукции в целом. Из этого следует, что обобщенный показатель качества продукции относится в то же время к категории комплексных определяющих показателей.

Разновидностью комплексного показателя качества, позволяющего с экономической точки зрения определить оптимальную совокупность свойств продукции, является интегральный показатель качества.

Интегральный показатель качества продукции – комплексный показатель качества, отражающий соотношение суммарного полезного эффекта от эксплуатации или потребления продукции и суммарных затрат на ее создание, эксплуатацию или потребление. В соответствии с определением интегрального показателя качества на практике для его расчета в определённых случаях используют следующие простейшие формулы:

И=П / (З_с+З_э) или И=З_с+З_э / П,

где П – суммарный полезный эффект от эксплуатации или потребления продукции, выраженный в некоторых денежных или натуральных единицах (например, рублях, метрах, килограммах, секундах и др.);

З_с, З_э – соответственно суммарные затраты на создание (единовременные или капитальные затраты) и эксплуатацию или потребление продукции (текущие затраты).

Например, за интегральный показатель качества буровой установки принимается удельная глубина бурения, рассчитываемая по формуле:

И=Н / З_с.б.+З_э.б.,

где Н – суммарная глубина проходки буровой установки до капитального ремонта в метрах;

З_с.б., З_э.б. – соответственно себестоимость и затраты на эксплуатацию буровой установки до капитального ремонта.

Примером интегрального показателя качества грузовых транспортных средств могут служить удельные затраты на 1 тонно-километр пробега:

И=З_с.т.+З_э.т. / L,

где З_с.т., З_э.т. – соответственно себестоимость и затраты на эксплуатацию транспортного средства до капитального ремонта;

L – пробег транспортного средства до капитального ремонта в тонно-километрах.

Всю рассмотренную систему показателей качества, используемую при определении уровня качества продукции, можно представить в виде следующей структурной схемы:

Рисунок 7 – Классификация показателей качества объектов

Показатели качества, используемые в квалиметрии, могут характеризовать как однородную продукцию, так и некоторую совокупность различных видов продукции, т.е. разнородную продукцию. Классификация показателей качества продукции по ее однородности представлена на рис. 8.

Кроме этого, по характеризуемым свойствам показатели качества однородной продукции делятся на следующие разновидности:

- назначения;

- надежности;

- технологичности;

- транспортабельности;

- стандартизации и унификации;

- патентно-правовые;

- безопасности;

- влияния на окружающую среду;

- устойчивости к внешним воздействиям;

- эстетические;

- эргономические;

- экономические.

Рисунок 8 – Классификация показателей качества однородной и разнородной продукции

Среди основных понятий квалиметрии особое значение имеют такие понятия как технический уровень и уровень качества продукции.

Технический уровень продукции – это относительная характеристика качества, основанная на сопоставлении значений показателей, характеризующих техническое (функциональное) совершенство оцениваемой продукции с соответствующими базовыми значениями (базовыми показателями качества).

Технический уровень продукции тесно связан с понятием уровня качества продукции при отсутствии четко выраженной границы.

Уровень качества продукции – это относительная характеристика качества, основанная на сравнении значений всей совокупности показателей качества оцениваемой продукции с базовыми значениями (базовыми показателями качества).

Таким образом, понятие «уровень качества продукции» можно считать более широким, чем технический уровень продукции, поскольку оно предусматривает сравнительную оценку рассматриваемого и базового образцов продукции по всей совокупности показателей качества, в то время как технический уровень охватывает только так называемые показатели технического совершенства. Чаще всего технический уровень продукции определяется при сопоставлении продукции с зарубежными образцами. Это связано с тем, что экономические показатели отечественной продукции сравнить с зарубежными бывает затруднительно, так как очень часто зарубежные экономические показатели разработки, изготовления и эксплуатации продукции вовсе бывают неизвестны.

Традиционно термин «технический уровень качества» распространяют на машиностроительную продукцию, но в последнее время он стал применяться и для некоторых видов немашиностроительной продукции, например, принято определять технический уровень синтетических волокон.

Особенностью технического уровня продукции является охват совокупности показателей технического совершенства, не установленных пока терминологическими стандартами. Поэтому нет четких критериев, по которым тот или иной показатель может быть отнесен к показателям технического совершенства. К таким показателям прежде всего на практике относят показатели, существенно повышающие полезный эффект от использования продукции на основе современных научно-технических достижений. Полезный эффект от использования продукции преимущественно связан с показателями назначения. Вместе с тем неправильно отождествлять показатели технического совершенства только с показателями назначения. Техническое совершенство существенно отражается и в показателях надёжности, экономичности, в эргономических показателях, в показателях безопасности и т.д.

Техническое совершенство достигается в результате оригинальных конструктивных решений, применения новых высокопрочных материалов, внедрения прогрессивных технологических процессов, методов расчета, контроля, испытаний и т.д.

Показатели технического уровня продукции используются при выдаче технических заданий на проектирование новой продукции, планировании НИР и ОКР, в решении правовых вопросов, связанных с приоритетом, правом передачи лицензий, выдачей патентов.