Лекции по оценке качества систем управления

ВВЕДЕНИЕ

Основа деятельности любого производства – выпуск высококачественной продукции с минимальной себестоимостью и в установленные сроки. Целесообразно рассматривать обеспечение качества как один из главных видов управления деятельностью производства при одновременном снижении себестоимости и выполнении договорных обязательств. Проблемы качества существуют во всех странах мира. Известный американский ученый У.Э.Деминг в книге «Выход из кризиса» писал «улучшение качества исключает потери рабочего времени и недогрузку станков, стимулирует производство хорошей продукции и лучшее обслуживание. В результате происходит цепная реакция – более низкие затраты, лучшие конкурентные позиции, более довольные люди на рабочих местах, больше и больше рабочих мест».

Специалисты, занимающиеся метрологическими проблемами производства продукции, автоматизацией технологических процессов, информационными системами в пищевой промышленности для успешной конкурентной борьбы, развития производства, его устойчивого экономического положения должны владеть широкими знаниями в области метрологии, стандартизации, автоматизации технологических процессов в сочетании с вопросами качества.

Цель предлагаемого учебного пособия – дать студентам теоретические знания в области общих принципов управления качеством,   статистическим методам регулирования технологических процессов, управления контрольным и измерительным оборудованием.

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ

1.2.Термины и определения качества продукции

Согласно межгосударственному стандарту ГОСТ 15467-79 «Качество продукции. Термины» под качеством продукции понимается «совокупность свойств, обусловливающих пригодность данной продукции к удовлетворению определенных потребностей в соответствии с назначением». Из этого определения следует, что не все свойства изделия входят в понятие качества, а только те, которые определяются потребностями заказчиков (потребителей) в соответствии с назначением данного изделия. То есть качество изделия, услуги определяется не инженером или администратором, оно определяется потребителем, имеющим опыт эксплуатации изделия или использования услуги. Задача производителя состоит в том, чтобы понять потребителя и удовлетворить заданную потребность. Потребители ожидают, что продукция или услуги будут такими, как им нужно, или еще лучше, их будут поставлять вовремя и по приемлемой цене.

Для оценки качества машин, приборов и других изделий нужна четкая система показателей и методов их определения. Область практической и научной деятельности, которая занимается разработкой теоретических основ и методов количественной оценки  качества продукции, называется квалиметрией. Основные задачи квалиметрии: определение номенклатуры необходимых показателей качества изделий и их оптимальных значений, разработка методов количественной оценки качества, создание методики учета изменения качества во времени и т.д.

Показатель качества – это количественная характеристики свойств продукции, входящих в состав ее качества.

Номинальное значение показателя качества продукции – это регламентированное значение показателя качества, от которого отсчитывается допустимое отклонение.

Допустимое значение показателя качества продукции – это отклонение фактического значения показателя качества продукции от номинального, находящегося в пределах, установленных нормативной документацией. Оно определяется сопоставлением фактического и номинального значения этого показателя. Отклонение считается допустимым, если фактическое значение показателя качества не выходит за пределы, установленные нормативной документацией.

Контроль качества – это проверка соответствия показателей качества продукции установленным требованиям.

Уровень качества продукции – относительная характеристика качества продукции, основанная на сравнении совокупности показателей ее качества с соответствующей совокупностью оптимальных показателей качества этого продукта.

Надо иметь в виду, что предполагаемое качество конкретного изделия обусловлено пропорциональным соотношением между отдельными показателями качества. Изделие должно быть надежным, то есть использоваться в течение определенного периода времени, безопасным. Для изделий, пригодных к ремонту определяют степень эксплуатационной пригодности и ремонтопригодности. Поскольку потребитель обращает внимание на внешний вид изделия, оно должно быть привлекательным. Для каждого изделия характерно свое соотношение показателей качества.

В квалиметрии показатели качества для всех видов продукции принято делить на следующие группы:

показатели назначения (функциональные) – характеризуют свойства продукции, определяющие функции, для выполнения которых она предназначена и обусловливающие область ее применения (например, совершенство выполнения основной функции, универсальность применения, совершенство выполнения вспомогательных операций);

показатели надежности (безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость) – способность выполнять свои функции с заданной эффективность в заданном интервале времени;

показатели технологичности – характеризуют эффективность конструктивно-технологических решений для обеспечения высокой производительности труда при изготовлении и ремонте продукции (например, удельная материалоемкость изделия, удельная энергоемкость, средняя разовая оперативная трудоемкость технического обслуживания, ремонта изделия);

эргономические показатели – согласованность конструкции изделия с особенностями человеческого организма с целью обеспечения удобства пользования;

показатели безопасности потребления, эксплуатации — электропожаробезопасность, содержание химически вредных веществ и др.;

экологические – характеризуют вредное воздействие на окружающую среду (содержание вредных примесей, выбрасываемых в окружающую среду промышленными предприятиями и др.);

эстетические – характеризуют способность выражать художественный образ, социально-культурную значимость в чувственно воспринимаемых человеком признаках формы (рациональность формы, целостность композиции, совершенство производственного исполнения и стабильность товарного вида);

показатели стандартизации и унификации – характеризуют степень использования в продукции стандартизованных изделий и уровень унификации составных частей и изделия;

патентно-правовые показатели – характеризуют степень патентной чистоты изделия и его защиты;

экономические показатели – характеризуют затраты на разработку, изготовление, эксплуатацию или потребление продукции.

Для машиностроения и приборостроения наиболее эффективными показателями качества оборудования, приборов являются их эксплуатационные характеристики, зависящие от технического уровня производства.

Как и физические величины, показатели качества имеют размерность или могут быть безразмерными.

Единичный показатель относится к одному свойству, комплексный – к нескольким, базовый – к исходному свойству при сравнительных оценках качества продукции.

Обобщающий показатель качества продукции представляет собой функцию от единичного (группового, комплексного) показателя качества продукции.

Индекс качества (Ик) – комплексный показатель качества разнородной продукции, выпущенной за рассматриваемый интервал времени, равный средневзвешенному относительных значений показателя качества этой продукции.

Индекс дефектности (Ид) – комплексный показатель качества продукции, выпущенной за рассматриваемый интервал времени, равный средневзвешенной величине коэффициентов дефектов этой продукции.

Индексы качества и дефектности используют при оценке деятельности предприятия, производства, отрасли в целом.

Пищевые продукты представляют собой многокомпонентные системы с определенным химическим составом и физическими свойствами. Они должны содержать питательные вещества, обеспечивающие потребности организма в разнообразных энергетических пластических и регуляторных (биологически активных) соединениях, обладать свойствами, соответствующими функциональным возможностям органов пищеварения. Пищевые продукты, употребляемые человеком в разумном количестве, не должны оказывать на организм вредного воздействия.

Пищевые продукты удовлетворяют потребности человека в питании, поэтому основные свойства (признаки качества) пищевых продуктов, это: пищевая ценность; пищевая безопасность; органолептические свойства; готовность продукта к употреблению; сохраняемость.

На формирование и сохранение качества пищевой продукции оказывают влияние самые разнообразные факторы (рис. 1).

От вида и качества перерабатываемого сырья зависит в первую очередь качество продукции. Например, качество муки и получаемых из нее хлеба, мучных кондитерских и макаронных изделий зависит от качества пшеницы. Нельзя получить хлеб хорошего качества из проросшего или поврежденного сушкой зерна. Качество сырья должно соответствовать установленным требованиям стандартов по всем показателям.
Рис. 1.Схема формирования и сохранения качества пищевой продукции

От технологического процесса производства во многом зависит качество продукции. Это качество рецептуры, режим отдельных операций, уровень механизации и автоматизации, квалификация кадров, культура производства. При неправильной организации или нарушении процессов производства из хорошего сырья может быть выработана низкокачественная продукция. Требования к организации технологического процесса приводятся в соответствующих технологических регламентах и инструкциях.

Большое влияние на качество пищевой продукции оказывают упаковка и состояние тары.

Требования к качеству конкретных видов пищевой продукции указываются в соответствующих стандартах, технических условиях, технических регламентах (ГОСТ, ТУ, ТР).  При определении качества пищевой продукции или сырья учитывают  показатели качества, характеризующие их органолептические свойства (форма, внешний вид, окраска, консистенция, запах, вкус), показатели безопасности для людей и животных, физико-химические показатели, обязательные для конкретной продукции или сырья определенного целевого назначения. Качество продукта в целом равно сумме всех показателей качества с учетом коэффициента значимости (весомости) каждого из них.

1.2.Методы измерения качества продукции

Для того, чтобы ответить на вопрос, высокое или низкое качество имеет продукция надо сравнить показатели качества данной продукции со значениями таких же показателей качества базового образца. В общем виде схема измерения качества состоит из двух этапов:

1 – определение значений показателей качества;

2 – сравнение значений показателей качества.

Значения показателей качества определяют следующими методами:

Инструментальный метод основан на использовании технических средств измерений. Этим методом определяется, например, масса продукции, габаритные размеры изделия, время наработки на отказ и т.п. измерения могут выполняться по любой из измерительных шкал, но чаще всего используется шкала отношений. Инструментальный метод является наиболее распространенным во всех отраслях, особенно в промышленности. Объективность, высокая точность и возможность автоматизации измерений делает этот метод предпочтительным.

Расчетным методом  находят значения комплексных показателей, хотя определение весовых показателей при этом проводится обычно экспертным или инструментальным методом. С помощью весовых коэффициентов q учитывается важность или ценность каждого единичного показателя качества Qi. Для квалиметрии характерно, что абсолютные значения показателей качества не подходят для измерения качества в абсолютной мере. С одними из них качество связано прямо пропорциональной зависимостью, а с другими – обратно пропорциональной. Поэтому для абсолютного измерения качества используются не абсолютные, а относительные показатели. Сравнение показателей качества продукции проводят с базовым образцом. Если все значения относительных показателей качества испытуемой продукции больше единицы, то ее качество выше базового, если меньше – то ниже. Если часть значений относительных показателей больше, а часть меньше единицы, относительные показатели объединяют в обобщенный комплексный показатель качества.

В тех случаях, когда комплексный показатель качества (Q) не представляется возможным выразить через единичные с помощью объективной функциональной зависимости, применяют субъективный способ образования комплексных показателей по принципу среднего взвешенного, например, среднего арифметического взвешенного (рекомендуется использовать,  когда в комплексный показатель качества объединяются однородные единичные показатели, а разброс между слагаемыми невелик):

Разновидностью комплексного показателя, позволяющего оценить качество с экономических позиций, является  интегральный показатель качества (И), сочетающий достоинства как технического, так и экономического показателя:  И = Э/З, где Э – суммарный полезный эффект от эксплуатации; З – суммарные затраты на создание и эксплуатацию продукции.

Экспертный метод определения значений показателей качества продукции основан на оценках экспертов.

Экспертный метод измерения показателей качества применяется тогда, когда использование технических средств измерений невозможно, сложно или экономически неоправданно. К этому методу часто прибегают при определении эргономических и эстетических показателей. Метод используется для оценки качества пищевой продукции. В настоящее время все большее значение приобретает проведение комплексных экспертиз при оценке сложных объектов.

Для экспертной оценки качества продукции пользуются балльными шкалами. Балльная оценка– это обозначение показателей качества с помощью условной системы численных баллов. В баллах, помимо органолептических показателей, можно оценивать также физические и химические показателей качества.

Один из видов экспертного метода ранжирование состоит в расстановке объектов измерения или показателей в порядке их предпочтения, по важности или весомости. Место, занятое при такой расстановке, называется рангом. Чем выше ранг, тем предпочтительней объект, весомее, важнее показатель. Порядок последовательного сопоставления следующий: объекты экспертизы располагаются в порядке их предпочтения (ранжирования). Наиболее важному объекту приписывается балл или весовой коэффициент, равный 1, всем остальным в порядке уменьшения их относительной значимости – баллы или весовые коэффициенты от 1 до 0. Затем сопоставляется первый объект со всеми остальными, затем второй объект со всеми остальными рангом ниже и т.д.

Наиболее простое — это попарное сравнение, при котором эксперт должен дать заключение: «лучше» или «хуже».

Пример. Результат попарного сопоставления экспертом шести работ, представленных на конкурс, приведен в табл. 1, где предпочтению i–й работы над j–й соответствует 1, а противоположному отношению 0. Необходимо расставить работы по качеству.

Таблица 1

I	J						Итого
	1	2	3	4	5	6
1		1	0	1	1	1	4
2	0		0	1	1	1	3
3	1	1		1	1	1	5
4	0	0	0		0	0	0
5	0	0	0	1		0	1
6	0	0	0	1	1		2

Ранжированный ряд (шкала порядка) имеет вид

Q3>Q1>Q2>Q6>Q5>Q4,

где Q – оценка качества работы по шкале порядка.

Органолептический метод измерений основан на информации, получаемой с помощью органов чувств экспертов – зрения, слуха, обоняния, осязания и вкуса. Этот метод очень широко распространен в пищевой, парфюмерной промышленности и медицине.

Комбинаторный метод измерения сочетает инструментальное и органолептическое измерение качества продукции.

Социологический метод измерения показателей качества строится на массовых опросах населения или отдельных его социальных групп, члены которых выступают в качестве экспертов. Опрос может проводиться путем анкетирования, интервьюирования, голосования и т.п. Этот метод требует научно обоснованных систем сбора и обработки информации, предполагающих широкое применение средств автоматики и вычислительной техники.

1.3. Качество продукции как объект управления

Управление качеством продукции – действия, осуществляемые при создании и эксплуатации (или потреблении) продукции в целях установления, обеспечения и поддержания необходимого уровня качества. Необходимый уровень качества устанавливается при управляющих воздействиях на этапе проектирования продукции, обеспечивается на стадии производства, поддерживается на послепроизводственных стадиях – обращения, эксплуатации или потребления.

Механизм управления качеством продукции (универсальная схема представлена на рис.2) заключается в следующем. В результате анализа требований потребителей и изучения характера и объема потребностей, технических, экономических и организационных возможностей конкретного  предприятия планируются задания по качеству продукции. На их основе начинаются конструкторская и технологическая подготовка производства и непосредственно выпуск продукции в необходимом объеме. В период производства постоянно или с определенной периодичностью сравнивается информация о фактическом значении с нормативным значением. Информация о фактическом качестве поступает и из сферы потребления. При возникновении разницы между ними вырабатывают и реализуют мероприятия по устранению причин, вызывающих эти отклонения, т.е. по существу воздействуют на факторы и условия обеспечения качества продукции.

Рис.2. Универсальная схема управления качеством продукции.

На схеме есть две обратные связи. Первая из них функционирует на стадиях проектирования и изготовления продукции. Ее задача сформировать и поддержать качество на заданном уровне. Вторая связь необходима для отслеживания изменения характера потребности, формирования новой потребности и информирования о необходимости модернизации выпускаемой продукции или разработки новой. Обе ветви обратных связей в механизме управления качеством продукции должны обладать свойствами высокой оперативности и полноты. При неполной и запаздывающей информации невозможно быстро и эффективно перестроить производство на выпуск новой, высококачественной продукции, внести изменения в технологию и организацию производства.

К числу факторов, влияющих на качество (круг в центральной части схемы) относятся: производственное оборудование, качество сырья и материалов, профессиональное мастерство, знания, навыки, психическое здоровье работников.

Условия обеспечения качества более многочисленны. Сюда относятся: характер производственного процесса, его интенсивность, ритмичность, продолжительность, климатическое состояние окружающей среды и производственных помещений; интерьер и производственный дизайн; характер материальных и моральных стимулов; морально-психологический климат в производственном коллективе; формы организации информационного обслуживания и уровень оснащенности рабочих мест; состояние социально-материальной среды работающих.

При возникновении отклонений от заданных параметров качества, которые обнаруживаются в блоке сравнения и принятия решения, блок сил воздействия для устранения этих отклонений направляет усилия либо на факторы, либо на условия, либо одновременно на то и другое. Меры воздействия и их сочетания зависят от характера и величины отклонений качества и от эффективности тех или иных возможных вариантов устранения отклонений.

В системе управления должен быть критерий управления. В качестве критерия при управлении качеством продукции может быть использован технический показатель или экономический. Более универсальным является интегральный показатель, сочетающий достоинства как технического, так и экономического показателя или показатель конкурентоспособности.

При организации рациональной и эффективной работы по качеству, независимо от ее масштабов, форм и методов осуществления, люди всегда действовали, действуют и будут действовать примерно по такой схеме:

1. Определение потребности и выработка требований к качеству продукции (план).
2. Придание исходному материалу необходимых свойств (выполнение плана, программы качества).
3. Проверка соответствия полученного качества предъявленным требованиям (выявление отклонений) или констатация соответствия.
4. Воздействие для устранения отклонений полученного качества от заданного (обратная связь).

При рассмотрении процессов формирования и обеспечения качества продукции оперируют понятием «жизненный цикл продукции». Жизненный цикл – это совокупность взаимосвязанных процессов создания и последовательного изменения состояния продукции от формирования исходных требований к ней до окончания ее эксплуатации или потребления. Жизненный цикл делится на основные стадии:

—         маркетинг, изучение рынка;

—         исследование и разработка (проектирование);

—         изготовление;

—         обращение и реализация;

—         эксплуатация или потребление.

Стадии делятся на этапы, процессы и т.д.

Международные стандарты ИСО – самой крупной неправительственной организации, занимающейся вопросами стандартизации, сертификации, управления качеством продукции (МС ИСО 9004) дают деление жизненного цикла продукции на типичные этапы (рис. 3).

Рис. 3. Типичные этапы жизненного цикла продукции

Функция маркетинга должна постоянно обеспечивать обратную связь разработчиков и изготовителей с потребителями и контроль получаемой от них информации. Полнота и достоверность имеют решающее значение для формирования технически и экономически обоснованной стратегии проектирования.

Проектирование и разработка продукции. На этой стадии формируются перспективные требования к качеству новой продукции. Факторы качества, действующие на данной стадии, играют решающую роль в формировании качества продукции. По оценкам американских специалистов, если все меры по обеспечению качества продукции принять за 100%, то 75 из них придется на поиск конструктивных решений, проектирование, отработку макетного и доводку опытного образцов, отладку технологии, 20% — на контроль самих производственных процессов, 5% — на окончательную приемку изделий. На этом этапе проводятся прикладные НИР (научно-исследовательские работы), и одним из основных результатов НИР является разработка технических требований для включения в техническое задание (ТЗ) на разработку продукции.

Изготовление продукции. Эта стадия состоит из 3-х этапов: постановка на производство (мероприятия по подготовке и обеспечению технологического процесса изготовления продукции); освоение – отработка технологического процесса; установившееся производство и снятие продукции с производства.

Обращение и реализация продукции. Обращение – это транспортирование и хранение. Реализация – отгрузка (поставка) продукции организациям, предприятиям, розничной торговле. Основные нормативные документы, регламентирующие деятельность на этой стадии – стандарты и технические условия (ТУ) на конкретную продукцию.

Послепродажная деятельность – обеспечивает обратную связь с потребителями продукции.

 1.4. Исторический опыт обеспечения качества продукции

На ранних стадиях  развития производства ремесленник сам выполнял работы по контролю качества. В ходе промышленной революции в большинстве случаев контроль перешел в руки цехового мастера.

Система Тейлора оказала большое влияние на повышение производительности труда (индустриальный этап). Формируется самостоятельная служба технического контроля, вводится послеоперационный контроль, а также контроль и испытания готовых изделий. Однако качество оказалось в опасности, так как главной задачей мастеров, которым подчинялись контролеры, стало увеличение объема производства. Это несовершенство стало особенно заметным во время первой мировой войны, когда для армии было поставлено много негодной продукции. Контрольные службы развивались за счет совершенствования измерений (методов, измерительных средств), анализа мест появления несоответствующей продукции.

Во время Второй мировой войны компании-производители испытывали значительные трудности при производстве доброкачественной военной продукции в больших объемах в сжатые сроки. Стало очевидным, что необходим системный подход к планированию качества и предотвращению дефектов еще на стадии проектирования продукции. После Второй мировой войны такая же проблема возникла и перед изготовителя продукции гражданского назначения.

Профессионалы еще до 40-х годов рассматривали возможность приложения статистической методологии к проблемам качества в промышленности. Так, Уолтер Шухарт включал в свои принципы применение теории вероятностей для построения плана выборок и методов проверки значимости процессов. Распространению этой информации способствовало образование Американского общества контроля качества.

В 50-е годы происходит резкое ускорение в направлении развития сложных систем (компьютеры, глобальные военные системы, большие аэрокосмические комплексы). При этом обнаружилась неприемлемо высокая интенсивность эксплуатационных отказов. Создается новая дисциплина – прикладная теория надежности.

В 60-70-е годы наблюдался рост законодательного обеспечения безопасности продуктов, юридической ответственности, консьюризма (движение потребителей) и деятельности, связанной с этими проблемами. Все это стимулировало рост числа видов деятельности по обеспечению качества, в частности, независимого аудита, сертификации продукции и сертификации систем качества по результатам независимых проверок.

Жесткая конкуренция на мировом рынке побуждает производителей бороться за повышение качества и снижение себестоимости. Эти два рычага конкурентоспособности заставляют фирмы тщательно изучать передовой опыт в обеспечении качества продукции и внедрять его в максимально короткие сроки.

В промышленности США, западно-европейских стран, Японии широко используются комплексные системы управления качеством продукции, впитавшие идеи и опыт многих стран, в том числе и нашей страны. Особое внимание привлекает опыт Японии по улучшению качества продукции. Исследователи «японского чуда» отмечают, что компании страны нацелены на выпуск продукции более высокого качества, чем у производителей аналогичной продукции как внутри страны, так и за ее пределами.

Залогом успешной деятельности фирм является их ориентация на перспективу. По мнению К.Исикавы, патриарха в области управления качеством, глава фирмы должен ориентироваться на десять лет вперед, руководитель высшего звена – на пять лет, руководитель отдела – на три года и руководитель более мелкого подразделения – по меньшей мере на год. Политика японских предприятий подчинена прежде всего удовлетворению запросов потребителей и заказчиков.

Первая особенность современных систем управления качеством заключается в том, что основу целевой установки изготовителей составляет жесткая ориентация на конкурентоспособность продукции, планирование политики качества на дальнюю перспективу, подчинение деятельности запросам потребителя.

Вторая особенность связана с квалификацией кадров и активизацией человеческого фактора. Главные проблемы качества (связанные с управленческой политикой, технологическим процессом и т.д.) находятся вне компетенции рабочих, но рабочие и мастера способны разрешить 15 % проблем, возникающих в области качества. Для успешно действующих фирм характерны интенсивная инновационная деятельность и новаторская работа инженерно-технического состава.

Третья особенность – большое внимание уделяется расчетам издержек, связанных с созданием и обеспечением качества продукции. Такие издержки называются затратами на качество. Затраты на обеспечение качества включают: затраты на технический контроль; затраты на разработку и проведение мероприятий профилактического характера; потери от брака. Подсчет затрат, связанных с качеством, показывает, что чем раньше выявлен дефект, тем дешевле его устранение.

Четвертая особенность связана с широким использованием в практике статистических методов контроля. По мнению К.Исикавы 95% проблем фирмы могут быть решены с помощью семи методов обеспечения качества: диаграмм (причинно-следственных диаграмм Исикавы и диаграмм Парето), гистограмм, контрольных листков, расчета статистических характеристик, контрольных карт и графиков и пр.

Пятая особенность связана с японской концепцией обеспечения качества на каждом рабочем месте. Если качество обеспечивается на каждом рабочем месте, то и контролеров нужно меньше.

Шестая особенность связана с внедрением метода «инжиниринг качества». Эта система базируется на трудах японского ученого Г.Тагути. В основу метода положено понятие качества как функции потерь от разброса параметров и свойств продукции. Качество изделия после выпуска определяется через потери, которые несет общество после выпуска изделия, это потери первого вида, связанные с различными свойствами продукции из-за разброса параметров и потери второго вида, связанные с ремонтом продукции, утилизацией продукции, т.е. можно оценить разброс показателей качества в денежном выражении.

Накопленный мировой опыт по управлению качеством продукции лег в основу международных стандартов МС ИСО 9000, утвержденных в 1994 году. В 1996 г. стандарты серии 9000 были утверждены в качестве национальных стандартов России. Особенности стандартов этой серии:

• при разработке системы качества документально должна быть оформлена политика в области качества;
• система качества разрабатывается с учетом конкретной деятельности предприятия. На крупных предприятиях может быть общая система качества и подсистемы для конкретных видов продукции;
• установлены типичные этапы жизненного цикла продукции – схематическая модель взаимозависимых видов деятельности, влияющих на качество продукции на различных стадиях – от определения потребностей до оценки их удовлетворения;
• система жестко ориентирована на требования потребителя, важное место отводится выполнению функции маркетинга;
• большое значение придается функции материально-технического снабжения, так как комплектующие изделия становятся частью выпускаемой продукции;
• большое внимание уделяется элементам контроля качества продукции;
• в системе учитываются и оцениваются затраты на качество.

В 2000 году была принята новая версия стандартов этой серии – менеджмент качества.

Вопросы для самопроверки:

1. Понятие качества продукции, показателя качества, номинального и допустимого значения показателя качества.
2. Область деятельности науки квалиметрии, ее основные задачи.
3. Что такое единичные и комплексные показатели качества продукции?
4. Какие основные факторы влияют на качество пищевой продукции?
5. Методы измерения качества продукции. Особенности инструментального метода.
6. Сущность расчетного метода измерения качества продукции.
7. В каких случаях рекомендуется применять экспертный метод определения показателей качества продукции. Его сущность.
8. В чем заключается принципиальная схема управления качеством продукции?
9. Типичные этапы жизненного цикла продукции. Сущность этих этапов для формирования качества продукции.
10. С чем связано появление систем управления качеством продукции?

 

2. СОВРЕМЕННЫЙ УРОВЕНЬ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ

ПРОДУКЦИИ

2.1.Системы менеджмента качества

В новых стандартах ИСО 9000:2000 рекомендуется «процессный подход» при  разработке, внедрении и улучшении системы менеджмента качества с целью лучшего удовлетворения запросов потребителей.

Для успешного  функционирования организация должна определить и осуществлять менеджмент многочисленных взаимосвязанных видов деятельности. Деятельность, использующая ресурсы и управляемая с целью преобразования входов в выходы, может рассматриваться как процесс. Часто выход одного процесса образует непосредственно вход следующего.

Преимущество процессного подхода состоит в непрерывности управления, которое он обеспечивает на стыке отдельных процессов в рамках их системы, а также при их комбинации и взаимодействии.

На рис.4 приведена модель системы менеджмента качества, основанная на процессном подходе. Эта модель показывает, что потребители играют существенную роль при определении входных данных. Мониторинг удовлетворенности потребителей требует оценки информации о восприятии потребителями выполнения их требований.

 

Рис. 4. Модель системы менеджмента качества

Рассмотрим общие положения ГОСТ Р ИСО 9001-2001 «Системы менеджмента качества. Требования». Этот стандарт может использоваться внутренними и внешними сторонами (производителями, потребителями,  аудиторами), включая органы по сертификации, с целью оценки способности организации выполнять требования потребителей, регламентов и собственные требования. (В стандарте применены два термина, эквиваленты которым отсутствуют в русском языке: верификация – подтверждение на основе представления объективных свидетельств того, что установленные требования были выполнены и валидация — подтверждение на основе представления объективных свидетельств того, что требования, предназначенные для конкретного использования или применения, выполнены).

Стандарт рекомендует мониторинг следующих процессов:

1. Менеджмент качества. Предусматривает документально оформленную политику в области качества, руководство по качеству, другие необходимые документы. Документами системы качества необходимо управлять (сохранять, актуализировать и при необходимости пересматривать и др.);
2. Ответственность руководства. Предусматривает ответственность, полномочия и обмен информацией. Записи об анализе со стороны руководства должны поддерживаться в рабочем состоянии;
3. Менеджмент ресурсов. Предусматривает управление всеми видами ресурсов, в том числе человеческими ресурсами;
4. Процессы жизненного цикла продукции. Предусматривает планирование процессов жизненного цикла продукции, в том числе:

—       Определение требований потребителей к продукции, анализ этих требований, осуществление связи с потребителями.

—       Управление процессами на стадии проектирования и разработки продукции.

—       Управление процессом закупок. Организация должна разработать критерии отбора и  оценки поставщиков; поддерживать всю необходимую информацию по закупкам; осуществлять верификацию закупленной продукции.

—       Управление производством и его обслуживание. Организация должна иметь рабочие инструкции, применять подходящее оборудование, иметь и применять контрольные и измерительные приборы, осуществлять необходимые измерения. Осуществлять валидацию процессов производства и обслуживания. Валидация должна продемонстрировать способность процессов достигать запланированных результатов. Организация должна проявлять заботу о собственности потребителя, пока она находится под управлением организации или используется ею (собственностью потребителя может быть и интеллектуальная собственность).

—       Управление устройствами для мониторинга и измерений. Организация должна определить необходимый мониторинг и измерения и соответствующие устройства. Там, где необходимо обеспечивать имеющие законную силу результаты, измерительное оборудование должно быть:

а) откалибровано или поверено в установленные периоды или перед его применением по образцовым эталонам, передающим размеры единиц в сравнении с международными или национальными эталонами. При отсутствии таких эталонов база, использованная для калибровки или поверки, должна быть зарегистрирована;

б) отрегулировано или повторно отрегулировано по мере необходимости;

в) идентифицировано с целью установления статуса калибровки;

г) защищено от регулировок, которые сделали бы недействительными результаты измерения;

д) защищено от повреждения и ухудшения состояния в ходе обращения, технического обслуживания и хранения.

Кроме того, организация должна оценить и зарегистрировать правомочность предыдущих результатов измерения, если обнаружено, что оборудование не соответствует требованиям. Организация должна принять соответствующее действие в отношении такого оборудования и любой измеренной продукции. Записи результатов калибровки и поверки должны поддерживаться в рабочем состоянии. Если при мониторинге и изменении установленных требований используются компьютерные программные средства, их способность удовлетворять предполагаемому применению должна быть подтверждена. Это должно быть осуществлено до начала применения и повторно подтверждено по мере необходимости.

5. Измерение, анализ и улучшение. Эти процессы должны включать определение применяемых методов, в том числе статистических, и область их использования. Рекомендуется:

—       Проводить мониторинг и измерения удовлетворенности потребителей;

—       Проводить внутренние аудиты (проверки) через запланированные интервалы;

—       Управлять несоответствующей продукцией. Записи о характере несоответствий и любых последующих предпринятых действиях, включая полученные разрешения на отклонения, должны поддерживаться в рабочем состоянии.

—       Анализировать данные. Анализ данных должен предоставлять информацию по удовлетворенности потребителей; соответствию требованиям к продукции; характеристикам и тенденциям процессов и продукции, включая возможности проведения предупреждающих действий; поставщикам.

—       Постоянно повышать результативность системы менеджмента качества.

—       Предпринимать корректирующие и предупреждающие действия. Должна быть предусмотрена запись результатов предпринятых действий  и их анализ.

2.2.Система анализа опасного фактора и контрольной критической

точки (ХАССП)

Еще одним инструментом управления качеством продукции, прежде всего на предприятиях пищевой промышленности и общественного питания, служит система ХАССП – анализ опасного фактора и контрольной критической точки. Выявление опасного фактора и контрольной критической точки основывается на двух операциях.

Операция 1: Выявление опасных факторов и определение контрольных мер. Анализируются следующие моменты:

—       состав используемого сырья и компонентов, а также параметры, которые могут оказывать влияние на безопасность и стойкость продукта;

—       параметры и условия процесса производства, влияющие на опасные факторы или их создающие;

—       защита от повторного загрязнения химическими веществами и микроорганизмами (целостность, проницаемость и безопасность упаковки);

—       использование в потребительской практике (размораживание, подогревание, варка и т.п.);

—       группы риска (система общественного питания, дети, пожилые люди, лица с нарушением иммунной системы, другие категории больных).

Чтобы выявить опасные факторы, необходимо ответить на ряд вопросов по каждому конкретному фактору на каждой стадии производства пищевого продукта согласно «дереву принятия решений» (рис.5).

 

Рис.5. Определение опасных факторов

Операция 2: Установление критических контрольных точек. При этом необходимо для каждого опасного фактора на каждой стадии ответить на следующие вопросы:

—       может ли изучаемый опасный фактор появиться в продукте из сырья или при его переработке и на каком уровне (допустимом или недопустимом)?

—       Имеет ли состав сырья или рецептура продукта решающее значение для безопасности продукта?

—       Обеспечивает ли технологический процесс безопасность готового продукта за счет снижения уровня опасного фактора или за счет предотвращения его возрастания до опасного уровня?

На рис.6 представлено «дерево принятия решений», которое может использоваться для выявления критических контрольных точек.

Вопросы, которые нужно задать по каждому виду используемого сырья

Рис.6. «Дерево принятия решений» о критической контрольной точке.

При правильно проведенном анализе общее количество критических контрольных точек обычно не превышает 6-7 на весь технологический процесс от сырья до готовой продукции.

Вопросы для самопроверки:

1. Сущность процессного подхода к моделям системы менеджмента качества.
2. Мониторинг каких процессов рекомендуют стандарты менеджмента качества?
3. Какие операции рекомендуется осуществлять в процессе управления измерительным оборудованием согласно ГОСТ Р ИСО 9001-2001 «Системы менеджмента качества. Требования»?
4. Задачи системы НАССР. Какие операции надо выполнить, чтобы определить опасные факторы и критические контрольные точки?

3. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ

3.1.Основные виды контроля, термины и определения

Основные виды контроля, термины и определения установлены ГОСТ 16504-81.

Технический контроль – это проверка соответствия продукции или процесса, от которого зависит ее качество, установленным требованиям. Он включает три этапа:

1)      получение первичной информации о фактическом состоянии объекта контроля, контролируемых признаках и показателях его свойств;

2)      получение вторичной информации – отклонений от заданных параметров путем сопоставления первичной информации с запланированными критериями, нормами и требованиями;

3)      подготовка информации для соответствующих управляющих воздействий на объект, подвергавшемуся контролю.

Объектами технического контроля могут быть изделия или процессы, влияющие на качество.

Контролируемый признак – это количественная или качественная характеристика свойств объекта, подвергаемого контролю.

Комплекс организационно-технических мероприятий, направленных на обеспечение производства продукции с заданным уровнем качества, составляет предмет организации контроля.

Метод контроля – это совокупность правил применения определенных принципов для осуществления контроля. В метод контроля входят основные физические, химические, биологические и другие явления, а также зависимости (законы, принципы), применяемые для получения первичной информации относительно объекта контроля.

Под системой контроля понимают совокупность средств контроля и исполнителей, взаимодействующих с объектом по правилам, установленным соответствующей документацией.

Средства контроля – это изделия (приборы, приспособления, инструмент, испытательные стенды) и материалы, используемые при контроле.

По этапам процесса производства контроль бывает входным, операционным, приемочным и инспекционным. Входной контроль – контроль продукции, поступившей к заказчику.Операционный – контроль во время выполнения или после завершения технологической операции. Приемочный контроль продукции, по результатам которого принимают решение о ее пригодности к поставкам. Нельзя допустить, чтобы потребителям ушла дефектная продукция. Иначе к тому моменту, когда начнут поступать первые жалобы, может быть выпущено значительное количество дефектной продукции.

По полноте охвата контролем во времени различают контроль качества летучий, непрерывный, периодический.

По объему – сплошной – контроль каждой единицы продукции в партии и выборочный – контроль части партии продукции (правила выборки устанавливаются соответствующими нормативными документами).

По влиянию на объект контроля бывает разрушающий и неразрушающий контроль качества.

По степени использования средств контроля он может быть: измерительный, регистрационный, органолептический, по контрольному образцу (путем сравнения признаков качества продукции с признаками качества контрольного образца); технический осмотр (при помощи органов чувств, в необходимых случаях с привлечением средств контроля, номенклатура которых установлена соответствующей документацией).

В зависимости от уровня технической оснащенности контроль может быть – ручной (используются немеханизированные средства контроля для проверки качества изделий), механизированный (применение механизированных средств контроля), автоматизированный (осуществляется с частичным непосредственным участием человека), автоматический (без непосредственного участия человека), активный (непосредственно воздействует на ход реализации технологического процесса и режимов обработки с целью управления ими).

Каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям называется дефектом. Примеры дефектов: царапина на защитном покрытии изделия, недопустимо высокое содержание вредных примесей в продукте, неправильная настройка аппарата. Эти дефекты могут обнаружиться как при визуальном контроле, так и при измерительном контроле. Некоторые дефекты могут быть выявлены только при эксплуатации.

По структуре организации – самоконтроль (контроль качества исполнителем), одноступенчатый (контроль исполнителем и работником отдела технического контроля — ОТК), многоступенчатый (контроль исполнителем, операционный контроль, специальные методы контроля, приемочный контроль).

В зависимости от исполнителя контроля – внутренний,  ведомственный, государственный надзор.

3.2.Метрологическое обеспечение качества продукции

Задачи метрологического обеспечения производства  пищевой продукции можно разделить на две группы:

— поддержание используемых средств измерений в метрологически пригодном состоянии;

— создание и совершенствование системы метрологического обеспечения производства. Эта группа задач включает в себя:

1. Разработку исходных положений организации и выполнение измерений в условиях пищевой промышленности. Измерения, выполняемые в пищевой промышленности должны быть или социально необходимы, или экономически выгодны. Однако с повышением точности результата измерения значительно возрастают затраты. Поэтому требования к точности должны быть обоснованно минимальными и учитывать особенности пищевой промышленности с метрологической точки зрения.
2. Оптимизацию номенклатуры контролируемых технологических параметров и показателей качества сырья и готовой продукции. Принятые в стандартах и технологических регламентах номенклатуры контролируемых параметров во многих случаях избыточны, а это влечет за собой существенные издержки на создание методик выполнения измерений (МВИ) и средств измерений (СИ), на их метрологическую поверку и калибровку, на выполнение измерений и т.д.
3. Разработкуметодик выполнения измерения.
4. Создание новых специфических средств измерений (например, нового программного обеспечения приборов и т.п.)
5. Создание системы обеспечения единства измерений (речь идет, прежде всего,о выполнении таких измерений, как влажность продукта, цвет, содержание металлопримесей, мутность, кислотность и др., которые требуют взаимосвязанных в масштабах отрасли методик выполнения измерений и поверочных схем).
6. Установление допустимых значений погрешности контролируемыхпараметров и показателей качества сырья и готовой продукции. Допустимые значения погрешности являются основой принятия большинства решений, связанных с измерениями: выбор СИ, установление допустимых норм потерь, брака и расхождений измеренных значений при приемке-сдаче (например, допустимые расхождения измеренных значений масс грузов у отправителя и получателя).
7. Создание банка отраслевых справочных данных.

Остановимся более подробно на выборе номенклатуры  контролируемых параметров и установлении допустимых норм точности.  

Для установления оптимальной номенклатуры контролируемых параметров в общем случае необходимо располагать:

—       значениями допусков (Хн, Хв) контролируемых параметров;

—       номинальными значениями параметров, а при серийном изготовлении – значениями средних арифметических и средних квадратических отклонений;

—       законами распределения значений параметров;

—       данными о наличии корреляционных связей        между параметрами и значениями попарных корреляционных коэффициентов;

—       допустимыми значениями вероятностей ошибок первого и второго рода и уровнями качества готовой продукции.

На стадии проектирования продукции возможно осуществлять лишь приближенные расчеты. По мере накопления статистических данных расчеты уточняются.

Все контролируемые технологические параметры разделяются на четыре основные группы:

регулируемые параметры тех влияющих на ТП (технологический процесс) факторов, которые поддаются управлению и формируют заданное количество и качество продукции;

нерегулируемые параметры тех влияющих на ТП факторов, которые не поддаются управлению или такое управление нецелесообразно;

экологические параметры, которые определяют безопасное ведение процесса и степень его воздействия на окружающую среду;

параметры учета, участвующие в формировании материального баланса при учете материальных ценностей (масса, расход).

Регулируемые технологические параметры в конечном счете являются производными от соответствующих показателей качества выпускаемой продукции. Поэтому наиболее полно задача выбора контролируемых параметров может быть решена в случае, когда установлена функциональная зависимость между технологическими контролируемыми параметрами и показателями качества. Для этого разрабатывают математическую модель всего технологического процесса (оборудования) или его части.

Для выявления и анализа факторов, влияющих на качество продукции применяют статистические методы, такие как диаграмма Парето (графики видов брака), схема Исикавы (причинно-следственная диаграмма).

Допустимый размах (допуск) значений контролируемых технологических параметров характеризует границы, в пределах которых возможно изменение значений параметров без существенного влияния на соответствующие показатели качества продукции или эффективность производства. Он определяет вероятность браковки готового изделия или сырья при контроле.

Допуск может быть задан (определен) для отдельных образцов продукции или  для среднего арифметического значения показателя качества, полученного из контролируемой выборки объемом n. В первом случае границы допуска будем обозначать Тн (нижняя) и Тв (верхняя), во втором – Lн и Lв соответственно. Всегда Тв >Тн и Lв> Lн.

Чтобы уменьшить количество годных изделий, забракованных из-за погрешности измерения при контроле качества, необходимо стремиться расширить поле допуска Dо, т.е. обеспечить гарантированный допуск из условия требуемого значения риска изготовителя. Одновременно, чтобы уменьшить количество негодных изделий, признанных годными из-за тех же причин, необходимо это поле допуска возможно более сузить, т.е. обеспечить гарантируемый допуск из условий требуемого значения риска заказчика.

Обычно требуемая точность измерения параметра продукции задается допуском, т.е. пределом, внутри которого допускается  отклонение значений параметра от номинального значения. Характеристики поля допуска определяют его положение относительно номинального значения Хн параметра Х.  Положение характеристик поля допуска показаны на рис. 7.

 

Рис. 7. Характеристики поля допуска

Выбор характера нормы точности (двухсторонняя или односторонняя) должен обосновываться на следующем:

При показателе качества, имеющем нормальное распределение, должны устанавливаться два предела: верхний и нижний; исключение могут составлять только для случая, когда потребители не заинтересованы в строгой однородности продукции, а нуждаются только в том, чтобы показатель обязательно превышал определенный минимум Тн («не менее»);

Для действующих технологических процессов (ТП) значения допустимого размаха могут быть получены из технологического регламента или технологической инструкции на данный процесс. В случае разработки новых процессов или при необходимости уточнения ранее установленных значений технологических параметров значения допустимого размаха точности устанавливаются четырьмя способами: расчетным, статистическим, экономическим и экспертным.

Расчетный способ заключается в теоретическом и при необходимости экспериментальном исследовании технологической цепочки взаимосвязанных параметров, представляемых как косвенные измерения. Это сравнительно сложный путь, требующий хорошего знания объекта измерения. Например, когда известна функциональная зависимость измеряемого параметра от отклика (в приведенном примере — от одного из параметров готовой продукции), допустимую погрешность можно определить дифференцированием этого уравнения или по тангенсу угла наклона кривой, построенной по этому уравнению в требуемой точке или области.

Пример. Исходя из экспериментально полученных уравнений зависимости плотности от температуры для тертого какао в интервале температур 50…100°С равна r= 1110-0,72t и формового шоколада в интервале температур 30…70°С r= 1228-0,63 t. Получаем, что абсолютная погрешность измерения плотности связана с абсолютной погрешностью измерения температуры соотношениями Dr= 0,72 Dt и Dr=0,63 Dtсоответственно. Отсюда, принимая (для примера), что относительная погрешность объемного дозирования шоколада может быть равна d= ±1, получаем предельно допустимую абсолютную погрешность измерения температуры Dt £dr/0,72 = 0,01 ´ 1200/0,72 =±16,6 °С в первом случае и D t £0,01´1200/0,63 = 19,1°С во втором. Из этих результатов можно принять обобщенное значение Dt ==±10 °С.

Сущность статистического способа состоит в том, что допустимые границы погрешности рассчитывают по экспериментальным данным, полученным при исследовании конкретного параметра объекта измерения или средства измерения данного параметра (например, дозатора). Такой путь дает достаточно надежную количественную информацию, особенно если требуется установить норматив для типового оборудования или совокупности выпускаемой продукции, в этих случаях исследованию подлежит не одна, а определенная группа наиболее представительного в данном случае оборудования.

В основе экономического способа лежит зависимость экономических расходов на измерения от точности получаемого результата и ожидаемой от этого прибыли. При этом может быть использован метод максимума экономической эффективности. С помощью этого метода можно не только установить, являются ли затраты на технологический контроль оправданными, то и найти область экономически эффективных значений параметров технологического контроля качества продукции.

На рис. 8 показана гипотетическая зависимость изменения экономических показателей    технического контроля качества продукции от погрешности измерений при контроле. Функция суммарных экономических затрат (кривая 1) получена как результат алгебраического сложения функций затрат на измерения (кривая 2) и функции экономической эффективности от его проведения (кривая 3). Кривая 1 имеет асимтотический характер и возрастает при малых значениях погрешности Ро, так как никакой, даже самый дорогостоящий контроль не позволяет добиться вероятности ошибочных решений, равной нулю. Экстремальный характер суммарной кривой 1 позволяет оптимизировать значение погрешности измерения Dопт при контроле по максимуму показателя экономической эффективности технического контроля. При обычном наличии ограничений неэкономического характера вероятность ошибочных решений, обусловливающая требуемую точность измерений, должна находиться в границах области экономически эффективных значений. Состав и размер затрат на контроль предотвращенных убытков у изготовителя и потребителя при повышении его действенности зависят от специфики выпускаемой продукции, сложившихся технико-экономических и организационных условий ее производства. Поэтому модель оптимизации должна строиться для конкретных видов продукции.

 

Сущность экспертного способа заключается в следующем. Специалист-эксперт или группа экспертов исходя из опыта определяет возможные границы изменения значений данного параметра, при которых в допустимых пределах (или несущественно) изменяется режим технологического процесса или качество продукции. Эти границы и принимают за предельно допустимое значение погрешности измерения данного параметра, при возможности вводя некоторый запас «прочности».

Ошибочно считать, что измерения организованы и выполнены тем лучше, чем точнее полученный результат измерения. Следует иметь ввиду, что с повышением точности результата экономические затраты увеличиваются в квадратической зависимости, а также значительно возрастают социальные трудности и временные издержки. Измерения должны быть экономически выгодными или социально необходимыми (например, измерения концентрации вредных веществ и т.п.). Для сферы производства общие требования к точности измерения можно сформулировать так: сумма стоимости потерь из-за погрешности измерения и затрат на измерения с данной точностью должны быть минимальной.

Допустимый размах должен быть согласован также с погрешностью используемого для контроля средства измерения и допустимым уровнем дефектности изготовляемой продукции. Допустимый размах должен быть по крайней мере не меньше, чем погрешность измерения. При этом учитывают, что чем размах шире, тем легче организовать процесс контроля и регулирования: с увеличением размаха либо при заданном уровне дефектности повышается допустимая погрешность используемого СИ (средства измерения), при этом затраты на процесс контроля (регулирования) будут снижаться, либо при заданной погрешности СИ снижается уровень дефектности. Надежность процесса контроля регулирования повышается. Ширина размаха R=Хнб – Хнм,R= Хн – Хнм или R= Хнб – Хн  (см. рис.7) в общем случае определяет уровень дефектности: чем размах больше, тем уровень дефектности (вероятность выпуска дефектной продукции) ниже. При установлении предельных значений Хнб и Хнм необходимо учитывать, что выход показателя качества Х за установленные границы у разных изделий может вызвать различные последствия. В ряде случаев дальнейшее использование дефектных изделий может привести к значительным затратам или вообще недопустимо; для других же изделий последствия из-за выхода показателя качества Х за границы допуска незначительны. Установление рациональных предельных значений для Х важно и для производства, и для контроля.

Согласно методическим рекомендациям ВНИИМС МИ 2267-93 при оценке оптимальности требований к точности измерений в первом приближении рекомендуется считать, что потери пропорциональны квадрату погрешности измерений, а затраты на измерения обратно пропорциональны погрешности измерений. Оптимальная погрешность во многих случаях выражается зависимостью:

0,33

dопт = 0,8 (З/П),

где: dопт – граница оптимальной относительной погрешности измерений;

d — граница относительной погрешности измерений, для которой известны потери П и затраты на измерения З.

Так как обычно потери П и затраты З могут быть определены лишь весьма приближенно, то точное значение dопт найти практически невозможно. Поэтому погрешность может считаться практически близкой к оптимальной, если выполняется следующее условие:

0,5 *dопт < d < (1,5 – 2,5) *dопт, где *dопт – приближенное значение границы оптимальной погрешности измерений, вычисленное по приближенным значениям П и З.

Когда погрешность измерений не может вызывать заметных потерь или других неблагоприятных последствий, пределы допускаемых значений погрешности измерений могут составлять 0,2 – 0,3 симметричного допуска за измеряемый параметр, а для параметров, не относящихся к наиболее важным, это соотношение может быть 0,5. При несимметричных и одностороннем допуске могут использоваться те же значения для соотношения пределов допускаемых значений погрешности измерений и размера поля допуска.

Следует иметь ввиду, что погрешность прямых измерений параметра практически равна погрешности СИ в рабочих условиях. При косвенных измерениях погрешность СИ составляет часть погрешности измерений. В таких случаях необходимо представление о методической составляющей погрешности измерений (Типичные источники методических погрешностей приведены в МИ 1967-89 «ГСИ. Выбор методов и средств измерений при разработке методик выполнения измерений. Общие положения»).

Погрешность измерений средних значений (по n точкам измерений) практически в Ön раз меньше погрешности измерений в одной точке. Погрешность измерений средних значений (в одной точке) за некоторый интервал времени также меньше погрешности измерений текущих значений за счет фильтрации высокочастотных случайных составляющих погрешности СИ.

Пример. Погрешность общей массы материала dм, прошедшего через дозатор за время t, будет dм = dn ^–0,5, т.е. будет уменьшаться Ö n  раз, где n – количество порций (отвесов) массы (именно для этой порции нормирована по паспорту погрешность дозатора). Поскольку, как правило, дозаторы за время t делают большое количество отвесов, то относительная погрешность измеряемой массы материалы сравнительно быстро снижается (например, в 10 раз после 100 отвесов). Значит нормированная относительная погрешность прибора в зависимости от его назначения может быть и сравнительно большой. Важно лишь, чтобы она носила случайный характер.

Погрешность устанавливается для контроля основных и (или) критических параметров ТП, показателей качества и количества продукции. Критическими считаются такие параметры или показатели, отклонения значения которых от заданного может привести к тяжелым последствиям или существенным экономическим потерям. Основными считаются показатели качества продукции или параметры ТП, используемые для комплексной оценки качества по обобщенному показателю. За счет ошибок контроля имеется вероятность, что в обращение может поступить некондиционное изделие или сырье Р1 – вероятность ошибки 1-го рода или же хорошее изделие и сырье будут забракованы Р2 – вероятность ошибки 2-го рода. Это вызовет экономические потери.

Пример. Требуется установить допустимую погрешность измерения плотности пастеризованного коровьего молока, производимого на молокозаводе. Установлено, что его плотность должна быть не менее 1,0277 г/см³. При этом вероятность совершить ошибку 1 или 2-го рода не должна превышать 2% (Рк = 0,02). Примем, что по записям в лабораторном журнале наблюдений на молокозаводе среднее арифметическое значение плотности молока при налаженном технологическом процессе и оценка СКО (среднего квадратического отклонения) плотности составляют соответственно rср = 1,029 г/см³ и Sт = 0,002 г/см³. Тогда в качестве допуска на контролируемый параметр можно принять:

Dтд = rср – rр = 1,029 – 1,027 = 0,002 г/см³.

Находим отношение t= Dтд/Sт = 0,002/0,002 = 1.

По таблице значений вероятностей ошибок первого Р1 и второго Р2 рода для t=1 находим столбец, в котором наибольшее  из значений вероятностей Р1 и Р2 будет меньше заданного по условию задачи значения вероятности (в нашем случае откорректированного 0,02). Этому условию соответствуют значения 0,012 и 0,013, находящиеся в первом столбце – обе эти вероятности меньше заданных значений. Во всех остальных столбцах, соответствующих этому значению t, указанное условие не удовлетворяется. Таким образом, по первому столбцу получаем С= 0,1. Это дает Dпр =СDтд = 0,1´ 0,002 = 0,0002 г/см³.

Остановимся еще на понятии контролепригодности измерительных систем. Под контролепригодностью системы понимают возможность контроля необходимых параметров в процессе изготовления, испытаний, эксплуатации и ремонта изделий. В ряде случаев СИ (датчики и др.) недоступны в условиях эксплуатации, либо в этих условиях отсутствуют эталоны. Контроль метрологической исправности в таких случаях осуществляется в соответствии с рекомендациями МИ 2233-92 «ГСИ.Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами. Основные положения».

Вопросы для самопроверки

1. Понятия технического контроля. Значение основных терминов: контролируемый признак, метод контроля, система контроля, средства контроля.
2. Виды контроля: по этапам производства, по объему, по полноте охвата во времени, по влиянию на объект, по степени использования средств контроля, по уровню технической оснащенности, по структуре организации.
3. Задачи метрологического обеспечения производства.
4. Принцип выбора номенклатуры контролируемых параметров.
5. Установление допустимых норм точности. Двухстороннее и одностороннее поле допуска. Сущность расчетного способа определения допустимого размаха точности измеряемого параметра.
6. Способы определения допустимого размаха точности измеряемого параметра. Сущность статистического, экономического и экспертного способов.
7. Как можно рассчитать приблизительные границы оптимальной погрешности измерений согласно рекомендациям ВНИИМС?
8. Как устанавливаются погрешности критических и основных параметров?
9. Понятие контролепригодности измерительных систем.

 

4. ПРИМЕНЕНИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПРИ ПРОВЕРКЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И

ХАРАКТЕРИСТИК ПРОДУКЦИИ

4.1.Статистические методы анализа качества продукции

Статистические методы анализа качества их часто называют «статистические методы управления качеством продукции», очень широко применяются в отечественной и зарубежной системах управления качеством продукции. Они включают статистический анализ, статистическое регулирование и статистический контроль.

Выделяют четыре основных статистических метода:

—   по плотности распределения — числу данных характеристик качества в выборках проверяемого изделия. Этот метод применяется для анализа качества процесса или изделия;

—   по контрольной карте — графическому методу. Если кривая графика приближается к пределам или превышает их, рекомендуется проанализировать необходимость частичного изменения процесса;

—   по таблицам выборочных значений — комплексу процедур, включающему планы приемочного выборочного контроля, в которых объемы партий, выборок и критерии приемки или 100 % контроля являются взаимозависимыми. Этот метод рекомендуется применять для определения гарантии качества изготовленного или полученного материала;

—   специальные методы, применяемые для исследования условий и факторов, влияющих на качество продукции. К этим методам относят гистограммы распределения, дающие информацию о разбросе измеряемых параметров, диаграммы Парето, схемы Каори Исикавы (диаграммы «причина-следствие»).

Уточним понятие гистограммы. Гистограммы – это графики частотных столбцов, которые показывают статистическую картину поведения процесса. Для построения необходимы 50-100 точек.

Гистограмма показывает число точек, попадающих в заданный интервал. Стабильный процесс представлен гистограммой, имеющей форму колокообразной кривой (рис.9).

 

Характеристики стабильной гистограммы:

—           большинство точек (данных) располагается вблизи центральной линии или в середине;

—           центральная линия делит кривую на две симметричные половины;

—           лишь малое число точек разбросано далеко и относится к минимальным или максимальным значениям;

—           стабильная гистограмма демонстрирует колокообразное распределение;

—           нет точек, лежащих за колокообразной кривой.

Когда исключены все особые причины вариации, в конце технологического процесса будем иметь продукцию такого качества, что если взять выборку и результаты нанести на график, то получится колокообразное (нормальное) распределение. Если разделить весь диапазон гистограммы на шесть равных отрезков (по три с каждой стороны от центра), то число данных в каждом интервале распределится так, как показано на рис. 10.

 

Всякий нестабильный процесс имеет гистограмму, которая не похожа на колокообразную кривую. Любой нестабильный процесс непредсказуем. Разброс внутри колокообразной кривой – это случайная или естественная вариация. Все прочии вариации обусловлены особыми или выявленными причинами. Рассмотрим меры центра распределения, это: среднее арифметическое (или просто среднее), мода и медиана.

Среднее арифметическое `Х = SХi/n, где Xi представляет каждое значение, а n – объем выборки. Среднее арифметическое – наиболее широко используемая мера центра распределения. Достоинства использования среднего арифметического: это «центр тяжести» всех данных; в нем используются все данные; не нужна сортировка. Недостатки использования `Х. Резко выделяющиеся значения могут испортить картину. Может потребоваться много времени для расчета. Среднее может и совпадать ни с одним из фактических значений.

Мода – это то значение, которое встречается во множестве данных наиболее часто. Например, из 9 чисел: 5,3,7,9,8,5,4,5,8 модой будет 5. (для групп данных может существовать более чем одна мода). Достоинства использования моды: не надо ни  вычислять, ни сортировать; резко выделяющиеся значения не влияют на результат; это одно из фактических значений; его можно отыскать визуально на графике распределения. Недостатки использования моды: данные могут и не иметь моды.

Медиана (средняя точка) – это срединное значение данных, упорядоченных по возрастанию или убыванию. Для четного числа данных медиана – среднее из двух ближайших к центру значений. Например, из девяти чисел: 2,2,2,3,4,6,7,7,8,9 – медианой будет 5.  Для нормального распределения среднее, медиана и мода совпадают с центром (рис.10.), для асимметричного распределения – не совпадают (рис. 11). Достоинства медианы: позволяет представить, где расположена большая часть данных; требуется совсем мало вычислений. Недостатки использования медианы: данные надо сортировать и упорядочивать; используются не все данные, резко выделяющиеся значения могут быть существенными.

 

Кроме центра распределения, следующий важный параметр, описывающий множество данных – это разброс или рассеяние. Рассмотрим четыре меры рассеяния: размах, дисперсию, стандартное отклонение и коэффициент вариации.

Размах множества данных R — это разность между наибольшим и наименьшим значениями в множестве данных.

Пример. Из девяти чисел – 5,3,7,9,8,5,4,5,8 – R равен 6.

Дисперсия  равна сумме квадратов отклонений от среднего, деленной на объем выборки. Формула дисперсии
Стандартное отклонение 

Дисперсия равна квадрату стандартного отклонения.

(Для генеральной совокупности в знаменателе берется n, а для выборки — n- 1, когда оценивание надо сделать по выборке для генеральной совокупности).

Коэффициент вариации равен стандартному отклонению, деленному на среднее, выраженное в процентах.

Классический метод вычисления стандартного отклонения по собранным данным:
Полученные данные запишем в таблицу по образцу, приведенному в табл.2.

Таблица 2.

Образец	Х	_ Х	_ (Х-`Х)	_ (Х-Х)²
1	162	146	16	256
2	176	146	30	900
3	160	146	14	196
4	144	146	-2	4
5	125	146	-21	441
6	159	146	13	169
7	147	146	1	1
8	167	146	21	441
9	114	146	-32	1024
10	120	146	-26	676
11	119	146	-27	729
12	180	146	34	1156
13	154	146	8	64
14	125	146	-21	441
15	142	146	-4	16
Сумма	2194			6514

Вычисление среднего проводится по формуле `х = Σх/n = 2194/15 = 146.

Далее вычисляем отклонение (х — `х), возводим каждое отклонение в квадрат (х —`х)², суммируем все квадраты. Находим стандартное отклонение
S =Ö6514/14 = Ö465= 21,6. По данным  таблицы 3 `х = 146, n = 15, R= 66, — S стандартное отклонение выборки (21,6), используемое как оценка для генеральной совокупности, из которой извлечена эта выборка.

Статистический (выборочный) контроль возможен лишь в том случае, когда выборка позволяет составить достаточно полное представление обо всей генеральной совокупности. Выборка считается представительной, если в ней закон распределения истинных значений контролируемой величины достаточно близок к закону распределения истинных значений этой величины в генеральной совокупности. Представительность выборки обеспечивается ее случайностью и достаточно большим объемом.

На контроль продукция может быть представлена тремя способами:

ряд – единицы продукции упорядочены и легко могут быть пронумерованы, когда на контроль можно представить единицу продукции с любым номером, например, контейнеры, бочки, короба;

россыпь – единицы продукции неупорядочены, невозможно отыскать конкретную единицу, например, кондитерские, хлебобулочные изделия, мыло и т.п.;

поток – единицы продукции поступают на контроль непрерывным потоком одновременно с выпуском продукции, например, расфасованная из одной технологической емкости в бутылки, банки.

Различают выборки простые и расслоенные.

Простой называется выборка, при которой контролируемая продукция рассматривается как единое целое, нет технических и экономических ограничений отбора единиц продукции.

Расслоенная выборка образуется из единиц продукции, отбираемых в заданных объемах из разных частей контролируемой продукции (например, из нижней части бака, средней и верхней).

Отбор может быть случайным и систематическим. Случайный отбор может быть одно- и многоступенчатым. (Простейший вариант – двухступенчатый отбор, когда сначала из совокупности объемом N отбирают выборку объемом n1, а затем из нее меньшим объемом n2.).

Систематический отбор осуществляется по заранее установленному принципу, продукция отбирается через определенные промежутки времени или количество единиц. Например, если выборка должна составить 5% от контролируемой партии, то отбирают каждую двадцатую единицу. Метод применим, если продукция представляется на контроль в виде «потока». Систематический отбор более точен, чем простой случайный, а точность расслоенного случайного отбора всегда выше точности простого случайного. Преимущество систематического отбора и в более простом плане отбора проб.

Точность выборочного метода существенно зависит от объема выборки. Объем выборки рассчитывается методами математической статистики. На практике данные о необходимом объеме выборки берут из соответствующих стандартов на отбор проб продукции.

Диаграмма Парето (предложена итальянским экономистом) представляет в доступной и наглядной форме информацию о причинах брака. При анализе часто обнаруживается, что из выявленных, например, де­сяти причин брака две-три являются основными и на их долю при­ходится 70-80 % потерь.

Из рис.12. диаграммы по видам причин брака видно, что при устранении причин, связанных с нарушением технологической дис­циплины и неудачной конструкцией технологической оснастки, брак можно снизить на 7 %.

С помощью диаграмм Парето можно анализировать число слу­чаев брака, виды брака, потери от брака по видам брака, затраты времени и материальных средств на исправление брака, содержание рекламаций, поступающих от потребителя, причины аварий и по­ломок технологического оборудования, затраты на обеспечение ка­чества в процессе производства и пр.

Причинно-следственная диаграмма (схема Исикавы). Орга­низация работ по предупреждению дефектов продукции требует анализа причин возникновения их. Схема К.Исикавы позволяет вы­явить и сгруппировать условия и факторы, влияющие на изучаемую проблему, которая условно изображается в виде прямой горизон­тальной стрелки. Факторы, прямо или косвенно влияющие на про­блему, изображаются наклонными стрелками, причем существенные факторы — наклонными большими стрелками, менее существенные факторы — наклонными маленькими стрелками. На рис. 13 приведен пример схемы связей факторов, влияющих на выпуск пищевой про­дукции.

 

Статистические контрольные карты позволяют проана­лизировать стабильность технологического процесса, отделить слу­чайные погрешности от систематических, выделить случайные факторы, которые резко влияют на качество изготовляемой про­дукции. Контрольные карты впервые были применены в 1924 г. в США доктором У. Шухартом, сотрудником фирмы «Белл». Но осо­бенно активно контрольные карты  начали использоваться в США во время второй мировой войны, когда потребовалось резко увеличить объем производства при незначительных издержках.

Контрольная карта (КК) графически отражает изменение показателей качества во времени. Существуют КК по качественным при­знакам (доли дефектных изделий, число дефектных изделий, суммарное число дефектов на единицу продукции) и КК по количественным признакам (для средних значений и размаха, для медианы и размаха, для средних значений и среднего квадратического отклонения). На КК отмечается диапазон неизбежного разброса, вызван­ного случайными погрешностями производства, которые обусловлены изменениями качества сырья и материалов (в пределах допустимых отклонений), а также условий производства (рис. 14).

Неизбежный разброс устранить нельзя, но нужно уметь оценить. Неизбежный разброс лежит в пределах верхней и нижней границ. Для оценки контрольных границ (границ регулирования) применяется трехкратное среднее квадратическое отклонение, (правило «трех сигм»). Если точки, наносимые на КК не выходят за границы регулирования, то технологический процесс считают про­текающим стабильно. Если же точки на КК выходят за контрольные границы, то считается, что в технологическом процессе возникли какие-то систематические погрешности, которые должны быть вы­явлены и устранены. Статистическое управление качеством, выпол­няемое с помощью контрольных карт и заключающееся в своевре­менном установлении возможности появления брака по ограничен­ному числу наблюдений (выборок) и немедленном принятии мер по обеспечению требуемого качества изделий эффективно в серийном и массовом производствах с хорошо отлаженными и стабильными технологическими процессами, при которых, например, не смещается центр настройки.

Пример. Имеются данные приема манометров за декабрь: число проверенных приборов по датам, число дефектных приборов. На их основе рассчитывают долю дефектных манометров (в %), среднюю долю`р и среднее квадратическое отклонение (s). По указанным данным строят КК (рис.14.) В бланке КК по вертикали откладывают долю дефектных изделий р в %, а по горизонтали – дату выборки. Значение `р = 3,5% определяет положение средней линии. Если значение s = 0,918, то верхняя граница регулирования р + 3s = 3,5 + 3 • 0,918 = 6,254%, а нижняя граница р — 3s = 3,5 — 3 • 0,918 = 0,7746%.

4.2. Статистический анализ точности технологических процессов

Внедрению статистических методов должны предшествовать статистический анализ точности технологических процессов, выяв­ление соответствия положения эмпирической кривой распределения полю допуска контролируемого параметра, и отладка процесса для обеспечения его стабильности во времени.

Пример. Пусть производство обеспечивает входной уровень дефектности (рис.15, а) меньший, чем выходной уровень дефектности qm. Тогда контроль вовсе не нужен, потому что доля дефектных изделий так мала, что даже если все они будут признаны годными, то кажется, что q < qm . Если же технология изготовления изделий такова, что входной уровень дефектности велик (заштрихованная площадь на рис. 15,в,г), то вследствие погрешностей измерений может оказаться, что среди изделий, признанных годными, окажется значительная доля дефектных. Из-за этого может оказаться, что q > qm. Чтобы при такой погрешности измерений понизить выходной уровень дефектности, необходимо «улучшить» распределение истинных значений контролируемого размера, т.е. чтобы оно было, например, таким, как показано на рис. 15, б.

 

Выходной уровень дефектности существенно зависит от соотношения допускаемых истинных значений контролируемого параметра по нормативному и контрольному критериям годности.

Стабильность качества изготовления продукции (или стабильность технологического процесса производства) – свойство процесса производства сохранять показатели качества изготовляемой продукции в заданных пределах в течение некоторого времени. Допустимая степень изменчивости технологического параметра определяется верхней и нижней границами – Тв и Тн. Если действительное значение параметра Т выходит за границы технического допуска, то изделие признается дефектным. При организации производственного процесса требуется, чтобы доля дефектных изделий в продукции была минимальной.

Стабильность качества изготовления продукции оценивается следующими характеристиками.

Коэффициент смещения настройки технологической операции:

Кн= (`ХN — Хо)/( s+h),

Где `ХN – общее среднее арифметическое значение признака качества (для суммарной выборки);s- поле допуска; h- цена деления средства измерения.

Коэффициент Кн выражает среднее смещение настройки в соответствующую сторону: значение его должно быть по возможности близко к нулю (Кн <0,10).

Показатель межнастроечной стабильности:        Кмс = Sn / S1,

Где S1, Sn — СКО соответственно в первой и последней мгновенных выборках.

Кмс – характеризует стабильность рассеяния контролируемого параметра в процессе производства.

Показатель смещения центра рассеяния  Кц (характеризует относительную величину систематической погрешности):

Кц = (`Хn – `Х1)/s, где `Х1 и `Хn – средние значения первой и последней мгновенной выборок перед первой настройкой; — поле допуска.

Показатель стабильности рассеяния: Кс = Кр (t2)/ Кр(t1),

где Кр(t1), Кр (t2)- показатели рассеяния для периода времени t1 и t2.

Показатели Кс рассчитывают по выборкам (за исключением мгновенной) в различные периоды времени t1 и t2, которые регламентированы в отраслевых инструкциях о проведении статистического анализа точности и стабильности технологических операций. Показатели Кс характеризуют изменение показателя стабильности рассеяния во времени.

Для оценки стабильности качества выпускаемой продукции используют выборки, извлекаемые из потока изготавливаемой продукции через определенные интервалы времени. Стабильность технологического процесса оценивают по характеру изменения хода выборочных характеристик и виду суммарного распределения.

По полученной информации о ходе ТП математическими методами находят выборочные значения Хn, n  (или Rn), строят диаграммы изменения выборочных средних (медиан) и средних квадратических отклонений (размахов) во времени.

Все показатели точности и стабильности, рассчитанные по выборкам, являются случайными величинами, поэтому их достоверность необходимо оценивать  методами математической статистики.

Внедрение статистического управления точностью техноло­гических процессов дает большой экономический эффект в резуль­тате сокращения потерь от брака, повышения точности и долговеч­ности изделий, более рационального использования оборудования и материалов.

4.3. Статистический приемочный контроль

В современных стандартах предусмотрен статистический приемочный контроль — выборочный контроль качества, основан­ный на методах математической статистики.

Ключевым понятием в статистическом контроле являет­ся контрольный норматив. Он представляет собой критерий для принятия решения по результатам контроля. Для контроля по аль­тернативному признаку контрольный норматив выражается через число забракованных единиц продукции.

Существуют два контрольных норматива — приемочное и бра­ковочное числа.

Приемочное число (С₁) — это контрольный норматив, являю­щийся критерием для приемки партии продукции и равный макси­мальному числу забракованных единиц в выборке.

Браковочное число (С₂) — контрольный норматив, который яв­ляется критерием для неприятия партии продукции и равен мини­мальному число забракованных единиц в выборке.

Величина контрольных нормативов зависит от принятого в стандарте приемочного уровня дефектности и режима контроля.

Приемочный уровень дефектности — это максимальный уровень дефектности или средний уро­вень, который для целей приемки рассматривается как удовлетво­рительный. Практически эта величина должна выводиться из обоб­щенных материалов приемки по качеству, а с другой стороны, она должна ориентировать производителя на повышение качества про­дукции.

Статистический контроль может проводиться в трех режимах — нормальном, ослабленном и усиленном.

Нормальный контроль применяют в том случае, когда резуль­тат проверки заданного числа предыдущих партий продукции не дает основания для заключения о том, что действительный уро­вень дефектности существенно отклоняется от приемочного. Обыч­но контроль продукции начинают с нормального, если нет специ­альных оговорок в стандарте.

Ослабленный контроль применяют, когда результат проверки заданного числа предыдущих партий продукции является положи­тельным, т.е. дает основание для заключения о том, что действи­тельный уровень дефектности ниже приемочного.

Усиленный контроль необходим, когда результат проверки за­данного числа предыдущих партий продукции отрицательный, на­пример две из пяти последовательных партий были забракованы.

Статистический приемочный контроль может быть односту­пенчатым, двухступенчатым, многоступенчатым и последователь­ным. На практике применяют одноступенчатый контроль и двух­ступенчатый контроль. При одноступенчатом контроле решение от­носительно партии продукции принимают по результатам контроля не более двух выборок, причем необходимость второй выборки за­висит от результата проверки первой выборки. При положительных результатах проверки первой выборки контроль может быть закон­чен.

Совокупность данных о виде контроля (одноступенчатый, двухступенчатый), объемах контролируемой партии, выборки, о контрольных нормативах составляет план контроля.

В табл.3 приведен фрагмент таблицы из ГОСТ 18242, опре­деляющего методические принципы статистического контроля по альтернативному признаку (на примере усиленного одноступенча­того статистического контроля). На основе данного ГОСТа строятся стандарты правил приемки конкретной продукции.

Таблица 3

Объем  пар­тии /	Объем выборки	Приемочные  (С1)  и  браковочные  (С2)  числа приприемочном уровне дефектности, %
		2,5		4,0		6,5
		С1	С2	С1	С2	С1	С2
От 16 до 25	5	0	1	0	1	1	2
От 26 до 50	8	0	1	1	2	1	2
От 51 до 90	13	1	2	1	2	1	2
От 91 до 150	20	1	2	1	2	2	2

Задание.   На основании данных табл. 3 составьте план   усиленного одноступенчатого контроля,  в  случае  поступления  партии изделий 100 шт., требуемом уровне дефектности 2,5%.

Вопросы для самопроверки

1. Сущность статистического выборочного метода контроля. Что значит «представительная выборка»?
2. Способы образование выборок.
3. Какие Вы знаете специальные методы статистического анализа?
4. Сущность графического метода статистического анализа – контрольных карт. Виды контрольных карт.
5. Какими характеристиками оценивается стабильность качества изготовления продукции?
6. Сущность статистического приемочного контроля. Контрольные нормативы. Виды и режимы приемочного контроля, планы контроля.

5.     УПРАВЛЕНИЕ  КОНТРОЛЬНЫМ, ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ И

ИСПЫТАТЕЛЬНЫМ   ОБОРУДОВАНИЕМ

5.1.Выбор, поддержание в рабочем состоянии и правильное использование контрольного, измерительного и испытательного  оборудования

При выборе средств измерений учитывают:

—       Назначение и область применения;

—       Диапазон измерения;

—       Предел допускаемых погрешностей (норма точности измерения);

—       Условия измерения, состоящие из параметров окружающей среды и параметров объекта измерения, которые не измеряются данными методиками выполнения измерений (МВИ) и средствами измерений (СИ), но влияют на результат измерения (например, температура, давление, влажность, наличие вибрации и т.п.);

—       Быстродействие;

—       Вид требуемой информации – местные или дистанционные показания, автоматическая регистрация, интегрирование, сигнализации и др.;

—       Возможность и необходимость использования информации в системах автоматического управления и регулирования;

—       Требования к помещению для анализов и измерений и (или) условия установки СИ (щитовая, настенная, на конструкции, по месту);

—       Массу и габариты;

—       Условия поставки (серийный или единичный выпуск, дефицитность или доступность);

—       Стоимость и экономическую эффективность использования;

—       Требования к персоналу, осуществляющему монтаж и обслуживание оборудования;

—       Способ метрологического обеспечения, обеспечение ремонта, наличие нормативно-технической документации по поверке (калибровке), обслуживанию и ремонту.

Степень важности каждого из приведенных требований определяется в конкретных условиях, но для всех случаев основными являются назначение и область применения, диапазон и погрешность измерения, возможность метрологического обеспечения.

При выборе СИ следует принимать во внимание, что в ряде случаев для измерения одноименных физических величин в одном и том же диапазоне необходимо использовать разные по исполнению СИ или вспомогательное оборудование, учитывающее дополнительные свойства объекта измерений (например, неоднородность измеряемого параметра по площади или объему). Измерять давление агрессивных и вязких жидкостей можно только через разделительные сосуды.

Если не представляется возможным подобрать СИ для прямых измерений, продумывают возможность применения косвенных измерений (СИ для измерения другой физической величины, связанной с необходимой соответствующей зависимостью).

Диапазон измерений применяемых  СИ должен на 10-15% превышать диапазон возможных изменений измеряемого параметра и быть ближайшим (из ряда возможных) к границам изменений этого параметра.

C учетом стоимости измерений выбор  следует начинать с возможно наименее точного прибора, затем рассматривать возможность применения более точных  СИ. Ценные, дефицитные изделия и сырье, а также опасные факторы нужно контролировать более точными методами, а дешевые продукты и второстепенные параметры – простейшими.

Монтаж измерительного оборудования должен проводиться с учетом того, чтобы за счет отборных и других вспомогательных устройств не возникали большие дополнительные погрешности. Возникшие же погрешности должны быть  учтены в общей погрешности измерений.

5.2. Организация поверки и калибровки средств измерений

К использованию для выполнения конкретных измерительных операций в производственном процессе допускаются только те средства, которые по своим метрологическим характеристикам отвечают требованиям соответствующей технической документации и прошли государственные испытания.

В соответствии с Правилами по метрологии ПР 50.2.002-94 «Порядок осуществления государственного метрологического надзора за выпуском, состоянием и применением средств измерений, аттестованными методиками выполнения измерений, эталонами и соблюдением метрологических правил и норм» государственной поверке на промышленных предприятиях подлежат средства измерения, применяемые в торговых операциях и взаимных расчетах между покупателем и продавцом, т.е. средства измерения обеспечивающие учет количества и качества поступившей и отгруженной продукции и средства измерения, используемые для охраны окружающей среды и обеспечения безопасности труда, например, по параметрам давления (манометры), по содержанию в атмосфере вредных веществ (газоанализаторы).

Средства измерения, обеспечивающие контроль технологических процессов подлежат калибровке.

Поверку осуществляют государственные метрологические службы (региональные центры стандартизации и метрологии (ЦСМ), а также организации, аккредитованные на право поверки), калибровку могут выполнять и метрологические службы предприятия, если они аттестованы для выполнения этих работ.

Для организации поверки СИ предприятие заключает договор с соответствующими региональными ЦСМ, составляет график поверки средств измерений, который является приложением к договору. Графики поверки составляет метрологическая служба предприятия, их согласуют с территориальным органом государственной метрологической службы (ГСИ. Правила по метрологии ПР 50.2.006-94 «Порядок проведения поверки средств измерений»).

 

Пример формы графика поверки средств измерений:

 

__________________________                         УТВЕРЖДАЮ

(наименование юридического лица,                  Руководитель органа

физическое лицо                                                  Государственной

метрологической службы

Тел._________________                      ________   ____________________

(подпись)   (инициалы, фамилия)

№№ п/п	Наименование, тип, заводское обозначение	Метрологические характеристики		Период поверки (месяцы)	Дата посл. Поверки	Место проведения поверки	Сроки проведения поверки	Сфера государственного метрологического контроля и надзора
		Класс точности, погрешность	Предел измерений
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Пример:
4	Микрометр МК № 9809	2,0	0-25 мм	12	06.03	РОСТЕС-МОСКВА	06.04	12

Руководитель _______________

 

Метрологическая служба предприятия составляет перечень СИ, подлежащих калибровке по форме, близкой к приведенной выше, но с  указанием места установки СИ.

Методики выполнения измерений  допускается использовать только те, которые прошли государственную или ведомственную аттестацию. Используемое на предприятии испытательное и диагностическое оборудование  для выполнения калибровочных работ (образцовые СИ) также подлежит поверке.

Поверка СИ проводится в соответствии с ГОСТами или рекомендациями  Государственной системы обеспечения единства измерений. Поверка начинается с внешнего осмотра поверяемого СИ, затем определяют метрологические параметры (погрешности, вариации, поправки), затем проводят обработку результатов поверки и оформляют результаты поверки. При положительных результатах поверки на прибор, пломбу или в паспорте (документе его замещающем), наносят поверительное клеймо, делают запись о годности прибора к применению с указанием даты поверки. При отрицательных результатах поверки прибор, находящийся в эксплуатации – изымается из применения, поверительное клеймо гасится, в документе на прибор делают запись о непригодности СИ.

Методики калибровки могут составляться метрологическими службами предприятий (на основании аттестованных методик выполнения измерений). Проведение калибровки начинают с внешнего осмотра, определяют необходимые метрологические параметры, обрабатывают результаты и составляют протокол калибровки.

На многих предприятиях производственные лаборатории аттестованы на проведение измерений параметров качества выпускаемой продукции и получаемого сырья. В этом случае лаборатории периодически (по истечении срока действия свидетельства об аттестации) проходят оценку состояния измерений в соответствии с Рекомендациями ВНИИМС МИ 2427-97 «Оценка состояния измерений в испытательных и измерительных лабораториях». В лаборатории должен быть перечень нормативных документов (НД) на выполняемые виды работ, испытуемые объекты и измеряемые (контролируемые) параметры этих объектов; перечень МВИ и методы испытаний (в т.ч. ГОСТы и ОСТы), данные о состоянии МВИ; данные о применяемых в лаборатории СИ; данные об испытательном оборудовании,  об оснащенности лаборатории стандартными образцами; справка о состоянии производственных помещений. Лаборатория должна быть укомплектована квалифицированными кадрами.

5.3. Метрологическая служба предприятий

Единство измерений в стране обеспечивается функциональным единством государственной метрологической службы, ведомственной и метрологической службы предприятий (организаций), возглавляемых главными метрологами. Основные задачи, права и обязанности метрологических служб изложены Госстандартом России в Правилах по метрологии ПР 50-732-93 «Типовое положение о метрологической службе государственных органов управления Российской Федерации и юридических лиц». Метрологическая служба (МС) является самостоятельным структурным подразделением предприятия. МС создается по приказу директора, подчиняется непосредственно главному инженеру и возглавляется главным метрологом.

Метрологическое обеспечение реализуется средствами измерения и контроля (СИ и К), стандартными образцами состава и свойств веществ, стандартными справочными данными о физических константах и свойствах веществ и материалов, эталонами единиц физических величин, калибровкой и поверкой СИ, общими правилами и нормами установленными ГСИ.

Под метрологическим обслуживанием метрологических средств предприятия понимается ряд взаимосвязанных работ, направленных на поддержание метрологических характеристик СИ на заданном уровне силами и средствами предприятия.

Качество выполнения метрологических работ достигается:

—         правильной организацией и качественным проведением поверки (калибровки) и аттестации СИ и К;

—         правильной организацией и качественным проведением измерений параметров выпускаемой продукции, предусмотренных технической документацией, с учетом требуемой точности и условий, установленных МВИ и ГОСТами;

—         своевременной разработкой, согласованием и утверждением графиков поверки СИ и К;

—         организацией метрологического надзора за состоянием и применением СИ, аттестованными методиками выполнения измерений, эталонами единиц величин, соблюдением метрологических правил и норм.

Средствами измерения и контроля предприятия являются технические средства:

—         эталоны единиц давления;

—         эталоны единиц вместимости;

—         технические мерники;

—         технологические емкости различного назначения и вместимости;

—         СИ давления, температуры, массы, расхода, линейных размеров;

—         оптико-физические, физико-химические СИ.

5.4. Реализация деятельности метрологической службы в системе

менеджмента качества

Система менеджмента качества предусматривает документальное оформление процедур на всех участках работы предприятия. Рассмотрим примерную структуру руководства по качеству организации и выполнения калибровочных работ.

Руководство по качеству содержит следующие разделы:

1.Общие положения

2.Терминология

3.Политика в области качества

3.1.Организация

3.2.Материально-техническая база

3.2.1.Средства калибровки

3.2.2.Помещения

3.3.Нормативная база

3.4.Персонал

3.5.Контроль

4.Область деятельности

5.Порядок приема и регистрации средств измерений на калибровку

6.Оформление результатов калибровки.

В разделе «Терминология» обратим внимание, что «система качества» применительно к калибровочным работам это – совокупность организованной структуры, ответственности, процедур, возможностей и средств, направленных на обеспечение качества калибровочных работ.

Политика в области качества  главной целью определяет удовлетворение потребностей предприятия  в качественной калибровке СИ, обеспечивающей создание устойчивого доверия потребителей к продукции предприятия, повышение конкурентоспособности продукции, обеспечение условий для валютной торговли с зарубежными странами, создание условий для сертификации продукции.

Основным элементом Системы обеспечения качества является четко оговоренная организационная структура, созданная на предприятии. Ответственность за развитие системы обеспечения качества выполнения калибровочных работ возлагается на главного метролога предприятия. Ответственным за состояние средств калибровки, по назначению главного метролога, является техник-метролог.

В руководстве оговорены требования к помещениям для проведения калибровочных работ. Помещения подразделяются на: производственные (например, резервуары стационарны и калибруются непосредственно в технологических цехах, их калибровка требует фиксирования не соответствующих требованиям НД условий калибровки); помещения МС для калибровки теплотехнических СИ, их состояние должно соответствовать требованиям ГОСТ 8.395-80 «ГСИ. Нормальные условия измерений при поверке. Общие требования», а также НД по калибровке, санитарным нормам и правилам, требованиям безопасности труда и охраны окружающей среды.

Образец формы 5 «Сведения о состоянии производственных помещений»:

Наименование помещения	Специальное или приспособленное	Температура и влажность	Освещенность рабочих мест	Уровень			Наличие специализированного оборудования (вентиляции, защиты от помех и т.п.)	Условия приемки и хранения СИ	Примечание
				шума	Загазованности	помех
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Группа калибровки СИ давления	Специальное	20 ±3°С 82%	250 лк	отсутствует	Отсутствует	отсутствует	Приточная, вытяжная вентиляция	Имеются
Группа калибровки СИ температуры	Приспособленное	20 ±3°С 84%	200 лк	отсутствует	Отсутствует	отсутствует	Приточная, вытяжная вентиляция	Имеются

 

Нормативная база. МС обладает актуализированной документацией на калибровку, включающей:

—         НД на калибровку;

—         паспорта средств калибровки (СК), устанавливающие к ним технические требования;

—         инструкции по эксплуатации на применяемые СК;

—         документы, определяющие порядок учета и хранения информации и результатов калибровки (протоколы калибровки, журналы регистрации СИ поступающих на калибровку, журнал учета средств калибровки, регистрационные карточки СК);

—         документ, определяющий область аккредитации (приложение к аттестату аккредитации метрологической службы);

—         графики калибровки средств измерений;

—         график поверки СК.

Персонал. Отмечено, что калибровщики МС имеют профессиональную подготовку, полученную в процессе обучения на курсах ВИСМ, опыт калибровки СИ в заявленной области аккредитации, практические навыки (опыт работы в МС предприятия). С периодичностью 1 раз в 3 года комиссия под председательством гл. метролога проводит аттестацию калибровщиков с целью коллегиальной проверки и подтверждения их компетенции.

Контроль за качеством выполнения калибровочных работ осуществляется на двух уровнях: внутренний контроль – ведущим инженером-метрологом в рабочем порядке не реже 1 раза в 6 месяцев с отражением в журнале путем контроля за документированными процедурами, персоналом, условиями труда; внешний (инспекционный) контроль за качеством выполнения калибровочных работ осуществляет аккредитующий орган (ВНИИМС).

Оформление результатов калибровки. Результаты калибровки теплотехнических Си удостоверяются калибровочным знаком, наносимым на средства измерений. Протоколы с результатами калибровки хранятся до следующей калибровки. Результаты калибровки СИ вместимости (резервуаров) удостоверяются сертификатом калибровки с указанием условий при которых проводилась калибровка.

Ниже приводятся примеры форм сведений о калибруемых средствах измерений и средствах калибровки; учета средств калибровки, учета ремонтных работ и технического обслуживания средств калибровки, внутреннего контроля, учета СИ, принятых на калибровку, регистрационной карточки на измерительные приборы.

Форма 2

Сведения о калибруемых средствах измерений и средствах калибровки

№№ п/п	Калибруемые СИ			Эталоны, средства калибровки				НД на клибровку
	Вид измерений, группы (тип) СИ	Метрологические характеристики		Наименование эталона, элемента комплекта, тип, марка или условное обозначение	Метрологические характеристики		Дата ввода в эксплуатацию, № протокола поверки (калибровки), периодичность, № протокола межлабораторного сличения
		Диапазон измерений	Погрешность, класс точности, разряд, цена деления		Диапазон измерений	Погрешность, класс точности, разряд, цена деления
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Определение вместимости и градуировка резервуаров стальных горизонтальных и вертикальных объемным методом	От 1 до 200 м3	Относительная погрешность резервуаров: 1 кл. точности±0,5% 2 кл. точности±1%	Образцовые мерники 1-го,2-го разряда М1Р10-01 М2Р50-01М М1Р100-01 М1Р200-01 Термометр стеклянный ртутный	Вместимостью: 10л, 50л, 100о,200 л         0-50°С	Погрешность ±0,025% ± 0,1% 8.400-80   Цена деления 0,5°С ГОСТ 215-73	Св.№3064 от 20.07.01 Св.№ 3066 от 20.08.01г. Св.№ 3565 от 03.09.02 г. Св.№ 3564 от 03.09.02 г.	ГОСТ 13844-68

 

Форма 8

Журнал учета средств калибровки

№№ п/п	Наименование, тип средства калибровки	Заводской номер	Класс точности, разряд, погрешность	№ свидетельства и дата последней поверки	Межповерочный интервал	Отметка о пригодности средства калибровки
1	2	3	4	5	6	7
5	Манометр образцовый МО (0-2,5)кгс/см2	37108	Кл.0,4	№93800 17.12.01	1 год	Годен

Форма 9

Журнал учета ремонтных работ и технического обслуживания средств калибровки

Наименование, тип средства калибровки	Дата регистрации неисправности	Описание неисправности	Принятые меры (с указанием организации, осуществляющей ремонт)	Отметка о поверке средства калибровки
1	2	3	4	5

Форма 10

Журнал внутреннего контроля

Дата проведения контроля	Калибровщик (ФИО)	Результаты контроля, замечания	Подпись руководителя группы калибровки
1	2	3	4

Вопросы для самопроверки:

1. Какими принципами следует руководствоваться при выборе СИ?
2. Задачи поверки СИ. Какие СИ подлежат поверке в сфере производства пищевых продуктов. Организация поверки СИ.
3. Задачи калибровки СИ. Какие СИ подлежат калибровке. Организация калибровки СИ.
4. Что понимается под метрологическим обслуживанием производства?