CC BY
2224 метрология
Метрологическое обеспечение в системе постоянного улучшения качества
Показано изменение требований к процессу измерения/контроля, который метрологическая служба традиционно выполняла самостоятельно. Сегодня метролог—участник команды специалистов, а цель измерения — получение объективных данных для адекватного информационного сопровождения при подготовке производства, планировании измерений и верификации улучшений для сохранения прибыльности проекта
С.В. Касьянов1
Набережночелнинский институт Казанского федерального университета, канд. техн. наук, SVKasyanov@kpfu.ru
В.А. Новиков2
ФГАОУ ДПО «Академия стандартизации, метрологии и сертификации (учебная)», канд. техн. наук, доцент
Р.А. Ямалиева3
ПАО «КамАЗ»
1 доцент кафедры, г. Набережные Челны, Республика Татарстан, Россия
2 проректор, Москва, Россия
3 инженер, г. Набережные Челны, Республика Татарстан, Россия
Для цитирования: Касьянов СВ., Новиков В.А., Ямалиева Р.А. Метрологическое обеспечение в системе постоянного улучшения качества // Компетентность / Competency (Russia). — 2022. — № 5. DOI: 10.24412/1993-8780-2022-5-24-27
ключевые слова
улучшение качества, качество измерений, измеряемый размер, критические значения, план управления, методика измерений, корректирующие действия
омпания «Тойота» к 70-м годам ХХ века разработала и реализовала концепцию управления производственной системой на основе постоянного улучшения качества товарной продукции, более общую по сравнению с системой Тейлора. Данная концепция доказала, что в рыночной экономике повышение удовлетворенности потребителей по сравнению с конкурентами многократно компенсирует увеличение производственных затрат за счет роста продаж. В результате «Тойоте» удалось захватить лидерство на мировых рынках. Проанализируем, каким должно быть содержание информационного сопровождения при реализации концепции постоянного улучшения. Основные элементы информации приведены в таблице.
Качество сложного изделия формируется как результат выполнения своих функций множеством взаимодействующих автокомпонентов. Очевидно, что улучшению целесообразно подвергать только наиболее значимые из них. Поэтому при проектировании автокомпонентов специалисты должны их выделить и оформить реестр специальных характеристик (см. таблицу). Значимость характеристик обычно определяют по степени тяжести последствий дефектов, которые могут появиться при невыполнении требований к характеристике [1], а также по наличию обязательных требований заказчика. Чтобы безошибочно осуществлять их прослеживание, в идеале желательно представить весь жизненный цикл отдельной детали как единый непрерывный поток операций ее изготовления, включения в состав узла, агрегата автомобиля, а также дальнейшей эксплуатации в составе автомобиля.
В качестве конечного результата процесса улучшения введем термин
«идеальное значение характеристики качества в партии изделий». Для характеристики «диаметральный размер сопрягаемой шейки вала» (рис. 1.) идеалом следует считать значение, соответствующее середине поля допуска. Конструктор назначает его, исходя из условий работы сопряжения данной шейки с втулкой. Но идеальное значение характеристики для одной единицы продукции — еще не гарантия роста продаж. Поэтому конечный результат улучшения — 100 % идеальных единиц продукции, имеющих именно это значение. Если значение размера отверстия в партии сопрягаемых втулок также будет иметь свое идеальное значение, мы получаем идеальное значение характеристики посадки (зазора или натяга). Оно обеспечивает наивысшее качество выполнения данным сопряжением своей функции и его максимальную долговечность в изделиях. При этом вероятность появления брака в производстве будет практически равна 0. В реальности чрезмерно высокая степень близости значений характеристики к идеалу потребует применения средств измерения (СИ) исключительно высокой точности. Поэтому разумные пределы улучшения определяются из экономических условий.
Улучшение даже одной характеристики точности — это длительный процесс, постепенно охватывающий управление все большим количеством параметров процесса формообразования. Процесс улучшения будем рассматривать как последовательное уменьшение значения среднеквадратичного отклонения характеристики в партии деталей, то есть как увеличение доли объема партии продукции, значения которой близки к идеалу [2]. Инструментом улучшения являются коррек-
метрология 25
Таблица
Информационное сопровождение задачи улучшения качества специальных характеристик на рабочем месте [Information support of the special characteristics quality improving task in the workplace]
Этап APQP процесса [Stage of the APQP process] Дополнительная информация [Additional information] Применение результатов [Results application]
Исходные данные [Input data] Требования к измерительному процессу [Measurement process requirements]
2 ► Реестр специальных характеристик ► Поток операций жизненного цикла
3 ► Перечень ключевых характеристик операции: точность оборудования и оснастки; параметры наладки; режимы обработки; характеристики окружающей среды ► Критические значения отклонений в пределах допуска ► Средство измерения c достаточной разрешающей способностью
4 ► Планы реагирования ► Первичная оценка возможностей процесса ► Документированная методика измерения
5 ► Актуальный план управления ► Регистрация: условий выполнения операции обработки измеряемой детали; результата измерения * Мониторинг плана управления ► Приемлемое состояние измерительного процесса: стабильность; допустимость смещения; обеспечение требуемой сходимости и воспроизводимости ► Анализ степени значимости выявленного отклонения: ► Отклонение незначительно: продолжение выполнения задания ► Отклонение значительно: планирование КД; мониторинг выполнения; верификация результативности КД ► План последующего управления
тирующие и так называемые предупреждающие действия. Планирование этих действий должно быть по возможности мгновенным.
Общая схема информационного сопровождения результативного улучшения качества постепенно формируется по ходу выполнения всех этапов проекта подготовки производства (см. таблицу).
В дополнение к технологическим маршрутам производства технологу придется разработать карты потоков операций и отметить, в каких из них формируются и поддерживаются значения этих характеристик. Чтобы в этом потоке проследить функции детали по обеспечению качества автомобиля, придется привлечь специалиста-эксплуатационника. Чтобы исключить излишнее регулирование, предусмотрена процедура первичной оценки возможностей процесса на рабочем месте с использованием контрольных карт и расчет индексов воспроизводимости [3]. Для этого, кроме оценки степени отклонения значения величины от идеала, важно заранее определить перечень влияющих на нее ключевых контрольных характеристик, задать для них план реагирования и зарегистрировать
их значения перед измерением обработанной детали. На этой основе формируется план управления специальной характеристикой (объем выборки и периодичность взятия выборки).
Результат отдельного измерения в данной концепции становится основой уже не для оценки выполнения требований, а для планирования улучшений качества. Разрешающая способность средства измерения для улучшения качества должна быть гораздо более высокой, чем для контроля. На практике принято, что цена деления СИ должна быть в 15...20 раз
справка
Аdvanced Product Quality Planning (APQP) — это система процедур и методов, используемых для разработки продуктов в промышленности, особенно в автомобильной. APQP расшифровывается и переводится как «перспективное планирование качества продукции». Это — наиболее действенный инструмент менеджмента качества, подробное описание которого дает документация ISO/ TS 16949.
Целью APQP является обеспечение выполнения всех необходимых процедур и этапов работы для производства качественных автокомпонентов при приемлемом уровне затрат. https://www.wikiquality.ru/instrumenty-iso-16949-apqp-ppap-fmea-spc-msa/
Рис. 1. Анализируемая характеристика точности шейки вала d6O+0'003 [Analyzed accuracy characteristic of the shaft
journal d60+0'0à]
26 метрология
Рис. 2. Схема альтернативной оценки соответствия диаметрального размера: а — соответствует
dmin < ^контр < dmax;
б — не соответствует
^контр > dmax или ^контр < dmin
[Scheme for an alternative assessment of the conformity of the diametrical size: a — corresponds
dmin < ^контр < dmax;
b — not correspond
^контр > dmax ^контр
< dmin]
Список литературы
1. ГОСТ Р 51814.2-01. Системы качества
в автомобилестроении. Метод анализа видов и последствий потенциальных дефектов.
2. ГОСТ Р 51814.5-05. Системы качества
в автомобилестроении. Анализ измерительных и контрольных процессов.
3. Касьянов С.В., Фаттахова Г.Р., Ямалиева Р.А. Подготовка и внедрение документированной процедуры «Оценка приемлемости измерительных процессов» // Контроль качества продукции. — 2017. — № 8.
меньше ширины допуска. Для минимизации погрешностей измерения должна быть разработана и документирована адекватная методика измерения. Она может включать:
► методику отбора измеряемого образца;
► содержание подготовительных операций (базирование образца, настройка СИ);
► схему выполнения измерений (количество точек измерения, а также их координаты);
► порядок выполнения операций измерения и регистрации данных;
► формы контрольных листов данных измерений, а также отчетов по их обработке, анализу и оценке результатов.
Настройку на измеряемый размер в целях улучшения целесообразно вести максимально близко к значению середины допуска. Далее потребуется установить диапазон критических значений характеристики, при достижении которых однозначно потребуются корректирующие действия. Если результат измерения окажется в пределах этих значений, можно продолжать работать дальше. Если измеренное значение превышает критическое, требуются корректирующие действия. После их выполнения должна быть выполнена верификация улучшения (измерение последующей обработанной детали). Если значение характеристики вернулось в установленный диапазон, регулирование результативно. Если нет, это означает, что в информационном сопровождении процесса управления остались упущения и нужны дополнительные мероприятия.
Если измерения проводятся с участием операторов, они должны быть
обучены методике измерений и представлению данных.
Наконец, измерительные процессы должны предварительно пройти процедуру оценки приемлемости по [1]. Поскольку речь идет о систематическом получении данных для управления, в ходе серийного выпуска продукции потребуется мониторинг действий оператора в соответствии с планом управления и соблюдением методики измерений.
Оценивать результативность планового измерения можно только тогда, когда подготовлена вся информация. Если значение характеристики не выходит за пределы установленных критических значений, можно продолжать работать дальше.
Если значение достигло или превзошло критическое значение, необходимо выполнить корректирующие действия и верифицировать его (убедиться, что размер следующей обработанной детали находится в допустимых пределах). Таким образом, принцип постоянного улучшения наполнен множеством элементов информации, без которых целей улучшения не достичь.
Если раньше метрологическая служба была вправе решать свои задачи в отрыве от других специалистов, то согласно требованиям IATF 16949 каждая процедура подготовки производства нового продукта должна сопровождаться соответствующими элементами метрологического обеспечения в общей системе информационного сопровождения.
В течение многих десятилетий сердцевиной альтернативной оценки соответствия характеристик требованиям был процесс измерения/контроля. Для обеспечения допустимой погрешности измерений были разработаны жесткие метрологические правила. Метрологическая служба могла выполнять эти задачи без привлечения других специалистов.
Альтернативная оценка соответствия с использованием калибров (рис. 2) при соблюдении метрологических требований позволяла надежно разбраковывать продукцию. Но спе-
МЕТРОЛОГИЯ 27
циалисты не имели данных о значениях характеристики, следовательно, не могли управлять ими.
Требования к качеству измерений в сегодняшней системе улучшения качества с помощью регулирования величины отклонений безусловно выросли. Но обеспечить более жестко ограниченную неопределенность измерений недостаточно. Изменилась функция измерения. Теперь оно выполняется
ради получения объективной информации для последующего улучшения. Поэтому главным становится создание и использование адекватного информационного сопровождения в ходе подготовки производства, планирования измерений, верификации улучшений. Метролог XXI века должен быть членом межфункциональной команды проекта подготовки производства и выпуска нового изделия. ■
Статья поступила в редакцию 8.03.22
Kompetentnost / Competency (Russia) 5/2022 IV/ICTQOI Г\РУ O^
ISSN 1993-8780. DOI: 10.24412/1993-8780-2022-5-24-27 MClnULUUI 2 7
Metrological Support in the System of Continuous Quality Improvement
S.V. Kas'yanov1, Naberezhnye Chelny Institute of Kazan Federal University, PhD (Tech.), SVKasyanov@kpfu.ru V.A. Novikov2, FSAEI FVT Academy for Standardization, Metrology and Certification (Training), Assoc. Prof. PhD (Tech.) R.A. Yamalieva3, PJSC KAMAZ
1 Associate Professor of Department, Naberezhnye Chelny, Republic of Tatarstan, Russia
2 Vice-Rector, Moscow, Russia
3 Engineer, Naberezhnye Chelny, Republic of Tatarstan, Russia
Citation: Kas'yanov S.V., Novikov V.A., Yamalieva R.A. Metrological Support in the System of Continuous Quality Improvement, Kompetentnost'/ Competency (Russia), 2022, no. 5, pp. 24-27. DOI: 10.24412/1993-8780-2022-5-24-27
key words
quality improvement, measurement quality, measured size, critical values, management plan, measurement methodology, corrective actions
In the second half of the twentieth century, in economically developed countries, the concept of managing the production system, based on the constant improvement of the quality of commercial products, became dominant. It turned out that the increase in customer satisfaction many times overcompensates for the increase in production costs due to increased sales. We have analyzed the role of information support in the implementation of the concept of continuous improvement. The results of the analysis showed the following. Traditionally, the basis for assessing the conformity of characteristics to requirements was the measurement / control process, which the metrological service performed without the involvement of other specialists. Today, the requirements for the quality of measurements by controlling the magnitude of deviations have increased. The measurement function has changed. Now it is performed for the sake of obtaining objective information for subsequent improvement. Therefore, the main thing is the creation and use of adequate information support in the course of production preparation, measurement planning, and verification of improvements. A metrologist today is an active member of a cross-functional team of specialists to prevent loss of project profitability.
References
1. GOST R 51814.2-01 Quality systems in the automotive industry. Method of analysis of types and consequences of potential defects.
2. GOST R 51814.5-05 Quality systems in the automotive industry. Analysis of measuring and control processes.
3. Kas'yanov S.V., Fattakhova G.R., Yamalieva R.A. Podgotovka i vnedrenie dokumentirovannoy protsedury Otsenka priemlemosti izmeritel'nykh protsessov [Preparation and implementation of the documented procedure Assessment of the acceptability of measuring processes], Product quality control, 2017, no. 8, pp. 50-53.
