- •Управление качеством электронных средств Учебное пособие
- •Содержание
- •2. Качество продукции, методы его оценивания и основные
- •3. Современные организационно-экономические методы
- •4. Контроль и испытания – основные методы определения и
- •9. Анализ и контроль качества технологических процессов
- •Предисловие
- •Введение
- •1. Понятие качества, его экономическое и социальное значение
- •1.1. Актуальность проблемы качества
- •Виды качества
- •1.2.1. Подходы к формированию понятия качества
- •1.2.2. Расхождения в понимании качества различными участниками производственного процесса и потребителями
- •1.2.3. Качество с позиций различных технических стандартов
- •1.2.4. «Пирамида качества». Качество жизни
- •История развития управления качеством. Философия обеспечения качества
- •Вопросы для самоконтроля:
- •2. Качество продукции, методы его оценивания и основные показатели качества
- •Основные понятия квалиметрии, показатели качества
- •2.2. Методы квалиметрии
- •2.3. Пути обеспечения качества на этапах разработки, производства и эксплуатации изделий
- •Вопросы для самоконтроля:
- •3. Современные организационно-экономические методы управления качеством
- •3.1. Стандартные модели систем управления качеством по исо-9000-87
- •3.2. Цели, задачи и функции системы управления качеством
- •3.3. Документальное обеспечение системы управления качеством
- •3.4. Организация службы управления качеством на предприятии
- •3.5. Учёт и анализ затрат на качество и определение их эффективности
- •3.6. Дальнейшее развитие системы менеджмента качества по стандартам исо-9000-2000
- •4. Контроль и испытания – основные методы определения и поддержания качества продукции на стадии производства
- •4.1. Виды, операции, методы и алгоритмы контроля
- •4.2. Задачи и содержание технологии контроля электронных средств
- •4.3. Испытания электронных средств
- •4.3.1. Классификация испытаний
- •4.3.2. Испытания контроля качества
- •4.3.3. Испытания на надёжность
- •4.3.4. Испытания на воздействие внешних условий
- •5.2. Партия и выборка изделий, обеспечение репрезентативности выборки
- •5.3. Выборочные планы контроля
- •5.4. Математические основы выборочного контроля по качественному признаку
- •5.5. Организация выборочного контроля по качественному признаку
- •5.6. Стандартные планы выборочного контроля по качественному признаку
- •5.7. Математические основы выборочного контроля по количественному признаку
- •5.7.1. Общие положения выборочного контроля по количественному признаку
- •5.7.2. Нормальный закон распределения
- •5.7.3. Выборочные оценки параметров нормального распределения
- •5.7.4. Сравнение выборочных средних и дисперсий
- •5.7.5. Проверка нормальности генерального распределения по выборочным данным
- •5.8. Организация выборочного контроля по количественному признаку
- •5.9. Стандартные планы выборочного контроля по количественному признаку
- •6. Электрический контроль электронных узлов и средств
- •6.1. Задачи и методы электрического контроля электронных узлов и электронных средств в целом
- •6.2. Виды диагностического контроля электронных средств
- •6.3. Технические средства электрического контроля электронных средств
- •6.3.1. Индивидуальные средства наладчика
- •6.3.2. Сигнатурные анализаторы
- •6.3.3. Логические анализаторы
- •6.3.4. Автоматические универсальные тестеры
- •6.4. Методы тестирования и синтез тестов
- •6.4.1. Классификация методов тестирования
- •6.4.2. Построение таблицы диагностируемых состояний объекта тестирования
- •6.4.3. Синтез безусловных тестов с использованием таблицы состояний
- •6.4.4. Синтез условных тестов с использованием таблицы состояний
- •6.4.5. Построение таблицы покрытий и её аналитическое представление
- •6.4.6. Минимизация таблицы покрытий
- •6.4.7. Синтез безусловных тестов путём преобразования таблицы покрытий
- •6.4.8. Синтез тестов по аналитическому представлению таблицы покрытий
- •6.4.9. Синтез тестов методом ветвей и границ
- •6.4.10. Другие методы синтеза тестов
- •7.2. Основные способы улучшения тестопригодности при проектировании электронных средств
- •7.3. Основные показатели ремонтопригодности электронных средств
- •8. Методы самоконтроля и самотестирования электронных средств
- •8.1. Классификация методов самоконтроля
- •8.2. Тестовый самоконтроль электронных средств
- •8.3. Следящий самоконтроль, базирующийся на использовании корректирующих кодов
- •8.3.1. Классификация и теоретические основы построения корректирующих кодов
- •8.3.2. Коды Хэмминга
- •8.3.3. Циклические корректирующие коды
- •8.3.4. Другие избыточные коды
- •8.4. Аппаратные методы следящего самоконтроля
- •8.4.1. Метод дублирования
- •8.4.2. Следящий самоконтроль по модулю
- •8.5. Программные методы следящего самоконтроля
- •9.2. Оценка информативности и выбор контролируемых параметров
- •9.2.1. Общая оценка информативных параметров и их отбор для контроля и управления технологическим процессом
- •9.2.2. Диаграмма разброса и её использование для определения корреляционной связи между двумя параметрами
- •9.2.3. Исследование взаимосвязи между технологическими параметрами с помощью корреляционного и регрессионного анализа
- •9.2.4. Методы анализа нелинейных двумерных статистических зависимостей
- •9.3.2. Математический аппарат построения регрессионной модели
- •9.3.3. Выбор стратегии построения регрессионной модели в условиях избыточности факторного пространства
- •9.3.4. Критерии оптимальности многофакторных регрессионных моделей
- •9.3.5. Общий алгоритм построения многофакторной регрессионной модели
- •9.4. Подходы к построению математических моделей динамических технологических процессов
- •9.4.1. Особенности экспериментального исследования
- •9.4.2. Регрессионные методы построения математических моделей технологических процессов, приводимых к условно статическим
- •9.4.3. Рекуррентные методы построения математических моделей
- •Условие минимизации l по â(tN) выражается системой уравнений, которые в матричной форме имеют вид:
- •Заключение
- •Продолжение табл. П3.3.
История развития управления качеством. Философия обеспечения качества
Для того, чтобы проследить историю развития управления качеством необходимо понять, что это направление жёстко привязано к истории промышленности и производства. Обычно революционные изменения в подходах к качеству происходили во время научно-технологических прорывов, когда новейшие достижения цивилизации позволяли резко изменить продуктивность производства.
В эпоху средневековья преобладал ремесленнический подход к производству товаров – когда один человек, «мастер», мог эффективно выполнять все производственные операции при изготовлении изделия. Дополнительная рабочая сила требовалась только для второстепенной, рутинной работы. В это время качество товаров напрямую зависело от профессионализма мастера, его способностей и приобретённых умений, а жёсткая, «цеховая» система выдачи разрешений на занятие ремеслом эффективно справлялась с таким явлением, как перепроизводство, существенно ограничивая и конкуренцию, что приводило к прямой зависимости «качественный товар» – «дорогой товар».
С развитием производства и его усложнением потребовалась коренная перестройка производственных отношений, поскольку теперь требовалось выполнить разделение производственных операций, которые выполняли наёмные работники. Дальнейшее усложнение изготавливаемых товаров привело к тому, что предприятие становилось зависимым от наличия высококвалифицированных (и высокооплачиваемых) рабочих, которые хорошо знают производство и могут его корректировать по своему усмотрению в случае возникновения брака. Естественным стремлением собственников предприятий было избавление от такой зависимости и в середине 19-века американцем Ф. Тейлором в ответ на очередное удорожание рабочей силы была предложена модель предприятия, в которой всё производство разбивается на несколько простых этапов. Специалисты разрабатывают производственные стандарты и технические задания на выполнение работ, и каждый рабочий следует им, выполняя последовательность простых операций и отвечая только за них, а в конце производства выполняется сборка готовых изделий. Таким образом, для изготовления даже сложных изделий появляется возможность привлекать дешёвую рабочую силу, а процесс обучения рабочего персонала резко сокращается и удешевляется. Данная концепция привела к господству представления, что качество товара – это соответствие его характеристик требованиям технической документации.
Система Тейлора устанавливала требования к качеству изделий в виде полей допусков на конкретные параметры и характеристики этих изделий. Для обеспечения успешного функционирования системы Тейлора были введены первые профессионалы в области качества – инспекторы качества. Система мотивации предусматривала штрафы за допущенные дефекты и брак, вплоть до увольнения в тех случаях, когда они повлекли за собой серьёзные экономические потери. Осуществлялось профессиональное обучение эффективным приёмам работы, обучение работе с технологическим и контрольно-измерительным оборудованием. Взаимоотношения между поставщиками и потребителями строились на основе требований, установленных в технических условиях, выполнение которых проверялось при приёмочном контроле.
Недостаток системы Тейлора заключался в отсутствии учёта человеческого фактора и его использования. От рабочего персонала требовалась только исполнительность и дисциплина. Напрочь отметались любые проявления инициативы. При этом вся ответственность за ошибки и выпуск дефектной продукции возлагалась именно на рабочий персонал, тогда как обычно рабочие виноваты в 20-25% случаев, а остальная доля вины приходится на руководителей и инженерно-технический персонал. Таким образом, рабочие несли ответственность за ошибки, которые были допущены не по их вине. Этот психологический фактор сыграл большую роль в снижении эффективности системы Тейлора. Кроме того, проявился и фундаментальный недостаток системы, заключающийся в том, что чем сложнее становились изделия, тем менее управляемым становился весь процесс производства. Впервые на это обратил внимание В. Шухарт, сотрудник компании Bell Laboratory. Он занимался разработкой и эксплуатацией линейных усилителей телефонных и телеграфных станций, стоимость которых была ниже стоимости их замены, поскольку по техническим требованиям их необходимо было закапывать глубоко в землю, что и приводило к сложности их замены или ремонта. Поэтому надёжность таких устройств играла первостепенную роль. Однако проверить надёжность каждого из таких приборов не представлялось возможным. Поэтому Шухарт предложил применять статистические методы контроля надёжности изготовленных изделий. Далее, в 1924 г. он разработал метод диаграмм, получивший название «контрольные карты Шухарта». Использование этого метода позволило отличать второстепенные дефекты и отклонения в рабочих параметрах изделий от главных, которые непосредственно влияют на надёжность и эксплуатационные характеристики изделий. Эти главные дефекты обязательно необходимо устранять, а если они неустранимы, то такие изделия должны браковаться. Шухарт установил, что большинство причин отказов связано не с качеством изготовления конкретного изделия, а с устойчивостью процесса производства. Анализируя причины, приводящие к отклонениям процесса от заданного, он разделил их на два класса: общие и особые. Общие – это неуправляемые, случайные факторы различной природы. Их может быть много, но вклад каждого несущественен, хотя суммарное их действие может быть велико. Эти факторы определяют изменчивость процесса. Особые причины – это отклонения, возникающие из-за несоответствия производственных операций инструкциям, из-за отклонений в качестве сырья, сбоев в управлении отдельными технологическими операциями и пр. Особые причины носят регулярный характер и, исследуя статистический характер этих отклонений, можно оценить степень управляемости всего процесса. Согласно Шухарту процесс производства можно представить в виде следующей диаграммы (рис.1.3).
Управление должно быть направлено на устранение колебаний и отклонений процесса, а стратегия управления качеством должна быть направлена на исключение особых причин и снижение влияния общих. Так как источник ошибок – вариации процесса, то надо не столько искать виновных в том, что появился брак, сколько поощрять тех, кто нашёл причины его возникновения. Это приводит к изменению отношения к персоналу, который получает дополнительную мотивацию для поддержания устойчивости процесса производства.
Была разработана концепция "качество продукции как соответствие стандартам и стабильность процессов" на основе статистических методов управления качеством. Появилась специальность – инженер по качеству, который должен был анализировать качество и дефекты изделий, строить контрольные карты. В целом акцент с контроля и нахождения дефектов был перенесён на их предупреждение путём выявления причин появления дефектов и их устранения на основе изучения производственных процессов и управления ими. Более сложной стала мотивация труда. К профессиональному обучению добавилось обучение статистическим методам анализа, регулирования и контроля. В отношениях между поставщиками и потребителями большую роль стали играть стандартные таблицы статистического приёмочного контроля.
Эдвард Деминг, последователь Шухарта, распространил более широкий подход к управлению процессом производства и предложил процедуру управления качеством – цикл Деминга (английская аббревиатура PDCA – Plan-Do-Check-Action) рис. 1.4.
В 50-х годах Э. Деминг и Д. Джуран разработали философию обеспечения качества, которая заключается следующих тезисах.
Обеспечение постоянства целей в повышении качества продукции и услуг. Общая цель – стать конкурентоспособным предприятием, остаться в бизнесе и сохранить рабочие места. Не отступать от поставленных целей по внедрению управления качества, поскольку изменение их в угоду сиюминутным управленческим задачам ведёт к серьёзным потерям в будущем.
Чтобы добиться стабильности работы предприятия надо применять новую философию качества. Инициатива её внедрения должна в первую очередь исходить от руководителей, они – лидеры в изменениях текущих производственных отношений.
Преодолеть зависимость от сложного технического контроля. Для этого надо понять источники изменчивости производственных процессов и работать в направлении снижения их числа.
Нельзя строить долговременную стратегию на основе демпинговых цен на поставку исходных материалов и комплектующих изделий. Для этого необходимо сокращать число поставщиков и работать с ними на постоянной основе, строить с ними отношения на принципах взаимной выгоды, лояльности и доверия.
Постоянно совершенствовать систему производства и обслуживания. Каждый рабочий должен строить свою деятельность в соответствии с циклом PDCA.
Создать эффективную и постоянную систему подготовки рабочих кадров. Делать упор на современные методы обучения.
Организовать систему эффективного руководства, а не надзора. Помогать подчинённым делать работу с меньшими усилиями, воспитывать у них чувство гордости за собственное мастерство.
Использовать эффективные методы общения с сотрудниками, исключающие из отношений страх и недоверие. Страх ошибки и наказания приводит к прекращению «генерации идей». Он также становится причиной сокрытия информации, приписок. Существует несколько видов страхов подчинённых. Страх незнания – появляется там, где менеджеры стремятся контролировать всё, а в результате утрачивают понимание роли своего подразделения. Страх контроля – его причина – стремление руководства контролировать не процесс, а людей. При страхах скрываются точные данные, а без них невозможно оценить причины ухудшения качества.
Преодолеть разобщённость между подразделениями предприятия, поощрять их сотрудничество.
Исключить лозунги и плакаты. Если рабочие – творческие люди, то нет нужды мотивировать их деятельность громкими лозунгами. Без давления сверху работники сами начнут исполнять то, что было в лозунгах.
Отказаться от жёстких производственных норм. Если такие нормы есть, то они приводят к невозможности планировать другие варианты работы, повышающие производительность труда.
Устранить моменты, мешающие гордиться своей работой (плохое оборудование, некачественное сырьё). Убрать систему рейтинга деловых качеств, так как они противопоставляют сотрудников друг другу и разрушают их мотивацию.
Разработать всеобщую программу повышения квалификации, создать условия для наибольшего использования людьми их потенциала. Люди изначально стремятся делать работу хорошо и в этом им надо помогать.
Чётко определить обязанности высшего руководства по постоянному улучшению качества продукции и услуг.
Хорошо видно, что эти тезисы направлены на гуманизацию политики предприятия в отношении качества, поскольку человек является главной составляющей производственного процесса. Работа – это процесс, в котором люди трансформируют сырьё в товар. В философии управления качеством виден важный логический прорыв – надо управлять процессом, а не людьми. Стремиться нужно не к быстрой отдаче, а к инновациям, исследованиям, ведущим к совершенствованию системы в целом.
В дополнение к этому, основываясь на тезисе «качество не должно быть случайным, его надо планировать», Джуран предложил карту планирования качества:
Выявить потребителя.
Определить его запросы.
Адаптировать его запросы к возможностям предприятия и определить совпадают ли они с интересами предприятия.
Разработать продукт, который может отвечать этим запросам.
Оптимизировать характеристики продукта, чтобы он отвечал запросам потребителя и интересам предприятия.
Разработать процесс производства продукта.
Оптимизировать процесс.
Проверить, может ли оптимизированный процесс обеспечивать производство продукта при существующих условиях.
Начать процесс производства.
По Джурану управление качеством – это три ориентированных на качество универсальных процесса («триада качества») (рис.1.5): Планирование – Контроль – Улучшение.
Каждый процесс состоит из элементов в неизменной последовательности:
Планирование качества:
выявление потребителей, как внешних, так и внутренних;
определение их потребностей;
разработка продуктов, отвечающих этим потребностям;
установление целей качества, которые соответствуют потребностям, как покупателей, так и поставщиков, и требуют минимальных затрат;
разработка процесса;
доказательство возможности процесса.
Контроль качества:
выделение параметров, подлежащих контролю;
выбор единиц измерения;
установление видов измерений;
установление стандартов, характеристик;
измерение реальных параметров;
анализ различий в реальных и стандартных параметрах;
устранение этих различий.
Улучшение качества:
обоснование необходимости улучшений;
анализ различных проектов улучшений;
организация руководства проектами;
организация диагностики по раскрытию причин несоответствия стандартам;
проведение диагностики с целью поиска причин отклонений;
обоснование эффективности предлагаемых рецептов при действующих условиях;
обеспечение контроля для поддержания улучшений.
Планирование качества является отправной точкой всего процесса. Спланированный процесс передаётся исполнителям, задача которых – выполнять его с наибольшей эффективностью. Однако исполнители не в состоянии избежать хронических потерь, присущих процессу. Только применяя контроль качества, можно лишь удержать потери на существующем уровне. Снизить хронические потери можно лишь при принятии особых мер по улучшению качества. При этом улучшение качества накладывается на процесс его контроля, но не заменяет его.
Работы Э. Деминга и Д. Джурана повлияли на становление управления качеством в послевоенной Японии.
В конце 40-х годов XX века США разработали и начали осуществлять план по предоставлению товарных кредитов наиболее пострадавшим во Второй Мировой войне странам (Германия, Япония, Великобритания, Франция, Испания и др.) с целью помочь им выйти из состояния разрухи. Кроме того, в эти страны направлялись промышленные специалисты для оказания информационной поддержки. Среди них был и Эдвард Деминг, занимавшийся проблемами статистического контроля и управления качеством продукции. В 1950 г. в рамках восьмидневного семинара по статистическому контролю качества Деминг прочёл ряд лекций для руководителей крупнейших компаний Японии, в которых использовал результаты своих научных исследований. Основными темами семинара были: использование цикла Деминга для повышения уровня качества, правильное понимание разброса данных в статистике, управление технологическим процессом с помощью контрольных карт и их правильное использование. Закрывая семинар, он сказал: «Слушайте меня, и через пять лет, вы будете конкурировать с Западом. Продолжайте слушать до тех пор, пока Запад не будет просить защиты от вас». Эти слова оказались пророческими. В начале 60-х годов владельцы и менеджеры предприятий Великобритании, Франции, Германии, Италии, США обнаружили, что их товары вытесняются значительно более качественными и недорогими японскими, причём не только с внешних, но и с их собственных внутренних рынков. Проанализировав ситуацию, специалисты осознали важность и необходимость вопросов качества, поскольку оно напрямую влияет на конкурентоспособность продукции. По самому упрощённому подходу конкурентоспособность можно повысить либо повышением качества продукции, либо снижением цены на неё. Ещё лучше, если цена будет снижаться вместе с ростом качества. Таким образом, наглядная демонстрация японской промышленностью силы учения Э. Деминга подтолкнула остальные промышленно развитые страны к внедрению новых методов управления качеством.
Во второй половине 60-х годов XX века в большинстве промышленно развитых стран насыщающийся рынок заставил производителей снижать цены на товары и ориентироваться на наиболее полное удовлетворение нужд и запросов потребителей. Успех производителей продукции начал напрямую зависеть от скорости и адекватности их реакции на запросы потребителей. Наиболее эффективной рабочей моделью качества была (и остаётся эффективной и в настоящее время) модель «всеобщего управления качеством» Total Quality Management (TQM). TQM – это комплексная система, ориентированная на постоянное улучшение качества, минимизацию производственных затрат и поставку продукции точно в срок. Её основная направленность, базируется на лозунгах «улучшению нет предела» и «качество как удовлетворение требований и потребностей потребителей».
TQM – это не только контроль качества с целью выполнения установленных требований, но ещё и управление целями и самими требованиями. Особенностью этой концепции является использование коллективных форм и методов поиска, анализа и решения проблем, постоянное участие в улучшении качества всего коллектива. Обучение становится непрерывным, используются активные формы: деловые игры, тесты, специальные приёмы развития творческих способностей. Взаимоотношения поставщиков и потребителей строятся на сертификации систем менеджмента качества на соответствие Международным стандартам ИСО 9000 версии 2000 г.
В 90-е годы XX века усилилось влияние общества на предприятия, а предприятия стали всё больше учитывать интересы общества. Это привело к появлению концепции "качество как удовлетворение требований и потребностей общества, владельцев (акционеров), потребителей и служащих" и стандартов ИСО 14000, устанавливающих требования к системам управления с точки зрения защиты окружающей среды и безопасности продукции. Сертификация систем качества на соответствие стандартам ИСО 14000 стала не менее популярной, чем на соответствие стандартам ИСО 9000. В ней так же возросло влияние гуманистической составляющей качества и усилилось внимание к удовлетворению потребностей персонала предприятия.
