Метрологическое обеспечение качества продукции. Учебное пособие

–отдел главного конструктора;

–отдел главного технолога;

–исследовательская лаборатория;

–отдел технического контроля;

–отдел стандартизации;

–основные производственные подразделения;

–подразделения вспомогательного производства, разрабатывающие и изготовляющие средства измерений и контроля.

Например, для конструктора основным в системе метрологического обеспечения будет номенклатура контролируемых параметров с допусками, для технолога – выбранные для контроля средства измерений, для метролога – возможность поверки и аттестации этих средств и т. д.

С экономической точки зрения необходимо соизмерять затраты на функционирование системы с полученными конечными результатами. При этом более сложной задачей является определение источников формирования конечных результатов. Затраты же на проведение метрологических работ рассчитать довольно несложно, лишь в некоторых случаях возникают специфические вопросы.

Метрологическое обеспечение является комплексной деятельностью, при которой возникает экономическая задача долевого выделения затрат и полезных результатов. Общий экономический эффект от внедрения результатов программ метрологического обеспечения составляет за год, по данным министерств, более 350 млн руб.

Во-вторых, ее результатом является измерительная информация для принятия управляющих решений. В этом случае отсутствуют продукция или услуги, которые можно оценить в денежном выражении.

В-третьих, следует учитывать иерархичность как технической, так и организационной структур метрологического обеспечения. В технической структуре передача размера единицы физической величины происходит по ступеням поверочной схемы от эталонов образцовым

ирабочим средствам измерений. Организационной основой являются государственная и ведомственные метрологические службы. При этом государственная служба находится на более высокой ступени иерархии. С другой стороны, иерархичность ведомственных служб определяется наличием головных, базовых организаций и метрологических служб предприятий.

В-четвертых, средства метрологического обеспечения являются измерителями основного показателя развития страны – национального

11

дохода. В добывающих и перерабатывающих отраслях с помощью средств измерений определяют объемы продукции. В обрабатывающих отраслях, например в машиностроительном комплексе, деятельность по метрологическому обеспечению предоставляет достоверную измерительную информацию о качестве продукции и рациональности использования материальных ресурсов. Поэтому очень важным является вопрос точности измерений и ее связи с основными технико-экономи- ческими показателями производства.

Особенности метрологического обеспечения как общественной формы деятельности:

–конечный результат деятельности метрологической службы, опосредствованный в эффективности и качестве измерений;

–всеобщий для общественного производства характер деятельности – управление единством измерений;

–высокий уровень влияния на конечные результаты деятельности предприятий.

Такой подход представляется более обоснованным, но и у него имеется, по нашему мнению, ряд существенных недостатков.

Конечный результат при такой трактовке сводится к повышению точности измерений и оперативному получению достоверной измерительной информации. Но это категории не экономические, они не поддаются стоимостной оценке. А конечный результат, как известно, выражается в объемах продукции или услуг в денежном выражении. Кроме этого, ориентация метрологической деятельности на необоснованное повышение точности измерений приведет к росту затрат при неопределенности в изменении конечного результата.

Для практического выявления недостатков метрологического обеспечения, их влияния на качество продукции и эффективное использование ресурсов в отраслях народного хозяйства регулярно проводится анализ состояния измерений.

Чтобы составить наиболее эффективные программы метрологического обеспечения, необходим действенный инструмент анализа состояния измерений, ориентированный на обнаружение параметров, тесно связанных с конечными производственными результатами. Эту деятельность следует рассматривать в двух аспектах: метрологическом

иэкономическом. Технический (метрологический) аспект должен отражать передовые направления развития измерительного дела, а экономический – нерешенные проблемы в этой области.

12

1 . 2 . Э к о н о м и ч е с к и е а с п е к т ы а н а л и з а с о с т о я н и я и з м е р е н и й и п л а н и р о в а н и я

м е т р о л о г и ч е с к о г о о б е с п е ч е н и я п р о и з в о д с т в а

За последние годы как в России, так и за рубежом центр тяжести измерений переместился с выходного контроля на контроль технологического процесса и управление им. Согласно японской терминологии средства измерений работают в режиме онлайн, если параметры продукции измеряют непосредственно в ходе технологического процесса.

Если измерения осуществляются между соответствующими этапами обработки деталей или изделий, то такой режим носит наименование офлайн1. Режим онлайн, т. е. активный контроль, для оптимального управления технологическим процессом является более прогрессивным, так как позволяет не фиксировать наличие брака на выходе производства, а обеспечивать заданное качество продукции в процессе выполнения всех операций.

С точки зрения экономики обнаруживать неоптимальные решения измерительных задач целесообразно на ранних стадиях проектирования изделий. Расчеты экономистов показывают, что исправление ошибки на этапе проектирования обходится в 1 руб., после экспертизы проекта – в 10 руб., после изготовления детали – в 100 руб., на этапе испытания изделия – в 1000 руб., после проявления дефекта в эксплуатации – в 10000 руб.2

Такие оценки не являются бесспорными. Во-первых, совершено ясно, что бракованный бытовой прибор ценой несколько десятков рублей не может принести ущерб в процессе эксплуатации на десятки тысяч рублей. Во-вторых, размеры экономического ущерба зависят от того, какая ошибка допущена, и от вида продукции. Вероятно, для сложной продукции производственно-технического назначения указанные соотношения могут иметь место, но опять-таки в некотором усреднении по условиям изготовления и эксплуатации для однородных групп изделий. Тем не менее указанная динамика ущерба позволяет сделать вывод об экономической целесообразности раннего

1Яно Х. Измерительная техника и контрольно-измерительная техника // Сеймицу Кикай. 1983. Т. 49. № 3. С. 285–289.

2Патричный В. А. Экономика метрологического обеспечения качества продукции и ресурсосбережения. Москва: Изд-во стандартов, 1990. 176 с.

13

обнаружения неоптимальных решений в контрольно-измерительных операциях, поскольку достоверные результаты измерений – это знания о количественных и качественных свойствах объекта, на основании которых принимаются управляющие решения.

Для активного воздействия на уровень метрологического обеспечения с 70-х годов в отраслях промышленности проводится анализ состояния измерений. Периодичность такого анализа на предприятиях составляет 1–2 года, в отраслях народного хозяйства – 5–7 лет.

Цели анализа: установление соответствия достигнутого уровня метрологического обеспечения современным требованиям производства и разработка на этой основе предложений по планированию его дальнейшего развития; создание методов и средств измерений, контроля, необходимых для интенсификации производства, создания

ивнедрения новых видов техники и технологии, улучшения качества выпускаемой продукции, более рационального использования материальных и трудовых ресурсов; повышение достоверности результатов измерений при контроле состояния окружающей природной среды

иконтроле условий труда. При этом рассматриваются, хотя и неявно, два аспекта проблемы: организационно-технический и экономический.

Анализ организационно-технических основ метрологического обеспечения производства осуществляется по следующим основным направлениям:

–состояние оснащения производства современными средствами измерений и контроля, необходимыми для обеспечения оптимальных режимов технологических процессов, внедрения автоматизированных систем управления этими процессами, объективного контроля качества сырья, материалов, комплектующих изделий, узлов

иблоков изделий, полуфабрикатов и готовой продукции, учета всех видов материальных и энергетических ресурсов, соблюдения правил безопасности труда;

–соответствие технического уровня находящихся в обращении средств измерений и контроля требованиям производства, испытаний

иэксплуатации выпускаемой продукции, а также показателям лучших современных аналогов;

–выявление потребности производства в серийно выпускаемых

иновых типах средств измерений и контроля;

–обеспеченность применяемых средств измерений и контроля поверкой, метрологической аттестацией и ремонтом;

14

–состояние аттестации, унификации и стандартизации применяемых методик измерений и контроля важнейших параметров продукции, технологических процессов, параметров производственных факторов и окружающей природной среды;

–организационная структура и деятельность метрологической

службы;

–состояние внедрения и соблюдения на производстве государственных и отраслевых стандартов по метрологическому обеспечению,

правильность отражения в технической документации требований к единству и необходимой точности измерений на всех стадиях производства, испытаний и эксплуатации продукции.

При анализе действующей технической документации рассматриваются следующие основные вопросы:

–оптимальность номенклатуры измеряемых параметров;

–правильность установленных норм точности измерений, установление соответствия показателей точности измерений требованиям эффективности и достоверности контроля;

–оценка правильности выбора средств и методик выполнения измерений;

–соответствие производительности установленных документами средств и методик выполнения измерений производительности технологического оборудования.

При анализе состояния измерений должно быть выявлено влияние состояния метрологического обеспечения на основные технико-эко- номические показатели производства: качество, систему учета и сроки выпуска продукции, производительность труда, экономию различных видов материальных ресурсов и эксплуатационных затрат, снижение себестоимости продукции и т. д. Кроме этого, при подготовке по результатам анализа предложения к программе метрологического обеспечения необходимо представить их технико-экономическое обоснование.

Таким образом, совершенствование организационно-техниче- ских основ метрологического обеспечения должно быть тесно связано

сростом технико-экономических показателей производства.

В этой проблеме можно выделить две возникающие при ее решении задачи:

–нахождение оптимальной номенклатуры параметров и оптимальной точности их измерений;

–определение эффективности работ по метрологическому обеспечению при движении к оптимуму.

15

В подавляющем большинстве случаев выделение оптимальной номенклатуры параметров, подлежащих контролю, и назначение требуемой точности их измерений должны осуществляться по экономическому критерию, с использованием технико-экономических показателей производства. Такой подход объясняется тем, что любой объект обладает практически бесконечным количеством свойств, каждому из которых можно поставить в соответствие свой измеряемый параметр или сочетание ряда параметров. Hо учет очень большого количества свойств объекта неприемлем, поскольку при управлении метрологическим обеспечением приходится иметь дело с моделями изучаемого объекта, а не с самим объектом, и эти модели отражают лишь считанное число его истинных черт, необходимых для решения конкретных задач. Кроме того, возрастание числа принимаемых в расчет параметров приводит к резкому увеличению затрат на их измерение. Поэтому при оптимизации номенклатуры измеряемых параметров необходимо сопоставлять экономические потери от отсутствия измерительной информации по какому-либо параметру с затратами на его измерение.

Аналогичная ситуация наблюдается при установлении оптимальной точности измерений. Очень точные измерения являются дорогостоящими. Например, для электроизмерительных приборов затраты на измерения обратно пропорциональны значению погрешности1. С другой стороны, необоснованное снижение точности измерений приводит к повышенному браку при контроле качества, отклонению действительных значений режимов технологических процессов от номинальных, недостоверному учету запасов и потоков материальных ресурсов, что негативно отражается на технико-экономических показателях производства. Следовательно, и в этом случае при нахождении оптимального значения точности требуется сопоставлять затраты на измерения с экономическими потерями от погрешности измерений.

Вместе с тем не нужно забывать, что ряд параметров контролируют из соображений безопасности, экологии, охраны труда и т. д. В этом случае должны быть применены не экономические критерии, а критерии социальной эффективности.

Анализ отраслевых нормативно-методических материалов и других источников показал, что задачам оптимизации номенклатуры параметров и точности измерений внимание практически не уделяется, несмотря на их большую важность в вопросах повышения качества

1 Патричный В. А. Указ. соч.

16

продукции и эффективности производства. Окончательное решение должно формироваться на основе экономического критерия, так как очевидно, что сложную и ответственную продукцию необходимо контролировать по большему числу параметров, чем выполняющую простейшие функции.

При назначении норм точности измерений в практике деятельности метрологических служб принято следующее правило: соотношение погрешности измерений к полю допуска на параметр должно быть 1:3. Это положение закреплено в ряде отраслевых методик по метрологическому обеспечению. В ГОСТ 8.051–81, устанавливающем допускаемые погрешности при измерении линейных размеров, приблизительно выдерживается это же соотношение1.

Такое требование возникло при обеспечении взаимозаменяемости и собираемости продукции общепромышленного применения, т. е. в некотором усредненном случае. Но в общем случае подход неприменим, поскольку он не учитывает важности параметра и экономических последствий от недостоверного контроля. Получается, что точность измерения детали бытовой и космической техники должна быть одинаковой, хотя это не так. И действительно, параметры ответственных изделий измеряют гораздо точнее, чем параметры общепромышленной продукции. Но насколько точнее – зависит от опыта и интуиции конкретных исполнителей. Поэтому к данному вопросу следует подходить научно, с использованием всем понятного, универсального критерия – экономического.

Вторая задача в исследовании проблемы, связанной с влиянием уровня метрологического обеспечения производства на технико-эконо- мические показатели, – разработать методы определения экономической эффективности работ по оптимизации номенклатуры параметров и точности измерений. В экономическом аспекте проблема анализа состояния измерений представляется слабо проработанной, так как решения по основным вопросам приходится принимать не с учетом обоснованных, экономически оптимальных метрологических норм, а исходя из экспертных оценок.

Фактический и ожидаемый экономический эффект рассчитывают методом сравнительной эффективности, в соответствии

1 Разина И. С., Приймак Е. В. Метрологическое обеспечение измерений в медицине. Казань: Изд-во АН РТ, 2019. 176 с.

17

с которым размер эффекта определяют как разность затрат по базовому и внедряемому вариантам.

Проанализируем применимость этого метода для оценки эффективности метрологического обеспечения на стадии разработки программ, т. е. при планировании и оценке фактического эффекта. Для этого рассмотрим выражение абсолютного эффекта как разность результата и затрат на его достижение. Результат при этом является величиной фиксированной1.

Предположим, что имеется два варианта плана. Абсолютный экономический эффект по первому и второму вариантам следующий:

где Р1 – полезный результат, обусловленный деятельностью по метрологическому обеспечению; З1, З2 – стоимостная оценка затрат на осуществление мероприятий по метрологическому обеспечению по первому и второму вариантам плана соответственно.

Поскольку работы по метрологическому обеспечению являются частью работ по повышению качества продукции и эффективности производства, на них можно выделить часть полезного результата производства, т. е.

где Рп – полезный результат производства; Кд – коэффициент долевого участия работ по метрологическому обеспечению в общем полезном результате производства. В данном случае нас не интересует метод определения Кд, так как дальнейшие рассуждения от этого не зависят.

Так как Э1 > 0 и Э2 > 0, оба варианта эффективны. Если Э2 > Э1, то лучшим является второй вариант.

При выборе вариантов метрологического обеспечения возможен и такой случай, когда один из них дает отрицательный эффект. Поскольку мы предположили, что Э2 > Э1, то

1 Патричный В. А. Указ. соч.

18

Здесь также лучше второй вариант.

Рассмотрим, применим ли к ситуации, описанной неравенствами, метод сравнительной эффективности, основанный на сопоставлении затрат по вариантам. Получим, что сравнительный эффект

При этом величина Р1 (полезный результат) сократится, и получится формула сравнительной эффективности, использующая разность затрат. Это означает, что, когда абсолютный экономический эффект хотя бы по одному варианту положителен, методы абсолютной и сравнительной эффективности дают одинаковый результат при выборе лучшего варианта.

Другая ситуация возникает при рассмотрении случая, когда оба варианта плана работ по метрологическому обеспечению экономически нецелесообразны:

Если при этом З1 > З2, то Э2 > Э1 и второй вариант предпочтительнее. Казалось бы, и в этом случае можно считать эффект по разности затрат. Но если эффект оценивать по данной формуле, то его величина будет положительна, так как З1 > З2.

Следовательно, при получении отрицательных значений абсолютных экономических эффектов метод сравнительной эффективности неприменим, поскольку в соответствии с ним ошибочно обосновывают эффективность «плохого» варианта среди множества «очень плохих». Поэтому метод, основанный на сравнении затрат, при планировании работ по метрологическому обеспечению и выборе наилучшего варианта необходимо дополнить условием о проверке положительности абсолютных эффектов для всех альтернативных вариантов.

19

Такая проверка может быть проведена весьма приближенными методами, поскольку требуется установить не размер эффекта, а лишь знак эталонной величины. Все варианты с положительным эффектом включают в число потенциально возможных, а затем лучший из них выбирают по разности затрат. При этом полезный результат должен быть постоянным. Если же такого положения не наблюдается, то при формировании программ и планов метрологического обеспечения необходимо пользоваться методом абсолютной эффективности. Это условие является гарантией эффективности запланированных мероприятий по метрологическому обеспечению, так как результат всегда превышает затраты на его достижение.

Специфика программ, а значит, и программ метрологического обеспечения заключается в том, что их эффект не оценивается суммой эффектов от реализации заданий, в них входящих.

При этом также должен быть учтен и непосредственно сам «программный эффект», обусловленный следующими факторами:

–снижение уровня дублирования работ;

–наличие взаимной корреляции, когда какая-либо разработка

в области метрологического обеспечения должна осуществляться

вкомплексе с другой;

–системность программы, определяемая известным положением системного анализа, когда целое больше суммы составляющих его частей.

1 . 3 . К о н е ч н ы й р е з у л ь т а т д е я т е л ь н о с т и п о м е т р о л о г и ч е с к о м у о б е с п е ч е н и ю

пр о и з в о д с т в а

Вобщественном производстве при оценке эффективности научно-технического прогресса под конечным результатом понимают стоимостную оценку продукции или услуг, выполненных с использованием новых средств труда, изготовленных на данном предприятии. Работы по метрологическому обеспечению являются частью работ по созданию новых средств и предметов труда, поэтому на эти работы может быть отнесена часть конечного результата и, соответственно, доля получаемого экономического эффекта.

20