Метрологическое обеспечение качества продукции. Учебное пособие

Получаемый при производстве продукции экономический эффект:

где Рпр – стоимостная оценка общего конечного результата производства; Зпр – стоимостная оценка затрат для достижения этого результата.

Следует отметить, что по формуле (1.9) рассчитывается интегральный экономический эффект, т. е. эффект, возникающий в течение расчетного периода. Это означает, что необходимо определить результаты и затраты по каждому году этого периода и сложить.

В дальнейшем, чтобы не вводить индекс суммирования, будут рассмотрены годовые затраты и результаты. В случае необходимости их можно сложить и получить интегральный эффект в течение любого расчетного периода.

Для выделения доли эффекта и результата, приходящихся на работы по метрологическому обеспечению производства, умножим обе части неравенства на коэффициент долевого участия КД метрологического обеспечения:

Величина ЭпрКД представляет собой затраты на метрологическое обеспечение производства – З. Поэтому З = ЗпрКД.

Отсюда коэффициент долевого участия:

Получается, что долевое участие по эффекту и результату определяется прямо пропорционально затратам. Такое выделение обладает двумя существенными недостатками:

–для роста значения коэффициента необходимо увеличивать затраты З, т. е. стимулировать затратный механизм;

–предполагается, что пропорционально затратам на метрологическое обеспечение растет и получаемый при этом результат.

Поскольку доля результата производства, приходящаяся на метрологическое обеспечение, есть Р, то

21

Отсюда получаем

Это означает, что фактор метрологического обеспечения равноэффективен другим производственным факторам.

Стандарты определяют деятельность по метрологическому обеспечению как установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для обеспечения единства и требуемой точности измерений.

Следовательно, нужно рассматривать метрологические характеристики не только рабочих средств измерений, но и эталонов и поверочного оборудования, так как с их помощью передается размер единицы физической величины по ступеням поверочной схемы от эталонов рабочим средствам. Кроме того, практика работ по метрологическому обеспечению показала, что средства измерений, помимо измерительного контроля, участвуют в операциях расхода, учета и дозирования, а также в системах управления технологическими процессами. Поэтому необходим комплексный учет результатов по всем элементам метрологического обеспечения.

Для формирования понятия о конечном результате метрологического обеспечения производства рассмотрим эту деятельность как систему с соответствующими входом, выходом и функцией (рис. 1.1).

Вход системы формируется на основе объективной потребности в достоверной измерительной информации о качестве и количестве продукции, параметрах технологических процессов, состоянии оборудования и инструмента. Количественно эта потребность проявляется в комплексе измеряемых параметров, требованиях к оперативности получения измерительной информации и точности измерения каждого параметра. Точность измерения зависит от допускаемого отклонения параметра и его важности с точки зрения влияния на технико-экономические показатели производства.

Для того чтобы обеспечить требуемую точность, применяют аттестованные методики выполнения измерений. Поддержание средств измерений в работоспособном состоянии, когда их погрешности не превышают нормативных значений, осуществляется путем ремонта и поверки, которые можно объединить понятием «метрологическое обслуживание». В деятельности по метрологическому обеспечению метрологическое обслуживание носит инфраструктурный характер, так как служит цели поддержания средств измерений в готовности к работе с нормированной точностью.

22

Функцией системы является реализация процессов измерений комплекса параметров в производстве с требуемой точностью. С выхода системы поступают результаты измерений, качество которых определяется оперативностью их получения и погрешностью. Эти характеристики весьма существенны при принятии управляющих решений. При этом не имеет значения, принимается решение человеком или автоматизированной системой управления. Очевидно, чем оперативнее получаемая информация и меньше погрешность измерений, тем более обоснованны и оптимальны принимаемые управленческие решения.

Анализ показывает, что такая характеристика, как оперативность получения информации, может быть описана в терминах погрешности измерений, поскольку информация, полученная с задержкой, эквивалентна информации с увеличенной погрешностью. Такое положение объясняется тем, что за время задержки при передаче информации характеристики объекта изменяются. В результате на погрешность измерений накладывается дополнительная погрешность, обусловленная таким изменением. В частном случае измерения могут быть узким местом в производстве и негативные последствия могут проявляться не в увеличении погрешности, а в торможении производственного процесса.

Формирование комплекса измеряемых параметров также связано с точностью измерений. Параметры, которые не попали в этот комплекс и, соответственно, не измеряются, можно рассматривать как измеряемые с практически неограниченной погрешностью.

Таким образом, полнота и качество информации о параметрах производственных процессов и продукции зависят от трех факторов:

–размера комплекса измеряемых параметров;

–оперативности получения информации;

–точности измерений.

Поскольку два первых фактора могут быть выражены в терминах погрешности измерений, то в общем случае выходом системы является точность измерений, от которой зависит оптимальность принимаемых решений.

Известно, что измерения всегда отягощены погрешностями, поэтому принимать решения приходится в условиях некоторой неопределенности, что ведет к их неоптимальности и, соответственно, к экономическим потерям. Это наблюдается и в сфере метрологического обслуживания средств измерений, где размер единицы физической величины передается от эталона образцовым и рабочим средствам измерений также с погрешностью.

24

Поэтому потери от погрешности измерений проявляются в двух сферах:

–при метрологическом обслуживании рабочих средств измерений;

–измерениях в производственном процессе.

Экономические потери от погрешности измерений при метрологическом обслуживании рабочих средств измерений возникают в поверочной схеме по цепочке: эталон – образцовые средства измерений – рабочие средства измерений.

Далее рассмотрим неизбежные погрешности измерений при передаче размера. Экономические потери, возникающие от ложной браковки рабочих средств измерений, проявляются в виде непроизводительных затрат на их ремонт, настройку, поверку. Если стоимость этих средств невелика, то происходит окончательная браковка, и потери равны стоимости за вычетом цены реализации.

Неизбежные погрешности измерений при передаче размера физической величины приводят к браку поверки, характеризующемуся ошибками I и II родов. В общем случае под ошибкой I рода понимается вероятность неправильной браковки годных изделий, под ошибкой II рода – вероятность пропуска дефектных изделий. При поверке такими изделиями являются образцовые и рабочие средства измерений.

При метрологической аттестации по эталону образцовых средств измерений часть их будет ложно забракована и часть дефектных – пропущена. Экономические потери от их ложной браковки По возникают за счет непроизводительных расходов на настройку, регулировку и повторную аттестацию образцовых средств измерений.

При поверке по дефектным образцовым средствам измерений рабочих средств возникает повышенная вероятность ложной браковки рабочих средств и пропуска дефектных. Экономические потери, возникающие от ложной браковки рабочих средств измерений Пр, проявляются в виде непроизводительных затрат на их ремонт, настройку, поверку. Если стоимость этих средств невелика, то происходит окончательная браковка – и потери равны стоимости за вычетом цены реализации.

Неправильно принятые рабочие средства поступают в производство для реализации процессов измерений. Поскольку указанные рабочие средства имеют погрешность выше нормативной, это приводит к увеличению потерь. При этом нельзя забывать, что потери возникают и от погрешности, находящейся в нормированных пределах.

Единство измерений поддерживается ремонтом и поверкой образцовых и рабочих средств измерений, т. е. работами по

25

метрологическому обслуживанию. Требуемую точность обеспечивают путем аттестации методик выполнения измерений, по результатам которой выносят суждение о возможности их применения.

Критерием применимости при этом выступает условие реализации требуемой точности. Следовательно, работы по метрологическому обслуживанию средств измерений и реализации процессов измерений с требуемой точностью представляют собой деятельность по метрологическому обеспечению производства. Поэтому суммарные экономические потери являются потерями от погрешности измерений при метрологическом обеспечении производства.

При совершенствовании метрологического обеспечения производства снижаются суммарные экономические потери от погрешности измерений. Но такое снижение требует определенных затрат.

Доля конечного результата производства, приходящаяся на метрологическое обеспечение Р, формируется при реализации процессов измерений, т. е. при эксплуатации рабочих средств измерений, поскольку метрологическое обслуживание лишь поддерживает их в работоспособном состоянии1.

Погрешность измерений уменьшает теоретический результат Рт на величину народнохозяйственных потерь Пнх. Поэтому разность Рт – Пнх есть фактический конечный результат метрологического обеспечения.

Эффект метрологического обеспечения представляет собой разность результата и затрат:

В затраты на метрологическое обеспечение включены затраты на метрологическое обслуживание и проведение измерений в производстве:

где Зэт, Зоб, Зиз – затраты на создание и эксплуатацию эталонов, образцовых средств измерений и на измерения в производстве соответственно.

1 Патричный В. А. Указ. соч.

26

Составляющие По и Пр связаны с непроизводительными затратами при метрологическом обслуживании рабочих средств измерений. Фактически это потери обусловленные несовершенством поверочной схемы.

Отсюда эффект равен

Первый член формулы (1.16) характеризует результат, но не известно, как определять величину Рт – конечный результат метрологического обеспечения производства без учета погрешности измерений.

Для этого сравним два варианта работ по метрологическому обеспечению при фиксированном конечном результате:

Вычтем из второго выражения первое и получим

Для того чтобы опять перейти к абсолютному эффекту, за базовый вариант примем такое состояние метрологического обеспечения, когда параметры не измеряются. Это означает, что З1 = 0 и П1нх = Пнх∞ , где Пнх∞ – народнохозяйственные экономические потери, когда погрешность практически не ограничена, т. е. параметры не измеряются. При этом происходит преобразование формулы к виду

27

Это означает, что идеальный конечный результат работ по метрологическому обеспечению численно равен народнохозяйственным экономическим потерям от погрешности измерений при отсутствии метрологического обеспечения.

Фактический конечный результат Р представляет собой раз-

ность

Показатель Пнх∞ для данного производства – величина фиксированная, поэтому чем меньше народнохозяйственные экономические потери от погрешности измерений, тем выше конечный результат. Термином «народнохозяйственные» подчеркивается, что потери не локализуются на данном производстве, а оказывают негативное экономическое влияние в сопряженных сферах. С другой стороны, показатели По и Пр представляют собой потери от ложной браковки образцовых и рабочих средств измерений соответственно. Они характеризуют лишь качество поверочной деятельности вне зависимости от типа производственного процесса и влияют только на хозрасчетные показатели предприятия, проводящего поверку.

Действительно, вне зависимости от типа производственного процесса эти показатели отражают потери в процессе передачи размера физической величины от эталона образцовым и рабочим средствам измерений. Этого нельзя сказать о потерях, возникающих при применении рабочих средств измерений. Поэтому потери По и Пр характеризуют промежуточные результаты метрологической деятельности. Народнохозяйственные потери Пнх зависят от двух факторов: от решаемой измерительной задачи; от принадлежности измеряемого параметра какому-либо элементу производственного процесса.

Поскольку рассматриваются экономические последствия измерений, то и классификация измерительных задач также должна строиться на экономических принципах. В метрологической практике приняты классификация по видам измерений, разделение их на прямые и косвенные и т. д. Очевидно, что эти принципы не могут быть применены к декомпозиции измерительных задач: при таком разделении не выявляется механизм взаимосвязи погрешности измерений и экономических потерь. Поэтому признаком классификации всей совокупности измерительных задач могут служить последствия от неоптимальных решений, принимаемых на основе получаемой при измерениях информации.

28

Основываясь на этом положении, классифицируем измерительные задачи следующим образом:

–измерительный контроль;

–измерения расхода, а также измерения при операциях учета

идозирования;

–измерения при управлении технологическими процессами. Активный измерительный контроль при этом рассматривается

как частный случай измерений при управлении технологическим процессом.

При измерительном контроле измеряют параметр и сравнивают полученное значение с заданной нормой. В результате такого сравнения принимают решение: «годен» или «не годен». Из-за погрешности измерений это решение неоптимально. Когда же учитывают материальные ценности или измеряют расход, такого решения не принимают, но погрешности измерений искажают истинную картину, что приводит к негативным экономическим последствиям, связанным с недостоверной оценкой ресурсов.

Информация, которая используется при управлении технологическими процессами, также отягощена погрешностями измерений, в результате чего действительные значения параметров процесса отклоняются от оптимальных и снижаются технико-экономические показатели производства.

Для того чтобы установить, какие элементы производственной структуры связаны с измерениями, рассмотрим типовую производственную систему.

На вход системы подают материалы, энергию, полуфабрикаты, комплектующие изделия, которые подвергают входному контролю по качественным параметрам и по количеству. В производственном процессе эти элементы перерабатывают с помощью технологического оборудования, оснастки и инструмента. Параметры самого оборудования, а также параметры технологического процесса подвергают контролю и измерению с целью получить информацию для управления процессом. На выходе производственной системы контролируют качество выпускаемой продукции и измеряют ее количество.

Схема взаимосвязи решаемых измерительных задач и параметров элементов производственного процесса представлена на рис. 1.2.

29