Метрологическое обеспечение качества продукции. Учебное пособие

Из схемы, представленной на рис. 1.2, следует, что изменение конечного результата зависит от решаемой измерительной задачи, т. е. от изменения показателя Пнх.

При измерительном контроле повышение точности измерений приводит к снижению народнохозяйственных экономических потерь

врезультате следующего:

–уменьшаются пропуск дефектных изделий, материалов и полуфабрикатов и браковка годных при входном контроле;

–уменьшается доля браковки годной продукции при операционном и выходном контроле, а также снижается ущерб от штрафов и рекламаций при пропуске дефектной продукции в сферу потребления;

–снижается пропуск дефектных деталей и узлов в производственный цикл;

–уменьшается ущерб от эксплуатации дефектной продукции у потребителя;

–повышается качество продукции и снижается расход материалов при аттестации технологического оборудования на точность;

–уменьшается время простоя оборудования и затрат на ликвидацию поломок и аварий;

–снижается ущерб от выпуска низкокачественной продукции и т. д.

Повышение точности измерений при операциях измерения расхода, учета, дозирования приводит к снижению показателя Пнх за счет:

–уменьшения нормативных потерь при отпуске материалов, сырья, полуфабрикатов, энергии и готовой продукции;

–предотвращения ущерба от штрафных санкций на недопоставку указанных материальных ресурсов;

–экономии материальных ресурсов в производстве;

–повышения достоверности учета потоков и запасов материальных ресурсов с соответствующим уменьшением экономических потерь;

–повышения качества и сортности выпускаемой продукции и т. д. При использовании измерительной информации для управле-

ния технологическими процессами повышение точности измерений приводит к снижению:

–расхода материальных ресурсов при приближении значений измеряемых параметров процессов к оптимальным;

–ущерба от поломок, аварий оборудования, его производительности и срока службы;

–качества выпускаемой продукции и т. д.

31

Источники повышения конечного результата здесь представлены в самом общем виде для понимания экономического механизма их возникновения. Естественно, они не претендуют на законченность, так как специфика различных типов производств вносит свои коррективы в этот перечень.

Анализ перечня источников народнохозяйственных экономических потерь указывает на возможность их стоимостной оценки. По сути эти источники являются технико-экономическими показателями производства или их составляющими. Следовательно, конечный результат метрологического обеспечения производства проявляется в изменении его технико-экономических показателей, на которые влияет погрешность измерений1.

Чтобы эффективно организовать и осуществлять деятельность по метрологическому обеспечению, нужно стремиться к получению высоких конечных результатов. Но эта задача не является самоцелью, поскольку получение таких результатов может потребовать не обоснованных по размеру затрат. Поэтому с проблемой оценки конечного результата тесно связана проблема повышения эффективности в оптимальном смысле.

Для получения критериев наиболее эффективной деятельности обратимся к выражению

В первых скобках стоит разность конечного результата и затрат при реализации процессов измерений в производстве, во вторых скобках – сумма затрат и экономических потерь при передаче размера физической величины по поверочной схеме рабочим средствам измерений.

Эффект максимален при выполнении двух условий:

ность при реализации процессов измерений, т. е. является критерием оптимальной точности измерений. Условие По + Пр + Зэт + Зоб → min является критерием оптимизации работ по метрологическому

1 Патричный В. А. Указ. соч.

32

обслуживанию средств измерений. Из этого следует, что критерий оптимальности метрологического обеспечения имеет вид

т. е. сумма всех потерь от погрешности измерений, затрат на передачу размера единицы физической величины и измерения в производстве должна быть минимальной.

Данные соотношения позволяют оптимизировать метрологическую деятельность при реализации процессов измерений, при метрологическом обслуживании и совместно – при метрологическом обеспечении производства. Весьма существенным фактором является противозатратная направленность оптимальной метрологической деятельности, так как наиболее эффективное функционирование системы связано с достижением минимума суммы потерь и затрат.

Рассмотренные условия оптимизации являются основой для назначения требуемой точности измерений в процессах контроля качества продукции, при операциях измерения расхода, учета и дозирования, при управлении технологическими процессами. Следует также отметить, что полученные оптимизационные соотношения имеют более широкую область применения, т. е. могут быть использованы не только для технико-экономического обоснования точности. Они являются основой оптимизации всей метрологической деятельности. Их необходимо учитывать при выборе номенклатуры контролируемых параметров, обосновании технических и метрологических характеристик средств измерений, расчете объема и структуры парка приборов, построении поверочных схем и т. д. Такая потребность возникает потому, что конечный результат зависит от оптимальной точности реализации процессов измерений, а другие направления работ по метрологическому обеспечению способствуют достижению этой точности.

На стадии производства для оценки качества продукции принято применять коэффициент дефектности1:

1 Патричный В. А. Указ. соч.

33

где r – число всех видов дефектов в проконтролированной продукции; di – количество дефектов i-ro вида; µi – коэффициент весомости i-ro дефекта; А – число проконтролированных единиц продукции.

Коэффициент весомости µi выражается затратами на устранение i-гo дефекта или в баллах. Стоимостный метод определения весомости сложнее балльного, но он более полно и объективно отражает качество изготовления продукции.

После технологических операций поступившие на контроль изделия состоят из годных и дефектных. При контроле происходит их разделение на изделия, признанные годными, и изделия, признанные дефектными.

Однако при измерительном контроле неизбежны погрешности измерений, которые искажают истинную картину дефектности. Это связано с наличием брака измерительного контроля, когда имеется вероятность браковки годной продукции и пропуска дефектной. Погрешности измерений при контроле приводят к тому, что в общем случае среди изделий, признанных годными, имеются дефектные. И наоборот, в совокупности дефектных изделий имеются годные. При этом доля изделий, неправильно признанных дефектными, называется ошибкой контроля I рода и обозначается n. Доля изделий, неправильно признанных годными, называется ошибкой контроля II рода и обозначается т.

Контроль с разбраковкой продукции на годную и дефектную является не только информационным, но и производственным процессом, так как при этом претерпевают изменение и количество, и качество продукции.

Основным фактором, влияющим на количественные показатели, является ложная браковка продукции. Влияние на качество проявляется через пропуск дефектных изделий.

Брак контроля влияет на значение коэффициента дефектности, поэтому формула его вычисления с учетом погрешности измерений при контроле должна быть записана в виде

где Дизм – коэффициент дефектности, полученный по результатам измерений; Дф – фактический (истинный) коэффициент дефектности; ∆Д(n) – погрешность оценки коэффициента дефектности, связанная с ошибками I рода; ∆Д(m) – погрешность оценки коэффициента дефектности, связанная с ошибками II рода.

34

Если рассуждать формально, то коэффициент ∆Д(m) должен иметь знак «минус», так как наличие необнаруженного брака уменьшает коэффициент дефектности. Но в таком случае при идеальном измерительном контроле должно выполняться условие ∆Д(n)= ∆Д(m), и тогда истинный коэффициент дефектности совпадает с коэффициентом, полученным по результатам измерений. Получается, что при каких угодно значениях ∆Д(n) и ∆Д(m) и, соответственно, возникающих при этом потерях качество измерительного контроля очень высокое, т. е. контроль является идеальным.

На самом деле это не так. Идеальным контроль будет лишь при условии ∆Д(n)= ∆Д(m) = 0. При этом предполагается, что определению подлежат средние значения ∆Д(n) и ∆Д(m), т. е. их математические ожидания. Очевиден экономический смысл формулы: это ущерб от всех видов дефектов в расчете на единицу продукции. Указанный ущерб может выражаться как в деньгах, так и в условных единицах.

Поскольку ошибки и I, и II родов приводят к ущербу, соответствующие коэффициенты в формуле следует суммировать.

Методику определения значений показателей ∆Д(n) и ∆Д(m) рассмотрим в общем случае применительно к измерительному контролю деталей и готовой продукции в течение года. Предположим, деталь имеет t измеряемых параметров; годовой объем выпуска деталей – АД. Вероятность ошибки контроля I рода на i-м параметре – ni; фиктивно забракованная деталь исправлению и доработке не подвергается. Тогда после контроля по первому параметру фиктивно бракуют АД · п1 деталей, которые исключают из процесса производства. Экономические потери, связанные с такой браковкой, обозначим С1.

При контроле по второму параметру фиктивно бракуют

Аналогично при контроле по третьему параметру размер фиктивного брака равен

Продолжая эту процедуру, получим, что число фиктивно забракованных деталей будет равно Ад =∑ =1(1 − i-1) · ni. Необходимо также

35

учитывать в качестве коэффициента весомости потери Сi. Тогда выражение для ∆Д(n)будет записано в виде

∆Д(n) = 1 ∙ АД ∑ =1 (1 − −1) ∙ = ∑ =1 (1 − −1) ∙ . (1.31)

Д

Когда фиктивно забракованная деталь подвергается доработке, формула расчета показателя ∆Д(n) имеет вид

Экономические потери Сi в этих формулах имеют различный смысл. В первом случае это ущерб от браковки годной детали по i-му параметру. Он равен ее стоимости за вычетом ликвидационной стоимости. Во втором случае потери возникают за счет непроизводительных затрат на исправление и доработку детали после контроля ее по i-му параметру.

Для вычисления показателя, характеризующего погрешность оценки коэффициента дефектности из-за ошибок II рода Д(m), рассмотрим процесс контроля комплекса измеряемых параметров с пропуском дефектных деталей. При этом рассмотрим два случая: детали после фиктивной браковки либо покидают производственный процесс, либо в доработанном виде поступают на дальнейшие технологические операции.

В первом случае влияние на погрешность коэффициента дефектности соответствует выражению

∆Д(n)= 1 ∙ АД ∑ =1 (1 − −1) ∙ = ∑ =1 (1 − −1) ∙ , (1.33)

Д

во втором –

Вследствие того что во втором случае неправильно забракованные детали не покидают производственного процесса, объем контролируемых деталей остается постоянным:

где – число деталей после контроля по i-му параметру.

36

При окончательной фиктивной браковке деталей будет иметь место соотношение АД > , так как после контроля по каждому измеряемому параметру объем партии будет уменьшаться.

После контроля по первому параметру объем партии сократится на Ад·n1 деталей и составит Ai = АД (1−n1) единиц.

После контроля по второму параметру размер партии составит

В общем случае

Рассматривая процесс пропуска дефектных деталей, вероятность ошибки II рода при измерении i-го параметра обозначим mi.

После контроля по первому параметру пропускается 0 ∙ 1 дефектных деталей и принимается 0(1 − m1) на самом деле годных деталей. 0 означает количество деталей перед контролем по первому параметру, т. e. 0=AД

После контроля по второму параметру получим, что число деталей, фактически бракованных по двум параметрам, но признанных годными, составит 1m1m2 единиц. Соответственно, принимается1(1−m1)(l−m2) годных деталей, которые действительно являются таковыми. Но при этом в общем объеме проконтролированных и принятых деталей будет

деталей с браком по одному параметру. Первый член этой суммы характеризует число бракованных деталей по первому измеряемому параметру, а второй – по второму параметру.

Продолжая аналогичные рассуждения, получим выражение, характеризующее распределение дефектных и годных деталей в принятой после контроля партии:

37

Число членов в формуле (1.39) составляет 2t. Первый член этой суммы представляет собой число принятых деталей, бракованных по всем t параметрам; второй член – число деталей, бракованных по t −1 параметрам; третий член − число бракованных деталей по t − 2 параметрам и т. д.

После изготовления и контроля детали поступают на сборку. В процессе сборки бракованные детали могут быть обнаружены, причем вероятность обнаружения, как правило, не является постоянной величиной.

Обозначим вероятность обнаружения в процессе сборки детали, бракованной по i параметрам, рi. Очевидно, что вероятность обнаружения брака тем выше, чем больше число параметров, вышедших за нормированные пределы. Хотя возможны случаи, когда брак по одному важному параметру проявляется чаще, чем брак по ряду менее значимых параметров. Но для больших объемов контролируемых деталей можно предположить, что в среднем вероятность обнаружения брака пропорциональна числу «забракованных» параметров.

Исходя из этого все проконтролированные бракованные детали можно разделить в первом приближении на три группы:

–детали с критическими дефектами;

–детали со значительными дефектами;

–детали с и малозначительными дефектами.

Число деталей в каждой группе: (t − 1)/3. Тогда первые (t − 1)/3 членов суммы есть число деталей с критическими дефектами, следующие (t − 1)/3 – со значительными, а остальные – с малозначительными дефектами.

На основе этих рассуждений можно сделать важный вывод о наличии количественной связи между качеством изготовления продукции и погрешностью измерений при контроле. Аналогичный анализ взаимосвязи точности измерений и качества продукции справедлив для входного контроля комплектующих изделий и элементов.

Таким образом, влияние точности при измерительном контроле на качество продукции и объем ее производства обусловлено вероятностями ошибок I и II родов. Другая ситуация складывается при реализации непрерывных измерительных процессов. Для того чтобы установить механизм влияния метрологического обеспечения операций измерения расхода, учета, дозирования на технико-экономические показатели, надо исследовать воздействие погрешности измерений на качество продукции и рациональное использование ресурсов. В общем

38

случае под продукцией и ресурсами, которые расходуют, учитывают

идозируют, понимают следующие компоненты:

–материалы, исходное сырье, топливо;

–полуфабрикаты;

–электрическая и тепловая энергия;

–готовая продукция, расходуемая при использовании.

Весьма существенно, что при этих измерительных операциях оценивается значительная часть национального дохода, включающая в себя производство черных и цветных металлов, добычу угля, нефти, газа и т. д.

При определении потерь от погрешности измерений при расходовании, учете и дозировании не принимают во внимание продукцию, расходующую свой ресурс, например изделия машиностроения. Объем ее выпуска оценивают в натуральных единицах, без применения средств измерений, поэтому при анализе механизма потерь от неточности измерений учитывают качественные характеристики этой продукции. Но такие измерения не связаны с расходными и учетными операциями и потому здесь не обсуждаются.

Механизм образования потерь зависит и от места, где они возникают. Это связано с различной регламентацией условий поставки материальных ценностей и взаимных расчетов между потребителями и поставщиками.

По месту возникновения потерь от погрешности измерений может быть принята следующая классификация:

–на международном уровне;

–при межотраслевых операциях измерения расхода и учета;

–при взаимных расчетах между предприятиями;

–при хозрасчетных отношениях между подразделениями внутри предприятия.

При взаимных расчетах между предприятиями потери зачастую носят хозрасчетный характер, так как каждое из них стремится получить больше ресурсов, а оплатить по номинальной величине поставки. Поэтому учет погрешности измерений в таких случаях важен с экономической точки зрения. Такие взаимные поставки, особенно внутри предприятия, могут приводить к личностным потерям, т. е. к потерям работающих на данном производстве.

39

2 . М Е Т О Д И Ч Е С К И Е О С Н О В Ы О Ц Е Н К И Э К О Н О М И Ч Е С К О Й Э Ф Ф Е К Т И В Н О С Т И 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

Основным обобщающим критерием, характеризующим эффективность научно-технического прогресса, является показатель экономического эффекта, в котором находят отражение частные показатели эффективности: производительность труда и фондоотдача, материалоемкость и энергоемкость производства, количество и качество выпускаемой продукции1. Он определяется как превышение стоимостной оценки результатов над стоимостной оценкой совокупных затрат всех видов ресурсов за время осуществления мероприятия по ускорению научно-технического прогресса.

Расчеты эффективности проводят на всех этапах выполнения метрологических работ: при включении работы в план, анализе вариантов решения измерительных задач, по окончании метрологической НИОКР и при внедрении ее результатов в народное хозяйство. Оценка эффективности проводится также с целью отразить экономический эффект в плановых и хозрасчетных показателях, в ценах на средства измерений и метрологические работы, в том числе в ценах на метрологические НИОКР.

Для определения размера прибыли предприятия, выпускающего средства измерений, необходимо знать выручку от реализации этих средств по ценам, установленным в централизованном или договорном порядке, их себестоимость, а также общую сумму налогов и выплат из балансовой прибыли.

Налоги и выплаты включают в себя платежи за трудовые и природные ресурсы, производственные фонды и кредит, отчисления в государственный бюджет и вышестоящим организациям. Прибыль, остающаяся в распоряжении предприятия – это разность между выручкой и суммой себестоимости, налогов и выплат.

1 Патричный В. А. Указ. соч.; Лежнина И. А., Уваров А. А. Указ. соч.

40