Метрологическое обеспечение качества продукции. Учебное пособие

эстетические, технологичности, транспортабельности, стандартизации и унификации, патентно-правовые, безопасности, однородности, влияния на окружающую среду, устойчивости к внешним воздействиям.

Показатели назначения характеризуют свойства продукции, определяющие основные функции, для выполнения которых она предназначена. Для средств измерений, например, классификационный показатель назначения – точность и диапазон измерений.

Брак контроля, возникающий от погрешности измерений, приводит к принятию бракованных деталей и узлов как годных, что неблагоприятно отражается на собираемости конструкции и ее технических характеристиках. Кроме этого, возможно принятие дефектных изделий на выходном контроле, что служит причиной проникновения к потребителю бракованной продукции.

Следующая группа показателей (безотказности, долговечности, ремонтопригодности, сохраняемости) применяется для оценки надежности продукции. Они тесно связаны, потому что фактически описывают свойство изделий сохранять работоспособность или заданные показатели качества в течение определенного периода времени. Указанные свойства зависят от погрешности измерений, так как проникновение в собираемое изделие бракованных деталей и узлов снижает его надежность.

Эргономические и эстетические показатели в значительной мере связаны с личными ощущениями человека-оператора. Как правило, они определяются не инструментальными методами и потому в данном контексте не рассматриваются.

Важность группы показателей технологичности с метрологической точки зрения заключается в том, что контрольно-измерительные операции являются неотъемлемой частью технологического процесса. Наиболее представительные показатели технологичности – это трудоемкость изготовления продукции, технологическая себестоимость, материалоемкость. Очевидно, что более точные измерения являются трудоемкими и дорогостоящими. При повышении точности измерений снижается материалоемкость продукции. Поэтому технологичность изделия тесно связана с измерениями.

Следующую группу показателей (транспортабельности, стандартизации и унификации, патентно-правовые, безопасности) не оценивают измерительными методами. Для их определения применяют, как правило, экспертные методы с расчетом соответствующих коэффициентов.

51

Показатели однородности представляют собой количественную характеристику рассеивания параметров или показателей качества продукции данного вида. Эти показатели характеризуют стабильность значений основных параметров. Поскольку эти параметры являются измеряемыми, очевидно влияние погрешности измерений на получаемые результаты. Например, для большинства практических случаев оценки качества нестабильность значений случайных величин, характеризующих параметры качества, оценивается средним квадратическим отклонением. Поскольку случайная составляющая погрешности также характеризуется средним квадратическим отклонением, происходит их объединение, и полученные результаты оценки качества будут искажены.

Показатели влияния продукции на окружающую среду характеризуют негативное воздействие на экологию. Средства измерений контролируют параметры продукции, в том числе и связанные с загрязнением окружающей среды (например, содержание вредных веществ в продуктах выброса). Поэтому снижение точности контроля будет отрицательно влиять на экологические показатели. Но изменение этих показателей не поддается достоверной стоимостной оценке и поэтому при расчетах техникоэкономических показателей производства не учитывается.

Показатели устойчивости продукции к внешним воздействиям характеризуют способность ее сохранять свои свойства при воздействии каких-либо объектов и окружающей среды. С экономической точки зрения, изменение таких показателей эквивалентно вариации надежности. Поэтому влияние метрологического обеспечения на устойчивость продукции отдельным фактором не учитывается.

Таким образом, специфика деятельности по метрологическому обеспечению производства заключается в выборочном влиянии точности измерений на показатели качества продукции. Поэтому при экономическом анализе и оценке контрольно-измерительных операций необходимо учитывать следующие показатели качества: назначения, надежности (безотказности, долговечности, ремонтопригодности, сохраняемости), технологичности, однородности.

Следующей особенностью оценки эффективности мероприятий по метрологическому обеспечению является наличие определенной иерархии в процедуре передачи точности от высшего звена – эталона образцовым и рабочим средствам измерений. Под эталоном понимаются все их виды, в том числе рабочие.

52

Специфика определения потерь при иерархической системе передачи точности заключается в том, что возникают дополнительные потери, обусловленные применением дефектных образцовых и рабочих средств измерений. Это означает, что рассматриваются потери от погрешности измерений, находящейся как в нормированных пределах, так и от ее сверхнормативного значения. Поэтому потери от погрешности, действительное значение которой превышает нормативное, называются сверхнормативными. Механизм формирования таких потерь представлен на рис. 2.1.

Удобство представления потерь в виде трех слагаемых заключается в возможности пользоваться лишь теми составляющими, которые в данном случае нужны. При работах по метрологическому обеспечению не только технические средства подчинены иерархической структуре. Организация работ построена по этому же принципу.

Головной организации метрологической службы отрасли подчинены в научно-методическом плане базовые организации. А за базовой организацией закреплен ряд предприятий либо по видам продукции, либо по видам и областям измерений. Кроме того, государственная метрологическая служба координирует деятельность ведомственных метрологических служб и осуществляет научно-методическое руководство этой деятельностью.

Поэтому работы по метрологическому обеспечению являются комплексными мероприятиями, и эффект от их реализации должен быть разделен по ступеням организационной иерархии. Такая ситуация сложнее, чем распределение эффекта между соисполнителями или этапами работ, поскольку должна учитываться иерархичность организационной системы управления.

Чисто метрологическим аспектом является и распределение экономии от повышения точности измерений. Известно, что точность измерений зависит от следующих компонентов: метода измерений, средства измерений, оператора и алгоритма обработки результатов измерений. Следовательно, при создании теории эффективности метрологического обеспечения необходимо решить и задачу о выделении доли эффекта от изменения погрешности за счет каждого из воздействующих факторов.

53

обусловлено неразрывным единством экономических и социальных результатов научно-технического прогресса, их взаимным влиянием.

Учет социальных факторов при оценке эффективности новой техники, капитальных вложений и хозяйственных мероприятий является весьма сложной, малоисследованной проблемой. В данном разделе не ставится задача разработать систему показателей социальной эффективности; в нем предпринимается попытка обосновать подход к отражению метрологической специфики при оценке значений этих показателей. Это обусловлено следующими двумя причинами:

–работы по метрологическому обеспечению являются элементом общественного производства, поэтому система показателей социальной эффективности должна быть единой;

–метрологическая деятельность, связанная с обеспечением единства и требуемой точности измерений, не относится к разряду тяжелых или вредных, поэтому разработка дополнительных показателей, характеризующих ее, не представляется целесообразной.

Вместе с тем не вызывает сомнения то, что работы по метрологическому обеспечению оказывают влияние на точность и достоверность измеряемых значений показателей социальной эффективности.

Для удобства анализа этих показателей выделим три формы их проявления в работах по метрологическому обеспечению:

–в виде сопутствующего экономического результата;

–как ограничения на множестве допустимых решений, выражаемые стандартами и показателями;

–посредством системы натуральных показателей. Сопутствующий экономический результат отражает экономию

затрат, обусловленную повышением производительности, интенсивности и качества труда работников, увеличением фонда отработанного времени в общественном производстве. Он связан с улучшением условий труда и состоянием здоровья работающих. Сопутствующий экономический результат учитывается совместно с основным и выражается в стоимостной форме, поэтому методики их определения идентичны. Социальный стандарт характеризует предельно допустимые уровни социальных показателей, которые закреплены нормативно и не могут быть нарушены (допустимые уровни вибрации, шума, загазованности, влажности и т. д.).

Указанные нормативы являются предельными значениями измеряемых параметров, следовательно, при их оценке необходимо учитывать погрешность измерений. Погрешность измерений искажает истинные значения социальных показателей, что приводит к принятию доли неверных управляющих решений при наличии ограничений на их значения.

55

При использовании системы натуральных показателей среди них можно выделить как измеряемые в метрологическом смысле, так

икачественные. К качественным относятся, например, показатели, характеризующие наличие тяжелого физического труда, степень его опасности, период трудовой активности работника, интеллектуализацию труда и т. д. Они не могут быть измерены в единицах физических величин, поэтому в данном случае роль метрологического обеспечения не учитывается.

Если применяется система натуральных показателей, то их, как

ив случае социальных стандартов, выражают в единицах физических величин и определяют с погрешностью. Поэтому при контроле их определения могут возникнуть противоречивые мнения о превышении или непревышении допустимых значений этих показателей, что объясняется наличием как систематической, так и случайной составляющих погрешности измерений. Поскольку погрешности являются объективной закономерностью и устранить их полностью невозможно, значения натуральных показателей социальной эффективности получаются не совсем точными. По аналогии с экономическими потерями от погрешности измерений в данном случае потери связаны с неточностью оценки значений социальных показателей.

Для того чтобы избежать возникающих при этом негативных последствий, не выражаемых в стоимостной форме, целесообразно использовать следующие приемы:

–значения социальных показателей задавать с допуском на их отклонение;

–значения показателей контролировать с помощью единых методик измерений, обеспечивающих заданную точность.

Это позволит приходить к единому мнению о показателях социальной эффективности производства при использовании для их оценки средств и методов метрологического обеспечения.

2 . 3 . П р и в е д е н и е с р а в н и в а е м ы х в а р и а н т о в в т о ж д е с т в е н н ы й в и д п о п о к а з а т е л я м

к а ч е с т в а

Как уже отмечалось, в теории определения экономической эффективности существует проблема приведения вариантов новой техники или хозяйственных мероприятий в эквивалентный вид. Это

56

необходимо при технико-экономическом обосновании наилучшего варианта при фиксированном конечном результате. Поскольку на предварительных этапах обоснования результат зачастую неизвестен, сравнительную эффективность определяют по разности затрат, скорректированных с учетом изменения показателей качества.

Для работ по метрологическому обеспечению сравнение вариантов еще более актуально из-за информационного характера – деятельности, когда определение результата вызывает значительные трудности. При обосновании методики приведения вариантов в эквивалентный вид необходимо ясно представлять понятие тождественности. Неравнозначность результатов и затрат, полученных и осуществленных в разные периоды времени, как известно, учитывается коэффициентом дисконтирования и поэтому здесь не рассматривается1.

Вопрос тождественности по месту проведения метрологических работ не имеет отношения к метрологическому обеспечению, так как это общая проблема оптимального размещения производства и управления им. При такой оптимизации все контрольные и измерительные операции регламентированы технологическим процессом изготовления продукции.

Приведение осуществляется с помощью коэффициента эквивалентности аэкв , который имеет вид

где B2 / B1 – отношение производительностей новой и базовой техники; р1, р2 – доля отчислений от балансовой стоимости на полное восстановление (реновацию); отношение (p1 + Ен) / (р2 + Ен) представляет собой коэффициент, учитывающий изменение срока службы.

Соответственно, эффект определяется по разности

В данном случае коэффициент эквивалентности учитывает изменение производительности и срока службы новой техники по сравнению с базовой; его обоснованность доказана многими авторами2.

1 Критерии и показатели социально-экономической эффективности новой техники. Москва: Наука, 1982. 248 с.

2 Патричный В. А. Указ. соч.; Критерии и показатели… Указ.соч.

57

Экономический смысл этого коэффициента достаточно прост: он показывает, сколько базовых образцов заменяет один новый образец техники. Но специфика деятельности по метрологическому обеспечению производства требует учета других качественных характеристик средств измерений, таких как точность, метрологическая надежность, диапазон измерений и т. д.

При рассмотрении методов приведения средств измерений в эквивалентный вид можно выделить три основных направления: использование комплексного показателя качества; выбор в качестве коэффициента эквивалентности единичных показателей качества1; применение вероятностного информационного подхода.

Использование комплексного показателя означает применение методов квалиметрии, когда коэффициент аэкв заменяется комплексным показателем качества Q. На практике чаще всего применяется средневзвешенный арифметический показатель, который записывается в виде2

где – весомость i-го показателя качества; кi – относительный единичный i-й показатель качества; n – число сравниваемых показателей.

Относительный единичный показатель определяется дробью кi = Sнi / S , где S , где Sнi, S – значения i-го показателя качества для нового и базового средств измерений.

Весомость показателей оценивается, как правило, экспертным способом, и на их сумму накладываются условия нормировки

Из формулы (2.18) следует, что комплексный показатель позволяет агрегировать информацию о ряде качественных свойств у объекта в одно число. Такое свойство является весьма полезным при сравнительных оценках технического уровня и качества продукции, но

1Разина И. С., Приймак Е. В. Особенности стандартизации медицинских изделий. Казань: Изд-во КНИТУ, 2018. 132 с.

2Конарева Л. А. Указ. соч.; ГОСТ Р ИСО 10012–2013. Системы менеджмента измерений. Требования к измерительным процессам и измерительному оборудованию.

58

механически переносить этот подход на теорию оценки экономической эффективности неправомерно.

Для доказательства неправомерности рассмотрим ситуацию, когда два средства измерений различаются сроком службы Тсл и производительностью, причем Тсл1 = 5 лет; Тсл2 = 10 лет; отношение производительностей В2/ В1 = 3. Поскольку доля отчислений на реновацию ориентировочно обратно пропорциональна сроку службы, p1 = 0,2

и p2 = 0,1.

Из соотношений (2.15) и (2.18) при условии аэкв = Q получим

Из равенства (2.19) первого условия (2.18) получим δi = –1,2;

δi = 2,2.

Значения ведомостей противоречат приведенному в выражении (2.7) неравенству, а также логике: они больше единиц, и одно из значений даже отрицательно. Получается, что увеличение срока службы средства измерений при прочих равных свойствах снижает его качество.

Такая ситуация складывается потому, что комплексный показатель является некой усредненной величиной и по экономическому содержанию не может выполнять функцию коэффициента эквивалентности. Для подтверждения этого тезиса рассмотрим еще один, более общий пример: у нового средства измерений производительность в два раза выше, чем у базового, при том же сроке службы.

В соответствии с формулой (2.15) значение коэффициента эквивалентности:

Допустим, что, кроме производительности, в два раза увеличились еще n – 1 показателей качества кi нового средства измерений (метрологическая надежность, быстродействие, точность, срок службы, диапазон измерений и т. д.). Если за коэффициент эквивалентности принять комплексный показатель качества, то

59

Очевидно, что полученный результат не зависит от значений коэффициентов весомости δi, так как их сумма всегда равна единице. Выражение (2.21) не поддается содержательной интерпретации, поскольку изменение и одного показателя производительности, и n показателей качества приводит к одному значению коэффициента эквивалентности. Этот пример еще раз показывает необоснованность замены коэффициента эквивалентности комплексным показателем качества.

В ряде методик в качестве коэффициента эквивалентности предлагается другая комплексная характеристика – отношение уровней метрологического обеспечения по базовому и новому вариантам. Но уровень метрологического обеспечения характеризует конкретное производство в целом, а не локальную метрологическую работу. Улучшение, например, точностных характеристик определенного средства измерений уменьшает потери от его погрешности, но не оказывает практического воздействия на уровень метрологического обеспечения, так как на предприятии могут эксплуатировать десятки и сотни тысяч приборов и весомость данного средства среди них близка к нулю. Поэтому применение и этой комплексной характеристики для приведения вариантов в сопоставимый вид нельзя признать обоснованным.

Аналогичные рассуждения справедливы при исследовании возможности замены аэкв относительными единичными показателями качества. Если рассмотреть как улучшение единичного показателя повышение точности при контроле деталей на машиностроительном предприятии, то совершенно очевидно, что повышение класса точности применяемого средства измерений с 1,0 до 0,1 не означает, что прибор класса точности 0,1 заменяет десять приборов класса точности 1,0. Он позволяет снизить брак контроля, но обеспечить пропускную способность такую же, как десять базовых, не в состоянии. Более того, прибор класса точности 0,1 предъявляет повышенные требования к его обслуживанию, что ведет к снижению производительности. Поэтому и относительные показатели качества не могут быть рекомендованы для применения в качестве коэффициентов эквивалентности без детального обоснования этого вопроса в каждой конкретной ситуации.

Третий подход к определению аэкв заключается в применении вероятности теории информации. При этом основным показателем является так называемая информационная способность, рассчитываемая как произведение количества информации в одном измерении на годовое число измерений. Коэффициент эквивалентности определяется отношением информационных способностей нового и базового средств измерений.

60