Часть II
ОСНОВЫ СТАНДАРТИЗАЦИИ
Глава 12 измерение и оценивание качества
12.1. Понятия и определения
В условиях рыночной экономики решающее значение приобретает конкурентоспособность продукции (изделия, услуги, процесса). Чтобы был спрос на то или иное изделие, оно должно обладать определенными потребительскими свойствами: исправно работать в соответствии со своим функциональным назначением, быть приемлемым по цене, удовлетворять требованиям безопасности, экологии, эстетики и пр.
Совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением, называют качеством.
Международный опыт показывает, что достигнуть высокого уровня качества можно лишь при условии проведения системы научных, технических и организационных мероприятий по управлению качеством продукции на всех стадиях ее жизненного цикла. Но для того чтобы управлять качеством, прежде всего необходимо уметь это качество оценить, а в идеальном случае — измерить.
Квалиметрия изучает вопросы оценивания качества. Само по себе обобщенное свойство, называемое качеством, не является физической величиной и в строгом метрологическом понимании не может быть измерено, поскольку не существует узаконенной меры этого свойства. Тем не менее на основе аналогий с измерениями физических величин в квалиметрии получены практические рекомендации по оцениванию качества, в том числе и количественному.
В разделе 1.2 отмечалось, что определить или измерить одну величину можно лишь сравнив ее с другой, известной величиной, принятой за единицу сравнения — меру. В метрологии такими мерами являются единицы физических величин. Аналогом физических величин в квалиметрии служат показатели качества. Следовательно, чтобы оценить качество, нужно сравнить показатели качества продукции с показателями качества однородной продукции, принятой за образец. На основе сравнения можно сделать заключение о том, показатели качества какого из объектов сравнения выше, а это уже результат оценивания по шкале порядка. Если же удастся определить, на сколько выше или ниже, или во сколько раз выше или ниже, то качество будет оценено по шкале интервалов или по шкале отношений. Отсюда ясно, что в квалиметрии на первый план выступает проблема оценивания показателей качества.
Понятия «физическая величина» и «показатель качества» близки, но не тождественны. Физическая величина отражает объективные свойства природы, а показатель качества — общественную потребность в конкретных условиях. Так, масса — физическая величина, а масса изделия -показатель его транспортабельности; освещенность — физическая величина, а освещенность на рабочем месте — эргономический показатель.
Качество представляет собой сложное, многомерное свойство продукции, обобщенную характеристику множества ее потребительских свойств. Для целей же оценивания оно представляется упрощенной моделью, учитывающей лишь небольшое число определяющих качество компонент. По мере необходимости модель качества может совершенствоваться, в рассмотрение могут включаться новые свойства продукции, все более полно характеризующие качество. Не исключен и обратный путь — упрощения модели.
Так, моделью торта может быть выбрана модель, включающая четыре его свойства: вкус, структуру, цвет и форму. Но можно упростить модель до предела, оставив лишь две компоненты качества — вкус и форму. Понятно, что оценивание качества торта по четырем показателям качества более полно характеризует качество изделия. Рассмотрим свойства и правила формирования показателей качества. В зависимости от того, относятся ли показатели качества к категории физических величин, или к величинам нефизического характера (экономическим, гуманитарным, социальным и т.п.), показатели качества выражаются в единицах физических величин, либо в единицах назначаемых по соглашению (например, в баллах, по бальной шкале).
Показатели качества делятся на единичные и комплексные. Единичные показатели относятся к одному из свойств, определяющих качество; комплексные формируются из нескольких единичных показателей.
Комплексные показатели качества могут быть сформированы из единичных на основании известных функциональных зависимостей между ними, а могут представлять собой комбинацию из единичных, принятую по соглашению. Так, выбрав в качестве единичных показателей качества радиоаппаратуры напряжение питания U и потребляемый ток /, можно получить комплексный показатель — потребляемую мощность Р, используя функциональную зависимость Р = UI.
Примером комплексного показателя качества, принятого по соглашению, является коэффициент готовности аппаратуры, определяемый по формуле:
,
где Т0 — наработка на отказ; Тв — среднее время восстановления.
В случае отсутствия объективной функциональной зависимости для формирования комплексных показателей качества, применяют субъективный способ — расчет комплексного показателя по принципу среднего взвешенного, используя одну из формул:
среднее арифметическое взвешенное
;
среднее гармоническое взвешенное
;
среднее геометрическое взвешенное
.
Посредством весовых коэффициентов gi учитывается важность или ценность (вес) каждого единичного показателя качества Qt Обычно наиболее важным считают показатели назначения, т.е. показатели, определяющие основные функции, для выполнения которых предназначена продукция. Задача определения весов показателей качества обычно решается исходя из условия:
.
Практикой выработаны следующие рекомендации: среднее арифметическое взвешенное используется для вычисления комплексного показателя качества в том случае, когда объединяются однородные показатели, имеющие незначительный разброс;
при значительном разбросе показателей рекомендуется использовать среднее гармоническое взвешенное.
Наиболее универсальным приемом формирования комплексного показателя считают комплексирование по принципу среднего геометрического взвешенного. По этой схеме объединяют единичные показатели, когда они неоднородны (относятся к разнородной продукции или разным условиям ее применения) и имеют значительный разброс.
Если в состав комплексного показателя входят разнородные показатели качества, их необходимо выразить в относительной форме.
Пример. Проектируется стрелочный вольтметр с метрологическими характеристиками (заданными):
верхний предел измерения Q, = 1000 В gj = 0,2
класс точности g2= 1,0 g2=0,6
время успокоения подвижной части <2э= 4 с g3 = 0,2
Необходимо сформировать комплексный показатель качества вольтметра, характеризующий его метрологический уровень. Весовые коэффициенты g, получены группой специалистов экспертов. В комплексный показатель объединяются разнородные единичные показатели. Их необходимо выразить в относительной форме. Для этого введем нормирующие значения показателей, приняв за нормирующие заданные значения показателей, тогда:
Применив формулу среднего арифметического взвешенного, получим
Qотн =0,2·1 + 0,6·1+0,2·1 = 1.
В дальнейшем, после изготовления опытных образцов вольтметра, разработчик будет иметь возможность сравнить комплексный показатель качества образца с заданным значением и, таким образом, оценить качество разработки.
При оценивании свойств продукции комплексным показателем качества не исключены попытки компенсировать низкие значения одних единичных показателей необоснованным завышением других. Для исключения такой возможности комплексный показатель качества домножают на коэффициент вето. Этот коэффициент обращается в нуль при выходе любого из важнейших единичных показателей за допустимые пределы и равен единице во всех остальных случаях. Благодаря этому, комплексный показатель качества падает до нуля, если хотя бы одно из важных свойств продукции недопустимо мало.
Полученные на основе единичных показателей, комплексные показатели качества можно продолжать объединять в комплексные показатели более высокого уровня. Таким образом, структура показателей качества является многоуровневой. При переходе к показателям более высокого уровня, модель качества продукции становится все более грубой, пока не сведется к описанию качества одним единственным показателем — обобщенным показателем.
Комплексные показатели качества могут быть сформированы применительно к определенной группе свойств продукции. Такие показатели называются групповыми. Так, для промышленной продукции групповыми показателями качества, являются показатели назначения, надежности, безопасности и др.
Разновидностью комплексного показателя, позволяющего оценить качество с экономических позиций, является интегральный показатель качества. Его определяют как отношение суммарного полезного эффекта от использования продукции к величине затрат на ее создание и эксплуатацию. Примером интегрального показателя качества автомобиля могут служить удельные затраты на 1 км пробега
,
где Зс и Зэ — соответственно, себестоимость и затраты на эксплуатацию автомобиля до капитального ремонта; L — пробег автомобиля до капитального ремонта.
12.2. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА
Для определения значений показателей качества могут быть использованы инструментальные и экспертные методы.
Инструментальные методы применяются в ограниченных случаях, когда показатели качества представляют собой физические величины и существуют измерительные инструменты (средства измерения), обладающие нормированными метрологическими характеристиками. Инструментальные определения показателей качества сводятся, таким образом, к решению обычных измерительных задач метрологии.
Экспертные методы оценивания показателей качества применяют тогда, когда использование технических средств измерения, невозможно или экономически не оправдано. Экспертные методы используют, например, для оценивания эргономических и эстетических показателей, в спорте, в гуманитарных областях наук. Используются все виды измерительных шкал, вплоть до шкалы отношений.
Разновидностями экспертного метода являются органолептический и социологический методы.
Органолептический метод оценивания основан на определении свойств объекта с помощью органов чувств человека: зрения, слуха, осязания, обоняния и вкуса. Например, оценка качества чая дегустаторами.
Социологические методы строятся на массовых опросах населения или его групп, когда каждый индивидуум выступает в роли эксперта.
Общим для всех экспертных методов является представление о человеке-эксперте как о некотором «нетехническом» средстве измерения. При этом полагают, что меру соответствующего свойства человек создает в своем воображении. Основываясь на таком методологическом подходе, экспертные оценки показателей качества нередко называют результатом измерения, а саму процедуру оценивания — измерением качества. Верен ли этот подход и оправдано ли применение здесь термина «измерение»?
Прежде всего отметим, что человек не сохраняет свои способности к оцениванию постоянными. Он учится, набирается опыта, приспосабливается, подвергается внешним влияниям, помнит и забывает. Но возможно ли вообще «измерение» нематериальных величин «нетехническим» средством с неизвестными, изменяющимися свойствами, при отсутствии материально воспроизводимой единицы величины? С позиции определения понятия «измерения», принятого в метрологии (раздел 1.2.), ответ на этот вопрос может быть только отрицательным. Экспертные оценки это всего лишь результат грубого оценивания, но не измерения!
И, тем не менее, экспертные оценки потребительских свойств продукции, пока еще недоступных измерению, имеют важное прикладное значение, открывают возможность сравнения, классификации объектов по интенсивности оцениваемых свойств.