2. Иерархическая структура показателей качества продукции

   1. Общие положения

В основу квалиметрического подхода к исследованию качества положен принцип рассмотрения качества продукции как некоторой иерархической совокупности свойств, причем таких свойств, которые представляют интерес для потребителей данного продукта труда. При этом важно отметить, что в квалиметрии качество продукции определяется с точки зрения не индивидуальной потребности какого-то человека, а с точки зрения общественной потребности, в роли которой часто фигурирует средняя потребность большинства членов общества. При моделировании качества продукции в виде иерархической структуры свойств для удобства можно принять, что качество, как некоторое наиболее обобщенное, комплексное свойство продукции, рассматривается на самом низком, нулевом уровне иерархической совокупности свойств, а составляющие его менее обобщенные свойства – на более высоком, первом уровне иерархии. В свою очередь, каждое из этих свойств также может состоять из некоторого числа еще менее общих свойств, лежащих на еще более высоком, втором уровне рассмотрения, а в некоторых случаях и на высших уровнях. При этом выделенные свойства второго уровня разлагают на менее общие свойства следующего по высоте третьего уровня и т.д. Возникает иерархическое дерево свойств, число уровней рассмотрения которого, может неограниченно возрастать. Строя иерархическую структуру свойств, желательно подняться до такого высокого m-го уровня рассмотрения, на котором находятся не разлагаемые на какие-либо другие наименее общие (простые) свойства. Нужно отметить, что простые свойства являются таковыми только в данный момент, при данном уровне знаний. С прогрессом науки свойства качества, считавшиеся ранее простыми, становятся разложимыми на другие, еще менее общие свойства и, таким образом, переходят из разряда простых в разряд сложных. В общем виде иерархическую структуру свойств (дерево свойств или показателей) качества продукции можно представить следующим образом (рис. 2).

Обобщённый показатель качества верхнего уровня

Комплексные показатели 2-го, 3-го, … уровней

…

Комплексный показатель качества нижнего уровня

Единичные показатели качества

…

…

Рисунок 2 – Иерархическое дерево показателей качества объекта

Анализ такой структурной схемы позволяет сделать вывод, что качество продукции представляет собой систему свойств, причем в определенном смысле можно считать, что простые свойства качества играют роль элементов (своеобразных "кирпичиков") этой большой системы.

Следует отметить, что набор свойств, характеризующих качество продукции, зависит от цели оценки качества и от условий использования продукции. Очевидно, что номенклатура свойств, учитываемых при оценке качества с целью выбора лучшего варианта при создании новой продукции, будет отличаться от той номенклатуры свойств, которую следовало бы учесть при исследовании динамики качества продукции во времени. Что касается учета условий использования продукции, то, например, количество свойств, учитываемых при оценке качества микросхем, работающих в бытовой радиоаппаратуре, очень сильно будет отличаться от того количества свойств, которое необходимо было бы учесть при оценке качества того же типа микросхем, предназначенных для использования в космической аппаратуре.

Если цель оценки качества и условия использования продукции определены, то количество учитываемых свойств качества определяется по принципу необходимости и достаточности. При этом требование необходимости может проверяться по критерию "существенности свойства". В соответствии с этим критерием, нужно учитывать такое число свойств, которое детерминирует поведение системы (в данном случае – позволяет говорить о качественном отличии одной вещи от другой, одного продукта от другого). Что касается требования достаточности, то здесь можно воспользоваться критерием "влиятельности", т.е. оценить влияние, которое оказывает учет данного свойства, на общую величину показателя качества продукции. Если это влияние незначительно, т.е. не превышает некоторого заранее принятого порогового значения, то такое свойство можно не учитывать. Пороговое значение в каждом конкретном случае должно определяться индивидуально с учетом многих факторов (назначение продукции, цели оценки, условий использования продукции и т.д.).

Структура показателей качества в форме иерархического графа («дерева»), приведенная на рис. 2, не единственная. На рис. 3 приведены другие формы графического представления одной и той же структуры показателей качества в виде дерева (а), классификационной таблицы (б) и строгого графа (в). Широко используют также форму представления структуры показателей в виде ветвящейся схемы (рис. 4), предложенную профессором К. Исикавой (диаграмма Исикавы)¹.

Номер уровня	0	1	2	3	4		0	1	2	3	4		0	1	2	3	4
Число показателей	1	3	4	6	12		1	3	4	6	12		1	3	4	6	12

Рисунок 3  Формы графического представления структуры показателей качества

Рисунок 4  Структура показателей качества в виде ветвящейся схемы (диаграмма Исикавы)

Правила построения дерева свойств

Практика квалиметрии выработала некоторые правила построения структуры показателей качества. Условно эти правила делят на две группы: общие и частные. Первая группа содержит около двух десятков правил, вторая  около десятка. К общим правилам относят такие, как деление по равному основанию, исключительность, корректируемость, учет взаимосвязей в системе «человек  среда  объект», жесткость структуры начальных уровней дерева, потребительская и функциональная направленность формулировок показателей качества на любом уровне, необходимость и достаточность числа свойств в комплексе, однозначность толкования показателей качества, недопустимость включения в комплексный показатель зависимых единичных показателей качества, одновременность существования единичных показателей качества, включаемых в комплексный и др. К частным правилам относят такие, как учет затрат и результатов, ясность признака деления, минимум единичных показателей качества в комплексном, исключение одинаково выраженных показателей и др. Остановимся на некоторых правилах подробнее.

Правила, регламентирующие выбор типа дерева

Полное дерево при применении точного метода решения задачи.

Если задачу количественного сравнения двух объектов по их качеству желательно решить с минимальной погрешностью, то необходимо использовать полное дерево – дерево, на самом нижнем уровне которого расположены только простые свойства.

Усечённое дерево при применении шкалы рангов.

Если количественные результаты сравнения объектов по качеству допустимо выразить в шкале рангов, то можно использовать усечённые деревья (это полное или неполное дерево, из которого в соответствии со спецификой конкретной решаемой с помощью дерева задачи, можно исключить одного или несколько свойств), что уменьшает трудоёмкость решения задачи по сравнению с использованием полных деревьев.

Неполное дерево при применении упрощенного метода решения задачи.

Если задачу количественного оценивания качества допустимо решать упрощенным методом, то можно применять неполное дерево (дерево, разветвлённое не до самого нижнего уровня, т.е. имеющее на нём хотя бы одно сложное свойство), что уменьшает трудоёмкость решения задачи.

Правила, регламентирующие структуру группы свойств.

1. Необходимость и достаточность числа свойств в группе.

Каждое свойство, входящее в группу свойств, должно быть необходимым для адекватного описания связанного с этой группой сложного свойства, расположенного на один ярус выше; и, одновременно, количество этих свойств должно быть достаточным для обеспечения указанного ниже адекватного описания.

2. Единый признак деления для свойств в группе.

Поскольку декомпозиция сложного свойства на группу свойств есть частный случай их классификации, то для всех свойств, входящих в группу, должен быть единый признак такой классификации.

3. Независимость по предпочтению свойств в группе.

Каждое свойство, входящее в группу свойств, по отношению к любому другому свойству из этой группы должно удовлетворять обоснованному в теории решений принципу «независимость по предпочтению».

4. Минимум свойств в группе.

Если коэффициенты весомости свойств будут определяться экспертным методом, то желательно, чтобы число свойств в группе было минимальным, во всяком случае, не больше семи-девяти.

5. Случайный характер расположения свойств в группе.

Если коэффициенты весомости ПК будут определяться экспертным методом, то свойство в группе свойств должны быть расположены случайным образом и эксперты должны знать об этом.

Правила, регламентирующие синтез начальных ярусов дерева.

Важна и группа правил, обеспечивающих учёт в дереве свойств взаимосвязей, возникающих в системе «человек-среда-объект». В соответствии с этими правилами для объектов, на основе которых создаются технические системы (машины, механизмы, сооружения), для первых 10-12 уровней в квалиметрии разработано «обобщённое дерево свойств», в основных своих чертах применимое к любым типам подобных объектов. Специфика же каждого отдельного подвергающегося анализу объекта учитывается следующим образом: из обощённого дерева исключают те свойства, которые не соответствуют специфике анализируемого объекта.

При построении иерархической структуры свойств качества продукции номенклатуру наиболее общих свойств, составляющих 2-ой уровень (рис. 2), можно сформировать, используя рекомендации РД 50-64-84 "Методические указания по разработке государственных стандартов, устанавливающих номенклатуру показателей качества групп однородной продукции". Причем, наименования общих свойств соответствуют наименованиям выделенных общих показателей качества, например, свойства назначения, эргономические свойства, эстетические свойства и т.д. В этих же методических указаниях для отдельных общих свойств содержаться рекомендации по их дифференциации на более простые свойства и по использованию этих простых свойств.

Аналогично общим свойством при построении дерева свойств наименования используемых простых свойств можно выбирать соответственно наименованиям рекомендуемых простых показателей качества, содержащихся в рассматриваемых методических указаниях.

Так, например, показатели назначения рекомендуется делить на следующие виды:

• классификационные показатели;

• показатели состава и структуры;

• показатели технического совершенства.

Классификационные показатели в зависимости от специфики продукции позволяют отнести ее к некоторой классификационной группе и определяют область применения продукции и ее типоразмер (например, для станков – габариты обрабатываемых деталей; для транспорта – грузоподъемность, пассажировместимость и для всех этих средств – мощность; для измерительных приборов – диапазон измерений и т.д.)

Показатели состава и структуры характеризуют продукты по химсоставу, а изделия – по составу комплектующих частей (элементов) и структуре. Например, для продуктов – процентное содержание компонентов; для сплавов – то же и дополнительно структура; для изделий машино- и приборостроения – коэффициент агрегатирования, коэффициент блочности и т.д.

Показатели технического совершенства характеризуют свойства продукции, определяющие насколько удачно выбраны технические решения. Они также зависят от специфики продукции. Например, для пищевых продуктов – калорийность; для приборов – погрешность, время реакции; для машин – производительность, КПД.

Показатели состава, структуры и технического совершенства могут быть объединены в общую группу конструктивных показателей.

Надежность изделия – сложное свойство, которое складывается из четырех частных свойств: безотказности, ремонтопригодности, сохраняемости и долговечности.

К показателям безотказности относят:

• вероятность безотказной работы;

• среднюю наработку до первого отказа;

• наработку на отказ;

• интенсивность отказов;

• параметр потока отказов;

• гарантийную наработку.

К показателям ремонтопригодности относят:

• вероятность восстановления в заданное время;

• среднее время восстановления;

• интенсивность восстановления;

• среднюю трудоемкость технического обслуживания;

• удельную трудоемкость технического обслуживания;

• среднюю трудоемкость ремонтов;

• удельную трудоемкость ремонтов;

• показатели средней и относительной стоимости технического обслуживания и ремонтов.

Показателями сохраняемости являются:

• срок сохраняемости;

• средний срок сохраняемости;

• гамма-процентный срок сохраняемости;

• медианный срок сохраняемости.

Показателями долговечности являются:

• гамма-процентный срок службы;

• ресурс;

• гамма-процентный ресурс;

• назначенный ресурс;

• средний срок службы;

• медианный срок службы;

• срок службы до первого капитального ремонта;

• межремонтный срок службы;

• срок службы до списания;

• средний ресурс;

• медианный ресурс;

• ресурс до первого капитального ремонта;

• межремонтный ресурс;

• суммарный ресурс.

Надежность можно охарактеризовать и с помощью комплексных показателей, определяемых комбинацией частных показателей. Такими показателями являются, например, коэффициент готовности, коэффициент технического использования, вероятность безотказного функционирования при выполнении ожидаемой задачи.

Из показателей экономного использования сырья, материалов, топлива, энергии и трудовых ресурсов на практике наиболее часто используются следующие:

• удельный расход основных видов сырья, материалов, топлива и энергии (на единицу основного показателя качества);

• удельная масса изделия (на единицу основного показателя качества.);

• коэффициент использования материальных ресурсов – отношение полезного расхода к расходу на производство единицы продукции;

• коэффициент полезного действия.

К эргономическим показателям относятся следующие виды показателей:

• показатели, характеризующие степень соответствия изделия и его элементов эргономическим требованиям к рабочей зоне (размеры, форма, расположение рукояток, циферблатов, табло и т.д.)

• показатели, характеризующие степень соответствия изделия эргономическим требованиям к объему и скорости работы оператора, его силе, способности воспринимать и перерабатывать информацию, в том числе зрительную, слуховую, тактильную (реже – вкусовую и обонятельную), а также приобретать определенные навыки;

• показатели, характеризующие влияние среды работы человека на эффективность его деятельности (температура, влажность, давление, шум, вибрации, перегрузки, излучения, напряженности электромагнитных полей, условий технологического комфорта и т.д.)

Примеры эргономических показателей изделия:

• размеры рабочей зоны;

• усилие (момент) на рукоятке;

• угол наклона кресла оператора и др.

Из эстетических показателей на практике наиболее часто используются следующие виды:

• информационная выразительность, которая в свою очередь может быть дифференцирована на такие элементарные показатели как знаковость, оригинальность, стилевое соответствие, соответствие форме.

• знаковость – отражение формой изделия социально-эстетических идей и представлений.

• оригинальность – наличие признаков, отличающих изделие от подобных.

• стилевое соответствие – отражение формой изделия устойчивых черт, определяющих соответствие изделия современному уровню общественного и культурного развития или комплексу выполняемых функций.

• соответствие моде – выявленность в форме изделия признаков, характеризующих современные эстетические взгляды.

• рациональность формы – отражение формой изделия конструктивного решения (в соответствии с выполняемыми функциями), особенности технологии изготовления (с учетом применяемых материалов).

• функционально-конструктивная приспособленность – отражение формой изделия особенностей работы с ним.

• целостность композиции – органичность взаимосвязи всех композиционных признаков изделия, а именно:

  1. организованности объемно-пространственной структуры, которая учитывает такие композиционные средства, как масштабность, пропорциональность, ритмичность и т.д.;

  2. тектоничности, характеризующей степень выявления формой изделия его реальной структуры и закономерностей конструктивного решения;

  3. пластичности, определяющей выразительность формы с помощью нюансировки целого и его частей;

  4. цветового колорита – взаимосвязи и сочетания цветов;

  5. графической прорисованности формы и элементов, представляющей собой характерность очертания формы изделия в целом и в деталях характерность знаковой информации.

• совершенства производственного исполнения изделия, характеризующего его товарный вид и определяемого рвачеством выполнения и оформления видимых элементов формы, качеством покрытий, сочленений, сопряжении и округлений, а также соответствием их художественно-конструктивному замыслу.

На практике наиболее часто встречаются следующие показатели технологичности:

• трудоемкость изготовления продукции;

• технологическая себестоимость;

• удельная трудоемкость;

• удельная технологическая себестоимость;

• удельная материалоемкость;

• коэффициент использования материала;

• коэффициент сборности (блочности).

Показатели транспортабельности принято делить на прямые и косвенные.

Прямые – это затраты средств, труда и времени на подготовку к транспортированию, его осуществление и заключительные операции перевода продукции после транспортирования в исходное (для работы) состояние. Эти затраты относят к единице продукции и единице пути при транспортировании.

Косвенные – это показатели сохраняемости при транспортировании, а так же некоторые показатели, определяющие корреляцию затраты на транспортирование (больше масса и габариты – больше затраты на транспортирование).

Степень стандартизации и унификации изделия характеризуется конкретными числовыми показателями (коэффициенты применяемости и повторяемости, стоимостные коэффициенты), учитывающими количество типоразмеров составных частей в штуках, а также стоимость изготовления изделия и его составных частей. Примеры показателей стандартизации и унификации:

• коэффициент применяемости по типоразмерам;

• коэффициент применяемости по составным частям изделия;

• стоимостный коэффициент применяемости;

• стоимостный коэффициент по стандартизованным составным частям.

При оценке уровня качества изделий наиболее часто используются следующие патентно-правовые показатели:

• показатель уровня использования изобретения;

• показатель патентной защиты;

• показатель патентной чистоты.