Тула, Россия
Россия
Россия
ГРНТИ 55.01 Общие вопросы машиностроения
ГРНТИ 55.13 Технология машиностроения
Приведен пример реализации методики оценки состояния производственных систем по критерию «сигнал/шум». Выявлены причины снижения конкурентоспособности отечественной продукции.
Т-критерий, сигнал/шум, точность, качество, твердосплавные борфрезы
Введение
Во всем мире значительные успехи в области качества продукции достигаются при использовании метода Г. Тагути, заключающегося в измерении критерия «сигнал/шум» [1].
Критерий «сигнал/шум» с достаточной объективностью характеризует состояние производственной системы [2]: сигнал (С) определяет возможности производства по качеству выходной характеристики продукции; шум (Ш) характеризует точность производственных процессов, от которой зависят потери производителя и потребителя [3].
Разброс выходных характеристик может быть следствием различных факторов (производственные неполадки, низкая квалификация рабочих, внешние условия и т.д.). Исследования источников вариации и их контроль позволяют повысить качество процессов, продукции и систем в целом, но в большинстве случаев влекут за собой значительные затраты.
Улучшить качество фактически без дополнительных издержек позволяют исследования функциональных связей между входными и выходными параметрами, чем, по сути, является соотношение «сигнал/шум» [1].
Анализ по критерию «сигнал/шум» (Т-критерий) позволяет получить адекватную оценку производственных систем, определить эффективные методы уменьшения чувствительности выходных характеристик к вариации параметров процесса и, путем увеличения критерия, повысить качество системы.
Методика оценки
В общем случае величину Т-критерия для процесса (продукта) можно определить по формуле [4]
где n – число единичных показателей качества (ЕПК), характеризующих предмет анализа; ti – весовые коэффициенты влияющих параметров Q1,…Q i; … – доли дефектности этих же параметров; Qmax – максимальное значение единичного показателя качества для анализируемого производства; Qmin – минимальное значение единичного показателя качества.
Доли дефектности gi с учётом их значимости (с учетом весовых коэффициентов ti) можно рассчитать как
где – средние значения единичных выходных характеристик у лидера (наилучшего производителя); – средние значения единичных выходных характеристик у производителя, для которого проводится оценка.
С учетом формулы (2) значение сигнала С можно найти по формуле
Анализируя зависимость (3), следует сделать вывод, что С = 1, если продукция лидера и анализируемого производителя равноценна, т.е. для всех значений . Если анализируемая продукция хуже, чем продукция лидера, то . Если анализируемая продукция лучше, чем у фирмы-лидера, то С > 1.
Для пояснения методики рассмотрим пример её реализации при сравнительном анализе продукции предприятий, выпускающих твердосплавные борфрезы.
Пример реализации методики
В табл. 1 приведены показатели качества борфрез и их весовые коэффициенты, определенные группой специалистов инструментального производства [5].
В номенклатуре были учтены не только показатели, указанные в технических условиях, но и распространенные потребительские характеристики [6-8].
Таблица 1
Весовые коэффициенты показателей качества борфрез
|
№ п/п |
Показатель |
ti |
|
1 |
Период стойкости, мин (Q1) |
0,2 |
|
2 |
Допускаемая скорость резания, м/мин (Q2) |
0,1 |
|
3 |
Съём металла за период стойкости, г (Q3) |
0,25 |
|
4 |
Радиальное биение зубьев, мм (Q4) |
0,1 |
|
5 |
Твёрдость зубьев HRA (Q5) |
0,2 |
|
6 |
Использование износостойких покрытий (Q6) |
0,15 |
|
|
|
∑ = 1 |
Значения единичных показателей качества для наилучшего предприятия в производстве твердосплавных борфрез (фирмы-лидера) и одного из инструментальных заводов (ИЗ) приведены в табл. 2.
Будем считать, что фирма-лидер выпускает идеальную продукцию, т.е. значение сигнала равно единице (С = 1)
.
Произведем расчёт параметра С для анализируемого инструментального завода по формуле (3). Результаты расчета приведены в табл. 2.
Для расчёта параметра С использовались средние значения [см. формулу (3)].
Шестой показатель имеет качественную оценку, для его оценивания были приняты следующие значения: «да» соответствует = 1, «нет» соответствует
= 0.
Таблица 2
Определение параметра «сигнал»
|
№ п/п (Qi) |
Лидер |
ИЗ |
|
С |
|
1 |
100…140 |
110…120 |
0,976 |
0,734 |
|
2 |
200…220 |
190…210 |
0,955 |
|
|
3 |
170 |
150 |
0,971 |
|
|
4 |
0,02 max |
0,03 max |
0,966 |
|
|
5 |
90…96 |
88…96 |
0,998 |
|
|
6 |
Да |
Нет |
0,85 |
Анализ полученных результатов (табл. 2) позволяет сделать вывод, что продукция анализируемого инструментального завода по критерию С на 26 % хуже, чем у фирмы-лидера. Это, по мнению авторов, характеризует низкое качество проектирования.
Далее определим критерий Ш. Его необходимо оценивать как для инструментального завода, так и для фирмы-лидера.
Учитывая, что в табл. 2 отсутствуют данные по вариации показателей Q3, Q4, Q6, так как производители, как правило, их не публикуют, примем значения указанных показателей условно (табл. 3, 4).
Таблица 3
Определение критерия «шум» для фирмы-лидера
|
n |
ti |
Qmaxi |
Qmini |
|
|
|
1 |
0,2 |
140 |
100 |
0,057 |
0,141 |
|
2 |
0,1 |
220 |
200 |
0,009 |
|
|
3 |
0,25 |
170 |
150 |
0,029 |
|
|
4 |
0,1 |
0,03 |
0,02 |
0,033 |
|
|
5 |
0,2 |
96 |
90 |
0,0125 |
|
|
6 |
0,15 |
Да |
Да |
0 |
Таблица 4
Определение критерия «шум» для фирмы-производителя
|
n |
ti |
Qmaxi |
Qmini |
|
|
|
1 |
0,2 |
120 |
110 |
0,017 |
0,264 |
|
2 |
0,1 |
210 |
190 |
0,014 |
|
|
3 |
0,25 |
150 |
130 |
0,033 |
|
|
4 |
0,1 |
0,03 |
0,02 |
0,033 |
|
|
5 |
0,2 |
96 |
88 |
0,017 |
|
|
6 |
0,15 |
- |
Нет |
0,15 |
Полученные результаты позволяют сделать вывод, что по критерию Ш инструментальный завод существенно уступает лидеру.
Далее определим значение критерия «сигнал/шум» (Т-критерий).
Критерий «сигнал/шум» для фирмы-лидера составляет:
Т = 1/0,141 = 7,09.
Критерий «сигнал/шум» для инструментального завода:
Т = 0,734/0,264 = 2,894.
По величине Т-критерия продукция фирмы-производителя уступает лидеру в 2,63 раза.
Подведем общий итог. В проектных работах по параметру «сигнал» оцениваемый инструментальный завод несущественно уступает фирме-лидеру, но по параметру «шум» в производственных процессах состояние положительно оценить нельзя. Это можно объяснить высокой вариабельностью характеристик и их неустойчивостью к внешним воздействиям.
Заключение
В предлагаемой редакции T-критерий можно использовать [9; 10]:
- в задачах анализа конкурентов при продвижении продукции на рынок на стадии маркетинговых исследований;
- для аргументации принимаемых решений при распределении инвестиций и кредитов различным предприятиям;
- для оценки эффективности производственной системы в СМК.
1. Методы мастера качества. Интервью с Генети Тагути (Genichi Taguchi) - родоначальником направления «Quality Engineering» // Управление качеством. - 2015. - № 7. - С. 35-40.
2. Леон, Р. Управление качеством. Робастное проектирование. Метод Тагути: [пер. с англ.] / Р. Леон. - М.: Сейфи, 2002. - 384 с.
3. Розно, М.И. Пора заняться техпроцессом / М.И. Розно, Л.В. Шинко // Методы менеджмента качества. - 2004. - № 7. - С. 39-44.
4. Протасьев, В.Б. Методика оценки состояния производственных систем по критерию «сигнал/шум» на примере технологических процессов изготовлении продукции из прутковых заготовок / В.Б. Протасьев, Е.В. Плахотникова, И.В. Литви-нова // Черные металлы. - 2018. - № 6. - С. 20-25.
5. Басовский, Л.Е. Управление качеством: учебник / Л.Е. Басовский, В.Б. Протасьев. - 2-е изд., пере-раб. и доп. - М.: Инфра-М, 2011. - 253 с.
6. Протасьев, В.Б. Робастное проектирование режущевыглаживающего инструмента: монография / В.Б. Протасьев, М.И. Корнева, Б.И. Сотова. - Ту-ла: Изд-во ТулГУ, 2013. - 107 с.
7. Истоцкий, В.В. Анализ состояния станкоинструментальной промышленности России в период с 2000 по 2015 гг. в разрезе импортозамещения / В.В. Истоцкий, В.Б. Протасьев // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и техноло-гии. - 2016. - № 2 (316). - С. 92-98.
8. Истоцкий, В.В. Производство борфрез в РФ: исторические, теоретические и технологические ас-пекты / В.В. Истоцкий, В.Б. Протасьев, А.Е. Виноградов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2017.- № 1. - С. 22-27.
9. Протасьев, В.Б. Модель взаимодействия критериев качества деятельности и показателей качества продукции / В.Б. Протасьев, К.Л. Разумов-Раздолов // Качество. Инновации. Образование. - 2013. - № 7 (98). - С. 42-45.
10. Протасьев, В.Б. Применение робастной оптимизации при планировании улучшений качества деятельности / В.Б. Протасьев, К.Л. Разумов-Раздолов // Качество. Инновации. Образование. - 2013. - № 9 (100). - С. 56-61.
