Инжиниринг качества сложных систем

Сложные системы можно разделить на три вида:

- Организационно – технические:

1) Сложные и большие системы которые продолжают функционировать, имеют способность к восстановлению, регенерации, адаптации.

2) Простые системы – Оцениваются двумя дискретными значениями качество целевого функционирования (КФЦ) (0,1).

Классы больших и сложных систем включают в себя очень большое число специальных систем:

- система управления – система связи, стема управления различными видами оружия и контрольно- измермительная аппаратура, система управления энергетическими, техническими, транспортными средствами, это организационно – технические системы воспроизводимые выше указанными системами управления, система поставки сырья, международные инвестиционные проекты.

Большие системы отличаются от сложных систем наличием человеческого звена, а также необходимостью оценки влияния этого человеческого фактора.

Обозначим факторы:

- Специальные требования качества целевого функционирования системы управления;

- Неоднозначность понятия отказа

- Наличие различного рода избыточности

- Многоканальность – большой объем входов и выходов данных

- Наличие различных обратных связей

- Применение принципов робастного проектирования

Учитывая данные факторы видно, что роль потребителя данных систем играет не потребитель, а заказчик (Потребитель - лицо, использующая продукцию, заказчик, дистрибьютор, такое представление для сложных систем неверно так как потребитель чаще всего задает вербальное , т.е неформальные технические требования, его инструмент полная надежность продукции.

Заказчик для сложных систем - это компетентное лицл или организация с которыми можно согласовать допустимый уровень КФЦ и время на которое происходит это снижение. Появляется новое понятие порог отказа и система принимает черты сложной системы.

В отличии от классических систем сложные системы должны удовлетворять 1 – вому принципу системного подхода. Поэтому необходимо разделить всю деятельности ИК на :

1) Качество потребителя – главная составляющая, которая должна удовлетворять запросам и ожиданиям массового потребителя и для которой в первую очередь предназначены стандарты ИСО 9000-2000 назовем ее – on-line quality.

2) Качество изготовителя -одна из составляющих , которой предусматривает всей особенности сложных систем и направлена на обеспечение требований заказчика, возможных изменений КФЦ - проектируемый качеством –off- line quality. Качество потребителя является определяющим в рыночных отношениях и поэтому поставлена во главу стандарта. Качество изготовителя имеет дело с дефектами, отказами.

Инжиниринг качества (ИК) - применение научных принципов к проектированию и разработке продукции, процессов ее изготовления и обеспечения при соблюдении требований к качеству целевого функционирования – КЦФ и оптимизации времени и средств. ИК требует не только подходов к управлению, но и нового набора методов и средств, а также изменения самого производства.

1) Стиль управления - CALS технологии (программное управление системой)

2) Методы и средства управления :

А) инструменты предназначенные для действий в рамках ИК (определение КФЦ систем управления и коффицента значимости отдельных компонентов, современные инструменты МК , IDDF0)

Б) Методы планирования или управления : политика управления , план деятельности организации и каждого подразделения , изменение функций высшего руководства

В) Изменение проиводства

2) Обзор инструментов менеджмента и инжиниринга качества

ИК широко распространен в Японии и западных странах. В Японии вопросами качества и вопросами ИК занимается весь персонал, а руководство считает проблемы менеджмента качества важнейшими. В России вопросами качества занимаются отдельные подразделения, службы ОТК, метрологи, поэтому наблюдается расхождение в деятельности по обеспечению качества с руководством данного предприятия.

Большой интерес следует проявить ко второму поколению японских методов, названных в США «7 инструментов планирования и менеджмента». Классификация, структура и свойства ИК и менеджмента качества представлены в таблице.

Сравнение применения инструментов ИК

Инструменты ИК	Пользователи	Этапы ЖЦП
7 простых методов обеспечения качества	Весь персонал организации, включая рабочих	Статическое регулирование производством
7 новых методов планирования и управления	Руководство и члены команд, отдел маркетинга и планирования	Создание концепции планирования, контроль, управление.
7 методов исследования и обеспечения	Специалисты по качеству и главные конструкторы	Выбор концепции и проектирование производства

Ниже представлена классификация инструментов менеджмента качества.

Семь простых методов:

- Диаграмма Исикава Парето Гистограмма Контрольный листо Диаграмма рассеивания

Стратификация

7 новых методов Диаграмма сродства Древовидная Диаграмма связей Матричная диаграмма

Стрелочная EDPC диаграмма Матричный приоритет

7 методов исследование и обеспечение Робастное проектирование Структурирование функций качества 6 сигм Нечеткая логика Оценка рисков и анализ дефектов (FMEA) Теория рационализации и изобретательства (ТРиЗ) Методы применения решений и оптимизации

Рис. 2 Последовательность этапов проекта и применение инструментов ИК

1) Выбор направлений проекта (структурирование функций качества)

2) Выбор требований к характеристикам (структурирование функций качества)

3) Оценка начальных рисков

4) Оценка вариантов и выбор проекта (FMEA)

5) Двухшаговая параметрическая оптимизация (ТРиЗ)

6) Оптимизация допусков

7) Создание верификационной модели

8) Процесс верификации

9) Окончательная оценка преимуществ проекта

В таблице 2 представлены различия между современным массовым производством и перспективным, использующим ИК

Таблица – Сравнение способов производства

№	Функция	Массовое производство	Информация, программного обеспечения. Методы ИК. Бережливое производство
	Формула производства	Создать-испытать-наладить	Оптимизировать-одобрить-подтвердить
	Критерии производства	Стабильность границ допуска	Проектирование на цель с учетом функциональных потерь
	Формула управления	Бихевеаристическая-цель-результат (сверху вниз)	Программное (проектирование) горизонтальная форма правления
	Вовлечение персонала	Раздельные функции менеджмента и изготовления	Менеджер и изготовитель члены одной команды
	Участие высшего руководства	Арбитраж и контроль	Участие в разделении труда
	Квалификация персонала	Низкое и среднее	Высшее, высокопроизводственное
	Использование CALS технологий	Среднее	Высокое
	Оборудование	Высокопроизводительное специализирование со средним уровнем переналадки	Высокопроизводительность, высокоспециализированность с высшим уровнем персонала
	Использование ресурсов	Малорациональный	Высокорациональный
	Экономическая эффективность	Эффективное	Высокоэффективное

3 Понятие математической статистики

Вариационный ряд - реализации, записанные не в порядке получения, а в порядке возрастания, то есть упорядоченная выборка Выборка - совокупность объектов, отобранных для исследования из генеральной совокупности, а их число n- объём выборки

Доверительный интервал J_γ

интервал, накрывающий параметр с вероятностью γ (γ – доверительная вероятность или уровень доверия)

Математическая статистика - раздел математики, посвящённый математическим методам систематизации, обработки и использования статистических данных для научных и практических выводов

Математическое ожидание - аналог понятия центра масс, то есть «средневзвешенное» значение случайной величины

Математическое ожидание дискретной случайной величины x

сумма произведений всех ее возможных значений на их вероятности:

Метод моментов метод получения оценок параметров, который состоит в том, что если оцениваемый параметр распределения является функцией от моментов распределения (в самом простом случае сам является моментом), то в эту функцию подставляются эмпирические значения Статистика - любая функция q(x1,¼, xn), зависящая от выборки; является случайной величиной

моментов и полученное значение берется в качестве оценки для параметра

Функция распределения F(x) - функция, применяемая для задания случайной величины, равная вероятности того, что случайная величина x примет значение, меньшее х: F(x) = p(x<x)

Планирование эксперимента

Планирование эксперимента – раздел математической статистики, изучающий рациональную организацию измерений, подверженных случайным ошибкам.

Целью эксперимента является обычно либо оценка всех или некоторых параметров q или их функций, либо проверка некоторых гипотез о параметрах q. Исходя из цели эксперимента, формулируется критерий оптимальности плана эксперимента. Под планом эксперимента понимается совокупность значений, задаваемых переменным х в эксперименте.

Проведение каждого эксперимента распадается на две части: "розыгрыш" случайного исхода w и последующее вычисление функции f (w). Когда пространство всех исходов и вероятностная мера Р слишком сложны, розыгрыш проводится последовательно в несколько этапов. Случайный выбор на каждом этапе проводится с помощью случайных чисел, например генерируемых каким-либо физическим датчиком; употребительна также их арифметическая имитация — псевдослучайные числа. Аналогичные процедуры случайного выбора используются в математической статистике и теории игр.

Алгоритм параметрического проектирования:

1. Инженерный анализ проблемы РП

2. Выбор ХК с учётом голоса потребителя

3. Выбор шумовых факторов

4. Проведение шумового эксперимента

5. Анализ обобщения ШФ

6. Верификация

7. Выбор УФ

8. Проведение основного эксперимента

9. Анализ данных, определение оптимальной конфигурации уровней

10. Верификация

11. Переход к проектированию допусков