ТАГУТИ: "КАЧЕСТВО ИНЖЕНЕРИНГ"

Разглеждането на приноса на известни световни учени към философията за управление на качеството би било непълно без споменаване на друг японски специалист - Genichi Taguchi (RTSM Tauisy, 1924-2007 г.). Тагучи, известен японски статистик, носител на най-престижните награди за качество (наградата Деминг му е присъдена четири пъти), изучава подобряването на индустриалните процеси и продукти от края на 40-те години на миналия век. Той развива идеите на математическата статистика, отнасящи се по-специално до статистическите методи за проектиране на експерименти и контрол на качеството.

Методи на Тагучи(този термин се появи в САЩ, самият Тагучи нарича концепцията си "качествено инженерство")представляват един от принципно новите подходи за решаване на проблеми с качеството. Те са получили широко разпространение не само в Япония, но и в САЩ и страни Западна Европа. Създаден във Великобритания клуб тагучи,фокусиран върху открития обмен на информация и популяризирането и прилагането на предложените от него методи. Философията на Тагучи се основава на следните седем основни принципа:

• 1) най-важното мярка за качествопроизведен продукт (продукт) са общите загуби за обществотогенерирани от този продукт;
• 2) за да останете в бизнеса в конкурентна икономика, е необходимо постоянно да се подобрява качеството и да се намаляват разходите;
• 3) програмата за непрекъснато подобряване на качеството включва непрекъснато намаляване на отклоненията в производителността на продукта (продукта) спрямо определените стойности;
• 4) загубите на потребителите, свързани с отклонения в работата на продуктите, обикновено са пропорционални квадратотклонения на експлоатационните характеристики от определените им стойности 2;
• 5) качеството и себестойността на крайния продукт се определят до голяма степен от процесите на разработка и производство;
• 6) отклоненията в работата на продукта (или процеса) могат да бъдат намалени чрез използване на нелинейни 3 параметри на производителност спрямо продукт (или процес);
• 7) Трябва да се използват статистически проектирани експерименти за идентифициране на параметри на продукта (или процеса), които влияят на намаляването на отклоненията в работата (функционирането).

Основното във философията на Тагучи е подобряване на качеството при намаляване на разходите.Според Тагучи икономическият фактор (цената) и качеството се анализират заедно. И двата фактора са свързани обща характеристикаНаречен функция на загуба.Методологията на Тагучи се основава на разпознаването на фактора на нееквивалентност на стойностите на индикатора в рамките на толеранса. Функцията за загуба на качество може да бъде графично представена чрез парабола с връх в точката на оптималната стойност (номинална стойност), където загубата е нула. При отдалечаване от номиналната стойност загубите се увеличават и достигат максимална стойност на границата на полето - това са загуби от подмяната на продукта. Анализът отчита загубите както от страна на потребителя, така и от страна на производителя. Заслугата на Тагучи се крие във факта, че той успя да намери сравнително прости и убедителни аргументи и техники, които превърнаха в реалност проектирането на експеримент в областта на осигуряването на качеството. Това вижда самият Тагучи основна характеристиканеговия подход.

Идеите на Тагучи са в основата на 30 години инженерно образованиев Япония, където са публикувани неговите 7-томни сборници. В САЩ тези методи стават известни през 1983 г. след компанията Форд моторза първи път започнах да запознавам моите инженери с тях. Невниманието към методите на Тагучи е една от причините много американски и западноевропейски производствени компании да изостават от Япония по отношение на технологиите. Методите на Taguchi ви позволяват да проектирате продукти и процеси, които са нечувствителни към влиянието на т.нар "шум"тези. променливи фактори, които причиняват разсейване на стойностите на параметрите, които са трудни, невъзможни или скъпи за промяна. От икономическа гледна точка всеки, дори и най-малкият "шум" намалява печалбите, тъй като това увеличава производствените разходи и разходите за гаранционно обслужване. Тази стабилност се нарича здравина(Английски, здрав-силен, стабилен). Taguchi фокусира вниманието върху етапите, предхождащи проектирането на продукта, тъй като именно на тези етапи се полага постигането на здравина (виж параграф 1.2).

В края на главата ще направим някои необходими заключения. Първо, философията за управление на качеството, разработена от световноизвестни експерти, даде възможност да се промени подходът към управлението на качеството като методология за производство на продукти, базирани на технически контрол, и да се пренесе в областта на човешките взаимоотношения. Качеството се създава от конкретни изпълнители и зависи единствено от коректността на техните взаимодействия, яснотата на организацията на процесите, манталитета и ангажираността на персонала „култура на качеството“.Ето защо думата "мотивация",на която ще бъде посветена Глава 4 е ключът към управлението на качеството.

Второ, почти всички „гурута“ в областта на управлението на качеството подчертават приоритетната роля и значението на личното участие на висшето ръководство на организацията в процесите на усъвършенстване. По отношение на мотивацията не е важно само участието – необходим е личен пример за следване на философията за управление на качеството. Това се отнася както за въпросите за организиране на процесите и разпределението на необходимите ресурси, така и за методите на провеждане управленски контрол (управленски контрол),ежедневно поведение, организация на работното време, точност в работата, нетърпимост към нарушения и др. Следователно важна част в теорията на мотивацията се отделя именно на позицията на мениджърите и, според автора, преподаването на курса "Управление на качеството" е просто невъзможно без да се вземат предвид основните положения на теорията на мотивацията.

• Вижте определението на Тагучи за "качество" (раздел 1.4). Тагучи, на базата на статистически данни, разбива привидно очевидната идея, че „инвестирайте два пъти повече – ще получите двойна полза“. По отношение на качеството този процес е много по-задълбочен и изисква ясна оценка на разходите за осигуряване на качеството и ползите, произтичащи от неговото подобряване. Основният извод е, че не трябва да се стремим към "абсолютно" качество, в противен случай разходите ще нарастват безкрайно. Изисква се да се определи баланса (оптимум), когато качеството удовлетворява клиентите, но не е безумно скъпо за производителя. Може би дори по-сложни зависимости от просто квадратни.
• Алберт Швейцер(1875-1965) - известен немски теолог, музикант, лекар и философ, лауреат Нобелова награда Peace (1952) написа: „Частен пример - Не е лесно най-добрият методвярвания, той - единствения".Тази теза, според автора, никога няма да загуби своята актуалност в нито една сфера на човешките взаимоотношения. " Стимул- това външна причинакойто мотивира хората да постигнат цел Древна Гърциястимулът се наричал заострена пръчка, с помощта на която карали добитък). В процеса на труда стимулът е материално или морално поощрение. За разлика от стимула мотив- това е вътрешна мотивираща сила, интерес, стремеж, желание, които се основават на многостранни човешки потребности.

Белгород държавно технологично

университет. В.Г. Шухов

УПРАВЛЕНИЕ НА КАЧЕСТВОТО НА ПРОДУКТА

МЕТОД ТАГУЧИ

Известният японски статистик Геничи Тагучи, носител на най-престижните награди за качество (наградата Деминг му е присъдена 4 пъти), изучава подобряването на индустриалните процеси и продукти. Той развива идеите на математическата статистика, отнасящи се по-специално до статистическите методи за проектиране на експерименти и контрол на качеството.

Genichi Taguchi по едно време разработи своя собствена система, съчетаваща инженерни и статистически методи, насочени към бързо покачванеикономическо представяне на компанията и качество на продукта чрез оптимизиране на дизайна на продукта и производствените процеси. Тази методология, която включва както обща философия, така и набор от практически инструментиуправление на качеството, се наричаше "Методи на Тагучи".

Тагучи не е съгласен с общоприетото определение за качество: „намиране на параметрите на продуктите в установените граници“. Такава дефиниция ни позволява да считаме, че два продукта се различават малко един от друг, ако параметрите на единия са близки до границата на толеранса, а параметрите на другия са малко над тези граници. Независимо от това, първият от тях се счита за "добър", а вторият - за "лош". За разлика от традиционния подход, методите на Тагучи са насочени към осигуряване на минимални отклонения на параметрите на продукта от дадените, при което няма увеличение на разходите поради качеството. Тагучи предлага да се оцени качеството по размера на щетите, причинени на обществото от момента на доставката на продукта - колкото по-малко е тази вреда, толкова по-високо е качеството. Основата на неговата концепция за осигуряване на качеството е теорията за загуба или повреда от неадекватно качество.

Ориз. 1 Толерантно мислене

Тагучи доказа, че цената на отклонение от целевата стойност (номинална стойност) нараства по квадратичен закон с разстояние от целта и предвижда загуби извън толеранса (фиг. 1).

Taguchi предложи произвежданите продукти да се характеризират със стабилността на техническите характеристики и комбинираните показатели за цена и качество в така наречената функция на загуба, според която само такива продукти се считат за качествени, чиито показатели за качество напълно съвпадат с техните номинални стойности, а всяко отклонение от номиналната стойност е свързано с една или друга загуба на качество.продукти. Функцията едновременно отчита загубите, както от страна на потребителя, така и от страна на производителя.

Функцията на загуба има следната форма:

, (1)

където

L - загуби за обществото (стойност, която отчита загубите на потребителя и производителя от дефектни продукти);

K - константа на загубата, определена, като се вземат предвид разходите на производителя на продуктите;г - стойността на измереното функционални характеристики;

м - номиналната стойност на съответната функционална характеристика;

(г-м ) - отклонение от номиналната стойност.

Практическа употребафункцията на загуба се състои във факта, че ви позволява да определите ефективността на всяка дейност, насочена към повишаване на качеството (фиг. 2).

Ориз. 2 Обмисляне на функцията за загуба

Функцията за загуба на качество е парабола с връх (загубата е нула) в точката най-ценно(номинална стойност), при отдалечаване от номиналната стойност, загубите се увеличават и достигат максималната си стойност на границата на полето - загуби от подмяна на продукта.

Ако се произвеждат продукти, които отговарят на целевите стойности, това води до по-ниски разходи за качество, по-ниски възможни разходи, свързани с тестване за приемане, и също така намалява вероятността компанията да загуби репутацията си в бъдеще.

Важен аспект от методологията на Тагучие, че не възнамерява да контролира всеки фактор, който се взема предвид в технологичния процес или при производството на продукта. Идеята е да се въздейства само на онези фактори, които могат да доведат до намаляване на разходите.

Потребителят винаги обръща внимание на качеството на продукта. Много често това се превръща в решаващ фактор при определяне на избора. От само себе си се разбира, че при избор между подобни продукти от една и съща ценова категория изборът ще падне върху по-добър. Ето защо в наше време всички производители трябва да се борят за подобряване на качеството, за да запазят пазара и да увеличат печалбите.

Хирургът, провеждащ най-сложната операция, трябва да действа бързо, точно и без излишни движения. Всяко отклонение от необходимата последователност от действия, допълнително или допълнително движение отнема време и може да бъде фатално. Производственият процес също трябва да отговаря на определена технология. Всяко отклонение от технологичната последователност води до продукт с отлични качества. Всички допълнителни мерки, насочени към привеждане на параметрите на продукта до необходимите или подобряване на качеството му са отклонение от технологията на производство на продукта и водят до допълнителни разходи.

След Втората световна война производството в Япония намалява. Продуктите, произведени от японски предприятия, не можеха да се конкурират с вносни продукти нито по цена, нито по качество. За издигане на икономиката на страната до конкурентно ниво са предложени редица действия. По-специално, да се създаде изследователска организация, като Bell Laboratories в САЩ, за да се подобри качеството на телефонните системи и да се намали броят на повредите. Така в Япония се появяват електрически комуникационни лаборатории с д-р Геничи Тагучи начело на един от отделите.

Д-р Тагучи формулира много принципи, които по-късно стават основа за организиране на системата за качество на много японски компании и най-мощните статистически инструменти за оптимизиране на производствените процеси и подобряване на качеството на продуктите. Принципите и методите на Taguchi също са оценени и приложени от редица световни компании.

Има две напълно различни гледни точки за развитието на Тагучи. Някои смятат работата на Тагучи най-голямото откритиев областта на контрола на качеството през последния половин век. Други – че идеите му не са били нито нови, нито измислени от него. Когато пишех тази статия, не си поставих за цел да разсея съществуващите митове или да предложа на читателя няколко нови. Целта на тази статия е да направим кратък преглед на философията на подхода към осигуряване на качеството, която обърна мирогледа на много компании с главата надолу.

Най-интересни обаче не са статистическите техники, използвани от Тагучи, а формулирането на концепции, превърнали се в своеобразна „философия“ за подобряване на качеството. Неговата философия е много многостранна, но ние ще се опитаме да формулираме основните положения:

1. Трябва да се произведе качествен продукт, да не бъде намерен по време на проверката.

2. Най-високо качествопостигнато при приближаване на целевата стойност. Проектирането на продукта/процеса трябва да бъде изпълнено по такъв начин, че да елиминира влиянието на неконтролируеми фактори.

3. Цената на качеството като функция на отклонението от целевата стойност трябва да се изследва през целия жизнен цикъл на продукта.

Както знаете, 85% от всички загуби на качество възникват поради несъвършенства на процеса и само 15% - по вина на служителя. Разработване на дизайн на процес/продукт по такъв начин, че да се изключат възможни дефекти По най-добрия начинпроизводство на качествени продукти. Най-често дефектите възникват поради колебания във факторите, влияещи върху производствения процес. Ето защо, приоритет на подобряването на качеството е да се създаде продукт/процес, който е устойчив на влиянието на променящите се фактори – здрав инженеринг.

На етапа на проектиране на продукта/процеса също трябва да се извършва контрол на качеството и валидиране на продукта – стратегия за подобряване на качеството „офлайн“. Безспорното предимство на тази стратегия е възможността за извършване на корекции в ранни стадиипланиране на производството. Основната посока на подобряване на качеството "извън производствената линия" е изследването и елиминирането на влиянието на шумовите фактори.

Следвайки принципите на Taguchi, качеството на продукта не е строго ограничено до границите на толеранса. Максималното качество се постига в центъра на полето на толеранса и постепенно намалява, когато се отдалечавате от целевата стойност. Продукт, който е произведен извън целевата стойност, може да не издържи толкова дълго, колкото се очаква. Произвеждайки продукт с даден параметър, можете значително да подобрите качеството му и да удължите експлоатационния му живот.

Тагучи разглежда осигуряването на качеството като непрекъснат процес. Данните за качеството на продукта трябва да се събират през целия период на производство и гаранционно обслужване на продукта. Чрез разглеждане на данните за продукта за дълъг период от време е възможно да се открие аномално поведение на процеса или отклонение на даден параметър от целевата стойност. Сравняване на резултатите с информация за разходите за контрол, отказ, ремонт, връщане, подмяна, гаранционно обслужване и др. възможно е да се извършват необходимите коригиращи действия при разработването на нови продукти/процеси и методи за контрола им.

Разработването на нов продукт трябва да се извърши в следния ред:

· Разработване и/или проектиране на производствен процес/продукт - определяне на подходящи работни условия за процеса и параметрите на продукта. Разработването и/или проектирането на процес/продукт включва изучаване на съвременни технологии и научни открития, както и "уроци" и опит от подобни индустрии.

· Търсенето на оптимални параметри на процеса е избор на параметри, при които качеството на продукта и добивът от процеса ще бъдат максимални. Оптималните параметри се избират, като се вземе предвид устойчивостта на системата към влиянието на шумови фактори.

· Изчисляване на полето на толеранс - определяне на най-критичните параметри на продукта, които могат да повлияят на качеството на крайния продукт като цяло и изчисляване на диапазона, в който ще се поддържа качеството на продукта.

Тагучи също разработи концепцията за функцията на разходите, която наложи преразглеждане на традиционните идеи за контрол на качеството. Принципът е прост, но много ефективен: цената на качеството е всички разходи, свързани с продукта, докато бъде изпратен до клиента/потребителя, включително самата продукция. Основната загуба за обществото, свързана с продукта, се дължи на замърсяването на околната среда и прекомерните вариации на процеса. По този начин продукт с лошо разработен дизайн ще започне да носи загуби на обществото още в ранните етапи на производство под формата на ремонт или всякакви други мерки за подобряване на качеството му.

Традиционно продуктът се счита за приемливо качество, което е в границите на толеранса; извън границите на толеранса, продуктът става напълно неизползваем. Всички вариации на продукта в рамките на толеранса не влияят на качеството на крайния продукт. Традиционно продукцията на процеса се изчислява като съотношение на броя на артикулите, изпратени на клиента, към общия брой произведени артикули; бракуването в същото време се изчислява като броя на бракуваните части по време на ремонта към общия брой произведени части. Изчисляването на показателите според този принцип не показва реални данни за процеса и крие всички разходи за ремонт или други мерки за подобряване на качеството на продукта. Разглеждайки данните за процеса в контекста на традиционния подход, не виждаме цялостната картина, частта от информацията, която тези индикатори не показват, образно се нарича „скрита фабрика“.

Подходът на Тагучи казва, че няма ясно определени граници, които позволяват да се прецени качеството на даден продукт. Максимално качество се постига в средата на полето на толеранс. Съответно разходите, свързани с осигуряването на качеството в този момент са минимални. Отклонявайки се от целевата стойност, качеството на продукта постепенно намалява и съответно разходите за осигуряване на качеството се увеличават. Трябва също да се отбележи, че функцията за загуба на качество може да достигне стойности над 100% - в случаите, когато загубата на качество на частта ще доведе до загуба на качеството на целия продукт. За разлика от традиционния подход, функцията на разходите показва необходимостта от настройване на процеса към целевата стойност и свеждане на вариацията до минимум.

И така, първата стъпка към подобряване на качеството е настройването на процеса към целева стойност. Вторият е изборът на параметри за намаляване на вариациите в процеса. Техниката за експериментално планиране на Taguchi е насочена към оптимизиране на процеса, като се вземе предвид съотношението сигнал/шум. По този начин се оценява възможността за подобряване на качеството, като се отчита влиянието на шумовите фактори. Факторите на шум се считат за фактори, които влияят върху качеството на процеса, но е невъзможно да се контролират или не е икономически изгодно. Фактори като Заобикаляща среда, износване на оборудването и др. са една от основните причини за вариации на процеса. Оптимизирането на процеса, като се вземе предвид тяхното влияние, ви позволява да създадете стабилен процес.

Планирането на експеримента Taguchi има широк спектър от приложения, но по-често се използва за офлайн планиране на качеството, т.е. при разработване на дизайна, параметрите и границата на толеранс на продукта/процеса. Оценката на съотношението сигнал/шум направи тази техника много популярна сред практикуващите инженери.

Принципите на Тагучи противоречат на традиционните принципи за качество в много отношения. Подходът на Taguchi се основава на факта, че е по-добре да се подобри качеството на продукта/процеса, отколкото системите за контрол. Никоя система за контрол, колкото и точна да е, не може да подобри качеството на продукта. Тагучи също така взе предвид, че много време и ресурси отиват в производствените експерименти. В същото време анализът на резултатите от експериментите почти не се извършва поради неговата сложност. При проектирането на планирането и контрола на процеса, Тагучи използва редица статистически инструменти, за да опрости планирането и анализа на експерименталните резултати.

Най-големият му принос не е математическата формулировка на експерименталния дизайн, а формирането на идеология/философия. Неговият подход е нещо повече от метод за планиране и провеждане на експерименти. Това е концепцията за изграждане на нетрадиционна и мощна дисциплина за подобряване на качеството.

Taguchi измисли нов подход за осигуряване на качеството в производството. Подходът му беше напълно различен от съществуващия. Всъщност той даде началото на нов подход към осигуряването на качеството.

Ще се научиш:

• какво е здрав дизайн на параметрите;
• какво характеризира загубите на качество и как се определят количествено;
• как използването на елементи с размита логика повишава ефективността на използването на методите на Taguchi за проектиране на продукти с множество отговори.

Методите за оптимизиране на дизайна и производството на продуктите са разработени от Genichi Taguchi, пионера на качественото инженерство, който успешно прилага мощни приложни статистически техники за подобряване на стабилността на процеса и увеличаване на производствените възможности.

Той предложи проактивен подход към дизайна на продукти и процеси, основан на измерване, анализ, прогнозиране и превенция, и насочен към изграждане на качество в продуктите и процесите, вместо да ги контролира. В методите Taguchi се поставя значителен акцент върху удовлетвореността на клиентите.

G. Taguchi беше наясно с важността на производството на продукти, които отговарят на зададените параметри, и подчерта, че прекомерните вариации в показателите за ефективност са основната причина за лошото качество и са контрапродуктивни за обществото като цяло.

По-късно той стига до заключението, че промяната или отклонението от целевата стойност ще доведе до неизбежни загуби под формата на ранно износване на продуктите, проблеми с поддръжката и взаимодействието му с други продукти, а също така ще принуди създаването на акции "за всеки случай" и т.н. Игнорирането му ще доведе до недоволство на потребителите и загуба на репутацията на компанията. С други думи, Тагучи подчерта важността на намаляването на променливостта на процеса спрямо целевите показатели и привеждането на средните му стойности до дадените. Това е възможно само ако направите процеса нечувствителен към различни източницишум. Тази процедурасе нарича здрав дизайн на параметрите.

Вместо да намали променливостта на отделните компоненти чрез задаване на строги граници на толеранса, Тагучи обмисля внимателното подбиране на параметри на дизайна или фактори, които водят до по-здрав дизайн, който може да издържи на вариации, причинени от нежелани причини. За да постигне това, той предложи ефективен метод за определяне на параметрите на дизайна, чиито комбинации биха могли да намалят вариацията в характеристиките на продукта. По този начин експерименталният метод за проектиране на Taguchi е ефективен подход за оптимизиране на дизайнерските решения с цел подобряване на качеството, подобряване на производителността и намаляване на разходите.

ЕВОЛЮЦИЯ

Концепцията за качество се е развила с течение на времето. Днес качеството, в което участват всички служители на организацията, се превърна във философска концепция, която обхваща различни аспекти. Качеството вече не е резултат от обикновен контрол, то е концепция за цялостното управление на компанията.

Следователно програмите за подобряване на качеството са станали част от процеса на стратегическо планиране на много успешни компании.

В миналото наблюдението беше единственият начин да се гарантира съответствие, но растежът на производителността по време на индустриалната революция показа, че механизмът за контрол на качеството трябва да бъде актуализиран.

През 1911 г. концепцията за качество получава ново развитие благодарение на Ф. Тейлър, който въвежда няколко важни понятия, като функционална специализация, анализ на времето на процеса и движенията, които работникът извършва по време на неговото изпълнение, контрол на качеството, и др. Ф. Тейлър се фокусира върху подобряването на производителността, неговите идеи бележат началото на еволюция в управлението на качеството.

През 20-те години. от миналото век д-р W. Shewhart определи, че контролът на качеството трябва да бъде вграден в процеса и да има превантивна функция, а не само в резултат на контрол за приемане. Той приложи теорията на статистиката към управлението на качеството, разработи първата контролна диаграма и демонстрира, че елиминирането на вариациите в процеса води до подобряване на качеството на крайния продукт.

За да се елиминира вариацията, първо трябва да се идентифицира нейният източник, за което е необходимо да се проучат ефектите на различни контролирани фактори. По правило ефектът на даден фактор се изследва чрез промяна на фактора във времето. Тази практика доведе до фундаментален пробив през 1920 г., когато английският статистик сър Р.А. Фишър предложи, когато планирате експеримент, да промените всички фактори (входни променливи) едновременно, така че да могат да се наблюдават съответните промени в изхода, т.е. факторите на отговор.

Предполага се, че всички входни променливи взаимодействат една с друга. По този начин експериментът изследва всички възможни еднократни взаимодействия между входните променливи. След това получените данни се анализират, за да се вземат информирани и адекватни решения. Методът се нарича още пълен факторен експеримент и включва различни тестове. За да се намали обемът на работа, започна да се използва дробен факторен експеримент, при който се реализира само избрана част от комбинациите от условия, необходими за провеждане на пълен факторен експеримент, но се оказаха спестяванията (два или четири фактора). да са незначителни. С изобретяването в Англия през 1940 г. на ортогонална матрица, с помощта на която се проверява минималният набор от всички възможни комбинации, количеството на изчисленията е значително намалено.

И накрая, през 50-те години. Г-н Тагучи успешно приложи експерименталния дизайн на сър Фишър и ортогоналните матрици, за да разработи ефективно продукт чрез комбиниране на предимствата на двата метода. Освен това той изрази идеята да се вземе предвид по време на експеримента влиянието на шумовите фактори върху продуктите или процесите, като по този начин се постигне тяхната здравина.

КОНЦЕПЦИЯ ЗА РАБОТИ ДИЗАЙН

Счита се, че продуктът е с високо качество, ако потребителят е доволен от него. Тагучи никога не е оценявал качеството на даден продукт само по отношение на производствените разходи, броя на дефектните единици и дали неговите характеристики попадат в определени граници. Той изгради своите преценки въз основа на наблюдаваните отклонения на реакцията на продукта от целевите стойности.

Тази реакция се нарича характеристика на качеството. Ако даден продукт се повреди преди края на експлоатационния си живот или неговата производителност се влоши с течение на времето, тогава говорим за значителни загуби в качеството.

Загубите в качеството са разходите за обработка, разходите по гаранционното задължение, времевите и финансовите разходи на потребителя за ремонт, оплакванията на потребителите, тяхното недоволство и в резултат на това загубата на пазарен дял и репутацията на компанията. За количествено определянеот тези загуби се използва функцията за загуба на качество, която зависи от стандартното отклонение ó и отклонението на характеристиката на продукта от целевата стойност (μ - μ 0):

В= К"[(μ - μ 0) 2 + σ 2 ]. (1)

Тагучи твърди, че ако се елиминират отклоненията на характеристиките на продукта от средните им стойности, тогава загубите на качество ще бъдат намалени. Намаляването на вариацията се постига чрез коригиране на средната стойност спрямо целевата стойност с помощта на корекционен коефициент:

В n " = h = 10 Log 10 [μ 2 /ó 2 ], (2)

Изразът (μ/ó) 2 е мярка за съотношението сигнал/шум, където μ е желаната целева стойност, ó2 е вариацията, т.е. шумът. Съотношението сигнал/шум зависи от качествените характеристики, които трябва да бъдат оптимизирани в този експеримент.

Основните видове на този индикатор са както следва (фигура):

. по-малко е по-добре(по-малко, толкова по-добре - STB). Този тип съответства на нежелани характеристики (дефекти), чиято стойност в идеалния случай е нула.

н= -10 Log 10 [средна стойност на сумата от квадратите на разликата между измерените и оптималните стойности];

. колкото по-голям, толкова по-добре(по-голямо, толкова по-добре -

LTB). Този тип съответства на желаните характеристики, чиито стойности трябва да бъдат възможно най-големи.

н= -10 Log 10 [средна стойност на реципрочната сума на квадратите на измерените данни];

. оптимална зададена стойност(номинално

толкова по-добре - NTB). Съответства на характеристики, за които дадена стойност е най-предпочитана.

н= -10 Log 10 [средна квадратура/отклонение].

Тип STB (за разлика от тип LTB)

се избира, когато искате стойностите на данните да са възможно най-малки, а тип NTB, когато искате стойностите на данните да са възможно най-близо до целта. Този вид е най-предпочитан, като за него трябва да се определят съответно качествените характеристики.

Параметрите, които влияят на качествените характеристики, се наричат ​​фактори. Те могат да бъдат три вида: сигнал, който пряко влияе върху зададената стойност на реакцията на продукта μ; шум, който е труден или скъп за контролиране и който причинява вариации — в отговора; контролирани фактори - изборът на техните оптимални стойности ви позволява да намалите чувствителността на реакцията на продукта към всички шумови фактори (схема 1) .

Здравите проекти, при които сигналът остава постоянен, се наричат ​​статични проекти, а проекти, в които потребителят може да променя сигнала, се наричат ​​динамични.

Проектирането на продукт или процес протича на три етапа.

Концептуален дизайн. Избор техническо решение(за продукт) или технология (за процес) и изследване на началните условия.

Параметър дизайн. Определяне на оптимални нива на контролируеми фактори за повишаване на здравината и последващо подобряване на производителността. Включва следните стъпки.

1. Избор на параметри за експеримента.Системата се анализира за избор подходящи характеристикикачество.

Те трябва да представляват непрекъсната и неизменна функция, да бъдат лесно измерими и да са пряк индикатор за преноса на енергия в системата. Целевата функция (съотношение сигнал/шум) се избира въз основа на типа качествена характеристика. Определят се контролирани фактори, техните нива и шумови фактори. Здравостта на продукта се постига чрез избор (по време на тестване) условия, които изглаждат ефекта различни факторишум. Съотношението сигнал/шум трябва да бъде определено по такъв начин, че да включва не само средно нивоотговор, но също и вариация, наблюдавана на това ниво поради шумови фактори. Същият експеримент може да се повтори няколко пъти, за да се получат различни отговори, съответстващи на съзнателно създадената вариация на шумовите фактори. Това отчита стареенето и външния шум.

2. Избор на ортогонална матрица за експеримента.Ортогоналните матрици позволяват на производителя да избира стойности на параметрите с минимален брой експерименти. Колоните на ортогоналната матрица представляват изследваните фактори, а редовете представляват уникалната комбинация от нива на фактор в даден експеримент. Ако матрицата е ортогонална, тогава за всяка двойка колони всички комбинации от нива на фактор се появяват еднакъв брой пъти, т.е. всички фактори са еднакво представени във всички експерименти. За да изберете подходяща ортогонална матрица, трябва общ бройстепени на свобода.

Степента на свобода е набор от стойности на параметрите на процеса, които могат да се променят, за да се получи определената средна стойност.

В ортогоналната матрица, необходима за експеримента, броят на редовете трябва поне да съответства на сумата от броя на степените на свобода на всички фактори и общата средна стойност.

След избор на ортогонална матрица се провеждат експерименти, за всеки от които се изчислява и записва съотношението сигнал/шум.

3. Анализ на наблюденията, получени по време на експеримента.

Анализът на средните стойности (ANOM) за всички експерименти определя общата средна стойност м. Това е балансиран показател, тъй като всички нива на всеки от факторите са еднакво представени в общия набор от експерименти. За всеки влияещ фактор ефектът се изчислява отделно м ивсяко негово ниво. Ефектът на ниво фактор е дисперсията м иот общата средна стойност м. Нивото на фактор, който има по-голям положителен ефектдо средното, се счита за оптимално. По този начин анализът на средните стойности се използва за получаване на оптимална комбинация от всички влияещи фактори.

Ортогоналната структура на експеримента позволява използването на адитивен модел за изчисляване на отговора за всяка конкретна комбинация от фактори. Съгласно адитивния модел, кумулативният ефект на всички нива на фактор може да се получи чрез сумиране на отклоненията, причинени от нивата на отделните фактори, и общата средна стойност.

Анализът на дисперсията (ANOVA) е набор от експерименти, подобни на разширяването на сигнал в серия на Фурие. Анализът на Фурие ви позволява да определите съответното значение на различните хармоници, които генерира сигналът. В този случай сигналът се представя като сума от различни независими ортогонални хармоници. Според ANOVA общата дисперсия на съотношението сигнал/шум е сумата от дисперсиите на всеки фактор и дисперсията на грешката. ANOVA се използва за изчисляване на значимостта на всеки фактор. За да се запази максимално качеството на продукта значими факторитрябва да бъдат строго контролирани.

4. проверкаексперимент. След избор на оптимална комбинация от различни фактори се провежда верификационен експеримент за сравняване на изчислените и наблюдаваните отговори. Ако те са последователни, тогава се приемат оптималните стойности, в противен случай адитивният модел се признава за несъстоятелен и трябва да се проучи цялостната връзка между факторите;

5. По-нататъшна оптимизация с помощта на итерационния метод.Експериментите на Taguchi използват дискретни нива на фактори, което изключва възможността за получаване на повече стойности на съотношението сигнал/шум на всяко междинно ниво между предварително избраните нива. За да се компенсира това, след това се провежда експеримент с избор на нови нива спрямо оптималното ниво, определено по-рано. Ако първоначалният диапазон от нива на фактор е възможно най-широк, тогава такива итерации могат значително да подобрят съотношението сигнал/шум.

Дизайн на толерантност. Този етап служи за намаляване на уязвимостта на продуктите към факторите, които го влияят най-много, чрез използване на подобрени материали и включване на допълнителни елементи за контрол на тези фактори.

ПРИЛОЖЕНИЕ НА МЕТОДИТЕ ТАГУЧИ

Поради своята простота и здравина, методите на Тагучи са намерили приложение в широк спектър от различни области, някои от които са показани на фигура 2.

Производство. Методите на Taguchi са се доказали добре при стабилното проектиране на някои производствени процеси, един от които е точков контакт

заваряване . Този ефективен метод за съединяване на метални листове се използва в автомобилната индустрия, при производството на домакински електроуреди и др. Методът се основава на въздействието токов ударс цел локално повишаване на температурата, което води до топене на метални листове и свързване на ръбовете им.

Стабилни данни за процеса на проектиране

Качеството на завареното съединение се определя от неговата якост на опън и зависи от диаметъра на заваръчния шев. Методът за стабилно проектиране на Taguchi може да се приложи към процеса на точково съпротивително заваряване, за да се подобри качеството на заваряването чрез избор на оптимални стойности на контролирани фактори. Стабилните данни за процеса на проектиране могат да бъдат представени, както е показано в таблицата.

По този начин оптимизирането на процеса по метода Тагучи направи възможно подобряването на съотношението сигнал/шум с 4,16 dB, т.е. приблизително удвояване на якостта на опън поради използването на оптимизирани стойности на фактора. За да се идентифицират факторите, които трябва да бъдат внимателно наблюдавани, може анализ на дисперсията.

Прилагане на методите на Тагучи във връзка с методите на Fuzzy Logic за проектиране на продукти с много характеристики. В реални условия дизайнът на продукта изисква оптимизиране на много качествени характеристики. Комбинацията от нива на контролирания фактор, която е оптимална за една характеристика, може да не е непременно еднаква за други. Компромис между няколко оптимални нива на фактор, базирани на инженерна преценка, може да влоши някои характеристики на ефективността. Методът на Тагучи е ефективен само при оптимизиране на характеристиката на единицата. Ето защо, след съставянето на експерименталната матрица за всеки експеримент, е препоръчително да преобразувате множеството крайни стойности на съотношението сигнал/шум в индекс на ефективност с множество отговори (MRP). Използването на елементи с размита логика ще помогне за ефективно извършване на такава трансформация. След това полученият индикатор може да се разглежда като единична характеристика на ефективността, която трябва да бъде оптимизирана. Апаратът с размита логика включва база от знания (набор от експертни правила за трансформация), необходими за определяне на оптималния коефициент на тежест на различни характеристики на ефективността в процеса на тяхното комбиниране.

За всяка характеристика на качеството се определят размити множества с помощта на функции за членство: „малък“, „среден“ и „голям“. Стойностите на съотношението сигнал/шум, получени по време на всеки експеримент и съответстващи на различни качествени характеристики, се преобразуват чрез апарата за размита логика в един индикатор (схема 3).

Схема 3. Преобразуване на множество индикатори сигнал/шум (s/n) в един MCI с помощта на апарат с размита логика

На първия етап, по време на процедурата за размиване, се определя съответствието на измерените стойности на индикаторите за съотношение сигнал/шум със стойностите на функцията на принадлежност на размити множества. Ако стойността на съотношението сигнал/шум, съответстваща на характеристиката, е по-малка от наблюдавания диапазон на нейните стойности, тогава този индикаторполучава по-голяма стойност на принадлежност към размития набор "малък" и по-малки стойности в размитите набори "среден" и "голям". Освен това, в рамките на процедурата за размита извод, се извършват различни операции на размитата логика.

Използвайки базата от правила, стойностите на функцията за членство се преобразуват в изходни размити набори, в които индикаторите на MCI се разпределят върху много малки, малки, средни, големи и много големи стойности. На финален етапв процеса на дефазификация, стойностите на принадлежността на индикаторите на MCI към размити набори се преобразуват за всеки експеримент в една ясна стойност, която трябва да бъде оптимизирана.

Трябва да се отбележи, че ортогонална матрица, където MCI е представена като единствената характеристика, която трябва да бъде оптимизирана, може да се използва за извършване на анализ на средните и анализ на дисперсията.

Оптималната комбинация от нива на контролирания фактор се изчислява за максималната стойност на MCI.

По този начин с помощта на размити логически елементи е възможно да се разширят възможностите за използване на методите на Тагучи и да се повиши тяхната ефективност за проектиране на продукти, характеризиращи се с многобройни отговори.

Приложение в телекомуникациите. Радиомрежата се осигурява от базови станции, разпределени в малки географски области, наречени клетки. Планиране на радиомрежа - Регулира параметрите на тези станции, като например регулиране на ъгъла на антената. С ограничен диапазон на повторно използване на честотата е трудно да се коригират параметрите на всички клетки с различен терен, площ, неравномерна зона на покритие, както и да се намерят за всяка базова станция оптималните стойности на параметрите, които ще подобрят определената производителност.

Стандартните методи за оптимизация при планирането на радиомрежите са алгоритъмът за отгряване и генетичният алгоритъм, базиран на локално търсене. Тези методи обаче изискват евристична дефиниция начални стойностипараметри, които зависят от съседната структура на текущите решения. Намирането на оптимални стойности без тази операция може да се извърши с помощта на методи на Taguchi, които използват ортогонална матрица, което значително намалява броя на експериментите, спестява време и намалява разходите. Те могат да се използват за оптимизиране на следните типични радио параметри на LTE 1 мрежа:

1) мощност;

2) ъгълът на наклона на предавателната антена;

3) ориентацията на предавателната антена по азимут.

Тъй като методите на Taguchi позволяват комбиниране на всякакъв тип параметри, те са подходящи за комбинирана оптимизация на различни параметри на радиомрежата, като параметър за контрол на нивото на мощност и азимутална ориентация на антената. В хода на експериментите беше показано, че в сравнение с горните алгоритми, които имат същата сложност на изпълнение и получената оптимизационна функция, методите на Тагучи позволяват да се постигне малко по-добро решение на поставения проблем.

Динамични системи. Системите, при които се изисква реакцията да се подчинява на нивата на сигналния фактор съгласно предварително определен закон, се наричат ​​динамични. Системите за управление, при които изходната стойност може да прескача от едно състояние в друго (например включване-изключване), се наричат ​​релейни контролери. Пример е схема за микротемпературен контрол, обикновено състояща се от сензор, управляваща верига и нагревателен елемент. Температурната реакция на сензора играе решаваща роля при определянето на реакцията на нагревателния елемент, чиято температурна променливост усложнява работата на динамичната система. Методът Тагучи може да се използва за решаване на проблеми от този тип. За това се изчисляват нивата общ факторшум, тогава всяко ниво на фактора на сигнала се тества на всяко от нивата на общия шумов фактор.

Извършва се регресионен анализ и се изчислява съотношението сигнал/шум за изходните параметри на контролираните фактори. Подобна процедура се повтаря за всички комбинации от контролирани фактори в ортогоналната матрица и се избира най-добрият от тях, което води до значително подобрение на съотношението сигнал/шум.

Изкуствена невронна мрежа. Изкуствената невронна мрежа (ANN) е система за обработка на информация, която се състои от голям брой силно взаимозависими елементи, наречени неврони, които работят синхронно за изпълнение на специфични задачи. Невроните имат коефициент на тежест, показващ степента на влияние, което всеки от невроните има върху вземането на решения. Методът Taguchi може да се приложи за обучение на ANN да изпълнява определени задачи, като например разпознаване на знаци. За да направите това, тегловните коефициенти на ANN образуват елементите на ортогонална матрица.

След това, използвайки метода на Тагучи и анализа на грешките, намираме оптималната комбинация от тегла на мрежата. На всеки неврон предварително се присвоява определен символ и невронът се научава да разпознава този символ с минимална грешка. Започва се процесът на разпознаване и въз основа на записаните резултати се прави заключение за съответствието на избрания набор от теглови коефициенти с дадените условия.

Методът Taguchi позволява постигане на необходимия резултат за много по-малко време в сравнение с други алгоритми, по-специално решаване на общи проблеми с разпознаване на символи до 10 пъти по-бързо от алгоритъма за обратно разпространение. В допълнение, той предоставя на потребителите ефективни средства за анализ на вътрешните операции на мрежата чрез статистика и изчисляване на взаимодействията на различни елементи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Статията предоставя подробен преглед на методите на Тагучи по отношение на тяхната еволюция, философия, стъпки за прилагане и възможности за междуотраслово приложение. В тези ефективни методиИнструментите за статистическо управление на качеството са интегрирани и приоритет се дава на качественото инженерство при разработването на продукти, за разлика от разследването на несъответстващи продукти на по-късни етапи. Те включват количествено решение на проблема за определяне на проектните параметри с цел оптимизиране на качеството и намаляване на разходите. Използването им не е ограничено до конкретна област, като производство или услуги. В сравнение с други методи, които са интуитивни и отнемащи повече време, методите Taguchi са мощен инструмент, покриващ голям бройобласти на приложение.

Външни загуби

Вътрешни загуби

1. Отпадъци:

§ цената на материалите, които не отговарят на изискванията
качество и разходи за тяхното обезвреждане и износ.

Не е включена спасителната стойност на производствените отпадъци.

Разходите за отпадъци, причинени от свръхпроизводство, остаряване на продуктите или промени в дизайна по искане на клиента, не се вземат предвид.

2. Преработки и ремонти:

§ разходи, направени по време на възстановяването на продукти (материали), за да отговарят на изискванията за качество чрез промяна или ремонт, или и двете;

§ Разходи за повторно тестване и проверка след преработка или ремонт.

3. Анализ на загубите:

§ разходи за установяване на причините за възникнали несъответствия
изисквания за качество.

4. Взаимни отстъпки:

§ разходите за допускане до използването на тези материали, които
не отговарят на техническите изисквания.

5. Намаляване на оценката:

§ разходи, направени в резултат на намаляване на продажната цена на продукти, които не отговарят на първоначалните спецификации.

6, Отпадъци и преработка, причинени от доставчици:

§ направени разходи, когато след получаване
от доставчика е установено, че доставените материали не са годни.

1. Неприети от потребителя продукти:

§ разходите за установяване на причините за отказа на клиента да приеме продуктите;

§ Разходи за преработка, ремонт или подмяна на неприети продукти.

2. Гаранционни задължения:

§ разходите за подмяна на незадоволителни продукти по време на гаранционния срок;

§ разходите за ремонт на незадоволителни продукти, възстановяване на необходимото качество и обезщетение.

3. Изземване и надграждане на продукта:

§ разходите за проверка, модифициране или замяна на продукти, които вече са доставени на потребителя, когато има подозрение или сигурност за наличието на грешка в дизайна или производството.

4. Оплаквания:

§ разходи, свързани с разследването на причините за оплакванията на потребителите относно качеството на продуктите;

§ разходи, направени за възстановяване на удовлетвореността на клиентите;

разходи по съдебни спорове и плащания на обезщетения.

Японският учен Г. Тагучи през 1960 г. предполага, че качеството вече не може да се разглежда просто като мярка за съответствие с изискванията на проектната/конструкторската документация. Спазването на качеството по отношение на границите на толеранс не е достатъчно. Необходимо е непрекъснато да се стремим към номинална стойност, да се намали разпространението дори в границите, установени от проекта.

Какви са ползите от този подход?

Първо, това е подобряване на репутацията в очите на потребителя, което естественосъздава експанзия на търсенето. Но има и много други причини. Работата, извършена по този начин, води до знания, които могат да подобрят други процеси и операции.

Второ, това също така улеснява въвеждането на модификации, подобрения - не само защото се освобождава повече време за изследвания и разработки, но и защото времето, необходимо за прилагане на техните резултати в действие намалява, тъй като техническите възможности за това са много по-развити . В резултат на това процесите протичат гладко, без проблеми. Дори ако процесът излезе извън контрол и проблемът не може да бъде преодолян бързо и лесно, производството често може да протича нормално, тъй като ако процесът е в рамките на толеранса, е напълно възможно той извън контрол да не даде „извънредност“. “, донякъде близо до границите на толеранса.

В крайна сметка разходите за поддръжка на продукта след получаването му от потребителя са минимални, т.е. разходите за промени, корекции и гаранционно обслужване са сведени до минимум. Контролът, насочен само към постигане на съответствие с изискванията за толерантност, води до свои специфични проблеми. В същото време трябва да се отбележи, че толерансите служат вярно през годините: позволяват производството на артикули, които са били достатъчно добри за потребителите през съответната ера.

Очевидно е необходим различен, качествено различен подход, който не изисква изкуствено определяне на добро и лошо, добро и лошо, дефектно – бездефектно, подходящо – неподходящо. Този подход от своя страна предполага, че има най-добра (или "номинална") стойност и че всяко отклонение от тази номинална стойност причинява някаква загуба или сложност, в зависимост от вида на зависимостта.

Функцията за загуба на Taguchi е предназначена да направи точно това. Графично функцията за загуба на Taguchi обикновено се представя във форма, подобна на тази, показана на фиг. 48

Ориз. 48 Функция за загуба на Taguchi

Стойността на индикатора за качество се нанася върху хоризонталната ос и вертикална оспоказва "загубата" или "вредата" или "значимостта", свързани със стойностите на показателите за качество. Тези загуби се приемат за нулеви, когато качествената характеристика достигне своята номинална стойност.

Математическата форма на функцията Тагучи е, както следва:

L (x) \u003d c (x - x 0) 2,

където x е измерената стойност на индикатора за качество;

x 0 - неговата номинална стойност,

L(x) е стойността на функцията на загуба на Taguchi в точката x;

c - мащабен коефициент (избран в съответствие с валутата, използвана при измерването на загубите).

Това е най-естествената и проста математическа функция, подходяща за представяне на основните характеристики на функцията за загуба на Тагучи. Формулата му приема еднакво ниво на загуби за отклонения от номиналната стойност в двете посоки.