Методы разработки функциональной структуры АСУП. Управление качеством

№66

ФЕДЕРАЛЬНОЕАГЕНТСТВОПООБРАЗОВАНИЮ

Кафедра автоматизированных систем управления

С.Я. Фомин
Н.С. Коблова

Методы разработки
функциональной
структуры АСУП

Управление качеством

Учебное пособие

Рекомендовано редакционноиздательским
советом института

Москва  Издательство ´УЧЕБАª
2005

УДК 658.012.011.56 
 
Ф76 

Р е ц е н з е н т  
докт. техн. наук проф. В.А. Осадчий 

Фомин С.Я., Коблова Н.С. 
Ф76  
Методы разработки функциональной структуры АСУП. Управление качеством: Учебное пособие. – М.: МИСиС, 2005. – 92 с. 

В пособии изложены концептуальные и методологические аспекты технологии разработки автоматизированной системы управления качеством 
продукции, являющейся одной из центральных подсистем интегрированной 
автоматизированной системы управления производственным комплексом. 
Приведенные в тексте примеры относятся к производству металлопродукции. 
Предназначено для подготовки студентов специальностей «Автоматизированные системы обработки информации и управления», «Прикладная информатика (в экономике)», выполнения практических занятий, курсовых и 
дипломных работ. 

© Московский государственный институт

стали и сплавов (Технологический  
университет) (МИСиС), 2005 

Содержание 

Перечень используемых сокращений ....................................................... 4 
1. Введение. Проблема эффективного управления качеством.............5 
1.1. Основные этапы развития систем управления качеством........ 11 
1.2. Оценки уровня качества изделий ................................................ 14 
1.3. Новые формы и методы организации контроля качества ........ 17 
1.4. Статистический приемочный контроль...................................... 23 
1.5. Статистическое регулирование технологических процессов .. 26 
1.6. Статистический анализ................................................................. 29 
1.7. Общая схема процедуры реализации статистических 
методов в АСУК ........................................................................... 32 
Контрольные вопросы и задания ....................................................... 34 
2. Статистические модели, используемые в АСУК для описания 
показателей качества .........................................................................35 
2.1. Функции распределения вероятностных показателей 
качества.......................................................................................... 35 
2.2. Параметры функций распределения показателей 
управления (контроля) качеством и их выборочные оценки .. 43 
Контрольные вопросы и задания ....................................................... 45 
3. Методы статистического анализа, используемые в задачах 
управления качеством........................................................................47 
3.1. Проверка статистических гипотез в задачах управления 
качеством....................................................................................... 47 
3.1.1. Проверка гипотез о среднем в задачах управления 
качеством .........................................................................49 
3.1.2. Проверка гипотез о дисперсии генеральной 
совокупности в задачах управления качеством ...........56 
3.1.3. Проверка гипотезы о законе распределения 
вероятностного показателя качества.............................59 
3.2. Использование дисперсионного анализа.................................... 63 
3.3. Использование регрессионного и корреляционного анализа .. 68 
3.4. Структуризация процесса формирования качества в системе 
оперативного управления качеством металлопродукции........ 79 
3.5. Интеллектуализация АСУК. Искусственные нейронные 
сети................................................................................................. 86 
Контрольные вопросы и задания ....................................................... 90 
Библиографический список...................................................................... 91 
 

Перечень используемых сокращений 

АСУ – автоматизированная система управления 

АСУ ПК – автоматизированная система управления производственным комплексом 

АСУК – автоматизированная система управления качеством 

АСУ ТП – автоматизированная система управления технологическими процессами 

СУК – система управления качеством 

БИП – бездефектное изготовления продукции 

ВС – вычислительная система 

ВТ – вычислительная техника 

ОТК – отдел технического контроля 

СА – статистический анализ 

СР – статистическое регулирование 

ДА – дисперсионный анализ 

РА – регрессионный анализ 

КА – корреляционный анализ 

МНК – метод наименьших квадратов 

ИАСУ ПК – интегрированная система управления производственным комплексом 

ИИ – искусственный интеллект 

ИНС – искусственные нейронные сети. 

ЕПК – единичный показатель качества 

УКТП – управление качеством труда и продукции 

КПК – комплексный показатель качества 

1. ВВЕДЕНИЕ. ПРОБЛЕМА ЭФФЕКТИВНОГО 
УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ 

Качество определяют как совокупность характерных свойств, 
формы, внешнего вида и условий применения, которыми должны 
обладать изделия для соответствия своему назначению. Качеством 
называют совокупность характерных особенностей, формы, внешнего вида и условий эксплуатации, определяющих пригодность изделий. Все эти элементы определяются требованиями к качеству изделия, которые конкретно заданы на этапе проектирования в технической характеристике изделия, конструкторской документации и в 
технических условиях, предусматривающих качество сырья, конструктивные размеры, сочетание оттенков и т.д. 
Элементы, составляющие качество, называют показателями качества, а численные их выражения значениями показателей качества. 
Среди показателей могут быть такие, которые невозможно выразить 
численными значениями. Например, поскольку оттенки, ощущение 
на ощупь, запах, тембр трудно выразить численными значениями, их 
определяют лишь при помощи органов чувств (т.е. органолептически). Такие показатели называют сенсорной характеристикой. 
Основные элементы пригодности производимых изделий, определяемые технической характеристикой, называют качеством изделия. 
При усовершенствовании качества изделия соответственно возрастает его стоимость. Однако степень роста стоимости постепенно снижется и в конце концов фиксируется почти на определенном уровне. 
Однако с улучшением качества изделия резко возрастает себестоимость, что показано на рис. 1.1. 

 

Рис. 1.1. Соотношение «Качество – Себестоимость – Цена» изделия 

Как видно на рис. 1.1, часть диаграммы, заключенная между кривой себестоимости и кривой цены изделия и ограниченная точками 
их пересечения Q1 и Q2 отражает рентабельность производства и является основой обеспечения существования предприятия. Точку наибольшего отдаления кривых Q0 можно назвать качеством изделия, 
обеспечивающим наибольшую прибыль. Однако, если принять во 
внимание наличие на рынке сбыта множества конкурирующих изделий, то решение таких проблем, как остановиться ли на качестве изделия Q′, нацеливающем на производство изделий высокого класса, 
пожертвовав при этом незначительной долей собственной прибыли, 
и запланировать массовое производство, невзирая на низкую прибыль, или решиться принять качество изделия Q″ с низкой себестоимостью, остается в кругу вопросов стратегии и тактики предприятия. 
Принимая решение о качестве изделия, необходимо рассмотреть в 
комплексе вопросы изучения рынков, проблемы рыночной информации, ожидаемой реализации, технический уровень своего предприятия, производственную мощность оборудования, эффективность 
контроля, коэффициент эффективности капитальных затрат и т.д. 
Рекомендуется также предусмотреть, чтобы качество изделия не 
имело значительных отклонений по следующим позициям: 
– категории высшего качества; 
– долговечности; 
– взаимозаменяемости; 
– удобству в обращении; 
– легкости технического обслуживания и текущего ремонта; 
– легкости монтажа и удобству в эксплуатации; 
– показателю безопасности; 
– прочим параметрам. 
При практическом воплощении качества изделия, запланированного в технической характеристике и запрограммированное в технической документации, возможен вариант, когда изделие не удается 
изготовить в точном соответствии с этой документацией или обнаружится разброс значений в показателях качества, т.е. отдельные изделия в партии будут иметь отклонения в значениях отдельных показателей качества. 
Степень соответствия показателей качества изготовленных изделий нормам качества, заданным в конструкторской документации, называют степенью соответствия техническим требованиям. Хотя принято считать, что высокая степень соответствия изделия техническим требованиям, подразумевает низкий процент де

фектности, это вовсе не означает, что он (процент) должен быть 
непременно нулевым. 
Как показано на рис. 1.2, общая сумма издержек на производство 
складывается из основных издержек производства, расходов на контроль и потерь из-за дефектности. И чем основательнее осуществляется контроль, тем скорее снижаются потери, связанные с дефектностью. При этом, однако, зачастую резко возрастают расходы на контроль. Следовательно, точка С0, отражающая минимальные издержки 
на производство, показывает оптимальное значение P0. 

 

Рис. 1.2. Степень соответствия изделия техническим требованиям 

Очевидно, что правильное осуществление контроля качества позволяет приблизить долю дефектных единиц продукции (%) к нулю. 
Поэтому необходимо прилагать максимум усилий для повышения 
степени соответствия техническим требованиям, избегая вместе с 
тем повышения расходов на контроль. Из этого следует, что надо 
постоянно помнить как о самой технике контроля, так и о статистических методах управления качеством. 
При этом необходимо иметь в виду, что в любой ситуации процесса управления необходимо предусмотреть следующее: 
– определив цель и критерии, наметить этапы и методику для их 
достижения; 

– заручившись согласием участников на осуществление принятых этапов и средств для достижения цели, приступить к осуществлению задуманного; 
– в процессе осуществления задуманного проверить, насколько 
точно достигаются намеченные цели и критерии; 
– в случае каких-либо отклонений принять меры по коррекции 
намеченного (управляющие воздействия); 
– во избежание затруднений, с которыми уже однажды пришлось 
сталкиваться, постараться учесть их при последующем составлении 
планов. 
Итак, планирование → осуществление → контроль → управляющее воздействие образуют круговой цикл управления, который находит отражение при последующем планировании (рис. 1.3). 

 

Рис. 1.3. Круговой цикл управления 

В ситуациях повседневной жизни мы бессознательно пользуемся 
таким круговым циклом управления. В условиях предприятия мы 
намеренно используем круговой цикл управления независимо от 
масштабов работы и продолжительности циклов. Отсюда вытекает, 
что круговой цикл управления, представляя собой основную линию 
претворения в жизнь рабочих замыслов, составляет подлинную сущность управления. 
Управление качеством на предприятии является одним из звеньев 
описанного выше цикла управления, поэтому функции этого управления аналогичны. Иными словами, этот круговой цикл, который 

является функцией группы предварительного контроля и анализа изделий, является основой в управлении качеством (рис. 1.4). 

 

Рис. 1.4. Цикл управления качеством на предприятии 

Функция планирования, которая по сути дела подразумевают проектирование, заключаются в использовании стратегии и тактики руководством предприятием при анализе и учете результатов изучения 
рынков, рыночной информации, коэффициента эффективности капитальных затрат, технического уровня своего предприятия, эффективности контроля, ожидаемой реализации, предполагаемой себестоимости и т.д. и предусматривают определение уровня качества изделий. Иными словами, определяя ожидаемое качество товаров своей 
фирмы (предприятия), функции планирования решают ответственную задачу. 
Качество изделия, воплощенное в конкретные значения установленных нормативов внешнего вида, способов эксплуатации, долговечности, показателя безопасности, технических данных, взаимозаменяемости, гарантийного обслуживания, облекается в форму рабочих чертежей, технических условий и другой технической документации с тем, чтобы ими легко было воспользоваться при производстве изделий. 
Функция осуществления воплощает запроектированное качество 
изделия в готовую продукцию; она реализует проектирование технологических схем и режимов работы агрегатов, видов используемого 
оборудования, рабочего инструмента, а также методов работы и методов контроля, в том числе методику контроля измерительных при

боров и технологических процессов. Кроме того, эта функция предусматривает обучение и тренировку исполнителей работ. Все это в 
комплексе нацелено на сохранение степени соответствия продукции 
техническим требованиям и выдержку установленных сроков, а также, по возможности, улучшение этих показателей. 
Функция контроля осуществляется на стадии изготовления продукции и состоит в выяснении истинных достоинств товара после его 
поступления на рынок (пригодность товара подтверждается посредством сбыта). В зависимости от возможности или невозможности 
реализации товаров в соответствии с планом сбыта можно составить 
мнение об их пригодности. 
Функция управляющего воздействия подразумевает меры по реализации продукции и соблюдению способов продажи товара, предусмотренных планом, проведение мероприятий по техническому обслуживанию (сервису). Кроме того, к ней относится сбор информации о качестве реализованного на рынке товара, выявление возможностей улучшения качества, изучение мнения потребителя о качестве 
товара для внесения необходимых изменений в процесс производства. Следовательно, управление предприятием и организация сбыта 
имеют своей задачей не просто реализацию товара. Одной из важнейших функций является тщательный сбор рыночной информации 
и учет полученных данных при проектировании. 
Для успешного управления перечисленными выше функциями 
планирования, осуществления, контроля и управляющего воздействия необходимо, чтобы все службы и отделы предприятия (проектный и производственный отделы, служба материально-технического 
снабжения, служба контроля, служба сбыта и реализации и др.), владея техникой управления и контроля, специальной технологией, а 
также статистическими методами и имея четкие представления о 
серьезной роли качества, с ответственностью за его уровень выполняли возложенные на них обязанности. 
Следовательно, управление качеством на предприятии – это такой 
вид руководящей деятельности, который обеспечивает проектирование, изготовление и реализацию товаров, обладающих достаточно 
высокой степенью полезности и удовлетворяющих запросы потребителей. 

1.1. Основные этапы развития систем 
управления качеством 

Необходимость управления качеством продукции на всех стадиях 
существования изделия и на каждом уровне управления требует создания единой системы управления качеством (СУК). Наиболее быстрый опыт создания таких систем имеется в электронной, радиотехнической, электротехнической, авиационной, машиностроительной 
отраслях промышленности. В последние годы наметился коренной 
поворот в сторону развития работ по управлению качеством практически во всех отраслях промышленности. Подход к управлению качеством в разных отраслях промышленности имеет специфические 
особенности, связанные со сложившейся системой производства в 
каждой отрасли. Тем не менее можно выделить характерные этапы 
развития СУК. 
Первый этап (до середины 60-х годов XX в.) характеризовался 
тем, что главная нагрузка по обеспечению качества продукции и ответственность за качество возлагалась на ОТК (отделы технического 
контроля) предприятий. В обязанности работников ОТК входит полная рассортировка всего потока продукции (как готовой, так и промежуточной) на годные и негодные изделия. Недостатки этого метода: снижение ответственности непосредственного исполнителя за 
качество выполненной им работы (что не способствует в полной мере созданию на предприятии необходимого режима качества и в конечном итоге не обеспечивает высокого качества готовой продукции); чрезмерное увеличение числа работников ОТК. 
Второй этап (начало – 50-е годы XX в.), когда саратовские машиностроители впервые в мировой практике разработали и внедрили 
систему бездефектного изготовления продукции БИП. Основные 
правила этой системы: изготовление продукции в точном соответствии с требованиями технической документации; обязательность сдачи продукции ОТК с первого предъявления; полная ответственность 
непосредственного исполнителя работы за ее качество; отказ от разбраковки изделий работниками ОТК. 
Система БИП получила широкое распространение в промышленности и стала элементом системного подхода к управлению качеством продукции и труда на предприятиях. Ее применение позволило 
резко повысить уровень качества изделий. Так, на ряде предприятий 
приборостроения и радиоэлектроники, система БИП, внедренная одновременно с Новочеркасской системой оперативного планирования