Применяются при проектировании продукции и в процессе ее производства. Методы Тагути - одини из методов управления качеством.

Цель метода

Обеспечение качества концепции (идеи), качества конструирования и качества производства.

Суть метода

Методы Тагути позволяют оценивать показатели качества продукции и определять потери качества, которые по мере отклонения текущих значений параметра от номинального, увеличиваются, в том числе и в пределах допуска.

Методы Тагути используют новую систему назначения допусков и вводят управление по отклонениям от номинального значения с использованием упрощенных методов статистической обработки.

План действий

1. Изучение состояния дел с качеством и эффективностью продукции.
2. Определение базовой концепции работоспособной модели объекта или схемы производственного процесса (системное проектирование).

Устанавливаются исходные значения параметров продукции или процесса.

1. Определение уровней управляемых факторов, которые минимизируют чувствительность ко всем факторам помех (параметрическое проектирование). На этом этапе допуски полагаются столь широкими, что производственные затраты оказываются малыми.
2. Расчет допустимых отклонений вблизи номинальных значений, достаточных для уменьшения отклонений продукции (проектирование допусков).

Особенности метода

Качество продукции не может быть улучшено до тех пор, пока не будут определены и измерены показатели качества. В основе введенного Г. Тагути трехстадийного подхода к установлению номинальных значений параметров продукции и процесса, а также допусков на них, лежит понятие об идеальности целевой функции объекта, с которой сравниваются функциональные возможности реального объекта. На основе методов Тагути вычисляют разницу между идеальным и реальным объектами и стремятся сократить ее до минимума, обеспечивая тем самым улучшение качества.

Согласно традиционной точке зрения все значения в пределах допусков одинаково хороши. Г. Тагути считает, что каждый раз при отклонении характеристики от целевого значения, происходят некоторые потери. Чем больше отклонение, тем большие потери.

Г. Тагути предложил разделять переменные, влияющие на рабочие характеристики продукции и процесса, на две группы так, чтобы в одной из них оказались факторы, ответственные за основной отклик (номинал), а во второй - ответственные за разброс. Для выявления этих групп Г. Тагути вводит новый обобщенный отклик - "отношение сигнал/шум".

Задача заключается в том, чтобы уменьшить чувствительность продукции и процессов к неконтролируемым факторам, или шумам.

Концепция Тагути включает принцип робастного (устойчивого) проектирования и функцию потерь качества. Функция потерь по Тагути различает изделия внутри допуска в зависимости от их близости к номиналу (целевому значению). Технологической основой робастного проектирования служит планирование эксперимента.

Основные методы, разработанные или адаптированные Г. Тагути

1. Планирование экспериментов.
2. Управление процессами посредством отслеживания расходов с помощью функции потерь качества.
3. Развитие и реализация робастного управления процессами.
4. Целенаправленная оптимизация продукции и процессов до производства (контроль до запуска процесса).
5. Применение обобщенной философии качества Тагути для обеспечения оптимального качества продукции, услуг, процессов и систем.

Достоинства

Обеспечение конкурентных преимуществ за счет одновременного улучшения качества и снижения себестоимости продукции.

Недостатки

Широкое применение методов Тагути в управлении процессами, на базе вероятностно-статистических методов, не в се г да корректно в условиях высокой динамики требований к объектам оценивания и отсутствия аналогов.

Ожидаемый результат

Выпуск конкурентоспособной продукции.

Кружки качества

Наряду с существованием общефирменной системы управления качеством практически во всех крупных японских фирмах широко применяются так называемые кружки качества продукции, которые действуют на уровне низовых производственных звеньев и ориентированы на решение широкого круга вопросов, связанных с повышением эффективности производства на уровне рабочих мест, участков и цехов. В эти кружки обычно объединяются 8-10 человек, работающих на одном участке.
Идея создания в рамках фирмы кружков качества или групп нулевых дефектов была импортирована из США в конце 50-х годов. Однако в Японии эта идея получила качественно новое наполнение и привела к созданию специфического и, как показывает практика, весьма эффективного механизма повышения отдачи каждого работника. Такое повышение отдачи достигается во многом за счет использования тщательно продуманной системы мотивации, а также морального, психологического и материального стимулирования работников к постоянному повышению производительности и качества труда.

Можно выделить несколько общих моментов в организации и функционировании кружков качества в японских фирмах.

Кружки качества в компаниях создаются в рамках тщательно разработанных программ, осуществляемых под непосредственным руководством высшего управленческого звена компании.
Кружки качества функционируют с использованием развитой системы мотивации обычно в рамках организационно-экономических структур матричного типа.
К работе кружков в обязательном порядке привлекаются представители различных уровней управления компаний и обеспечивается координация действий всех уровней и подразделений по горизонтали.

Специальные программы, ориентируют деятельность кружков качества на решение широкого круга проблем. Сюда входят сокращение брака, усовершенствование техники, технологии, оснастки, рационализация маршрутов движения деталей и загрузки оборудования на своем участке, снижение всех видов издержек производства, повышение квалификации персонала. Рабочим предоставляется возможность пользоваться для проверки своих идей необходимым оборудованием и материалами, разрешается проводить заседания кружков в рабочее время. Компании, как правило, оплачивают организацию соревнований между кружками, участие в отраслевых и региональных конференциях, обучение рабочих в рамках различных программ повышения квалификации и т. п. Усилиями всей группы и при участии руководства данного производственного подразделения представляется набор проблем, которые необходимо решить за конкретный временной отрезок (квартал, год); после этого проблемы ранжируются в плане первоочередности решения. После выделения первоочередной проблемы ее коллективно анализируют в целях выявления степени влияния имеющихся трудностей на качество работы и производительность труда. На этом этапе для поиска наилучшего решения устраиваются коллективные обсуждения путей ее решения. Результатом такого коллективного анализа обычно является выработка общего пути решения проблемы, который принимается всеми членами группы как результат совместного творчества и целенаправленно проводится в жизнь, т. е. внедряется в производство. Важная роль в подготовке и проведении таких обсуждений отводится руководителю кружка качества, которые проходят подготовку на специальных семинарах, где их обучают основам психологии, умению организовывать обсуждение, а также специальным дисциплинам, необходимым для выявления и анализа производственных проблем.
Помимо чисто экономического эффекта, в процессе работы кружков повышается квалификация персонала, стимулируется творческая активность работников, улучшается морально-психологический климат в коллективе, т. е. создается необходимый образовательный и квалификационный фундамент для творческой деятельности..

Концепция функции потерь Тагути

Гэнити Тагути (50-е годы ХХ в) в свое время разработал собственную систему, сочетающую инженерные и статистические методы, нацеленную на быстрое повышение экономических показателей компании и качества продукции путем оптимизации конструкции изделий и процессов их изготовления. Они характеризуются тем, что забота о качестве начинается на ранних этапах его формирования - при проектировании изделий и технологических процессов.

Применяются при проектировании продукции и в процессе ее производства

Цель- Обеспечение качества концепции (идеи), качества конструирования и качества производства.

План действий

1. Изучение состояния дел с качеством и эффективностью продукции.

2. Определение базовой концепции работоспособной модели объекта или схемы производственного процесса (системное проектирование). Устанавливаются исходные значения параметров продукции или процесса.

3. Определение уровней управляемых факторов, которые минимизируют чувствительность ко всем факторам помех (параметрическое проектирование).

4. На этом этапе допуски полагаются столь широкими, что производственные затраты оказываются малыми.

5. Расчет допустимых отклонений вблизи номинальных значений, достаточных для уменьшения отклонений продукции (проектирование допусков).

Результат- Выпуск конкурентоспособной продукции.

Достоинства- Обеспечение конкурентных преимуществ за счет одновременного улучшения качества и снижения себестоимости продукции.

Недостатки- Широкое применение методов Тагути в управлении процессами на базе вероятностно-статистических методов не всегда корректно в условиях высокой динамики требований к объектам оценивания и отсутствия аналогов.

Г. Тагути предложил разделять переменные, влияющие на рабочие характеристики продукции и процесса, на две группы так, чтобы в одной из них оказались факторы, ответственные за основной отклик (номинал), а во второй - ответственные за разброс. Для выявления этих групп Г. Тагути вводит новый обобщенный отклик - «отношение сигнал/шум».

Задача заключается в том, чтобы уменьшить чувствительность продукции и процессов к неконтролируемым факторам, или шумам.

Концепция Тагути включает принцип робастного (устойчивого) проектирования и функцию потерь качества. Функция потерь по Тагути различает изделия внутри допуска в зависимости от их близости к номиналу (целевому значению). Технологической основой робастного проектирования служит планирование эксперимента.

Основные методы, разработанные или адаптированные Г. Тагути

1. Планирование экспериментов.

2. Управление процессами посредством отслеживания расходов с помощью функции потерь качества.

3. Развитие и реализация робастного управления процессами.

4. Целенаправленная оптимизация продукции и процессов до производства (контроль до запуска процесса).

5. Применение обобщенной философии качества Тагути для обеспечения оптимального качества продукции, услуг, процессов и систем.

Статистические методы анализа и управления качеством

3 Экономико-математические статистические методы

3.3 Методы Тагути

Главная целевая направленность концепции или, как ее часто называют философии Тагути – это повышение качества с одновременным снижением его стоимости.

Традиционно в статистических методах качество и стоимость рассматривались раздельно, причем качество считалось главным фактором. Вначале, на этапе проектирования, определялись вредные характеристики качества, исследовался их разброс, и, если он не выходил за установленные пределы, характеристики принимались. Затем на основании полученных характеристик рассчитывалась стоимость изделия. Если она оказывалась выше заданной величины, то методом последовательных приближений уровень качества и стоимость подстраивались так, чтобы стоимость приближалась к расчетной величине.

В отличие от этого при расчетах по методике Тагути главным считается экономический фактор (стоимость). Тагути предлагает измерять качество теми потерями, которые вынуждено нести общество после того, как некоторый товар произведен и отправлен потребителю. Стоимость и качество связаны общей характеристикой, называемой функцией потерь качества, причем одновременно рассматриваются потери как со стороны потребителя (вероятность аварий, травм, отказов, невыполнения своих функций и т.д.) так и со стороны производителя (затраты времени, сил, энергии, токсичность и др.). Проектирование осуществляется таким образом, чтобы были удовлетворены обе стороны.

Согласно концепции Тогучи (рисунок 7.5), качество изделия с параметром, попадающим внутрь поля допуска, зависит от его близости к номинальному значению: когда значение параметра совпадает с номиналом, то потери не только для предприятия-потребителя, но и для всего общества равны нулю; при движении дальше по кривой они начинают возрастать.

Таким образом, потери возникают всегда, когда характеристики изделия отличаются от заданных, даже если они при этом не выходят за границы поля допуска. Чем выше качество, по концепции Тагучи, тем меньше потери общества.

Этот тезис он поясняет следующим примером. Предположим, что производитель выпускает некоторый товар, использование которого в течение всего срока службы обходится потребителю в определенную сумму. Эта сумма в результате улучшения товара может быть уменьшена, что будет стоить производителю 30 % суммы потерь от недостатка качества. В этом случае, оставшиеся 70 % - это потери, которых избегает потребитель, а, следовательно, и общество в целом. Таким образом, Тагути демонстрирует более глубокое, чем при традиционном подходе понимание меры связи между качеством и общественными потерями от его снижения.

В большинстве случаев потери от низкого качества, можно определить в виде квадратичной функции-потери, причиненные такой продукцией, возрастают как квадрат отклонения характеристики от номинального значения.

Функция потерь качества, выраженная в денежных единицах, определяется по формуле:

L = L(y) = K(y-m) 2 , (7.3)

где L – потери;

у – значение функциональной характеристики;

К – постоянная потерь, которая вычисляется с учетом расходов, которые имеет изготовитель при браковке продукции (затраты на восстановление или замену);

m – номинальное значение.

Вариация изменяется отклонением от цели или идеального значения. Поэтому ее можно найти даже для одного изделия. Если же нас интересуют потери, возникающие при выпуске партии изделий, то надо усреднить потери для всех изделий, входящих в эту партию. А такое среднее будет ничем иным, как дисперсией ( δ 2 ), или точнее средней квадратичной ошибкой, которая вычисляется по формуле:

δ 2 = , (7.4)

где n – объем партии изделий;

Среднее арифметическое значение.

= (7.5)

Тогда, δ 2 = среднее (у-m) 2 (7.6)

Следовательно, функция потерь в таком случае примет вид:

L = K δ 2 (7.7)

Очевидно, что если значение функциональной характеристики совпадает с номиналами, то потери равны 0.

Концепция Тагути разделяет жизненный цикл продукции на два этапа. К первому относится все, что предшествует началу серийного производства (научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, проектирование, опытное производство и отладка). Второй этап – собственно серийное производство и эксплуатация. В отличие от принятого подхода, предусматривающего контроль качества главным образом на втором этапе, а точнее - в условиях серийного производства. Тагути, считает, что основы качества закладываются в начале жизненного цикла продукции (и чем раньше, тем лучше). В связи с этим главное в исследовании проблем качества переносится на первый этап жизненного цикла продукции. Подобный подход позволяет построить работы на данном этапе таким образом, чтобы значения характеристики продукции были в наименьшей степени подвержены разбросу за счет несовершенства технологии, неоднородности сырья, вариации условий окружающей среды и других помех, неизбежных в производстве и эксплуатации.

В качестве критерия робастности, т.е. устойчивости к внешним воздействиям проектируемых объектов, Тагути предложил отношение «сигнал/шум», принятое в электросвязи. Целью разработки, которой добивался Тагути, является продукт, параметры или факторы которого установлены таким образом, что параметры качества этого продукта по возможности нечувствительны по отношению к шумам.

Под шумом понимают с одной стороны рассеяние компонентов продукта и влияний процесса, а с другой стороны, рассеяния влияния окружения и окружающей среды. Соответственно говорят о «внутреннем» и «внешнем» шуме. Отношение «сигнал/шум» – некоторая количественная мера изменчивости процесса при заданном наборе управляемых факторов. Как показал Тагути, все переменные можно разделить на два типа: управляемые факторы, т.е. переменные, которыми можно управлять и практически и экономически (сюда относятся, например, управляемые размерные параметры), и шумовые факторы, т.е. переменные, которыми на практике управлять трудно и дорого, хотя их можно сделать управляемыми в условиях планируемого эксперимента (например, вариация внутри диапазона допусков). Цель такого разделения состоит в том, чтобы найти такую комбинацию значений управляемых факторов (например, переменных конструкции или процесса), которые обеспечат проектируемому объекту максимальную устойчивость к ожидаемой вариации в шумовых факторах.

Чтобы обеспечить робастность производства надо начинать программу работ по качеству уже на стадии предварительного проекта. В ходе проектирования можно позаботится обо всех видах шумовых факторов. Если же заняться этим только на стадии конструирования или в самом ходе технологического процесса, то останется возможность воздействия лишь на те шумы, которые обусловлены неполадками технологического процесса.

Эксперименты в отношении управляемых факторов планируются и проводятся аналогично традиционным экспериментам. К примеру, используются фракционные факторные эксперименты. Отличие от традиционных экспериментов состоит в том, что каждый частный эксперимент проводится не при единых окружающих условиях, а несколько раз при различных окружающих условиях.

Основное отличие концепции Тагути от общепринятых – нацеленность не на устранение причин дисперсии значений, а на выявление контролируемых факторов и обеспечение нечувствительности продукции к влиянию шумов.

В своей простейшей форме отношение сигнал/шум – это отношение среднего значения (сигнал) к среднему квадратичному отклонению (шум), что является противоположностью известному коэффициенту вариации.

Основная формула для расчета отношения сигнал/шум имеет вид:

C/ Ш = -10 log (Q), (7.8)

где Q – параметр, который меняется в зависимости от типа характеристики.

Существует три общеупотребительных типа характеристик:

- первый тип – «лучше всего номинал», т.е. оптимальны номинальные характеристики (размеры, входное напряжение и т.п.);

- второй тип – «лучше меньше», т.е. оптимальны минимальные характеристики (например, содержание примеси в продукте);

- третий тип – «лучше больше», т.е. оптимальны максимальные характеристики (прочность, мощность и т.п.).

Независимо от типа характеристики отношение С/Ш всегда определяется следующим образом: чем больше значение С/Ш, тем лучше.

Отношение С/Ш позволяет найти оптимальный режим, который обладает наибольшей устойчивостью к воздействию неуправляемых факторов.

Процесс проектирования (разработки) по методам Тагути складывается из трех этапов:

а) Контроль качества на стадии НИР и ОКР;

Процесс проектирования изделия удобно разделить на три этапа:

1) проектирование системы, направленное на создание базового прототипа, обеспечивающего выполнение желаемых или требуемых функций. На этом этапе выбираются материалы, узлы, блоки и общая компоновка изделия;

2) выбор параметров. Этот этап введен Тагути. Задача заключается в том, чтобы выбрать значения (их часто называют уровнями) переменных, задающих как можно более близкое к желаемому поведение узлов, блоков и все системы. Выбор производится по критерию робастности при условии обеспечения номинала. Ключевую роль на этой стадии играют методы планирования эксперимента;

3) разработка допусков на готовую продукцию. Необходимо найти такие допуски, которые были бы наиболее экономически оправданными. При этом важно учитывать как потери, обусловленные отклонениями от номинала, так и потери, связанные с введением большого числа типоразмеров комплектующих узлов.

б) Контроль качества при конструировании и изготовлении технологического оборудования и оснастки;

Цель производства – экономное получение однородной продукции. На этом этапе проявляются те же три момента, но применительно к новой проблеме:

1) проектирование системы, выбор отдельных процессов и их объединение в технологическую цепочку;

2) выбор параметров, оптимизация всех переменных технологического процесса для сглаживания шумовых эффектов, появляющихся в ходе производства;

3) разработка допусков, устранение причин несоответствий.

в) Текущий контроль качества в ходе производственного процесса;

Это повседневная работа обслуживающего персонала, которая включает:

1) управление процессом – это управление условиями ведения технологического процесса;

2) управление качеством, измерение качества продукции и корректировку процесса, если это необходимо;

3) приемку – проведение, если это возможно, 100 %-ной проверки, на основании которой выбрасывают или исправляют бракованные изделия и отгружают потребителю годную продукцию.

Особенно эффективна система Тагути на этапе параметрического проектирования. Ключевую роль здесь играет использование нелинейных зависимостей, существующих между уровнями переменных и значений факторов шума.

Выбор параметров по Тагути осуществляется методами планирования эксперимента.

Методы Тагути – это целая совокупность методов, направленных на то, чтобы при разработке изделия обеспечить выпуск продукции не только с заданным номиналом, но и с минимальным разбросом вокруг этого номинала, причем разброс этот должен быть минимально нечувствительным к неизбежным колебаниям различных внешних воздействий.

Потребитель всегда обращает внимание на качество товара. Очень часто это становится решающим фактором, определяющим выбор. Само собой, что при выборе между сходными продуктами из одной ценовой категории, выбор ляжет на более качественный. Именно поэтому, в наше время, всем производителям для удержания рынка и повышения прибыли необходимо бороться за улучшение качества.

Хирург, проводящий сложнейшую операцию должен действовать быстро, точно и без лишних движений. Любое отклонение от требуемой последовательности действий, лишнее или дополнительное движение забирает время и может стать фатальным. Производственный процесс, также должен соответствовать определенной технологии. Любое отклонение от технологической последовательности, приводит к получению продукта с отличными качествами. Все дополнительные мероприятия, направленные на приведение параметров продукта к требуемым или повышению его качества являются отклонением от технологии производства продукта и ведут к дополнительным затратам.

После Второй Мировой Войны производство в Японии пришло в упадок. Продукты, произведенные на японских предприятиях не могли конкурировать с импортируемыми ни по цене, ни по качеству. Для поднятия экономики страны на конкурентоспособный уровень было предложено ряд действий. В частности, создать исследовательскую организацию, по типу Bell Laboratories в США, для повышения качества телефонных систем и снижения количества их отказа. Так в Японии появилась Electrical Communication Laboratories, с доктором Гэнити Тагучи во главе одного из подразделений.

Доктор Тагучи сформулировал множество принципов, ставших впоследствии основой для организации системы качества многих японских компаний и мощнейшими статистическими инструментами оптимизации производственных процессов и улучшения качества продукции. Принципы и методы Тагучи были также оценены и внедрены рядом мировых компаний.

Существует две, абсолютно разные точки зрения о разработках Тагучи. Одни считают работы Тагучи величайшим открытием в области контроля качества за последние полвека. Другие – что его идеи были как не новы, так и не придуманы им самим. При написании данной статьи я не ставил перед собой цели развеять существующие мифы или предложить читателю парочку новых. Целью данной статьи является краткий обзор философии подхода к обеспечению качества, перевернувшей мировоззрения многих компаний.

Наиболее интересными все же являются не статистические приемы, использованные Тагучи, а формулировка понятий ставших своего рода «философией» улучшения качества. Его философия весьма многогранна, но попытаемся сформулировать основные положения:

1. Качественный продукт должен быть произведен, а не найден во время инспекции.

2. Наивысшее качество достигается при приближении к целевому значению. Дизайн продукта/процесса должен быть осуществлен таким образом, чтоб исключить влияние неконтролируемых факторов.

3. Цена качества, как функция отклонения от целевого значения должна исследоваться на протяжении всего жизненного цикла продукта.

Как известно, 85% всех потерь качества происходит по причине несовершенства процесса и лишь 15% - по вине работника. Разработка дизайна процесса/продукта, таким образом, чтоб исключить возможные дефекты – это лучший способ производства качественной продукции. Чаще всего дефекты возникают из-за колебаний факторов, влияющих на производственный процесс. Следовательно, приоритетом улучшения качества является создание продукта/процесса стойкого к влиянию изменчивых факторов – робастная инженерия.

На стадии разработки дизайна продукта/процесса следует также проводить контроль качества и апробацию продукта – стратегия повышения качества «вне производственной линии». Неоспоримым достоинством данной стратегии является возможность внесения корректировок на ранних стадиях планирования производства. Основным направлением повышения качества «вне производственной линии» является изучение и исключение влияния шумовых факторов.

Следуя принципам Тагучи, качество продукта не ограничивается строго пределами поля допуска. Максимальное качество достигается в центре поля допуска и постепенно понижается по мере удаления от целевого значения. Продукт, произведенный с отклонением от целевого значения, может прослужить меньше положенного времени. Производя продукт с заданным параметром можно значительно повысить его качество и продлить срок службы.

Тагучи рассматривал обеспечение качества как непрерывный процесс. Данные о качестве продукта должны собираться на протяжении всего времени производства и гарантийного обслуживания продукта. Рассматривая данные о продукте за длительный период можно обнаружить аномальное поведение процесса или отклонение заданного параметра от целевого значения. Сопоставляя результаты с информацией о затратах на контроль, брак, ремонт, возврат, замену, гарантийное облуживание и т.д. можно внести необходимые корректирующие действия при разработке новых продуктов/процессов и методов их контроля.

Разработку нового продукта следует проводить в следующем порядке:

· Разработка и/или дизайн производственного процесса/продукта – определение подходящих условий работы процесса и параметров продукта. Разработка и/или дизайн процесса/продукта предполагают изучение передовых технологий и научных открытий, а также, «уроков» и опыта сходных производств.

· Поиск оптимальных параметров процесса – подбор параметров, при которых качество продукта и выход процесса будут максимальными. Оптимальные параметры подбираются с учетом стойкости системы к влиянию шумовых факторов.

· Расчет поля допуска – определение наиболее критических параметров продукта, способных влиять на качество конечного изделия в целом и расчет диапазона, в котором качество продукта будет сохраняться.

Тагучи также разработал понятие о функции затрат, заставившее пересмотреть традиционные представления о контроле качества. Принцип прост, но весьма эффективен: стоимость качества – это все затраты, связанные с продуктом до момента его отгрузки заказчику/потребителю, включая само производство. Основные потери общества, связанные с продуктом происходят из-за загрязнения окружающей среды и чрезмерной вариации процесса. Таким образом, продукт со слабо разработанным дизайном начнет приноситьубытки обществу уже на ранних стадиях производства в виде ремонта или любых других мероприятий по повышению его качества.

Традиционно считается, что продукт имеет приемлемое качество, находясь в пределах поля допуска; за пределами поля допуска продукт становится полностью непригодным к использованию. Все вариации продукта внутри поля допуска не влияют на качество конечного изделия. Традиционно выход процесса рассчитывался как отношение количества изделий отгруженных заказчику к общему числу произведенных изделий; брак, при этом, рассчитывался как количество деталей, отбракованное в ходе ремонта к общему количеству произведенных деталей. Расчет показателей по такому принципу не указывает реальные данные о процессе, и скрывает все затраты на ремонт или другие мероприятия по повышению качества продукта. Рассматривая данные о процессе в разрезе традиционного подхода, мы не видим общей картины, часть информации, которую не указывают данные показатели, образно называют «скрытой фабрикой».

Подход Тагучи говорит, что нет четко ограниченных пределов, которые дают возможность судить о качестве продукта. Максимальное качество достигается в середине поля допуска. Соответственно, затраты, связанные с обеспечением качества в этой точке минимальные. Отклоняясь от целевого значения, качество продукта постепенно падает, а затраты по обеспечению качества, соответственно, растут. Следует также отметить, что функция потерь качества способна достигать значений более 100% - в тех случаях, когда потеря качества детали приведет к потере качества всего изделия. В отличие от традиционного подхода, функция затрат указывает на необходимость настройки процесса на целевое значение и приведение вариации к минимуму.

Итак, первым шагом на пути к повышению качества является установка процесса на целевое значение. Вторым – подбор параметров для снижения вариации процесса. Методика планирования экспериментов Тагучи нацелена на оптимизацию процесса с учетом показателя сигнал/шум. Таким образом, оценивается возможность повышения качества с учетом влияния шумовых факторов. Факторами шума принято считать факторы, влияющие на качество процесса, но при этом контролировать их невозможно или экономически не выгодно. Такие факторы как окружающая среда, износ оборудования и т.д. являются одними из основных причин вариации процесса. Оптимизация процесса с учетом их влияния разрешает создать робастный процесс.

Планирование экспериментов по методу Тагучи имеет широкую область применения, но чаще применяется для планирования качества «вне производственной линии», т.е. при разработке дизайна, параметров и поля допуска продукта/процесса. Оценка показателя сигнал/шум сделали эту методику весьма популярной среди практикующих инженеров.

Принципы Тагучи во многом идут вразрез с традиционными принципами качества. Подход Тагучи основан на том, что лучше повысить качество продукта/процесса, нежели системы контроля. Ни одна система контроля, какой бы точной она не была, не способна улучшить качество продукта. Тагучи также принял во внимание то, что очень много времени и ресурсов уходит на проведение производственных экспериментов. При этом, анализ результатов экспериментов почти не проводится из-за своей комплексности. В разработках планирования и управления процессом Тагучи использовал ряд статистических инструментов, упрощающих планирование и анализ результатов экспериментов.

Его величайшим внесением было не математическое формулирование планирования экспериментов, а формирование идеологии/философии. Его подход - это больше, чем метод планирования и проведения экспериментов. Это концепция построения нетрадиционной и мощной дисциплины по улучшению качества.

Тагучи придумал новый подход к обеспечению качества в производстве. Его подход абсолютно отличался от существующего. Фактически он дал начало новому подходу к обеспечению качества.

График функции потерь Тагути, показанный на рисунке 34, - это парабола, вытянутая вдоль вертикальной оси и имеющая минимальное значение, равное нулю, в точке номинального значения показателя качества.

Уравнение такой параболы имеет вид:

L(х) = с(х - х0)2,

где: х - измеряемое значение показателя качества; x0 - его номинальное значение; L(х) - значение функции потерь Тагути в точке х; с - коэффициент масштаба (подбираемый в соответствии с используемой денежной единицей при измерении потерь). Это наиболее естественная и простая математическая функция, пригодная для представления основных особенностей функции потерь Тагути, рассмотренных в главе 11*. Конечно, это не означает, что такой ее вид - наилучший выбор в каждом конкретном случае ее применения. Отметим, например, тот факт, что вышеприведенная формула предполагает одинаковый уровень потерь при отклонениях от номинала в обе стороны (в конце предшествующей главы мы рассматривали конкретный случай, когда это предположение не выполняется). С другой стороны, хотя данная модель часто служит разумным приближением для показателя качества в пределах его допусков и на не слишком большом удалении от границ допуска, она, очевидно, не подходит для больших отклонений от номинального значения. Однако наши процессы не столь уж плохи, чтобы нам требовалось рассматривать такие значительные отклонения.

* Некоторые статистики смогут обнаружить очевидную аналогию такого выбора для функции потерь Тагути с методом наименьших квадратов. - Прим. авт.

Рис. 36. Представления подхода к управлению качества на основе границ допусков с помощью функции потерь Тагути

Но даже если наша параболическая модель и не вполне корректна, она, без сомнения, значительно ближе к действительности, чем функция потерь, соответствующая подходу к качеству на основе установления границ допусков, представленная на рисунке 36. Последняя модель предполагает, что потери отсутствуют при всех отклонениях от номинала в пределах допусков, но они скачкообразно возникают на границах поля допуска. С учетом проведенного в предшествующей главе обсуждения здесь не нет нужды в детальном рассмотрении данного вопроса, за исключением одного аспекта. Припомните сделанное нами в главе 11 наблюдение об осознании важности допусков. В любой системе, механической или бюрократической, которая спохватывается, только когда что-либо выходит за границы допусков, скоропалительные действия оказываются весьма дорогостоящими. Значит, в подобных случаях действительно имеется резкое увеличение потерь после выхода показателя качества за границы допусков, но эти потери обусловлены самой системой управления, а не возникают в результате отклонений уровня качества самой продукции или услуги.

Ниже мы воспользуемся параболической моделью для более детального изучения понятий и примеров, рассмотренных в главе 11. Поскольку это всего лишь модель, конкретные числа, получаемые в ходе расчетов, не так уж важны. Поэтому незначительные отличия в числах не будут рассматриваться как что-то значимое. Стратегия, дающая несколько большие потери, чем другая стратегия в предположении применимости этой модели, при замене этой модели на другую может оказаться более предпочтительной для функции потерь. Но когда мы обнаруживаем различия на целые порядки (например, когда потери от одной стратегии в 10, 50 или даже 100 раз превышают потери от другой), мы можем с полной уверенностью сказать, что различия в стратегиях весьма значительны, даже с учетом того, что параболическая модель - всего лишь идеализация.

В качестве дальнейшей идеализации, которая нужна для проведения численных сравнений в данной главе, мы вынуждены предположить, что рассматриваемые здесь процессы будут абсолютно стабильными. Приведенный в главе 4 термин «абсолютно стабильный» предполагает, что ста

Организация как система

тистическое распределение процесса неизменно, не колеблется. В частности, это означает, что мы можем говорить в терминах истинных значений для среднего и стандартного отклонения, которые мы обозначим (но только в

данной главе) символами

Если процесс абсолютно стабилен и имеет плотность распределения вероятности, тогда средние потери Тагути можно вычислить из:

что соответствует площади под кривой, задаваемой произведением функции потерь L(х) на плотность вероятности f(x). Некоторые очевидные математические преобразования позволяют привести это выражение к виду:

где члены внутри фигурных скобок ({...}) представляют соответственно квадратичное (стандартное) отклонение (обычно связанное с дисперсией) и квадрат смещения. Следует заметить, что средние потери Тагути не зависят каким-то сложным образом от f(x); их можно весьма просто вычислить, если известны простые параметры, входящие в последнее выражение*.

Чтобы облегчить сравнения, давайте также введем обозначение для воспроизводимости процесса. В разных компаниях она определяется раз- личным образом, но мы будем полагать ее равной разности между верхней и нижней границами допуска деленной на разность между верхней и ниж- ней естественными пределами процесса, где для естественных пределов

процесса мы используем «истинные» границы

* Важное следствие этого - отсутствие каких-либо предположений относительно вида функции, например ее соответствия, близости нормальному (Гауссовому) распределению. Мы, однако, использовали нормальное распределение для иллюстрации на рисунках 37-40, а также в некоторых тонких деталях, вычислений в двух последних примерах данной главы. - Прим. авт.

** Это не определение Демингом воспроизводимости. Не удивительно, что он определяет воспроизводимость (стабильного) процесса просто как определение естественных пределов процесса, без ссылки на допуски. - Прим. авт.

соответственно. (Хотя это противоречит

важному замечанию Деминга касательно реальных процессов; см.: «Выход из кризиса», стр. 293.)

Далее мы будем использовать понятие средних потерь Тагути. Средние потери Тагути, применительно к выборке или партии из п изделий, для которых значения X1, х2,..., хn рассматриваемого показателя качества х равны:

для индивидуальных

наблюдений, так что знаменатель можно представить просто как

Глава 12. Функция потерь Тагути: более подробное рассмотрение

Воспроизводимость, равная 1 (единичная воспроизводимость), соответствует процессу, который в большинстве случаев едва укладывается в границы допусков*. Процесс иногда называют воспроизводимым или невоспроизводимым в зависимости от того, превосходит ли показатель воспроизводимости единицу или нет. Обычный образ мыслей на Западе - признание значения 1 1/3 как соответствующего исключительно эффективному процессу, а значения 12/3 - уже, возможно, слишком экстравагантным, поскольку вероятность получения в этом случае измерения за пределами допусков оказывается пренебрежимо малой**. Однако заметим, что данные о процессах из японской практики, упоминаемые в главе 11, позволяют оценить их уровень воспроизводимости от 3 до 5. И чтобы мера воспроизводимости отражала то, что процесс может давать на самом деле (а не то, на что он потенциально способен), надо предположить, что процесс точно настроен (центрирован), т.е. среднее процесса совпадает с номинальным значением х0. Ниже мы рассмотрим, что происходит, если это предположение не выполняется.

Мы должны выбрать значение масштабного коэффициента с в уравнении для параболы таким образом, чтобы процесс, имеющий воспроизводимость 1 и точно центрированный, имел бы средние потери Тагути, равные 100 единицам. Вначале рассмотрим значения средних потерь Тагути для абсолютно стабильного процесса, точно настроенного на номинальное значение Ху, но в предположении различной воспроизводимости процесса.

Таблица 1. Абсолютно стабильный процесс, точно настроенный

Мы видим, что повышение воспроизводимости от 1 1/3 до 12/3 уменьшает средние потери Тагути от половины до трети их значения по сравнению с потерями, соответствующими единичной воспроизводимости. Однако повышение воспроизводимости до 3-5 дает огромный эффект, описываемый в терминах порядков величин, как мы говорили об этом ранее. Графики средних потерь Тагути, в зависимости от воспроизводимости процессов, для всех примеров, рассматриваемых в данной главе, показаны на рисунке 41.

* Например, если процесс точно центрирован, а распределение нормальное, то в среднем одно измерение из почти 400 будет выходить за границы допуска, и при этом - на весьма незначительную величину. - Прим. авт.

** Модные ныне «шесть сигм» соответствуют воспроизводимости, равной 2. - Прим. авт. Воспроизводимость 1/2 3/4 1 1 1/3 12/з 2 3 5 Средние потери Тагути 400 178 100 56 36 25 11 4 174

Организация как система

Важность точной настройки (центрирования) процесса можно быстро оценить, сравнивая данные таблиц 1 и 2.

Данные таблицы 2 рассчитаны в предположении, что процесс неточно настроен и центрирован в середине диапазона между номиналом и одним из пределов допуска.

Таблица 2. Абсолютно стабильный процесс, центрированный посередине между номиналом и одной из границ допуска

Плохая настройка процесса полностью разрушает все потенциальные преимущества улучшения воспроизводимости. Однако даже при такой плохой настройке процесс, имеющий воспроизводимость 2 и выше, прак- тически не будет давать изделий, выходящих за границы допусков. Поэто- му, хотя такой процесс рассматривался бы как безусловно выдающийся с точки зрения удовлетворения заданных допусков, - рассмотренный с по- зиций функции потерь Тагути он, безусловно, намного хуже, чем точно настроенный процесс; например, для эффективности, равной 2, потери в таблице 2 в десять раз превышают потери, приводимые в таблице 1.

Теперь мы рассмотрим два примера, описанные в конце предшествую- щей главы. Сначала обратимся к проблеме износа инструмента. Припомним детали: первоначально процесс настроен так, чтобы результаты измерений были близки к верхней границе допуска (ВГД). Затем износ инструмента будет приводить к постепенному уменьшению значений; когда результаты начинают приближаться к нижней границе допуска (НГД), процесс останав- ливается и инструмент заменяется. Отметим, что воспроизводимость рассмат- риваемого процесса (без учета его дрейфа) должна быть больше 1, чтобы такую схему вообще можно было реализовать, иначе возможность для ма- неврирования просто отсутствовала бы. Для полноты картины ниже мы рас- смотрели также случай, соответствующий единичной воспроизводимости.

На рисунке 37 показан случай, когда воспроизводимость процесса рав- на 3. Для примера мы принимаем значения НГД и ВГД равными 10 и 16

соответственно, а стандартное отклонение Воспроизводимость 1/2 1/3 1 1 1/3 12/з 2 3 Средние потери Тагути 625 403 325 281 261 250 236 - равным 1/3 (если бы

ла равна 1, то воспроизводимость процесса также была бы равна единице). Первоначально мы настраиваем центр распределения на 15, так что рас- пределение попадает как раз ниже ВГД. Предположим, что среднее процес- са с постоянной скоростью смещается вниз, к значению 11, и в этот самый момент мы останавливаем процесс, меняем инструмент и вновь настраи- ваем его на 15. (Если бы эффективность процесса была 2 вместо 3, т.е.

0,5, тогда мы были бы должны первоначально установить центр про-

цесса на 14,5 и позволить ему затем смещаться вниз, до 11,5, когда пора

Глава 12. Функция потерь Тагути: более подробное рассмотрение

Рис. 37. Процесс с дрейфом. Воспроизводимость равна 3

Рис. 38. Процесс с дрейфом. Воспроизводимость равна 2

заменять инструмент. Этот случай представлен на рисунке 38.) Средние потери Тагути для процессов с различной воспроизводимостью, которыми «управляют» таким образом, представлены в таблице За. (При этом стоимость замены инструмента в явном виде при расчетах не учитывалась.)

Таблица За. Процесс с постоянной скоростью дрейфа.

Начинается и останавливается таким образом, чтобы только избежать выхода за границы допуска

Но что за сюрприз! Для малых значений воспроизводимости потери Тагути вначале уменьшаются, но вскоре начинают увеличиваться, так что потери для процесса с воспроизводимостью 5 оказываются более чем в два раза большими, чем для процесса с воспроизводимостью, равной 1! По Воспроизводимость 1 11/3 12/з 2 3 5 Средние потери Тагути 100 75 84 100 144 196 176

Организация как система

здравом размышлении причина такого увеличения становится ясной. Когда воспроизводимость процесса велика, его первоначальная настройка дает значения, очень близкие к ВГД, таким образом, он принужден давать изделия с параметрами, сильно отличающимися от номинальных, что соответственно приводит к высоким потерям Тагути. То же справедливо, когда процесс уже сместился к НГД в моменты, непосредственно предшествующие смене инструмента. Вследствие квадратичного характера функции потерь ущерб, вызванный этими экстремальными ситуациями, превышает выгоды от получения хороших изделий в моменты, когда процесс находился вблизи номинального значения, на полпути от ВГД к НГД.

Отметим, что полученный вывод находится в прямом противоречии с миром, основанным на использовании модели соответствия требованиям допусков. Сама схема организована таким образом, чтобы вне зависимости от того, какова воспроизводимость процесса (коль скоро она превышает 1), не производилось бы продукции, выходящей за границы допусков. Увеличение показателя воспроизводимости процесса с этой точки зрения имеет то положительное следствие, что процесс может длиться дольше до момента, когда возникает потребность в замене инструмента. Однако, как мы теперь видим, эта выгода ложна с точки зрения потерь Тагути. Средние потери Тагути существенно снизятся, если мы сможем, например, менять инструмент в два раза чаще. Так, для процесса с воспроизводимостью 3 это позволит настроить его первоначально на 14 (а не на 15) и заменить его, когда среднее значение снизится до 12 (а не до 11). Средние потери Тагути будут в этом случае равны 44 вместо 144, хотя это все еще и близко не подходит к результату, который дает процесс с воспроизводимостью 3 без смещения (в этом случае, в соответствии с таблицей 1, средние потери Тагути равны 11). В то же время это существенное улучшение по сравнению с тем, что получается, если мы ждем до возможного предела, прежде чем сменить инструмент. Таблица ЗБ показывает результат в два раза более частой смены инструмента для тех же значений воспроизводимости, что в таблице За.

Таблица ЗБ. Процесс с постоянной скоростью дрейфа.

Замена инструмента происходит в два раза чаще, чем в таблице За, при этом процесс настраивается как можно ближе к номиналу

Стоит ли существенное уменьшение средних потерь Тагути по сравнению с потерями, соответствующими в таблице За, тех дополнительных затрат, которые возникают из-за в два раза более частой замены инструмента? На этот вопрос должен дать ответ тот, кто руководит системой. Воспроизводимость 1 1 1/3 12/з 2 3 5 Средние потери Тагути 100 61 48 44 44 52 Глава 12. Функция потерь Тагути: более подробное рассмотрение

И наконец, мы подошли к рассмотрению операции обрубки. Вспомним, что среднее процесса было настроено на значение, превышающее номинал, в силу той очевидной логики, что легче укоротить длинный пруток, чем удлинить короткий. Давайте смоделируем этот случай, предположив, что среднее значение процесса обрубки установлено на ВГД, и, если длина прутка оказывается больше, чем верхний допуск, тогда от него отрубается дополнительный отрезок, равный интервалу допуска (т.е. разности между ВГД и НГД). Конечно, это тоже весьма упрощенная модель, но результат очень интересный и достаточно хорошо согласуется с той реальной ситуацией, которая послужила поводом для настоящего рассмотрения.

Рис. 39. Операция обрубки. Распределение длин в начальный момент

Проблема, связанная с данной схемой, легко обнаруживается при рассмотрении двух рисунков. Распределение, соответствующее первой обрубке, представлено на рисунке 39. После того как сделана повторная обрубка для половины прутков, оказавшихся чересчур длинными, длины оставшихся прутков имеют распределение, показанное на рисунке 40.

Отсюда становится понятно, почему средние потери Тагути оказываются такими высокими (см. табл. 4). Для большинства прутков их длины

Рис. 40. Операция обрубки. Распределение после переделки

Организация как система

оказываются близкими к границам допусков, и лишь для очень малого их числа вообще имеют место случаи, когда их длина оказывается близкой к номиналу. Другими словами, большинство прутков имеет длины, дающие максимальные значения функции потерь из всех возможных значений внутри диапазона допусков. В то же время практически отсутствуют прутки с длинами, дающими малый вклад в среднюю функцию потерь. Так же как и в предшествующем случае, для читателя должно быть очевидно, что это еще один случай, когда увеличение воспроизводимости процесса на самом деле лишь ухудшает положение дел.

Таблица 4. Операция обрубки центрирована на ВГД.

Пруток с длиной, большей чем ВГД, дополнительно обрубается на величину, равную ВГД-НГД

Как мы видим, система, которая вполне приемлема с точки зрения удовлетворения требованиям допусков, дает плачевный результат в терминах функции потерь Тагути.

Как отмечалось ранее, на рисунке 41 показаны графики зависимостей средних потерь Тагути для всех примеров, которые мы исследовали в данной главе. Бросаются в глаза огромные различия, которые, однако, скрыты от нас, если мы удовлетворяемся лишь требованиями допусков (спецификаций).

Рис. 41. Графики зависимостей для средних потерь Тагути Воспроизводимость 1/2 3/4 1 1 1/3 1 2/3 2 3 5 Средние потери Тагути 343 439 521 597 649 686 752 808

Справочники