Основы квалиметрии

Термины и определения в области надежности относятся к техническим объектам: изделиям, системам и их элементам, в частности, сооружениям, установкам, устройствам, машинам, аппаратуре, приборам и их частям, агрегатам и отдельным деталям. Все они могут быть рассмотрены в периоды: проектирования, производства, исследований и испытаний на надежность, обращения и эксплуатации. Надежность изделия во многом зависит от условий эксплуатации - температуры, влажности, механических нагрузок, давления, радиации и др.

Надежность - собирательный термин, используемый для описания характеристики готовности и влияющих на нее факторов: долговечность, работоспособность, безотказности, ремонтопригодности, и обеспеченности технического обслуживания и ремонта.

Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Объект может перейти в предельное состояние, оставаясь работоспособным, если, например, его применение станет недопустимым по требованиям безопасности, экономичности и безвредности. К показателям долговечности относятся: средний ресурс, ресурс между средними (капитальными) ремонтами, ресурс до списания, средний срок службы и другие.

Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонта. К показателям ремонтопригодности относятся: среднее время восстановления работоспособного состояния, средняя трудоемкость ремонта и технического обслуживания.

Сохраняемость - свойство объекта сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения или транспортирования. Основным показателем сохраняемости является средний срок сохраняемости. Срок сохраняемости - это календарная продолжительность хранения или транспортирования объекта, в течение и после которой сохраняются значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в установленных пределах. Сохраняемость материалов, продуктов и веществ связана с изменением их физико-химических свойств. К сохраняемости технических объектов относится гамма-процентный срок сохраняемости, то есть срок сохраняемости, достигаемый с заданной вероятностью гаммы, выраженной в процентах.

Показатель надежности может иметь размерность, например, наработка на отказ или быть безразмерным, например, вероятность безотказной работы. Показатели надежности могут быть единичными (назначенный срок хранения аккумулятора) или комплексными, например, коэффициент готовности К_г (13):

, (13)

где Т - наработка изделия на отказ (показатель безотказности);

Т_в - среднее время восстановления (показатель ремонтопригодности) (14):

Т_в= Т_о + Т_у , (14)

где Т_о - среднее время, затрачиваемое на отыскание причины отказа;

Т_у - среднее время, необходимое для устранения отказа.

Следует отметить, что отказ - это событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта.

Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки. К показателям безотказности относятся: вероятность безотказной работы, средняя наработка на отказ, интенсивность отказов, параметр потока отказов.

Эргономические показатели

Эти показатели характеризуют удобство и комфорт потребления (эксплуатации) изделия на этапах функционального процесса в системе «человек - изделие - среда использования». То есть насколько удобна и комфортна продукция при ее потреблении, например, удобно ли сидеть в изготовленном кресле, не душно ли носить одежду, сшитую из ткани, выпускаемой предприятием.

Классификация и номенклатура эргономических показателей включает следующие подгруппы:

1) подгруппа гигиенических показателей, характеризующих соответствие изделия гигиеническим условиям жизнедеятельности и работоспособности человека при взаимодействии его с изделием:

уровень микроклиматических факторов (температуры, влажности, давления);

характеристики освещения;

уровень шума, вибрации и перегрузок;

уровень излучений;

уровень подвижности и сменяемости воздушного потока;

состав воздушной смеси;

уровень напряженности магнитного, электрического и электромагнитного полей.

2) подгруппа антропометрических показателей характеризующих степень соответствия изделия эргонометрическим требованиям к рабочей позе, зонам досягаемости, хватке руки, в том числе соответствия изделия и его элементов размерам и форме тела человека и его частей; распределение массы тела человека.

3) подгруппа физиологических (психофизиологических) показателей характеризует соответствие конструкции изделия возможностям человека: скоростным, зрительным, слуховым и осязательным.

4) подгруппа психологических показателей объединяет показатели соответствия: изделия возможностям восприятия и переработки информации; изделия при его использовании закрепленным и вновь формируемым навыкам человека (с учетом легкости и быстроты формирования).

Эстетические показатели

Показатели характеризуют эстетические свойства продукции. К ним относятся информационная выразительность, рациональность формы, целостность композиции, совершенство производственного исполнения.

В подгруппу показателей информационной выразительности входят показатели:

- знаковости изделия (художественно-образное выражение социально значимой информации), которая влияет на социально-эстетические идеи и представления общества;

- оригинальности (своеобразие признаков формы, выделяющих данное изделие среди других аналогичных);

- стилевого соответствия (сложившейся общности средств и приемов художественной выразительности, свойственной определенному периоду времени);

- соответствия моде (общности временно господствующих эстетических вкусов).

Подгруппу показателей рациональности формы объединяют показатели:

- функционально-конструктивной обусловленности (соответствие формы изделия его назначению, конструктивному решению, особенностям технологии изготовления и применяемым материалам);

- эргономической обусловленности, выявляемой в форме особенностей взаимодействия человека с изделием.

В подгруппу показателей целостности композиции входят показатели:

- организованности объемно-пространственной структуры (логичности пространственного строения формы, ее масштабной, пропорциональной и ритмической организации);

- тектоничности (художественного осмысления реальной работы конструкции и материалов);

- пластичности (логичности взаимопереходов и связей объемов, плоскостей и очертаний формы);

- упорядоченности графических и изобразительных элементов (соподчинения графических и изобразительных элементов по общему композиционному решению);

- колорита и декоративности (взаимосвязи цветовых сочетаний и использования декоративных свойств материалов).

В подгруппу показателей совершенства производственного исполнения и стабильности товарного вида входят показатели:

- чистоты исполнения контуров и сопряжений;

- тщательности покрытий и отделки;

- четкости исполнения знаков и сопроводительной документации;

- устойчивость к повреждениям.

Оценка эстетических показателей качества конкретных образцов продукции производится экспертной комиссией.

Показатели технологичности

Эти показатели характеризуют состав и структуру или конструкцию продукции, с точки зрения ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и восстановлении для заданных значений показателей качества продукции, объема ее выпуска и условий выполнения работ.

Порядок и методы выбора и применения показателей технологичности устанавливаются в зависимости от вида изделий, типа производства и стадии разработки конструкторской документации согласно нормативно-технической документации.

К основным показателям технологичности относятся:

1. Удельная трудоемкость изготовления изделия t_уд (15):

, (15)

где T - суммарная трудоемкость изготовления продукции;

В - определяющий параметр продукции.

Суммарную трудоемкость Т рассчитывают по формуле (16):

, (16)

где t_i - трудоемкость по отдельным цехам, участкам или видам

работ, входящим в технологический процесс изготовления

данной продукции;

k - количество цехов, участков или видов работ.

Сравнительная трудоемкость Т_ср определяется по (17):

, (17)

где Т_баз - базовая трудоемкость, принятая для сравнения при оценке

уровня технологичности по рассматриваемому виду затрат.

2. Удельная материалоемкость продукции m_уд определяется по формуле (18):

, (18)

где М - суммарная материалоемкость продукции;

В - определяющий параметр продукции.

Суммарная материалоемкость продукции в килограммах определяется по формуле (19):

, (19)

где m_i - материалоемкость i-й составной части продукции;

n - число составных частей.

Сравнительная материалоемкость М_ср вычисляется по (20):

, (20)

где М_б - базовая материалоемкость, принятая для сравнения при

оценке уровня материалоемкости.

К дополнительным показателям относится, например, коэффициент использования материала К_и.м., характеризующий эффективность использования материальных ресурсов при изготовлении продукции:

, (21)

где М_г - количество (масса) материала в готовой продукции, кг;

М_в - количество (масса) материала введенного в технологический

процесс, кг.

Показатели технологичности применяются при планировании, прогнозировании и оценке технического уровня и качества продукции. Они отражаются в стандартах, технических условиях и картах технического уровня и качества продукции. Базовые показатели технологичности систематически обновляются и постоянно поддерживаются на уровне лучших аналогичных показателей.

Показатели транспортабельности

Показатели характеризуют приспособленность продукции к транспортированию, а также к подготовительным и заключительным операциям, связанным с транспортированием.

К этой группе относятся показатели, характеризующие затраты, обусловленные выполнением операций по транспортированию продукции, а также заключительных и подготовительных работ. Эти показатели выбирают конкретно для определенного вида транспорта: железнодорожного, воздушного и т.д., а иногда для конкретного вида транспортных средств или для смешанных перевозок. Показателями транспортабельности являются:

средняя трудоемкость подготовки единицы продукции к транспортированию;

средняя стоимость единицы продукции на 1 км для определенного транспортного средства;

средняя продолжительность разгрузки партии продукции конкретного объема из средств транспортирования определенного вида;

максимально возможное использование емкости транспортного средства, выраженное в единицах продукции;

доля продукции, сохраняющей в заданных пределах свои свойства за время транспортирования, а также другие показатели.

Значение показателей транспортабельности могут быть получены экспериментальным, расчетным и экспертным методами. Например, доля продукции, сохраняющей в заданных пределах свои свойства за время транспортирования К_д определяется по формуле (22):

, (22)

где Q_п - количество продукции, погружаемой в транспортное средство;

Q_в - количество продукции, выгружаемой из него и сохранившей значения показателей качества в допустимых пределах.

Этот показатель (К_д) является также и показателем сохраняемости продукции в процессе транспортирования.

Другим примером является К_v коэффициент максимально возможного использования емкости транспортного средства или тары для партии рассматриваемой продукции, рассчитываемый по формуле (23):

, (23)

где N_в - количество продукции, выраженное в ее единицах;

V - емкость транспортного средства;

- коэффициент нормативных потерь емкости транспортного

средства (например, в связи с устройством проходов между

штабелями древесины).

Экспертный метод, принимаемый для показателей транспортабельности, позволяет оценить в баллах степень приспособленности продукции к транспортированию по качественным характеристикам:

- наличие устройств для перевозки;

- приспособлений для погрузки.

Чтобы оценить показатели транспортабельности необходимо знать данные о массе и объеме единицы продукции, показатели физико-механических свойств, габаритные размеры изделия, показатели сохраняемости продукции, нормы погрузочно-разгрузочных работ, восприимчивость перевозимых грузов к тепловым и механическим внешним воздействиям и другие.

Показатели стандартизации и унификации

Эти показатели характеризуют насыщенность продукции стандартными, унифицированными и оригинальными составными частями, а также уровень унификации с другими изделиями.

К стандартным относятся составные части изделия, выпускаемые по государственным и отраслевым стандартам.

К унифицированным относят:

- составные части изделия, выпускаемые по стандартам данного предприятия, если они используются хотя бы в двух различных изделиях, изготавливаемых этим предприятием;

- составные части изделия, получаемые предприятием в готовом виде как комплектующие составные части, в порядке кооперации с другим предприятием;

- заимствованные составные части изделия, то есть ранее спроектированные как оригинальные (для конкретного изделия) и примененные в двух или более изделиях, а также составные части снятых с производства изделий, при условии, что эти части отвечают современным требованиям.

К оригинальным относятся составные части изделия, разработанные только для данного изделия.

В группу показателей стандартизации и унификации входят:

1. Коэффициент применяемости К_пр (24):

, (24)

где n - общее количество типоразмеров составных частей;

n_о - количество типоразмеров оригинальных составных частей.

2. Коэффициент повторяемости К_п (25):

, (25)

где N - общее количество составных частей изделия;

n - общее количество типоразмеров составных частей изделия.

3. Коэффициент взаимной унификации для групп изделий К_м.у.(26):

, (26)

где n_i - количество типоразмеров составных частей d изделии;

n_max - максимальное количество типоразмеров составных частей

одного из изделия группы;

z - общее количество неповторяющихся типоразмеров

составных частей, из которых состоит группа;

н - общее количество рассматриваемых изделий в группе.

Патентно-правовые показатели

Данные показатели характеризуют степень обновления технических решений, использованных при получении продукции, их патентную защиту, а также возможность беспрепятственной реализации продукции в России и за рубежом.

К патентно-правовым относятся:

1. Показатель патентной защиты P_п.з. , который выражает степень защиты авторскими свидетельствами в России и патентами в странах предполагаемого экспорта или продажи лицензии на отечественные изобретения. Он позволяет судить о воплощении в изделии отечественных технических решений, признанных изобретениями в РФ и за рубежом.

, (27)

где m_j - индивидуальные коэффициенты весомости особо важных составных частей;

n - количество особо важных составных частей в изделии;

N_i - количество составных частей основной и вспомогательной

групп, защищенных авторскими свидетельствами в РФ или

патентами на отечественные изобретения в странах

предполагаемого экспорта;

N_io - общее количество учитываемых составных частей изделия

в основной или вспомогательной группе;

S - число групп значимости.

2. Показатель патентной чистоты P_п.ч. выражает степень воплощения в изделии, предназначенном для реализации только внутри страны, технических решений, не попадающих под действие выданных в РФ патентов исключительного права, а для изделия, предназначенного для реализации и за рубежом, - технических решений, не попадающих также под действие патентов, выданных в странах предполагаемого экспорта. Этот показатель позволяет судить о возможности беспрепятственной реализации изделия в России и за рубежом.

, (28)

где m_j - коэффициент весомости для основной или вспомогательной групп;

m_i - коэффициент весомости особо важных составных частей;

n - количество особо важных составных частей, обладающих патентной чистотой;

N_io - общее количество учитываемых составных частей изделий в i-й группе;

N_iн.п.ч. - количество составных частей изделия в группе, подпадающих под действие патентов, выданных в данной стране;

S - число групп значимости.

3. Показатель территориального распространения, который применяется в том случае, если патентная чистота не обеспечивается во всех странах предполагаемого экспорта.

При определении патентно-правовых показателей следует учитывать:

- наличие в изделии новых технических решений, на которые поданы заявки изобретения;

- наличие в изделии технических решений, защищенных авторскими свидетельствами на изобретение в России с приоритетом не более 10 лет, а также патентами или иными охранными документами в странах предполагаемого экспорта;

- наличие в изделии технических решений, подпадающих под действие патентов исключительного права, выданных в России, и патентов, выданных в странах предполагаемого экспорта;

- значимость и стоимостные показатели изделия в целом или его составных частей, попадающих под действие патентов;

- наличие регистрации промышленного образца и товарного знака в РФ, а также в странах предполагаемого экспорта.

Патентно-правовые показатели являются существенным фактором при определении конкурентоспособности продукции

Экологические показатели

Показатели характеризуют уровень вредных воздействий на окружающую среду, возникающих при эксплуатации или потреблении продукции. К данной группе относятся показатели:

содержание вредных примесей, выбрасываемых в окружающую среду;

вероятность выбросов вредных частиц, газов, излучений при хранении, транспортировании, эксплуатации или потреблении продукции.

При отсутствии данных об экологических показателях применяется оценка характеристик экозащитной техники: очистных устройств, глушителей, пылеулавливателей.

Сравнение экологических показателей должно осуществляться исходя из требований по охране окружающей среды согласно:

- международных стандартов, рекомендаций, норм;

- системы государственных стандартов в области охраны и улучшения использования природных ресурсов и других нормативных документов в этой области.

Организация учета экологических показателей должна обеспечить:

- защиту окружающей среды от антропогенного воздействия;

- рациональное природопользование;

- контроль безопасности продукции для окружающей среды, жизни, здоровья и имущества.

Показатели безопасности

Показатели характеризуют особенности продукции, обеспечивающие безопасность человека при эксплуатации или потреблении продукции, монтаже, обслуживании, ремонте, хранении, транспортировании от механических, электрических, тепловых воздействий, ядовитых и взрывчатых паров, акустических шумов, радиоактивных излучений и т.п. Показатели безопасности должны содержать требования по защите человека в условиях аварийной ситуации, не санкционированной и не предусмотренной правилами эксплуатации, в зоне возможной опасности.

К этим показателям относятся:

- вероятность безопасной работы человека в течение определенного времени;

- время срабатывания защитных устройств;

- сопротивление изоляции токоведущих частей, с которыми возможно соприкосновение человека;

- электрическая прочность высоковольтных частей.

Качественные характеристики продукции могут служить также показателями безопасности: наличие блокирующих устройств, ремней безопасности, ограждающих устройств.

Проведение оценки уровня качества продукции с учетом показателей безопасности осуществляется в соответствии с требованиями (нормами) безопасности человека:

системой государственных стандартов по безопасности труда;

правилами и нормами по технике безопасности, пожарной безопасности, производственной санитарии;

международными стандартами, рекомендациями, правилами.

Экономические показатели

Данные показатели характеризуют затраты на разработку, изготовление, эксплуатацию или потребление продукции. К ним относятся:

затраты на изготовление и испытание опытных образцов;

себестоимость изготовления продукции;

затраты на расходные материалы при эксплуатации технических средств.

Критические показатели

Показатели, используемые при создании правовой оболочки рынка. Это особая группа показателей. Принадлежность тех или иных показателей к этой группе определяется тем, какие из них приводятся в директивах (еэс)

- законах

- обязательных стандартах.

В настоящее время они делятся на 2 группы:

- определяющие требования, связанные с охраной окружающей среды;

- определяющие, связанные с безопасностью человека и объектов с ними связана обязательная сертификация

Показатели функционального качества

Показатели функционального качества включают:

- точность поставок (ТВС);

- условия поставок;

- условия платежа;

- система скидок;

- комплектность поставок;

- сроки и условия гарантии;

- удобство и быстрота сервисного обслуживания.

Показатели качества технологических процессов

1) Точность. Величина разброса результирующих параметров (выходные) (продукта) процесса от среднего значения.

2) Стабильность. Величина отклонения математического ожидания результирующего (выходного) от номинала.

3) Технико-экономические параметры:

- себестоимость;

- потери (на брак) процесса;

- ресурсосбережение;

- риск потребителя (вероятность того, что принятое за годное в процессе производства изделие, при эксплуатации окажется негодным);

- гибкость технологии - минимальная величина партии продукта, которую технология способна рентабельно производить, быстрота перестройки процесса (например, для создания нового продукта, оказания новой услуги.

4) Критические параметры:

- опасность для жизни;

- опасность для здоровья;

- опасность для окружающей среды;

- влияние на другие технические процессы и устройства (поля, наводки, помехи).

1.7 Методы определения показателей качества продукции. Методы оценки качества продукции

Виды методов определения показателей качества продукции

В зависимости от способа получения информации методы определения значений показателей качества продукции подразделяются на:

- измерительный, основанный на информации, получаемой с использованием технических средств, например, масса 1 м² бумаги, сила тока, длина лесопиломатериалов. Достоинством данного метода является малая трудоемкость, относительно малая погрешность и большая надежность результатов, недостатком - технологическая сложность и большие затраты времени на разработку методики оценивания качества;

- регистрационный, основанный на использовании информации, получаемой путем подсчета числа определенных событий, предметов или затрат, например, отказов изделия при испытаниях, числа частей сложного изделия (стандартных, унифицированных, оригинальных, защищенных авторскими свидетельствами). Этим методом определяются показатели унификации, патентно-правовые и другие;

- органолептический, основанный на информации, полученной с использованием органов чувств: зрения, слуха, обоняния, осязания и вкуса. Органы чувств человека служат приемниками для получения соответствующих ощущений, а значения показателей качества находятся путем анализа полученных ощущений на основе имеющегося опыта и выражаются в баллах. По трудоемкости, точности и воспроизводимости этот метод уступает измерительному. Точность и достоверность органолептического метода зависит от способностей, квалификации, возраста, пола, состояния здоровья и ряда других отличий экспертов. Преимуществом данного метода является относительная технологическая простота применения, малые затраты времени на разработку методики оценивания качества. С помощью этого метода определяют показатели качества пищевых, табачных, парфюмерных изделий, а также эстетические и эргономические свойства продукции. Органолептический метод не исключает возможности использования некоторых технических средств (лупа, микрофон и т.д.). В настоящее время ведутся исследования по возможности замены органолептического метода на метрологический (измерительный), например, с помощью методов физических измерений производилась оценка вкуса пищи или напитка, аромата вин, запаха пищи, свежести рыбы, белизны сахара. Имеются работы по оценке показателей эстетичности с помощью ЭВМ. Однако, разработка подобных практических методов еще не завершена и составляет большую и важную проблему квалиметрии;

- расчетный, основанный на информации, получаемой с помощью теоретических и эмпирических зависимостей. Этим методом пользуются при проектировании продукции, определяют показатели производительности, мощности, прочности.

В зависимости от источника информации методы определений значения показателей качества продукции подразделяют:

- традиционный, который проводится работниками специализированных экспериментальных и расчетных подразделений, предприятий, учреждений и организаций. К экспериментальным подразделениям относятся лаборатории, полигоны, испытательные центры, стенды и т.п., а к расчетным - конструкторские отделы, вычислительные центры, службы надежности и др.;

- экспертный, который проводится группой специалистов, экспертов, например, товароведов, дизайнеров, дегустаторов и т.п. С помощью экспертного метода определяют значения таких показателей качества, которые не могут быть определены более объективными методами. Более подробно этот метод будет освещен в последующих параграфах;

- социологический, который проводится методом опроса фактических или потенциальных потребителей продукции. Сбор мнений потребителей проводится путем устных опросов или с помощью распространения специальных анкет вопросников, а также путем организации конференций, выставок;

- смешанный, в котором значения некоторой части показателей качества определяется экспертным методом, а остальные - традиционным.

В отечественной и зарубежной практике оценивания качества более чем в 90 % случаев используются смешанные методы и иногда чисто экспертные методы.

В зависимости от величины погрешности, с которой определяются результаты количественного оценивания качества продукции, методы подразделяются на:

- точный метод, в рамках которого используются приемы и способы, позволяющие уменьшить погрешность и увеличить надежность полученных результатов. Метод характеризуется максимальной трудоемкостью;

- упрощенный метод, характеризующийся максимально допустимой величиной погрешности и минимально допустимой величиной надежности итоговых результатов:

- приближенный метод, который, с точки зрения погрешности и трудоемкости, является промежуточным между точным и упрощенным методами.

В подавляющем большинстве случаев и у нас, и за рубежом, используются упрощенные методы квалиметрии.

Методы оценки уровня качества продукции

Уровень качества продукции - это относительная характеристика качества продукции, основанная на сравнении значений показателей качества оцениваемой продукции с базовыми значениями соответствующих показателей.

Для оценки уровня качества однородной продукции применяют три метода: дифференциальный, комплексный и смешанный.

Дифференциальным называется метод оценки, основанный на сравнении единичных показателей качества рассматриваемого образца продукции с такими же показателями базового образца.

Комплексный метод осуществляется с использованием обобщенных показателей качества. В основе комплексного метода оценки уровня качества продукции лежит определение комплексных показателей качества. Комплексные показатели могут быть выражены через комбинацию единичных показателей, соответствующую определению комплексного показателя. Комплексные показатели разделяют на главные, интегральные, средневзвешенные. Когда это возможно, для оценки используется главный показатель, который наиболее полно отражает основное назначение продукции, например содержание каротина в хлорофилкаротиновой пасте.

Интегральный показатель качества продукции - это соотношение суммарного полезного эффекта от эксплуатации или потребления продукции и суммарных затрат на ее создание и эксплуатацию или потребление.

В том случае, когда невозможно определить главный и интегральный показатель качества для оценки продукции, применяют средневзвешенные показатели (среднее арифметическое взвешенное, среднее гармоническое взвешенное, среднее квадратическое взвешенное, среднее геометрическое взвешенное).

Следует обратить внимание, что комплексная оценка не дает представления об отдельных свойствах продукции; комплексные показатели можно получать при разном сочетании единичных показателей. Поэтому комплексные показатели должны дополнять, а не заменять отдельные показатели качества.

Смешанный метод объединяет в себе дифференциальный и комплексный методы. Этот метод применяют при большом числе единичных показателей качества или когда необходимо отдельно оценить особо важные показатели качества. Например, в нормативно-технической документации на кордную целлюлозу содержится 18 единичных показателей, из которых пять важнейших оцениваются дифференциальным методом, а по остальным тринадцати определены коэффициенты весомости и комплексный показатель качества.

При контроле качества продукции химико-лесного комплекса используется дифференциальный метод. Комплексный метод - для сравнения оценки продукции одного предприятия с продукцией другого, при заводской аттестации, сравнении продукции, различных бумагоделательных машин, различных смен и цехов. Смешанный метод используется для оценки уровня качества обоев.

Квалиметрические шкалы

В квалиметрии понятие шкала используется в математическом смысле, т.е. как метод оценивания и сопоставления свойств различных объектов. Различают три вида квалиметрических шкал - шкала порядка, шкала интервалов и шкала отношений.

Шкала порядка или шкала рангов - это такой метод оценивания, при котором оцениваемые параметры, показатели или иные объекты оценивания располагаются в порядке увеличения или уменьшения значения параметра (показателя) или свойства объекта, причем способ определения порядка расположения не связан с какой-либо численной характеристикой оцениваемых объектов. Классическим примером оценивания с применением шкалы порядка является оценивание твердости минералов на основе шкалы Мооса.

При оценке качества продукции, в которой учитывается несколько свойств объекта, объекты можно только упорядочить в ряд, ранжировать по увеличению или уменьшению значения показателя качества. Но при этом оказывается невозможным определить, на сколько или во сколько раз один объект по качеству отличается от другого. Можно только сказать, что объект А больше объекта Б и т.д. В этом случае качество характеризуется вектором, координатами которого являются показатели свойств, учитываемых при оценке.

На шкале порядка возможны только логические операции, но не возможны математические действия. Размеры объектов при этом неизвестны.

Шкала интервалов - это такой метод оценивания, при котором существенной характеристикой является разность между значениями оцениваемых параметров, которая может быть выражена числом установленных в этой шкале единиц. При этом начало отсчета может быть установлено произвольно (например, температурная шкала Цельсия, где за ноль принята температура таяния льда).

При оценке качества продукции по квалиметрической шкале интервалов из j-го значения показателя качества рассматриваемой продукции P_j вычитается j-е значение показателя качества базового образца P_jбаз.

Шкала интервалов может применяться, например, для характеристики таких свойств продукции, которые связаны с температурными режимами (минимальная рабочая температура криоинструмента, морозостойкость искусственной кожи, минимальная температура морозильной камеры в холодильнике).

На шкале интервалов возможны простейшие математические действия - вычитание и сложение (аддитивные операции), можно сказать на сколько объекты больше или меньше, но сами размеры объектов при этом неизвестны. Эта шкала совершеннее шкалы порядка и информативнее.

Шкала отношений - это такой метод оценивания, при котором используется единица измерения и, следовательно, величина оцениваемого параметра может быть представлена в виде

Q = qN, (29)

где Q - величина оцениваемого параметра;

q - единица измерения;

N - положительное действительное число, являющееся количественной характеристикой этого параметра.

Оценка качества по квалиметрической шкале отношений сводится к нахождению относительных показателей качества К_j.

Шкала отношений самая совершенная из всех видов шкал, она применима к большинству измеряемых параметров. На шкале отношений можно совершать все математические операции - аддитивные (сложение, вычитание) и мультипликативные (умножение и деление).

Из рассмотренных трёх типов шкал на практике чаще всего применяется шкала отношений и шкала порядка.

1.8 Экспертный метод

Общие представления

Экспертные методы применяются при решении следующих задач:

формулирование и уточнение цели оценки качества продукции;

разработка классификации продукции и потребителей;

построение иерархической структурной схемы показателей качества;

определение коэффициентов весомости показателей;

определение базовых значений показателей.

Применение экспертного метода предполагает соблюдение следующих условий:

экспертная оценка производится в случае невозможности использования более объективных методов для решения вопроса;

мнения экспертов должны быть независимыми;

формулировка вопросов, поставленных перед экспертами, должна исключать возможность различного толкования;

эксперты должны быть компетентны в решаемых вопросах;

количество экспертов должно быть оптимальным;

ответы экспертов должны быть однозначными и обеспечивать возможность их математической обработки.

Операции, выполняемые экспертами можно разделить на два класса: органолептические и мыслительные. Органолептические выполняются с помощью органов чувств, а мыслительные - принятие решений на основе переработки информации. К недостаткам экспертных методов следует отнести присущий ему субъективизм, а также явление конформизма - влияние преобладающего в группе суждения на мнение эксперта.

Применение экспертных методов требует привлечения высокопрофессиональных экспертов. В нашей стране еще не развит институт экспертов профессионалов по оценке качества. Поэтому, для этих целей, как правило, приглашаются специалисты по оцениваемой продукции.

В настоящее время активно заявляет о себе новый термин - “экспертные системы”. Под экспертной системой понимается система “человек - машина”, в которой человек играет решающую роль при вынесении оценок. Экспертные системы подразделяют на две группы:

- системы, функционирующие за счет знаний, в основном, в процессе поиска информации;

- системы, имеющие в своем составе ЭВМ с соответствующим математическим обеспечением, способные “отвечать” на вопросы типа “что будет, если...?”

Считается наиболее перспективным развитие экспертных систем первого типа, так как, прежде всего человек, в отличие от ЭВМ, может творчески мыслить и синтезировать информацию.

Формирование и подготовка экспертной комиссии

Экспертные комиссии, создаваемые для оценки качества продукции, состоят из двух групп: рабочей (организационная) и экспертной. Рабочая группа занимается разработкой методики оценивания качества, организацией и проведением экспертной оценки качества, обработкой полученной от экспертов информации и анализом результатов. В состав рабочей группы входит организатор, консультант по оцениваемой продукции и технические работники для выполнения машинописных, чертежных, вычислительных работ. Экспертная группа выполняет только оценочные операции.

Организация, в которой формируется экспертная комиссия, должна издать приказ или распоряжение, где указывается состав экспертной комиссии, обязанности ее членов, период и продолжительность работы. Для повышения качества работы экспертов, необходимо, чтобы состав экспертной комиссии был постоянным достаточно длительное время. В.И. Галеев считает, что в состав экспертной группы следует включать 7-12 (15) человек. При этом целесообразно принимать решение, за которое подано не менее 2/3 голосов членов экспертной комиссии. Г.Г. Азгальдов предлагает для упрощенного метода оценивания численность экспертной группы от 7 до 10 человек. В отдельных случаях, когда времени на разработку мало (не больше месяца), а оцениваемый объект сложный (например, грузовой автомобиль или морское судно) необходимо образовать две или три экспертных группы, численностью по 7-10 человек. В этом случае каждая группа работает на отдельных группах свойств объекта.

Если же для оценки качества используется приближенный или точный методы, то применяется более сложный и более точный способ определения численности экспертной группы, который основан на двух основных положениях:

1. Чем больше экспертов, тем, при прочих равных условиях, выше достоверность коллективной экспертной оценки g^э, тем меньше относительная погрешность и выше доверительная вероятность (надежность) , с которой вычислены g^э. Причем:

, (30)

где g_ист - истинное значение той характеристики, которая определяется экспертным методом;

g - абсолютная погрешность, определяющая доверительный

интервал:

g =g_{ист -} g^э. (31)

2. Чем больше предварительной информации известно рабочей группе относительно экспертной группы и выносимых ею оценках, тем, при прочих равных условиях, может быть меньше численность экспертов.

При создании экспертной группы используются следующие методы анализа соответствия экспертов предъявляемым требованиям:

1) Качественный метод, при котором соответствие определяется в процессе беседы с экспертом организатора-руководителя деятельностью экспертной комиссии и консультанта по оцениваемой продукции.

2). Количественный метод включает в себя следующие виды оценки качества экспертов:

эвристические - значения оценок качества экспертов определяются человеком;

статистические - значения оценок получаются в результате обработки ответов экспертов;

тестовые - значения оценок находятся в результате специальных испытаний экспертов;

документальные - значения оценок основываются на анализе документальных данных об экспертах;

комбинированные - значения оценок получаются с помощью некоторой совокупности перечисленных методов.

Перед работой экспертов необходимо обсудить с ними следующие вопросы:

сущность понятия “качество продукции”;

основные термины и определения по оцениваемой продукции и квалиметрии;

сущность экспертных методов и область их применения;

основные оценочные операции, их описание, специфика, трудности выполнения;

наиболее распространенные ошибки экспертов, содержание и программа проводимой работы;

методы обработки значений экспертных оценок и их сущность.

Необходимо, чтобы структура экспертной группы, ее профессиональный состав и количество экспертов соответствовали способу опроса.

С этими целями рабочая группа выбирает способ опроса экспертов и проводит его до формирования экспертной группы.

Опрос экспертов осуществляется индивидуально или совместно с другими экспертами; с обсуждением суждений эксперта на заседании экспертной группы или без него. Опрос может заключаться в беседе эксперта с техническим работником, по схеме “вопрос - ответ” (интервьюирование), в самостоятельном заполнении карты опроса (анкетирование), в заполнении карты опроса, получая при этом все необходимые разъяснения от технического работника (смешенное анкетирование).

Если используется упрощенный метод оценивания качества, то рабочая (организационная) группа проводит выбор экспертов в следующем порядке. Отбирается группа потенциальных экспертов, численностью на 2 -5 человек больше, чем положено иметь в экспертной группе. Затем в личной беседе с каждым потенциальным экспертом стараются получить информацию о качестве самого эксперта. Г.Г. Азгальдов предлагает “дерево свойств” эксперта в виде рисунка 8.

Рассмотрим содержание каждого из приведенных свойств.

Компетентность - всестороннее знание экспертом объекта (профессиональная компетентность) и методов оценивания его качества (квалиметрическая компетентность). Профессиональная компетентность включает знание методов проектирования и производства продукции, показателей качества аналогов, перспектив развития продукции, условий и характера эксплуатации. Квалиметрическая компетентность обеспечивает понимание принципов и методов оценки качества продукции, практическое умение пользоваться ими, знание типов оценочных шкал, субъективных вероятностей и умение различать достаточное число градаций оцениваемого объекта. Компетентность является наиболее важным, но трудно оцениваемым свойством. Оценка специалиста по уже освоенной им профессии является достаточно простой, но экспертам приходится работать на стыке специальностей, здесь требуется оригинальное мышление, интуиция, умение оценить новые идеи, а “чрезмерный профессионализм” может мешать выйти эксперту за рамки его профессиональных представлений.

Для определения показателя компетенции чаще всего используют два метода: самооценка и взаимооценка, на них мы остановимся ниже. Расчетная формула показателя компетентности К_ком выражена в виде:

К_{ком =} 0,4К ^с _ком + 0,6 К^в_{ком ,} (32)

где К ^с_ком - результат самооценки, в баллах;

К^в_ком - результат взаимооценки, в баллах.

Рисунок 3 Свойства, характеризующие качество эксперта

Уверенность - убежденность эксперта в правильности выбранной им оценки.

Объективность - способность эксперта быть объективным, то есть при участии в экспертизе не поддаваться ведомственным, начальственным или личным интересам.

Деловитость - умение быстро выполнять порученную работу, способность быстро переключаться с оценки одного показателя на оценку другого, умение работать с людьми в конфликтной ситуации, способность противостоять мнению большинства при уверенности в своей правоте, обоснованность и мотивированность выносимых оценок и суждений, умение четко формулировать свои мысли.

Заинтересованность - желание делать порученную работу зависит от его индивидуальных способностей, загруженности основной работой, целей экспертизы и возможностей использования ее результатов в своей практической деятельности.

Учитывая эти свойства, рабочая группа отбирает 7-10 экспертов, у которых они выражены в наибольшей степени.

Окончательным этапом формирования экспертной группы является проведение тестирования, самооценки, взаимооценки экспертов, анализа их надежности и проверки согласованности мнений.

Тестирование проводится для установления компетентности и профпригодности экспертов и заключается в решении экспертами задач, подобных реальным, с известными (но не экспертам) ответами.

Самооценка экспертов состоит в ответе каждым из них в строго ограниченное время на вопросы анкеты, после чего эксперт по бальной системе проверяет свои профессиональные знания и деловые качества.

Если эксперты имеют опыт совместной работы, то они могут провести взаимную оценку друг друга.

Анализ надежности экспертов проводится по степени надежности, которую можно рассчитать, основываясь на сведениях о результатах работы эксперта в других экспертных группах. Степень надежности - это отношение числа случаев, когда мнение эксперта совпало с результатами экспертизы, к общему числу экспертиз, в которых он участвовал.

Согласованность мнений экспертов оценивается коэффициентом конкордации W , о котором будет рассказано ниже.

Проведение экспертного опроса

Опрос экспертов должен соответствовать следующим требованиям:

- ограниченное количество вопросов, задаваемых эксперту;

- полнота охвата решаемой задачи;

- всестороннее рассмотрение вопроса;

- ограниченное время опроса;

- возможность применения заочного опроса;

Операции экспертной оценки качества выполняются по этапам:

1. Подготовительный этап:

- формулирование цели оценки;

- формирование рабочей группы.

2. Этап работы рабочей группы:

- уточнение цели оценки;

- выбор методов, модификаций, способов и процедур оценки;

- определение перечня операций, выполняемых экспертами;

- формирование экспертной группы;

- выбор методов, способов и процедур опроса экспертов.

3. Этап работы экспертной группы:

- классификация продукции и потребителей;

- определение номенклатуры показателей качества;

- определение коэффициентов весомости показателей;

- определение базовых значений показателей;

- определение оценок единичных показателей;

- определение комплексных показателей.

4. Заключительный этап:

- обработка значений экспертных оценок;

- анализ результатов и подготовка решения экспертной группы.

При реализации третьего этапа - работы экспертной группы, получают ответы экспертов, которые можно разделить на:

1. Общие ответы в виде описаний, их используют при определении и уточнении целей оценки и условий эксплуатации (потребления) продукции или как источник дополнительной информации при оценке качества продукции.

2. Классификационные ответы могут быть как в виде описаний, так и в виде шкалы наименований (например, деление потребителей на группы в соответствии с условиями потребления оцениваемой продукции).

3. Оценочные ответы представляют в количественном виде (баллы, проценты, доли единицы) или качественной форме (“хорошо - плохо”, “достаточно - недостаточно”), их используют при определении коэффициентов весомости, значения оценок показателей качества. При оценке качества опрос экспертов рекомендуется проводить в два - три тура: индивидуальный и групповой. Это позволяет обеспечить независимость суждений экспертов в первом туре, (что снижает отрицательное конформное и авторитетное влияние) и обмен информацией между экспертами в последующих турах. Проведение более трех туров опроса экспертов нецелесообразно.

Необходимость повторения операций экспертизы оценки качества продукции может возникнуть по различным причинам:

- сравнение результатов, полученных с использованием одинаковых процедур в различных условиях;

- сравнение различных методов или процедур, например, очного или заочного опроса;

- повышение точности результата за счет многократного обмена информацией;

- оценка качества эксперта за счет определения стабильности его суждения, выраженного показателем воспроизводимости.

К одной из разновидностей многоэтапного метода относится метод Делфи, который американцы довольно долго держали засекреченным.

Метод Делфи был предложен в начале пятидесятых годов американскими учеными Т.Дж. Гордоном и О. Хелмером для решения военных проблем. Название этого метода происходит от древнегреческого города Дельфа, где с IX в. до н. э. при храме Аполлона существовал совет мудрецов - “дельфийский оракул”. Назначение метода Делфи состоит в выявлении мнения специалистов в обстановке, исключающей прямые дебаты между ними, но позволяющей им неоднократно взвешивать свои суждения, учитывая ответы коллег.

Характерными чертами метода Делфи являются:

- анонимность; эксперты не встречаются друг с другом;

- ответы на вопросы обязательно содержат количественную характеристику;

- многоэтапность; после каждого тура эксперты знакомятся с ответами коллег и при необходимости составляют письменные обоснования своих точек зрения, что может найти отражение в изменении мнений эксперта на следующем этапе опроса;

- контроль; после каждого тура проводится статистическая обработка полученных ответов до тех пор, пока степень согласованности мнений экспертов не достигнет заранее выбранного значения.

Количество проводимых туров опроса зависит от квалификации специалистов и опыта. При особо важных измерениях можно учитывать весовые коэффициенты квалификации экспертов. В среднем считается достаточно проведения трех туров для группы, состоящей из 10-12 экспертов.

По способу проведения экспертные опросы подразделяются:

- непосредственное измерение;

- ранжирование;

- сопоставление.

При непосредственном измерении экспертным методом значения показателей качества определяются в установленных единицах: единицы СИ, баллы, нормо-часы, рубли, единицы условного топлива и т.д. Такие измерения могут проводиться по шкале отношений или по шкале интервалов. Для измерения по шкале отношений требуется наличие эталона. Непосредственное измерение весовых коэффициентов, сумма которых должна равняться единице, производится по шкале интервалов.

Значения коэффициентов рассчитываются по формуле (33):

, (33)

где n - количество экспертов;

m - число взвешиваемых показателей;

G_ij - коэффициент весомости j-го показателя в баллах, данный

i-м экспертом.

Непосредственное измерение экспертным методом является наиболее сложным и требует высококвалифицированных экспертов.

Ранжирование заключается в расстановке объектов измерений или показателей качества в порядке их предпочтения или по важности. Место, занятое при такой расстановке называется рангом. Согласно метода предпочтения эксперта просят пронумеровать все весомости M_j в порядке их предпочтения так, что весомость наименее предпочитаемого свойства получает номер 1, следующее - 2, и чем важнее свойство, тем больше значение весомости.

Расчетная формула весомости j-го свойства M_j :

, (34)

где W_jl - место, на которое поставлена весомость j-го свойства у

l-го эксперта;

r - количество экспертов;

n - количество свойств.

Согласно метода ранга эксперт делает оценку важности каждого свойства по шкале относительной значимости в диапазоне от 1 до 10, причем он может присваивать свойству как целые, так и дробные числа. В данном методе расчетная формула весомости M_j имеет вид:

, (35)

Где

(36)

причем P_jl - оценка весомости j-го свойства у l-го эксперта.

Сопоставление подразделяется на последовательное и попарное. Метод последовательного сопоставления заключается:

1. Расположение весомостей всех свойств в порядке предпочтения аналогично методу предпочтения (ранжирования).

2. Наиболее важное свойство получает весомость M_j = 1,0; все остальные - в порядке убывания в диапазоне от 1 до 0.

3. Если свойство с весомостью M₁ важнее всех остальных свойств вместе взятых, то M₁ увеличивается до величины, превосходящей сумму всех прочих весомостей:

, (37)

Если же эксперт считает, что свойство M₁ менее важное, то проводится обратная процедура:

, (38)

4. Аналогичным образом сопоставляется второй объект с совокупностью всех остальных, стоящих ниже рангом, и так далее для всех остальных. При этом нужно следить, чтобы не нарушалось предпочтение первого объекта перед совокупностью всех остальных, если оно установлено на предыдущем этапе.

...