Разработка проекта СМК проектно-конструкторской организации

МОСКОВСКИЙ ГСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(МИИТ)

Кафедра «Машиноведение и сертификация транспортной техники»

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Разработка проекта СМК проектно-конструкторской организации

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………………………...........	2
1. Место проектирования в жизненном цикле продукции. Основные задачи оптимального проектирования…………………………………………………………………………..	4
1.1. Место проектирования в жизненном цикле продукции………………………………..	4
1.2. Основные задачи оптимального проектирования……………………………………….	12
2. Управление качеством опытно-конструкторских работ………………………………….	21
2.1. Контроль качества опытно-конструкторской разработки……………………………...	21
2.2. Применение систем автоматизированного проектирования…………………………..	30
2.3. Повышение качества результатов опытно-конструкторских работ посредством применения методологии робастного проектирования……………………………………..	34
3. Методика разработки системы менеджмента качества проектно-конструкторской организации на примере ПКБ ЦТ.……………………………………………………………….	54
3.1. Основные принципы СМК. ………………………………………………………………	54
3.2. Этапы создания СМК……………………………………………………………………...	69
4. Метод экспертных оценок в условиях информационной неопределенности применительно к принятию решений на стадии технического проекта………………………..........	82
5. Безопасность жизнедеятельности. Расчет суммарного уровня звука в конструкторском бюро от внешних источников шума (расположенных за различными ограждающими конструкциями)…………………………………………………………………………	95
6. Оценка экономической эффективности создания системы менеджмента качества……	106
Заключение…………………………………………………………………………………......	114
Приложение А. Блок-схема бизнес процесса опытно-конструкторской разработки на примере отдела технологического оборудования ПКБ ЦТ ОАО РЖД»……………….......	115
Приложение Б. Основные направления деятельности подразделений ПКБ ЦТ………......	137
Приложение В. Проект руководства по качеству ПКБ ЦТ ОАО «РЖД»………………......	152
Список литературы…………………………………………………………………………….	210

Введение

Для повышения конкурентоспособности любая организация должна стремиться к повышению качества своей продукции совместно с повышением экономической эффективности своей деятельности. Для этого необходимо разработать и внедрить эффективную систему управления качеством.

Проектно-конструкторские организации, работающие в сфере железнодорожного транспорта, обладают некоторыми особенностями:

- повышение качества работ, выполняемых проектно-конструкторскими организациями, прямым образом не влияет на конкурентоспособность самих организаций, т. к. их владельцем и основным заказчиком является ОАО «РЖД»; при этом качество этих работ существенно влияет на конкурентоспособность ОАО «РЖД», как основного перевозчика в сфере железнодорожного транспорта, по отношению к другим видам транспорта;

- проектно-конструкторские организации железнодорожного транспорта не проектируют такие объекты как подвижной состав, устройства пути, строительно-дорожные машины и т. п., – этим занимаются заводы по производству изделий для железнодорожного транспорта; проектно-конструкторские организации железнодорожного транспорта проектируют технологии ремонта подвижного состава и других объектов железнодорожного транспорта, оборудование для их ремонта, средства измерений, испытательные стенды; разрабатывают системы менеджмента качества.

Задачи конструирования в проектно-конструкторских организациях на железнодорожном транспорте включают [16]:

- создание оборудования, обладающего наиболее высокими технико-экономическими и эксплуатационными показателями и отвечающего потребностям железнодорожного транспорта и общества в целом (например, требования по экологии);

- создание технологий, отвечающих потребностям железнодорожного транспорта и формирующих наибольший экономический эффект.

Главными показателями качества при проектировании оборудования являются: высокая производительность, экономичность, прочность, надежность, долговечность, малые масса и металлоемкость, габариты, энергоемкость, объем и стоимость ремонтных работ, расходы на оплату труда операторов, высокий технический ресурс и степень автоматизации, простота и безопасность обслуживания, удобство управления, сборки и разборки, экологическая безопасность, эстетика.

Главными показателями качества при проектировании технологического процесса ремонта являются: производительность, экономичность, общая и экологическая безопасность, расходы на оплату труда, ресурс восстановленного объекта.

Главным показателем системы менеджмента качества является экономическая эффективность этой системы.

Несмотря на то, что проектно-конструкторские организации железнодорожного транспорта разрабатывают системы качества для депо и других предприятий и организаций, у многих из них не имеется собственной сертифицированной системы качества.

Целью данного дипломного проекта является разработка проектных предложений по созданию системы качества проектно-конструкторской организации, работающей в сфере железнодорожного транспорта.

Для достижения этой цели надо решить следующие задачи:

- определить место и значение проектирования в процессе жизненного цикла изделия;

- описать структуру и функции подразделений проектно-конструкторской организации;

- определить стадии и этапы опытно-конструкторской разработки и методы контроля качества на каждом этапе разработки, в том числе определить документы, разрабатываемые проектно-конструкторской организацией;

- разработать предложения по созданию системы менеджмента качества проектно-конструкторской организации.

Место проектирования в жизненном цикле продукции. Основные задачи оптимального проектирования.

1.1. Место проектирования в жизненном цикле продукции.

Прежде чем определить место проектирования в жизненном цикле продукции рассмотрим все стадии жизненного цикла, которые может пройти продукт. Типичные этапы жизненного цикла продукции представлены на рис. 1.[18]

Маркетинговые исследования являются источником информации о состоянии потребительского рынка и перспектив его развития. На данном этапе решается общий замысел продукта, формируется образ, определяются самые общие характеристики.

Проектирование продукта представляет собой процесс разработки конструкторско-технологической и нормативной документации. Проектирование продукта связано с достоверностью информации, полученной в ходе маркетинговых исследований.

Проектирование подразделяют на три фазы:

системное проектирование, которое является наиболее творческой фазой, когда происходит техническое и технологическое воплощение идеи проектируемого продукта;

параметрическое проектирование, когда техническое и технологическое воплощение идеи проектируемого продукта реализуется конкретными значениями параметров для каждого этапа продукта;

проектирование допусков, когда устанавливаются допуски на все параметры продукта и процесса его производства в зависимости от возможностей самого процесса и применяемых измерительных инструментов.

Планирование и разработка процесса включает разработку проектно-конструкторской и нормативной документации для процесса производства продукции.

При разработке процесса нужно учитывать требования к процессу, порядок выполнения процесса, методы и средства контроля, требования к персоналу.

При проектировании процесса важны четыре элемента:

оборудование, нужно применять высокотехнологическое оборудование, позволяющее осваивать новые технологии;

кадры – основное вложение инвестиций нужно направлять на переобучение и побуждение рабочих работать более качественно;

методы, процедуры – порядок содержание выполнения работы;

стандарты по качеству и эффективности.

Процесс закупок включает выбор поставщиков на основе требований к входным материалам, определенных на этапе проектирования, закупку материалов и входной контроль по программам и методикам, разработанным на этапе проектирования.

Процесс производства можно представить в виде модели рис. 1.2.

Входом процесса производства являются поставляемые материалы и необходимая для производства информация. При этом под поставляемыми материалами понимается не только сырье и полуфабрикаты, но и вся необходимая конструкторско-технологическая и нормативная документация, разработанная на этапах проектирования продукта и планирования процесса. Выходом процесса производства является готовый продукт.

Проверка – выходной контроль произведенной продукции.

Упаковка и хранение. Упаковка должна обеспечить сохранность продукта и удобство его транспортировки. Продукт не всегда отправляют на продажу сразу после производства, поэтому производителю необходимо иметь складские помещения и условия, обеспечивающие сохранность продукции до поставки потребителю.

Продажа и распределение включает составление договора купли-продажи и доставку продукции потребителю.

Монтаж и наладка требуется для сложной технической продукции и должны осуществляться поставщиком или производителем продукции. Если это будет делаться неправильно, часть мощностей оборудования может быть не задействована, не говоря уже о том, что техника вообще может выйти из строя.

Техническая поддержка и обслуживание продукции в процессе эксплуатации должны обязательно предоставляться поставщиком или производителем для объектов техники.

Послепродажная деятельность включает помощь потребителю в эксплуатации продукта, особенно наукоемкого, гарантийное обслуживание и ремонт.

Утилизация и переработка после использования связана не только с применением утилизированных материалов продукта при его воспроизводстве, но и с обеспечением экологической безопасности продукта при его утилизации. Производитель не обязан самостоятельно организовывать утилизацию и переработку продукции. Важно предоставить технологию и обеспечить надзор за ее соблюдением.

Проектно-конструкторские организации на железнодорожном транспорте производят опытно-конструкторские работы, которые охватывают три этапа жизненного цикла продукции: проектирование продукта, проектирование технологического процесса производства, проектирование производства.

Опытно-конструкторская работа (ОКР) представляет собой сложный процесс разработки одного или нескольких исполнений изделия, сочетающий собственно конструкторские разработки с большим объемом расчетно-экспериментальных исследований, изготовлением объектов техники и их всесторонней экспериментальной проверкой и отработкой в процессе освоения промышленного производства.[15]

Для определения места и значения проектирования в жизненном цикле продукции рассмотрим этапы проектирования:

1 этап – формулирование цели (разработка технического задания) – процесс осмысления объекта на основе сопоставления и анализа данных практического опыта и результатов научно-исследовательских работ с потребностями народного хозяйства и формирования предварительных (возможных и желательных) очертаний объекта разработки, его существенных признаков, т. е. качественных особенностей, и количественного выражения этих признаков с учетом данных инженерного прогнозирования и параметрической оптимизации;

2 этап – информационное моделирование изделия (разработка проектной конструкторской документации: технического предложения, эскизного и технического проектов) – процесс последовательного углубления идеализированных знаний об объекте разработки, осуществляемый исходя из данных технического задания и практического опыта путем:

а) многократного (многовариантного) моделирования объекта посредством отображения его в документации, последующего сопоставления и анализа различных моделей, построенных на различных сочетаниях составляющих элементов, и выделение наиболее желательного (оптимального) варианта, т. е. разработки технического предложения;

б) проработки и изучения основных составляющих элементов оптимального варианта модели и принципов их взаимодействия посредством отображения модели в документации, т. е. разработки эскизного проекта;

в) всесторонней проработки и изучения модели, всех ее элементов и взаимосвязей посредством отображения их в документации, позволяющего получить полное представление об устройстве и принципе работы объекта, т. е. разработки технического проекта;

3 этап – материальное воплощение конструкторского замысла (разработка рабочей конструкторской документации: опытного образца или партии, установочной серии, установившегося серийного или массового производства) – процесс эмпирического познания объекта, осуществляемый путем изготовления и экспериментального исследования натурных образцов объекта техники в период освоения его производства, сопоставления опытных данных с техническим заданием и документацией на него и внесения необходимых уточнений в эту документацию.

Стадии разработки конструкторской документации и этапы работ установлены ГОСТ 2.103 – 68.

Техническое задание (ТЗ) – первая стадия разработки. Является исходным документом для разработки изделия и документации на него. Составляется на основе технических требований заказчика (заказа-заявки), а также результатов научно-исследовательских и экспериментальных работ, научного прогнозирования, анализа передовых достижений и технического уровня отечественной и зарубежной техники, изучения патентной документации.

ТЗ на разработку продукции является основным исходным техническим документом, определяющим необходимые и достаточные требования к разрабатываемой продукции.

В ТЗ предусматривают реализацию в полном объеме технических требований и всех обязательных требований распространяющихся на данный вид продукции.

Разработка ТЗ должна обеспечить формирование, как правило, полного комплекта функциональных, технологических, эксплуатационных, экономических и других требований к разрабатываемой продукции.

ТЗ в общем случае содержит (по ГОСТ 15.201-2000):

- наименование и область применения изделия, основание для разработки;

- цель и назначение разработки;

- источники разработки;

- технические требования;

- экономические показатели;

- стадии и этапы разработки;

- порядок контроля и приемки.

В разделе «Наименование и область применения» дается наименование и условное обозначение изделия, его классификация (классификационные признаки) и краткая характеристика области применения. В разделе «Основание для разработки» указываются полное наименование документов, на основании которых разрабатывается изделие; организация, утвердившая документ, и дата утверждения. В разделе «Цель и назначение разработки» определяется эксплуатационное и функциональное назначение, перспективность разрабатываемого изделия. В разделе «Источники разработки» дается перечень работ, каталогов, проспектов, патентов, экспериментальных разработок и конструкторских документов, используемых в качестве исходного материала. Раздел «Технические требования» содержит технические требования и нормы, определяющие эксплуатационные характеристики изделия и его показатели качества, соблюдение которых при проектировании обязательно. Раздел может состоять из подразделов, отражающих соответствующие требования, предъявляемые к продукции [13]:

- состав продукции и требования к устройству (содержанию);

- показатели назначения и технического совершенствования продукции;

- требования безопасности, охраны здоровья и природы;

- требования надежности;

- эстетические и эргономические требования;

- требования к составным частям продукции, исходным и эксплуатационным материалам;

- условия эксплуатации (использования);

- требования к патентной чистоте;

- требования технологичности и метрологического обеспечения;

- требования унификации и стандартизации;

- требования к маркировке и упаковке;

- требования к транспортированию и хранению;

- дополнительные требования.

В ТЗ включаются, как правило, прогнозируемые показатели технического уровня и качества, а для продукции на экспорт – показатели патентной чистоты и патентоспособности. В ТЗ должны содержаться необходимые для проектирования сведения, но нельзя ограничивать проектировщика в выборе путей достижения заданных показателей, за исключением случаев, когда ограничение диктуется требованиями взаимозаменяемости, технологичности, возможностями получения комплектующих изделий и другими обоснованными причинами.

В разделе «Экономические показатели» указывают лимитную цену изделия, ориентировочную экономическую эффективность, срок окупаемости затрат, предполагаемую годовую потребность на изделие, а также экономические преимущества изделия по сравнению с аналогами или прототипами. В разделе «Стадии и этапы разработки» указывают этапы разработки, а также перечень документов, подлежащих разработке и сроки их выполнения. В разделе «Порядок контроля и приемки» дается перечень документов, подлежащих согласованию и утверждению на отдельных стадиях проектирования, требования к приемке работы, изготовлению и испытанию опытных образцов.

Вторая стадия – разработка технического предложения. Это, в соответствии с ГОСТ 2.118 –73, совокупность конструкторских документов, обосновывающих техническую и технико-экономическую целесообразность разработки изделия на основе предложений в ТЗ, рассмотрения вариантов возможных решений с учетом достижений науки и техники в стране и за рубежом, патентных материалов, возможностей машиностроительных заводов отрасли и смежных отраслей. Техническое предложение включает, как правило, разработку функциональной схемы изделия, схемы процесса или перечня основного оборудования и схемы его расположения. Техническое предложение утверждается заказчиком и генеральным подрядчиком. Разработанным на этой стадии конструкторским документам присваивается литера «П».

Третья стадия – разработка эскизного проекта. В соответствии с ГОСТ 2.119 – 73 он включает совокупность конструкторских документов, содержащих принципиальные конструкторские решения и разработки общих видов (компоновок), дающих представление об устройстве разработанного изделия, принципе его действия, габаритах и основных параметрах. На этом этапе производятся основные расчеты работоспособности и надежности разработанной конструкции, выбираются или рассчитываются параметры проектируемых процессов, увязываются отдельные элементы конструкции или процесса. Конструкторским документам присваивается литера «Э».

Четвертая стадия – технический проект разрабатываемого изделия. Выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ 2.120 – 73 и содержит: принципиальные кинематические, метрологические, электрические, оптические и другие схемы, если их выполнение необходимо для разработки проектируемого изделия; чертежи общих видов изделия и его составных частей; пояснительную записку (ПЗ) к техническому проекту; карту технического уровня и качества изделия; ведомость технического проекта.

Пояснительные записки составляют при разработке технических предложений, эскизных и технических проектов. Объем и состав ПЗ для каждой стадии проектирования определяется полнотой и глубиной проработок, законченностью научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, а также детализацией графического материала. ПЗ к техническому проекту включает: выбор и обоснование конструкции проектируемого изделия; описание работы разработанного изделия; расчеты, подтверждающие работоспособность и надежность разработанного изделия (кинематический и силовой расчеты; расчеты на точность, прочность, жесткость, долговечность, оптические, электрические, гидравлические и другие расчеты, выполнение которых необходимо для разработки проектируемого изделия и предусмотрено заданием); расчет показателей качества спроектированного изделия (уровень стандартизации и унификации, показатели эргономичности и эстетичности, показатели патентной чистоты или патентоспособности и др.); описание работ с применением проектируемого изделия или инструкцию по его эксплуатации; другие разделы, предусмотренные ТЗ.

Ведомости технического предложения, эскизного проекта (ЭП) и технического проекта (ТП) составляют согласно ГОСТ 2.102–68.

Пятая стадия – разработка рабочей документации. Она выполняется по ГОСТ 2.102 – 68, ГОСТ 2.108 – 68 и ГОСТ 2.109 – 73 в виде: чертежей деталей, входящих в проектируемое изделие; сборочных чертежей; спецификаций проектируемого изделия или его составных частей. На этой стадии разрабатываются конструкции деталей, оптимальные по показателям надежности, технологичности и экономичности.

Разработка конструкторских документов, предназначенных для изготовления и испытания опытного образца (опытной партии). Корректировка конструкторских документов по результатам изготовления и заводских испытаний опытного образца (опытной партии) с присвоением конструкторским документам литеры «О». Государственные, межведомственные, приемочные и другие подобные испытания опытного образца (опытной партии). Корректировка конструкторских документов по результатам государственных, межведомственных, приемочных и других подобных испытаний опытного образца (опытной партии) с присвоением конструкторским документам литеры «О». При последующих (повторных) изготовлениях и испытаниях опытного образца (опытной партии) и соответствующей корректировке конструкторских документов им присваивают соответственно литеры «О₁», «О₂» и т. д.

Изготовление и испытание установочной серии. Корректировка конструкторских документов по результатам изготовления, испытания и оснащения технологического процесса ведущих составных частей изделия установочной серии с присвоением конструкторским документам литеры «А».

Изготовление и испытание головной (контрольной) серии. Корректировка конструкторских документов по результатам изготовления головной (контрольной) серии с присвоением литеры «Б» конструкторским документам, окончательно отработанным и проверенным в производстве изготовлением изделий по зафиксированному и полностью оснащенному технологическому процессу.

Из всего вышеперечисленного видно, что уже на стадии технического задания определяются условия эксплуатации, требования к маркировке и упаковке, транспортировке и хранению, требования по безопасности на всех этапах жизненного цикла, эксплуатационные характеристики изделия и его показатели качества, экономическая эффективность.

На стадии технического предложения учитываются возможности машиностроительных заводов для определения требований к производству и входным материалам.

На стадии эскизного проекта производятся расчеты работоспособности и надежности конструкции, которые важны при эксплуатации.

Технический проект содержит описание работ с применением изделия и инструкцию по эксплуатации.

На стадии разработки рабочей документации имеется полный комплект документов, содержащий функциональные характеристики изделия, требования к входным материалам, требования к конструкции изделия, как объекта производства, эксплуатации и ремонта, требования по утилизации продукции.

Таким образом, на этапе опытно-конструкторских работ разрабатываются все требования, выполнение которых необходимо для успешного функционирования изделия на всех последующих этапах жизненного цикла продукции. Можно сделать вывод о том, что проектирование является основополагающим этапом в жизненном цикле продукции. Поэтому для обеспечения качества продукции управление качеством процесса проектирования не менее важно, чем управление качеством производственного процесса.

1.2. Основные задачи оптимального проектирования.

Самой сложной задачей проектирования является выбор наиболее подходящего варианта из нескольких анализируемых. Такой выбор или усовершенствование объекта, устранение выявленных в процессе анализа недостатков в инженерном проектировании принято называть оптимизацией.

Основной принцип оптимизации: оценка целесообразности («качества») технической системы данного класса определяется эффективностью ее функционирования в системе более высокого класса. Например, качество ступени редуктора оценивают по ее влиянию на работу всего редуктора; качество редуктора оценивается в системе более высокого класса – грузоподъемной машине. В большинстве случаев можно использовать локальную или внутреннюю оптимизацию элементов, узлов и всего изделия, которая бывает полезной и для глобальной оптимизации. Целями локальной оптимизации являются: максимум экономичности (КПД), минимум массы, минимум трудоемкости изготовления и др.

Для большинства инженерных задач получение строго оптимального решения невозможно из-за недостаточности информации или некорректности поставленных задач. Ситуация осложняется отсутствием однозначного критерия оптимизации при решении абсолютного большинства задач. Отсюда вытекает понимание оптимизации объекта как внесение усовершенствований, которые определяются ограничениями, наложенными на процесс проектирования.

Поставленной цели могут соответствовать несколько аналитических моделей, дополняющих друг друга или конкурирующих. Для оценки возможности использования тех или иных решений необходимо выявить их достоинства или недостатки, произвести сравнение предполагаемых решений, т.е. накопить минимально необходимую информацию для собственно анализа, интерпретировать эти данные и выдать рекомендации по дальнейшему использованию решений. Анализ модели ведут в таком порядке:

- определяют показатели, например, работоспособность изделия, экономичность процесса при использовании данного решения;

- оценивают достоинства и недостатки; выделяют доминирующие факторы, влияющие на результат;

-определяют пути оптимизации модели и самого решения изделия (процесса).

Экспериментальные и комбинированные модели в ряде случаев могут быть описаны формально. Следовательно, они поддаются оптимизации наряду с чисто аналитическими моделями, для чего могут использоваться математические методы оптимизации. Как правило, эти методы сводятся к поиску экстремума целевой функции.

Применяются два основных типа методов оптимизации: классические (метод дифференциального исчисления, метод множителей Лагранжа, вариационное исчисление) и методы математического программирования, которые включают линейное и нелинейное программирование, динамическое программирование и др.

Для многих задач оптимизации не удается подобрать аналитические методы решений. В таких случаях применяются так называемые итерационные методы (последовательного приближения) поиска экстремума. Методы математического программирования предназначены для решения многовариантных задач, связанных с выбором наилучших решений из числа многих возможных.

Задачи линейного программирования характеризуются тем, что соответствующая им модель может быть составлена с помощью линейных уравнений и неравенств, представляющих условия задачи и целевую функцию в линейной форме. Наиболее распространенным методом линейного программирования является симплекс-метод и его модификации. Анализ (инженерный) и оптимизация должны проводиться после принятия каждого решения, которое влияет на результат проектирования.

Выбор критериев оптимизации.

Сложность оптимизации заключается в необходимости глубокого понимания происходящих явлений, правильного отражения их в формальной модели объекта, а также грамотного выбора критериев оптимизации. Когда невозможно получить решение на основе формально-логического подхода, выбор критериев приходится осуществлять интуитивно. Полученное таким образом решение следует называть не оптимальным, а оптимизированным, так как из-за недостаточно строгого учета всех факторов оптимизации найденный оптимум будет только условным, близким к оптимуму функции. Достижение оптимального решения затрудняется еще и тем, что возможные критерии оптимизации часто противоречат друг другу.

В качестве оптимизации принятого решения можно использовать оценки технического уровня и качества изделий.

Можно оптимизировать конструкцию, добиваясь равной прочности ее составных частей или минимальной массы и габаритов. Оптимизация по критериям надежности может дать результат, в значительной мере противоположный тому, который получается при оптимизации по себестоимости изделия.

В качестве экономических критериев оптимизации можно использовать трудоемкость изделия, а при проектировании его элементов – их трудоемкость. При этом необходимо учитывать возможное противоречие между низкой себестоимостью деталей или составных частей изделия и повышающейся из-за этого стоимостью изготовления или эксплуатации самого изделия. Например, более рентабельно использование в измерительных приборах алмазных наконечников по сравнению со стальными.

Помимо оптимизации процессов проектирования, рассмотренной выше, выполняется оптимизация проектно-конструкторских решений: получение желаемого эффекта при заданных ограничениях на используемые ресурсы.

Наиболее эффективным путем оптимизации (улучшения) проектно-конструкторских решений является функционально-стоимостной анализ (ФСА).

Суть ФСА:

-применение системного подхода при выявлении по возможности всех излишних затрат (трудоемкость, расход материалов и энергии и т.д.) в существующих или проектируемых изделиях;

-четкая организация работ, исходящая от руководства предприятием и направленная на проведение ФСА и реализацию его предложений.

При проведении ФСА выполняют следующую работу:

-выявляют и определяют функции (назначение) элементов изделия;

-оценивают стоимость выполнения каждой функции (в виде расхода материала, энергии, денежных затрат и т.д.);

-выделяют «лишние» (ненужные) функции и функции с чрезмерными затратами на реализацию;

-исключают элементы с ненужными функциями и выбирают наиболее рациональные технические решения элементов с чрезмерными затратами;

-реализуют на практике результаты ФСА.

При решении задач, связанных со снижением себестоимости, возможно применение двух подходов: предметного и функционального. При предметном (традиционном) подходе специалист формулирует задачу так: как снизить затраты на данное изделие?

При функциональном подходе специалист полностью абстрагируется от реальной конструкции анализируемой системы и сосредотачивает внимание на ее функциях. При этом изменяется и направление поиска путей снижения себестоимости продукции. Четко определив функции анализируемого объекта, их качественные характеристики, специалист по-другому формулирует задачу: необходимы ли эти функции? Если да, то необходимы ли предусмотренные количественные характеристики? Каким наиболее экономичным путем можно достичь выполнения функций?

Важность и целесообразность функционального подхода обуславливается тем, что потребителя интересуют не предметы и вещи как таковые, а те действия, которые он может производить с их помощью, т.е. их функции.

Для повышения качества выполнения процесса проектирования важно максимально быстрое и эффективное достижение цели проектирования, а это зависит не только от оптимизации процессов проектирования и проектно-конструкторских решений, но и от качества проектно-конструкторских документов, способа управления документооборотом, способа взаимодействия различных групп, занятых проектированием, методов контроля качества объекта разработки на каждом этапе проектирования, уровня образования персонала.

Требования, правила, нормы выполнения и применения конструкторской документации на продукцию установлены в стандартах Единой системы конструкторской документации (ЕСКД).

Оценка качества конструкторской документации производится по трем направлениям:

- нормоконтроль, целями которого являются: соблюдение в разрабатываемых изделиях норм и требований, установленных в стандартах; правильность выполнения конструкторских документов в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД; достижение в разрабатываемых изделиях высокого уровня стандартизации и унификации на основе широкого использования ранее спроектированных, освоенных в производстве и стандартизованных изделий, типовых конструкторских решений и исполнений; рациональное использование установленных ограничительных номенклатур стандартизованных изделий, конструктивных норм, марок материалов, профилей и размеров проката и т. п. Содержание и порядок нормоконтроля установлены ГОСТ 2.111-68 «ЕСКД. Нормоконтроль»;

- метрологическая экспертиза – анализ и оценка экспертами-метрологами правильности применения метрологических требований, правил и норм, связанных с единством и точностью измерений. Требования к метрологической экспертизе на железнодорожном транспорте установлены РД 32.73-97 «Порядок проведения метрологической экспертизы технической документации»;

- технологический контроль конструкторской документации, при котором разрабатываемая конструкция проверяется на соответствие ее требованиям технологичности. Содержание технологического контроля заключается в проверке полного и точного учета конструктором технологических требований к конструкции изделия как объекта производства, эксплуатации и ремонта.

Оценка качества проекта осуществляется путем проведения валидации.

Рассмотрим процесс валидации подробнее.

Проект любой продукции это совокупность моделей [32]:

- будущей продукции (чертежи, схемы);

- ее создания (маршрутная технология, операционная технология);

- ее эксплуатации (эксплуатационные и ремонтные документы).

Процесс формирования проектного решения состоит из процедур принятия и дальнейшего подтверждения его соответствия, т. е. проверки. Само принятие проектного решения – это выбор из альтернатив, а процедура подтверждения соответствия имеет много различных вариантов и соответствующих им терминов. В основном варианты зависят от времени, места проведения и эталонов, которые выбираются для подтверждения (таблица 1.1).

Таблица 1.1

Название процедур подтверждения соответствия проектных решений	Чему соответствует, т. е. эталон для подтверждения	Стандарт ISO 9001:2000
Нормоконтроль	ГОСТ 2.111-68	пп. 8.2.4 (абзац I)
Контроль в процессе проектирования	ГОСТ 14.206-73, РД 32.73-97, ГОСТ 15.201-2000, ОСТ 32.181-2001	пп. 8.2.4 (абзац I)
Проверка	Техническое задание, технические условия	пп. 7.3.5
Анализ	Возможным последствиям	пп. 7.3.4
Валидация	Реальным условиям эксплуатации	пп. 7.3.6
Окончательный контроль	Требования наличия положительных результатов промежуточных контролей	пп. 8.2.4 (абзац 3)
Согласование	Требования заказчика

Валидация является одним из способов подтверждения соответствия, наряду с проверками, контролем, согласованием, нормоконтролем и т. д. В проектировании возможно два варианта проведения валидации проектного решения.

В первом случае это можно сделать непосредственно «на бумаге», т. е. отразить проектное решение на ватмане или экране компьютера. Например, проектным решением является рассчитанная и законструированная балка, которая должна выдерживать соответствующую нагрузку. Для подтверждения соответствия достаточно применить ту же методику расчета, которая использовалась при принятии этого решения (или альтернативную). Если эта методика апробирована и надежна, то повторный расчет даст абсолютную уверенность в правильности проектного решения. Доля таких проектных решений в общем объеме проектирования составляет не менее 80 %. К ним относятся проектные решения, принятые с использованием типовых проектов; типовых узлов и деталей; апробированных индивидуальных ранее разработанных проектных решений, которые применяются повторно; каталогов оборудования, сертифицированных в установленном порядке и т. п. Другими словами, это надежные, испытанные, много раз применяемые, не вызывающие сомнения проектные решения.

Во втором случае проектное решение можно проверить только в процессе эксплуатации продукции, а также проводя специальные испытания в условиях максимально приближенных к условиям эксплуатации. Такая необходимость возникает, когда применяют уже рекомендованные или объявленные в рекламах передовые технологии или материалы, новые методики расчетов, оборудование, которое раньше никогда не применялось, технологические решения, не имеющие аналогов, и т. п.

В пп. 8.3.5 стандарта ISO 9000:2005 валидация (validation) определяется как «подтверждение посредством предоставления объективного свидетельства того, что требования, относящиеся к конкретному предполагаемому использованию или применению, были выполнены». Важное примечание: «условия использования для целей валидации могут быть реальными или смоделированными». Проектная организация теоретически могла бы смоделировать испытания, но на практике такие ситуации не встречаются. Ключевыми словами являются «конкретное предполагаемое использование», т. е. нужно подтвердить, что в реальных (конкретных) условиях данное проектное решение будет работоспособным. Можно сказать, что валидация - это процедура сопоставления того, что задумано сделать (или еще пока делается), с тем, что необходимо потребителю для конкретного применения, т. е. сопоставление планируемого или промежуточного результата деятельности с текущими выходными требованиями – «взгляд вперед».

В пп. 7.3.6 стандарта ISO 9001:2000 требуется, чтобы валидация планировалась, и сохранялись записи результатов ее проведения. Планирование в данном случае предполагает указание на то, когда следует провести валидацию и как это сделать. На практике ответ на вопрос «когда» можно найти в графике проектирования. Как провести валидацию следует указать в специальной записи в проектной документации (все виды испытаний, которым должен подвергаться проект обычно содержаться в Техническом задании).

Валидация состоит из двух этапов. На первом этапе проектная организация перед началом работы планирует время проведения валидации при проектировании (график проектирования), а также разрабатывает регламент действий по проверке качества проектного решения в реальных условиях эксплуатации. На втором проводятся конкретные испытания (или другие аналогичные действия) с документальным подтверждением результатов испытаний.

Способы управления документооборотом, взаимодействия различных групп, занятых проектированием и повышения квалификации персонала организация должна устанавливать в своих внутренних документах.

Программы и методики испытаний, другие способы контроля качества объекта разработки на всех стадиях проектирования организация также разрабатывает самостоятельно.

Для того чтобы повысить качество проектирования, охватив при этом названные здесь аспекты деятельности организации необходимо создать систему менеджмента качества.

Система качества проектно-конструкторской организации должна быть взаимоувязана с основными этапами и видами проектной деятельности, определяющими качество проектной продукции или оказываемых проектных услуг. Особенностью деятельности по проектированию объектов железнодорожного транспорта является цикличность процесса создания проектной документации. Так, с момента формирования целей проектирования до выпуска рабочей документации для организации процессов изготовления изделия в заданных объемах проходит несколько проектных циклов, отличающихся в основном своими целями, задачами и масштабами проводимых работ, а также результатами, направленными на удовлетворение различных участников процесса проектирования (в том числе заказчика, органов государственного контроля и надзора, поставщиков и изготовителей оборудования, материалов и др.).

Цикличность проектного процесса отражает последовательное увеличение уровня детализации разрабатываемых проектных решений и соответствующей документации, обеспечивающей основные фазы "жизненного цикла" объекта разработки.

Система управления качеством проектно-конструкторской организации (ПКО) укрупнено может быть представлена в виде двухуровневой структуры, где на верхнем уровне обеспечивается функционирование системы управления качеством, а на нижнем - выполняются и обеспечиваются собственно процессы разработки проектной продукции, при этом объектом управления системы управления качеством является качество технологических процессов, осуществляемых в процессе разработки конструкторской документации.

Каждый проектная организация, создавая у себя систему качества на основе ИСО 9000, определяет состав элементов и процедуры, которые будут функционировать как на уровне органов управления, так и на уровне объекта управления, которые в совокупности образуют модель управления качеством конкретной проектно-конструкторской организации.

Основной производственный процесс нижнего уровня - процесс разработки конструкторской документации (КД).

Качество этого процесса в целом определяется уровнем:

- организационного обеспечения;

- нормативно - методического обеспечения;

- ресурсного обеспечения.

Требования, предъявляемые к организационному обеспечению процесса разработки КД:

- состав и объем проектно-конструкторской разработки (ПКР) по объемам должны соответствовать требованиям заказчиков, контрактов и договоров, в которых гарантируется высокое качество ПКР в установленные сроки;

- специализации, мощности и загрузки;

- в процессе взаимодействия участников процесса проектирования определяются соответствующие организационные формы, которые зависят от вида проекта и условий контракта.

К нормативно - методическому обеспечению процесса разработки КД предъявляются следующие требования:

- технология и процесс проектирования должны основываться на передовых (современных) методиках, включая математические методы, средства вычислительной техники и компьютерной графики;

- процедуры технологического процесса проектирования, т.е. собственно разработка КД должна выполняться в соответствии с требованиями всех действующих нормативных документов, которые включают:

- законодательные акты, ГОСТы, и другие нормативные документы в области проектирования;

- отраслевые нормативные документы и документы ПКО в области организации и технологии проектирования;

-должностные инструкции работников ПКО;

-документацию по унифицированным и типовым процессам проектирования;

- методы расчетов, технические обоснования, прикладные программы для ЭВМ и пр.

Ресурсное обеспечение этого процесса включает:

- обеспечение ПКО материально-техническими ресурсами (средства оргтехники, компьютеры, мониторы, принтеры, локальные сети, программные пакеты), которые используются в процессе проектирования;

- специалистов соответствующей квалификации.

Управление проектированием (процессом разработки КД) предполагает создание методик для разработки документов СК, определяющих и регламентирующих этот процесс, в т.ч.:

- порядок планирования (разработки) проектной документации;

- организационно - техническое взаимодействие подразделений;

- критерии оценки качества проектных решений.

Порядок выполнения технологических процессов проектирования определяется в необходимом объеме в официальной документации ПКО (в технологических инструкциях, регламентах, методиках, руководствах по выполнению работ, технологических картах, схемах и другой организационно - методической документации).

Процессы проектирования и вспомогательного обеспечения ПКО проверяются на способность производить проектную продукцию в соответствии с установленными требованиями нормативных документов и другими критериями качества.

В дипломе будет разработан проект системы менеджмента качества проектно-конструкторской организации на примере проектно-конструкторского бюро локомотивного хозяйства ОАО «Российские железные дороги» (ПКБ ЦТ ОАО «РЖД»).

Управление качеством опытно-конструкторских работ.

2.1. Контроль качества опытно-конструкторской разработки.

На рис. 2.1 приведена контекстная диаграмма опытно-конструкторской разработки. Целью построения контекстной диаграммы является определение этапов разработки и точек контроля.

IDEF3-модель бизнес-процесса опытно-конструкторской разработки на примере отдела технологического оборудования (ТО) ПКБ ЦТ приведена на рис. 2.2 (более подробно процесс представлен блок-схемой Приложение А).

Опытно-конструкторская разработка (ОКР) содержит следующие этапы (по ГОСТ 2.102-68):

- техническое задание (ТЗ);

- техническое предложение;

- эскизный проект (ЭП);

- технический проект (ТП);

- рабочая конструкторская документация (КД).

В процессе ОКР после каждого этапа проводится контроль качества разработанной документации. В зависимости от содержания документации проводят следующие виды контроля:

- контроль содержательной части документа, т. е. проверка вероятности реализации предложенных конструкторами идей (проводится на всех этапах ОКР);

- нормоконтроль – проверка соответствия оформления документов требованиям стандартов (проводится на всех этапах ОКР);

- метрологическая экспертиза проводится с целью анализа правильности применения метрологических требований, правил и норм, связанных с единством и точностью измерений (проводится на всех этапах ОКР);

- технологический контроль заключается в проверке полного и точного учета конструктором технологических требований к конструкции изделия как объекта производства, эксплуатации и ремонта;

- испытания макетов проводятся на этапах ЭП и ТП;

- на этапе разработки рабочей КД проводят следующие виды испытаний:

1) приемо-сдаточные испытания опытного образца;

2) предъявительские испытания опытного образца;

3) предварительные испытания опытного образца;

4) приемочные испытания опытного образца;

5) квалификационные испытания установочной серии.

По окончании каждого этапа ОКР проводится согласование разработанной документации с Заказчиком.

Нормоконтроль является завершающим этапом разработки конструкторской документации и проводится нормоконтролером.[4] Содержание нормоконтроля зависит от состава конструкторской документации. Нормоконтроль проводят в два этапа:

- проверка оригиналов конструкторских документов перед передачей на изготовление подлинников и размножение. Эти материалы предъявляют нормоконтролеру с подписями в графах "Разраб." и "Пров.";

- проверка конструкторских документов в подлинниках при наличии всех подписей лиц, ответственных за содержание и выполнение конструкторских документов, кроме утверждающей подписи руководителя организации или предприятия.

Нормоконтролер в проверяемых документах наносит карандашом условные пометки к элементам, которые должны быть исправлены или заменены. Сделанные пометки сохраняют до подписания подлинников и снимает их нормоконтролер. В перечне (или журнале) замечаний нормоконтролера против номера каждой пометки кратко и ясно излагается содержание замечаний и предложений нормоконтролера. По результатам нормоконтроля конструкторы производят корректирующие действия.

Подписание нормоконтролером проверенных конструкторских документов производится следующим образом:

- нормоконтролер подписывает документ в месте, отведенном для подписи нормоконтролера;

- документацию, утверждаемую руководителем организации или предприятия, нормоконтролер визирует до передачи на утверждение и подписывает в установленном месте после утверждения.

Изменения и исправления, указанные нормоконтролером и связанные с нарушением действующих стандартов и других нормативно-технических документов, обязательны для внесения в конструкторские документы.

Нормоконтролер в проверяемых документах наносит карандашом условные пометки к элементам, которые должны быть исправлены или заменены. Сделанные пометки сохраняют до подписания подлинников и снимает их нормоконтролер. В перечне (или журнале) замечаний нормоконтролера против номера каждой пометки кратко и ясно излагается содержание замечаний и предложений нормоконтролера. В организациях, где установлена система цифрового кодирования замечаний нормоконтролера, взамен изложения содержания замечаний проставляется соответствующий цифровой код по классификатору. По результатам нормоконтроля конструкторы производят корректирующие действия.

Нормоконтролер обязан систематически представлять руководству конструкторских подразделений сведения о соблюдении в конструкторской документации требований стандартов и других нормативно - документов, об использовании принципов конструктивной преемственности и о редакционно-графическом оформлении.

Порядок проведения метрологической экспертизы изложен в РД 32.73-97. Метрологическую экспертизу проводит главный метролог. В объем работ по метрологической экспертизе входит рассмотрение документа, выдача замечаний и предложений, повторное рассмотрение документа после доработки по замечаниям и предложениям метролога. При отсутствии или оперативном разрешении разногласий в процессе метрологической экспертизы документация визируется.

При метрологической экспертизе ТЗ анализируются исходные данные для решения вопросов метрологического обеспечения в процессе разработки конструкции. Если в ТЗ указаны номенклатура измеряемых параметров, требования к точности их измерений, то эксперт должен оценить оптимальность требований и возможность их обеспечения.

Основными задачами метрологической экспертизы конструкторской документации являются:

- оценка рациональности номенклатуры измеряемых параметров;

- проверка контролепригодности конструкции;

- проверка контролепригодности схем (электрических, пневматических, гидравлических и т. д.);

- установление технической и экономической обоснованности методов контроля.

В объем работ по метрологической экспертизе входит рассмотрение документа, выдача замечаний и предложений, повторное рассмотрение документа после доработки по замечаниям и предложениям метролога. Замечания эксперта, проводившего метрологическую экспертизу, могут быть зафиксированы в виде пометок на полях документа или оформлены в виде таблицы «Замечания и предложения, сделанные на основании метрологической экспертизы», подписываемой лицом, проводившим экспертизу. Для учета работ по МЭ документации и ее результатов ведется журнал учета технической документации, поступающей на метрологическую экспертизу.

Технологический контроль должен быть направлен на [8]:

- соблюдение в разрабатываемых изделиях установленных технологических норм и требований с учетом современного уровня развития данной отрасли техники и способов изготовления, эксплуатации и ремонта изделия;

-достижение в разрабатываемых изделиях заданных показателей технологичности;

- выявление наиболее рациональных способов изготовления изделий с учетом заданного объема выпуска, требования которого должны быть отражены в конструкторской документации.

Конструкторская документация не регламентирует технологические способы и методы изготовления, технологического обслуживания и ремонта изделия, однако содержащиеся в ней данные в значительной степени влияют на их выбор и применение при разработке производственной (технологической), эксплуатационной и ремонтной документации.[15]

Наибольшее распространение получил технологический контроль конструкторской документации на соответствие ее требованиям производственной технологичности.

Внутренний контроль выполняется во время разработки конструкторской документации специалистами той организации, которая занимается этой разработкой.

При технологическом контроле проектной и рабочей конструкторской документации применяются разнообразные методы сравнительной (качественной и количественной) оценки. Методы сравнительной качественной оценки составляют основу технологического контроля на всех этапах разработки рабочей конструкторской документации. Сущность их заключается в непосредственном сравнении (сопоставлении) контролируемого технического решения с решением, принятым за эталон. В результате сравнения в качестве оценочного критерия выбирается одна из альтернатив: «лучше» или «хуже»; «рационально» или «нерационально»; «хорошо» или «плохо»; «допустимо» или «недопустимо» и т. п.

В качестве эталона для сравнительной оценки принимаются:

- конструкция изделия-аналога из числа находящихся в производстве;

- конструкция изделия, исполнение которой представляет собой типовую структурную компоновку (для сборочных единиц) или комплексную деталь (для деталей);

- нормативно-технические требования к изделию, регламентированные в действующих нормативно-технических документах с учетом тенденций развития данного вида техники и производства;

- личный опыт исполнителя, осуществляющего технологический контроль (при достаточно высокой квалификации исполнителя).

Методы сравнительной количественной оценки применяются при технологическом контроле в случаях, когда необходимо дополнить качественную оценку технологичности конструкции изделия сравнением контролируемого технологического решения с решением, принятым за эталон, по основным показателям технологичности или по отдельным показателям, выражающим технологическую рациональность и преемственность конструкции изделия.

При сравнительной количественной оценке к основным показателям технологичности конструкции изделия относят его трудоемкость, материалоемкость, энергоемкость и технологическую себестоимость.

Показатели технологической рациональности конструкции изделия используют, как правило, для оценки рациональности состава и структуры изделия, его сложности, сборности и ремонтопригодности, легкосъемности составных частей, доступности мест обслуживания, удобства монтажа вне предприятия-изготовителя. Показатели преемственности конструкции изделия применяют для оценки конструктивной и технологической преемственности изделия, изменяемости и повторяемости его составных частей и их компоновок, конструктивных элементов и материалов. К ним, например, относят коэффициенты новизны изделия, применяемости унифицированных или стандартных составных частей, конструктивных элементов детали (резьб, креплений, галтелей, фасок, проточек, отверстий и т. п.) и материалов, повторяемости составных частей, конструктивных элементов и материалов и др.

Документы, предъявляемые на технологический контроль, должны быть подписаны в графах "Разраб" и "Пров". Контролер подписывает документ в графе Т. контр. Основной надписи. Во всех проверяемых документах наносят карандашом условные пометки к элементам, которые должны быть исправлены. Сделанные пометки сохраняют до ПОДПИСАНИЯ ПОДЛИННИКОВ. В перечне (или) Журнале замечаний против каждой пометки кратко и ясно излагают содержание замечаний и предложений технологического контроля. Предложения по изменению и исправлению, выявленные при технологическом контроле и связанные с нарушением действующих документов, обуславливающих технологичность конструкции, обязательны для внесения в конструкторские документы.[8]

Приемо-сдаточные испытания проводят для принятия решения о годности продукции к поставке ее и использованию.[13]

Предъявительские испытания – контрольные испытания продукции, проводимые службой технического контроля предприятия-изготовителя перед предъявлением ее для приемки представителем заказчика, потребителя или других органов приемки.[9]

Предварительные испытания опытного образца проводят с целью оценки соответствия технических характеристик и параметров (показателей) качества опытного образца, его составных частей требованиям ТЗ и комплекта конструкторской документации, качества отработки рабочей конструкторской документации, а также для определения возможности предъявления опытного образца на приемочные испытания. Предварительные испытания проводит изготовитель при участии разработчика.[13]

В процессе испытаний ведут журнал испытаний опытного образца и журналы испытаний его составных частей, в которых регистрируют:

- тип изделия, изготовитель, дата изготовления, дата поступления на испытания, идентификационные номера испытуемых изделий, результаты внешнего осмотра;

- ход и условия проведения испытаний;

- выявленные дефекты, неисправности, отказы составных частей опытного образца;

- способы и сроки их устранения;

- данные о проведенных настройках, регулировках;

- ежедневно выполняемую работу.

Результаты испытаний по проверке отдельных составных частей или параметров опытного образца оформляют протоколами.

Завершение предварительных испытаний оформляют актом, подтверждающим выполнение программы испытаний и содержащим конкретные и точные формулировки, оценки результатов.

Приемочные испытания проводятся для определения соответствия опытного образца техническому заданию, требованиям стандартов и технической документации и для принятия решения о возможности постановки продукции на производство. Приемочные испытания проводит комиссия по приемочным испытаниям.[19]

На приемочные испытания представляются[13]:

- опытный образец;

- утвержденное ТЗ;

- комплект КД согласно ТЗ (в том числе проект ТУ на продукцию);

- комплект ТД (если ее разработка предусмотрена ТЗ);

- комплект ЭД по ГОСТ 2.601 (если их разработка предусмотрена ТЗ);

- комплект ремонтной документации по ГОСТ 2.602 (если их разработка предусмотрена ТЗ);

- акт предварительных испытаний;

- протокол (протоколы) предварительных испытаний;

- другая документация и материалы, подтверждающие технический уровень и конкурентоспособность продукции, а также имеющиеся заключения органов, осуществляющих государственный надзор за безопасностью, охраной здоровья и имущества граждан и окружающей среды.

Квалификационные испытания проводятся на этапе освоения производства. Квалификационные испытания проводят для подтверждения готовности производства к выпуску продукции в заданных объемах и соответствующей требованиям НД и КД, проверки технологического процесса, обеспечивающего стабильность характеристик продукции[19].

Квалификационные испытания проводит комиссия. В состав комиссии, как правило, включают[13]:

- представителей Изготовителя;

- представителей Разработчика;

- Заказчика (основного потребителя) при их наличии;

- представителей специализированных организаций, в системе которых будет осуществляться гарантийное или послегарантийное обслуживание ЖТ (при необходимости);

- представителей других заинтересованных организаций (при необходимости).

Программу квалификационных испытаний разрабатывает Изготовитель с участием Заказчика и, при необходимости, Разработчика в соответствии с требованиями НД и КД на продукцию.

Положительные результаты квалификационных испытаний оформляют протоколом по форме, принятой у Изготовителя и актом. Акт утверждает руководитель Изготовителя при наличии подписей всех членов комиссии. Утвержденный акт квалификационных испытаний направляется Заказчику. При необходимости копия акта может быть направлена Разработчику. Утвержденный акт квалификационных испытаний является основанием для серийного производства ЖТ и присвоения КД и ТД литеры «А».

2.2. Применение систем автоматизированного проектирования.

Автоматизированное проектирование можно определить как технологию использования вычислительных систем для оказания помощи проектировщикам при выработке, модификации, анализе или оптимизации проектных решений.[20]

Целью создания систем автоматизированного проектирования (САПР) является повышение качества и технико-экономического уровня проектируемых объектов при их создании и применении, повышение производительности труда, сокращение сроков, уменьшение стоимости и трудоемкости проектирования.

САПР могут выполнять один этап проектирования из всех установленных для объекта - одноэтапные; несколько этапов проектирования из всех установленных для объекта – многоэтапные; все этапы проектирования, установленные для объекта – комплексные САПР.

При разработке продукции используются технологии автоматизированного проектирования (computer-aided design – CAD) и автоматизированной разработки или конструирования (computer-aided engineering – CAE).

Процесс разработки начинается с запросов потребителей, которые обслуживаются отделом маркетинга, и заканчивается полным описанием изделия.

Операции, относящиеся к процессу разработки можно разделить на аналитические и синтетические (рис. 2.3). Как следует из рис. 2.3, первичные операции разработки, такие как определение необходимости разработки, формулирование технических требований, анализ осуществимости и сбор важной информации, а также концептуализация разработки, относятся к процессу синтеза. Результатом подпроцесса синтеза является концептуальный проект предполагаемого продукта в форме эскиза или топологического чертежа, отражающего связи различных компонентов продукта. В этой части цикла делаются основные финансовые вложения. Необходимые для реализации идеи проекта, а также определяется его функциональность. Большая часть информации, порождаемой и обрабатываемой в рамках подпроцесса синтеза, является качественной, а, следовательно, неудобной для компьютерной обработки.

Готовый концептуальный проект анализируется и оптимизируется – это уже подпроцесс анализа. Прежде всего вырабатывается аналитическая модель, поскольку анализируется именно модель, а не сам проект. Несмотря на быстрый рост количества и качества компьютеров, используемых в конструировании, в обозримом будущем отказаться от использования абстракции аналитической модели конструкторы не смогут. Аналитическая модель получается, если из проекта удалить маловажные детали, редуцировать размерности и учесть имеющуюся симметрию. Типичные примеры анализа: анализ напряжений, позволяющий проверить прочность конструкции, контроль столкновений, позволяющий проверить прочность конструкции, контроль столкновений, позволяющий обнаружить возможность столкновений движущихся частей, составляющих механизм, а также кинематический анализ, показывающий, что проектируемее устройство будет совершать ожидаемые движения. Качество результатов, которые могут быть получены в результате анализа, непосредственно связано с качеством выбранной аналитической модели, которым оно ограничивается.

После завершения проектирования и выбора оптимальных параметров начинается этап оценки проекта. Для этой цели могут изготавливаться прототипы. В конструировании прототипов все большую популярность приобретает новая технология, названная быстрым прототипированием (rapid prototyping). Эта технология позволяет конструировать прототип снизу вверх, то есть непосредственно из проекта, поскольку фактически требует только лишь данных о поперечном сечении конструкции. Если оценка проекта на основании прототипа показывает, что проект не удовлетворяет требованиям, описанный выше процесс разработки повторяется снова.

Если же результат оценки проекта оказывается удовлетворительным, начинается подготовка проектной документации. К ней относятся чертежи, отчеты и списки материалов.

Рассмотрим, каким образом на этапах разработки могут быть применены технологии CAD и CAE.

В аналитической фазе проектирования ценность компьютеров проявляется по-настоящему. Программных пакетов для анализа напряжений, контроля столкновений и кинематического анализа существует столько, что приводить какие-либо названия смысла не имеет. Эти программные пакеты относятся к средствам автоматизированного конструирования (CAE). Главная проблема, связанная с их использованием, заключается в необходимости формирования аналитической модели. Аналитическую модель часто создают отдельно. Обычно абстрактная модель проекта создается в системе разработки рабочих чертежей или в системе геометрического моделирования, а иногда с помощью встроенных средств аналитического пакета. Аналитические пакеты обычно требуют, чтобы исследуемая структура была представлена в виде объединения связанных сеток, разделяющих объект на отдельные участки, удобные для компьютерной обработки. Если аналитический пакет может генерировать сетку автоматически. Человеку остается задать только границы абстрактного объекта.

Подпроцесс анализа может выполняться в цикле оптимизации проекта по каким-либо параметрам. Разработано множество алгоритмов поиска оптимальных решений, а на их основе построены коммерчески доступные программы. Процедура оптимизации может считаться компонентом системы автоматизированного проектирования, но более естественно рассматривать эту процедуру отдельно.

Фаза оценки проекта также выигрывает от использования компьютера. Если для оценки проекта нужен прототип, можно быстро сконструировать его по заданному проекту при помощи программных пакетов, генерирующих код для машины быстрого прототипирования. Такие пакеты считаются программами для автоматизированной подготовки производства (computer-aided manufacturing - CAD). Разумеется, форма прототипа должна быть определена заранее в наборе входных данных. Быстрое прототипирование – удобный способ конструирования прототипа, однако еще удобнее пользоваться виртуальным прототипом, который часто называется «цифровой копией» (digital mock-up) и позволяет получить столь же полезные сведения.

Когда аналитические средства для работы с цифровыми копиями станут остаточно мощными, чтобы давать столь же точные результаты, что и эквивалентные эксперименты на реальных прототипах, цифровые копии начнут вытеснение обычных прототипов.

Последняя фаза процесса разработки – подготовка проектной документации. На этом этапе чрезвычайно полезным оказывается использование систем подготовки рабочих чертежей. Способность подобных систем работать с файлами позволяет систематизировать хранение и обеспечить удобство поиска документов.

Автоматизированное проектирование представляет собой технологию, состоящую в использовании компьютерных систем для облегчения создания, изменения, анализа и оптимизации проектов. Таким образом, любая программа, работающая с компьютерной графикой, так же как и любое приложение, используемое в инженерных расчетах, относится к системам автоматизированного проектирования. Другими словами множество средств CAD простирается от геометрических программ для работы с формами до специализированных приложений для анализа и оптимизации. Между этими крайностями умещаются программы для анализа допусков, расчета масс-инерционных свойств, моделирования методом конечных элементов и визуализации результатов анализа. Самая основная функция CAD - определение геометрии конструкции (детали механизма, архитектурные элементы, электронные схемы, планы зданий и т. п.), поскольку геометрия определяет все последующие этапы жизненного цикла изделия. Для этой цели обычно используются системы разработки рабочих чертежей и геометрического моделирования. Вот почему эти системы обычно и считаются системами автоматизированного проектирования. Более того, геометрия, определенная в этих системах может использоваться в качестве основы для дальнейших операций в системах CAE и CAM.Это одно из наиболее значительных преимуществ CAD, позволяющее экономить время и сокращать количество ошибок, связанных с необходимостью определять геометрию конструкции с нуля каждый раз, когда она требуется в расчетах. Можно следовательно, утверждать, что системы автоматизированной разработки рабочих чертежей и системы геометрического моделирования являются наиболее важными компонентами автоматизированного проектирования.

Автоматизированное конструирование (computer-aided engineering – CAE) - это технология, состоящая в использовании компьютерных систем для анализа геометрии CAD, моделирования и изучения поведения продукта для усовершенствования и оптимизации его конструкции. Средства CAE могут осуществлять множество различных вариантов анализа. Программы для кинематических расчетов, например, способны определять траектории движения и скорости звеньев в механизмах. Программы динамического анализа с большими смещениями могут использоваться для определения нагрузок и смещений в сложных составных устройствах типа автомобилей. Программы верификации и анализа логики и синхронизации имитируют работу сложных электронных цепей.

Существует множество программных средств для оптимизации конструкций. Хотя средства оптимизации могут быть отнесены к классу CAE, обычно их рассматривают отдельно. Ведутся исследования возможности автоматического определения формы конструкции путем объединения оптимизации и анализа.

Замечательное достоинство методов анализа и оптимизации конструкций заключается в том, что они позволяют конструктору увидеть поведение конечного продукта и выявить возможные шибки до создания и тестирования реальных прототипов, избежав определенных затрат. Поскольку стоимость конструирования на последних стадиях разработки и производства экспоненциально возрастает, ранняя оптимизация и усовершенствование (возможные только благодаря аналитическим средствам CAE) окупаются значительным снижением сроков и стоимости разработки.

Таким образом, использование САПР позволяет эффективнее контролировать качество проекта и конструкторской документации, способствует сокращению сроков разработки и расходов, увеличению прибыли за счет более раннего введения изделия в производство.

2.3. Повышение качества результатов опытно-конструкторских работ посредством применения методологии робастного проектирования.

Как показано в главе 1 проектирование играет очень важную роль при обеспечении качества продукции. Одним из наиболее эффективных инструментов разрешения проблем, возникающих на этом этапе, является подход или методы Г. Тагути.

Методы Тагути (или, как их называет сам Генити Тагути, - «инжиниринг качества») принципиально отличается от общепринятых подходов в отношении того, как можно:

- измерять качество;

- улучшать качество и снижать затраты;

- поддерживать достигнутый уровень качества.

Применение методов робастного проектирования позволяет добиться быстрого и значительного улучшения качества продукции при одновременном снижении ее себестоимости.

Методы Тагути требуют знания нескольких фундаментальных понятий.[29]

У потребителя существует совершенно определенное мнение относительно того, как должна функционировать продукция в идеале, или об идеальной функции. Идеальная функция может быть представлена одним из двух вариантов:

- линейная зависимость, выраженная уравнением с точно известными коэффициентами;

- линейная зависимость, такая, что потребителю желателен как можно больший угол наклона ее графика к оси абсцисс.

Вид идеальной функции ограничен линейной зависимостью, так как такая форма представления данных более удобна для обработки, а различные варианты нелинейных зависимостей путем простой замены переменных могут быть легко сведены к линейным.

Фактор, выбранный исследователем в качестве аргумента для идеальной функции, называется сигналом. Но не только сигнал определяет значение выходной переменной. В общем случае все выходные переменные, способные объяснить результат эксперимента, можно разделить на две основные группы: те, которыми мы реально управляем (т. е. выбираем их значения по своему усмотрению), и те, которыми мы управлять не можем, либо по каким-то причинным не хотим.

Рассмотрим классификацию тех входных переменных, значения которых назначает исследователь (рис. 2.4).

Часть из них в ходе эксперимента намеренно варьируется исследователем с целью определения влияния на выходную переменную. Другая часть, как правило, не очень значительная, остается фиксированной на определенном уровне. Входные переменные, значения которых специальным образом изменяются во время исследования, принято называть управляемыми факторами.

На первый взгляд все они сводятся к сигналам. Но это не так. Причина заключается в том, что сигналы характеризуют в большей степени режим эксплуатации продукции, чем саму продукцию. Не вызывает сомнения и тот факт, что конструктивные особенности изучаемой разновидности продукции также оказывают влияние на выходную переменную идеальной функции. Параметры продукции, характеризующие конструктивные особенности вариантов ее исполнения называются факторами проектирования.

Рассмотрим более подробно входные переменные, принадлежащие ко второй из названных выше двух основных групп. Они носят название шумов. Нежелательная изменчивость функционирования продукции существует именно благодаря шумам, поэтому в методологии робастного проектирования им уделяется такое большое внимание. Рассмотрим их укрупненную классификацию (рис. 2.5).

Первую группу образуют внутренние (по отношению к продукции) шумы, обусловленные теми различиями, которые закладываются в продукцию на этапе производства. Все характеристики продукции (равно как и ее компонентов) свободным образом варьируются в пределах некоторых, наперед заданных допусков. Уже поэтому существуют объективные и вполне конкретные отличия одной единицы продукции от другой. Их влиянием на выходную переменную нельзя пренебречь, изучая функционирование отдельно взятой единицы продукции.

Попадая к потребителю, продукция начинает функционировать, и, вместе с тем, стареть и изнашиваться. В процессе ее эксплуатации неизбежно появляются дополнительные к уже рассмотренным отличия одной единицы продукции от другой. Они образуют вторую группу внутренних шумов (рис. 2.5).

Естественно, что шумы отражают е только различия между отдельными единицами продукции, но и различия в условиях ее применения. Поскольку продукция предназначена для человека, то и функционирует она непременно с той или иной степенью его участия. Это участие может быть различным по своему характеру. И характер этот непредсказуем.

Все эти различия, внешние по отношению к продукции, образуют третью группу шумов (см. рис. 2.5). В идеале продукция должна быть спроектирована таким образом, чтобы ее функционирование не зависело и от этого типа входных переменных.

Различия окружающей среды, характеризующие конкретные условия эксплуатации продукции, образуют четвертую группу шумов, также внешних по отношению к продукции.

Таким образом, отклик, представляющий собой результата эксперимента, рассматривается концепцией инжиниринга качества в виде неизвестной функции многих переменных, а именно: некоторого количества сигналов, далее, факторов, характеризующих конструктивные особенности продукции, и, наконец, целого ряда шумов.

Поскольку сигналы и факторы проектирования в совокупности образуют факторы, называемые управляемыми, можно записать

, (1)

uде C_j – j–й управляемый фактор;

N_k – k-й шум.

Важное различие между сигналами и факторами проектирования в том, что управление ими производится разными людьми и в совершено разное время. Значение сигналов, в общем случае, выбирает потребитель уже в ходе эксплуатации продукции. А значение других управляемых факторов назначает разработчик продукции на этапе ее проектирования.

При эксплуатации продукции потребитель, сталкиваясь с неизбежными вариациями в ее функционировании, как правило, вынужден самостоятельно предпринимать какие-либо меры для борьбы с этим явлением. Естественно, что такое положение дел приводит к дополнительным затратам с его стороны и ухудшает восприятие качества продукции в целом. Было бы правильным, если бы проблему существования вариаций в функционировании продукции решал ее производитель, наиболее эффективная возможность для этого у него существует уже на этапе проектирования продукции.[30]

Назовем проектирование робастным в том случае, если оно специальным образом направлено на снижение вариаций в функционировании продукции во всем диапазоне ее использования потребителем за счет уменьшения влияния шумов.

В качестве примера рассмотрим задачу проектирования последовательного контура бытового назначения, состоящего из активного сопротивления и индуктивности (рис. 2.6).

Предположим, что изучаемее устройство должно работать от питающей сети переменного синусоидального тока и способно функционировать надлежащим образом при действующем значении переменного тока в цепи 7,2 А. Таким образом, идеальная функция контура будет следующей:

y=7,2, (2)

где y – действующее значение силы тока, А. В данном примере сигнал отсутствует, все управляемые факторы здесь сведены к факторам проектирования.

Вместе с тем интересующий нас отклик является неизвестной функцией многих переменных (формула 1).

Перечислим основные шумы, которые, оказывая влияние на действующее значение силы тока у, превращают его в случайную величину.

Первая группа шумов. Предположим, что контур изготовляется серийно на основе закупаемых комплектующих изделий. Таким образом, точные значения активного сопротивления и индуктивности нам не известны. Предполагается лишь, что они располагаются в некоторых пределах, задаваемых соответствующими полями технических допусков.

Вторая группа шумов. Как величина активного сопротивления, так и величина индуктивности в ходе эксплуатации изделия будут изменяться вследствие процессов старения. Исходя из планируемого срока эксплуатации изделия, можно получить вполне определенное представление о том, какой тренд значений характеристик необходимо учесть. Если этого сделано не будет, то качество изделия с течением времени будет ухудшаться.

Третья группа шумов. Из методических соображений пример выбран достаточно простым, поэтому вариации функционирования, связанные с небрежным или неправильным использованием продукции потребителем, а также различиями в режимах нагружения контура здесь рассмотрены не будут.

Четвертая группа шумов. Среди особенностей окружающей среды наибольшее воздействие на величину отклика оказывает непостоянство действующего значения напряжения питающей сети, частоты синусоидального тока, температуры и влажности окружающего воздуха.

В числе входных переменных, которыми в данном случае реально управляют можно назвать следующие (по условию примера электрическая схема устройства рассматривается как уже выбранная):

- номинальное значение (совпадающее с центром поля допуска) активного сопротивления R;

- номинальное значение индуктивности L;

- тип и длина подводящих проводов;

- тип и способ соединения электрических контактов.

Зафиксируем величину сопротивления подводящих проводов, тип и способ соединения электрических контактов (а также все те управляемые входные данные, которые вследствие малой значимости не были перечислены выше) на каком-либо их конкретном уровне. Теперь задача робастного проектирования контура оказалась сведена к следующей: необходимо выбрать номинальные значения активного сопротивления R и индуктивности L таким образом, чтобы в присутствии шумов средний квадрат отклонения от цели

(3)

Оказался бы как можно меньшим.

Таким образом, поставленная задача полностью согласуется и с целями традиционного проектирования. Разница состоит лишь в том, что общепринятыми методами она практически неразрешима. А с помощью методологии Тагути эта задача успешно решается, хотя и используется при этом подходы, едва ли не диаметрально противоположные традиционным.

Традиционный подход к проектированию изначально ориентируется на заданное (целевое) значение силы тока в цепи. При этом могла быть использована следующая общеизвестная зависимость для подбора тех пар значений R и L, которые дают возможность достичь действующего значения тока в контуре, равного 7,2 А:

, (4)

где U – номинальное действующее значение напряжение питающей сети, В;

R – номинальное значение активного сопротивления, Ом;

f – номинальная частота питающей сети, Гц;

L – номинальное значение индуктивности, Гн.

Используя методику робастного проектирования, предстоит попробовать подобрать возможные пары величин R и L, первоначально не беспокоясь о получаемом значении тока в цепи, а лишь руководствуясь желанием снизить величину его разброса в присутствии шумов. Для того чтобы понять каким образом удобнее всего это можно было бы сделать воспользуемся следующими выводами.

В отношении некоторой характеристики качества у можно утверждать, что средний квадрат отклонения от цели d², являющийся мерой ее разброса вокруг своего целевого значения у₀, связан с другими числовыми характеристиками случайной величины соотношением

, (5)

где s, m - дисперсия и математическое ожидание случайной величины у, соответственно.

Слагаемые, входящие в уравнение (5), являются независимыми друг от друга.
В практике менеджмента качества более плодотворными и менее затратными являются попытки настроить процесс на цель, т. е. добиться уменьшения значения величины (m-у₀)², чем добиться снижения разброса значений характеристики качества вокруг среднего, т. е. уменьшения величины s².

Возвращаясь к рассматриваемому примеру последовательного контура переменного тока, будем решать поставленную задачу снижения величины d² в два этапа. Первоначально попытаемся снизить дисперсию действующего значения переменного тока в присутствии шумов. Когда наиболее соответствующие значения R и L будут найдены, будем настраивать контур для получения целевого значения силы тока.

Для предстоящего исследования необходимо выбрать управляемые факторы и задаться их уровнями (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Управляемые факторы и их уровни, выбранные для проектирования

последовательного контура переменного тока

Управляемые факторы	Уровни
Управляемые факторы	первый	второй	третий
R, Ом	R₁=5,0	R₂=15	R₃=30
L, Гн	L₁=0,01	L₂=0,05	L₃=0,10

Еще раз подчеркнем, что уровни активного сопротивления и индуктивности должны быть выбраны не исходя из прогнозируемого значения тока в контуре в соответствии с формулой (4), а руководствуясь доступным для производителя изделий диапазоном дешевых электронных компонентов. Необходимо стремиться к тому, чтобы диапазон этот был достаточно широким (в противном случае именно та комбинация уровней факторов, которая ведет к наибольшей робастности, может быть утеряна).

Для того, чтобы лучше охарактеризовать выбранные уровни факторов проектирования рассчитаем по формуле (4) значения тока в контуре для каждой пары значений R и L при U=220 В, f=50 Гц. Расчетные значения свидетельствуют о независимости только что отданных предпочтений от целевого значения силы тока в цепи (табл. 2.2).

Таблица 2.2

Ожидаемое действующее значение величины силы тока в контуре при различных

обработках управляемых факторов

у, А		L, Гн
у, А		0,01	0,05	0,10
R, Ом	5,0	37,3	13,3	6,92
	15	14,4	10,1	6,32
	30	7,29	6,50	5,06

Итак, выбирать оптимальную комбинацию управляемых факторов, призванную обеспечить наименьшее значение s² в присутствии шумов, нам придется из девяти вообще доступных в данном случае:

{R₁, L₁}, {R₁, L₂}, {R₁, L₃}, {R₂, L₁}, {R₂, L₂}, {R₂, L₃}, {R₃, L₁}, {R₃, L₂}, {R₃, L₃}. (6)

Каждая из перечисленных обработок в совокупности с допущениями, сформулированными ране относительно других управляемых входных переменных, полностью определяет параметры вариантов изучаемого контура. Далее необходимо выяснить какую именно дисперсию значений силы тока в цепи предопределяет каждая из комбинаций R и L.

Для этого сначала следует искусственным образом создать шумы, или, другими словами, – выбрать факторы шума и их уровни в целях дальнейшего варьирования в эксперименте. А затем – проанализировать поведение каждого из вариантов контура в присутствии факторов шума.

Для выбора уровней шумовых факторов необходимо изучить характер и величину влияния шумов (только тех, которые уже были выявлены выше) на выходную переменную. Для рассматриваемого примера последовательность проведения такого анализа могла бы выглядеть следующим образом.

Необходимо выбрать значения технических допусков для R и L. При этом будем руководствоваться принятым ранее решением о том. Что из всех доступных электронных компонентов должны быть выбраны лишь дешевые.
Процессы старения, развивающиеся в ходе эксплуатации изделия, приводят к закономерному изменению величин R и L. Поэтому результатом изучения влияния этой группы шумов также явится назначение некоторых пределов изменения величин активного сопротивления и индуктивности.
Необходимо проанализировать предполагаемые условия эксплуатации изделия и определить пределы возможного изменения напряжения и частоты питающей сети переменного тока.
Поскольку температура и влажность воздуха в комнате также приводят к смещению величин R и L, то необходимо скорректировать принятые (исходя из рассмотрения влияния первой и второй группы шумов) значения полей допусков на активное сопротивление и индуктивность, изучив предполагаемые условия эксплуатации изделия.

Результаты анализа приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.3

Факторы шума и их уровни, выбранные для проектирования

последовательного контура переменного тока

Шумовые факторы		Уровни
Обозначение, размерность	содержание	первый	второй
N₁, %	Отклонение значения R от номинального	-20	+20
N₂, %	Отклонение значения L от номинального	-10	+10
N₃, В	Изменения напряжения питающей сети	200	240
N₄, Гц	Изменения частоты питающей сети	45	55

После того, как все факторы и их уровни для предстоящего исследования оказались выбранными и зафиксированными, действующее значение переменного тока в контуре становится возможным рассматривать не как некоторую неизвестную функцию (1), а как вполне конкретную:

. (7)

Для того, чтобы задача исследования дисперсии отклика стала полностью определенной, остается лишь договориться о способе получения требуемых выборок значений выходной переменной. В таблице 2.1 определяется 9 (3´3=9) точек в пространстве факторов проектирования {R, L}, задаваемых комбинациями (6). Аналогично в таблице 2.3 определяются 16 (2´2´2´2=16) точек в пространстве факторов шума {N₁, N_2, N₃, N₄}. Поставив в соответствие каждой точке пространства {R, L} каждую точку пространства {N₁, N_2, N₃, N₄} при помощи уравнения (7) получим девять выборок значений интересующего отклика (рис. 2.6).

Причем каждая выборка будет состоять из 16 значений выходной переменной и соответствовать конкретному варианту контура переменного тока. Сравнение вариантов контура будет производиться после подсчета дисперсии отклика V_pq в каждой из указанных выборок.

В рассматриваемом примере функция (7) является известной. Поэтому спланированный эксперимент будет осуществлен не путем изготовления и испытания опытных образцов контура (их понадобилось бы 9´16=144) в соответствии с матрицами, представленными на рис. 2.7, а путем компьютерного моделирования с использованием формулы (4).

Покажем ход выполнения расчетов для получения, например, значения V₁₂ - дисперсии отклика, характеризующей вариант контура с номинальными величинами R=5,0 Ом и L=0,05 Гн:

(А). (8)

Остальные значения входной переменной, входящие в выборку, подсчитываются аналогично и приведены в таблице 2.4.

Таблица 2.4

Выборка значений выходной переменой для варианта контура с активным сопротивлением R=5,0 Ом и индуктивностью L=0,05 Гн

Номер экспериментальной единицы	Обработка шумовых факторов	Отклик, А
1	1111	15,00
2	1112	12,46
3	1121	17,99
4	1122	14,95
5	1211	12,46
6	1212	10,30
7	1221	14,95
8	1222	12,36
9	2111	14,22
10	2112	12,00
11	2121	17,06
12	2122	14,40
13	2211	12,00
14	2212	10,03
15	2221	14,40
16	2222	12,04

Затем, используя значения из таблицы 2.4, находится среднее арифметическое отклика:

(А). (9)

Для искомой выборочной дисперсии запишем:

(10)

Расчеты для стальных восьми вариантов контура выполняются аналогично, и их результаты приведены в табл. 2.5.

Таблица 2.5

Результаты расчетов для примера проектирования последовательного контура переменного тока

Номер обработки управляемых факторов	Обработка управляемых факторов	Среднее арифметическое отклика, А	Дисперсия отклика, А²	Квадрат коэффициента вариации, 10^-2
1	11	37,9	47,5	3,32
2	12	13,5	4,92	2,68
3	13	7,04	1.45	2,93
4	21	14,9	10,7	4,82
5	22	10,2	2,65	2,55
6	23	6,38	1,01	2,47
7	31	7,59	2,93	5,09
8	32	6,63	1,61	3,65
9	33	5,10	0,663	2,55

На основании данных таблица 2.5 можно сделать вывод, что поставленная задача поиска варианта контура, обладающего наименьшей дисперсией в присутствии шумов, пока не может быть решена напрямую. Действительно, как только что выяснилось, дисперсия существенно зависит от среднего значения отклика. И если мы будем при проектировании контура руководствоваться именно ею, то тогда всегда будем ошибочно приходить к тому варианту, который ведет к наименьшему отклику, а не к наименьшей зависимости от шумов.

Из создавшейся ситуации есть весьма простой выход. В качестве меры робастности в данном случае необходимо рассмотреть не дисперсию, а ее отношение к квадрату среднего отклика. Численно она равна квадрату хорошо известной меры разброса случайной величины, называемой коэффициентом вариации. Для рассматриваемого примера результаты расчета коэффициента вариации приведены в последнем столбце табл. 2.5.

Например, в отношении его выборочного значения для контура. Характеризуемого номинальными величинами R₁=5,0 Ом и L₂=0,05 Гн, получим:

. (11)

При очередной смене критерия выбора (первоначально мы рассматривали средний квадрат отклонения от цели, затем - дисперсию) сразу же выявляется требуемое решение. Как это следует из табл. 2.5, искомым вариантом контура является тот, который обладает активным сопротивлением R₂=15 Ом и индуктивностью L₃=0,10 Гн. Именно при этой обработке управляемых факторов достигается наименьшее из возможных значение квадрата выборочного коэффициента вариации. В частности, здесь его величина вдвое меньше (2,47 против 5,09), чем в том варианте контура, который характеризуется значениями R₃=30 Ом и L₁=0,01 Гн.

Полученный результат является очень важным. Выявленная закономерность неравноценности вариантов продукции в отношении устойчивости к шумам носит общий характер, подтверждая саму возможность отыскания робастного решения задачи проектирования.

Первый из двух запланированных этапов снижения величины d², таким образом, завершен. Было достигнуто максимально возможное в данных условиях снижение квадрата коэффициента вариации выходной переменной. На втором этапе робастного проектирования предстоит обеспечить требуемое значение тока в контуре. Действительно, как это следует из табл. 2.5, при выбранных оптимальных величинах активного сопротивления R₂=15 Ом и индуктивности L₃=0,10 Гн средняя сила тока в контуре равна 6,38 А, что в значительной мере отклоняется от его целевого значения, равного 7,2 А.

В условиях рассматриваемого примера возможности для настройки контура на цель крайне ограничены.Говоря точнее, они сводятся все к тому же изменению номинальных значений активного сопротивления и индуктивности. Для требуемого увеличения тока в контуре мы должны попытаться уменьшить (либо – обе сразу, либо – одну из двух) величины R и L. Делать это придется очень осторожно, так как любое из указанных изменений может привести к частичной потере робастности.

Тщательное изучение данных табл. 2.5 позволяет сделать вывод, что уменьшение активного сопротивления с 15 до 5 Ом ( при зафиксированной величине индуктивности) приводит к нежелательному возрастанию меры робастности с 2,47^.10^-2 до 2,93^.10^-2. Напротив, уменьшение значения индуктивности до величины 0.05 Гн ( при зафиксированном значении активного сопротивления, равном 15 Ом) увеличивает квадрат коэффициента вариации лишь до значения 2,55^.10^-2. Следовательно, необходимо зафиксировать величину R на оптимальном уровне 15 Ом и попытаться отыскать требуемое решение, изменяя величину L.

Поскольку в стандартных условиях эксплуатации величина тока в контуре должна быть равна 7,2 А. то требуемое номинальное значение индуктивности может быть найдено путем простой подстановки значений у=7,2 А и R=15 Ом в уравнение (4). При частоте питающей сети, равной 50 Гц, и напряжении 220 В, мы получим значение L, равное о,085 Гн.

Организуем при найденных значениях сопротивления и индуктивности проверочный эксперимент (опять же вычислительный), полностью аналогичный тем расчетам, что были рассмотрены выше, и зафиксируем его результаты в первой строке табл. 2.6.

Таблица 2.6

Результаты проверочного и сравнительного экспериментов для последовательного контра переменного тока

Номер варианта контура	Номинальное значение R, Ом	Номинальное значение L, Гн	Среднее арифметическое отклика, А	Квадрат коэффициента вариации, 10^-2	Дисперсия отклика, А²	Средний квадрат отклонения, А²
1	15	0,085	7,25	2,41	1,27	1,19
2	30	0,018	7,48	4,88	2,73	2,64

Обратим внимание на то, что среднее значение тока получилось равным не 7,2 А, как можно было бы ожидать, а 7,25 А, т. е. на 0,05 а больше требуемого значения. Таким образом, здесь мы сталкиваемся еще с одним очень важным явлением. Дело в том, что шумы как таковые не только приводят к появлению разброса. Но и смещают среднее значение отклика. Теперь сравним только что спроектированный оптимальный контур с тем его вариантом, который вполне мог быть получен традиционными средствами (см. последнюю строку табл. 2.6). Значения номинальных величин активного сопротивления и индуктивности в последнем случае точно соответствуют полученным из уравнения (4) для величины тока в контуре, равной 7,2 А, напряжения питающей сети – 220 В и частоты переменного тока - 50 Гц. Вместе с тем, выборочное среднее отклика, явившееся одним из результатов сравнительного эксперимента, еще более значительно отклонилось от своего целевого значения (7,48 А по сравнению с требуемым 7,2 А). Эта разница объясняется указанным выше влиянием на среднюю величину тока факторов шума. Важно отметить, что явление это также не может быть адекватно учтено методами традиционного проектирования. В результате требуемых 7, 2 А вариант контура № 2 будет выдавать потребителю в среднем 7,48 А.

Меньшая по значению величина критерия робастности в случае варианта контура № 1 предопределяет меньшее же значение дисперсии отклика (1,27 по сравнению с 2,73). Теперь, в целях количественного сравнения достигнутого уровня качества изделия (в первом его варианте), рассчитаем выборочную величину среднего квадрат отклонения от цели d² для каждого из вариантов цепи по следующей формуле:

, (12)

где m - среднее арифметическое выборки, А;

N - объем выборки;

V_ij - выборочная дисперсия, А²;

Для первого из двух вариантов контура

(А²). (13)

В случае сравнительного эксперимента вычисления выполняются аналогично. Их результата занесен в табл. 2.6.

Полученные значения d² свидетельствуют о том, что уровень качества изделия в первом варианте его исполнения на 220 % выше, чем во втором (100 %´2,62:1,19=220 %). Оптимальный вариант контура не только имеет высокую стабильность от изделия к изделию (поскольку в минимальной степени зависит от разброса характеристик комплектующих изделий), но и устойчиво снабжает потребителя током требуемой величины независимо ни от условий эксплуатации, ни от времени, прошедшего с начала его использования.

Такое улучшение качества является безусловным преимуществом применения методов Тагути. Объясняется это тем, что при традиционном подходе к проектированию невозможно обнаружить хоть какую-то разницу между вариантами цепи, характеризуемыми значениями R=15 Ом и L=0,085 Гн, с одной стороны, и значениями R=30 Ом и L=0,018 Гн – с другой. Происходит это по той простой причине, что различия между указанными контурами появляются лишь в присутствии шумов (которые, существуют всегда), а в стандартных условиях эксплуатации каждый из них выдает потребителю требуемую величин – 7,2 А действующего значения силы тока.

Дальнейшее возрастание уровня качества изделия возможно, например, путем сужения допусков на закупаемые комплектующие изделия, при этом следует строго придерживаться найденного робастного решения задачи проектирования.

Теперь, оценивая результаты эксперимента, проведем сопоставление традиционного и робастного подхода к проектированию.

Работы в рамках традиционного подхода (ГОСТ Р 15.201-2000) начинаются с выявления требований к продукции (рис. 2.8). [31]

На этапе разработки документации, исходя из представлений о том, каким образом должна функционировать продукция в некоторых стандартных условиях эксплуатации, выбираются и фиксируются величины всех ее технических характеристик (параметров проектирования). Затем изготовляется опытный образец. Поскольку здесь и далее термин «продукция» понимается в самом широком смысле, то в качестве опытного образца может выступать не только изделие, но, например, математическая модель (в случае компьютерного моделирования), вариант процесса или услуги.

Далее опытный образец продукции подвергается тестированию, которое, как правило, осуществляется уже с учетом различия возможных условий эксплуатации изделия (т. е. в присутствии некоторых шумов). Однако традиционный подход не располагает ни развитой концепцией шумов, ни, тем более, методологией работы с ними. Поэтому попытки добиться устойчивости к шумовым факторам, не будучи систематизированы, могут привести к отысканию наиболее робастного решения задачи лишь случайно. Кроме этого, даже успешное прохождение тестовых испытаний не гарантирует. Что продукция будет должным образом функционировать на протяжении всего предусмотренного срока службы при всем том многообразии условий эксплуатации, которые будет определять ее потребитель.

Результатом неудачного тестирования в данном случае явится пересмотр выбранных значений характеристик продукции либо (в худшем случае) ее концепции. Затем – вновь изготовление опытного образца и вновь тестирование. А поскольку, скорее всего, оно будет осуществляться уже при других значениях шумов, то вновь – неудача. Причем такие итерации в рамках цикла «назначение величин характеристик – испытание опытного образца - изменение параметров проектирования» могут продолжаться неопределенно долго.

Таким образом, можно сделать вывод, что традиционный подход лишен ключевых (с точки зрения методов Тагути) этапов работ, состоящих в робастной оптимизации проекта. Подход инжиниринга качества (рис. 2.9) отличается от традиционного именно тем, что предусматривает указанную оптимизацию буквально на каждой стадии проектирования и разработки продукции.

Конечно, для идентификации требований, разработки технического задания и формирования совокупности возможных концепций продукции применяются те же самые методы, что и при традиционном подходе. Но вот выбор концепции уже производится, в том числе с учетом требований устойчивости к шумам.

Величины технических характеристик продукции (параметры проектирования) оптимизируются на робастность при помощи той самой двухэтапной процедуры, которая была продемонстрирована на примере последовательного контура переменного тока. Иными словами, сначала благодаря использованию того или иного критерия робастности достигается максимально возможное снижение дисперсии отклика, а затем производится настройка совокупности значений характеристик проекта для достижения целевых показателей его функционирования. Технические допуски при этом предполагаются максимально широкими из всех возможных, что обеспечивает низкие производственные затраты.

На рисунке 2.10 показан графическое представление двух последовательных этапов процедуры робастной оптимизации по Тагути:

а - исходная ситуация, характеризуемая широким и смещенным относительно цели (MSL) распределением изучаемой выходной переменной;

б – результат внедрения первого этапа робастной оптимизации (распределение стало узким, но еще больше отклонилось от своего целевого значения);

в – результат внедрения второго этапа робастной оптимизации (по-прежнему узкое распределение, но уже настроенное на цель).

Рис. 2.10 Графическое представление двух последовательных этапов процедуры робастной оптимизации по Тагути

Опытные образцы в этом случае также приходится изготовлять и даже (как это следует из рассмотрения все того же примера) в немалом количестве. Но изготовляться они будут одновременно, так как их параметры известны заранее. В результате общая продолжительность выполнения работ по проектированию продукции оказывается значительно меньшей, чем при использовании традиционного подхода. Кроме того, с экономической точки зрения становится весьма важным то, что опытные образцы изготовляются из низкосортных, а значит, дешевых материалов и деталей.

Интересно то, что каких-либо итераций (см. рис. 2.10) вообще не предусмотрено. В них просто нет необходимости, поскольку за одну попытку получается проект, максимально приспособленный ко всем возможным условиям эксплуатации одновременно. И даже если случится такое, что найденное оптимальное решение все еще недостаточно полно будет удовлетворять требованиям к продукции, то, в отличие от традиционного подхода, это не приведет к дальнейшему перебору возможных значений параметров опытного образца, а сразу будет однозначно свидетельствовать о непригодности выбранной концепции продукции.

Впрочем, выходом из этой ситуации может стать не только смена концепции, но и некоторое сужение допусков, которое заведомо приводит к снижению среднего квадрата отклонения от цели (см. рис. 2.10).

Отметим, что это относится и к разработке продукции. Технологические решения тем же самым способом проходят оптимизацию на робастность, что, однако, совершенно не удивительно, поскольку процесс может быть рассмотрен как частный случай продукции, поэтому все, что к этому времени было выяснено в отношении проектирования изделий. Может быть с успехом распространено на проектирование технологических процессов.

Таким образом, использование робастного подхода к проектированию и разработке приводит к тому, что требования потребителя оказываются не просто удовлетворенными, но и перевыполненными (за счет постоянного и устойчивого следования поведения инженерной системы ее идеальной функции). И при этом новая продукция не только значительно быстрее попадает на рынок, но и сопровождается таким желанным снижением затрат.

Рассмотрим более подробно трудности, возникающие при применении методов робастного проектирования.

Первая проблема – это перспектива изготовления большого числа опытных образцов. Рассмотренный пример предполагал наличие всего двух управляемых факторов. Шумовая стратегия заключалась в изучении влияния четырех шумов, варьируемых всего на двух уровнях. И, тем не менее, этот пример потребовал изготовления 144 опытных образцов. Логика подсказывает, что в любом реальном исследовании, во-первых, количество управляемых факторов может оказаться значительным, а во-вторых, шумовая стратегия должна быть несколько более совершенной.

Поставленный вопрос является далеко не праздным даже для случая компьютерного моделирования. Тем более в отношении реальных (а не вычислительных) производственных экспериментов, учитывая их дороговизну, блестящая идея робастного проектирования могла бы в результате оказаться совершенно нежизнеспособной. К счастью, благодаря математической теории планирования эксперимента существует замечательная возможность судить о влиянии факторов на отклик не по всей совокупности возможных обработок, а только по их небольшой части. Таким образом, выход из создавшейся ситуации состоит в планировании требуемых экспериментов (как реальных, так и вычислительных) при помощи ортогональных расположений.

Следующее затруднение касается критерия выбора робастности проекта. При проектировании контура выяснилось, что ни дисперсия, ни средний квадрат отклонения от цели напрямую эту роль выполнить не могут. Выход был найден в том, что в рассмотрение была введена некоторая числовая характеристика случайной величины, носящая название квадрат коэффициента вариации. Насколько универсален этот критерий? Во всех ли случаях он будет приводить к необходимым результатам или он отражает лишь специфику рассмотренного примера?

Ответ на поставленный вопрос не является таким простым, как это может показаться. Универсальной формулы для меры робастности проекта действительно нет. Однако существует универсальный подход, позволяющий получить выражение для критерия «отношение сигнала к шуму» в каждом конкретном случае.

В теории радиосвязи этот термин используется очень давно для описания уровня полезного радиотехнического сигнала по отношению к уровню шума:

, (14)

где Р_{сигнала}, Р_шума – средняя мощность полезного сигнала и шума, соответственно.

Это отношение часто выражают в логарифмических единицах:

, дБ. (15)

Являясь величиной относительной, h по-прежнему остается основной характеристикой, определяющей качество систем передачи и извлечения информации.

Алгоритм получения выражения для критерия робастности всегда остается одним и тем же.

Еще одно затруднение применения алгоритма робастного проектирования в отношении контура переменного тока состояло в следующем. В результате первого этапа оптимизации была получена некоторая комбинация управляемых факторов R=15 Ом и L=0,10 Гн, характеризуемая наименьшим из возможных значением квадрата коэффициента вариации, равным 0,0247. Но когда на втором этапе мы снизили величину индуктивности до 0,085 Гн с целью получения заданного значения тока в контуре, квадрат коэффициента вариации оказался еще меньшим и равным 0,0241. Вообще говоря, это означает, что тогда, когда мы специальным образом искали комбинацию значений R и L, ведущую к максимальной робастности, то, вопреки ожиданиям, ее не нашли. Выход из этой странной ситуации чрезвычайно прост. Мы действительно не нашли робастного решения на первом этапе оптимизации проекта, но зато приблизились к этому оптимальному решению достаточно близко. В этом и состоит весь ответ. Заметим, что исследование всего пространства управляемых факторов просто-напросто экономически нецелесообразно. Для нас вполне достаточно того, что, не приложив сколько-нибудь значимых усилий, мы обнаружили такую комбинацию значений R и L, которая позволила улучшить качество изделия на 220 %. Такая тактика принятия решений чрезвычайно характерна для всего инжиниринга качества. Именно поэтому он и позволяет быстро и легко получать значительный выигрыш в качестве при одновременном снижении затрат.

Методика разработки системы менеджмента качества проектно-конструкторской организации на примере ПКБ ЦТ.

3.1. Основные принципы СМК.

Наличие сертифицированной системы менеджмента качества (СМК) способствует внутреннему развитию организации и повышает ее внешнюю привлекательность как поставщика и партнера.

Для организации, имеющей сертифицированную систему менеджмента качества характерны следующие внутренние особенности[22]:

- руководители и весь персонал работают спокойно;

- проблемы снабжения материалами, комплектующими и т. д. согласованы с поставщиками;

- в результате проведения предупреждающих действий время, затрачиваемое на опытно-конструкторские работы, минимально;

- сотрудники имеют необходимую подготовку, а их замены происходит гладко, без конфликтов и недоразумений.

Организация, имеющая сертифицированную СМК, имеет преимущества при заключении контрактов, поскольку сертифицированная система менеджмента качества[21]:

- является сегодня международно признанным средством формирования доверия на рынке;

- избавляет организацию от лишних проверок со стороны заказчиков;

- облегчает получение банковских кредитов и государственных субсидий;

- дает преимущество при страховании продукции;

- становится обязательным условием для участия в тендерах на поставку продукции и оказание услуг.

Модель СМК по ИСО 9000 базируется на 8 принципах приведенных в ГОСТ Р ИСО 9000-2001 Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь:

а) Ориентация на потребителя

Организации зависят от своих потребителей, и поэтому должны понимать их текущие и будущие потребности, выполнять их требования и стремиться превзойти их ожидания.

Реализация этого принципа требует:

- осознание всех потребностей и ожиданий потребителя, включая качество разработок, стоимость, время выполнения и т. д.;

- обеспечение сбалансированного подхода к запросам потребителей (Департамент локомотивного хозяйства и депо) и потребностям других заинтересованных сторон (ОАО «РЖД», поставщиков, местного населения и общества в целом);

- доведение этих запросов и потребностей до всего персонала организации;

- измерения удовлетворенности потребителей, выполнения необходимых предупреждающих и корректирующих действий;

- управления взаимодействия с потребителем.

Получаемые преимущества:

- рост прибыли, посредством увеличения числа заказов на разработки, за счет уменьшения затрат времени на их выполнение и повышения качества работ;

- повышение лояльности потребителей, ведущее к снижению числа рекламаций.

б) Лидерство руководителя

Руководители обеспечивают единство цели и направления деятельности организации. Им следует создавать и поддерживать внутреннюю среду, в которой работники могут быть полностью вовлечены в решение задач организации.

Реализация этого принципа требует:

- демонстрации приверженности качеству на собственном примере;

- понимания и реагирования на внешние изменения;

- ориентации на потребности всех заинтересованных сторон;

- четкого определения перспектив развития организации;

- обеспечение атмосферы доверия и работы без страха;

- обеспечение персонала необходимыми ресурсами и свободой действий в рамках ответственности;

- инициирования, признания и поощрения вклада работников;

- поддержания открытых и честных взаимоотношений;

- обучения и «воспитания» работников;

- установления смелых целей и выработки стратегии для их достижения.

Получаемые преимущества:

- работники будут понимать цели и задачи организации и будут мотивированы на их выполнение;

- деятельность организации оценивается, согласовывается и внедряется по единым принципам;

- пример руководителей ведет к достижению непрерывного улучшения.

в) Вовлечение работников

Работники всех уровней составляют основу организации, и их полное вовлечение дает возможность организации с выгодой использовать их способности.

Следование этому принципу требует от персонала:

- инициативы и ответственности в решении проблем;

- активного поиска возможностей для улучшения;

- постоянного повышения знаний, опыта и компетентности;

- передачи опыта и знаний остальным членам команды;

- ориентации на создание дополнительных ценностей для потребителей;

- представление своего предприятия потребителям и всем заинтересованным сторонам в лучшем свете.

От руководства организации требуется обеспечить условия, при которых персонал будет получать удовлетворение от работы и испытывать чувство гордости за свою организацию.

Получаемые преимущества:

- мотивированный, преданный организации и максимально вовлеченный в работу персонал;

- персонал чувствует ответственность за результаты своего труда;

- персонал стремиться внести свой вклад в деятельность по постоянному улучшению.

г) Процессный подход

Желаемый результат достигается эффективнее, когда деятельностью и соответствующими ресурсами управляют как процессом.

Для реализации этого принципа необходимо:

- определить процесс для достижения желаемого результата;

- идентифицировать и измерить входы в процесс и его результаты;

- определить взаимодействие процесса с функциями предприятия;

- оценить риски, последствия и влияние процесса на потребителей и другие заинтересованные стороны;

- четко установить права, полномочия и ответственность за управление процессом;

- определить внутренних и внешних потребителей. Поставщиков и другие заинтересованные стороны;

- уделять внимание при проектировании процесса всем его этапам, их обеспечению ресурсами, измерению (проверкам), определению потребности в обучении персонала.

Получаемые преимущества:

- снижение затрат и сокращение времени цикла за счет эффективного использования ресурсов;

- улучшенные, согласованные и прогнозируемые результаты;

- возможность сконцентрироваться на выборе объектов улучшения и определении их приоритетности.

д) Системный подход к менеджменту

Выявление, понимание и менеджмент взаимосвязанных процессов как системы содействуют результативности и эффективности организации при достижении ее целей.

Внедрение этого принципа требует:

- определения области действия системы менеджмента качества путем установления, проектирования и разработки системы процессов, обеспечивающих достижение заданных целей;

- проектирования такой системы, при которой цели достигаются наиболее эффективным путем;

- понимания взаимозависимости процессов в системе;

- постоянного улучшения системы через измерения и оценку;

- определения в первую очередь возможностей, касающихся ресурсов, а затем принятия решений о действиях, которые необходимо выполнить.

Получаемые преимущества:

- выявление процессов, которые наилучшим образом приводят к достижению желаемых результатов;

- возможность сосредоточить усилия на соответствующих процессах;

- создание чувства доверия у основных заинтересованных сторон к результативности и эффективности деятельности организации.

е) Постоянное улучшение

Постоянное улучшение деятельности организации в целом следует рассматривать как ее неизменную цель.

Реализация этого принципа требует:

- формирования у каждого работника потребности в постоянном улучшении работ, процессов и системы в целом;

- применения основных концепций постоянного улучшения путем постепенных действий и нетрадиционных решений;

- периодической оценки соответствия установленным критериям совершенства для определения области потенциального улучшения;

- постоянного повышения эффективности всех процессов;

- обучения каждого работника методам и средствам постоянного улучшения, таким как цикл Деминга PDCA (Plan – Do – Check – Act: планируй – осуществляй – проверяй – действуй), анализ и решение проблемы и др.;

- определения измерителей и целей для организации улучшения;

- признания улучшений.

Получаемые преимущества:

- возросшая конкурентоспособность благодаря расширению возможностей организации;

- гибкость и быстрота реагирования в соответствии с имеющимися возможностями.

ж) Принятие решений, основанное на фактах

Эффективные решения основываются на анализе данных и информации.

Следование этому принципу требует:

- измерения и сбора данных и информации, относящихся к поставленной задаче;

- обеспечения уверенности в достоверности и точности этих данных и информации;

- использования апробированных методов для анализа данных и информации;

- понимания ценности соответствующих статистических методов;

- принятия решений и выполнения действий на основе баланса результатов анализа фактов, опыта и интуиции.

Получаемые преимущества:

- решения, основанные на информации;

- возможность продемонстрировать результативность прошлых решений на основе предыстории;

- способность анализировать, выбирать и изменять мнения и решения.

и) Взаимовыгодные отношения с поставщиками

Организация и ее поставщики взаимозависимы, и отношения взаимной выгоды повышают способность обеих сторон создавать ценности.

Реализация этого принципа требует:

- идентификации основных поставщиков;

- установления взаимоотношений с поставщиками на основе баланса краткосрочных и долгосрочных целей предприятии и общества;

- налаживания четких и открытых связей;

- инициирования совместных разработок и улучшения работ и процессов;

- совместных действий с целью четкого понимания запросов потребителя;

- обмена информацией и планами на будущее;

- признания достижений и улучшений поставщика.

Получаемые преимущества:

- возросшая возможность создавать ценности для обеих сторон;

- гибкость и быстрота согласованных совместных откликов на изменения рынка;

- оптимизация затрат и ресурсов.

Наиболее важными и сложными в разработке СМК являются обеспечение процессного подхода и разработка документации СМК. Эти вопросы требуют более подробного рассмотрения.

В стандартах ИСО серии 9000 версии 2000 г. термин «процесс» процесс определяется как совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих видов деятельности, преобразующая входы в выходы.

Процесс - это не только производственная деятельность, это любой вид деятельности, в системах менеджмента качества рассматриваются процессы административного управления.

Применение для управления деятельностью и ресурсами организации системы взаимосвязанных процессов, может называться "процессным подходом". Преимуществом процессного подхода является возможность осуществлять текущее управление за счет связи между отдельными процессами внутри системы процессов, а также за счет их объединения и взаимодействия. Такой подход, когда он применяется в рамках системы менеджмента качества, подчеркивает важность:

a) понимания и выполнения требований;
b) необходимости рассматривать процессы с точки зрения добавленной ценности;
c) достижения результатов выполнения процесса и его результативности;
d) постоянного улучшения процессов, основанного на объективном измерении.

Для реализации на практике принципа, устанавливающего процессный подход к менеджменту качества необходимо радикально перестроить не только менеджмент качества в отечественных организациях, но и весь их менеджмент, основанный на функциональном подходе. Процессный подход перед функциональным обладает рядом неоспоримых преимуществ. Наиболее существенны из них следующие:

- непрерывность менеджмента организации на стыках между отдельными процессами, подразделениями и должностными лицами при их взаимодействии;

- сглаживание противоречий, связанных с иерархическим (вертикальным) построением менеджмента и горизонтальными бизнес-процессами производства и поставок продукции (услуг);

- большая нацеленность деятельности организации на интересы потребителей;

- расширение возможности реинжиниринга бизнеса организации.

Входами к процессу обычно являются выходы других процессов. Процессы в организации, как правило, планируются и осуществляются в управляемых условиях с целью добавления ценностей. Процесс, в котором подтверждение соответствия конечной продукции затруднено или экономически нецелесообразно, часто относят к «специальному процессу».

Схематично процесс изображен на рис. 3.1.

Модель СМК основанная на процессном подходе приведена в ГОСТ Р ИСО 9001-2001 (рис. 3.2).

Из рисунка видно, что заинтересованные стороны играют существенную роль в предоставлении организации входных данных. Наблюдение за удовлетворенностью заинтересованных сторон требует оценки информации, касающейся восприятия этими сторонами степени выполнения их потребностей и ожиданий.

На рис. 3.3 показан порядок поэтапной реализации процессного подхода, использованный в ряде организаций при разработке СМК в соответствии со стандартами ГОСТ Р ИСО серии 9000-2001.

Рис. 3.3. Реализация процессного подхода в организации

Для каждого процесса в организации должны быть определены:

-входы процесса;

- выходы процесса;

- порядок выполнения процесса;

- объекты, средства и методики контроля;

- поставщик, исполнитель процесса (владелец процесса) и потребитель результатов процесса.

Владелец процесса – это лицо, ответственное за выполнение и/ или управление деятельностью. Владелец процесса уполномочен управлять своей деятельностью по выполнению этого процесса. Исполнитель может одновременно являться владельцем процесса.

В Приложении А в виде блок-схемы представлена карта процесса опытно-конструкторской работы, где на для каждого подпроцесса описан вход, выход и исполнитель процесса. Исполнитель данного подпроцесса является потребителем предыдущего подпроцесса и поставщиком для следующего. Входы данного подпроцесса являются выходами предыдущего подпроцесса, а выходы данного подпроцесса являются входами следующего.

Реальная деятельность организации чаще всего может быть представлена в виде сети процессов. Каждый участник сети процессов должен задавать себе следующие вопросы: кто является его поставщиком, а кто потребителем, что именно требуется ему от поставщика и что нужно его потребителю от него самого? Качество – это то, что желает иметь потребитель. Если рассматривать любую деятельность как сеть процессов, а всех ее участников как владельцев этих процессов, то можно предположить, что поставщики для данного процесса будут заботиться об интересах своих потребителей и предоставлять им все необходимое для качественного выполнения их процесса. Владелец данного процесса при передаче его результатов следующему по цепочке владельцу процесса превращается в поставщика, при этом он должен заботиться о том, чтобы удовлетворить его ожидания.

Концепция сети процессов является одной из центральных в философии всеобщего менеджмента качества. Стандарты ИСО серии 9000 версии 2000 г. говорят о том, что нужно учитывать требования не только внешних потребителей, но и внутренних (т. е. находящихся внутри организации) и работать так, чтобы они были максимально удовлетворены результатами труда своих поставщиков.

На основе описанных бизнес-процессов организации составляется карта процессов СМК (рис. 3.4).После разработки карты процессов СМК приступают к подготовке руководства по качеству, являющегося в иерархии документации СМК документом верхнего уровня (см. рис. 3.5). Далее приступают к разработке документированных процедур, а затем занимаются доработкой документов третьего уровня – должностных и рабочих инструкций, технологической документации, методических указаний, форм журналов и компьютерных средств для ведения записей (регистрации данных о качестве) и т. п.

Рис. 3.4 Карта процессов системы менеджмента качества

Руководство по качеству предоставляет согласованную информацию о СМК как персоналу организации, так и внешним пользователям (потребителям, поставщикам и т. д.). Руководство по качеству информирует персонал организации о Политике и целях в области качества, а также о мерах по выполнению поставленных задач. Этот документ информирует потребителей о методах и средствах управления качеством продукции, выпускаемой организацией.

Руководство по качеству должно соответствовать всем требованиям ГОСТ Р ИСО 9001-2001 с учетом обоснованных допустимых исключений требований его раздела 7 «Процессы жизненного цикла продукции». Оно не должно быть детализировано. Цель этого документа состоит в том, чтобы убедить внутреннего и внешнего пользователя, что предприятие действительно соответствует всем необходимым требованиям. Каким образом каждое подразделение этого предприятия выполняет требования при решении своих задач, должно быть детализировано в документах уровня В со ссылкам на документы уровня С (рабочие инструкции или стандартные операционные методики).

Руководство по качеству должно включать:

- название;

- назначение и область применения;

- оглавление;

- введение (сведения обо организации, о самом Руководстве по качеству и обоснование исключения некоторых требований ГОСТ Р ИСО 9001-2001, раздел 7);

- Политику и цели в области качества;

- описание взаимодействия процессов СМК;

- описание организационной структуры, распределения ответственности и полномочий;

- описание порядка выполнения требований к процессам СМК или ссылки на соответствующие документированные процедуры;

- использованные определения и обозначения (если это необходимо);

- путеводитель по руководству по качеству (если это необходимо);

- приложения, содержащие дополнительную информацию (если это необходимо).

Политика в области качества также является документом уровня А. Высшему руководству необходимо использовать политику в области качества как средство управления организацией с целью улучшения ее деятельности.

Политика организации в области качества должна быть равноправной и согласованной частью общей политики и стратегии организации.

При разработке политики в области качества высшему руководству следует учитывать:

- уровень и вид будущих улучшений, необходимых для успешной деятельности организации;

- ожидаемую и желаемую степень удовлетворенности потребителей;

- развитие работников организации;

- потребности и ожидания других заинтересованных сторон;

- ресурсы, необходимые для выхода за рамки требований ГОСТ Р ИСО 9001-2001;

- потенциальный вклад поставщиков и партнеров.

Политика в области качества может использоваться для улучшения, если она:

- согласуется с прогнозами и стратегией высшего руководства по перспективам организации;

- позволяет понять и преследовать цели в области качества во всей организации;

- подтверждает приверженность высшего руководства качеству и обязательство обеспечивать адекватными ресурсами достижение целей;

- помогает разъяснению этой приверженности качеству во всей организации при четком лидерстве высшего руководства;

- включает постоянное улучшение, связанное с удовлетворением потребностей и ожиданий потребителей и других заинтересованных сторон;

- эффективно сформулирована и умело доведена до сведения всего персонал.

Документированные процедуры являются документом уровня В (см. рис. 6) и, как правило, представляют собой основную документацию СМК, используемую при общем планировании и управлении деятельностью, влияющей на качество. В этих документах содержатся методики работы для каждого процесса (подразделения) и поэтому они очень полезны, так как дают внутренним потребителям/поставщикам возможность анализа взаимной ответственности.

Документированные процедуры могут охватывать все применяемые процессы СМК или их часть. Они должны:

- описывать (с той степенью подробности, которая необходима для адекватного управления соответствующей деятельностью) ответственность, полномочия и взаимоотношения персонала, который руководит, выполняет, проверяет или анализирует работу, влияющую на качество;

- указывать, как следует выполнять разные виды работ, использовать документацию и осуществлять контроль;

- определять для каждого процесса его входы, выходы, ресурсы и управляющие воздействия;

- определять критерии и методы, необходимые для обеспечения результативности как при выполнении этих процессов, так и при управлении ими;

- определить порядок мониторинга, измерения и анализа этих процессов.

Документированные процедуры могут быть составлены по схеме»ЧТО, КТО, КАК, С КЕМ»:

ЧТО – определяются процессы, выполняемые подразделением;

КТО – определяются обязанности, ответственность, полномочия, функции и роль каждого работника в подразделении;

КАК – определятся в виде ссылок на рабочие инструкции, как конкретно должны осуществляться те или иные действия;

С КЕМ – определяются внутренние и/или внешние поставщики и потребители процессов, выполняемых в подразделении.

Документированная процедура может иметь примерно следующее содержание:

- цель процедуры;

- область применения;

- использованные обозначения и сокращения;

- ссылки (например, на соответствующие разделы Руководства по качеству, на другие документированные процедуры или документы уровня С);

- ответственность и распределение полномочий при выполнении процедуры (в виде матрицы ответственности);

- описание процесса выполнения процедуры (часто в виде блок-схемы);

- словесное описание процессов, выполнение которых не может быть представлено в виде блок-схемы;

- контрольные параметры, которые должны быть достигнуты при выполнении процедуры;

- приложения – организационная структура, матрица ответственности поточная диаграмма или блок-схема процесса, спецификация процесса (его владелец, входы, выходы, ресурсы, управляющие воздействия, критерии качества выполнения), формы журналов, таблиц, протоколов для регистрации данных о качестве и т. п.

В ходе разработки документированных процедур при определении требований к порядку выполнения процессов следует использовать так называемые циклы Деминга – цикл улучшения и цикл обеспечения качества (рис. 3.6).

Цикл улучшения (см. рис. 3.6), часто называемый циклом PDCA, предусматривает выполнение действий по улучшению качества в следующем порядке:

- Plan (планируйте действия по улучшению качества);

- Do (делайте, выполняйте запланированное в малом масштабе);

- Check (контролируйте, проверяйте достигнуто ли улучшение);

- Act ( действуйте в соответствии с результатами проверки).

Цикл обеспечения качества (см. рис. 3.6), часто называемый SDCA, применяется после того, как достигнутое улучшение становится нормой (стандартом). Этот цикл предусматривает выполнение действий по схеме:

- Standard (установите норму, стандарт выполнения действий);

- Do (делайте, выполняйте работу в соответствии с этим стандартом);

- Check (контролируйте выполнение работы по стандарту);

- Act (действуйте в соответствии с результатами контроля).

Схема применения циклов приведена SDCA и PDCA на рис. 3.6, из которой видно, что до начала работ по улучшению качества процесс осуществляется в соответствии с циклом SDCA при достаточно высоком уровне брака. Причем, этот уровень брака соответствовал требованиям нормативной документации, устанавливавшей стандарт выполнения процесса.

Когда необходимость повысить качество продукции стала очевидной, команда специалистов, созданная для целей улучшения, начала руководствоваться циклом PDCA. На первом этапе эта команда запланировала (Plan) мероприятия по улучшению качества. Затем эти мероприятия были выполнены (Do), например изготовлена опытная партия модернизированной продукции. После этого была поведена проверка (Check) качества изготовленной партии. Если проверка показала, что запланированные улучшения не достигнуты, то следует действовать (Act) в соответствии с результатами проверки. Возможно придется повторить цикл PDCA несколько раз, пока необходимые результаты не будут получены. Если же, проверка покажет, что запланированное улучшение достигнуто, то следует действовать (Act) в соответствии с этим результатом. Например, предложенные мероприятия по улучшению качества должны стать нормой (стандартом) дальнейшего ведения процесса уже в соответствии с циклом обеспечения качества SDCA.

Уровень С – записи по качеству. Возможные виды записей по качеству, требуемых ГОСТ Р ИСО 9001-2001 представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Записи по качеству

Пункт ГОСТ Р ИСО 9001-2001	Содержание записей	Возможные виды записей
5.6.1	Анализ со стороны руководства	Акты анализа, протоколы <дня качества>, протоколы совещания:
6.2.2 д)	Образование, подготовка, навыки и опыт персонала.	Личные дела сотрудников, журналы, карточки в отделе кадров:
7.1 г)	Соответствие процессов требованиям	Протокол испытаний, журнал процесса, акт испытаний:
7.2.2	Анализ требований к продукции	Протокол о намерениях:
7.3.2	Входные данные проектирования и разработки	Т3 на разработку
7.3.4	Анализ проекта и разработки	Заключение по проекту
7.3.5	Согласование (рассмотрение) проекта и разработки	Акт приемки проекта, отзыв рецензента:
7.3.6	Утверждение проекта и разработки	Утверждающая подпись на акте:
7.3.7	Изменения проекта и разработки	Извещение об изменении
7.4.1	Результаты оценивания поставщиков	Реестр надежных поставщиков:
7.5.2 г)	Валидация процессов обеспечения производства	Протокол проверки специальных процессов, акт исследования, журнал пооперационного контроля
7.5.3	Идентификация продукции	Бирки, наклейки:
7.5.4	Собственность потребителя утеряна, повреждена или признана непригодной для использования	Извещение о браке, дефектная ведомость, акт:
7.6	Результаты калибровки и поверки контрольных и измерительных приборов	Свидетельство о калибровке график поверки, паспорт на прибор:
8.2.2	Результаты внутренних проверок	График внутренних проверок, отчеты и акты внутренних проверок:
8.2.4	Соответствие продукции критериям приемки; лицо, санкционировавшее выпуск продукции	Накладные приемки, акт приемки ОТК, сертификат соответствия:
8.3	Характер несоответствий, предпринятые действия	Классификатор дефектов, карточки разрешений на отклонения, акт списания в брак
8.5.2	Результаты предпринятых корректирующих действий	Отметка в контрольной карточке, отметка в плане корректирующих действий
8.5.3	Результаты предпринятых предупреждающих действий	Отметка в контрольной карточке, отметка в плане предупреждающих действий, протокол совещания

Для успешного внедрения СМК в организации необходимо выполнение всех восьми принципов. После подробного изучения принципов СМК и требований к содержанию документации СМК рассмотрим общую методику разработки системы менеджмента качества организации на основе стандарта ГОСТ Р ИСО 9001-2001 Системы менеджмента качества. Требования.

3.2. Этапы создания СМК.

I. Подготовительный этап.

I.1. Достижение понимания у высшего руководства назначения, принципов и основных положений СМК.

Для этого необходимо чтобы высшее руководство в лице директора ПКБ ЦТ и заместителей директора ознакомились с международными стандартами ГОСТ Р ИСО серии 9000 версии 2000 года. Это способствует формированию знаний у высшего руководства о назначении и принципах осуществления модернизации и совершенствования управления в соответствии с мировым опытом повышения качества управления.

I.2. Формирование базы знаний по СМК.

Для этого в ПКБ ЦТ необходимо создать электронную библиотеку СМК с последующим включением в нее:

- нормативных и методических документов СМК;

- организационно-распорядительных документов, информационных и методических документов ПКБ ЦТ по СМК;

- информации о ходе внедрения СМК в ПКБ ЦТ;

- доведение до сотрудников ПКБ ЦТ информации о создании электронной библиотеки СМК.

Это позволит обеспечить доступ всех сотрудников ПКБ ЦТ к документам по СМК и понимание ими методологии внедрения СМК, ее назначения, принципов и инструментария.

II. Организационные мероприятия.

II.1. Издание приказа директором ПКБ ЦТ об открытии проекта внедрения СМК в ПКБ ЦТ.

Приказ предусматривает решения и поручения:

- о назначении ответственного за разработку, внедрение и поддержание в рабочем стоянии СМК, эти функции должен выполнять заместитель директора по качеству;

- о создании отдела по внедрению СМК во главе с ответственным за ее внедрение. В ПКБ ЦТ необходимо создать «Отдел СМК» в организации в составе 6 человек (2% при количестве сотрудников 300 человек в проектно-ориентированной организации), ответственный – начальник отдела;

- о разработке программы внедрения СМК.

Результатом этого является демонстрация намерения высшего руководства по осуществлению внедрения лучших практик менеджмента и фиксация начала реализации принципа СМК «Лидерство руководства» в задаче внедрения СМК на основе обеспечения единства целей создания и поддержания внутренней среды, в которой работники могут быть полностью вовлечены в решение оперативных и стратегических задач ПКБ ЦТ.

II.2. Привлечение внешних консультантов консалтинговой организации, имеющих опыт внедрения СМК в России или за рубежом.

Для этого директор ПКБ ЦТ должен:

- ознакомиться с информацией по рынку консультантов, осуществляющих услуги по внедрению СМК;

- провести тендер по выбору консалтинговой организации;

- заключить договор с консалтинговой организацией.

Консультанты обеспечат квалифицированную методическую и консультационную помощь руководству при внедрении СМК.

II.3. Организация деятельности отдела по внедрению СМК.

Заместитель директора по качеству при помощи консалтинговой организации должен разработать и утвердить положение об «Отделе СМК» и регламент его работы. Консалтинговая фирма должна провести предварительное обучение сотрудников «Отдела СМК» основным положениям и процедурам внедрения СМК.

Эти действия направлены на создание организационно-методической поддержки «Отдела СМК» и формирование у его сотрудников начальных знаний по СМК и процедурам ее внедрения.

II.4. Планирование внедрения СМК в ПКБ ЦТ.

Директор ПКБ ЦТ совместно с заместителем директора по качеству должны сформулировать миссию, политику ПКБ ЦТ в области качества и определить область применения СМК.

II.5. Финансовое обеспечение внедрения СМК.

Директор ПКБ ЦТ, заместители директора по качеству и по экономике должны подготовить сметы затрат на внедрение СМК, включающие:

- затраты на привлечение консалтинговой организации по договору и оказание услуг по внедрению СМК;

- дополнительные средства на обучение сотрудников по дополнительной форме подготовки в соответствующих центрах с отрывом от работы (обучение ответственного за внедрение СМК – начальника «Отдела СМК», внутренних аудиторов СМК);

- дополнительные средства на поощрение наиболее отличившихся в процессе внедрения СМК сотрудников.

II.6. Проектирование внедрения СМК в ПКБ ЦТ.

Директор ПКБ ЦТ вместе с заместителем директора по качеству и начальником «Отдела СМК» разрабатывают программу внедрения СМК в ПКБ ЦТ с детализацией отдельных этапов разработки и создания СМК по ГОСТ Р ИСО 9001-2001.

Разработка программы обеспечивает пошаговую регламентацию действий по внедрению СМК и обеспечение полного и детализированного понимания руководством и сотрудниками процессов ее внедрения; распределение ответственности за отдельные этапы реализации программы.

III. Реализация программы внедрения СМК.

III.1. Этап 1: Обучение и вовлечение персонала.

III.1.1.Обучение руководящего персонала ПКБ ЦТ менеджменту качества.

Консалтинговая организация и заместитель директора по качеству проводят подготовку программы обучения и обучение основам, методологии и принципам менеджмента качества заместителей директора ПКБ ЦТ, главного механика, главного инженера, главного технолога, начальника экспериментального цеха, начальников отделов, начальников секторов, начальника испытательной станции, главных конструкторов, мастеров участков экспериментального цеха; составляют графики обучения руководящего персонала, учитывающие возможности выездного обучения.

Это способствует достижению понимания руководством принципов и философии менеджмента качества, объемов работ, последовательности действий и мероприятий по внедрению СМК.

III.1.2. Обучение сотрудников основам менеджмента качества.

Начальная фаза вовлечения персонала в процесс создания СМК в ПКБ ЦТ включает подготовку программы обучения сотрудников ПКБ ЦТ с учетом категорий и видов выполняемых работ и обязанностей. Программу обучения разрабатывает начальник «Отдела СМК».

III.1.3. Вовлечение персонала в работу по качеству, увеличение его приверженности идее качества.

Директор ПКБ ЦТ совместно с начальником отдела СМК разрабатывают дополнение к существующей премиальной системе и внедряют в установленном порядке эффективную систему мотивации персонала на основе оценки деловой активности и оценки вклада работников в создание, внедрение и функционирование системы менеджмента качества. В результате повышается деловая активность и стремление сотрудников ПКБ ЦТ участвовать в СМК и вносить свой вклад в постоянное улучшение процессов и результатов деятельности ПКБ ЦТ и осознание ими наличия реальных возможностей влиять на результат.

III.2. Предварительный аудит – диагностика действующей системы управления качеством.

III.2.1. Установление ключевых проблем в системе управления качеством ПКБ ЦТ в процессе самооценки.

Отдел СМК совместно с консалтинговой фирмой проводит:

- актуализацию анкет-вопросников и подготовку рекомендаций по осуществлению руководством ПКБ ЦТ самооценки действующей системы управления качеством;

- анкетирование руководителей отделов методом самооценки с заполнением анкет-вопросников;

- обработку результатов и предварительное формулирование «главных проблем»;

- оформление отчета и доведение его до директора ПКБ ЦТ и его заместителей;

- определение наиболее чувствительных параметров процессов и ключевых показателей деятельности отделов, на которые персонал может оказывать влияние при имеющихся ресурсных возможностях.

Это обеспечивает вовлечение всего руководства ПКБ ЦТ в оценку состояния системы управления качеством, ее недостатков и в выявление нереализованных резервных возможностей управления качеством.

III.2.2. Подготовка к диагностике действующей системы управления качеством.

Для фиксации задачи и формирования понимания что аудит не является инспекционным процессом вскрытия недостатков, а является процессом вскрытия отклонений от ГОСТ Р ИСО 9001-2001 и резервов для улучшения отдел СМК совместно с консалтинговой фирмой осуществляет:

- подготовку функциональных карт отделов;

- установление объектов и объема предварительного аудита;

- составление графика предварительного аудита в отделах ПКБ ЦТ, разработку и согласование программы предварительного аудита;

- проведение установочного совещания с начальниками отделов.

III.2.3. Диагностика действующей системы управления качеством ПКБ ЦТ.

Отдел СМК, начальники подразделений, консалтинговая фирма проводят экспертизу действующей документации системы управления качеством и предварительный аудит в отделах в соответствии с графиком. Далее проводится обсуждение результатов предварительного аудита с начальниками отделов и на заседании отдела СМК. Отдел СМК составляет отчет предварительного аудита и доводит его до руководства ПКБ ЦТ, руководство анализирует результаты диагностики действующей системы управления качеством.

Эти действия создают платформу для осуществления и актуализации и доведения действующей в ПКБ ЦТ системы управления качеством до соответствия требованиям ГОСТ Р ИСО 9001-2001. Важнейшим результатом предварительного аудита является снятие вопросов персонала о необходимости внедрения СМК.

III.2.4. Разработка плана доведения системы управления качеством до требований стандарта ГОСТ Р ИСО 9001-2001.

Концентрация на «главных проблемах», выявленных в процессе самооценки и диагностики действующей системы управления качеством и оформление управленческим решением первоначальных корректирующих действий, направленных на решение или смягчение «главных проблем» способствуют реализации мероприятий, направленных на улучшение процессов и результатов деятельности ПКБ ЦТ.

Разработку корректирующих действий проводит отдел СМК при помощи консалтинговой фирмы.

III.3. Внедрение процессного подхода и повышение качества управления процессами.

III.3.1. Оценка эффективности организационной структуры ПКБ ЦТ.

Для получения исходных данных для моделирования оптимизированной организационной структуры ПКБ ЦТ начальник отдела СМК выделяет внутри отдела рабочую группу по оценке эффективности организационной структуры (2-3 человека) и назначает руководителя этой группы. Группа проводит инвентаризацию (установление перечня) бизнес-процессов и функций на основе подготовленных функциональных карт и описаний осуществляемых бизнес-процессов отделов в условиях действующей организационной структуры и структурирование основных и вспомогательных бизнес-процессов для отделов с установлением владельцев процессов.

III.3.2. Моделирование оптимизированной улучшенной организационной структуры.

Отдел СМК и начальники отделов осуществляют:

- идентификацию процессов, составляют матрицу владельцев бизнес-процессов и ответственных за их качество, определяют взаимодействие и взаимосвязи процессов, устанавливают место и связи каждого процесса в сети процессов СМК;

- составление перечня бизнес-процессов, требующих реинжиниринга и отделов, перечни и штатное расписание которых требуют изменения;

- разработку концептуальной модели (и ее вариантов с «развилками») оптимизированной оргструктуры и формулируют предложения по повышению эффективности оргструктуры и качества бизнес-процессов.

Директор ПКБ ЦТ и заместители директора выбирают модель оптимизированной организационной структуры и утверждают ее.

Результатом этих действий является подготовка исходных данных для осуществления реинжиниринга бизнес-процессов ПКБ ЦТ на основании данных инвентаризации и обеспечение условий для организации управления ПКБ ЦТ как сетью описанных процессов.

III.3.3. Повышение качества выполняемых процессов и создание системы взаимодействия при внедрении СМК.

Заместители директора ПКБ ЦТ при помощи отдела СМК проводят оформление и поэтапную реализацию управленческих решений по оптимизации оргструктуры и реинжинирингу бизнес-процессов с учетом сформулированных целей и политики в области качества, оперативных и стратегических приоритетов. В результате повышается эффективность использования ресурсов.

III.3.4. Переход к управлению ПКБ ЦТ на основе базисного принципа СМК – «Процессный подход».

На данном этапе осуществляется:

- определение параметров контроля и оценки результативности и эффективности процессов с установлением контрольных значений и порядка управления ими с учетом расширения внедрения информационных технологий и автоматизации управления бизнес-процессами;

- разработка «планов качества» и «паспортов (карт) ключевых процессов» с взаимоувязыванием выходных и входных параметров последовательных процессов;

- отработка механизмов управленческой деятельности как управление сетью описанных процессов, имеющих свои входы-выходы, параметры оценки, владельцев и ответственных за качество бизнес-процессов;

- принятие решений по использованию программных средств информационной поддержки СМК;

- осуществление контроля за качеством процессов и их выходных показателей, влияющих на входные параметры следующих процессов и результаты деятельности ПКБ ЦТ и внесение соответствующих требований в положение о контроле качества.

Эти действия являются основой организации управления ПКБ ЦТ как сетью описанных процессов при детальном регламентировании ключевых процессов СМК.

В реализации участвуют отдел СМК, заместители директора и консалтинговая фирма.

III.4. Создание документированной базы СМК ПКБ ЦТ.

III.4.1. Обеспечение методологической основы управления качеством в ПКБ ЦТ.

Отдел СМК с помощью сотрудников консалтинговой фирмы разрабатывают, а директор ПКБ ЦТ принимает в качестве руководящих документов ПКБ ЦТ документы, входящие в обязательный состав документации СМК:

а) политика и цели в области качества (п.п. 4.2.1, 5.1, 5.3, 5.4.1 ГОСТ Р ИСО 9001);

б) руководство по качеству (п. 4.2.2 ГОСТ Р ИСО 9001);

в) управление документацией (п. 4.2.3 ГОСТ Р ИСО 9001);

г) управление записями (п. 4.2.4 ГОСТ Р ИСО 9001);

д) внутренние аудиты (п.8.2.2 ГОСТ Р ИСО 9001);

е) управление несоответствующей продукцией (п.8.3 ГОСТ Р ИСО 9001);

ж) управление корректирующими действиями (п.8.5.2 ГОСТ Р ИСО 9001);

з) управление предупреждающими действиями (п. 8.5.3 ГОСТ Р ИСО 9001).

Заместители директора ПКБ ЦТ и начальники отделов обеспечивают:

- ознакомление каждого сотрудника ПКБ ЦТ с документацией, входящей в обязательный состав документации СМК, его обучение и обеспечение этими документами;

- осуществление управленческих воздействий в соответствии с документированными процедурами СМК;

- установление внутреннего контроля за соблюдением документированных процедур СМК.

Результатом является:

- установление целей в области качества по подразделениям. Формирование принципов, методологии, механизмов и процессов их достижения;

- описание технологий управления качеством с регламентацией ответственности сотрудников за выполнение требований к качеству проводимых работ и предоставляемых услуг;

- создание и организация функционирования механизмов повышения надежности и технико-экономической эффективности процессов и технологических систем;

- ориентация руководителей на системный подход к менеджменту.

III.4.2. Подготовка к актуализации документационной системы ПКБ ЦТ.

Начальник отдела СМК совместно с заместителями директора ПКБ ЦТ назначают рабочую группу по актуализации документационной системы ПКБ ЦТ: в группу входит по 1 сотрудникам каждого отдела и все сотрудники отдела СМК, руководитель группы начальник отдела СМК.

Отдел СМК совместно с заместителями директора:

- определяют перечень видов и объемов документации, необходимой для применения в СМК и основные требования к различным видам документации;

- составляют реестр нормативных правовых документов (законов, технических регламентов, национальных стандартов и др.), стандартов ОАО «РЖД», инструкций изготовителей, требования и основные положения которых должны учитываться при актуализации документационной системы (внешние требования);

- планируют процессы актуализации документации на соответствие ГОСТ Р 9001-2001 и внешним требованиям.

Эти действия необходимы для подготовки условий для осуществления актуализации документационной системы ПКБ ЦТ.

III.4.3. Осуществление актуализации документационной системы ПКБ ЦТ.

Рабочая группа по актуализации документационной системы совместно с заместителями директора организуют:

- анализ и оценку фактического состояния и актуальности действующей в ПКБ ЦТ документации и выявление ранее нестандартизованных процессов и их внутренняя стандартизация;

- актуализацию документации по результатам ее экспертизы и приведение в соответствие с требованиями ГОСТ Р ИСО 9001, внутренней и внешней нормативной документации;

- согласование и внесение изменений в действующую документацию. Утверждение документации и доведение новых стандартов до рабочих мест и работников.

Результатом является приведение документационной системы ПКБ ЦТ в соответствие с требованиями ГОСТ Р ИСО 9001 и внешними требованиями и достижение эффекта актуализации также в ликвидации избыточной, дублирующей и некорректной документации.

III.4.4. Формализация реального воплощения в практику управления реализации базовых принципов СМК, установленных международными стандартами ИСО серии 9000.

Отдел СМК и заместители директора осуществляют разработку предварительных программ повышения качества при четком понимании и реализации принципов менеджмента качества, которые являются фундаментом создания систем менеджмента качества и формируют организационную базу менеджмента качества и единство правил его построения:

- принцип ориентации на потребителя;

- принцип лидерства руководителя;

- принцип вовлечения персонала;

- принцип процессного подхода;

- принцип системного подхода к менеджменту;

- принцип постоянного улучшения;

- принцип принятия решений, основанных на фактах;

- принцип взаимовыгодных отношений с поставщиками.

Это служит для отработки методологии реализации базовых принципов СМК и формирование подходов к разработке мероприятий и методического инструментария, позволяющего ускорить получение эффекта от внедрения СМК.

III.4.5. Формализация процедур и процессов выявления и оценки несоответствий в проектной деятельности и опытном производстве

Директор ПКБ ЦТ, заместитель директора по качеству, другие заместители директора вместе с начальниками отделов осуществляют построение документированной системы раннего обнаружения несоответствий при проектировании и опытном производстве. Это способствует созданию системы самоаудита руководителями и специалистами производственных отделов ПКБ ЦТ.

III.5. Системный подход к менеджменту и управление улучшением.

III.5.1. Реализация принципа СМК «системный подход к менеджменту.

III.5.1.1. Идеологическое управление внедрением и совершенствованием СМК.

Директор ПКБ ЦТ определяет единую политику и обеспечивает реализацию стратегии внедрения СМК во взаимоувязывании всех систем.

III.5.1.2. Повышение качества взаимодействия инженерного менеджмента.

Директор ПКБ ЦТ обеспечивает создание и внедрение в деятельность инженерного менеджмента ПКБ ЦТ Системы согласованной инженерной деятельности – «СИД-системы» с целью взаимодействия при решении трех взаимоувязанных проблем и задач: повышения эффективности управления процессами, мотивации инженерного труда и интеграции знаний и опыта. Это способствует лучшему решению вопросов управления процессами «на стыках» и проявлению эффекта консолидированного управления качеством производственной деятельности.

III.5.1.3. Осуществление управления ПКБ ЦТ как системой взаимосвязанных процессов.

Отдел СМК совместно с начальниками отделов ПКБ ЦТ осуществляют:

- выявление отсутствия корреляции процессов, взаимосвязанность которых очевидна (или стала очевидна в результате проведения реинжиниринга процессов);

- установление причинно-следственных логических цепочек в системе управления между финансовыми показателями, показателями удовлетворенности потребителей и клиентов, показателей эффективности процессов в ПКБ ЦТ, показателей удовлетворенности собственных сотрудников ПКБ ЦТ;

- определение связи нефинансовых показателей с конечным результатом деятельности отделов ПКБ ЦТ с установлением точек (центров) воздействия на повышение эффективности;

- внесение корректирующих мероприятий в управление ПКБ ЦТ (корректировка системы показателей, усиление целевой мотивации сотрудников, изменение подходов к формированию статей бюджета, внедрение менеджмента инноваций и др.).

Результатом является:

- создание условий, способствующих операционализации стратегии и ее закреплении в ПКБ ЦТ за счет лучшей ориентации процессов и более эффективного использования ресурсов;

- подготовка условий к внедрению сбалансированной системы показателей (ССП), которая обеспечивает взаимосвязанность легко измеряемых количественных показателей с качественными системами измерения и оценки и, соответственно, способствует большей взаимосвязанности бизнес-процессов.

III.5.2. Повышение эффективности систем внутреннего аудита и внутреннего контроля.

III.5.2.1. Проектирование, организация и осуществление контроля качества.

Рабочая группа по актуализации документационной системы совместно с начальниками отделов осуществляют:

- подготовку, согласование и утверждение руководящего документа по контролю качества, включающего в себя описание задач, принципов и порядка функционирования системы контроля качества с помощью организационных инструментов и методов обеспечения и улучшения показателей качества;

- внесение в Положения соответствующих подразделений и должностные инструкции сотрудников задач и обязанностей, вытекающих из основных требований руководящего документа по контролю качества, функций по процедурам внутреннего аудита;

- определение и установление в соответствии с требованиями стандартов ИСО серии 9000 показателей и критериев измеряемых целей и выходных параметров процессов на всех уровнях управления;

- издание соответствующего распорядительного документа регламентирующего контроль качества и ответственность должностных лиц.

Эти действия являются основой для:

- осуществления процедур выявления несоответствий, отклонений, ограничений и негативных тенденций с последующей разработкой корректирующих и предупреждающих мероприятий;

- создания ориентированной на перспективу системы информационно-аналитической и методической поддержки руководства при реализации процессов планирования, контроля, анализа и принятия решений по управлению качеством.

III.5.2.2. Организация проведения внутреннего аудита СМК.

Отдел СМК, заместители директора при содействии консалтинговой фирмы осуществляют:

- формирование группы сотрудников для их подготовки в качестве экспертов внутреннего аудита ПКБ ЦТ;

- подготовку специальной программы и обучение экспертов внутреннего аудита особенностям проведения аудита в условиях внедрения и функционирования СМК;

- планирование внутренних аудитов с выбором для первоочередных аудитов:

а) отделов и процессов СМК, максимально влияющих на качество и являющихся проблемными;

б) отделов и процессов, при аудите которых максимальная возможность получения системных выводов;

- проведение первого, совместного с консультантами, внутреннего аудита СМК;

- предоставление отчета по аудиту директору ПКБ ЦТ с предложениями по корректирующим мероприятиям для устранения выявленных несоответствий и проектом управленческого решения.

Внутренний аудит позволяет оценить соответствие СМК требованиям стандарта ГОСТ Р ИСО 9001 и определить результативность с целью поддержания СМК в рабочем состоянии.

IV. Проведение процедур, подтверждающих соответствие СМК требованиям.

IV.1. Получение внешних оценок результатов внедрения СМК.

Директор ПКБ ЦТ, его заместители, отдел СМК производят:

- подготовку и доведение до заинтересованных сторон, включая Департамент локомотивного хозяйства ОАО «РЖД», потребителей (депо), органы региональной власти, поставщиков и сотрудников ПКБ ЦТ документированной информации, представляющей объективное доказательство о проделанной работе или достигнутых результатах в отношении степени выполнения требований по качеству в результате внедрения СМК;

- оценку степени удовлетворенности потребностей, ожиданий и требований заинтересованных сторон, то есть представителей групп и организаций, на которых деятельность ПКБ ЦТ может оказывать влияние или которые сами влияют на деятельность ПКБ ЦТ;

- подготовку и реализацию корректирующих мероприятий и мероприятий по устранению выявленных отклонений от требований к организации процессов и к результатам деятельности.

Результат: получение исходных данных для планирования дальнейшего улучшения и корректирующих действий, устраняющих несоответствия СМК.

IV.2. Независимая оценка органом сертификации соответствия СМК ПКБ ЦТ требованиям международных стандарта ИСО 9001.

Директор ПКБ ЦТ совместно с отделом СМК организует:

- выбор органа по сертификации, проведение переговоров и заключение договора на проведение сертификации СМК с целью подтверждения соответствия требованиям ГОСТ Р ИСО 9001-2001.

Орган по сертификации:

- проводит предварительную оценку СМК ПКБ ЦТ;

- осуществляет сертификационный аудит с целью проверки и оценки СМК ПКБ ЦТ;

- регистрирует результаты сертификационного аудита и выносит заключение;

- принимает решение о выдаче/невыдаче сертификата соответствия ГОСТ Р ИСО 9001-2001.

Руководство ПКБ ЦТ совестно с отделом СМК разрабатывает и реализует мероприятия по дальнейшему совершенствованию с учетом результатов сертификационного аудита.

Результаты сертификации СМК (при положительном решении о выдаче сертификата):

- официальное признание результативности и соответствия внедренной СМК требованиям стандарта ИСО 9001;

- повышение имиджа и инвестиционной привлекательности предприятия;

- получение уверенности в правильном построении СМК, подкрепленной решением независимого органа по сертификации.

V. Совершенствование СМК и дальнейшее повышение качества в ПКБ ЦТ.

V.1. Дальнейшее и неустанное развитие системы менеджмента качества при сотрудничестве с сертифицирующей организацией.

Директор ПКБ ЦТ, заместитель директора по качеству в сотрудничестве с сертифицирующей организацией обеспечивают:

- регулярное проведение самооценки состояния СМК, процедур внутреннего аудита и анализа со стороны руководства;

- периодические (инспекционные) аудиты со стороны органа по сертификации, осуществившего сертификацию, за сертифицированной СМК с периодичностью 6-12 месяцев по согласованным планам;

- проведение процедур повторной сертификации с периодичностью раз в три-пять лет.

Это гарантирует регулярное выявление и устранение несоответствий.

V.2. Расширение использования лучших мировых практик и методологий по совершенствованию и повышению эффективности управления.

Директор ПКБ ЦТ совместно с заместителем директора по качеству организуют продвижение действующей модели и концепции управления качеством к методологии управления качеством на основе системы TQM – Всеобщего Управления Качеством.

После изучения принципов СМК и этапов создания СМК в ПКБ ЦТ рассмотрим функции подразделений ПКБ ЦТ (приложение Б) и приведем проект Руководства по качеству ПКБ ЦТ (приложение В).

Метод экспертных оценок в условиях информационной неопределенности применительно к принятию решений на стадии технического проекта.

Многие важные факторы, влияющие на показатели надежности мобильных машин, весьма трудно выделить, формализовать и, естественно, анализировать. Например, отсутствие достоверной информации о соблюдении периодичности текущего осмотра и ремонта, случаях перефорсирования режимов работы систем и агрегатов мобильных машин, общее несоблюдение правил эксплуатации, и целый ряд других факторов относится к трудноформализуемым. Кроме того, непрерывность процесса совершенствования конструкций ММ приводит к повышению значимости одних факторов и снижению значимости других. Поэтому очень часто приходится формировать полезные решения в условиях количественной неопределенности.[24]

В этих случаях используются экспертные методы, основная идея которых состоит в том, чтобы использовать высокую профессиональную эрудицию и интеллект отдельных специалистов, их способность искать и находить решения слабо формализованных задач.

Метод экспертной оценки целесообразно использовать для решения таких задач, как:

- прогнозирование перспектив развития, обоснование необходимости разработок новых систем и повышение технического уровня машин;

- определение показателей надежности в условиях, когда применение других методов невозможно из-за отсутствия априорной информации;

- ранжирование случайных величин в порядке значимости (показателей надежности, факторов, определяющих надежность, и др.).

Одним из широко используемых приемов при организации работы экспертов является применение метода мозговой атаки или мозгового штурма. Этот метод относится к так называемому зависимому интеллектуальному эксперименту, в котором участвует экспертная группа из 15-20 человек, причем последующее предложении любого члена группы вносится с учетом высказывания предшественников и запрещается критика. Эффективность дискуссии оценивается не по критическим замечаниям, а по числу новых идей, выявленных в процессе обсуждения проблемы.

Другой метод – метод «Делфи» может быть назван независимым интеллектуальным экспериментом, поскольку каждый эксперт высказывает свое мнение независимо от мнения своих коллег.

Основная идея этого метода состоит в том, что критика благотворно влияет на эксперта, если она ретроспективно или психологически не связана с персональной конфронтацией. Поэтому, если проводить оценку альтернатив в несколько туров, сообщая после каждого его полные итоги и сохраняя анонимность участников, эксперты склонны не только критиковать, но и прислушиваться к критике, относящейся к ним лично. Устранение психологических трудностей, связанных с персональной критикой, придает самой критике большую деловитость, объективность, она легче воспринимается. Все это приводит к тому, что обычно достаточно следующих четырех этапов:

- раздача анкет, сбор оценок, их обобщенное представление с указанием разброса мнений;

- сообщение итогов и запрос объяснений причин индивидуального отклонения от средней или медианной оценки первой итерации;

- сообщение всех объяснений и запрос контраргументов на них;

- сообщение возражений и запрос новых оценок альтернатив, если эксперт пожелает их изменить; нахождение окончательного итога.

Вся работа проводится под руководством отдельной управляющей группы, в которую входит системный аналитик и лицо, принимающее решения; анонимность экспертов сохраняется до конца работы (а по желанию экспертов - и после ее окончания). Методика «Делфи» показала на практике достаточно высокую эффективность.

Простейший вариант обработки мнений экспертов состоит в следующем. Экспертам раздают анкеты с просьбой оценить предлагаемые альтернативы. Заполненные анкеты собирают, обрабатывают и полученную информацию в некотором обобщенном виде передают лицу, принимающему решение. На практике возникает ряд вопросов, от ответа на которые зависит, какой именно способ обработки экспертных мнений следует применить в данном конкретном случае.

Различают четыре основные разновидности метода Делфи: простой ранжировки (метод предпочтения), задания весовых коэффициентов, последовательных сравнений, парных сравнений.[23]

Рассмотрим суть каждого из перечисленных методов и методику обработки результатов экспертизы.

Метод простой ранжировки заключается в том, что каждого эксперта просят расположить признаки в порядке предпочтения. Цифрой 1 (или цифрой, соответствующей номеру последнего признака) обозначается наиболее важный признак, цифрой 2 (или цифрой, соответствующей номеру предпоследнего признака) – следующий за ним по важности и т. д.

Полученные данные для удобства приводят в виде табл. 4.1.

Определив с помощью известных методов средний ранг (среднее значение) каждого j-го признака

, (1)

где - порядок предпочтения данного признака; - число экспертов, оценивающих j- й признак; i – номер эксперта; j – номер признака, получают обобщенное мнение экспертов по каждому признаку. При этом степень важности признака тем выше, чем меньше (в первом случае) или больше (во втором) среднее значение ранга.

Таблица 4.1

Таблица порядков предпочтения данного признака другим

Признак	Эксперт
Признак	1	2	…	i	m
x₁	a₁₁	a₁₂	…	a_1i	a_1m
x₂	a₂₁	a₂₂	…	a_2i	a_2m
…	…	…	…	…	…
x_j	a_j1	a_j2	…	a_ji	a_jm
x_n	a_n1	a_n2	…	a_ni	a_nm

В связи с тем, что от разных экспертов можно получить весьма разные оценки одного и того же фактора, особое внимание обращается на согласованность оценок.

Согласованность мнений экспертов оценивают с помощью коэффициента конкордации W, который представляет собой отношение суммы квадратов отклонений S индивидуальных оценок экспертов к максимально возможной сумме квадратов отклонений S_max. При этом

, (2)

где - общая средняя всех оценок;

. (3)

Коэффициент W может принимать значения от 0 до 1. При полной согласованности мнений экспертов коэффициент конкордации равен единице, при полном разногласии – нулю. Наиболее реальным является случай частичной согласованности мнений экспертов.

Достоинствами метода простой ранжировки является сравнительная простота процедуры получения оценок и небольшое (по сравнению с другими методами экспертных оценок) число экспертов.

Метод задания весовых коэффициентов заключается в присвоении каждому из признаков весовых коэффициентов, которые могут быть представлены двумя способами:

Всем признакам назначают весовые коэффициенты так, чтобы сумма коэффициентов была равна какому-либо фиксированному числу (например, единице, десяти, ста и т. д.); наиболее важному из всех признаков придают весовой коэффициент, равный какому-то фиксированному числу, а всем остальным – коэффициенты, равные долям этого числа.

Обобщенное мнение экспертов получают также с помощью среднего статистического значения j-го признака по выражению (1), где под понимают весовой коэффициент, присвоенный i-м экспертом j-му признаку. При этом, чем больше , тем важнее признак. Однако сказать что-либо о согласованности мнений экспертов невозможно, поскольку неизвестно, каким должно быть распределение в идеальном случае. Фактически метод задания весовых коэффициентов является методом так называемой сложной ранжировки.

Метод последовательных сравнений заключается в следующем: эксперт упорядочивает все признаки в порядке уменьшения их значимости: А₁>A₂>…A_n; присваивает первому признаку значение, равное единице, остальным назначает коэффициенты в долях единицы; сравнивает значение первого признака с суммой всех остальных, при этом возможны три варианта:

A₁>A₂+A₃+…+A_n;

A₁=A₂+A₃+…+A_n;

A₁<A₂+A₃+…+.

Эксперт выбирает наиболее соответствующий, по его мнению, вариант и приводит в соответствие с ним оценку первого признака; сравнивает значение первого признака с суммой всех последующих за вычетом последнего признака и т. д.; повторяет процедуру до сравнения А₁ с А₂+А₃.

После того как эксперт уточняет оценку первого признака в соответствии с выбранным им неравенством из трех возможных А₁>А₂+А₃; А₁=А₂+А₃; А₁<А₂+А₃, он переходит к оценке признака А₂ по той же схеме.

Преимущество метода последовательных сравнений перед другими состоит в том, что эксперт в процессе оценки важности признаков сам анализирует свои оценки; недостаток – в сложности и громоздкости проводимой работы.

Метод парных сравнений применяют при наличии большого числа альтернатив. Согласно этому методу все признаки попарно сравнивают между собой и на основании оценок парных сравнений путем дальнейшей обработки находят оценки каждого признака. Для облегчения процедуры попарного сравнения признаков обычно составляют таблицу матрицы парных сравнений (табл. 4.2).

Таблица 4.2

Форма матрицы парных сравнений

Признак	A	B	C	…	N
A	1	A:B	A:C	…	A:N
B	B:A	1	B:C	…	B:N
C	C:A	C:B	1	…	C:N
…	…	…	…	1	…
N	N:A	N:B	N:C	…	1

Каждый эксперт, заполняющий такую матрицу, должен проставить на пересечении сравниваемых факторов их отношение: в первой клетке первой строки (сравнение признака самого с собой) эксперт пишет единицу. Во второй – результат сравнения первого признака со вторым, в третьей – результат первого признака с третьим и т. д. во второй строке эксперт записывает в первой клетке результат сравнения второго признака с первым, во второй – единицу, в третьей – сравнение второго признака с третьим и т. д. При этом оценки не должны быть больше единицы – наиболее важный признак (или показатель) из дух сравниваемых приравнивается единице, второй оценивается в долях единицы. Как видно, половина таблицы, расположенная выше диагонали, является отражением нижней половины. Поэтому обычно заполняют только одну половину таблицы 4.2, а затем ответы экспертов представляют в следующем виде:

где i₁_n=A/N.

В случаях, когда каждую пару факторов сравнивают однократно, число сравнений , где n – общее число факторов.

Так, если имеются три альтернативы, т каждый эксперт должен произвести сравнения. Это значит, что он должен сравнить альтернативу I с альтернативами II и III, затем альтернативу II с альтернативой III.

Если процедура парных сравнений выполняется несколькими экспертами, то в результате сложения одноименных элементов частных матриц составляют суммарную матрицу, отражающую предпочтения всех экспертов:

…

В этой матрице , где m – число экспертов; , - оценки соответственно 1,2,…, j,…, m-го экспертов; , ,…, - суммарные оценки матрицы, данные всеми экспертами.

После этого определяют средний ранг фактора, полученного от каждого эксперта, и, сравнивая значения полученных рангов, делают заключение о степени важности каждого из рассматриваемых факторов.

Определяя дисперсию суммарной матрицы и сравнивая ее с максимально возможной с таким же числом элементов, определяют согласованность мнений экспертов, при этом, чем ближе дисперсия суммарной матрицы к максимально возможной дисперсии, тем выше согласованность мнений. Метод парных сравнений позволяет провести статистически обоснованный анализ согласованности мнений экспертов, выявить, случайны ли полученные оценки.

Используя метод парных сравнений, проведем экспертную оценку влияния различных конструктивных факторов экспериментального шлицевого соединения мобильной машины на скорость изнашивания соединения и найдем значение согласующего коэффициента К_И. Отличие экспериментального шлицевого соединения от обычного состоит в том, что на боковых поверхностях шлицев вала (рис. 4.1) выполнена канавка, заполняемая при сборке консистентным смазочным материалом. Предполагается, что при работе шлицевого соединения смазочный материал из канавки постепенно поступает к контактирующим поверхностям соединения и уменьшает износ. Однако конструктивные параметры (число канавок на боковой поверхности, угол наклона канавок к образующей, отношение длины l_к канавки к длине l_ш шлицевого соединения, отношение ширины канавки к высоте шлица), оптимальные с точки зрения уменьшения скорости изнашивания, при проектировании неизвестны. Поэтому была разработана специальная анкета для опроса экспертов, проводящих исследования в области износа. В том числе четыре доцента, один кандидат технических наук, один ассистент.

Пример анкеты, заполненной одним из экспертов, приведен в табл. 4.3. Ответы экспертов по каждому из факторов представлены в виде матрицы (табл. 4.4).

b_к

l_ш

l_к

Таблица 4.3

Анкета

Путем парных сравнений оцените относительную важность параметров:

Число канавок n¢ на боковой поверхности шлица (направление канавки параллельно образующей)

	а) 0 канавок	б) 1 канавок	в) 2 канавки	г) 3 и более канавок
а) 0 канавок		а:б 0,8:1	а:в 1:0,8	а:г 1:0,7
б) 1 канавка			б:в 1:0,8	б:г 1:0,7
в) 2 канавки				в:г 1:0,6
г) 3 и более канавок

Угол наклона a канавки к образующей (при выбранном Вами числе канавок)

	а) 0°	б) 0-10°	в) 10-20°	г) 20-30°	д) 30° и более
а) 0°		0,9:1 а:б	0,8:1 а:в	1:0,7 а:г	1:0,7 а:д
б) 0-10°			0,9:1 б:в	1:0,9 б:г	1:0,7 г:д
в) 10-20°				1:0.8 в:г	1:0,9 в:д
г) 20-30°					1:0,9 г:д
д) 30° и более

Отношение b длины l_к канавки к длине l_ш шлицевого соединения (при выбранном Вами числе n¢ канавок и угле a наклона)

	а) 1	б) 0,9	в) 0,8	г) 0,7 и менее
а) 1		0,9:1 а:б	0,8:1 а:в	1:0,7 а:г
б) 0,9			1:0,8 б:в	1:0,8 б:г
в) 0,8				1:0,8 в:г
г) 0,7 и менее

Отношение g ширины b_к канавки к высоте шлица b_ш (при выбранных Вами числе n¢ канавок и угле наклона a и отношении b длины канавки к длине соединения)

	а) 0,1 и менее	б) 0,2	в) 0,3	г) 0,4 и более
а) 0,1 и менее		а:б 0,6:1	а:в 0,7:1	а:г 1:0,6
б) 0,2			б:в 1:0,9	б:г 1:0,6
в) 0,3				в:г 1:0,8
г) 0,4 и более

Матрица ответов экспертов имеет вид

Преобразуем ее в другую

Отношения а₁₂/а₂₁, а₁₃/а₃₁, ... , а_ij/a этой матрицы определяются из предыдущей и равны соответственно i₁₂, i₁₃, … , i_ij.

Преобразование первой матрицы во вторую производим, исходя из следующих условий: , , откуда ; .

При этом , числа - дробные. Вычисляем сумму элементов матрицы

для i=1,2, …, n,

а затем среднюю оценку i-го показателя у данного эксперта

где n – число сравниваемых показателей.

Находим весовые коэффициенты, по величине которых можно судить о степени важности показателей, нормируя их на наибольшую среднюю оценку

Для оценки влияния рассматриваемых факторов на износ шлицевого соединения проведена статистическая обработка усредненных ответов экспертов (табл. 4.5).

Кроме весовых коэффициентов в этом случае определены удельные (в долях единицы) весовые коэффициенты .

Таблица 4.4

Обработка матриц парных сравнений

1. Число n¢
Матрица i	Матрица			Весовой коэффициент a_i
½1 0,8 1,25 1,43½ ½ 1 1,25 1,43½ ½ 1 1,67½ ½ 1½	½1 0,89 1,11 1,18½ ½1,11 1 1,11 1,18½ ½0,89 0,89 1 1,25½ ½0,82 0,82 0,75 1½	4,18 4,40 4,03 3,39	1,045 1,100 1,007 0,847	0,950 1,000 0,915 0.770
			S=1
2. Угол наклона a
i	A	A_i		a_i
½1 0,9 0,8 1,43 1,43½ ½ 1 0,9 1,11 1,43½ ½ 1 1,25 1,67½ ½ 1 1,11½ ½ 1½	½1 0,95 0,89 1,18 1,18½ ½1,05 1 0,95 1,05 1,18½ ½1,11 1,05 1 1,11 1,25½ ½0,82 0,95 0,89 1 1,05½ ½0,82 0,82 0,75 0,95 1½	5,20 5,23 5,52 4,71 4,34	1,040 1,046 1,104 0,942 0,868	0,942 0,947 1,000 0,853 0,786
			S=1
3. Отношение b длины канавки к длине соединения
i	A	A_i		a_i
½1 0,9 0,8 1,43½ ½ 1 0,25 1,25½ ½ 1 1,25½ ½ 1½	½1 0,95 0,89 1,18½ ½1,05 1 1,11 1,11½ ½1,11 0,89 1 1,11½ ½0,82 0,89 0,89 1½	4,02 4,27 4,11 3,60	1,005 1,175 1,027 0,900	0,855 1,000 0,874 0,766
			S=1
4. Отношение g ширины канавки к высоте шлица
i	A	A_i		a_i
½1 0,6 0,7 1,67½ ½ 1 1,11 1,67½ ½ 1 1,25½ ½ 1½	½1 0,75 0,82 1,25½ ½1,25 1 1,05 1,25½ ½1,18 0,95 1 1,11½ ½0,75 0,75 0,89 1½	3,82 4,55 4,24 3,39	0,955 1,137 1,060 0,847	0,840 1,000 0,932 0,745
			S=1

Таблица 4.5

Обработка матриц парных сравнений

1. Число канавок
Матрица	Матрица средних					К_n
½1 4,48 4,66 5,43½ ½ 1 5,56 6,31½ ½ 1 6,59½ ½ 1½	½1 0,75 0,78 0,91½ ½1,25 1 0,93 1,05½ ½1,22 1,07 1 1,10½ ½1,09 0,95 0,90 1½	3,44 4,23 4,39 3,94	0,860 1,057 1,097 0,985	0,784 0,963 1,0 0,898	0,215 0,265 0,274 0,246	1,0 0,814 0,784 0,873
2. Угол наклона a
						К_n
½1 4,95 4,51 5,12 5,46½ ½ 1 5,56 6,22 6,79½ ½ 1 6,52 7,29½ ½ 1 6,84½ ½ 1½	½1 0,82 0,75 0,85 0,91½ ½1,18 1 0,93 1,04 1,13½ ½1,25 1,07 1 1,09 1,21½ ½1,15 0,96 0,91 1 1,14½ ½1,09 0,98 0,79 0,86 1½	4,33 5,28 5,62 5,16 4,61	0,866 1,056 1,124 1,032 0,922	0,770 0,939 1,000 0,918 0,820	0,173 0,211 0,225 0,206 0,185	1,065 0,873 0,820 0,893 1,00
3. Отношение b длины канавки к длине соединения
						К_n
½1 4,99 5,06 5,88½ ½ 1 5,74 6,40½ ½ 1 6,68½ ½ 1½	½1 0,83 0,84 0,98½ ½1,17 1 0,96 1,07½ ½1,16 1,04 1 1,11½ ½1,02 0,93 0,89 1½	3,65 4,20 4,31 3,84	0,912 1,050 1,077 0,960	0,847 0,975 1,000 0,891	0,211 0,244 0,263 0,240	1,053 0,914 0,891 1,00
4. Отношение g ширины канавки к высоте шлица
						К_n
½1 5,40 6,48 8,01½ ½ 1 6,61 8,23½ ½ 1 6,81½ ½ 1½	½1 0,90 1,08 1,34½ ½1,10 1 1,10 1,37½ ½0,92 0,90 1 1,14½ ½0,66 0,63 0,86 1½	4,32 4,57 3,96 3,15	1,08 1,14 0,99 0,79	0,947 1,000 0,868 0,693	0,270 0,285 0,247 0,198	1,00 0,247 1,091 1,367

В результате обработки ответов экспертов установлено, что максимальным значениям весовых коэффициентов, а, следовательно, и наибольшей важности их соответствуют следующие числовые значения исследованных факторов: число канавок 1-2; угол наклона 10-20°; отношение длины канавки к дине соединения 0,8; отношение ширины канавки к высоте шлица 0,2.

Проведенные после этого сравнительные стендовые ускоренные испытания образцов шлицевых соединений, имеющих различные сочетания рассматриваемых факторов, показали, что наименьший износ за одно и то же время имеют соединения с параметрами: число канавок 1; угол наклона канавки к образующей поверхности шлица 6,4°; отношение длины канавки к длине шлицевого соединения 0,86-0,9.

a,°

К_a

К_n_опт

N, шт

К_n

Рис. 4.2. Результаты расчетов согласующих коэффициентов влияния:

а – числа канавок; б – отношения длины канавки к длине шлица; в – угла наклона канавки к оси вала; г – отношения ширины канавки к высоте шлица

К_g

К_b

Для прогнозирования скорости изнашивания определим по экспертным сведениям значения согласующего коэффициента К_И, который можно представить в виде

. (1)

В этой зависимости

где , ; и - значения из таблицы 4.3, соответствующие стандартному шлицевому валу (без канавки), у которого , , , ; , , , - значения из таблицы 4.3, соответствующие новому шлицевому валу (с канавками) различного конструктивного исполнения.

Результаты расчетов , , , представлены на рис. 4.2, а-г. Каждый из полученных графиков имеет аналитический минимум, что соответствует оптимальному значению исследуемого параметра. Оптимальное значение коэффициента К_И, определяемое в соответствии с выражением (1),

Тогда прогнозируемая скорость изнашивания шлицевого вала с оптимальным значениями , a, b и g

где a - коэффициент пропорциональности;

v – скорость изнашивания старой конструкции вала (без канавки);

- мощность трения.

Безопасность жизнедеятельности.

Расчет суммарного уровня звука в конструкторском бюро от внешних источников шума (расположенных за различными ограждающими конструкциями).

Шумом называются звуки, мешающие восприятию полезных звуков или нарушающие тишину, а также, звуки, оказывающие вредное или раздражающее действие на организм человека.[25]

Интенсивный шум неблагоприятно действует на организм человека и может явиться причиной профессиональных и производственно обусловленных заболеваний. При работе в условиях шума снижается производительность труда. Шум притупляет внимание, замедляет реакцию человека на те или иные раздражители, мешает восприятию полезных сигналов.

Уменьшение воздействия шума до допустимых величин – одно из непременных условий оздоровления условий труда и охраны окружающей среды.

Согласно требованиям ГОСТ 12.1.003-76 при разработке технологических процессов, проектировании, изготовлении и эксплуатации машин, производственных зданий и сооружений, а также при организации рабочих мест следует принимать все необходимые меры по снижению шума, воздействующего на человека до значений. Не превышающих допустимые.

Вопросы борьбы с шумом должны решаться на стадии проектирования машин, транспортных средств, оборудования, зданий сооружений, населенных пунктов, а также в процессе изготовления, испытания, приемки, эксплуатации и ремонта этих объектов.

Борьба с шумом не только имеет социальное и медико-гигиеническое значение, но и важна с экономической точки зрения. Как и любой другой вредный производственный фактор, шум влечет за собой экономические потери. Исследования, проведенные как в нашей стране, так и за рубежом, показали, что уменьшение шума повышает производительность труда, способствует улучшению качества продукции, снижает заболеваемость и связанные с нею потери. Способствует уменьшению текучести кадров и обусловленных ею расходов. Машины, средства транспорта, другое оборудование, отличающееся меньшим уровнем шума, являются более конкурентоспособными на международных рынках.

В качестве основных величин, используемых для нормирования шума и расчетов по шумопоглощению, принимают звуковое давление в паскалях и его уровень в децибелах.

Звуковое давление р – разность между мгновенным значением давления в данной точке среды при прохождении через эту точку звуковых волн и средним давлением, которое наблюдается в этой же точке при отсутствии звука. Звуковое давление, воздействуя на барабанную перепонку, вызывает деформацию, являющуюся, в конечном счете, первым звеном в восприятии звука человеком.

Уровень звукового давления определяют по формуле:

где р_ср – среднеквадратичное значение звукового давления в точке измерения, Па;

р₀ – пороговое значение звукового давления, принятое по международному соглашению равным 2^.10^-5 Па.

Один из способов снижения уровня шума звукоизоляция, представляющая собой сумму мероприятий по снижению прохождения звука через конструкцию. Различают звукоизоляцию от воздушного шума, когда колебания конструкции возбуждаются звуковыми волнами, падающими на нее из воздуха, и звукоизоляцию от структурного (ударного) шума, когда колебания конструкции возбуждаются непосредственным механическим воздействием (вибрацией установленной на ней машины, ходьбой и т. п.).

Звукоизоляция конструкции (перегородки, стены, окна и т. п.) как физическая величина равна ослаблению интенсивности звука при прохождении его через эту конструкцию

где R – физическое значение звукоизоляции конструкции, дБ;

I_пад – интенсивность падающего звука, дБ;

I_прош - интенсивность прошедшего звука, дБ.

Отдел технологического оборудования ПКБ ЦТ расположен в помещении, за ограждающими конструкциями которого присутствуют несколько источников шума. Уровень звукового давления в таком помещении рассчитывается по формуле[36]:

где S_i – площади ограждающих конструкций, м²;

L_i – уровни звукового давления в помещениях за рассматриваемыми конструкциями, дБ;

R_i – звукоизоляция конструкциями, дБ;

А – эквивалентная площадь звукопоглощения в помещении, м².

наружная стена с окном выходит на шумную магистраль. За внутренними стенами находятся источники шума одинаковой интенсивности. Схема помещения приведена на рис. 1.

Дверь

Окно

Внутренняя стена

Наружная стена

Внутренняя стена

Характеристики ограждающих конструкций этого помещения приведены в таблице 1.

Таблица 1

Характеристики конструкций

Наименование ограждающих конструкций

Характеристики конструкций

S_i, м²

R_i, дБ

L_i, дБ

Наружная стена

Окно

Внутренние стены

Дверь

2,5

4^.10⁴

250^.10⁴

4^.10⁴

20^.10⁴

Эквивалентная площадь звукопоглощения в помещении А=20 м².

Определяем

Определяем уровень звукового давления в рассматриваемом помещении:

дБ.

Из формулы уровня звукового давления видно, что уменьшение шума в помещении может быть получено за счет увеличения звукоизоляции конструкций, начиная с более звукопроводных; уменьшения площадей ограждения, отделяющих более шумные помещения; увеличения звукопоглощения в изолируемом помещении.

Требования пожарной профилактики при проектировании объектов железнодорожного транспорта.

Основные требования к генеральному плану. Пожарную опасность проектируемых объектов железнодорожного транспорта устанавливают по нормам строительного проектирования с учетом особенностей железных дорог как предприятий повышенной опасности.

Основные объекты железнодорожного транспорта (сооружения локомотивного, вагонного, пассажирского хозяйств и др.), как правило, располагаются на станциях и уздах и действуют в условиях интенсивного движения поездов. Поэтому важными мерами пожарной профилактики являются точное определение категории пожарной опасности и требуемого предела огнестойкости производственных и технических зданий, правильное их зонирование на территории проектируемого предприятия, установление противопожарных зон и разрывов, устройство противопожарных преград и эвакуационных путей на случай пожара и т. д.

Все вновь строящиеся и реконструируемые здания и сооружения на станциях и в узлах должны размещаться на определенном расстоянии от оси ближайшего главного или приемоотправочного пути (табл. 1).[25]

Таблица 1

Группа по пределу огнестойкости здания или сооружения	Наименьшее расстояние от стены здания или сооружения до оси пути, м
	Для категории производств по пожарной опасности				Для прочих зданий и сооружений
	А и Б	В	Г	Д и Е	Для прочих зданий и сооружений
I II III с кровлями из негорючих материалов IV и V с кровлями из негорючих материалов III, IV и V с кровлями из горючих материалов	50 – – –	30 30 25 30	– 20 25 30	– 20 25 30	20 20 25 30

Производственные и технические здания, относящиеся по пожарной опасности к категориям Г и Д и сооружаемые в соответствии с требованиями I и II пределов огнестойкости, а также здания и сооружения, близкое расположение которых к пути организованного движения поездов вызывается технической необходимостью (например, стрелочные посты, пункты технического обслуживания, контрольные посты и т. п.), разрешается размещать от оси ближайшего железнодорожного пути по габариту приближения строений.

Зонирование территорий. Это мероприятие заключается в том, что при разработке генерального плана предприятий производственные участки и отделения, родственные по функциональному назначению и признаку пожарной опасности, объединяют в отдельные комплексы. Размещение комплексов на строительной площадке осуществляют по зонам. При этом во избежание распространения пожара комплексы с повышенной пожарной опасностью располагают с подветренной стороны. При зонировании учитывают рельеф местности, направление и силу господствующих ветров, состояние дорог, возможность беспрепятственного и удобного въезда пожарных автомобилей любому зданию и т. п. с одной из сторон к предприятию должна примыкать дорога общего пользования или сообщающийся с ней проезд.

Противопожарные разрывы. Во избежание распространения пожара с одного здания на другое между ними устаивают противопожарные разрывы. Величина разрыва зависит от многих факторов, основными из которых являются тепловое излучение от горящего объекта, зависящее от свойств горючих материалов, температуры пламени и размера излучаемой поверхности, а также группы горючести ограждающих конструкций; категория пожарной опасности, предел огнестойкости зданий; наличие и площадь световых проемов, протяженность и этажность зданий, взаимное их расположение и т. д.

На крупных узловых станциях, станциях с локомотивными и вагонными депо, главными материальными складами и ряде других сооружают пожарные депо. На остальных станциях устраивают специальные неотапливаемые помещения для хранения противопожарного инвентаря.

Для проезда пожарных автомобилей на территории предприятия предусматривают сеть автомобильных дорог или проездов шириной не менее 6 м. Ширину проездов между железнодорожными путями допускается уменьшать, но не менее чем до 4,5 м. Проезды, въезды в цехи, а также другие дороги производственного назначения могут быть использованы для противопожарных целей.

Противопожарные преграды. К мероприятиям, ограничивающим распространение пожара, относят устройство противопожарных преград – противопожарных стен (брандмауэров), перекрытий и дверей, а также водяных завес и противопожарных зон.

Брандмауэр представляет собой негорючую стену, пересекающую все трудногорючие и горючие элементы здания. Она опирается непосредственно на фундамент и возвышается на 60 см над кровлей.

Предел огнестойкости составляет для пожарных стен не менее 2,5 ч, для перекрытий – от 1,5 до 0,75 ч в зависимости от пределов огнестойкости зданий и сооружений.

Как правило, в брандмауэрах и других противопожарных преградах проемы не устраивают. Однако, если по условиям технологического процесса проемы необходимы, то их защищают дверями, воротами из горючих и трудногорючих материалов с пределом огнестойкости не менее 1,5 ч. Общая площадь проемов в противопожарной преграде не должна занимать более 25% площади преграды.

Противопожарные зоны. В случаях, когда в производственных зданиях с горючими и трудногорючими перекрытиями и стенами по условиям технологического процесса невозможно устройство брандмауэров, в качестве противопожарных преград предусматривают противопожарные зоны из негорючих материалов с пределом огнестойкости 2,5 ч. Эти зоны разделяют перекрытия и стены на отсеки по всей длине или ширине здания. Ширина противопожарных зон должна быть не менее 6 м. Торцы зон окаймляют вертикальными гребнями, выступающими над кровлей не менее чем на 0,7 м. Предел огнестойкости несущих конструкций противопожарных зон должен быть 4 ч, а покрытий - 2 ч. Как, правило, противопожарные зоны используют в сочетании с водяными завесами для предупреждения проникновения огня внутрь зданий.

Пути эвакуации. При планировке зданий и сооружений предусматривают возможность быстрой эвакуации людей и материальных ценностей в случае возникновения пожара. Это достигается при обеспечении кратчайшего расстояния от рабочих мест до выхода наружу, минимального времени выхода из здания, безопасности движения людей при пожаре.

Выходы считаются эвакуационными, если ни ведут из помещений первого этажа наружу непосредственно или через коридор, вестибюль, лестничную клетку; из помещений любого этажа (кроме первого) в коридор или проход, который ведет к лестничной клетке и имеет самостоятельных выход наружу через вестибюль; из помещения в соседние помещения на этом же этаже, обеспечиваемые выходами наружу и не содержащие производств категорий А, Б и Е.

Эвакуационные выходы через помещения с IV и V пределами огнестойкости не допускаются.

Максимальные расстояния от наиболее удаленного рабочего места до эвакуационного выхода, ширина проходов, коридоров, дверей, маршей и площадок лестниц регламентированы СНиП II-М.2-72.

Количество эвакуационных выходов из производственных помещений, как правило, должно быть не менее двух. Устройство одного выхода допускается в помещениях с числом работающих не более 5 чел. При площади пола до 110 м² с производствами категорий А, Б и Е, 25 чел. при площади 300 м² с производствами категорий В, 50 чел. при площади пола до 600 м² с производствами категорий Г и Д.

Весь процесс эвакуации людей из здания условно подразделяют на три этапа: первый – движение людей от наиболее удаленного рабочего места до эвакуационного выхода; второй – движение людей лот эвакуационных выходов из помещения до выхода наружу; третий – движение людей от выходов из загоревшегося здания и рассевание их по территории предприятия.

Исходя из этого времени, определяют продолжительность времени эвакуации людей из производственного здания.

Противопожарные требования к системам отопления, вентиляции, освещения и канализации.

Отопление и вентиляция. Основные требования пожарной безопасности к отоплению и вентиляции изложены в СНиП II-33-75 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха».

Пожарная опасность систем отопления зависит от температуры наружной поверхности нагревательных приборов и конструктивных особенностей последних. Наибольшую пожарную опасность представляют местное печное (огневое) отопление, так как температура поверхности нагревательных приборов в этом случае колеблется от 50° до 400°С.

Для обеспечения пожарной безопасности печей при их кладке устраивают разделки (песочницы, заполненные асбестовой крошкой) у деревянных стен и у дымоходов в деревянных конструкциях перекрытия. Трубы металлических печей в местах прохода через перекрытия или стены изолируют теплоизоляционными материалами. Металлические печи должны отстоять от стен не менее чем на 1 м.

Центральные системы отопления имеют небольшое количество огневых точек и умеренную температуру. Поверхности нагревательных приборов систем водяного отопления нагреваются до температуры не более 100°С., а систем парового отопления – до 100-150°С, поэтому эти системы безопасны в пожарном отношении.

Непожароопасно и центральное калориферное отопление, поскольку при этой системе отсутствуют трубопроводы и батареи, а поступающий в помещение подогретый воздух имеет температуру 35 - 60°С.

Однако следует иметь в виду, что паровое отопление не допускается в помещениях, где по условиям производства выделяется пыль, самовозгорающаяся при указанных температурах. При воздушном отоплении недопустима рециркуляция воздуха в тех помещениях, в которых образуются пары, пыль или взрывоопасные газы.

Пожарная опасность вентиляционных систем зависит от правильности их устройства и эксплуатации. В случаях, когда в воздушные каналы попадают смеси горючих газов, паров, пыли и т. п., при наличии источника тепла может произойти воспламенение и даже взрыв. Поэтому в зависимости от категории пожарной опасности производств воздуховоды, камеры и другие элементы вентиляционных установок изготавливают из несгораемых или трудногорючих материалов.

В производствах, выделяющих взрывоопасные и легковоспламеняющиеся газы, пары, пыль, необходимо поступающий в вентилятор воздух предварительно очищать от указанных отходов, для чего перед вентилятором устанавливают пылеотделители и фильтры. Двигатели и вентиляторы в этом случае должны быть взрывозащищенными, исключающими искрение. Защиту от распространения пламени в вентиляционных установках обеспечивают применением огнепреградителей, быстродействующих заслонок, шиберов, отсекателей и т. п.

Освещение. Большую пожарную опасность представляют собой светильники. наибольшей пожарной опасностью характеризуются лампы накаливания, так как температура на поверхности их колб достигает 500°С.

В зависимости от характера производства и требуемой защиты светильники подразделяют на открытые (лампа и патрон не отделены от окружающей среды) и защищенные (лампа и патрон закрыты стеклянными колпаками). Защищенные светильники в свою очередь подразделяют на влагозащищенные, пыленепроницаемые и взрывозащищенные, устанавливаемые во взрыво- и пожароопасных помещениях (лакокрасочные отделения, ацетиленокислородные участки и т. п.).

Взрывозащищенные светильники по исполнению бывают взрывонепроницаемые повышенной мощности и специальные – пожаробезопасные. Колпак корпуса взрывозащищенного светильника в случае воспламенения взрывоопасных смесей должен выдержать полное давление взрыва.

К противопожарным мероприятиям в электроосвещении относят правильный выбор светильников в зависимости от условий, в которых они будут эксплуатироваться, а также подбор проводки исходя из условий допустимой токовой нагрузки.

Канализация. При сливе в канализационную сеть производственных отходов, содержащих нефть, бензин, керосин и другие горючие и химические вещества, в сетях и устройствах канализации возможно образование взрывоопасных газов и паров. Во избежание загрязнения сточных вод этими веществами на предприятиях предусматривают местные очистные установки.

Требования пожарной безопасности к канализационным устройствам определены Правилами безопасности при эксплуатации водопроводно-канализационных сооружений и строительными нормами СНиП II-32-74 и СНиП II-30-76.

Особенности ликвидации последствий стихийных бедствий, крупных

производственных аварий и катастроф на объектах железнодорожного

транспорта.

Производственные аварии и катастрофы на железнодорожном транспорте могут быть двух видов. Это аварии (катастрофы), происходящие на производственных объектах, не связанных непосредственно с движением поездов (заводы, депо, станции и др.), и аварии поездов во время движения. Первый вид аварий (катастроф) для объектов железнодорожного транспорта носит общий характер. Второй – имеет специфический характер, связанный с тяжелыми последствиями и перерывом в движении поездов.[26]

К стихийным бедствиям, которые могут вызвать аварии (катастрофы) на железнодорожном транспорте или непосредственно причинить материальный ущерб и привести к человеческим жертвам на объектах железнодорожного транспорта, относятся: землетрясения, наводнения, обвалы, ураганы, пожары и т. п.

Железнодорожные объекты, оказавшиеся в районе действия землетрясений, могут подвергаться разрушениям, повреждениями завалам. Разрушения пути и искусственных сооружений могут привести к нарушению движения поездов на целых участках, к сходу поездов с рельсов во время движения.

Лесные и торфяные пожары могут оказаться опасными для железнодорожных объектов при возникновении или распространении в непосредственной близости от них. Во избежание воздействия лесных и торфяных пожаров железнодорожные объекты (станции, перегоны, искусственные сооружения и др.) отделяют от лесных торфяных массивов противопожарными заградительными полосами и канавами.

Значительные разрушения железнодорожного пути и искусственных сооружений причиняют наводнения и селевые потоки.

Во избежание вредных воздействий некоторых видов стихийных бедствий на железнодорожные объекты предусматриваются соответствующие инженерные сооружения. Так, для защиты железнодорожного пути от каменных и снежных обвалов сооружают специальные галереи и подпорные стенки. От размыва земляного полотна устраивают водоотводные и берегоукрепительные сооружения (канавы, дамбы, траверсы и др.).

Производственные аварии и катастрофы, происходящие на объектах железнодорожного транспорта, так же, как и на объектах народного хозяйства, как правило, являются результатом нарушения правил технической эксплуатации, технологических процессов при производстве и ремонте подвижного состава, несвоевременном и некачественном техническом обслуживании, а также воздействия некоторых еще малоизученных явлений природы.

На железнодорожном транспорте вопросам прогнозирования и предотвращения возможных производственных аварий и катастроф уделяется большое внимание. В ОАО «РЖД», на дорогах и отделениях созданы специальные службы обеспечения безопасности движения поездов. Ее представители осуществляют контроль за строгим соблюдением «Правил технической эксплуатации» и инструкций по всем службам (эксплуатации, пути, локомотивному и вагонному хозяйству, связи и СЦБ и др.), периодическую проверку знаний всех этих инструкций работниками железных дорог, проводят расследование причин аварий и ведут работу по профилактике аварий.

Особое внимание служба обеспечения безопасности движения поездов уделяет вопросам содержания пути и искусственных сооружений, соблюдению габаритов на железных дорогах, содержанию и ремонту подвижного состава и устройств связи и СЦБ.

Тушение пожаров на территории станции и в поездах в пути следования сопряжено с большими трудностями и многими опасностями.

На железнодорожных станциях и узлах на сравнительно небольшой территории обычно сосредотачивается большое количество вагонов с различными грузами, в том числе с огнеопасными (ГСМ), взрывоопасными (ВВ) и ядовитыми веществами (СДЯВ). Здесь же могут быть поезда с людьми. Вагоны в поездах и на соседних путях находятся в непосредственной близости друг от друга, что создает опасность быстрого распространения огня, а доступ пожарных средств к месту горения затруднен из-за отсутствия проездов и проходов, особенно поперек железнодорожных путей. Прокладка пожарных шлангов поперек путей затруднена, шланги приходится прокладывать под рельсами, проделывая углубления в балласте. Цистерны с ГСМ, ВВ легко возгораются от нагревания, распространяя горение на большие площади. Взрывы цистерн со СДЯВ могут образовывать зоны опасного заражения. Для исключения случаев взрыва цистерн необходимо открывать люки наливных горловин этих цистерн.

Ликвидация пожаров на территории железнодорожных станций и узлов связана с необходимостью вывода составов с территории станции на перегоны, тупики и подъездные пути. В первую очередь подлежат выводу поезда с людьми и опасными грузами. На электрифицированных участках в случае возникновения пожаров следует обесточить станционные пути и использовать тепловозы для рассредоточения составов.

Большую опасность представляют пожары, возникающие в поездах в пути следования, особенно в пассажирских поездах и поездах с огнеопасными и ядовитыми веществами. В пути следования затруднено обнаружение возгорания, в поездах отсутствуют мощные средства пожаротушения, во время движения огонь быстро разгорается и распространяется.

Учитывая повышенную пожароопасность объектов железнодорожного транспорта и сложность тушения пожаров, на железных дорогах и их отделениях созданы специальные противопожарные службы. На крупных железнодорожных станциях и узлах предусматривается система пожарного водоснабжения, пожарные поезда, пожарные депо и специальные формирования гражданской обороны.

Пожарный поезд, состоящий из тепловоза, моторного вагона с мотопомпой, нескольких цистерн с водой и вагона для отдыха, имеет бак на 200 л пенообразователя, с помощью которого можно приготовить 60 м³ воздушно-механической пены. Поезд обслуживается командой из 5 человек. В зависимости от тактико-технических характеристик поезда бывают универсальные, I и II категорий.

На объектах железнодорожного транспорта для тушения пожаров широко применяют воду, а также пенные и углекислотные огнетушители. Вода может подаваться из системы железнодорожного водоснабжения или из имеющихся открытых источников (рек, озер и прудов), а также из городских систем водоснабжения с помощью насосных станций на автомобильном ходу (пожарных цистерн АЦ-30, пожарных автомобилей и воздушно-пенного тушения АВ-40 и мотопомп М-600).

При значительном удалении воды от очага пожара могут использоваться трубопроводные пожарные подразделения воинских частей.

Для снижения пожароопасности поезда с горюче-смазочными материалами и взрывчатыми веществами по возможности пропускаются через крупные железнодорожные узлы без остановки или принимаются на специально отведенные для них пути, удаленные от приемоотправочных пассажирских и грузовых путей.

Тушение пожаров в пассажирских и грузовых поездах в пути следования возлагается на поездные бригады и проводников пассажирских вагонов. На станциях за состояние противопожарной защиты несет ответственность начальник станции (начальник гражданской обороны объекта). В его распоряжении имеются формирования гражданской обороны и средства пожаротушения.

Для ликвидации последствий аварий, катастроф, кроме пожарных поездов, на железных дорогах (крупных станциях) созданы специальные восстановительные поезда и формирования гражданской обороны. Восстановительный поезд может включать 14-18 единиц подвижного состава: вагон-гараж, платформы для тягачей и тракторов (1-3 единиц), платформу для накаточного оборудования вагоны для такелажного оборудования (1-2 единицы), вагон для электростанции и компрессорной станции, 4 пассажирских вагона (для крановых бригад, восстановительной бригады, столовой и медицинского пункта), железнодорожные краны грузоподъемностью 80-250 т и 25-60 т с подстреловой платформой, платформу для конструкций и материалов контактной сети и связи.

Работами по ликвидации последствий аварий и катастроф руководит, как правило, начальник отделения дороги (начальник гражданской обороны отделения дороги). Работы ведутся непрерывно.

Оценка экономической эффективности создания системы менеджмента качества.

Оценка экономической эффективности создания СМК проводится на основе расчета следующих интегральных показателей экономической эффективности[28]:

1) чистый дисконтированный доход (ЧДД) или интегральный эффект:

где R_t - эффект от создания СМК на t-ом шаге расчета;

З_t^* - затраты на t–ом шаге расчета без учета капитальных вложений;

a_t - коэффициент дисконтирования;

K_t - капитальные вложения на t–ом шаге расчета;

T - горизонт расчета (в годах);

t - шаг расчета (в годах);

коэффициент дисконтирования:

где Е – норма дисконта, Е=0,1;

t_n – показатель степени при расчете коэффициента дисконтирования, t_n=t-t_c, где t – текущий год расчета;

2) индекс доходности (ИД):

;

3) срок окупаемости (Т₀) определяется из графика ЧДД;

4) внутренняя норма доходности (Е_вн) определяется из уравнения:

Создание СМК в ПКБ ЦТ потребует: организации отдела СМК в составе 6 человек и закупки оборудования.

Определим объем инвестиций (К) по формуле:

К=å n_j´ C_м,

где n_j – количество машин, шт.;

C_м – стоимость машин, руб.

Объем инвестиций определен в таблице 1.

Таблица 5.1

Определение объема инвестиций

Машины	Количество машин (n_j), шт.	Стоимость машин (C_м), руб.	Инвестиции (К), руб.
Процессор	6	15000	90000
Монитор ж/к	6	6000	36000
Принтер ч/б лазерный	3	7800	23400
Принтер цветной струйный	1	4000	4000
Сканер	1	3000	3000
Копир	1	34000	34000
Плоттер	1	35800	35800
Телефон многоканальный	1	7000	7000
Телефон	5	1000	5000
Итого			238200

Текущие эксплуатационные расходы представляют собой:

З=ОЗ+ЭМ+М+НР,

где ОЗ – заработная плата персонала;

ЭМ – затраты на эксплуатацию машин;

М – затраты на материал;

НР – накладные расходы.

Зарплата персонала рассчитывается по формуле:

ОЗ=å n_i^.´ t_i´ C´h,

где n_i^. – количество сотрудников, чел.;

t_i – трудоемкость, чел./мес.;

C – ставка, руб./мес.;

h - премиальный коэффициент, h=1,15.

Таблица 5.2

Затраты на зарплату персонала

Персонал	Количество (n_i), чел.	Трудоемкость(t_i), чел./мес.	Ставка (C), руб./мес.	Зарплата (ОЗ), руб.
Начальник отдела	1	12	40000	480000
Заместитель начальника отдела	1	12	27000	324000
Инженер по качеству	4	12	25000	1200000
Прибавка к жалованию заместителя директора по качеству	1	12	10000	120000
Итого	6			2124000

Затраты на эксплуатацию машин рассчитываются по формуле:

ЭМ=å k_i´t_i´ C_ЭМ,

k_i – количество машин, шт.;

t_I – время работы машин, ч;

C_ЭМ – стоимость одного машино-часа, руб.

Таблица 5.3

Затраты на эксплуатацию машин

Машины	Количество машин, (k_i) шт.	Время работы машин (t_i), ч.	Стоимость 1 машино-часа (C_ЭМ), руб.	Затраты на эксплуатацию машин, руб.
Процессор	6	1566	1	9396
Монитор	6	1566	0,5	4698
Принтер	4	1044	1	4176
Сканер	1	1044	1	1044
Копир	1	1044	1	1044
Плоттер	1	1044	1	1044
Телефон	6	289	16	4624
Итого	25			26026

Затраты на материалы рассчитываются по формуле:

М=å k_j´ C_m,

k_j – количество материалов;

C_m - единичная стоимость материалов, руб.

Таблица 5.4

Затраты на материалы

Наименование материалов	Единицы измерения	Количество, (k_j)	Единичная стоимость (C_m), руб.	Затраты на материалы, руб.
Бумага А4	Упаковка 500 шт.	12	200	2400
Бумага А1	штуки	100	10	1000
Дискеты	Упаковка 10 шт.	6	100	600
Диск CD-R	Упаковка 10 шт.	4	180	720
Диск CD-RW	Упаковка 10 шт.	3	250	750
Диск DVD-RW	Упаковка 10 шт.	1	400	400
Картридж для принтера ч/б	штуки	6	2000	12000
Картридж для цветного принтера, черный	штуки	3	750	2250
Картридж для цветного принтера, трехцветный	штуки	3	750	2250
Картридж для копира	штуки	3	4500	13500
Картридж для плоттера	штуки	8	3500	28000
Итого				61620

Рассчитаем ежегодные затраты на поддержание СМК в рабочем состоянии.

Эти затраты рассчитываются по формуле эксплуатационных затрат:

З=ОЗ+ЭМ+М+НР.

Примем значение НР=11%(ОЗ+ЭМ+М), тогда эксплуатационные затраты равны

З=(2124000´1,15+26026+61620)´1,11=2809000 руб.

Теперь определим эффект от внедрения СМК.

Структура затрат на качество приведена на рис. 5.1.[33]

После внедрения СМК затраты на оценку качества останутся неизменными, затраты на предотвращения несоответствий рассматриваем, как затраты на внедрение и функционирование СМК, определенные выше. Доходная часть инвестиционного проекта R_t формируется за счет устранения дополнительных неоправданных расходов на внутренние и внешние несоответствия, т.е. устраненный ущерб расценивается как доход. Размер дохода определяется по годам и соответствует устраненному ущербу (табл. 5.5).

Таблица 5.5

Сокращение затрат на обеспечение качества после создания СМК

Год от внедрения СМК	Снижение издержек из-за внешних несоответствий, млн. руб.	Снижение издержек из-за внутренних несоответствий, млн. руб.	Итого (R_t), млн. руб.
1	1,5	0,3	1,8
2	2	0,4	2,4
3	2,5	0,5	3
4	3	0,6	3,6
5	3,5	0,7	4,2

Определим интегральные показатели экономической эффективности.

1.Результаты расчета ЧДД приведены в таблице 5.6.

Таблица 5.6

Расчет чистого дисконтированного дохода

год	Показатель степени t_n=t-t_c	Значение коэффициента дисконтирования	Капитальные вложения, млн. руб. K_t	Дисконтированные капитальные вложения К_ta_t	Прибыль по годам, млн. руб. (R_t-З_t)	Дисконтированная прибыль (R_t-З_t)a_t	ЧДД, млн. руб.
0	0-0=0		0,238	0,238	-	-	-0,238
1	1-0=1		0	-	-1,009	-0,918	-1,156
2	2-0=2		0	-	-0,409	-0,339	-1,495
3	3-0=3		0	-	0,191	0,143	-1,352
4	4-0=4		0	-	0,791	0,538	-0,814
5	5-0=5		0	-	1,391	0,862	0,048

Прибыль определим, пользуясь данными табл. 5.1.

З₁=З₂=З₃=З₄=З₅=2,809 млн. руб. (считаем что зарплата, затраты на материалы и эксплуатацию машин остаются постоянными).

R₁-З₁=1,8-2,809=-1,009

R₂-З₂=2,4-2,809=-0,409

R₃-З₃=3-2,809=0,191

R₄-З₄=3,6-2,809=0,791

R₅-З₅=4,2-2,809=1,391

Построим график зависимости ЧДД=f(t) для определения срока окупаемости (ЧДД=0) рис. 5.2.

Т=5

Т_ок=4,9

Рис. 5.2 График зависимости ЧДД от времени

Индекс доходности составит:

ИД>1, создание СМК рентабельно.

Срок окупаемости определенный из графика ЧДД составляет Т_ок=4,9 лет.
Внутренняя норма доходности (Е_вн) определяется из уравнения:

;

Е_вн=0,11.

Выводы:

1) При оценке экономической эффективности принята стандартная методика расчета интегральных показателей;

2) Оценка затрат на СМК определяется с учетом элементов затрат на качество. Из которых выделены затраты на предотвращение несоответствий, затраты на оценку качества, внутренние затраты и внешние затраты;

3) В качестве исходных данных приведены: средний размер заработной платы персонала нового подразделения и фактические затраты на покупку машин, эксплуатацию машин и на материалы;

4) Оценка эффективности рассматривается за период 5 лет, в течение которых в ПКБ ЦТ в полной мере будут реализованы основные функции системы менеджмента качества;

5) расчет производится с помощью дисконтированных затрат, где в пределах горизонта расчета (5 лет) ЧДД достигает положительной величины в размере 48000 руб.; индекс доходности равен ИД=1,2>1; Е_вн=0,11, что больше принятой меры дисконта Е=0,1.

6) В расчетах не учитывается уровень инфляции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненного дипломного проекта:

1) разработаны основные процессы СМК проектно-конструкторской организации на примере ПКБ ЦТ;

2) показаны основные мероприятия, выполнение которых необходимо для повышения качества работы проектно-конструкторской организации;

3) ожидаемый положительный технический эффект от внедрения мероприятий будет реализован в форме повышения показателей технического уровня и надежности изделий, изготавливаемых по проектам ПКБ ЦТ;

4) положительный экономический эффект от внедрения разработки достигается через 5 лет и составляет 48 тыс. руб.;

5) рассчитан суммарный уровень звука в проектно-конструкторском бюро от внешних источников шума, расположенных за различными ограждениями

Скачать: okr.rar

Категория: Дипломные работы / Дипломные Метрология, стандартизация и сертификаци

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Привет студент

Разработка проекта СМК проектно-конструкторской организации

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Разработка проекта СМК проектно-конструкторской организации

Привет студент