Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Метрология и метрологическое обеспечение

Диссертационная работа:

Храменков Алексей Викторович. Метод оценки соответствия метрологического обеспечения предприятия при сертификации его системы менеджмента качества : диссертация ... кандидата технических наук : 05.11.15 / Храменков Алексей Викторович; [Место защиты: Моск. гос. ин-т электроники и математики].- Москва, 2010.- 135 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/1979

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение с

Глава 1. Анализ целей и задач метрологического обеспечения с предприятия.

  1. Содержание метрологического обеспечения разработки и с производства продукции.

  2. Роль метрологического обеспечения предприятия в его с системе менеджмента качества.

1.3 Постановка задачи исследований. с
Глава 2. Оценка влияния метрологического обеспечения на с

показатели его эффективности.

  1. Влияние погрешностей измерений параметров с технологического процесса на его точность.

  2. Влияние погрешности СИ на достоверность контроля с качества создаваемой предприятием продукции.

  3. Оценка влияния достоверности метрологического анализа на с качество продукции.

Глава 3. Разработка метода проверки статистических гипотез при с оценке соответствия метрологического обеспечения предприятия установленным требованиям.

3.1 Выбор показателей метрологического обеспечения для с
оценки его соответствия установленным требованиям.

  1. Выбор методики проверки статистических гипотез для с оценки соответствия метрологического обеспечения установленным требованиям.

  2. Сравнение числа наблюдений (объема выборок) для с различных процедур проверки статистических гипотез.

Глава 4. Разработка способа определения оптимальных параметров с

последовательной процедуры проверки статистических гипотез.

  1. Анализ принципов и возможных подходов к выбору с. 98 показателей эффективности метрологического обеспечения.

  2. Выбор комплексного показателя эффективности проверки с. 106 соответствия метрологического обеспечения предприятия.

  3. Разработка математической модели расчета экономической с. 113 эффективности проведения проверки соответствия метрологического обеспечения предприятия установленным требованиям.

Заключение с. 124

Литература с. 128

Введение к работе:

Эффективность работы промышленного предприятия зависит от множества факторов, среди которых важное место занимает повышение качества продукции и обеспечение ее соответствия требованиям отечественных и международных стандартов. В условиях жесткой конкуренции в единой системе международных экономических отношений основными условиями конкурентоспособности предприятия является качество создаваемой продукции, ее цена и способность предприятия выполнить требования заказчика в установленные сроки. Качество продукции рассматривается сейчас как способ удовлетворения потребителя, так и средство уменьшения издержек производства. Как показывает практика, потери предприятия из-за низкого качества продукции, вызванные обнаружением и устранением дефектов, могут достигать до 30% от текущих затрат на производство продукции. Данное обстоятельство приводит к необходимости разработки системы управления качеством предприятия, способной при рациональном сочетании материальных, временных и стоимостных затрат на повышение качества продукции обеспечить производство продукции, удовлетворяющей требованиям заказчика.

В настоящее время вопросы повышения качества продукции решаются на основе систем управления качеством предприятия, соответствующих требованиям международных стандартов ISO серии 9000. Важнейшим элементом системы управления (менеджмента) качества (СМК) предприятия является система его метрологического обеспечения, играющая в ЄМК роль информационно-аналитической основы для управления (улучшения) процессами и объектами, т.е. результативностью СМК предприятия. Метрологическое обеспечение отличает наибольший объём требований в рамках систем менеджмента качества, включающих не только непосредственные измерения в совокупности видов деятельности предприятия, но и повсеместное присутствие измерений при мониторинге и анализе других

видов деятельности, начиная с контроля точности технологических процессов предприятия и заканчивая мониторингом выпускаемой продукции, внутренним аудитом и адекватными корректирующими (управляющими) действиями [19, 62]. Согласно ГОСТ Р ИСО 9001-2008 [30] оценка результативности СМК, т.е. правильности и полноты осуществления процессов, необходимых для СМК, управленческая деятельность руководства предприятия, обеспечение ресурсами должны проводиться на основе достоверной объективной информации, которую можно получить только на основе измерений, обладающих необходимыми точностными показателями, полнотой и своевременностью.

Оценка соответствия метрологического обеспечения предприятия требованиям, предъявляемым к СМК, предполагает контроль соответствия средств измерений (наличие сертификата об утверждении типа, первичной и периодической поверки, работоспособности, наличие документации), методик измерений, испытательного оборудования, средств контроля, планов проведения метрологической экспертизы требованиям, установленным в обязательных нормативных документах.

Анализ «метрологического потенциала» промышленных предприятий (в основном приборостроительных и машиностроительных) показывает, что в среднем на предприятии имеются тысячи средств измерений (СИ), сотни образцов испытательного и контрольного оборудования (ИО), аттестованных методик измерений (МИ). Если учесть, что проверка «соответствия-несоответствия» каждого экземпляра СИ, ИО, а также МИ установленным требованиям составляет в среднем 0,5 часа, то оценка соответствия метрологического обеспечения при сертификации СМК предприятия группой экспертов 3-5 человек потребует неприемлемо большого времени. С другой стороны, требования по метрологическому обеспечению носят, как правило, обязательный характер. Поэтому невыполнение большинства из них приводят к критическому (существенному) несоответствию СМК предприятия установленным требованиям и является основанием для отказа в выдаче

предприятию сертификата на СМК. Данное обстоятельство заставляет, наоборот, стремиться к возможно большему объему проверки и, соответственно, большей достоверности оценки соответствия.

Таким образом, имеется противоречие между потребностями в повышении достоверности оценки соответствия метрологического обеспечения предприятия установленным требованиям и возможными затратами на ее получение.

Разрешение этого противоречия невозможно в рамках существующих методов оценки состояния метрологического обеспечения и требует разработки нового научно-методического аппарата, устанавливающего рациональные соотношения между достоверностью оценки соответствия метрологического обеспечения и возможными затратами, связанными с получением такой оценки.

Исследования по отдельным вопросам оценки соответствия метрологического обеспечения установленным требованиям проводились в ряде работ. Так, методология проведения контроля качества продукции и метрологического надзора разработана Богомоловым Ю.А., Исаевым Л.К., Окрепиловым В.В., Асташенковым А.И.

Вопросы стратегии получения экспертных оценок качества продукции в зависимости от характеристик плана проверки исследовались в работах Радаева Н.Н., Лукашова Ю.Е., Гильта И.Ю. Исследования статистических методов экспериментального определения состояния средств измерений, контроля и испытаний и его влияния на качество продукции выполнены в работах Назарова Н.Г., Данилевича СБ., Левина С.Ф., Данилова А.А. Организация и порядок проведения метрологической экспертизы разрабатываемой продукции и оценки влияния средств измерений на качество технических систем рассмотрены в работах Сычева Е.И., Шкитина А.Д., Швыдуна В.В.

Однако в проведенных исследованиях методы разрешения вышеуказанного противоречия не рассматривались, поэтому разработка метода оценки соответствия метрологического обеспечения предприятия

установленным требованиям, позволяющего получить необходимую достоверность оценки соответствия при минимальных затратах на ее получение, является новой актуальной научной задачей, имеющей существенное значение для повышения результативности СМК предприятий.

Для решения сформулированной научной задачи в первой главе диссертации проведен анализ целей и задач метрологического обеспечения предприятия, рассмотрено содержание метрологического обеспечения при получении измерительной информации и достижении ее необходимого качества. Анализ показал [37, 45, 51], что основные усилия по метрологическому обеспечению на предприятии сосредоточены на поддержании точностных показателей технологических процессов создания продукции, испытаниях и контроле ее качества, а также на проведении метрологического анализа (метрологической экспертизы) конструкторской документации, регламентирующей процедуры измерений и измерительного контроля при эксплуатации продукции .

С учетом этого в главе предложена скорректированная известная «петля» качества [35, 73], учитывающая как формирование управляющих воздействий руководства предприятия, так и в управление устройствами для мониторинга и измерений. Анализ требований, содержащихся в ГОСТ Р ИСО 9001-2008 [79], показал, что в нем регламентируются лишь процедуры управления устройствами для мониторинга и измерений предприятия. Такие направления деятельности по повышению качества выпускаемой продукции, как метрологический анализ конструкторской документации, аттестация методик измерений, метрологический надзор за состоянием и правильным применением средств измерений и испытательным оборудованием в [38, 40, 46, 83] не регламентируются и-, следовательно, не проверяются. В связи с этим в 1 -й главе диссертации приведена постановка задачи исследований, содержащая цели, частные задачи исследований, объект, предмет и методы исследований, положения, выносимые на защиту.

Во второй главе диссертации проведены исследования по оценке влияния показателей качества измерений на эффективность функционирования предприятия и результативность его системы менеджмента качества. Используя методы теории чувствительности [58], проведен анализ влияния погрешности измерений на точность технологического процесса и достоверность контроля качества выпускаемой продукции. При этом погрешность измерений параметров технологического процесса и продукции рассматривалась как нестационарный случайный процесс, обусловленный изменением со временем погрешности средств измерений вследствие деградационных процессов в элементах, входящих в их состав [8]. В диссертации получены зависимости точности технологического процесса и достоверности контроля качества выпускаемой продукции как от погрешности измерений, так и от характеристик средств измерений (их метрологической надежности) и показателей системы их поверки (величины межповерочного интервала и достоверности поверки). Анализ полученных зависимостей показал необходимость проверки выполнения требований нормативных документов системы ГСИ в части проведения поверки средств измерений и аттестации испытательного оборудования при оценке соответствия метрологического обеспечения предприятия установленным требованиям.

Кроме того, в главе проведен анализ влияния полноты и правильности проведения метрологической экспертизы конструкторской документации создаваемой предприятием продукции в части методов и средств измерений и измерительного контроля, проводимых в ходе эксплуатации продукции. Как установлено в [27, 39], при проведении метрологической экспертизы анализируются и оцениваются правильность выбора измеряемых (контролируемых) в процессе эксплуатации параметров продукции, допусков на их отклонение, соответствие погрешностей измерений и выбранных средств измерений требуемым значениям, наличие и обоснованность системы поверки средств измерений, входящих в состав создаваемых образцов продукции (или

необходимых для их эксплуатации).

Оценка влияния качества выполнения описанных выше процедур, реализуемых в ходе метрологической экспертизы, проводилась с помощью модели [60], устанавливающей зависимость надежности, (коэффициента готовности) образца от качества измерений и измерительного контроля при его эксплуатации. Анализ показал, что точность, продолжительность, периодичность и полнота измерений существенно (и при этом не всегда монотонно) влияют на готовность образца продукции к применению, что подчеркивает важность проведения метрологической экспертизы конструкторской документации и продукции и, естественно, приводит к необходимости проверки полноты и правильности ее проведения при оценке соответствия метрологического обеспечения установленным требованиям.

В третьей главе диссертации разработан метод проверки статистических гипотез при оценке соответствия метрологического обеспечения предприятия установленным требованиям. Как было установлено выше, соответствие метрологического обеспечения можно оценивать только выборочным методом, что неизбежно приводит к ошибкам в оценке его состояния: признание метрологического обеспечения не соответствующим требованиям, тогда как оно им соответствует (ошибка 1 рода), и признание метрологического обеспечения соответствующим требованиям, тогда как оно им не соответствует (ошибка II рода). Методов проверки статистических гипотез и их модификаций достаточно много [12, 15, 16, 61], поэтому очень важно сформулировать критерий для их сравнения и выбора. В диссертации предложен в качестве критерия выбора метода проверки наименьший потребный объем проверок при одинаковых вероятностях ошибок I и II рода.

Применение метода проверки статистических гипотез предполагает формализованное описание оцениваемой совокупности, состоящей из единичных элементов, в виде случайной величины, характеристики (одна или несколько) которой неизвестны и должны быть оценены в ходе выборочной

проверки. Кроме того, состояние элементов оцениваемой совокупности должно определяться, как правило, без применения инструментальных средств и с максимально возможной достоверностью.

Для такого представления в диссертации проведена декомпозиция показателей метрологического обеспечения предприятия в виде: обобщенный показатель метрологического обеспечения - комплексные показатели метрологического обеспечения (качество измерений, качество испытаний, качество проведения метрологической экспертизы) — единичные элементы метрологического обеспечения (средство измерений, испытательный стенд, методика измерений, процедура метрологической экспертизы) — значения характеристик единичных элементов.

Анализ показал, что единичные элементы метрологического обеспечения в наибольшей степени отвечает требованиям, сформулированным выше для элементов оцениваемой совокупности и ее формализованного списания в виде случайной величины, имеющей некоторый закон распределения. Критерии оценки соответствия каждого единичного элемента определены в нормативных документах системы ГСИ и их выполнение оценивается в виде «соответствует - не соответствует» без применения инструментальных средств. Тогда оцениваемую совокупность элементов можно описать случайной величиной, имеющей биномиальное распределение [44, 52], в котором неизвестным параметром будет доля единичных элементов метрологического обеспечения, не соответствующих установленным требованиям (например, неповеренных средств измерений, неаттестованного испытательного оборудования, неаттестованных методик измерений и др.). При этом вероятность нахождения определенного количества единичных элементов метрологического обеспечения, не соответствующих требованиям в некотором объеме выборки из оцениваемой совокупности элементов рассчитывается по известным формулам для биномиального распределения [59].

В диссертации проведено сравнение двух методов проверки статистических

гипотез - по критерию Неймана-Пирсона и последовательной процедуры, предложенной А. Вальдом. Сравнение проводилось исходя из объема выборки каждого из методов, необходимого для достижения одинаковых вероятностей ошибок I и II рода.

Для определения необходимого объема выборки по наиболее мощному критерию выборочного контроля - критерию Неймана-Пирсона в главе получена система уравнений, устанавливающая зависимость необходимого объема выборки от вероятностей ошибок первого и второго рода. Как показали расчеты, необходимый объем выборки по критерию Неймана-Пирсона существенно увеличивается при уменьшении вероятностей ошибок I и II рода.

Сравнительный анализ объема выборки по критерию Неймана-Пирсона и среднее значение объема выборки, необходимого для последовательной процедуры проверки А. Вальда, показал, что выигрыш в необходимом объеме выборки при последовательной процедуре в среднем составляет 2-К2,5, достигая значений 3-К3,5 при вероятностях ошибок первого и второго рода, меньших 0,001.

В четвертой главе диссертации разработан способ определения вероятностей ошибок Г и II рода и необходимого объема выборки для последовательной процедуры проверки статистических гипотез при оценке соответствия метрологического обеспечения предприятия установленным требованиям.

С этой целью проведен анализ принципов и возможных подходов к выбору показателей, определяющих эффективность проведения проверки соответствия метрологического обеспечения. В ходе анализа установлено, что основным принципом выбора показателя эффективности (принцип соответствия) является его строгое соответствие цели, которая может быть достигнута в результате выполнения процесса (применения системы). Иными словами, показатель эффективности должен быть мерой достижения цели действий, мерой успешного выполнения задачи. Применительно к задаче синтеза этот принцип означает, что характер целевой функции и ее

масштабные коэффициенты должны определяться так, чтобы оптимизация целевой функции соответствовала наиболее успешному выполнению поставленной задачи.

Другими принципами выбора показателя эффективности (целевой функции) являются [64]:

принцип однозначности — должна минимизироваться или максимизироваться одна и только одна целевая функция, поскольку однозначное количественное измерение эффективности процесса и сведение показателя эффективности к числу позволяют легко сравнивать различные варианты процессов (процедур);

принцип управляемости — целевая функция должна выражаться через переменные управления, т.е. через те характеристики процесса (системы), которые можно контролировать и изменять; иначе говоря, показатель должен быть критичен к исследуемым параметрам процесса (системы);

принцип подходящей формы — желательно использовать целевую функцию, имеющую экстремум; на целевые функции, не имеющие экстремума, должны быть наложены ограничения для обеспечения решения, которое имело бы смысл;

принцип иерархичности, означающий, что критерий должен учитывать связь системы с метасистемой.

Исходя из сформулированных принципов, выбран комплексный
показатель эффективности процедуры проверки соответствия

метрологического обеспечения предприятия установленным требованиям. Наиболее близким по смыслу комплексному показателю эффективности процедуры проверки соответствия метрологического обеспечения является коэффициент эффективности метрологического обеспечения, предложенный в [84]. Он является типичным показателем сравнительной оценки с использованием "весовых" коэффициентов. Так, показатель метрологического обеспечения производства по предприятию

определяется как взвешенная сумма частных показателей уровня метрологического обеспечения группы видов измерений, уровня организации метрологической службы предприятия, уровня проведения метрологической экспертизы и уровня квалификации работников подразделений контроля качества предприятия. Единичные (частные) показатели вида измерений характеризуют укомплектованность предприятия рабочими средствами измерений и эталонами, объем собственной поверки средств измерений, выполнение графика поверки, оптимизацию межповерочных интервалов, объем ремонта рабочих средств измерений и эталонов, техническое состояние средств измерений, правильность применения методов и средств измерений, интенсивность замены устаревших средств измерений и др.

Главным достоинством этого показателя является возможность оценить степень «совершенства» метрологического обеспечения предприятия в смысле приближения его к идеальному уровню, при котором измерения проводятся без погрешностей, с максимальными полнотой и быстродействием и т.д. Однако при этом остается открытым вопрос о потребных для достижения такого уровня затратам.

Для преодоления такого недостатка в диссертации принято следующее предположение: требования к метрологическому обеспечению предприятия и его составляющим, установленные в нормативных документах, соответствуют максимальной эффективности функционирования предприятия. Следовательно, любые отклонения от этих требований будут приводить к потерям, в конечном счете к экономическим. Иначе говоря, для' такого предположения как повышение требований к метрологическому обеспечению, так и их снижение должно приводить к уменьшению эффективности функционирования предприятия.

Исходя из выдвинутых предположений, разработана математическая модель для расчета экономического эффекта от проведения проверки

соответствия метрологического обеспечения предприятия установленным требованиям.

Проведенный анализ критериев эффективности метрологического обеспечения показал, что процесс метрологического обеспечения предприятия сопровождается потерями в эффективности функционирования предприятия, обусловленными ошибочными решениями при оценке качества выпускаемой продукции и состояния его технологических процессов, и затратами на организацию и проведение оценки соответствия метрологического обеспечения [75, 82].

Потери, обусловленные неудовлетворительным состоянием

метрологического обеспечения предприятия, складываются в общем случае из следующих составляющих:

-потерь, вызванных отсутствием проверки соответствия

метрологического обеспечения установленным требованиям, когда доля дефектных элементов постоянно растет вследствие деградационных процессов, присущих неконтролируемым системам [23, 24];

- потерь, вызванных недостоверной оценкой состояния метрологического обеспечения предприятия из-за имеющих место ошибок первого и второго рода, а также конечных значений браковочного и приемочного уровней дефектных элементов метрологического обеспечения;

Затрат на организацию и проведение оценки соответствия метрологического обеспечения предприятия установленным требованиям, которые зависят от затрат на проверку соответствия одного элемента метрологического и среднего числа (объема выборки) элементов, необходимого для проверки соответствия при определенных значениях вероятностей I и II рода.

Полученная математическая модель устанавливает соотношение между предотвращенными экономическими потерями предприятия обусловленными проведением оценки соответствия метрологического обеспечения

установленными требованиями и соответствующими корректирующими действиями, и затратами на проведение проверки соответствия и реализацию необходимых корректирующих воздействий. Она представляет собой нелинейную функцию, зависящую от четырех переменных, характеризующих процедуру проверки, при этом диапазон возможных вариаций переменных составляет 0-4. Поиск экстремума таких функций возможен различными методами, достаточно подробно описанными в соответствующей литературе [59, и др.] и представленными стандартными программами для ЭВМ.

«Работоспособность» предложенного способа определения вероятностей ошибок I и II рода и необходимого объема выборки для последовательной процедуры проверки статистических гипотез при оценке соответствия метрологического обеспечения оценена в диссертации на «тестовых» функциях [66]. В результате проверки оказалось, что функция потерь, выбранная в качестве критерия эффективности процедуры проверки статистических гипотез, имеет минимум, координаты которого соответствуют оптимальным значениям вероятностей ошибок I и II .рода и объема выборки при последовательной процедуре проверок.

Координаты минимума функции потерь чувствительны к изменению исходных данных, характеризующих зависимость потерь предприятия от различных составляющих его метрологического обеспечения, что требует изучения индивидуальных особенностей каждого предприятия.

Одновременно с нахождением оптимальных значений параметров последовательной процедуры проверки статистических гипотез рассчитывался объем выборки по критерию Неймана-Пирсона при тех же значениях вероятностей ошибок I и II рода. Оказалось, что он в 1,8- 2,2 раза превышает объем- выборки, необходимый для последовательной процедуры, что хорошо1 согласуется с теоретическими расчетами.

В заключении диссертации приведены основные результаты и выводы по работе, а также сведения о их внедрении.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net