Типи помилок

Розрізняють 3 основних типа похибок, пов’язаних з трьома видами помилок, які допускаються в процесах проектування і виробництва продукції або технічних вимірів і контролю параметрів якості.

1. Систематичні помилки – постійні за величиною та напрямком або ж ті що змінюються по визначеному закону. (При цьому слід зауважити, що постійність систематичних помилок проявляється в процесі контролю параметра, який здійснюється одним і тим же методом і за допомогою одних і тих же засобів вимірювання).

Поява систематичних похибок обумовлена помилками настройки технологічного обладнання або засобів вимірювання, впливом зміни умов навколишнього середовища (температури, атмосферного тиску, вологості, напруги в електричній мережі та інших), зміною розмірів і форми інструменту для обробки виробу або його складових частин в процесі виготовлення, помилками в методах контролю параметрів і виборі вимірювальних інструментів та багатьма іншими.

Систематичні помилки викликаються факторами, які діють однаковим чином на протязі деякого відтинку часу при виготовленні великої кількості виробів або їх складових частин, а також при багаторазовому повторенні одних і тих же вимірювань одним і тим же методом і за допомогою одних і тих же засобів вимірювання.

Вплив цих факторів на результати виробничої діяльності і на результати контролю параметрів якості виробів можливо виявити і в більшості випадків усунути. Систематичні помилки вимірювання, як правило, можуть бути усунені застосуванням стандартних методів контролю параметрів якості і періодичною метрологічною повіркою інструментів, приладів і засобів вимірювання. Систематичні помилки, які виникають в процесі виробництва складових частин і готових виробів, виявляються і виключаються шляхом настройки технологічного обладнання.

В загальному випадку розрізняють 4 групи систематичних помилок.

а) Систематичні помилки, природа яких відома і величина яких може бути достатньо точно визначена. Такі помилки можуть бути усунені введенням визначених поправок у результати вимірювання. Витоки таких помилок необхідно ретельно аналізувати, визначати і в результатах вимірювань ураховувати величини поправок.

Наприклад, при визначенні дійсних лінійних розмірів, у випадку відхилення температури навколишнього середовища від стандартної для проведення вимірювань (29^о С), на результати вимірювання впливає різниця в температурному розширенні виробу і інструмента.

Допустимо, що вимірюється довжина виробу з латуні за допомогою сталевого вимірювального інструмента. Виміри проводяться при температурі , довжина виробу 200 мм, а робоча температура використання виробу .

Для визначення фактичної довжини виробу при робочій температурі потрібно урахувати різницю в температурному розширенні латунного виробу і сталевого інструмента. Коефіцієнт лінійного розширення латуні , а сталі , тоді різниця в довжині при температурі складає для латунної деталі: , а для сталевого інструменту: .

Поправка, яку потрібно ураховувати для визначення дійсної довжини виробу при вимірюванні при робочій температурі складає мм. Якщо урахувати, що допуски на лінійні розміри для довжини 200 мм складають за 6-м квалітетом 0,029 мм, а за 14-м квалітетом 1,15 мм то поправка має суттєву величину – 52% і 5% від відповідного допуску і безперечно повинна враховуватися.

Величини поправок, які потрібно ураховувати, встановлюються також в залежності і від інших похибок вимірів і виготовлення виробів. В метрології існує правило, яке встановлює, що поправкою, яка не перевершує 0,5% від середньої квадратичної помилки результатів вимірювання можливо знехтувати. В практичній діяльності, як правило, можливо знехтувати поправками, які мають значно більшу величину. Рішення потрібно приймати для кожного конкретного випадку, ураховуючи весь життєвий цикл виробу – від проектування до використання за призначенням.

б). Систематичні помилки відомого походження, але величина яких не відома.

До їх числа відносять похибки вимірювальних інструментів і приладів, які іноді визначаються класом точності приладу. Якщо на приладі указано клас точності, наприклад 2,5%, то це означає, що помилка вимірів складає не більше 2,5% від всієї діючої шкали, але точна величина не відома.

в). Помилки, про наявність яких ми не підозрюємо, хоча вони можуть досягати значних величин.

Так механічні характеристики металевих деталей в першу чергу залежать від однорідності матеріалу. Порушення його структури призводить до браку виробів, який виявляється найчастіше у споживача продукції. Ця група помилок найбільш небезпечна, бо бракованою може виявитися вся партія виробів.

Помилки цієї групи можуть бути усунені після їх виявлення і не допускати надалі введенням прийомочного контролю деяких параметрів.

г). Систематичні помилки, які обумовлені властивостями об’єкту.

Наприклад, при виготовленні циліндричних виробів дуже часто фактичний перетин відрізняється від ідеального кола і має різні величини діаметрів при різному положенні вимірювального інструмента. Тому вимір діаметра циліндра тільки в одному положенні дає систематичну помилку.

Для запобіганню виникнення помилок цієї групи, при виготовленні і контролі параметрів об’єктів потрібно використовувати стандартні методи і методики контролю.

Але, як би добре не був відпрацьований і налагоджений технологічний процес виробництва, якими б малими не були б допуски, фактичні характеристики параметрів якості (вага, лінійні розміри, форма поверхні, хімічний склад та інші) будуть випадковими величинами і слідувати законам статистичних розподілень.

3.) Статистичні закони розподілення величин параметрів якості продукції

Визначення характеристик параметрів партії виробів, а також розробка методів їх контролю здійснюється на основі статистичних моделей розподілення. Правильне визначення закону розподілення дає можливість розробити точний прогноз майбутніх значень параметра, що вивчається, і визначити вірогідні помилки цього прогнозу.

Найбільш поширеними законами, які використовуються для апроксимації розподілення кількісних показників параметрів якості, є: нормальний закон розподілення, закон рівної вірогідності, закон рівнобедреного трикутника, закон ексцентриситету, біноміальний закон і закон Пірсона.

1. Закон нормального розподілення або закон Гауса

,

де - середнє (номінальне) значення параметра якості;

- дисперсія розподілення.

Рис. 2.5. - Закон нормального розподілення.

Це найбільш розповсюджений закон розподілення випадкових величин в тому випадку, коли на досягнення потрібної величини параметра якості впливає велика кількість незалежних факторів (причин), вплив яких приблизно однаковий і ні один фактор не відіграє вирішальну роль.

Закон нормального розподілення розмірів часто має місце для геометричних параметрів виробів при обробці їх на верстатах – автоматах, а також при вимірюванні універсальними засобами.

2. Закон рівної вірогідності.

Цей закон розподілення має місце для випадкових величин в тому випадку коли на досягнення потрібної величини параметра якості впливає декілька факторів, але один з них виграє вирішальну роль. Крім того, цей фактор рівномірно змінюється в просторі або часі в середині деякого інтервалу, а за межами цього інтервалу його поява дорівнює 0.

Рис. 2.6 – Закон рівномірного розподілення

Наприклад, закону рівномірного розподілення підкоряються погрішності, які виникають в результаті округлення до найближчого цілого ділення шкали при вимірах. Ці погрішності приймають значення від до ціни ділення вимірювального приладу.

3. Закон рівнобедреного трикутника, або закон Сімпсона.

Цьому закону розподілення підкоряються випадкові величини на які впливають два приблизно рівних по вагомості фактори.

Рис. 2.7 - Закон рівнобедреного трикутника (Сімпсона)

4. Закон ексцентриситету або закон Максвелла.

,

де .

Цьому закону розподілення підкоряються випадкові величини, які можуть мати тільки позитивні чисельні значення.

Рис. 2.8 - Розподілення Максвелла

Наприклад розподілення взаємного положення поверхонь виробу (ексцентриситет, відхилення осей, торцеве та радіальне биття, непаралельність або не перпендикулярність двох площин) підкоряються закону Максвелла.

5. Закон розподілення Пуассона.

,

де

Цьому закону розподілення підкоряються дискретні випадкові величини такі як відкази і аварії обладнання, випадки отримання травм. Крім того це розподілення моделює ситуацію коли подія може призвести тільки до двох результатів: наприклад виріб визнається або придатним і його можливо використовувати або дефектним і він бракується, та інші.

Рис. 2.9 - Закон розподілення Пуассона

Питання для перевірки знань студентів.

1. Назвіть типи шкал засобів вимірювання.

2. Назвіть типи помилок вимірювання.

3. Назвіть 4 групи систематичних помилок.

4. Наведіть приклади систематичних помилок, природа яких відома і величина яких може бути достатньо точно визначена.

5. Наведіть приклади систематичних помилок відомого походження, але величина яких не відома.

6. Наведіть приклади систематичних помилок, про наявність яких ми не підозрюємо, хоча вони можуть досягати значних величин.

7. Наведіть приклади систематичних помилок, які обумовлені властивостями об’єкту.

8. Які величини підкоряються закону розподілення Максвелла?

9. Які величини підкоряються закону нормального розподілення або закону Гауса?

10. Які величини підкоряються закону розподілення Пуассона?

Модуль 2

Тема 10. Організаційно-економічні аспекти якості промислової продукції

План

1. Загальні положення.

2. Якість продукції, фактори, які впливають на якість продукції.

3. Петля якості.

1.) Загальні положення управління якістю продукції.

Ефективне управління якістю, яке забезпечує високий рівень задоволення вимог та сподівань споживачів, це одна з найважливіших складових успіху діяльності підприємства у будь – якій сфері. Якість продукції та послуг є одним із головних інструментів конкуренції між підприємствами.

Загалом якість має три аспекти: соціальний, економічний та технічний.

Соціальний аспект проявляється у загальній якості життя окремої людини і всього суспільства в цілому, охороні здоров’я та безпеці людини, визначає умови праці, побуту та відпочинку населення.

Економічний аспект якості проявляється як у споживчій вартості продукції (якою мірою властивості продукції задовольняють певні потреби людини) так і у вартості створення та використання (експлуатації) продукції.

Технічний аспект якості пов’язаний з технічною досконалістю товару чи послуги. Досконалість товару чи послуги є первинною і значною мірою визначає якість продукції в економічному та соціальному аспектах.

Основні терміни в галузі якості, на сьогоднішній день стандартизовані ISO.

В стандартах ISO серії 9000 за версією 1994 року встановлюється поняття якості продукції:

Якість продукції – сукупність властивостей і характеристик продукції або послуг, які надають продукції або послугам здатності задовольнити обумовлені або передбачені потреби (споживачів).

Продукція – результат процесу або діяльності підприємства. Цей результат може бути у вигляді послуги, переробних матеріалів, обладнання, інтелектуальної продукції або комбінації з них.

В стандарті ДСТУ ISO 9000-2001: якість – „ступінь, до якого сукупність власних характеристик задовольняє вимоги” [4].

Термін вимога означає – „сформульована потреба або очікування, загальнозрозумілі або обов’язкові”.

Кожен вид продукції має ряд специфічних властивостей, які дозволяють відрізняти конкретний вид продукції від будь якого іншого.

Властивість продукції – це об’єктивна особливість продукції, яка проявляється при її створенні, експлуатації або використанні. Термін “експлуатація” використовується для продукції, яка в процесі використання за призначенням витрачає свій ресурс. Загальна кількість властивостей у продукції велика і вони, в залежності від умов, можуть постійно виявлятися або змінюватися.

Властивості майбутньої продукції формуються при розробці завдання на проектування та в процесі проектування. В процесі виготовлення продукції ці властивості реалізуються і конкретизуються. В процесі експлуатації або використання за призначенням вони реалізуються і підтримуються згідно з умовами використання продукції.

Властивості продукції можуть бути простими і складними. До простих властивостей можуть бути віднесені такі як вага; колір; термін використання; частота електричного струму та інші. Прикладом складних властивостей е надійність роботи виробу, яка включає в себе ряд більш простих – безвідмовність, довговічність, ремонтопридатність та інші.

Будь-яку властивість продукції можливо охарактеризувати за допомогою слів, чисел, графіків, діаграм, таблиць, функцій, іншими словами – за допомогою її ознак.

Ознака (параметр) продукції – це чисельна або якісна характеристика властивості продукції.

Для об’єктивної оцінки будь якої продукції її властивості необхідно охарактеризувати кількісно. Це досягається за допомогою показників якості.

Показник якості – кількісна характеристика властивості продукції, яка входить в склад її якості і яка розглядається стосовно до певних умов її розробки, виробництва, експлуатації або використання.

Зв’язок між поняттями властивість, параметр та показник якості продукції наведено на рисунку 2.1.

Рисунок 2.1 - Зв’язок між поняттями властивість, параметр та показник якості продукції

Управління якістю – „скоординована діяльність, яка полягає у спрямуванні та контролюванні організації щодо якості” [4].

Проблемами визначення якості продукції (виміром і оцінкою якості) опікується наука кваліметрія. З точки зору кваліметрії вся продукція поділяється на дві великі групи – продукцію, яка витрачається при використанні, та продукцію, яка витрачає свій ресурс при використанні.

В свою чергу в складі продукції, яка витрачається при використанні виділяють сировину, природне паливо, матеріали і продукти, вироби, що втрачаються. В склад продукції, яка витрачає свій ресурс при використанні відносять машини, обладнання виробничого і невиробничого призначення, прилади, апарати, вузли і агрегати.

Питання для перевірки знань студентів.

1. Назвіть три аспекти якості.

2. Дайте визначення поняттю «якість».

3. У чому полягає технічний аспект якості?

4. У чому полягає соціальний аспект якості?

5. У чому полягає економічний аспект якості?

6. Яка наука опікується виміром і оцінкою якості?

7. Дайте визначення терміну «управління якістю».

Тема 11. Показники якості продукції

План

1. Класифікація показників якості продукції.

2. Методи визначення чисельних значень показників якості продукції.

3. Номенклатура показників якості продукції.

4. Вибір номенклатури показників якості продукції.

4.

1.) Класифікація показників якості продукції

В зв’язку з тим, що кожен виріб може мати велику кількість ознак, то і показників якості конкретної продукції може бути також багато. Але, в залежності від мети оцінки рівня якості, етапу життєвого циклу товару, для оцінки вибирають обмежену кількість найбільш вагомих показників.

Для полегшення вибору і практичного використання показників якості проводять їх класифікацію [31,33].

На сучасному етапі розвитку метрології і кваліметрії, в залежності від класифікаційних ознак, розрізняють такі показники якості:

по кількості властивостей продукції, яку характеризує показник – одиничні та комплексні (групові, інтегральні) рисунок 2.2;

по способу вираження – розмірними та безрозмірними одиницями вимірювання, в тому числі за допомогою балів або відсотків;

по методу визначення – експериментальні, розрахункові, експертні, органолептичні, соціологічні;

по стадії визначення – проектні, виробничі, експлуатаційні;

по характеру встановлення показника – регламентоване, номінальне, межове, оптимальне значення;

по значимості при оцінці якості – основні і додаткові;

по використанню для оцінки рівня якості – абсолютні, відносні, базові;

по відношенню до різних груп властивостей – показники призначення; надійності; технологічності виробництва; технологічності експлуатації; стандартизації та уніфікації; ергономічності; патентні та правові; екологічності; безпеки; транспортабельності; економічності; однорідності;

по області застосування – до одиничної продукції, до сукупності однорідної продукції, до сукупності різнорідної продукції.

Рис. 2.2 - Класифікація показників якості продукції за кількістю властивостей, які вони характеризують

Одиничний показник якості відноситься тільки до однієї з властивостей продукції. Наприклад, одиничними показниками якості двигуна є вага, число циліндрів, потужність, питомі витрати палива та інші.

Комплексний показник якості відноситься до двох або декількох властивостей продукції. Наприклад, комплексними показниками є коефіцієнт готовності для технічних систем, сумарна вартість ремонтів, технічного обслуговування та інші.

Різновидами комплексного показника є групові, інтегральні та узагальнені показники.

Інтегральний показник якості – це комплексний показник, який відображає співвідношення загального корисного ефекту від експлуатації або використання продукції до загальних витрат на її розробку, виготовлення та експлуатацію:

,

або загальних витрат на її розробку, виготовлення та експлуатацію до загального корисного ефекту від експлуатації або використання продукції :

.

Наприклад, інтегральним показником якості бурового устаткування може бути питома глибина буріння:

,

де сумарна глибина буріння до капітального ремонту в метрах. Для транспортних засобів прикладом інтегрального показника може бути питомі витрати на 1 тонно-кілометр пробігу:

,

де загальний пробіг транспортного засобу в тонно-кілометрах до капітального ремонту.

Узагальнений показник якості продукції відноситься до такої сукупності її властивостей по якій прийнято рішення оцінювати якість продукції.

Одиничні та комплексні показники якості можуть бути відносними і базовими.

Базовий показник – це показник, притаманний зразку продукції, який прийнято в якості еталона .

Відносний показник якості – це відношення одиничного (комплексного) показника продукції, що оцінюється, до базового показника:

.

2.) Методи визначення чисельних значень показників якості продукції

В залежності від того, які засоби використовуються для визначення чисельних значень показників якості, розрізняють методи, які представлені на рис. 2.3.

Експериментальний (різновиди: реєстраційний, вимірювальний) метод базується на безпосередньому вимірюванні показників якості або на виявленні і підрахуванні кількості різних подій та явищ за допомогою технічних вимірювальних пристроїв і контрольного обладнання. Наприклад, за допомогою цього метода визначається вага продукції, габаритні розміри, потужність, сила струму, кількість відказів за одиницю часу та інші.

Рисунок 2.3 - Методи визначення чисельних значень показників якості продукції

Експериментальний метод найбільше розповсюджений у всіх галузях економіки, особливо в промисловості. Для підвищення точності та об’єктивності отриманих цим методом результатів, велику вагу має метрологічне забезпечення. Головна перевага експериментального метода полягає в тому, що завжди можливо отримати і перевірити одні і ті ж вимірювання значень показників якості.

Розрахунковий метод визначення чисельних значень показників якості продукції базується на використанні розрахунків на основі відомих теоретичних або емпіричних залежностей і даних, які отримані іншими методами. Наприклад, визначення продуктивності праці, показників стандартизації та уніфікації продукції, приведених витрат, питомих витрат електроенергії, коефіцієнта готовності, а також інших аналогічних показників, здійснюється розрахунковими методами.

Експериментальний і розрахунковий методи відносять до об’єктивних методів, тому, в більшості випадків, коли це можливо, їм слід віддавати перевагу перед іншими.

Експертний метод застосовується в тому випадку, коли неможливо експериментальним та розрахунковим методами отримати об’єктивне і точне значення показника якості продукції. Він базується на встановленні величини показників якості за допомогою і на основі рішень, які приймаються групою кваліфікованих спеціалістів – експертів.

Наприклад, на основі експертного методу визначають чисельні значення більшості ергономічних та естетичних показників; стійкість рослин проти захворювання грибковими та вірусними інфекціями; сейсмологічну стійкість будинків і споруд та інші показники.

Як різновид експертного методу виділяють органолептичний метод визначення чисельних значень показників якості продукції. В його основі закладено аналіз сприйняття органів чуття людини (без застосування технічних пристроїв вимірювання та реєстрації) – зору, слуху, дотику,запаху та смаку.

Особливо широко використовуються органи чуття людини для знаходження величини ергономічних, естетичних та показників екологічної безпеки. При визначенні цілого ряду показників цих груп, на сучасному етапі розвитку науки і техніки, взагалі неможливо використання ніяких вимірювальних або реєстраційних технічних засобів. Теж саме відноситься і до визначення чисельних значень багатьох показників якості продукції харчової та парфумерної промисловості.

При застосуванні органолептичного методу, органи чуття людини дозволяють провести аналіз почуттів і отримати оцінку показника, вірогідність якої залежить від кваліфікації, досвіду, загального рівня культури, здібностей та інших якостей спеціалістів – експертів. Як правило, при використанні цього методу оцінки показників якості, використовують бальну систему із різною кількістю оцінок і розподілом балів.

Експертні методи на сучасному етапі розвитку метрології і кваліметрії широко використовуються не тільки для визначення чисельних значень показників якості продукції, але й для проведення інших операцій по оцінці рівня якості. Наприклад, для визначення вагомості показників якості, базових значень та в інших випадках.

Соціологічний метод визначення чисельних значень показників якості продукції базується на збиранні та аналізі відгуків про неї фактичних або можливих споживачів продукції.

Збирання відгуків можливо проводити шляхом розповсюдження анкет або простим опитуванням на аукціонах, конференціях, виставках та в інших місцях скупчення споживачів. Цей метод потребує побудови науково обґрунтованої системи опитування та розробки математичних методів обробки інформації, яка надходить від споживача. Соціологічний метод частіше всього використовується при визначенні показників якості товарів і послуг широкого споживання.