8.3. Методы управления качеством в процессе проектирования и разработки

Выбор методов управления качеством в процессе проектирования и разработки зависит от множества факторов, среди которых: уровень решаемой задачи; наличие необходимой информации; временной фак­тор; опыт и квалификация лиц, принимающих решения.

В процессе проектирования и разработки наряду со статистиче­скими, экономико-математическими методами, а также методами мо­делирования и экспериментирования используются эвристические методы, которые характеризуются тем, что разработка альтернативных вариантов решений основывается на логике, суждениях и умозаклю­чениях. При этом используются профессиональные знания, высокий уровень квалификации, творческие способности специалистов. Эври­стические методы требуют общего анализа решаемой проблемы, твор­ческого подхода и интуиции разработчиков. Они применяются на раз­личных этапах разработки решения, таких как:

■ формулировка проблемы;

■ разработка альтернативных вариантов ее решения;

■ выбор оптимального варианта решения.

Наиболее значимые методы, используемые в процессе проектиро­вания и разработки при постановке задач, сборе, обработке и анализе информации, поиске и генерировании идей, а также подготовке пред­ложений по совершенствованию самого процесса, отражены в табл.

Метод проб и ошибок — один из самых древних методов решения задач. Он вполне применим в случае несложных задач, особенно если за их решение берется специалист, владеющий различными методами. Однако этот метод экономически нецелесообразен, так как требует много времени и средств.

Рассмотрим более подробно наиболее эффективные методы.

Методы психологической активизации творчества представляют собой достаточно многочисленную группу методов, нацеленных на ак­тивизацию процесса выдвижения новых идей и поиска решений, наи­более известным из которых является «мозговой штурм» («мозговая ата­ка»), эффективный при решении технических задач невысокого уровня сложности. Используется этот метод на начальных этапах выработки решений, которые характеризуются отсутствием или недостаточным объемом информации. Основная цель «мозговой атаки» заключается в стимулировании группы сотрудников организации к быстрому гене­рированию большого числа разнообразных идей. Процедура ее прове­дения включает три этапа.

1.

■ назначение ведущего;

■ подбор участников для рабочих групп;

■ подбор фактического материала;

■ обучение и инструктаж участников;

■ обеспечение условий для деятельности участников.

2. Выдвижение идей:

■ уточнение задачи;

■ генерация идей;

■ проработка и развитие наиболее ценных идей;

■ запись предложений;

■ редактирование списка идей.

3. Оценка и отбор идей:

■ уяснение проблемы;

■ определение критериев оценки;

■ классификация и оценка идей;

■ развитие идей на основе анализа.

Важнейшими достоинствами «мозговой атаки» считаются легкость освоения и простота в применении, а также незначительные затраты времени на проведение. Существуют несколько десятков разновидно­стей этого метода, отличающихся количеством членов группы, пра­вилами проведения, использованием различных элементов критики. В качестве примеров разновидностей рассматриваемого метода мож­но назвать конференцию идей, «корабельный совет», «адвоката дья­вола», обратную «мозговую атаку» и др. Так, цель применения послед­него метода заключается в составлении наиболее полного списка недостатков (дефектов) совершенствуемого объекта (продукции, про­цесса) и противоречий его развития, на которые направляется макси­мальная критика.

Еще одним методом, входящим в состав группы методов психоло­гической активизации творчества, является синектика, представля­ющая собой соединение различных, не соответствующих друг другу элементов. Синектика позволяет выйти за рамки конкретного образа мыслей (действия) и значительно расширяет диапазон поиска новых идей за счет представления привычного непривычным и, наоборот, непривычного — привычным [6]. Большое значение придается фор­мулированию задачи. Считается, что преждевременное выполнение этих действий может препятствовать поиску оригинальных решений. Поэтому часто обсуждение начинается не с определения задачи, а с выявления сущности проблемы, основополагающих принципов функ­ционирования объекта или процесса.

При прямой аналогии рассматриваемая проблема или объект сопо­ставляются с похожими проблемами или объектами из другой области (биологии, медицины и т.д.). Например, если решается проблема адап­тации, то легко можно провести параллель с хамелеоном, меняющим окраску. Другими примерами прямой аналогии могут быть сердце и насос, мост и паутина и др.

При личной аналогии участники «синекторной атаки» пытаются вжиться в проблему или объект, слиться с ними воедино, посмотреть на них изнутри для того, чтобы глубже понять условия и механизм их действия, например что будет чувствовать участник рабочей группы, если он выполняет функции ножниц, настольной лампы и т.д., т.е. функции модернизируемого или разрабатываемого объекта. «Вхожде­ние в роль» того или иного объекта может быть достигнуто определен­ной тренировкой, развитием навыков перевоплощения.

При символической аналогии подбирается сжатая смысловая фор­мулировка в виде краткого определения, отражающего самую суть рас­сматриваемой проблемы. Например, пламя — видимая теплота, проч­ность — принудительная целостность и т.д.

При фантастической аналогии разработчик вводит в решаемую задачу каких-либо фантастических существ или предметы (напри­мер, волшебную палочку или лампу Алладина), которые могли бы выполнить то, что требуется по условиям задачи. Таким образом, с помощью аналогий разработчики пытаются, решая сложную, неорди­нарную задачу, увидеть в неизвестном уже известное, что позволяет использовать знакомые методы. Если решается обычная задача, то аналогия позволяет избежать шаблонного мышления, посмотреть на проблему с новой, неожиданной стороны и найти оригинальное ре­шение.

Следующая группа методов, приведенная в табл.

Например, организация, специализирующаяся на выпуске упаков­ки, сталкиваясь с конкуренцией, ищет новые идеи для производства. При проведении их морфологического анализа можно выделить три основных параметра, определяющих проблему: форму (куб, подушка, ромб, шар, конус, полусфера, параллелепипед и т.д.), материалы, из которых может быть изготовлена упаковка (бумага, пластик, стекло, дерево, алюминий, кожа и т.п.), содержание упаковки (жидкость, пас­та, порошок, гранулы, твердое вещество, газ и др.). После выявления всех вариантов определяются их возможные сочетания (например, пластиковая упаковка в форме шара, в которой находится жидкость). Каждое такое сочетание представляет собой идею.

Морфологический анализ позволяет генерировать огромное число идей, систематизировать выбранные варианты, исключить их повто­ры и возврат к одним и тем же идеям. Рассматриваемая проблема мо­жет иметь более трех параметров или измерений. Если определены четыре или более параметра, можно получить многомерную модель, насчитывающую несколько тысяч различных сочетаний (идей). В этом случае для их сравнения используются специальные компьютерные программы. Недостаток метода заключается в отсутствии конкретных правил отбора вариантов решений, что при огромном числе возмож­ных комбинаций создает большие сложности.

В группе методов систематизированного поиска решений особое место занимает функционально-стоимостной анализ (ФСА). ФСА пред­ставляет собой системное сочетание правил, приемов и процедур, ориентированных на достижение оптимального соотношения полез­ности, т.е. потребительских свойств объекта, и затрат на его созда­ние, производство и применение, вплоть до утилизации [24]. ФСА — это технология анализа затрат на выполнение изделием его функций. Данный метод применяется как для уже производимой продукции и осуществляемых процессов с целью снижения связанных с ними за­трат, так и для вновь разрабатываемых изделий. При проведении ФСА определяют функции элементов исследуемого объекта и проводят оценку затрат на их реализацию с целью снижения.

При разработке новых изделий часто ставится задача повышения их качества при сохранении, а по возможности и снижении матери­альных и трудовых затрат в производстве, с тем чтобы повысить кон­курентоспособность продукции. В таких случаях применение ФСА достаточно эффективно.

Метод ФСА базируется на том, что затраты, связанные с созданием и использованием любого объекта, состоят из минимума, необходи­мого для его изготовления и эксплуатации, и дополнительных, функ­ционально неоправданных, «излишних» издержек, которые не имеют прямого отношения к назначению объекта и вызваны несовершен­ством конструкции, технологических процессов, применяемых мате­риалов и методов организации производства и труда. Главное отличие метода ФСА от традиционных состоит в том, что функциональный подход, на котором он основан, предполагает рассмотрение объекта (изделия, услуги, системы и т.д.) как комплекса выполняемых им функ­ций, а не как материально-вещественной структуры. Поэтому мето­дология ФСА находит универсальное применение. Например, элект­рическая лампа накаливания рассматривается как носитель функции «излучать свет», а не в качестве совокупности конструктивных элемен­тов (колба, цоколь, нить накаливания и др.).

Ставятся и решаются одновременно две задачи: обеспечение ка­чества выполнения объектом своих функций и достижение минималь­ных затрат на их реализацию и обслуживание. Важность и целесооб­разность подобного подхода обусловливаются тем обстоятельством, что потребителя в конечном счете интересуют не предметы и вещи, а дей­ствия, которые он может производить с их помощью, т.е их функции, и то, во сколько ему обойдутся приобретение и использование объек­тов, обладающих этими функциями.

Типовой план проведения ФСА включает три этапа.

1. Подготовительный:

■ предварительная проверка обоснованности поставленной за­дачи, ее уточнение в случае необходимости и организацион­ное обеспечение работ по проведению ФСА;

■ сбор, систематизация и изучение информации по объекту ФСА.

2. Творческо-аналитический:

■ построение функционально-идеальной модели объекта, выяв­ление и постановка задач по ее реализации;

■ разработка комплекса предложений, обеспечивающих совер­шенствование исходного объекта;

■ определение максимального эффекта от найденных решений и прогнозирование дальнейшего развития объекта.

3. Заключительный:

■ анализ предложений, выработанных на предыдущем этапе;

■ отбор наиболее эффективных из них;

■ разработка рекомендаций по реализации предложений;

■ внедрение рекомендаций.

Отсюда видно, что наиболее значимым этапом ФСА является твор- ческо-аналитический. В целях более эффективной его реализации мо­жет применяться методика системного анализа функций (Function Analysis System Technique — FAST), позволяющая понять и выразить в функциональной форме сущность предметов в процессе исследования. FAST дает возможность установить взаимозависимость между функ­циями, на основании чего формируется структура модели FAST, ко­торая, однако, рассматривается не как конечный результат, а как ис­ходная база для дальнейшей аналитической работы. Методика FAST ведет к выявлению бесполезного действия. Ее преимущество заклю­чается в технике опроса и концентрации внимания на том, какие фун­кции должны быть выполнены, чтобы получить желаемый результат, и как лучше всего обеспечить выполнение этих функций. Затем для каждой функции устанавливается, вносит ли она вклад в добавленную стоимость продукции или процесса, чтобы подтвердить это с учетом затрат на функцию и качество ее выполнения. Таким образом, результа­ты анализа могут быть использованы для нахождения элементов, ко­торые подлежат исключению при разработке или модернизации ис­следуемого объекта.

Следующий метод, входящий в состав рассматриваемой группы, — анализ видов и последствий отказов (Failure Mode and Effects Analysis — FMEA). Он предполагает осуществление системы мер, направленных на обнаружение и оценку потенциальных отказов продукции или про­цесса, определение действий, которые могут устранить или уменьшить вероятность возникновения потенциальных отказов, разработку пла­на проведения корректирующих мероприятий. Как правило, этот ме­тод применяется на этапах разработки продукции или процессов ее изготовления, но может использоваться и по отношению к выпуска­емой продукции и функционирующему процессу. Реализация метода FMEA предполагает следующую последовательность действий [35]:

1) анализ проблемы: знакомство членов рабочей группы с издели­ем, а также с его описанием или чертежом;

2) проведение «мозговой атаки» с целью выявления возможных от­казов в работе;

3) составление списка возможных последствий каждого отказа;

4) присвоение каждому последствию рейтинга (от 0 до 10), соответ­ствующего степени его значимости;

5) оценка рейтинга вероятности возникновения для каждого по­следствия;

6) присвоение каждому отказу и его последствиям рейтинга обна­ружения;

7) определение показателя риска для каждого последствия (этот показатель определяется как произведение рейтингов тяжести послед­ствия, вероятности возникновения и обнаружения);

8) выбор тех отказов, над которыми предстоит работать в первую очередь (как правило, выбираются отказы, имеющие наибольшее зна­чение показателей рисков последствий);

9) принятие мер для устранения или сокращения отказов с высо­ким показателем риска;

10) расчет нового значения показателя риска после реализации раз­работанных мер;

11) обоснование выводов об эффективности предпринятых мер и необходимости исследования других видов отказов.

Особое место в группе методов систематизированного поиска ре­шений занимает метод развертывания функции качества (Quality Function Deployment — QFD). Данный метод представляет собой технологию проектирования изделий и процессов, позволяющую преобразовывать пожелания потребителя в технические требования к изделиям и пара­метрам процессов их производства. Основная цель его применения — гарантировать, что запросы потребителя будут включены в каждый аспект процессов, от проектирования и разработки продукции (услу­ги) до ее изготовления (оказания).

Идея этого метода зародилась в Японии в конце 1960-х гг. Автора­ми QFD являются профессора С. Мидзуно и Ё. Акао. Ученые ставили перед собой задачу разработать метод обеспечения качества, который предполагал бы удовлетворение потребностей заказчика в продукции до ее изготовления. Предшествующие методы контроля качества были направлены прежде всего на выявление проблем в процессе производ­ства или после изготовления продукции.

Уже в 1972 г. компания Mitsubischi в Кобэ использовала элемен­ты будущей методологии QFD в процессе проектирования нефтена­ливного танкера для судостроительных верфей. Начиная с 1977 г., после четырех лет обучения и подготовки персонала, этот метод активно применяется в компании Toyota. Результаты были впечатляющими. В период с января 1977 г. по апрель 1984 г. компания Toyota Audi Body выпустила четыре новые модели автофургонов и сообщила о сокра­щении начальных затрат по сравнению с 1977 г. на 20 % при освоении нового автофургона в октябре 1979 г., на 38 % — в ноябре 1982 г., а совокупное сокращение затрат в апреле 1984 г. составило 61 %. За этот период цикл разработки изделия (время до выхода на рынок) был уменьшен на ¹/₃ при соответствующем повышении качества благодаря сокращению числа инженерных изменений.

За пределами Японии о возможностях применения метода развер­тывания функции качества стало известно только к середине 1980-х гг. В США первоначально он получил распространение в автомобильной промышленности (в компаниях Ford, General Motors, Crysler). Пер­вым автомобилем, который обязан своим успехом на конкурентном рынке применению при его разработке QFD, был Linkoln Continental (1988). С того времени в США ежегодно проходят симпозиумы по QFD, в 1994 г. был основан соответствующий институт, а в 1996 г. учреждена премия Ё. Акао.

Италия была первой европейской страной, которая использовала метод развертывания функции качества, проведя в 1992 г. симпозиум по QFD. Затем в Германии и Швеции также стали изучать и использо­вать этот метод для обеспечения конкурентного преимущества своей продукции. В Германии по примеру США был создан соответствующий институт. В России этот метод получает определенное распространение лишь сейчас.

Согласно мнению Ё. Акао, развертывание функции качества явля­ется методом повышения качества проекта для удовлетворения потре­бителя посредством перевода его требований в цели проекта и в ос­новные точки гарантии качества для использования на этапе произ­водства. Ученый считает очень важной стороной достижения успеха то, что при применении метода в соответствии с правилами QFD ве­дет к сокращению времени разработки проекта на 30—50 %.

Прислушиваться к потребителям и понимать их требования — ос­новная черта рассматриваемого метода. Однако их запросы, как пра­вило, принимают форму общих заявлений. Например, потребитель может выразить пожелание, чтобы посудомоечная машина тщатель­нее мыла посуду или чтобы МРЗ-плеер имел высокое качество вос­произведения звука, или чтобы дверца автомобиля закрывалась бес­шумно и т.д. Для целей производства необходимо соотнести данные требования с техническими параметрами изделия, с возможностями производственного процесса. Поэтому один из этапов развертыва­ния функции качества связан с переводом требований потребителей в технические характеристики. Для этих целей используется комплекс матриц.

Базовая матрица соотносит требования потребителя (что) с техни­ческими условиями (как). Вид данной матрицы приведен на рис. 8.2.

Для расширения области анализа к основной матрице обычно до­бавляются дополнительные характеристики. Наиболее распространена оценка значимости и конкурентоспособности. Для технических требо­ваний обычно выстраивается матрица корреляции. С этими дополни­тельными характеристиками матрица по внешнему виду напоминает дом, поэтому она получила название «дом качества» (рис. 8.3).

Построение матрицы «дом качества» включает шесть основных этапов.

1. Выявление пожеланий потребителей.

2. Определение технических характеристик.

3. Перевод пожеланий потребителей в конкретные технические характеристики.

4. Оценка аналогичной продукции конкурентов.

5. Оценка технических характеристик и развитие целей.

6. Установление технических характеристик, подлежащих оптими­зации.

Итак, первый шаг — выявление пожеланий потребителей в отно­шении тех или иных характеристик продукции (услуги). При постро­ении матрицы используются требования в интерпретации самих по­требителей.

Второй шаг заключается в составлении перечня технических харак­теристик, необходимых для удовлетворения нужд потребителей. Эти характеристики формируют основу последующих процессов: проек­тирования, производства и обслуживания. Технические параметры должны быть измеримыми, так как результаты процесса будут конт­ролироваться и сравниваться с поставленными целями.

«Крыша» «дома качества» показывает связи между каждой парой технических характеристик, для отражения которых используются раз­личные символы.

Далее строится матрица взаимосвязи между требованиями потре­бителей и техническими характеристиками, осуществляется перевод требований потребителей в технические параметры, определяется, ка­кие из них могут удовлетворить то или иное требование. При этом одна техническая характеристика может удовлетворить несколько требова­ний или одно требование может быть удовлетворено несколькими тех­ническими характеристиками. Затем устанавливаются теснота и сила связи между требованиями потребителей и техническими характери­стиками в рамках матричной диаграммы.

Следующим этапом развертывания функции качества служит оцен­ка аналогичной продукции конкурентов. Этот этап включает ранжиро­вание значимости каждого требования потребителей и оценку сущест­вующей на рынке продукции (услуг) на соответствие требованиям. Ран­жирование требований показывает, что является наиболее значимым для потребителей. Оценка продукции (услуг) конкурентов способствует оп­ределению их сильных и слабых сторон. Это помогает разработчикам определить возможности для совершенствования. Например, акцент на те параметры продукции конкурентов, которые получили низкие оцен­ки, может дать возможность для получения преимуществ.

Пятый шаг развертывания функции качества заключается в опре­делении таких технических параметров качества создаваемого продук­та, которые, по мнению производителя, не только будут соответство­вать ожиданиям потребителя, но и обеспечат конкурентоспособность создаваемой продукции в планируемом секторе рынка. Таким обра­зом определяются цели, стоящие перед разработчиками, выявляется важность каждой из них для достижения требований потребителей.

Заключительным шагом построения «дома качества» является при­нятие управленческих решений, связанных с выбором технических характеристик, подлежащих оптимизации. Это означает определение тех параметров, которые тесно связаны с требованиями потребителей, считаются «слабыми» у конкурентов и могут быть существенно улуч­шены при проектировании и разработке в организации.

Рассмотрим пример применения метода QFD у производителя бу­маги. На рис. 8.4 приведен «дом качества» для данного случая [39].

Рис. 8.4 содержит достаточное количество информации для разра­ботки продукции или процесса. В левой части матрицы представлены требования потребителей. В центре показаны теснота и сила связи меж­ду требованиями потребителей и техническими характеристиками. Рядом с потребительскими требованиями указана их степень важно­сти для клиентов (3 — самое важное требование). Разработчики долж­ны принять во внимание все значения важности и корреляции при оп­ределении направлений предполагаемой работы. В верхней части «дома качества» приведена матрица корреляции между техническими пара­метрами. Особый интерес представляет сильная негативная корре­ляция между толщиной бумаги и округлостью рулона. Разработчики должны будут найти способ решить эту проблему. В правой части по­казана оценка конкурентоспособности, где сравнивается работа дан­ной организации по удовлетворению требований потребителя с каж­дым основным конкурентом (А и В). Например, организация хуже всех отвечает на первое требование потребителя и лучше всех — на третье. Показатели работы организации соединены линией. В идеале проект должен обеспечить для предприятия самые лучшие показатели по всем позициям.

Рис. 8.4. Пример «дома качества»

В нижней части рис. 8.4 приведены оценка показателей важности, основные цели и технические оценки. Как правило, технические оцен­ки можно интерпретировать подобно оценкам конкурентоспособно­сти. Целевые показатели обычно включают технические специфика­ции. Оценка показателей значимости представляет собой сумму оценок взаимосвязей между требованиями потребителей и техническими па­раметрами. Так, число 21 во втором столбце складывается следующим образом: (1-3 + 2-9) = 21. Оценка важности и целевые оценки помога­ют проектировщикам сконцентрироваться на желаемых результатах. В этом примере первое техническое требование имеет самый малень­кий показатель важности, тогда как у следующих четырех сравнитель­но высокие показатели значимости. На них и должно быть обращено внимание разработчиков.

Таким образом, QFD хотя и не является инструментом решения за­дач, однако полезен при определении наиболее важных проблем и свя­занных с ними приоритетов совершенствования. Он позволяет разме­стить большой объем информации в сжатом виде, удобном для прове­дения анализа. Развертывание функции качества обеспечивает точное доведение мнения потребителя до проектировщиков и разработчиков.

Сократить или исключить перебор вариантов, повысить эффектив­ность получаемых решений с учетом закономерностей развития техни­ческих систем призваны методы направленного поиска, являющиеся по сути алгоритмическими. В их основе лежит теория решения изобре­тательских задач, разработанная Г.С. Альтшуллером. Основной подход, на котором она базируется, заключается в том, что технические систе­мы развиваются по объективно существующим законам. Эти законы познаваемы, их можно выявить и использовать для сознательного ре­шения изобретательских задач [22]. Методы направленного поиска ре­шений активно развиваются и используются в последние годы, их при­менение играет существенную роль в деятельности разработчиков продукции и процессов.

Каждая рассмотренная группа методов обладает своими достоин­ствами и ограничениями, используется для достижения определенных целей. Однако в конечном счете все методы нацелены на повышение эффективности управления качеством в процессе проектирования и разработки и, как следствие, на удовлетворение и предвосхищение зап­росов потребителей.