VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Содержание

Введение 3

1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ 4

2 ОПИСАНИЕ ТЕМЫ 11

2.1 Модели процессов по Тагути………………………….……….…………13

2.2 3 типа факторов помех…………………………………………….. ……14

2.3 Этапы и методы проектирования изделий и процессов по Тагути…....15

3 ВЛИЯНИЕ НА РЕЗУЛЬТАТИВНОСТЬ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМЫ………………………………………………………………..……..23

3.1 Прием идей Тагути статистиками………………………………………..24 3.2 Методы Тагути для производства………………………………………..25

4 ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………...…27

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………….28

Приложение А

Введение

Потребитель всегда обращает внимание на качество товара. Очень часто это становится решающим фактором, определяющим выбор. Само собой, что при выборе между сходными продуктами из одной ценовой категории, выбор ляжет на более качественный. Именно поэтому, в наше время, всем производителям для удержания рынка и повышения прибыли необходимо бороться за улучшение качества.

Хирург, проводящий сложнейшую операцию должен действовать быстро, точно и без лишних движений. Любое отклонение от требуемой последовательности действий, лишнее или дополнительное движение забирает время и может стать фатальным. Производственный процесс, также должен соответствовать определенной технологии. Любое отклонение от технологической последовательности, приводит к получению продукта с отличными качествами. Все дополнительные мероприятия, направленные на приведение параметров продукта к требуемым или повышению его качества являются отклонением от технологии производства продукта и ведут к дополнительным затратам.

1 Анализ проблемы

Генити Тагути - автор концепции робастного проектирования (проектирование качественных систем или инжиниринг качества), почетный член Японского общества контроля качества JUSE, Американского общества качества ASQ, Азиатской сети качества ANQ, Международной Академии качества IAQ, лауреат самых престижных наград в области качества (премия им. Деминга присуждалась ему 4 раза).Известный японский статистик, он изучал вопросы совершенствования промышленных процессов и продукции, развил идеи математической статистики, относящиеся, в частности, к статистическим методам планирования эксперимента (DOE = Design of Experiment - планирование эксперимента) и контроля качества. Тагути впервые соединил математической зависимостью экономические затраты и качество, введя понятие функции потерь качества. Он первым показал, что потери качества имеют место и в поле допуска - они появляются с момента несовпадения номинального, заданного технической документацией, значения параметра и значения исследуемой случайной величины. Заслуга Тагути также в том, что он сумел найти сравнительно простые аргументы и приемы, которые сделали робастное планирование эксперимента в области обеспечения качества реальностью. Методы Тагути представляют собой один из принципиально новых подходов к решению вопросов качества. Главное в философии Тагути - это повышение качества с одновременным снижением расходов.

До призыва на военную службу в течение года он изучал текстильное машиностроение в техническом колледже. Отслужив в Астрономическом департаменте Навигационного института Японского императорского военно-морского флота, Тагути работал в Министерстве здравоохранения и Институте математической статистики Министерства образования. Глубоко изучить методы планирования эксперимента и использования ортогональных расположений ему помог известный японский статистик, лауреат национальной премии Матосабуро Масуяма, с которым Тагути познакомился в Министерстве здравоохранения. Позднее эти знания дали ему возможность консультировать компанию "Morinaga Pharmaceuticals" и ее дочернюю компанию "Morinaga Seika". В 1950 г. Тагути начал работать в только что основанной лаборатории электросвязи компании "Nippon Telephone and Telegraph", поставив себе целью способствовать повышению эффективности опытно-конструкторских работ путем обучения инженеров более прогрессивным методам работы. Там он работал более 12 лет и именно в этот период начал разрабатывать собственные методы, активно консультировать промышленные предприятия. В начале 50-х годов японские компании, включая Тойоту и ее филиалы, начали широко применять его методы. В 1951 г. вышла в свет первая книга Г. Тагути, которая познакомила многих с понятием "ортогональные расположения". В течение 1954-1955 гг. Г. Тагути по рекомендации индийского ученого П. Махаланолуса работал в качестве приглашенного профессора в Индийском институте статистики. Здесь он познакомился со знаменитыми статистиками Р. Фишером и В. Шухартом. В 1957-1958 гг. появилось первое издание его двухтомной книги "Планирование экспериментов" ("Design of Experiments"). В 1962 г. Тагути впервые побывал в Соединенных Штатах в Принстонском университете и в этот же приезд посетил Bell Laboratories компании "AT&T". В Принстон Тагути был приглашен известным статистиком Джоном Тьюки для работы со статистиками от промышленности. В том же году университет Кьюшу присудил ему докторскую степень. В 1964 г. Тагути стал профессором университета Аойама Гакуин в Токио и оставался на этой должности до 1982 г. В 1966 г. Тагути с соавторами написал книгу "Управление конечными результатами" ("Management by Total Results"), которую перевел на китайский язык Юнь By. В ту пору методы Тагути были еще мало известны на Западе, хотя их уже применяли в Индии и на Тайване. В тот период и на протяжении 70-х годов его методы в основном применялись в производственных процессах, а переход к их использованию для разработки и проектирования продукции произошел в 80-е годы. В начале 70-х Тагути разработал концепцию функции потери качества (Quality Loss Function), в эти же годы опубликовал еще две книги и выпустил третье (последнее) издание книги "Планирование экспериментов". К концу десятилетия список наград, полученных Тагути, выглядел впечатляюще: премии Деминга за применение методов в 1960 г. и за литературу по качеству в 1951 и 1953 гг. В 1980 г. Тагути был приглашен для выступления в компании Юнь By, который эмигрировал в Соединенные Штаты. К тому времени Тагути стал директором Японской академии качества. Во время этого визита в США Тагути вновь посетил Bell Laboratories, где его принял Мадхав Фадке. Несмотря на языковые проблемы, успешно были проведены эксперименты, вследствие чего методы Тагути были признаны в Bell Laboratories. После визита Тагути в Америку его методологию все больше и больше начинают применять в американской промышленности. Однако методы Тагути не всегда встречали положительное отношение американских статистиков. Но, возможно, это была реакция на способы, которыми они продвигались на рынок. Тем не менее, многие американские компании, в частности Ксерокс, Форд и ITT, увлеклись использованием методов японского ученого. В 1982 г. Тагути оставил преподавательскую работу в университете и, выйдя на пенсию, стал советником Японской ассоциации стандартов. В 1983 г. он был назначен исполнительным директором Американского института поставщиков, в котором работал и его сын Шин. В 1984 г. Тагути снова был отмечен премией Деминга за книги по качеству, а в 1986 г. Международный институт технологии наградил его медалью Вилларда Рокуэлла. В Европе, однако, методы Тагути в это время не пользовались большим успехом. Положение изменилось, когда Институт статистиков (Великобритания) в 1987 г. организовал первую конференцию по этим методам. В том же году был образован Клуб Тагути в Соединенном Королевстве[6].

Методология Тагути ориентирована больше на целенаправленную оптимизацию продукции и процессов до начала производства, чем на достижение качества посредством управления. Задача обеспечения качества и надежности сдвинута на стадию проектирования. Методология Тагути позволяет эффективно планировать эксперименты с проектируемой продукцией до начала фазы производства. Однако предложенные им приемы могут быть использованы и на производстве в качестве методологии устранения трудностей при выявлении насущных проблем. В отличие от ученых Запада Тагути определяет качество продукта как "потери (минимальные), которые несет общество с момента выпуска продукции". Они включают в себя не только потери, которые несет компания, оплачивая переделки или брак, техобслуживание, простои из-за отказа оборудования и свои гарантийные обязательства, но и потери потребителя, связанные с плохим качеством товара и его ненадежностью, что в свою очередь ведет к последующим потерям производителя вследствие уменьшения его доли на рынке. Принимая за наилучшую возможную величину показателя качества его определенное целевое значение и считая это значение эталонным, Тагути связывает простую квадратичную функцию потерь с отклонением от этой цели. Функция потерь показывает, что уменьшение отклонений приводит к снижению потерь и соответственно к улучшению качества. По данной теории потери возникают даже в случае, когда показатели качества находятся в допустимых пределах. Но они минимальны только тогда, когда эти показатели совпадают с целевыми значениями. Если требуется максимизировать показатель качества (например, прочность) или минимизировать (например, усадку), функция потерь становится полупараболической. Функция потерь может быть использована для решения вопроса о целесообразности дополнительных вложений средств в продукцию на стадии проектирования, а также того, поможет ли это продвижению товара на рынке. Теория Тагути может применяться для управления качеством продукции на стадии проектирования или, реже, - для текущего управления качеством в процессе производства. Если предположить, что качество закладывается в продукт при его разработке, то управление качеством на отдельных стадиях производства становится менее важным, и основной упор делается на управление в допроизводственном периоде[1]. Тагути разбивает допроизводственное управление качеством на три стадии: 1. Проектирование конструкции. 2. Определение параметров (показателей качества). 3. Определение допусков для параметров. В первую очередь отбираются отдельные детали, материалы и параметры на уровне технического решения. В процессе определения условий производственного процесса выбирается тип оборудования и учитываются отдельные производственные факторы. Наилучшим образом это достигается методом "мозгового штурма" с участием инженеров-производственников и проектировщиков. Выбор значения параметра - важнейший этап: именно здесь японцы достигли отличных результатов по улучшению качества без увеличения затрат. На этом этапе проверяются выбранные целевые значения показателей качества, определяются их оптимальные комбинации и просчитываются параметры производственного процесса, менее всего подверженные влиянию окружающей среды и других неконтролируемых факторов. В этой области у Тагути есть несколько нововведений: упор делается на соотношение сигнал-шум, на использование ортогональных расположений с целью уменьшения числа экспериментальных попыток и пошаговых приближений к оптимуму. Наконец, разработка пределов допусков имеет целью сократить вариации, ужесточив допустимые пределы для тех факторов, которые оказывают наибольшее влияние на вариации показателя качества. На этой стадии (ориентируясь на функцию потерь) производятся наибольшие затраты, связанные с закупкой лучших материалов или лучшего оборудования, что является проявлением японской философии, согласно которой нужно "вкладывать деньги в последнюю очередь" . Эти методы важны как для британской, так и для мировой промышленности в целом. Как правило, проектирование и отладка производственных линий в действительности далеки от совершенства. Много производственных шуток связывается с необходимостью "перешерстить" важные параметры. Теория Тагути - это тот образец, позволяющий инженеру или конструктору определить оптимальные параметры, при выдерживании которых производимая продукция будет высококачественной и не будет снята с производства с течением времени. Теория Тагути имеет два основных преимущества. Во-первых, она разработана и в основном используется инженерами, а не специалистами в области статистики. Это устраняет проблемы языка и взаимопонимания, которые традиционно ассоциируются со статистической методологией. Это позволяет мыслить в инженерных категориях. В результате проблемы случайных вариаций, которые часто мешают производственному процессу, должны рассматриваться в дополнение к введенным подконтрольным вариациям. Оптимизация продукта состоит не только в приближении его показателей качества к целевым значениям, но и в сведении отклонений от этих целевых значений к минимуму. Это и есть часть статистического управления процессами (SPC). Теория Тагути может быть использована для того, чтобы сузить разброс показателей качества и определить вариации, на которых следует строить управление. SPC может быть использовано для дальнейшего сохранения величин показателей качества вблизи целевых значений. Это, по существу, и есть нововведение Тагути: использовать соотношение "сигнал-шум" для выбора управляющих параметров, которые минимизировали бы чувствительность к шуму (случайным помехам). Эти добавления и делают методологию фундаментальной[3]. Однако самой важной в теории Тагути является формализация построения так называемых ортогональных расположений. Они и ранее применялись в планировании экспериментов, но формализованы были именно Тагути. Это позволяет инженерам автоматически определять минимальное число опытных образцов, необходимых для эксперимента. Это число сознательно поддерживается минимальным путем отказа от всей (или почти всей) информации о взаимодействиях, содержащейся в проектном решении. Такая информация может быть получена позднее на стадии промышленного применения, если провести оценку еще одного опытного образца - именно того, который соответствует предсказанным оптимальным параметрам. В этом разница между промышленным экспериментом и сельскохозяйственным содержанием эксперимента, на котором основывается большинство западных статистических методов. В сельском хозяйстве реакция на эксперимент замедленная, и если проигнорировать комбинации прототипов, не принимать во внимание взаимодействия, в сельскохозяйственном цикле потребуется дополнительный год для того, чтобы подтвердить, оптимальны ли предсказанные комбинации качеств. В промышленности реакция на эксперимент обычно быстрая, и можно сразу вернуться на шаг назад и опробовать еще один образец. Взаимодействия, однако, могут быть использованы и в теории Тагути. Он предлагает простую графическую форму, что позволяет анализировать информацию легко и систематически. Однако рассматриваться может лишь ограниченное число взаимодействий, что не ведет к значительному увеличению числа образцов и расширению масштабов эксперимента.

2 Описание темы

Методы Тагути (термин появился в США, сам же Тагути называет свою концепцию ) представляют собой один из принципиально новых подходов к решению вопросов качества. Главное в философии Тагути - это повышение качества с одновременным снижением расходов. Согласно Тагути, экономический фактор (стоимость) и качество анализируются совместно. Оба фактора связаны общей характеристикой, называемой функцией потерь. Методология Тагути опирается на признание фактора неравноценности значений показателя внутри допуска. Функция потерь качества является параболой с вершиной (потери равны нулю) в точке наилучшего значения (номинала), при удалении от номинала потери возрастают и на границе поля достигают своего максимального значения - потери от замены изделия. При анализе рассматриваются потери как со стороны потребителя, так и со стороны производителя. Методы Тагути позволяют проектировать изделия и процессы, нечувствительные к влиянию так называемых , т. е. переменных факторов, вызывающих разброс значений параметров, которые трудно, невозможно или дорого изменить. С экономической точки зрения любые, даже самые малые уменьшают прибыль, поскольку при этом растут производственные издержки и затраты на гарантийное обслуживание. Такую устойчивость принято называть робастностью (от англ. robust - крепкий, устойчивый). Тагути акцентирует внимание на этапах, предшествующих проектированию изделия, поскольку именно на них решается задача достижения робастности.

К числу наиболее известных идей Тагути относятся следующие.

1. Качественными считаются только такие изделия, характеристики которых полностью совпадают с их номинальными значениями по чертежу. Любое отклонение приводит к потерям в стоимостном выражении, пропорциональным квадрату этого отклонения. Эта зависимость потерь от отклонений от номинала была названа функцией потерь качества (ФПК) и используется для выбора допусков на продукцию, обеспечивающих равенство потерь производителя и потребителя.

2. При проектировании изделие и процесс производства можно сделать робастными, то есть устойчивыми, нечувствительными к различным помехам при эксплуатации и производстве изделия. Главная ответственность за качество лежит на разработчике изделия, а не на организаторах производства.

3. Критерием правильности проектирования является предсказуемость модели объекта проектирования, которая оценивается отношением сигнал/шум и минимизацией дисперсии выходной характеристики объекта (рассчитывается с помощью дисперсионного анализа).

4. Проектирование изделия и процесса производства следует производить в 3 этапа: системное проектирование; параметрическое или оптимальное проектирование; проектирование допусков.

5. Для идентификации параметров изделия и процесса следует использовать статистическое планирование экспериментов, в том числе ортогональные планы.

Ортогональными планами эксперимента называются такие планы, которые при одновременном варьировании факторов позволяют оценить влияние каждого из них на показатель качества, независимо от влияния остальных.

К числу наиболее важных принципов Тагути в области качества можно отнести следующие.

1. Важная мера качества изделия — общие потери, которые несет из-за него общество.

2. В конкурентной экономике условиями выживания в бизнесе являются одновременные непрерывные улучшения качества продукции и снижение затрат на ее производство и эксплуатацию.

3. Программа непрерывного улучшения качества включает непрерывное уменьшение разбросов выходных характеристик изделия относительно их заданных номинальных значений.

2.1 Модели процессов по Тагути

На рисунке 1 показана блок-схема изделия, которая может быть также использована для представления производственного процесса или даже коммерческой системы [2].

Рисунок 1- Блок-схема изделия (процесса)

Отклик обозначен как у. Факторы, влияющие на отклик, могут быть разбиты на 4 следующих класса.

1. Сигнальные факторы, М. Это факторы (параметры), которые устанавливаются пользователем или оператором для того, чтобы достичь заданного значения выходной характеристики или выразить желаемый выход. Например, угол поворота руля является сигнальным фактором для механизма управления автомобилем. Установка рычага управления скоростью на вентиляторе и значения 0 и 1, передаваемые в системах связи, — также примеры сигнальных факторов.

Сигнальные факторы отбираются инженером на основе инженерных знаний. Иногда используются в комбинации несколько сигнальных факторов. Например, один из них может быть использован для грубой настройки, а другой — для тонкой настройки.

2. Управляемые факторы, z. Это набор параметров изделия, за чьи значения ответственен разработчик. Каждый из управляемых факторов может принимать несколько значений, которые называют уровнями. Цель процесса проектирования определить наилучшие уровни этих факторов. Для определения наилучших уровней можно использовать разные критерии, например можно максимизировать стабильность и робастность проектирования при поддержании минимальных затрат.

3. Масштабно-выравнивающие факторы, R. Это специальные виды управляемых факторов, которые можно легко регулировать для достижения желаемого функционального соотношения между сигнальным фактором и откликом у. Например, передаточное число в механизме управления автомобилем можно легко отрегулировать на стадии проектирования изделия для того, чтобы достичь желаемой чувствительности радиуса поворота к изменению угла поворота руля. Пороговое напряжение в цифровой связи можно легко отрегулировать для того, чтобы изменить относительные ошибки при передаче нуля и единицы.

4. Факторы помех, х. Это неуправляемые факторы, влияющие на отклик у, и их уровни изменяются для разных единиц изделия, условий окружающей среды и моментов времени. Могут быть известны или определены только статистические характеристики факторов помех, но не их действительные значения.

2.2 Три типа факторов помех

1. Внешние относительно изделия, такие как условия нагружения, температура, влажность, пыль, напряжение питания, вибрации, вызванные работающим рядом механизмом, и ошибки человека при эксплуатации изделия. Внешними относительно процесса факторами являются состояние окружающей среды (загрязнение, влажность, температура, давление и др.), напряжение в электрической сети, вибрации и шум от рядом работающих механизмов и др.

2. Несовершенства производства. К ним относится изменчивость выходных характеристик для различных единиц изделия. Ее возникновение неизбежно в ходе производственного процесса. Примеры несовершенства производства — низкое качество заготовок и полуфабрикатов, оборудования и оснастки, плохая квалификация исполнителей на рабочих местах, ошибки в проектировании процесса изготовления и др.

3. Деградация. В начале эксплуатации все выходные характеристики изделия могут совпадать с заданными значениями, но год от года значения отдельных характеристик могут изменяться, что приводит к деградации свойств. Это имеет место и в отношении оборудования и оснастки в процессе производства.

2. 3 Этапы и методы проектирования изделий и процессов по Тагути

Тагути ввел трехстадийный подход к установлению номинальных значений параметров изделия и процесса и допусков на них: системное проектирование, параметрическое проектирование и проектирование допусков.

Системное проектирование — процесс применения научных и инженерных знаний к разработке модели изделия. Модель изделия определяет начальные значения параметров изделия (или процесса). Системное проектирование включает учет как требований потребителя, так и производственных условий. Изделие не будет удовлетворять требованиям потребителя, если они не учитываются при проектировании.

Подобным же образом проектирование процесса изготовления требует понимания условий производства.

Параметрическое проектирование рекомендуется выполнять в два этапа:

• определение уровней управляемых факторов (Z), которые минимизируют чувствительность ко всем факторам помех (х). Это собственно параметрическое проектирование;

• оптимизация значений Z в найденной области их изменения с учетом факторов помех. Это оптимальное проектирование.

Проектирование допусков — процесс определения допусков вблизи номинальных значений, которые идентифицированы с помощью параметрического и оптимального проектирования.

Методику параметрического проектирования путем использования нелинейных влияний параметров изделия или процесса на выходные характеристики рассмотрим на примере[5]. Пусть имеется электрическая схема. Рассмотрим в качестве ее выходной характеристики выходное напряжение схемы и его заданное значение у₀.Предположим, что выходное напряжение схемы главным образом определяется коэффициентом усиления транзистора Z в цепи и разработчик схемы свободен в выборе номинального значения этого коэффициента усиления. Допустим, что влияние коэффициента усиления транзистора на выходное напряжение нелинейно рисунок 2.

Рисунок 2- Схема выбора рационального значения фактора Z при нелинейной взаимосвязи отклика у с Z

Чтобы получить выходное напряжение у₀, разработчик схемы может выбрать номинальное значение коэффициента усиления транзистора Z₀. Если действительное значение коэффициента отклоняется от номинального значения Z₀, выходное напряжение отклонится от у₀. Коэффициент усиления транзистора может отклониться от Z₀ из-за несовершенства производства транзистора, деградации схемы в течение срока службы и внешних факторов.

Если распределение коэффициента усиления транзистора такое, как показано на рисунке 2, выходное напряжение будет иметь большой разброс. Один путь уменьшения вариации выхода — использовать дорогой транзистор, коэффициент усиления которого имеет более узкое распределение вблизи Z₀. Другой путь — выбрать иное значение коэффициента усиления. Например, если номинальное значение этого коэффициента Z₁ то выходное напряжение будет иметь значительно меньший разброс. Однако среднее значение у₁ выходного напряжения, связанное с коэффициентом усиления транзистора Z₁ далеко отстоит от заданного значения у₀.

Предположим, что существует другой элемент схемы (например, резистор), который линейно влияет на выходное напряжение, и разработчик схемы может выбрать номинальное значение этого элемента так, чтобы сдвинуть среднее значение от у₁ к у₀. Подгонка среднего значения выходной характеристики к ее заданному значению обычно более легкая техническая задача, чем уменьшение вариации выхода. Когда схема разработана таким образом, что номинальное значение коэффициента усиления транзистора Z равно Z₁ можно использовать недорогой транзистор, имеющий широкое распределение около Z₁.

Конечно, это изменение не обязательно улучшит разработку схемы, если будет связано с увеличением разброса других выходных характеристик схемы.

После выбора номинальных значений управляемых факторов (параметров проектирования) необходимо оценить влияние на них тех факторов помех, которые могут систематически варьироваться. Такое исследование Г. Тагути рекомендует выполнить с помощью статистического планирования экспериментов при использовании ортогональных планов см. рисунок 3).

Рисунок 3- Схема планирования экспериментов при оптимизации параметров проектирования с учетом влияния факторов помех

Цель указанного эксперимента — идентифицировать такие значения параметров проектирования, при которых влияние факторов помех на выходную характеристику минимально. Эти значения определяются путем систематического варьирования значений параметров проектирования в эксперименте и сравнения влияния факторов помех для каждого тестового набора.

Эксперименты с параметрами проектирования, по Г. Тагути, связаны с двумя матрицами: матрицей параметров проектирования и матрицей факторов помех.

Матрица параметров проектирования определяет их тестовые значения. Ее столбцы представляют параметры проектирования, а строки — различные комбинации тестовых значений параметров. Матрица факторов помех представляет тестовые уровни факторов помех. Ее столбцы представляют факторы помех, а строки — различные комбинации уровней помех. Полный эксперимент связан с комбинированием матрицы параметров проектирования и матрицы факторов помех (см. рис. 3). Каждый тестовый набор матрицы параметров проектирования сочетается со всеми строками матрицы факторов помех, и в результате для каждого тестового набора получаются 4 промежуточных значения характеристики, отвечающих 4 комбинациям уровней помех в матрице факторов помех. Результирующая выходная характеристика оценивается для всех промежуточных значении, полученных для каждого из 9 тестовых наборов. Таким образом, вариация множества значений выходной характеристики имитирует вариацию выхода изделия (или процесса) для заданных значений параметров проектирования.

В случае непрерывных выходных характеристик (см. рис. 3) множество результатов наблюдений для каждого тестового набора матрицы параметров проектирования используется для вычисления критерия, называемого выходной статистикой. Выходная статистика позволяет оценить влияние факторов помех.

Вычисленные значения выходной статистики используются для оценки оптимальных значений параметров проектирования. Оценка затем проверяется в эксперименте. Исходные значения параметров проектирования не изменяются, если подтверждается достоверность оценки. Может потребоваться несколько серий таких экспериментов с параметрами проектирования, чтобы идентифицировать значения параметров, для которых влияние факторов помех достаточно мало.

Эксперименты с параметрами проектирования можно осуществить двумя способами: физические эксперименты, расчеты на компьютере. Второй способ реализуем, если имеется численное представление функции у = f(z, х), связывающей выходную характеристику у с параметрами проектирования z и факторами помех х.

Тагути рекомендует использовать статистическое планирование экспериментов не менее чем для 4 различных целей.

1. Идентификация значений параметров проектирования, при которых влияние источников помех на выходную характеристику минимально.

2. Идентификация значений параметров проектирования, которые уменьшают затраты без ущерба качеству.

3. Идентификация таких параметров проектирования, которые значительно влияют на среднее значение выходной характеристики, но не влияют на ее разброс. Подобные параметры могут быть использованы для изменения среднего значения.

4. Идентификация таких параметров проектирования, влияние которых на выходные характеристики несущественно. Допуски на подобные параметры могут быть ослаблены.

Общая схема оптимального проектирования по Г. Тагути показана на рисунке 4[2].

Рисунок 4- Схема оптимального проектирования по Тагути

проектирование тагути управление процесс

Эксперименты по оптимизации могут проводиться на объекте или моделироваться с помощью программного обеспечения и математической модели изделия. Они начинаются с выбора отклика, который нужно оптимизировать, и 4 типов факторов (управляемых, сигнальных, масштабно-выравнивающих и связанных с помехами) для анализа. С помощью ортогональной матрицы затем отбирается совокупность n значений управляемых факторов z. Для каждого отобранного значения z (zi) проводятся эксперименты посредством моделирования помехи х и желаемого диапазона М.

Эксперименты, проводимые на основе ортогональных матриц, обеспечивают эффективные способы покрытия пространства помех и сигналов. Следующий шаг — калибровка, масштабирование и выравнивание для оценивания величин ; η(z_i)..

Отметим, что на практике нет необходимости определять наилучшее значение масштабно-выравнивающего фактора R для каждого z_i. Достаточно определить η(z_i).

После оценивания η(z_i) для i = 1, …, n проводится анализ средних и дисперсий для определения влияния каждого элемента z на η. Эта информация затем используется для выбора оптимальных уровней z, которые обозначаются z*.

Следующий шаг — проверочный эксперимент при z*. Если результаты удовлетворительные, оптимизация заканчивается. Если нет, то проводится повторный анализ данных и/или следующий цикл экспериментов[4].

Таким образом, в практике обеспечения качества известны методы Тагути, широко используемые сначала в японской промышленности, а затем и в западных странах. Эти методы предполагают всеобщий (тотальный) контроль качества на всех стадиях жизненного цикла продукции. При этом предусматривается применение гибких технологий контроля, с его жестким регламентированным планированием исходя из минимума потерь, как у изготовителя, так и у потребителя. Метод Тагути позволяет проранжировать процессы по величине возможных потерь, т.е. выявить процессыпотенциально наиболее убыточные для бизнеса в целом. При этом данные процессы могут функционировать достаточно эффективно.

3 Влияние на результативность и эффективность системы

В американской и европейской системах качества было принято считать качественными такое детали, размеры которых не выходят за рамки допусков.

Тагути пришел к выводу о том, что любое отклонение от номинального значения размера приводит к потерям, котороые несет изготовитель или потребитель. Причем, потери растут пропорционально квадрату отклонения от целевого значения параметра, характеристики.

Функция потерь имеет следующий вид:

L = k(y - m)²

L - потери для общества (как для производителя, так и для потребителя)

k - постоянная потерь.

y - реальное значение характеристики.

m - целевое значение характеристики[5].

Тагути сформулировал ряд принципов, следование которым позволяет обеспечивать высокое качество выпускаемой продукции:

1. Потери - это ущерб, нанесенный потребителю и производителю отклонением от целевого значения.

2. Качество необходимо планировать, управляя факторами снижения разброса. Для этого вводится понятие сигнала и шума. Сигнал - целевое значение параметра, шум - отклонение. Шумы делятся на внешние и внутренние. Внешние шумы - это вариации окружающей среды, особенности работников, старение, износ. Внутренние шумы - производственные неполадки.

3. Устранять потери лучше всего на стадии проектирования и перепроектирования.

4. Решения, не снижающие затрат, игнорируются.

Методы Тагути являются статистическими методами, развитыми Генити Тагути, чтобы улучшить качество товаров промышленного назначения. Профессиональные статистики приветствовали цели и улучшения, вызванные методами Тагути, особенно развитием проектов для изучения изменения, но подвергли критике неэффективность некоторых предложений Тагути[6].

Работа Тагути включает три основных вклада в статистику:

• Функция потерь ;

• Философия офлайнового контроля качества;

• Инновации в планировании экспериментов.

1.  
   1. Прием идей Тагути статистиками

Хотя многие проблемы и заключения Тагути приветствуются статистиками и экономистами, некоторые идеи особенно подверглись критике. Например, рекомендация Тагути, что промышленные эксперименты максимизируют некоторое отношение сигнал-шум (представляющий величину среднего из процесса по сравнению с его изменением) подверглась критике широко. Так же анализ этой системы показывает, что реально она имеет довольно значимые недостатки: цели и задачи не в полной мере охватывают деятельность предприятия в отношении удовлетворения потребностей потребителей, т. е. имеет место ограниченность целей; слабая взаимосвязь целей предприятия по получению прибыли с мерой удовлетворения требований потребителей и функциональными возможностями системы; недостаточное внимание к повышению роли производственных и управленческих кадров в деле удовлетворения требований потребителей в области качества продукции, а также их квалификации и повышению ее; низкая организация коммуникативных связей на предприятии[5].

3.2 Методы Тагути для производства

Тагути понял, что лучшая возможность устранить изменение во время планирования продукта и его производственного процесса. Следовательно, он разработал стратегию для качественной разработки, которая может использоваться в обоих контекстах. У процесса есть три стадии:

• Системное проектирование

• Параметр (мера) дизайн

• Дизайн терпимости

Системное проектирование это - дизайн на концептуальном уровне, включая креативность и инновации. Дизайн параметра

Как только понятие установлено, номинальная стоимость различных размеров и параметров дизайна должна быть установлена, стадия проектирования детали обычной разработки. Радикальное понимание Тагути было то, что точный выбор требуемых ценностей под указанными эксплуатационными требованиями системы. При многих обстоятельствах это позволяет параметрам быть выбранными, чтобы минимизировать эффекты на работу, являющуюся результатом изменения в изготовлении, окружающей среде и совокупном повреждении.

Прочные проекты параметра рассматривают управляемые и шумовые переменные не поддающиеся контролю; они стремятся эксплуатировать отношения и оптимизировать параметры настройки, которые минимизируют эффекты шумовых переменных.

Дизайн терпимости

С успешно законченным дизайном параметра и пониманием эффекта, что различные параметры имеют на работе, ресурсы могут быть сосредоточены на сокращении и управлении изменением в критических немногих размерах[2].

Генити Тагути сделал ценные вклады в статистику и разработку. Его акцент на потерю для общества, методов для исследования изменения в экспериментах и его общей стратегии системы, параметра и дизайна терпимости влиял при улучшении произведенного качества во всем мире. Хотя некоторые статистические аспекты методов Тагути спорны, нет никакого спора, что они широко применены к различным процессам. Быстрый поиск в связанных журналах, а также интернет, показывает, что метод успешно осуществляется в разнообразных областях, таких как дизайн VLSI; оптимизация коммуникации и информационных сетей, развития электронных схем, лазерной гравюры, оптимизации потока наличности в банковском деле, правительственного определения политики, улучшения использования взлетно-посадочной полосы аэропортов и даже прочного дизайна в соответствии с экологическими принципами.

Заключение

Принципы Тагути во многом идут вразрез с традиционными принципами качества. Подход Тагути основан на том, что лучше повысить качество продукта/процесса, нежели системы контроля. Ни одна система контроля, какой бы точной она не была, не способна улучшить качество продукта. Тагути также принял во внимание то, что очень много времени и ресурсов уходит на проведение производственных экспериментов. При этом, анализ результатов экспериментов почти не проводится из-за своей комплексности. В разработках планирования и управления процессом Тагути использовал ряд статистических инструментов, упрощающих планирование и анализ результатов экспериментов.

Его величайшим внесением было не математическое формулирование планирования экспериментов, а формирование идеологии/философии. Его подход - это больше, чем метод планирования и проведения экспериментов. Это концепция построения нетрадиционной и мощной дисциплины по улучшению качества.

Тагути придумал новый подход к обеспечению качества в производстве. Его подход абсолютно отличался от существующего. Фактически он дал начало новому подходу к обеспечению качества.

Список использованной литературы:

1 В.А. Лапидус "Всеобщее качество в российских компаниях";

2 Тагути Г., Фадке М. Оптимальное проектирование как техника качества ;

2 Ефимов В.В. Статистические методы в управлении качеством;

3 Журнал «Стандарты и качество» за 1999 год;

4 Какар Р. Философия качества по Тагути: анализ и комментарий ;

5 http://www.six-sigma.ru/index.php?id=146;

6 http://www.management.com.ua/qm/qm009.html.

Код для цитирования: Скопировать