Методы управления качеством в процессе проектирования и разработки

Достижение целей процесса проектирования и разработки зависит не только от эффективной реализации рассмотренных функций, но и от применения определенных методов и инструментов управления качеством. Неверно выбранный путь достижения цели, использование неадекватных ситуации методов принятия решений могут привести к финансовым потерям, к тому, что важнейшая цель процесса проектирования и разработки — создание продукции, удовлетворяющей требованиям потребителей, — не будет достигнута. В связи с этим определенное внимание должно быть уделено выбору тех методов, которые являются основополагающими при постановке задачи по созданию или совершенствованию продукции, при ее решении, т.е. нахождении и реализации оптимального варианта.

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:

■ разработка альтернативных вариантов ее 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. 8.1.

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.

				Таблица 8.1*
Основные методы управления качеством, используемые в процессе проектирования и разработки
Группа	Методы, входящие в состав группы	Краткая характеристика	Достоинства	Ограничения

—	Метод проб и ошибок	Бессистемный перебор всевозможных вариантов решения в привычном направлении	Может применяться при решении несложных задач Позволяет перебирать множество вариантов	Экономическая нецелесообразность
психолоГическая активизация творчества	Идеальный конечный результат Оператор РВС (размер, время, стоимость) Метод «маленьких человечков» Метод фокальных объектов Метод каталога Метод семикратного поиска Синектика Метод музейного эксперимента Приемы аналогий Метод гирлянд ассоциаций и метафор Конференция идей «Корабельный совет» Теневая «мозговая атака» Обратная «мозговая атака» Прямая «мозговая атака» «Адвокат дьявола»	Творческий и хаотичный перебор вариантов решения, позволяющий исключить инерционную направленность поиска и выбрать один из вариантов	Возможность повысить творческую активность разработчиков Неограниченные возможности поиска новых подходов к решаемой задаче Выход на нетрадиционные решения Универсальность	Хаотичность перебора вариантов Отсутствие количественных критериев оценки выбранного варианта решения Как правило, непригодность для решения сложных задач
Систематизированный поиск	Функционально-стоимостной анализ (ФСА) Методика системного анализа функций — FAST Стоимостной анализ Метод поэлементного экономического анализа Функционально-физический метод поискового конструирования Р. Колера Фундаментальный метод проектирования Э. Мэтчетта Метод организующих понятий Метод синтеза идей Метод морфологического анализа Метод контрольных вопросов Метод «матриц открытия» Развертывание функции качества (QFD) Анализ видов и последствий отказов (FMEA)	Систематизация перебора возможных вариантов решения	Наличие количественных критериев оценки выбранного решения Возможность решения сложных задач Использование различных источников информации для решения проблемы	Сложность, необходимость осуществления определенной подготовительной работы Большой объем информации и расчетов
Направ- ленный поиск	Система показателей нестандартных решений (СПНР) — Idea Finder Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ): законы развития технических систем (ЗРТС); алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ); типовые приемы устранения технических противоречий; вепольный анализ; стандарты на решение изобретательских задач; указатель физических, геометрических и химических эффектов Комплексный метод поиска новых технических решений Метод эвристических приемов Обобщенный эвристический метод	Направленный поиск решении	Наличие четкого алгоритма принятия решения	Определенная сложность применения при решении текущих задач

· обеспечение условий для деятельности участников.

■ проработка и развитие наиболее ценных идей;

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. Это позволяет перейти затем от общего круга проблем к исследованию конкретных условий задачи. «Синекторная атака» допускает конструктивную критику. К основным творческим приемам, используемым в сенектике, относятся различные виды аналогий: прямая, личная, символическая, фантастическая.

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. 8.1, — методы систематизированного поиска решений, позволяющие упорядочить перебор возможных вариантов решений и основанные на применении различных аналитических подходов. Одним из таких методов является морфологический анализ. Его сущность заключается в выделении наиболее важных параметров разрабатываемого или модифицируемого объекта, изучении всех вариантов их соотношений, всех возможных альтернатив. Цель морфологического анализа заключается в том, чтобы попытаться охватить все возможные структуры рассматриваемого объекта.

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.

■ 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.

■ 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.

■ анализ предложений, выработанных на предыдущем этапе;

■ разработка рекомендаций по реализации предложений;

Отсюда видно, что наиболее значимым этапом ФСА является творческо-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;

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. Начинаяс 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 '/₃ ^ПР^И 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.

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.

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: (13 + 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.