Doc.Ing.Alois Fiala,CSc.
Vysoké učení technické v Brně
Fakulta strojního inženýrství
Ústav metrologie a zkušebnictví
Odbor řízení jakosti
OPTIMALIZACE SYSTÉMU MANAGEMENTU JAKOSTI
Z HLEDISKA METROLOGIE
Současné nároky na jakost řady výrobků nutí k provádění různě složitých měření, zkoušení
nebo pozorování. Pod tlakem silných odběratelů se shromažďují rozsáhlé soubory dat, pořizují se
různé měřicí přístroje a zařízení, vyrábí se rozličné přípravky pro výrobu a měření. Všechny tyto
aktivity jsou nákladné jak z hlediska pořizovacích cen, tak i vlastního provozu. Frustrující je pak
skutečnost, že navzdory těmto obětem neklesají reklamace, popřípadě jejich snížení je vykoupeno
vyřazováním až 40% téměř hotových výrobků. Kromě materiálových nákladů vzniká velké zatížení
pracovní síly spojené opět s náklady a navíc snižující kvalitu výkonu. Uvedené problémy vedou
k renesanci zájmu o metrologii v duchu „dělat správné věci správně“. Správnou věcí je mít systém
měření, který pravdivě informuje o stavu zpracovávaných produktů. Dělat ji správně znamená
analyzovat konkrétní situace a zajistit pro ně adekvátní řešení.
Obr.1: schéma systému řízení
Úkolem systému managementu jakosti je mimo jiné takové řízení procesů aby jejich výstupy
(produkty) splňovaly zadání zakázky od zákazníka. Bude-li takový požadavek vyjádřen nějakou
veličinou, pak specifikace tohoto požadavku obsahuje určitou cílovou hodnotu a přípustnou variabilitu
(toleranci) konkrétních hodnot jednotlivých produktů. Dosahování hodnot specifikovaných parametrů
v blízkosti cílové hodnoty, s rozptýlením nepřesahujícím toleranci je považováno za splnění zadání –
shodu – a dodané produkty jsou zákazníkem vnímány jako kvalitní [1].
Aby takto proces fungoval, musí být monitorován stav jednotlivých prvků systému, na němž je
proces realizován. Prostředky monitorování jsou velmi rozmanité a je důležité, aby byly vhodně
používány a umožňovaly sběr relevantních dat. Patří sem zejména:
•
interní audit – zjišťuje, jak jsou dodržována vnitřní pravidla (řídicí dokumentace) a jak správná je
tato dokumentace ve vztahu k výstupům z procesu;
•
měření – jednak veličin vstupních, jednak veličin procesních, jednak veličin výstupních.
Měření – technická kontrola je prostředkem tradičním, používaným již od dob biblických. Princip
je po celou dobu téměř neměnný, vyvíjely se nástroje (měřidla) a metody a měnil se způsob
interpretace výsledků měření. Zatímco dříve (mnohde dosud) se měření využívalo především ke
zjišťování stavu každého konkrétního produktu a 100% kontrola byla zárukou kvality produktů
dodávaných zákazníkům, nyní je díky používání statistických metod řízení procesů pozornost
soustředěna na udržení řízených podmínek, které jsou zárukou stabilní a zvládnuté variability
výsledků, jakož i udržení nastavené cílové hodnoty („seřízení procesu“). Z potřeby věrohodného
měření se v minulosti vyvinula vědecká disciplína a souběžně i legální požadavky – metrologie.
Mohlo by se zdát, že s přechodem k „modernímu“ řízení jakosti na bázi statistických metod a
systémového přístupu se význam metrologie oslabil – vždyť přece „jakost nelze vykontrolovat“, řízené
podmínky jsou věcí sofistikovaných pravidel a motivované kázně k jejich dodržování. Nutno říci –
bohužel – ke ztrátě povědomí o významu metrologie v nedávné minulosti došlo. Podniky, které
existovaly desítky let se rozpadly a lidé zakládající nové organizace měli jiné starosti a většinou neměli
úplné technické znalosti. Ke vzniku této situace neblaze přispěl i „hon na certifikáty“, kdy kulisa
formálního popisu nahradila dobrou praxi. K nápravě věcí začíná docházet poslední dobou zásluhou
nekompromisních požadavků některých náročných zákazníků, kteří se nespokojí s předloženými
„důkazy“ ve formě regulačních diagramů, podle nichž jsou procesy v pořádku, ale požadují, aby byly
doloženy analýzy systému měření (MSA) [2]. Zdá se, že díky tomu začíná být více jasno, co znamená
„nejistota“ měřidla nebo měření a snad budou vzkříšeny i jiné dávné pravdy jako např. „zlaté pravidlo
metrologie“ apod.
Hovoříme-li o optimalizaci systému managementu jakosti z hlediska metrologie, nesmíme
zapomínat i na opačné extrémy. Jako příklad lze uvést případ výrobce oken (kovových nebo
plastových). Vlastní výroba se děje na přesných obráběcích strojích s přesnými odměřovacími
systémy. Ověřování rozměrů a tvarů polotovarů i hotových výrobků se provádí odpovídajícími měřidly.
V této výrobně není problém zavést standardní metrologický řád, který splňuje jak zákon o metrologii,
tak požadavek kritéria normy ISO 9001:2000 a náklady na jeho udržování jsou běžně kalkulovanými
náklady na nezbytné zdroje pro výrobu. Velký problém nastal ve chvíli, kdy tato firma přestala pouze
dodávat okna jako kusy, ale začala dodávat službu – montáž oken na stavby. Jak dostat pod kontrolu
všechny skládací metry a vodováhy, které montéři používají na stavbě. Zde pomohla základní úvaha –
co je pracovním měřidlem, které musí být udržováno v souladu se zákonem č. 505/1990 Sb. Odpověď
vyplyne z úvahy – co je v tomto případě produktem – okno se svými rozměry, anebo okno osazené ve
stavbě tak, že je ve správné poloze (vodorovně, svisle, okna vůči sobě navzájem); samozřejmě, že
platí za druhé. Skládací metry a vodováhy nejsou měřidly pracovními, ale informativními. Pracovním
měřidlem je zaměřovací přístroj, kterým kvalifikovaná osoba ověřuje finální podobu osazení oken ve
stavbě. Tento přístroj lze opět relativně snadno udržovat v režimu metrologického řádu. Informativní
měřidla jsou regulována mnohem méně nákladným a hlavně v podmínkách staveniště udržitelným
způsobem.
Svěří-li se zpracování analýzy systému měření osobě nedostatečně znalé jak v otázkách
metrologie, tak v otázkách statistických metod, může snadno dojít k mylným závěrům. Pro
jednoduchost proveďme analýzu pro jeden kontrolovaný rozměr. Předpokládejme, že tolerance byla
stanovena a její hodnota je T (tolerance je oboustranná kolem cílové hodnoty, T = 2t). Proces, kterým
je zkoumaný produkt realizován se vyznačuje variabilitou, jejíž mírou je např. standardní odchylka v.
Měřidlo, jímž se měření provádí má známou nejistotu u. Zatím neuvažujme nejistotu metody, resp.
nejistotu vnášenou osobou, která měření provádí (zjednodušeně je můžeme považovat za součást
variability procesu). Celkový rozptyl jako míra variability produktů je složen ze dvou rozptylů – procesu
a měřidla:
t 2 = v2 + u 2
Vztah vyjadřuje rovnici kružnice o poloměru rovném polovině stanovené tolerance. Výklad
tohoto vztahu může být následující:
•
při použití měřidla s velkou nejistotou by musel
být vlastní proces velmi přesný, aby náhodné
odchylky zjišťované jednotlivým měřením
nepřesáhly povolenou toleranci;
•
poněvadž právě toto měřidlo však používáme
ke zjištění variability procesu, nemáme vlastně
možnost vůbec zjistit jaká je tato variabilita.
Obr.2: statistické významné hodnoty
Skutečnost, že stupnice měřidla je dělená na
jemné dílky a vzniká tak zdání, že jsme schopni
rozlišit i malé rozdíly u měřené veličiny je v případě
velké hodnoty nejistoty zcela bezvýznamná, protože
při statistickém vyhodnocení takových výsledků se
musí konstatovat, že rozdíly mezi dvěma hodnotami jsou statisticky nevýznamné – tedy prakticky
neexistují. Pro rozhodování se mohou brát v úvahu pouze ty rozdíly, které jsou statisticky významné –
jsou statisticky rozlišené, nepřekrývají se jejich pásma nejistoty.
V předešlé úvaze jsme úmyslně zanedbali ostatní vlivy na přesnost zjištění výsledku měření.
Nyní se k nim vraťme. O které vlivy se jedná:
•
pozorovatel;
•
okolní podmínky při měření;
•
uspořádání měření (základny);
•
předpis specifikace na výkrese a funkční význam;
•
atd.
Čím přesnější a citlivější měřidla budou používána, tím větší vliv na výsledek může mít
pozorovatel (opět lze využít vztahu v kružnici). V těchto případech je nezbytné testovat vliv
pozorovatele – testy opakovatelnosti a reprodukovatelnosti, jejichž prostřednictvím lze získat potřebné
informace a provést příslušná opatření k eliminaci tohoto vlivu (výběr, školení, výcvik osob; konstrukce
měřidel).
Okolní podmínky při měření je nutno posuzovat vždy individuálně – jak mohou působit základní
stavové veličiny (teplota, tlak, vlhkost), jak mohou působit další vlivy (materiál apod.), zda nemůže
docházet k interakcím. Samotné měření je potom třeba naplánovat tak, aby výsledky přinášely
správnou informaci.
Čím dále, tím více je nutné, aby způsob měření předepisoval konstruktér – autor produktu.
Ponechá-li se volba způsobu měření až na technologovi nebo dokonce výkonném pracovníkovi
kontroly, může se stát, že bude měřeno něco zcela jiného, než konstruktér zamýšlel při předpisu
specifikace. U elektrotechnických výrobků záleží např. při měření napětí, čím a mezi kterým body
bude tato veličina měřena (napětí = rozdíl potenciálů). Při měření geometrických veličin musí být
známo, která základna je primární, sekundární a terciární. Přičemž dopad tohoto vlivu se může
projevit již během výroby – výrobce si zadal výrobu upínacích přípravků u subdodavatele a celé řešení
přípravků ponechal na něm; měření, která provádí sám na jinak realizovaných základnách dávají
vlastně falešné informace.
Jedním z důsledků globalizace je fakt, že vývojové středisko je lokalizované v jednom místě a
výrobny jsou rozseté po celém světě podle aktuální cenové mapy práce. Konstruktér navrhne určitou
součást a vzhledem k dislokacím už není reálné, aby se uskutečnil iterační proces osvojení výroby jak
bylo kdysi zvykem. Poněvadž vývoj patří do „první ligy“, zatímco k výrobě je mnohdy najímána i
„druholigová“ výrobna (ne vždy to musí znamenat technickou ligu, ale vždy to znamená kapitálovou
ligu), bere se jako samozřejmé, co konstruktér předepsal je vždy správné a „vy ve výrobně si tím
hleďte poradit nebo půjdeme jinam!“. U konkrétní součásti je např. předepsána tolerance rovinnosti.
Tato je kontrolována a shledávána jako vyhovující. Po smontování však až 40% takových „shodných“
součástí způsobuje funkční problém. Konstruktér jaksi nedocenil vliv rozhraní, že ani tak nejde jen o
rovinnost, ale o kolmost dané plochy vůči ose (nebo rovnoběžnost dvou rovin). Hlas výrobny je
v tomto případě „hlasem volajícího na poušti“ a proto plánuje výrobu až o 40% větší, než je třeba,
přesto nárazově vznikají problémy s nedostatkem součástí způsobilých k montáži, pracuje ve
dvousměnném provozu 24 h denně atd.
Určitým východiskem je opravdu důsledně prováděná analýza způsobilosti procesu měření.
Stejně jako před léty byl objeven přínos statistické regulace (výrobních) procesů – jednak dosažení
náležité správnosti a přesnosti produktů, ale současně ne přímo úměrné zvýšení nákladů – protože
byl nalezen způsob, jak zbytečně nedělat chyby. Nastává doba, kdy je třeba seriózně provádět
statistickou regulaci procesů měření, protože při takovém přístupu se zkoumá jednotlivý vliv
významných faktorů, tak i jejich případné interakce. Úkolem je vytvořit a seřídit proces měření tak, aby
jeho prostřednictvím bylo možné rozlišit s potřebnou citlivostí variabilitu výrobního procesu, tento
stabilizovat a seřídit tak, aby byl i technicky způsobilý na požadované úrovni (oceňované výskytem
neshodných výsledků dosažených napoprvé, v jednotkách ppm). Co se tím myslí, ukazují následující
obrázky regulačních diagramů.
Obr.3: Regulační diagramy
Obr.4: Taguchiho ztrátová funkce
V současné době pokračuje trend zvyšování
nároků zákazníků na užitné hodnoty produktů a
současně nezvyšování cen – hlavní poslání přístupu Six
Sigma (neboli práce bez chyb). Racionální odezva na
tento apel byla zčásti popsána v tomto příspěvku. Tou
„správnou“ cestou je opravdu efektivní systém
managementu jakosti, který dokáže aktivovat všechny
prvky, jež mají přímý nebo zprostředkovaný vliv na
výstup a dokáže vytvořit i udržovat (a rozvíjet) řízené
podmínky pro efektivní a účinnou realizaci procesů.
Dnes je zkrátka již velmi málo toho, co by nějak nemohlo
(nehlídáno) škodit. Jedním z významných faktorů je
dobře uplatňovaná metrologie – proto optimalizace
systému managementu jakosti z hlediska metrologie.
Lehkomyslně přeceňovaná přináší jen zvýšení nákladů
bez efektu, lehkomyslně přehlížená přináší spolehlivě
těžké problémy s náročnými zákazníky.
Literatura:
[1]
[2]
Fiala, A. a kol.:
Management jakosti s podporou norem ISO 9000 :2000. Verlag Dashöfer,
Praha, 2000.
Analýza systému měření (MSA). Příručka, český překlad, Česká
společnost pro jakost, Praha, 1999.
Download

optimalizace systému managementu jakosti z hlediska metrologie