Управление качеством в процессе производства

Как уже отмечалось, в настоящем пособии  применяются оба эти понятия. В тех разделах, где используются положения и методы общей теории управления, применяется понятие "управление"; в разделах, связанных с описанием  стандартов ИСО серии 9000, более приемлемым становится применение понятия "менеджмент".

Качество - это свойство продукции, отражающее ее сущность. Управлять качеством  продукции значит управлять продукцией на всех стадиях ее жизненного цикла. А так как продукция является результатом преобразования материалов, полуфабрикатов и комплектующих изделий, в обобщенном виде называемых "предметами труда", осуществляемого с помощью станков, автоматов и прочего оборудования ("средства труда") специалистами - рабочими, служащими, инженерно-техническими работниками, действия которых регулируются и координируются с помощью нормативной и технической документации, то управление качеством - это управление этими объектами в отдельности и в их совокупности.

Современное производство представляет собой сложную  систему, в которой переплетаются разнообразные и многочисленные материальные, информационные и финансовые процессы, требующие координации и управления. Поэтому теория управления, или кибернетика, которая к концу 50-х годов XX в. стала признанным направлением науки, имеющим широкий спектр областей применения, является эффективным инструментом и для управления качеством.

В общем случае под системой понимается совокупность взаимосвязанных элементов, т.е. это множество объектов, между которыми существуют определенные связи и которые функционируют как единое целое.

Существуют  различные способы графической  интерпретации управляемой системы. Простейшая структура управляемой  системы представлена на рис. 2.8. Она представляет собой совокупность управляющей и управляемой частей. Стрелками

 

 

 

 

2.8. Простейшая структура  управляемой системы

 

На  систему оказывают воздействие  внешние факторы. Эти внешние воздействия называются входными воздействиями. Элементы системы, к которым прикладываются входные воздействия, называются входами системы. Входные воздействия могут быть управляющими и возмущающими. Управляющими являются такие воздействия, с помощью которых осуществляется управление системой. Возмущающие воздействия оказывают негативное влияние на управление системой.

Воздействие системы на окружающую среду осуществляется через выходы системы.

На  рис. 2.9 изображена система с входами  и выходами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.9. Схема управляемой  системы с входами и выходами

 

На  схеме представлена управляемая система, имеющая n входов x₁, х₂ ... х_n, m выходов у_1, у₂... у_m и L возмущающих воздействий z₁, z₂... z_L.

В качестве примера рассмотрим систему  управления автомобилем, т.е. систему "человек - автомобиль". Управляющая часть этой системы - человек, шофер. Управляемая часть - автомобиль, а более конкретно - двигатель и механизмы управления - рулевое управление и тормозная система. Другие части автомобиля - трансмиссия, ходовая часть, электрооборудование, кузов - не подвергаются управляющим воздействиям в процессе движения. Состояние управляемой части автомобиля характеризуется двумя величинами - количеством горючей смеси (х₁), подаваемой в двигатель в единицу времени, и углом поворота руля относительно установленного начального положения (х₂). Состояние всей системы, включающей управляемую и управляющую части, характеризуется скоростью (y₁) и направлением движения (у₂). Шофер автомобиля управляет движением за счет изменения величин х₁, и х₂, в результате чего изменяются величины y₁ и у₂. Поэтому величины x₁ и х₂ целесообразно считать входами, или входными величинами управляемой части, а величины y₁ и у₂ - выходами, или выходными величинами управляемой системы. Причем выходы на соответствующей схеме также целесообразно отнести к управляемой части этой системы, поскольку к ней отнесены входы. С учетом сказанного общую схему, изображенную на рис. 2.9, можно конкретизировать в виде схемы, изображенной на рис. 2.10.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.10. Конкретизация  общей схемы управления применительно  к управлению автомобилем

 

На рис. 2.10 управляемая часть управляемой  системы названа объектом управления (ОУ), управляющая - субъектом управления (СУ). Стрелки от СУ к входам xi и х₂ означают управляющие воздействия, которые заключаются в изменении значений этих величин.

Верхний прямоугольник ОУ обозначает тот  процесс, который преобразовывает  входы в выходы и управление которым  осуществляется изменением переменных величин этого процесса. На математическом языке это преобразование можно представить в виде

φ [X (х₁, х₂)] = У (у₁, у₂),

где X (х₁, х₂) - вектор входных величин, У (у₁, у₂) — вектор выходных величин, ф - преобразование, осуществляемое в системе. В рассматриваемом примере это преобразование может быть выражено в виде аналитической зависимости, во многих других случаях оно может быть достаточно сложным и не выражаться в аналитическом виде.

Управление - это такая организация процесса, которая обеспечивает достижение определенных целей. Под процессом (от латинского processus - продвижение) понимается последовательная смена состояний некоторого объекта (системы) или совокупность последовательных действий для достижения определенного результата. В примере с автомобилем процесс - это движение по заданному маршруту. (Здесь прямое соответствие переводу с латинского: в примере рассматривается движение.) Целью управления в этом случае является поддержание заданных параметров в каждой точке маршрута. Эта цель достигается воздействием человека на подвергаемые изменениям величины системы, названные входами, или входными величинами. Такие системы управления, в которых для формирования управляющих воздействий не используется информация о значениях управляемых величин, принимаемых ими в процессе управления, называются разомкнутыми системами управления. На рис. 2.10 изображена разомкнутая система управления.

Системы, в которых для формирования управляющих  воздействий используется информация о значениях управляемых величин, называются замкнутыми системами, или системами управления с обратной связью. Обратная связь - это связь между выходом У и входом X, в ней передача воздействий направлена в сторону, противоположную направлению передачи воздействии в самом объекте управления. По аналогии разомкнутую систему можно назвать системой с прямой связью. Схема системы с прямой и обратной связями представлена на рис. 2.11. На рис. 2.11 стрелки, соответствующие yi и у₂ к СУ, символизируют обратную связь, продолжением которой являются стрелки от СУ к Xi и х₂. От СУ к Xi и х₂ идут по две стрелки, одна из которых соответствует обратной связи, а другая - прямой.

РИСУНОККККККККККККККККККККККККК

Функция \Р  преобразования величин yi и у₂ в управляющие сигналы так же, как и функция <р преобразования х, и х₂ в yi и у₂» может иметь, а может не иметь аналитического выражения. В ча* стности, в рассматриваемом примере это преобразование осуществляется, в мозге человека, где сенсорно воспринимаемая информация преобразуется в физические действия, что затрудняет аналитическое описание этого преобразования. Эта задача упрощается, если управляющие воздействия вырабатываются на основе рассогласования, т.е. разности между теми значениями выходных вели чин уо1 и у₀₂, которые должны быть исходя из задачи управления теми, которые получены на самом деле, т.е.

Ayi = yd - yi, Ду₂ = Уог - Уа- Для получения величины этого рас согласования в схеме предусматривается устройство сравнени (УС), которому, таким образом, передается часть функций С (рис. 2.12).

 

Рис. 2.12. Кибернетическая система  управления производством

В системе  управления, схема которой представлена нц рис. 2.11, предусмотрено, как уже отмечалось, управление как с помощью прямой, так и с помощью обратной связи. В общем'случае это может означать, что на одних участках процесса осуществляется прямая связь, на других - обратная. Так, применительно к движению автомобиля на участках пути со сложным рельефом должна осуществляться прямая связь, а на ровном прямом участке водитель может отвлечься от управления на некоторое время и через это время компенсировать возникающее отклонение. от прямолинейного курса (чего нельзя сделать на горной дороге с обрывом). Другой общий случай такого управления может применяться для описания управления производством, где один обобщенный вход означает средства труда. Одни виды оборудования могут управляться с помощью прямой связи, например токарные станки, другие - с помощью обратной связи, например автоматические линии.

Применительно к производству структура, управляемой  системы может быть представлена следующим образом.

Элементами  системы являются все составные  части производственного процесса - оборудование (средства труда), детали,

 

 

сборочные единицы, материалы (предметы труда), исполнители, документация. Эти элементы подвержены изменениям, поэтому на схеме их можно представить в виде входов в управляемую часть. Выходом  является продукция. Продукция должна удовлетворять требованиям, зафиксированным в документации. Эти требования можно рассматривать как критерии для выхода системы. Совокупность параметров входов - это входные величины, параметры продукции - выходные, управляемые величины. С учетом сказанного схему управляемой системы применительно к производству продукции можно представить так, как показано на рис. 2.12.

На рис. 2.12 цифрами 1-4 обозначены входы: 1 - средства труда, 2 - предметы труда, 3 - труд, 4 - документация. Прямоугольник ОУ символизирует управляемую часть системы, элементами которой являются входы. Прямоугольник СУ соответствует управляющей части системы, элементами которой являются руководители различных уройней. Круг УС соответствует контрольному органу, элементами которого являются подразделения и отдельные работники отдела технического контроля. Прямоугольник "Требования" соответствует совокупности требований на показатели качества продукции. Эти требования содержатся в документации на эту продукцию.

Понятие "кибернетическая  система" может относиться как  к простейшим устройствам, как, например тепловое реле, так и к сложным  системам - техническим, таким, как автомобиль, самолет, и социальным, таким как производство. В последнем случае соответствующую систему можно представить как совокупность систем, взаимодействующих между собой, в которой выходы одних частей системы могут быть входами других частей, причем выходы некоторых из них могут быть входами в несколько других частей. Применительно к производству, например машиностроительному, это обусловлено наличием различных цехов - литейных, кузнечных, инструментальных, механических, сборочных. Продукция некоторых цехов, например инструментального, является входом для механических и сборочных. Отдельный цех может быть представлен как совокупность ряда систем, каждая из которых соответствует одной или нескольким технологическим операциям. Соответствующая такому представлению кибернетической системы схема представлена на рис. 2.13.

 

 

БОЛЬШОЙ РИСУНОКККККККККККККККККККК

На рис. 2.13 изображена схема, которую можно  рассматривать как детализацию  схемы, изображенной на рис. 2.12. На нем  большой квадрат соответствует всей схеме рис. 2.12, прямоугольники 1-5 также соответствуют всей схеме рис 2.12. Поэтому на рис. 2.13 не отмечены части схемы, соответствующие обозначениям ОУ, СУ, УС, "Требования". Каждый из пяти внутренних прямоугольников представляет собой модель части производственного процесса. Поэтому для каждого из них входами являются те же четыре входа, которые поступают на всю схему, и соответствуют, как сказано выше, средствам труда, предметам труда, труду и документации.

Так как элементы схемы 1-5 соответствуют различным  частям производственного процесса, например различным цехам, то в реальном виде эти входы различны: в различные цеха поставляются различное оборудование, сырье и комплектующие изделия, там применяется различная техническая документация, работают рабочие и инженерно-технические работники различных специальностей и квалификации. Кроме этих входов для элемента схемы 4 входами являются выходы элементов схемы 1 и 2, а для элемента 5 - выходы элементов 3 и 4, которые относятся к предметам труда.

На рассмотренных  схемах не отражены входы, соответствующие возмущающим воздействиям. Для условий производства это могут быть внутренние и внешние воздействия. Внутренние - это те воздействия, которые возникают внутри системы, например, воздействие факторов производственной среды, ухудшение свойств оборудования вследствие старения и износа. Внешние - это воздействия внешней среды, такие как температура и влажность воздуха, электромагнитные поля. Управление этими факторами осуществляется, как правило, компенсационными или защитными методами, например, с помощью обогревательных или охлаждающих воздух приборов, профилактического обслуживания оборудования, защитных экранов, отражение которых на сХеме не представляет принципиальных трудностей. Поэтому для того чтобы не усложнять схемы, возмущающие воздействия на них не отражены.

Несмотря  на значительные упрощения при создании моделей управления дЛя управления производственными процессами полностью описать с помощью кибернетических моделей такие социальные объекты - задача весьма сложная. Для таких объектов за

 

дача решается с помощью формирования и реализации обобщенных функций управления: прогнозирование и планирование, организация, регулирование, стимулирование, контроль и учет. Содержание этих функций раскрывается при рассмотрении комплексной схемы повышения эффективности производства (КСПЭП). •