Введение

Актуальность использования статистических методов в различных отраслях современного производства непрерывно возрастает. Это вызвано, прежде всего, развитием рыночных отношений, конкурентной борьбы на рынках товаров и услуг, требованиями стандартов. В этих условиях резко возросли требования к качеству продукции.

В соответствии с положением стандартов ИСО серии 9000 статистические методы рассматриваются как одно из высокоэффективных средств обеспечения качества и являются основой для эффективного распознавания проблем и их анализа. Они ориентированы на разработку сквозного механизма на всех этапах жизненного цикла продукции, начиная с исследования требований рынка к качеству продукции и кончая ее утилизацией после использования. Внедрение статистических методов должно быть направлено на создание гарантий непрерывности процесса обеспечения качества в соответствии с требованиями потребителя. Применение этих методов, не требуя больших затрат, позволяет с заданной степенью точности и достоверности судить о состоянии исследуемых явлений (объектов, процессов) в системе качества, прогнозировать и регулировать проблемы на всех этапах жизненного цикла продукции и на основе этого вырабатывать оптимальные управленческие решения.

Для решения проблемы качества продукции необходимо использовать методы, направленные не на устранение дефектов готовых изделий, а на предупреждение причин их возникновения в процессе производства. Известные методы контроля сводились, как правило, к анализу брака путем сплошной проверки изделий. При массовом производстве такой контроль очень дорог и не дает 100% гарантии в силу объективных и субъективных факторов. При статистическом контроле качества продукции результаты измерений,

обработанные методами математической статистики, позволяют с высокой степенью точности и достоверности оценить истинное состояние технологического процесса. Статистические методы управления качеством – это выборочные методы, основанные на применении теории вероятностей и математической статистики .

Для эффективного управления, регулирования технологическим процессом и контроля качества продукции широкое применение нашли следующие методы: диаграмма Парето, контрольные листки, диаграмма «причина – результат», гистограммы, контрольные карты, диаграммы рассеивания и расслоение (стратификация). Указанные методы позволяют решать следующие задачи:

анализ стабильности, настроенности, воспроизводимости и управляемости процессов;

оценка уровня дефектности используемых технологий;

организация целенаправленных работ по выявлению причин появления несоответствий (дефектов, брака).

Основу любого статистического исследования составляет множество данных, полученных по результатам измерений одного или нескольких параметров изделия (линейные размеры, температура, масса плотность и т.д).

1.Сверхлегкий самолет малой авиации, его качество и применение

Понятие «сверхлёгкая авиация» появилось в СССР в 1973 году. Аббревиатура СЛА и само название сверхлёгкая авиация была введена одним из основателей частных полётов в СССР Козьминым Виктором Владимировичем. К 1976 году были подготовлены первые Советские соревнования в Крыму на горе Клементьева по дельтапланам. До настоящего времени СЛА объединяет все летательные аппараты легче 495 кг.

В соответствие с Федеральными авиационными правилами (от 18 июня 2003 года, с правками в 2005 году), сверхлёгким называется аппарат имеющий:

максимальную взлетную массу не более, чем 495 кг (без учёта средств спасения)

максимальная калиброванная скорость сваливания (минимальная скорость полета) у него не более, чем 65 км/ч

Кроме того, они разделяются на безмоторные (дельтаплан, параплан) и моторные (дельталет, мотодельтаплан, мотопараплан, автожир, микросамолёт и т. п.).

Сверхлёгкие воздушные суда с массой конструкции 115 кг и менее (без учёта веса авиационных средств спасения) государственной регистрации не подлежат.

Одним из наиболее трудоемких и сложных этапов создания самолетов сверхлегкой авиации (ССЛА) является процесс его проектирования.

Под проектированием самолета обычно понимают процесс разработки технических материалов (докумен­тации), определяющих его летно-технические характе­ристики, схему и конструкцию отдельных агрегатов.

Примерная последовательность разработки, проектирования и изготовления ССЛА приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Примерная последовательность разработки, проектирования и изготовления ССЛА.

Рассмотрим частные требования, которые можно было бы предъявить к некоторым типам ССЛА. В качестве примера рассмотрим три ССЛА различного назначения:

патрульный самолет;

спортивно-пилотажный самолет;

экспериментальный ССЛА с минимально возможной мощностью силовой установки.

Для патрульного самолета определяющими частными требованиями являются:

большая дальность и продолжительность полета;

высокая топливная экономичность;

возможность взлета с мягкого грунта с травяным покровом.

Для спортивно-пилотажного:

максимально допустимая эксплуатационная перегрузка;

максимальная высота полета;

высокие маневренные характеристики.

Для экспериментального самолета с минимальной мощностью силовой установки:

потребная мощность двигателя;

недефицитные доступные материалы, применяемые в конструкции.

Разработка технического задания остается очень важным и ответственным этапом, предшествующим расчету и проектированию. Именно на этом этапе задаются основные характеристики будущего ССЛА. И от того насколько обоснованно будет разработано техническое задание и насколько грамотно будет выбрана группа определяющих характеристик, во многом зависит конечный успех всей работы.

2. Структурирование функции качества

2.1 История появления метода

Каждое изделие должно отражать основные функциональные и стимулирующие характеристики качества. При этом речь идет о том качестве, которое определяется потребителем. Нужно исходить из того, что покупатель вряд ли будет говорить о многих показателях качества. Его интересует не больше двух-трех. Поэтому возникает проблема инженерного воплощения качества в изделие.

Для решения этой проблемы применяется метод Структурирования Функции Качества (СФК).

СФК разработан в Японии в конце 60-х годов. Одной из первых его применила МИЦУБИСИ на строительной верфи в Кобэ. В последствии этот метод получил широкое распространение в корпорации Форда.

Структурирование функции качества корпорация Форда определяет следующим образом:

"Средство планирования для перевода характеристик качества, которые требует покупатель (т.е. его желания, потребности, ожидания), в подходящие черты изделия.

Модель СФК разработана доктором Ф Яукухара. Процесс СФК состоит из четырех фаз:

Планирование разработки изделия. Требования покупателя устанавливаются, осмысливаются и переводятся на язык инженерного проектирования в термины, которые называются Косвенными Показателями Качества. Наиболее важные их них используются для следующей фазы.

Структурирование проекта. Рассматриваются различные концепции разработки изделия, которое удовлетворяло бы требованиям структурирования, и отбираются лучшая. Затем проект детализируется, при этом особое внимание уделяется существенным характеристикам изделия, которые вычислены по требованиям покупателей, структурированным в фазе 1. Детали разработки изделия затем структурируются в фазе 3.

Планирование технологического процесса. Рассматривается технологический процесс разработки изделия. После отбора наиболее подходящих концепций процесса, способного производить изделия с учетом тех характеристик, которые уже структурированы, процесс детализируется в терминах существенных операций и параметров. Эти характеристики затем структурируются в следующей фазе.

Планирование производства. На этой заключительной фазе рассматриваются методы управления процессом. Эти методы должны обеспечить производство изделий в соответствии с их важнейшими характеристиками, определенными в фазе 2 и, следовательно, удовлетворяющими требованиям покупателя.

2.2.Сбор требований потребителя

В настоящее время самым надежным инструментом преобразования ожиданий, требований потребителя в оптимальные технические характеристики новой (или модернизируемой) продукции является методология QFD. Главный принцип заключается в сопоставлении пожеланий потребителей и характеристик товара.

Существует два способа сбора данных:

Провести анкетный опрос на репрезентативной выборке, определяющий факторы выбора конкретного продукта, предложив определенные вопросы.

Предложить участникам опроса самим назвать предпочтительные характеристики.

Для определения потребительских требований к ССЛА была разработана следующая анкета (рисунок 2).

АНКЕТА

Какими критериями Вы руководствуетесь при выборе ССЛА?

Внешний вид

Надежность

Безопасность полетов

Новейшие технические характеристики

Содержание ССЛА

Какой вместимости Вы хотели бы приобрести ССЛА?

2 человека

4 человека

6 человек

Для каких целей Вы хотите приобрести ССЛА?

Для личных полетов

Для бизнес целей

Как часто Вы собираетесь использовать ССЛА?

Постоянно

Периодически

Редко

Сколько моторный Вы хотели приобрести ССЛА?

Одномоторный

Двухмоторный

Что по вашему мнению должно входить в содержание ССЛА?

Стоимость топлива

Стоимость технического обслуживания

Стоимость страховки

Производитель и марка мотора

Какие технические параметры для Вас наиболее важны?

Скорость устойчивого полета

Количество моторов

Взлет с грунтовой площадки

Масса ССЛА

Разбег

Точность приборов

Рисунок 2 – Анкета опроса потребителей

На основе анкеты опроса потребителей был составлен список их требований (таблица 1).

Таблица 1 – Потребительские требования к ССЛА

№	Потребительские требования	Рейтинг
1	Управляемость и маневренность	10
2	Устойчивость	9
3	Надежность	8
4	Скорость сваливания	7
5	Взлет и посадка при боковом ветре	7
6	Вибрация	6
7	Содержание ССЛА	4

2.3.Ранжирование потребительских требований – второй этап СФК

Для ранжирования необходимо оценить рейтинги потребительских требований, которые определяются на этапе 1. Полученные пожелания были обработаны и представлены в систематическом виде, а именно: построена диаграмма сродства (рисунок 3).

Для определения существенно важных требований, которые возникают при выборе ССЛА, проведен анализ с помощью диаграммы Парето.

Для построения диаграммы Парето необходимо разработать шаблон таблицы, содержащей следующие данные:

потребительские требования, расположенные в порядке убывания;

количество появлений (повторений) каждого типа;

накопленная сумма числа каждого типа (с нарастающим итогом: к числу предыдущего типа прибавляется следующее);

процент числа по каждому признаку в общей сумме;

накопленный процент с нарастающим итогом.

Данные для построения диаграммы Парето приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Данные для построения диаграммы Парето

Пожелания	Число голосов	Накопленная сумма числа голосов	Процент числа голосов в общей сумме	Накопленный процент
1	10	10	0,196	19,6
2	9	19	0,176	37,2
3	8	27	0,157	52,9
4	7	34	0,137	66,6
5	7	41	0,137	80,3
6	6	47	0,118	92,1
7	4	51	0,079	100

Рисунок 3 – Диаграмма сродства

Дальнейшим шагом необходимо начертить одну горизонтальную и две вертикальные оси.

Вертикальные оси:

левая ось с интервалами от 0 до общей суммы количества выявленных случаев;

правая ось с интервалами от 0 до 100.

Горизонтальная ось. Интервалы на ней должны быть одинаковыми и соответствовать числу типов (признаков), указанных в таблице.

Диаграмма Парето и кривая Лоренса приведена на рисунке 4.

Рисунок 4 – Диаграмма Парето и кривая Лоренца.

Из диаграммы Парето видно, что наибольшее влияние (80%) при выборе ССЛА оказывают следующие потребительские требования:

Управляемость и маневренность

Устойчивость

Надежность

Скорость сваливания

Взлет и посадка при боковом ветре

2.4.Разработка инженерных характеристик – третий этап СФК

Задачу разработки инженерных характеристик решает команда разработчиков, создаваемая специально для данного случая. На этом этапе она должна составить список инженерных характеристик будущего изделия - взгляд на изделие с точки зрения инженера.

Для дальнейшего рассмотрения и улучшения выбраны следующие инженерные характеристики:

Взлетная масса и центровка;

Геометрические размеры крыла;

Место расположение и геометрические размеры элеронов;

Площадь горизонтального и вертикального оперения;

Мощность двигателя;

Размер и форма фюзеляжа;

Схема шасси.

Взаимосвязь потребительских требований и инженерных характеристик приведена в таблице 3.

Таблица 3 - Взаимосвязь потребительских требований и инженерных характеристик

№	Потребительские требования	Рейтинг	Инженерные характеристики
			Взлетная масса и центровка	Геометрические размеры крыла	Расположение и размеры элеронов	Площадь оперения	Мощность двигателя	Размер и форма фюзеляжа	Схема шасси
1	Управляемость и маневренность	10	●	○	●	●	○	○	○
2	Устойчивость	9	●	○	○	●	○	○	○
3	Скорость сваливания	8	●	●	○	○	○	○	○
4	Взлет и посадка при боковом ветре	7	●	●	●	○	●	●	●
5	Вибрация	7	○	○	●	○	○	○	○
6	Надежность	6	∆	∆	∆	∆	●	●	●
7	Содержание ССЛА	4	∆	∆	∆	∆	●	○	∆

Условные обозначения:

Сильная связь - ●

Средняя связь -○

Слабая связь - ∆

2.5.Анализ матрицы планирования – четвертый этап СФК

На этом этапе развития производится более точный анализ информации и ее детализация. Эффективно использовать такие понятия, как сильная, средняя и слабая связь. Для определенности примем, что сильная связь(●) численно равна 5, средняя(○) - 3, слабая связь(∆) - 1. Эти цифры пригодятся в дальнейшем для вычисления значений инженерных характеристик (таблица 4).

Таблица 4 - Определение относительной важности инженерных характеристик

№	Потребительские требования	Рейтинг	Инженерные характеристики
			Взлетная масса и центровка	Геометрические размеры крыла	Расположение и размеры элеронов	Площадь оперения	Мощность двигателя	Размер и форма фюзеляжа	Схема шасси
1	Управляемость и маневренность	10	●	○	●	●	○	○	○
2	Устойчивость	9	●	○	○	●	○	○	○
3	Скорость сваливания	8	●	●	○	○	○	○	○
4	Взлет и посадка при боковом ветре	7	●	●	●	○	●	●	●
5	Вибрация	7	○	○	●	○	○	○	○
6	Надежность	6	∆	∆	∆	∆	●	●	●
7	Содержание ССЛА	4	∆	∆	∆	∆	●	○	∆
	Цели		201	163	181	171	187	179	171

Умножая относительный вес потребительских требований (рейтинг) на числовой показатель связи между потребительскими требованиями и инженерными характеристиками, определенными на предыдущем этапе, рассчитывается относительная важность каждой инженерной характеристики.

Суммируя результаты по всему столбцу, получаем значение цели. Инженерная характеристика с наибольшим значением цели говорит о том, чему следует уделить первоочередное внимание.

После установления взаимосвязи между потребительскими требованиями и инженерными характеристиками становится ясно, какие инженерные характеристики наиболее сильно влияют на удовлетворение определенных требований потребителей, какие - слабо, а какие вообще не создают добавленной ценности продукции для потребителя. На этом этапе необходимо решить, нужно ли оставлять в проектируемом товаре те инженерные характеристики, которые

не нужны потребителю.

С ФК очень часто называется «дом качества» именно из-за «крыши», в которой проставляются взаимосвязи между самими инженерными характеристиками (рисунок 5).

∆

●

● ○

○ ●

○●●○

● ● ○ ○

№	Потребительские требования	Рейтинг	Инженерные характеристики							Оценка потребителей
			Взлетная масса и центровка	Геометрические размеры крыла	Расположение и размеры элеронов	Площадь оперения	Мощность двигателя	Размер и форма фюзеляжа	Схема шасси
1	Управляемость и маневренность	10	●	○	●	●	○	○	○	¤□ ∆
2	Устойчивость	9	●	○	○	●	○	○	○	∆ ¤□
3	Скорость сваливания	8	●	●	○	○	○	○	○	¤∆□
4	Взлет и посадка при боковом ветре	7	●	●	●	○	●	●	●	¤□∆
5	Вибрация	7	○	○	●	○	○	○	○	¤∆□
6	Надежность	6	∆	∆	∆	∆	●	●	●	¤□∆
7	Содержание ССЛА	4	∆	∆	∆	∆	●	○	∆	□ ∆ ¤
	Цели		201	163	181	171	187	179	171
Оценка технической конкуренции: 2 Компания А □ 1 Компания В ¤ 0 Наша компания ∆ -1 -2										-2 -1 0 1 2
			□	□		∆	□	□
			∆		∆		∆		∆
			¤	∆	¤	□	¤	∆	□
				¤	□	¤		¤
									¤

Рисунок 5 – «Домик качества»

Содержание следующего этапа - учет влияния конкурентов. Говоря о реальном рынке, мы должны помнить о конкурентах, которых в определенной нише может быть очень много. Проиллюстрируем ситуацию на примере двух конкурентов. У первого конкурента рыночная доля чуть больше нашей. У второго - чуть меньше. Они оба представляют для нас потенциальную опасность. Первый - тем, что он имеет большую нишу и, следовательно, более «силен» в экономическом отношении. Второй, хотя и не достиг нашего уровня, активно стремится к этому и, скорее всего, планирует выпустить какой-то новый конкурентоспособный продукт (рисунок 5).

Для наглядного представления о положении дел с конкурентами, обычно используют дополнительные графики, которую рисуют справа и снизу от матрицы (рисунок 5). Конкурентов оценивают по тому, насколько полно они способны выполнить каждое из потребительских требований, определенных на первом шаге. Для оценки используют экспертный метод. Сравнение конкурентов называется процедурой бенчмаркинга, т.е. сопоставимой оценки.

Конкуренты - это своеобразные эталоны, по сравнению с которыми оценивают потенциал компании на рынке.

В результате выполнения вышеуказанных процедур получают исходные данные для технического задания на проектирование и разработку новой продукции.

3.Построение контрольной карты

3.1.Общие сведения о контрольных картах

Одним из основных инструментов в обширном арсенале статистических методов контроля качества являются контрольные карты. Контрольная карта состоит из центральной линии, двух контрольных пределов (над и под центральной линией) и значений характеристики (показателя качества), нанесенных на карту для представления состояния процесса.

В определенные периоды времени отбирают (все подряд; выборочно; периодически из непрерывного потока и т. д.) n изготовленных изделий и измеряют контролируемый параметр. Результаты измерений наносят на контрольную карту, и в зависимости от этого значения принимают решение о корректировке процесса или о продолжении процесса без корректировок. Сигналом о возможной разладке технологического процесса могут служить:

выход точки за контрольные пределы;

расположение группы последовательных точек около одной контрольной границы, но не выход за нее, что свидетельствует о нарушении уровня настройки оборудования;

сильное рассеяние точек контрольной карте относительно средней линии, что свидетельствует о снижении точности технологического процесса.

Для контроля по непрерывному (качественному) признаку обычно строятся следующие контрольные карты:

X-карта (карта средних значений). На эту контрольную карту наносятся значения выборочных средних для того, чтобы контролировать отклонение от среднего значения непрерывной переменной (например, диаметров поршневых колец, прочности материала и т.д.).

-карта(Me-карта) (карта медиан). Для контроля отклонений от среднего значения непрерывных переменных наносятся значения средние значения медиан.

R-карта. Для контроля за степенью изменчивости непрерывной величины в контрольной карте этого типа строятся значения размахов выборок.

S-карта. Для контроля за степенью изменчивости непрерывной переменной в контрольной карте данного типа рассматриваются значения выборочных стандартных отклонений.

3.2.Построение контрольной карты параметра «тяга горизонтальная»

Для построения контрольной карты параметра «горизонтальная тяга» используем карты среднего и размаха R.

Текущее значение параметра «горизонтальная тяга» обозначают Хj. Рассматривают к выборок (подгрупп). Каждая выборка состоит из ряда значений Х, для которых вычисляют средние , т.е. всего получается к средних значений.

Далее отдельно для карты среднего и размаха R определяют верхние (UCL) и нижние (LCL) контрольные границы.

Математический алгоритм построения карты среднего и размаха R приведен на рисунке 6.

Рисунок 6 – Алгоритм построения карты среднего и размаха R

Построение контрольной карты среднего и размаха R в среде Machcad приведена в приложении А.

Заключение

В данной работе проведено структурирование функции качества (QFD) для изделия «сверхлегкий самолет малой авиации», составлена анкета для опроса требования потребителей, определены основные инженерные характеристики сверхлегкого самолета малой авиации. В результате проведения структурирования функции качества был построен «домик качества» и проведен бенчмаркинг (учет уровней конкурентов). Говоря о реальном рынке, необходимо помнить о конкурентах, которых в определенной нише может быть очень много. Проиллюстрируем ситуацию на примере двух конкурентов. У первого конкурента «А» рыночная доля чуть больше нашей. У второго «В» — чуть меньше. Они оба представляют для нас потенциальную опасность.

Анализируя «домик качества» (рисунок 5) можно увидеть, что по взлетной массе и центровке конкурент А опережает нас на один уровень , конкурент В отстает на один уровень. По геометрическим размерам крыла конкурент А опережает нас на два уровня , конкурент В отстает на один уровень. По мощности двигателя конкурент А опережает нас на один уровень , конкурент В отстает на один уровень. По размеру и форме фюзеляжа конкурент А опережает нас на два уровня, а конкурент В отстает на один уровень. По расположению и размерам элеронов, площади оперения и схеме шасси конкурент А и В отстают от нас.

Учитывая выше изложенные данные бенчмаркинга по инженерным характеристикам можно сделать вывод о необходимости доработки технического задания на проектирование и разработку самолетов сверхлегкой авиации. В частности, необходимо более подробное рассмотрение вопросов о взлетной массе и центровке, геометрических размерах крыла, расположению элеронов мощности двигателя и размера фюзеляжа.

Кроме бенчмаркинга по инженерным характеристикам можно проводить бенчмаркинг и по степени удовлетворенности требований потребителей в уже выпускаемой продукции. Анализируя оценку потребителей (рисунок 5), видим, что разрабатываемый нами самолет сверхлегкой авиации отстает по следующим показателям: устойчивость, скорость сваливания, вибрация и содержание ССЛА.

Эти показатели также должны корректироваться при доработке технического задания на проектирование и разработку самолетов сверхлегкой авиации.

Вторым этапом курсовой работы было построение контрольных карт. В приложение А приведены расчеты и контрольные карты среднего и размаха R в среде Machcad.

Рассматривая контрольную карту видно, что процесс производства характеристики «горизонтальная тяга» находится в состоянии статистической управляемости. Нет точек, выходящих за границы полей допусков, а также необычных структур точек (трендов). В тоже время процесс не является стабильным, так как присутствует периодичность измерения контролируемых характеристик качества процесса.

Рассматривая контрольную карту R видно, что несколько точек лежат вне контрольных пределов. Это свидетельствует о том, что существуют неслучайные причины изменчивости в производственном процессе, т.е. такие факторы, воздействующие на качество продукции, которые должны быть выявлены и скорректированы.

Делая окончательный вывод можно сказать, что разработки и предложения могут быть внесены в систему менеджмента качества компаний по производству сверхлегкого самолета малой авиации.

Список использованной литературы

Система менеджмента качества. Курсовое проектирование. порядокорганизации, проведения и контроль качества. Пенза, здательство ПГТА,2006.- 17 с.

Клячкин В. Модели и методы статистического контроля многопараметрического технологического процесса. Москва:ИЗМАТЛИТ, 2011, 196 стр.

Стерьхов Ю. Статистические методы контроля и управления // Ю.Стерьхов, У. С. Мессина, К. Морроу, Л. О. Макниз, Д. К. Феир. Москва: НТК "Трек", 2010, 144 стр.

Клячкин В. Статистические методы в управлении качеством. Компьютерные технологии. Москва: Финансы и статистика, 2009, 304 стр.

Федосеев А. Статистические методы управления качеством продукции// А.Федосеев, В. Христолюбов, В. Логанина. Москва: КДУ, 2008, 242 стр.

Приложение А - построение контрольной карты

Поле допуска

а:=9.75·10³

b:=1.025·10⁴

Δ:=|a - b|

Номинальное значение

M_:=1·10⁴

Объем выборки

n:=4

Замеры во времени

i:=0,1,..24

Среднее значение в данный момент времени

Дисперсия

Среднее квадратическое отклонение

Среднее значение по всем моментам времени

Отклонение

Среднее отклонение

Контрольные карты

Вывод. Результаты измерений на контрольной карте X укладываются в границы поля допуска и это указывает на производство годной продукции. В тоже время процесс не является стабильным, так как присутствует периодичность измерения контролируемых характеристик качества процесса. Рассматривая контрольную карту R видно, что несколько точек лежат вне контрольных пределов. Это свидетельствует о том, что существуют неслучайные причины изменчивости в производственном процессе, т.е. такие факторы, воздействующие на качество продукции, которые должны быть выявлены и скорректированы.

Код для цитирования: Скопировать