Организационный подход при управлении качеством продукции

на различных этапах её жизненного цикла

М.Б. Гитман
проф., д.ф.-м.н., проф., gmb@pstu.ru
В.Ю. Столбов
проф., д.т.н., проф., svu@pstu.ru
С.А. Федосеев,
проф., д.т.н., доц., fsa@geliocn.biz,
ПНИПУ, г. Пермь

Рассматривается общая математическая постановка задачи управления качеством продукции на всем протяжении ее жизненного цикла. Считается, что процесс формирования качества продукции зависит от совокупности процессов: планирования, изготовления, сбыта, обслуживания и т.д. Вводятся функционалы качества продукции, на основании которых строятся как критерии оптимальности, так и ограничения в задаче управления. Предлагаются способы построения функционалов качества при описании различных процессов.

The general mathematical problem of product quality control throughout its life cycle is considered. It is believed that process of formation of the products quality depends on set of processes: planning, production, sale, service, etc. Quality functional of products, which are built on the basis of the optimality criteria and constraints in the control problem, are entered. The ways of constructing quality functional in description of the various processes are offered.

Введение

Стандарт по системной инженерии ISSO/TEC 15288 «Системная инженерия – процессы жизненного цикла системы» выделяет 6 стадий и 25 основных процессов жизненного цикла продукции. К базовым стадиям относятся: замысел, разработка, производство, эксплуатация, сопровождение и списание (утилизация). При этом каждая стадия, как правило, включает от 3 до 5 основных процессов [1].

Важнейшим свойством любой выпускаемой продукции является ее качество. Следуя процессному подходу [2], под качеством продукции будем понимать качество основных процессов, составляющих ее жизненный цикл [3]. Для этого вводится понятие общего бизнес-процесса, формирующего качество продукции на всех этапах ее жизненного цикла. Это позволяет выделить технологические и организационные процессы, в основном влияющие на формирование качества.

1. Функционалы качества

Общая постановка задачи управления качеством продукции, приведенная в работе [4], предполагает рассмотрения процесса формирования качества продукции на всех этапах ее жизненного цикла, общей длительностью Т.

Тогда качество продукции можно записать:

, (1)

где – некоторая вектор-функция, определяющая всю совокупность заданных показателей продукции, значения которых изменяются во времени и зависят от всей предыстории рассматриваемого процесса.

Следует отметить, что процесс формирования качества продукции зависит от совокупности других процессов (планирования, изготовления, сбыта, обслуживания и т.д.), определяющих заданные показатели качества продукции в рассматриваемый период времени.

В момент времени значение качества продукции можно определить как функционал процессов в виде:

, (2)

Построение конкретных видов функционалов для различных видов продукции представляет собой сложную проблему квалиметрии качества продукции. Поэтому на практике пытаются упростить эту задачу различными способами. Например, в качестве основных берут только функциональные показатели продукции , а в качестве процессов, определяющих качество продукции, рассматривают только технологические процессы . В этом случае:

, (3)

Подобный подход обычно называется технологическим. При этом вместо функционала (3) устанавливаются функциональные отношения между комплексными показателями качества и параметрами технологических процессов [3, 4].

Аналогично можно ввести группу социально – экономических показателей качества продукции , определяемых процессами организации производства и сбыта продукции :

, . (4)

В частности, социально-экономическими показателями качества продукции могут быть: отклонение от сроков поставки продукции, себестоимость продукции, значительно влияющая на цену продукции, и т.п.

Следует отметить, что согласно (3, 4) управление качеством продукции осуществляется посредством управления соответствующими процессами. При этом совокупность процессов, влияющих на желаемые показатели качества продукции, может быть различной, и, даже не следующих друг за другом. Например, такой показатель качества как себестоимость продукции может зависеть не только от процессов планирования и производства, но и от процесса утилизации (когда продукт утилизации может быть использован при изготовлении такой же продукции). При этом процесс утилизации по времени не следует за процессом изготовления, ему всегда предшествуют процессы эксплуатации и сопровождения.

Как уже отмечалось, в качестве организационных процессов, влияющих на значения показателей качества, могут выступать, например, процессы планирования производства. При этом процессы планирования можно разбить на три подпроцесса (стратегического, тактического и оперативного планирования), протекающих в различные моменты времени управления производством [5].

2. Процессы планирования производства

В рамках организационного подхода качество продукции определяется процессами организации производства этой продукции.

В рамках стратегического планирования решается задача формирования производственной программы на планируемый период времени с учетом спроса на выпускаемую продукцию, ценовой политики, принятой на данный период, мощности предприятия, возможных действий конкурентов, а также выгодности имеющихся заказов. Результатом решения данной задачи должен стать главный календарный план производства (ГКПП) на планируемый период, оптимальный по критериям своевременности поставки продукции потребителям и выгодности (прибыльности) для предприятия при ограничениях на суммарную мощность предприятия и основные ресурсы. ГКПП определяет, какую готовую продукцию в каком объеме и к какому моменту необходимо произвести.

При тактическом планировании в большей степени учитываются интересы организаторов производства, связанные с более эффективным использованием оборудования и соответствующим сокращением затрат на производство, в том числе за счет возможного снижения прибыльности ГКПП и своевременности его выполнения. Проблема состоит в том, чтобы повышение эффективности использования оборудования не привело к значительному снижению своевременности выполнения ГКПП и его прибыльности. Для этого должна быть решена соответствующая многокритериальная задача календарного планирования, учитывающая интересы потребителей, сбытовиков и производственников. В результате решения данной задачи должен быть получен устраивающий все стороны план производства комплектующих (полуфабрикатов), необходимых для производства готовой продукции.

При оперативном планировании решаются вспомогательные задачи, важнейшей из которых является задача оперативного управления производством. Эта задача также должна быть направлена на повышение эффективности использования оборудования и сокращение производственных затрат с учетом специфики конкретного производства, при этом не оказывая отрицательного влияния на принятый план производства комплектующих (полуфабрикатов). В результате решения данной задачи должны быть получены сменно-суточные задания для исполнителей на конкретных рабочих местах.

Таким образом, возникает необходимость разработки эффективных механизмов и инструментов управления процессами планирования, определяющими качество продукции в рамках организационного подхода.

3. Примеры управления организационными процессами

Примером управления процессом планирования на стратегическом уровне принятия решений может служить приведенная в работах [6, 7] модель формирования оптимального портфеля заказов на промышленном предприятии. В данной модели качество продукции учитывается посредством функции штрафа на отклонение сроков ее поставки, входящей в первый критерий оптимальности портфеля производственных заказов, определяющий выгодность заказа, и параметра важности клиента, входящего во второй критерий оптимальности, определяющий важность заказа. В результате решения двухкритериальной задачи оптимизации удалось найти оптимальный портфель заказов, обеспечивающий большую прибыльность и существенно большую важность заказов по сравнению с решением, полученным экспертами предприятия. Таким образом, предложенная модель позволяет значительно повысить качество продукции за счет более полного удовлетворения интересов заказчиков и снижения отклонений от планируемых сроков поставки готовой продукции.

В рамках управления процессом планирования на тактическом уровне в работе [8] предложен подход к коллективному принятию управленческих решений, связанный с использованием нечетких множеств. Так, на основе некоторых частных критериев оптимальности тактического плана производства , , …, может быть построен обобщенный (комплексный) критерий оптимальности с использованием расширенного нечеткого множества над частными критериями оптимальности , где , , – экспертная оценка значимости i-го критерия. Определение значений , в данном случае является результатом коллективного принятия решения в форме опроса некоторого количества экспертов. Расширенное нечеткое множество при необходимости также позволяет учесть мнение руководителя группы экспертов. Для этого достаточно, чтобы руководитель задал интервалы изменения оценок значимости , и индекс ранжирования, с помощью которого должны сравниваться обобщенные критерии оптимальности [8]. Таким образом, удается более адекватно учесть интересы различных социальных групп, представленных в иерархии принятия решений предприятия.

Приведем результаты решения задачи для следующих трех частных критериев оптимальности операционного плана производства, значения которых могут изменяться от 0 до 1:

Показатель комфортности производства (J₁). В качестве ноля берется самое худшее значение критерия комфортности, которое достигается в случае, если план производства допускает выполнение операций минимальными партиями, при этом каждый день выполняется хотя бы по одной операции каждого вида. Максимальное значение показателя комфортности, равное единице, достигается тогда, когда все запланированные операции одного вида выполняются в один день, что положительно сказывается на качестве организации производства.

Показатель равномерности производства (J₂). Данный показатель описывает равномерность загрузки оборудования. Максимальное значение показателя, равное единице, достигается в случае, если при переходе от первого дня ко второму, загрузка каждого вида оборудования остается без изменения. Показатель равномерности равен нулю в том случае, если в первый день все станки полностью свободны, а во второй день все станки загружены до максимального значения, или наоборот, что отрицательно влияет на качество организации производственного процесса.

Показатель риска срыва производства (J₃). Чем больше значение показателя, тем меньше риск срыва производства. За ноль берется наихудшее значение риска срыва производства. Данное значение достигается в случае, если вблизи от дат отгрузки загрузка оборудования достигает максимальных значений. Максимальное значение данного показателя, равное единице, достигается, когда вблизи от дат отгрузки не запланировано никаких операций.

Первоначально был найден допустимый план производства, без оптимизации (далее «Допустимый»). Данный план производства лег в основу серии расчетов оптимальных планов производства при различных значениях функции принадлежности для комплексного критерия .

Были найдены три плана производства, оптимизированные при различных значениях важности частных критериев:

- максимально комфортный план производства (далее «Комфортный»). Для его нахождения использовался только критерий комфортности производства, т.е. по существу решалась однокритериальная задача оптимизации. При этом оценки важности критериев принимали значения: µ₁=1, µ₂=0, µ₃=0.

- достаточно комфортный и максимально равномерный, по мнению экспертов, план производства (далее «Экспертный»). При этом были использованы следующее экспертные оценки важности критериев: µ₁=0,7, µ₂=1, µ₃=0,3.

- план после оптимизации по комплексному критерию (далее «Оптимальный») с полученными оценками важности частных критериев: µ₁=1, µ₂=0,6, µ₃=0,8.

На рис. 1 -3 представлены графики изменения показателей равномерности, риска срыва и комфортности производства для четырех предложенных планов.

Рис. 1. Показатель равномерности производства

Рис. 2. Показатель риска срыва производства

Рис. 3. Показатель комфортности производства

Полученный план «Оптимальный» позволяет утверждать, что предложенная модель существенно улучшает показатели качества продукции, как с точки зрения производителей, так и с точки зрения потребителей.

Выводы

Для повышения степени удовлетворения требований потребителей предлагается традиционный технологический подход дополнить организационным подходом, что представляет собой дальнейшее развитие методологии управления качеством продукции. Для этого вводятся понятия процесса формирования качества продукции на всех этапах ее жизненного цикла, а также функционалы качества, зависящие от основных процессов, протекающих в производственных системах. Обосновано, что введение этих функционалов позволяет учитывать историю формирования качества, а также управлять отдельными процессами на основе организационного и технологического подходов. В качестве примера рассматривается управление процессами планирования производства. Показано, что улучшение качества продукции можно достичь с помощью современных механизмов и инструментов управления организационными процессами, позволяющими снижать риски срыва производства и стоимость продукции.

Литература

1. Системная инженерия: принципы и практика / Косяков А., Свит У. и др. – М: ДМК Пресс, 2014. – 636 с.

2. Репин В.В., Елиферов В.Г. Процессный подход к управлению. Моделирование бизнес-процессов. – М: РИА "Стандарты и качество", 2004. — 398 с.

3. Гитман М.Б., Столбов В.Ю., Федосеев С.А. Организационный подход к управлению качеством продукции // Стандарты и качество.- 2012.- №5.- С. 80-84.

4. Гитман М.Б., Столбов В.Ю., Федосеев С.А. Математическая модель управления качеством продукции // Качество в обработке материалов. – 2014. - №1. – С.21-26.

5. Столбов В.Ю., Федосеев С.А. Модель интеллектуальной системы управления производством // Проблемы управления. – 2006. – №5. – С. 36–39.

6. Федосеев С.А., Гитман М.Б., Столбов В.Ю. Управление качеством продукции на современных промышленных предприятиях. – Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2011. – 229 с.

7. Жирнов В.И., Федосеев С.А., Агарков А.И. Модель управления заказами в рамках единой информационной системы предприятия // Проблемы управления.– 2007.– № 6.– С.57-63.

8. Федосеев С.А., Вожаков А.В., Гитман М.Б. Управление производством на тактическом уровне планирования в условиях нечеткой исходной информации // Проблемы управления.– 2009.– №5.– С. 36-43.