КВАЛИМЕТРИЯ

Итак, показатели качества в квалиметрии играют ту же роль, что физические величины в технических измерениях. Однако значения этих показателей еще ничего не говорят об объекте измерения — качестве. Действительно, что можно сказать о качестве кокса, значения показателей, качества которого приведены в примере 66, или о качестве станка в примере 67? Высокое оно или низкое? Для того чтобы ответить на этот вопрос, нужно, очевидно, сравнить значения их показателей качества со значениями тех же показателей качества, но какой-либо другой разновидности кокса и какого-нибудь другого металлорежущего станка. На основании

сравнения можно будет сделать заключение о том, качество какого кокса или станка выше, а это уже результат измерения качества по шкале порядка. Если же удастся определить, на, сколько выше, или во сколько раз, то качество будет измерено по шкале интервалов или по шкале отношений. Таким образом, одна из схем измерения качества состоит из двух этапов:

1) определение значений показателей качества;

2) сравнение значений показателей качества.

Если значения показателей качества находятся не расчетным путем, то их определение — обычная измерительная задача. Согласно разд. 4.1, она может решаться инструментальным или экспертным методом, разновидностями которого можно считать органолептический и социологический методы измерений.

Инструментальный метод основывается на использовании технических средств измерений. Этим методом определяется, например, масса продукции, габаритные размеры изделия, время наработки на отказ и т. п. Измерения могут выполняться по любой из измерительных шкал, но чаще всего используется шкала отношений. Инструментальный метод является наиболее распространенным во всех отраслях народного хозяйства, особенно в промышленности. В силу объективности, высокой точности и возможности автоматизации измерений, вплоть до создания гибких измерительных установок и систем, этот метод является предпочтительным и должен применяться всегда, когда это возможно и экономически оправдано.

Экспертный метод измерения показателей качества применяется тогда, когда использование технических средств измерений невозможно, сложно или экономически неоправданно. Очень часто к нему прибегают, например, при определении эргономических и эстетических показателей. Экспертами используются все измерительные шкалы, но чаще всего — шкалы порядка и интервалов (особенно реперные с балльной системой градации).

В органолептическом методе измерений в качестве первичных измерительных преобразователей используются органы чувств экспертов — зрения, слуха, обоняния, осязания и вкуса. Широкое распространение органолептический метод получил в медицине, пищевой и парфюмерной промышленности.

Комбинаторный метод измерений сочетает инструментальное и органолептическое измерение качества продукции.

Социологический метод измерения показателей качества строится на массовых опросах населения или отдельных его социальных групп, члены которых тем самым выступают в качестве экспертов. Опрос может проводиться путем анкетирования, интервьюирования, голосования и т. п. Этот метод требует научно обоснованных систем сбора и обработки информации, предполагающих широкое применение средств автоматики и вычислительной техники. Социологический метод используется для определения значений показателей качества товаров народного потребления (например, спроса), вьюснения общественного мнения и т. п.

С помощью измерений определяются обычно значения единичных показателей качества, и то не всегда. Патентно-правовые и экономические показатели, показатели однородности продукции, стандартизации и унификации получают расчетным путем. Посредством расчетов находят также значения комплексных показателей, хотя определение весовых коэффициентов при этом производится обычно экспертным или инструментальным методом. Во всех случаях нужно помнить, что результаты измерений являются случайными значениями показателей качества и математические действия над ними должны выполняться по правилам, рассмотренным в гл.10.

Сравнение показателей качества, значения которых измерены или получены расчетным путем, может производиться по шкале интервалов либо по шкале отношений. При этом нужно иметь в виду, что качество как объект измерения является многомерным. В природе такими объектами являются, например, пространство, электромагнитное поле, океаническая среда и многие другие. Ни один из этих объектов не может быть охарактеризован только одной физической величиной — мерой одного из свойств многомерного по своей природе объекта измерения. Районирование Мирового океана производится, например, по температуре, солености, электропроводности, прозрачности, освещенности, звукопроводности и целому ряду других физических, химических и физико-химических величин. Подобным же образом качество как многомерный объект измерения характеризуется множеством показателей качества, значения которых одновременно нужно сравнивать у двух сопоставляемых образцов. Ситуации, которые при этом могут возникнуть, показаны на рис. 156 и 157, где значения третьего и седьмого показателей качества получены расчетным путем без использования результатов измерений,

При сравнении показателей качества учитывается характер их динамики. Если изменение значения показателя таково, что влечет за собой повышение качества, то при сравнении по шкале интервалов разность между исходным и сравниваемым с ним значением показателя качества берется

со знаком плюс; в противном случае — со знаком минус. При таком условии положительным результатам сравнения (рис. 156, а) соответствует повышение качества продукции или изделия по сравнению с исходным образцом, отрицательным (рис. 156, б) — снижение качества. Нулевой уровень (ось абсцисс на рис. 156) соответствует неизменному качеству. Наиболее сложным является случай, когда одни результаты сравнения оказываются положительными, а другие — отрицательными (рис. 156, б). В этом случае для вынесения однозначного решения нужно переходить к более грубой модели качества, составленной из укрупненных комплексных показателей.

При сравнении показателей качества по шкале отношений характер их динамики учитывается следующим образом:отношение числовых значений показателей качества составляется так, чтобы при повышении качества по сравнению с исходным оно было больше единицы; при снижении качества — меньше единицы. Тогда при результатах сравнения, больших единицы (рис. 157, а), можно сказать, что качество продукции или образца повысилось по сравнению с исходным; при результатах сравнения, меньших единицы, — понизилось. Единичный уровень соответствует неизменному качеству. Если одни результаты сравнения больше единицы, а другие меньше (рис. 157, б), то для вынесения решения о характере изменения качества нужно переходить к сравнению комплексных показателей.

Пример 68. Определить качество новой подкладочной ткани, сравнив ее с выпускаемой тканью арт. 33121. Значения показателей качества тканей приведены в табл. 40.

Таблица 40

П р и м е ч а н и е . В табл. 40 и последующих примерах рассеяние результатов измерений показателей качества не учитывается.

Решение. Результаты сравнения значений показателей качества по шкале отношений приведены в последнем столбце табл. 40. Они говорят о том, что качество новой ткани хуже, чем выпускаемой. Для определения целесообразности её производства необходимо проанализировать еще экономические показатели и узкоцелевое назначение.

Пример 69. Определить соответствие одной из марок углеродистой качественной стали требованиям стандарта. Необходимые данные приведены в табл. 41.

Таблица 41

Решение. Результаты сравнения значений показателей качества по шкале отношений, приведенные в последнем столбце табл. 41, свидетельствуют о том, что качество стали рассматриваемой марки выше требований стандарта

Пример 70. Сравнить по качеству отечественный кокс, показатели которого приведены в примере 40, с английским, имеющим следующие значения тех же показателей:

Решение.1. Сравнение значений показателей качества по шкале отношений дает

На основании этих данных можно предположить, что качество отечественного кокса, по-видимому, выше, но утверждать это нельзя. Тем более нельзя сказать, во сколько раз оно выше (или быть может ниже). Перейдем поэтому к сравнению обобщенных комплексных показателей.

2. Для английского кокса обобщенный комплексный показатель качества, введенный в примере 66.

Таким образом, качество отечественного кокса в 2 раза выше английского, так как обеспечивает вдвое большую производительность доменной печи.

В примерах 68 и 69 измерение качества производилось по принципу "выше—ниже", т. е. по шкале порядка. Схема такого малоинформативного измерения качества может быть гораздо более простой и состоять не из двух, а из одного только второго этапа, так как в определении значений показателей качества нет необходимости: достаточно знать, что они больше или меньше соответствующих значений, характеризующих выбранный для сравнения образец. Одинаковые значения показателей качества при этом могут вообще не учитываться. Это правило формулируется следующим образом: для измерения качества по шкале порядка достаточно сравнить значения только отличающихся показателей качества. Применение этого правила значительно (иногда в десятки раз) снижает трудоемкость измерения качества по сравнению с затратами труда, которых требует применение других шкал.

Измерение качества по шкале интервалов или по шкале отношений более информативно и позволяет получить ответы на вопросы "на сколько?" или "во сколько раз?" качество чего-то одного выше (или ниже) качества другого. Для этого нужно сравнить (соответственно по шкале интервалов или по шкале отношений, как в примере 70) значения обобщенных комплексных показателей. Обычно такое сравнение производится для выработки сигнала управления качеством, пропорционального разности или отношению значений обобщенных показателей.

Измерение качества по шкале отношений возможно только в том случае, когда значения всех показателей качества определены по шкале отношений. Если хотя бы одно из них определено по шкале интервалов, качество может быть измерено только по шкале интервалов. Если хоть один показатель качества измерен по шкале порядка, измерение качества возможно только по шкале порядка.

Результат измерения качества зависит от выбора исходного образца для сравнения. Если качество исходного образца низкое, то чуть более высокое по сравнению с ним все равно будет низким, и наоборот. Таким образом, при произвольном выборе исходного образца можно получить представление о качестве лишь по отношению к нему. В абсолютном понимании это представление может оказаться заниженным или завышенным. В то же время нельзя преднамеренно выбирать исходный образец очень высокого или очень низкого качества. В первом случае это приведет к неоправданным, а потому ненужным затратам на еще большее повышение качества изделий, а во втором — не будет стимулировать должных темпов роста качества продукции. И то и другое не соответствует общественной потребности. Поэтому задача правильного выбора исходного (его называют базовым или эталонным) образца носит в квалиметрии сложный характер и налагает большую ответственность.

Эталонные образцы, называемые эталонами качества или просто эталонами, по своему назначению делятся на три группы:

эталоны, отражающие достигнутый уровень качества (в отрасли, в народном хозяйстве, в мире, наивысший достигнутый уровень у нас в стране или за рубежом и т. п.). Основное назначение этих эталонов — оценка качества серийной продукции при ее аттестации и присвоении категории или государственного Знака качества;

эталоны, отражающие перспективный уровень качества. Они носят опережающий характер, призваны стимулировать научно-технический прогресс. Эти эталоны используются при разработке и выдаче технических заданий, составлении рабочих и технических проектов, направленных на достижение прогнозируемых показателей качества продукции;

специальные эталоны, предназначенные для решения частных задач: определения и анализа динамики качества, сопоставления отдельных комплексных показателей и т. д.

Показатели качества эталона (единичные и комплексные), используемые для сравнения, называются базовыми. Выбор эталона и базовых показателей качества для обеспечения единства измерений должен быть закреплен нормативным документом: отечественным или международным стандартом, техническими условиями и т. п. Быстрые темпы научно-технического прогресса обусловливают необходимость систематического пересмотра базовых показателей. Срок действия эталона, как правило, не должен превышать одного — трех лет.

В разд. 7.1 отмечалось, что в конкретных образцах продукции повышение одних показателей качества нередко достигается за счет снижения других. Низкие показатели надежности компенсируются высокими эстетическими показателями, высокие показатели транспортабельности обусловливают снижение показателей назначения и т. д. Нельзя, поэтому в качестве значений базовых показателей устанавливать наивысшие значения показателей качества, достигнутые в разных образцах продукции: такое их сочетание будет недостижимым. В качестве эталона должен утверждаться реальный образец, а в качестве значений базовых показателей - значения его показателей качества. Сравнивать при измерении качества нужно образец с образцом (по всей номенклатуре показателей), а не значения отдельных показателей качества со значениями, относящимися к разным эталонам. Это правило остается в силе и в том случае, когда совокупность значений, относящихся к разным эталонам, является реальной. Нельзя, например, для одних свойств изделия считать базовыми значения показателей качества, установленные перспективным стандартом, для других — достигнутые в развитых капиталистических странах, для третьих — среднеотраслевые значения показателей. В лучшем случае качество при этом может быть измерено только по шкале порядка. Необходимым условием измерения качества по шкале отношений является утверждение единого эталона качества и полной номенклатуры его показателей.

Если считать представление о нулевом качестве интуитивно понятным и не нуждающемся в регламентации, то утверждение эталона качества устанавливает масштаб на шкале отношений и делает возможным измерение качества в абсолютной мере. Однако здесь есть особенность, характерная только для квалиметрии. Состоит она в том, что абсолютные значения показателей качества не подходят для измерения качества в абсолютной мере. С одними из них качество связано прямо пропорциональной зависимостью, а с другими — обратно пропорциональной. Поэтому для абсолютного измерения качества используются не абсолютные, а относительные показатели(примеры их приведены в табл. 40 и 41) , правило образования которых обеспечивает прямо пропорциональную зависимость качества от их значений.

Так как относительных показателей много, то ломаная линия, соединяющая их значения, образует некоторый уровень, который может быть выше или ниже эталонного, либо пересекаться с ним — рис. 158. Эталонный уровень, соответствующий значениям базовых показателей, является прямой линией, параллельной оси абсцисс и пересекающей ось ординат в точке (0; 1). Таким образом, эталонное качество выступает в роли безразмерной единицы, с которой сравнивается качество продукции. Если все значения ее относительных показателей больше единицы, то качество продукции выше эталонного; если меньше — то ниже. Если часть значений относительных показателей больше, а часть меньше единицы, а также в случае, когда качество продукции нужно выразить в абсолютной мере одним числом (которое будет означать, во сколько раз это качество выше или ниже эталонного), объединяют относительные показатели в обобщенный комплексный показатель качества.

Комплексирование относительных показателей качества производится по тем же правилам, что и абсолютных (см. разд. 7.1, с.; примеры 66 и 70). Так, если в примере, показанном на рис. 158, обобщенный комплексный показатель качества находится как среднее арифметическое относительных показателей, то его абсолютное значение будет равно 1,2. С учетом весовых коэффициентов, которые по-разному влияют на ординаты относительных показателей, это значение, конечно, изменится. Изменится оно и при другом правиле вычисления комплексного показателя. Но если абсолютные и относительные показатели комплексируются с одинаковыми весами и по одним и тем же правилам, то порядок их ранжирования не меняется.

Пример 71. Оценить качество цифрового вольтметра по данным, приведенным в табл. 42.

Таблица 42

Показатель качества	Числовое значение показателя качества	Значение относительного показателя качества	Коэффициент весомости, определенный экспертным методом
вольтметра	эталона
Класс точности	М	М	1.00	0,25
Быстродействие, мс			1,00	0,07
Диапазон измерений, В	0,3 ... 1000	0,8 ... 2000	0,715 ... 0,5	0,04 ... 0,06
Чувствительность, мкВ			1,00	0,15
Входное сопротивление, МОм			0,80	0,10
Напряжение питания: Диапазон, В	220±10%	200±б %	1,67	0,05
Частотный Диапазон, Гц	50±1,5	50 l,5	1,0	0,05
Стабильность во времени	0,001	0,001	1,0	0,03
Температурный диапазон,0С	0...50	0...50	1,0	0,05
Время безотказной работы, ч			1.0	0,10
Габаритные размеры, мм	530x210x430	491х223х404	0,9	0,03
Масса, кг			0,66	0,02

Решение. Часть значений относительных показателей качества больше или равно единице, а часть меньше. Определим поэтому обобщенный комплексный показатель качества.

По формуле среднего взвешенного арифметического

Таким образом, качество вольтметра, хотя и незначительного ниже качества эталона.

При широкой номенклатуре показателей сведение их к одному единственному показателю качества сопряжено с большой потерей информации. Дабы избежать этого, из общего числа показателей выбирают те, которые характеризуют качество с какой-нибудь одной стороны (эстетической, экономической или другой). С помощью таких показателей определяются, например, уровень качества изготовления продукции, ее нормативный, технический и технико-экономический уровни.

Уровень качества изготовления продукции — это характеристика ее качества, устанавливающая степень соответствия фактических значений показателей качества изготовленной продукции (до начала эксплуатации) требованиям нормативно-технических документов.

Нормативный уровень качества продукции используется при решении всевозможных правовых вопросов.

Технический уровень формируется такой совокупностью показателей качества продукции, в которую не входят экономические (см. примеры, 66, 68 . . . 71). Как правило, этот уровень определяется для сопоставления продукции с зарубежными образцами. Связано это с тем, что значения экономических показателей отечественной продукции сравнивать с зарубежными иногда затруднительно, так как очень часто зарубежные экономические показатели разработки, изготовления и эксплуатации продукции вовсе неизвестны.

Наиболее широкой и обобщенной характеристикой качества продукции является ее технико-экономический уровень, включающий экономические показатели. Он используется при определении категории качества в системе аттестации продукции.

Уровень качества может характеризоваться как всей совокупностью выбранных показателей, так и обобщенным групповым.

Пример 72. Определить технико-экономический уровень улучшенной модификации металлорежущего станка, сравнив его с базовой моделью (пример 67). Станок улучшенной модификации имеет следующие показатели качества:

Числовое значение Показатель качества

Годовая производительность при

безотказной работе, тыс. деталей 20

Время простоев из-за отказов, % 3

Стоимость станка, тыс. руб. 200

Годовые затраты на ремонт,

тыс. руб. 2

Прочие годовые эксплуатационные

затраты, тыс. руб. 40

Срок службы, годы 12

Решение. Годовой суммарный полезный эффект от эксплуатации новой модификации станка

= 20(1—0,03) = 19,4 тыс. дет.

Принимая, как раньше, E_H=0,15, найдем, что интегральный показатель качества модифицированного станка

Таким образом, новый станок хотя и обладает улучешнными технико-эксплуатационными характеристиками, но менее выгоден, чем базовая модель.

Групповые показатели наряду с не вошедшими в группы используются для измерения качества на более высоком уровне обобщения.

Пример 73. Определить качество грохота ГЦЛ по данным, приведенным в табл. 43.

Т а б л и ц а 43

Показатель качества	Числовое значение показателя качества	Значение относительного показателя качества
ГЦЛ	эталона
Производительность W, т/ч			0,90
Срок службы до первого капитального ремонта Тср, мес	10,5		0,95
Наработка на отказ То, ч			1,10
Среднее время восстановления Тв. ч	3,5		1,14
Количество отказов			1,17
Коэффициент технического использования Ки,	0,984	0,990	0,99
Оптовая цена С1, руб.			1,13
Средняя стоимость одного часа Эксплуатации С2, руб.	0,40	0,45	1,14
Средняя стоимость одного простоя из-за ремонта С3, руб.			1,12
Отношение площади проссеиваюшей поверхности к общей площади грохота	0,9	0.8	1,12
Уровень шума, дБ (допустимый уровень шума 90 дБ)			0,97

Решение. Некоторые значения относительных показателей больше, а некоторые — меньше единицы. Выделим в связи с этим группу из первых девяти показателей качества и определим, поним технико-экономический уровень грохота ГЦЛ, используя интегральный показатель качества

Подставляя в эту формулу значения показателей качества из табл. 43, получим

Теперь можно сказать, что уровень качества грохота ГЦЛ определяется следующими тремя относительными показателями:

технико-экономическим

техническим q_т = 1,12;

эргономическим q _э = 0,97.

В принципе эти показатели можно объединить в один — обобщенный, но в то же время нетрудно заметить, что хотя значение последнего из них меньше единицы, это не является определяющим, так как уровень шума грохота ГЦЛ не превышает допустимый. Поэтому можно сразу заключить, что качество грохота ГЦЛ выше качества эталона.

Использование интегральных показателей качества иногда вызывает затруднение из-за того, что для отдельных видов продукции (таких, например, как предметы домашнего обихода, украшения и т. п.) сложно определить величину полезного эффекта. В этих случаях поступают следующим образом. Условно принимают интегральный показатель качества эталона равным единице. Тогда из определения интегрального показателя (см. пример 67) следует, что

У нового образца т свойств, измеряемых субъективно экспертным методом, и п свойств, измеряемых объективно инструментальным методом, отличаются от подобных им свойств эталона. Если эти отличия невелики, то их можно учесть поправками к полезному эффекту

где и определяются экспертным методом, a Q, и Qjэ измеряются инструментально. С учетом этих соотношений

Если значение интегрального показателя качества новой продукции

получается, по этой методике расчета больше единицы, то качество ее выше эталонного, если меньше — то ниже.

Пример 74. Сравнительные данные двух домашних холодильников приведены в табл. 44. Новый холодильник отличается лучшими эстетическими показателями за счет современной формы и внешнего оформления. Эргономические показатели его также выше из-за наличия автоматического устройства для оттаивания и удаления накопившегося льда.

Дать сравнительную оценку качества холодильников.

Т а б л и ц а 44

Решение. Суммарный полезный эффект от эксплуатации старого холодильника

= 200 • 0,173 + 15 = 49,6 руб.

Предположим, что экспертным методом установлены:

1) коэффициент, учитывающий улучшение эстетических показателей

= 0,05;

2) коэффициент, учитывающий улучшение эргономических показателей

= 0,07;

3) весовой коэффициент увеличения на 30 л объема холодильной камеры

= 0,6;

4) весовой коэффициент увеличения на 5 л объема морозильной камеры

=0,4.

С учетом этого суммарный полезный эффект от эксплуатации нового холодильника составит

= 72руб.,

а интегральный показатель его качества

Следовательно, уровень качества нового холодильника на 24 % выше, чем старого.

Измерение качества в абсолютном выражении позволяет решать многие народнохозяйственные задачи, связанные с оценкой качества разнородной продукции. Такие задачи возникают при анализе работы министерств и ведомств, территориально-производственных и агропромышленных комплексов, научно-производственных объединений и отдельных предприятий, выпускающих разнородную продукцию, при подведении итогов народнохозяйственной деятельности в районном, городском, областном, республиканском и всесоюзном масштабе и т. д.

Представим, например, что нужно оценить качество продукции, выпускаемой предприятиями отдельного района. На территории района находятся ткацкая фабрика, мясомолочный комбинат, авторемонтные мастерские и завод по производству химических удобрений. Продукция этих предприятий несопоставима, но имеет общую характеристику — качество. Качество выпускаемой фабрикой ткани (см., например, табл. 40) может быть измерено путем сравнения ее обобщенного комплексного показателя с базовым, либо путем объединения в обобщенный комплексный показатель единичных относительных показателей качества. Аналогично может быть измерено качество продукции других предприятий. Объединение полученных показателей в обобщенный, характеризующий в целом качество продукции, выпускаемой в этом районе, производится по принципу среднего взвешенного. Весовые коэффициенты при этом определяются по формуле

где. С_i — объем производства продукции каждого вида в денежном выражении; п — количество видов разнородной продукции (ткань, мясо, молоко и т. д.).

Следуя дальше по этому пути, можно измерить качество продукции, выпускаемой в области (включающей несколько районов), в городе, в республике, в целом в народном хозяйстве СССР. Результаты измерения качества используются при подведении итогов народнохозяйственной деятельности и выработке управленческих решений.