HUMAN MANAGEMENT SYSTEMS Sp. z o.o.

   W systemach zarządzania jakością, realizowanych według wymagań normy ISO 9001:2008, wiele uwagi zwraca się na doskonalenie tych systemów. Można powiedzieć, że ideą przewodnią normy ISO 9001 jest doskonalenie systemu, poprzez doskonalenie wszelkich podejmowanych w organizacji działań.. Jednakże w praktyce, w już wdrożonych systemach, rzadko, kiedy znajduje to pełne odbicie. W opinii wielu ekspertów opracowanie i wdrożenie systemu jest często łatwiejsze niż później jego utrzymanie i doskonalenie. A wartość systemu tak naprawdę oceniana jest dopiero efektami uzyskiwanymi w trakcie jego działania i doskonalenia. Przyczyn tego zjawiska jest wiele. Z pewnością jedną z istotnych jest nieznajomość, a co za tym idzie i niestosowanie, odpowiednich metod i narzędzi doskonalenia. Powszechnie stosowane metody w organizacjach japońskich czy amerykańskich, począwszy od bardzo rozwiniętych metod statystycznych, nie są doceniane w praktyce organizacji polskich.

Szczególnie ważne jest stosowanie efektywnych metod w fazie projektowania wyrobu, pozwalających na optymalne – z punktu widzenia kosztów producenta i korzyści klienta - kształtowanie wartości użytkowej wyrobu. Wiadomo, że usunięcie błędów powstałych w tej fazie jest często niemożliwe w fazach następnych (wytwarzanie, eksploatacja), a jeśli nawet jest możliwe to koszty są zbyt wysokie w stosunku do efektów.

Z często stosowanych metod w tej fazie realizacji wyrobu można wymienić przykładowo QFD i Metodę Taguchi. Obie te metody są stosowane przede wszystkim w celu kształtowania parametrów i charakterystyk użytkowych wyrobu tak, aby zaspokajały one potrzeby i oczekiwania klientów, ale jednocześnie przynosiły określone korzyści producentowi. Z reguły, (chociaż nie zawsze) podwyższanie parametrów wyrobu wiąże się ze wzrostem kosztów jego wytworzenia. Zatem wartość użytkowa wyrobu musi być często wynikiem kompromisu pomiędzy efektami i kosztami. Warto przypomnieć, że problemem optymalizacji parametrów wyrobu z punktu widzenia korzyści i strat zajmowali się wielcy teoretycy i praktycy w dziedzinie jakości produkcji, tacy jak Juran, Deming, Ettinger i inni.

QFD – Quality Function Deployment - dopasowanie (rozwiniecie) funkcji jakości. Często ta metoda jest nazywana House of Quality – Dom Jakości, z uwagi na podobną do budynku charakterystyczną macierz. Metoda opracowana przez Akao w Japonii w latach 60 – tych. Po raz pierwszy została zastosowana w 1972 roku w Japonii w stoczni w Kobe należącej do koncernu Mitsubishi. W późniejszych latach stosowana w Stanach Zjednoczonych w takich firmach jak np. Toyota, Ford, General Motors, Hewlett-Packard.  

QFD to przede wszystkim uwzględnienie na wszystkich etapach projektowania możliwie największej liczby czynników mogących wpływać na jakość wyrobu bądź procesów. Jej celem jest przełożenie potrzeb i oczekiwań klientów na charakterystyki wyrobu lub usługi. Metoda QFD pozwala na spełnienie jednego z podstawowych wymagań konkurencyjnego rynku, a mianowicie potrzeby zmniejszenia kosztów projektowania wyrobu oraz skrócenia czasu projektowania.

 

Metoda Taguchi

Metoda Taguchi jest potoczną nazwą opracowanej przez dr Gemichi Taguchi Inżynierii Jakości. Metoda jest szczególnie przydatna na etapie projektowania parametrów wyrobu (parametr design), kiedy wyroby i procesy są projektowane pod kątem uzyskiwania maksymalnej odporności na działania różnego rodzaju zakłóceń (temperatura, wilgotność, zmiany w surowcach, itp.), zarówno w trakcie wytwarzania wyrobu, jak i później jego użytkowania.

Metoda może być stosowana z powodzeniem, zarówno do projektowania i optymalizacji nowego wyrobu lub procesu, jak i do doskonalenia istniejących. Efektywność metody jest tym większa, im jest ona stosowana we wcześniejszych fazach tworzenia wyrobu.

Stosowanie metody Taguchi generalnie sprowadza się do rozwiązywania istotnych problemów związanych z jakością wytwarzania określonego produktu, które można zawrzeć w trzech pytaniach, a mianowicie:

 

Oryginalność metody Taguchi polega na wprowadzeniu zupełnie nowego spojrzenia na problemy jakości. Wiąże się to z przyjęciem przez Taguchiego dla szacowania jakości dwóch wyznaczników:

1. Funkcja Strat Jakości

Pojęcie funkcji strat oparł Taguchi na odmiennej, od powszechnie stosowanej, definicji jakości. Warto przypomnieć, że w normie terminologicznej ISO 9000 definicja jakości jest następująca:

 

Jakość jest to stopień, w jakim zestaw naturalnych właściwości (fizycznych, czasowych, ergonomicznych, funkcjonalnych i innych) produktu spełnia potrzeby lub oczekiwania, które zostały ustalone, przyjęte zwyczajowo lub są obowiązkowe.

Potocznie przyjęło się określać jakość jako stopień spełniania przez wyrób potrzeb i oczekiwań klienta. Definicja jakości przyjęta przez Taguchi jest niejako odwróceniem tej klasycznej definicji, a mianowicie:

 

Jakość produktu jest stratą (minimum) przekazywaną przez produkt do społeczeństwa, licząc od czasu wysłania tego produktu.

Definicja ta zakłada, więc a priori, że każdy produkt przekazywany do użytkowania niesie z sobą jakąś stratę i im ta strata będzie relatywnie mniejsza tym produkt reprezentuje sobą wyższą jakość. W definicji tej pojawia się pojęcie strat dla społeczeństwa (loss for society). Na ogół tego rodzaju straty są kojarzone z zanieczyszczeniami powietrzna, wody, gleby, z nadmiernym hałasem, wyciekami chemicznymi np. z elektrowni atomowych, itp. W rozumieniu Taguchi straty te są jednak znacznie szerzej pojmowane. Te straty to także niezadowolenie klienta, straty producenta spowodowane jego złą reputacją na rynku, a w dłuższym horyzoncie czasu nawet utrata rynku.

W dotychczasowej praktyce producenci z reguły nie przejmowali się tego rodzaju stratami. Na ogół zajmowali się oni i kwantyfikowali tylko namacalne, bieżące straty, takie jak: koszty braków, koszty gwarancji i rękojmi, koszty napraw gwarancyjnych, itd. A zdaniem Taguchiego te koszty to tylko wierzchołek góry lodowej, bowiem największy udział w stratach globalnych mają straty, które ujawniają się w dłuższym horyzoncie czasu i są wynikiem niezadowolenia klienta, wzrostu zapasów, zmniejszonego udziału na rynku, itp. A wszystkie te straty w rezultacie, wcześniej czy później, obciążają producenta i stąd powinny być przez niego wyspecyfikowane i szacowane. Pozwala to wtedy producentowi na przyjmowanie odpowiedniej strategii działania, zarówno w krótkim jak i w długim horyzoncie czasu. Temu celowi służy właśnie opracowana przez Taguchiego Funkcja Strat Jakości.

 

Poniżej przedstawiony przykład pozwoli na lepsze zobrazowanie pojęcia strat[1]

 

Rys. 1 Przebieg produkcji i średnie koszty jakości na jednostkę produktu w czterech firmach wytwarzających przetworniki napięcia

Na Rys. 1 pokazano rozkłady przebiegu produkcji w czterech różnych Zakładach wytwarzających przetworniki napięcia stosowane w odbiornikach telewizyjnych. Przetworniki te posiadają na wyjściu pożądaną, nominalną wartość napięcia 115V. Wszystkie zakłady stosują 100% kontrolę, tak, że tylko na zewnątrz do klienta docierają przetworniki znajdujące się wewnątrz przedziału tolerancji. Zakładając, że ceny przetworników są jednakowe, rodzi się pytanie, z którego zakładu klient kupi przetwornik? Odpowiedź jest oczywista, że z czwartego. Bo, pomimo, że wszystkie zakłady wypuszczają produkt zgodny z wymaganiami, to zakład czwarty oferuje produkt najbardziej jednolity, o najmniejszym odchyleniu od wartości pożądanej 115V. A trzeba podkreślić, że użytkownik dla dużej ilości parametrów różnych wyrobów potrafi wyczuć wielkość odchylenia danego parametru od wartości pożądanej. Wniosek z tego jest taki, że straty powstają nie tylko, gdy produkt znajdzie się poza granicami tolerancji, ale również i wewnątrz przedziału tolerancji i wzrastają one w sposób ciągły im bardziej charakterystyka produktu odstaje od wartości pożądanej.

Funkcja strat może przybierać różne kształty, jednakże, jak zaobserwował Taguchi, najczęściej jest to prosta funkcja kwadratowa, wyrażona wzorem:

L = k ( y – T ) ²

gdzie:

L – straty całkowite

T – wartość pożądana

y – wartość rzeczywista

k – współczynnik

 

Wyliczając według tego wzoru straty jakości w czterech zakładach uzyskano straty ( na jednostkę produktu) na poziomie:

Zakład 1 – 0,96 USD

Zakład 2 – 0,48 USD

Zakład 3 – 1.43 USD

Zakład 4 – 0,23 USD

 

Można, zatem powiedzieć, że podstawowym celem optymalizacji wyrobu jest redukcja odchyleń (poprzez zmianę rozkładu produkcji), co w efekcie prowadzi do obniżenia kosztów.

tylko

Rys. 2 Optymalizacja wyrobu

Rzecz oczywista, że redukcja odchyleń odbywa się bez zmiany przedziału tolerancji. Jak bowiem wiadomo zmniejszanie przedziału tolerancji powoduje wzrost kosztów. Określenie przedziału tolerancji powinno wynikać z ekonomicznej analizy opłacalności. Poniżej przedstawiono przykład zastosowania Funkcji Strat Jakości do ustalenie przedziału tolerancji. Przykład został odniesiony do wspomnianych wyżej przetworników napięcia.

Rozpatrywaną charakterystyką jest napięcie wyjściowe przetwornika – y. Jest to charakterystyka typu „nominalna jest najlepsza” (inne typy charakterystyk to: „pożądana najmniejsza wartość” np. kurczliwość materiałów, zużycie, „pożądana największa wartość” np. wytrzymałość materiałów).

 

L = k ( y – T ) ²

Przyjęte założenie:

Jeżeli wartość napięcia y wyjdzie poza zakres 115 ± 20V, to albo wyrób jest zamieniany na nowy, albo naprawiany przy koszcie wynoszącym 100 USD. Tak, więc granicę ± 20V można uznać za granicę funkcjonalności wyrobu.

Z przyjętego założenia można obliczyć, użyty we wzorze współczynnik k

k = Ao / Дo²

Ao = 100, Дo = 20, stąd: k = 0,25

 A zatem przebieg poniższej funkcji strat (Rys.3) określony jest zależnością:

L = 0,25 ( y – 115 )²

 

Rys. 3 Przebieg funkcji strat dla przetworników napięcia

Chcąc wyznaczyć racjonalny przedział tolerancji produkcji – przy zastosowaniu funkcji strat jakości – należy przyjąć następujący sposób postępowania:

L = 0,25 (y – 115) ²

w którym L = 2 USD, stąd:

y = 115 ± 2,83 , w przybliżeniu:

y = 115 ± 3V

Rys.4 Wyznaczenie tolerancji wytwarzania przetworników

Jak więc wynika z powyższego przykładu Zakład nie powinien kierować do obrotu przetworników o napięciu wykraczającym poza zakres 112 V – 118 V. Jeżeli jednak to uczyni to wprawdzie zaoszczędzi 2 USD na niezrobieniu poprawek, ale w skali globalnej doprowadzi do większych strat. Jak widać na wykresie już przy obniżeniu dolnej granicy tolerancji do 110 V straty wynoszą 6,25 USD, osiągając przy obniżeniu napięcia do 95V aż 100 USD. A jak już wspomniano, w dłuższym horyzoncie czasu i tak wszystkie straty obciążają producenta, chociaż doraźnie z reguły ponosi je konsument.

   

2. Projektowanie parametrów – stosunek sygnału do zakłócenia

 Powyżej został przedstawiony przykład wyznaczenia przedziału tolerancji przy użyciu Funkcji Strat, jednakże kluczowe zastosowanie metody Taguchi jest do projektowania parametrów wyrobu. Przy jej użyciu można skutecznie spełnić warunek podniesienia jakości bez relatywnego wzrostu kosztów. Sposób podejścia Taguchi do projektowania parametrów opiera się na następujących założeniach:

1.  Na charakterystyki funkcjonalne wyrobu, określające jego wartość użytkową, oddziałują dwa – o różnym stopniu nasilenia dla konkretnego wyrobu - rodzaje czynników: czynniki sterowalne i czynniki zakłócające. 
2.   Czynniki sterowalne (control factors) są z reguły łatwe do zidentyfikowania, kontroli i utrzymywania ich wartości na pożądanym poziomie.
3.   Czynniki zakłócające (noise factors) są trudne, często wręcz niemożliwe do kontroli lub też ich kontrola może być bardzo kosztowna. A te właśnie czynniki powodują największe odchylenia charakterystyk wyrobu. Do podstawowych czynników zakłócających można zaliczyć:

 Czynniki zakłócające są przede wszystkim odpowiedzialne za powstawanie odchyleń charakterystyk wyrobu od wartości pożądanych. Ponieważ, jak podkreślono, ich kontrola jest często niemożliwa lub bardzo kosztowna nie dąży się, zatem do identyfikacji i kontroli tych zakłóceń, ale dobiera się takie wartości dla czynników sterowalnych, aby produkt lub proces były jak najmniej czułe i podatne na zmiany czynników zakłócających. Tak, więc zamiast poszukiwać i eliminować przyczyny powstawania zakłóceń dąży się do oddalania lub eliminowania ich skutków. Produkt, w stosunku, do którego przeprowadzono takie postępowanie, jest produktem odpornym na zakłócenia (robust again noise).

W celu zaprojektowania parametrów wyrobu poszukuje się takich nominalnych wartości dla czynników sterowalnych, które zapewnią maksymalną zgodność wyrobu przy najniższych kosztach i najmniejszej wrażliwości tego wyrobu na działanie czynników zakłócających. Po rozpoznaniu czynników sterowalnych i zakłócających bada się następnie stosunek sygnału (czynnik sterowalny) do szumu ( czynnik zakłócający). Stosunek ten S/N (Signal – to – noise) jest miarą osiągnięcia zgodności.

Stosunek S/N jest odwrotnie proporcjonalny do funkcji strat, a więc im większy jest ten stosunek, tym mniejsze są straty.

Poniżej przedstawiono przykład uzyskanych efektów projektowania parametrów z zastosowaniem analizy stosunku S/N dla dachówek[2]. Postawionym celem było znalezienie optymalnej kombinacji czynników sterowalnych, przy których wystąpi zminimalizowanie odchyleń w wymiarach dachówek. Dachówki były wypalane w piecu tunelowym o długości 80 metrów, wewnątrz którego przesuwały się dachówki umieszczone na odpowiednim wózku. W trakcie uruchamiania nowo zakupionego pieca okazało się, że ponad 50% dachówek umieszczonych w zewnętrznej warstwie załadunku na wózku nie spełniało tolerancji wymiarowych. Zjawisko to w zasadzie było oczywiste, ponieważ było spowodowane wahaniami i nierównomiernym rozkładem temperatury wewnątrz pieca. Ponieważ koszty przekonstruowania pieca okazały się za wysokie na możliwości Zakładu zastosowano metodę Taguchi. Badano efekty działania różnych czynników, które mogły wpływać na wymiary dachówek. Wyspecyfikowano siedem czynników sterowalnych, takich jak: np. zawartość kamienia wapiennego, stopień rozdrobnienia dodatków, rodzaj i zawartość agalmatolitów, a następnie poszukiwano takiej kombinacji tych czynników (stosowano różne wielkości), przy której wystąpią minimalne odchylenia wymiarów dachówek od wartości pożądanej, niezależnie od rozmieszczenia ich na wózku. Tak, więc czynnik zakłócający był optymalizowany pod kątem położenia dachówki na wózku. Nie wdając się, w tym miejscu, w szczegóły obliczeń (stosunek S/N liczy się według odpowiednich wzorów, umieszcza w tablicach i poddaje obróbce matematycznej), efekty pokazano na Rys. 5, z którego widać, że w wyniku przeprowadzenia eksperymentu uzyskano zdecydowanie większą jednorodność wymiarową oraz przesunięcie rozkładu bliżej wartości pożądanej.

Rys. 5. Rozkład wymiaru dachówek przed i po przeprowadzeniu badań

 

 

Jerzy Kowalczyk