Физико-статистическая диагностика и оценка качества тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Диссертация: текстпо экономике, доктора технических наук, Дубицкий, Лев Григорьевич, Москва

/г //

Комитет Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации

Всероссийский научно-исследовательский институт сертификации

На правах рукописи

ДУБИЦКИЙ ЛЕВ ГРИГОРЬЕВИЧ

ФИЗИКО-СТАТИСТИЧЕСКАЯ ДИАШОСТИКА И ОЦЕНКА КАЧЕСТВА: ПРОБЛЕМЫ И РЕШЕНИЯ

Специальности 08.00.20 - "Экономика стандартизации и управления качеством продукции"

.^^„„.ДИССЕ ВЗЕАЦЙЯ на соискакие ученой степени, диктора технических наук

в' ёиде научного доклада . •• „ л /У) ¿>,

. (С . № /

I

/ Л ^

I '

Москва 1997

й

{ / ■ /

/

Комитет Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации

Всероссийский научно-исследовательский институт сертификации

На правах рукописи

ДУБИЦКИЙ ЛЕВ ГРИГОРЬЕВИЧ

ФИЗИКО-СТАТИСТИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И ОЦЕНКА КАЧЕСТВА: ПРОБЛЕМЫ И РЕШЕНИЯ

Специальности 08.00.20 - "Экономика стандартизации и управления качеством продукции"

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора технических наук в виде научного доклада

Г

I

Москва 1997

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте сертификации (ВНИИС) и 22 Центральном научно-исследовательском испытательном институте Министерства обороны (22 ЦНИИИ МО).

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Кузнецов ВА доктор технических наук, профессор Соснин Ф.Р. доктор технических наук, старший научный сотрудник Краснова В.М.

Ведущее предприятие: Научно-производственное предприятие "Циклон-Тест".

Защита состоится .г^л.'^?.. 1997г. в .Т^Г. часов на заседании диссертационного совета Д.041.06.02 по присуждению ученой степени доктора технических наук во Всероссийском научно-исследовательском институте сертификации по адресу: 123557, Москва, Электрический пер., дом 3/10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

Отзыв на диссертацию в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять по выше указанному адресу.

Доклад разослан 16 октября 1997 г.

Ученый секретарь совета, кандидат экономических наук, старшый научный сотрудник

ВНИИС.

с

И.И.Чайка

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

ФСДК - физико-статистическая диагностика качества

Г сдо - система диагностического обеспечения

/■ V'. иэт - изделия электронной техники

л од - объект диагностирования

1 ' ппп - полупроводниковые приборы

С\ ис - интегральные схемы

элт - электронно-лучевые трубки

«... ЛБВ - лампы бегущей волны

С1 лов - лампы обратной волны

с. ГРП - газоразрядные приборы

ик - инфракрасный

ЭВМ - электронно-вычислительная машина

РЭА (компьютер)

- радиоэлектронная аппаратура

ЕОК - европейская организация качества

1 0. зв - внешние воздействия

' о. нд - нормативная документация

САПР - система автоматизации проектирования

. ,°лс - радиолокационная станция

:9. БИС - большая интегральная схема

1 Гл СБИС - сверхбольшая интегральная схема

1. КДМ - качественная диагностическая модель

,1 , АСУТП - автоматизированная система управления

технологическим процессом

/.О. ОИ - объект испытаний

24. нк - неразрушающий контроль

тд - техническая диагностика

'Л6. ФД - физическая диагностика

свч - сверхвысокие частоты

':.'0. скк - система контроля качества

29. МИД - методы интегральной диагностики

30 вниис - Всероссийский научно-исследовательский

институт сертификации

31. МС ИСО 9000 - международные стандарты ИСО

семейства 9000

о2. 22 ЦНИИИ МО - 22 Центральный научно-исследователь

ский испытательный институт Министерства обороны

ВВЕДЕНИЕ

Мировые наука и практика в области управления качеством переходят на принципиально новый уровень. Этот уровень связан, во-первых, с приоритетом качества в сфера;-управления производством, обслуживанием и социумом, а, во-вторых, с международной унификацией требований к гарантиям стабильного качества, как условию выхода на рынок.

Исходя из опыта стран с развитой рыночной экономикой можно утверждать, что дальнейшее социально-экономическое развитие России как одного из ведущих государств мира, требует, чтобы решению проблем качества в ней был придам приоритетный характер.

Так возникает необходимость создания методологическс* основы формирования и реализации механизма достижени.-; требуемого обществом уровня качества.

Современная концепция управления объектами и системами различной природы (техническими, биологическими, социально-экономическими) исходит из 3-х основных положений:

рационального сочетания самоорганизации и целевого управления со стороны внешней (по отношению к данной) системы управления (И.Пригожин), в котором внешняя система формирует целевую функцию - идеальную модель объекте управления. Во многих странах эта модель выражается в ви~: требований стандартов и других нормативных документов;

наличия единого (общего) механизма управление (Б.Н.Петров), обеспечивающего оптимальную взаимосвязт управлений от субмикроуровня (В.Н.Сретенский) до уровня ноосферы (Н.Н.Моисеев) и мирового сообщества (А.И.Субетто). причем механизмы экономического управления для производственных (В.И.Сиськов, В.Г.Версан, В.А.Швандар, Н.Ю.Кругловс, Ю.С.Перевощиков) и региональных (В.Я.Белобрагин) систег. могут служить базовыми компонентами общего механизма;

общей основы формирования "идеальной" модели объекта управления, для которой определились физико-статистический, термодинамический (энергоинформационный) и ква-лиметрический подходы. Термодинамические подходы развита И.Пригожиным - для социальных систем, Б.Н.Петровым - лета-

тельных аппаратов». Б.С.Сотсковым - оценки надежности, В.А.Кузнецовым - оценки радиационной стойкости, Г.И.Федо-ренко - оптимизации сети территориальных органов и др. Ква-пиметрические подходы развиты А.В.Гличевым - в общеметодологическом плане и для комплекса "летательный аппарат - наземное обеспечение - объект транспортирования", Г.Г.Азгаль-довым - для различных технических объектов, А.И.Субетто и Н.А.Селезневой - для человека и образовательных систем.

Вместе с тем, наличие перечисленных элементов не позволяет реализовать эту концепцию управление пока не будут определены две предыдущих элемента парадигмы: диагностика и оценка.

Актуальность работы состоит в разработке методологии диагностики и оценки качества на ее основе, которая обеспечивала бы получение необходимых условий для эффективного управления качеством при минимальных затратах.

В разработку научных основ этой методологии автором положена диагностика качества, которая служит для выявления: несоответствия свойств изделий нуждам потребителей, резервов повышения качества и конкурентоспособности. Предлагаемое автором комплексное использование методов и средств испытаний, диагностики и дефектоскопии, физико-химического и экономико-статистического анализов, экспертных оценок и теории планирования эксперимента позволяют:

осуществлять поэлементный и по стадиям жизненного цикла мониторинг качества изделий;

на принципиально новой основе давать количественную оценку качества и решать задачи ресурсосбережения, обеспечения стабильности качества в производстве и эксплуатационной надежности, достоверности и объективности результатов испытаний и сертификации изделий.

В работах В.В.Клюева, И.Н.Ермолова, С.В.Румянцева, В.А.Кузнецова, Ф.Р.Соснина, А.В.Майорова, Р.А.Мак-Мастера, Р.Шарпа и др. решались отдельные задачи, связанные с созданием методов, средств и систем контроля, измерений, диагностики и дефектоскопии. Задача комплексного использования перечисленных выше методов и средств путем их объединения в

единую систему диагностирования и оценивание для повышения качества и надежности ставится впервые.

Для решения этой задачи в работе определены методы построения системы диагностического обеспечения (СДО) жизненного цикла изделий, включающий совокупность средств физико-статистической диагностики качества (ФСДК), разрсботс-ны алгоритмы оценки качества по информации от СДО.

Основные исследования и разработки проведены применительно к изделиям электронной техники (ИЭТ), поскольку возникающие здесь проблемы носят опережающий характер для других видов технических изделий. Поэтому полученные на примере ИЭТ результаты применимы для различных видов продукции машиноприборостроения, радиоэлектроники, измерительной и вычислительной техники.

Методологические основы исследования. Для решения поставленных задач в ходе исследования потребовалось сочетание методов исследования операций и технико-экономического анализа с методами технического описания и экспериментального анализа в первую очередь промышленных изделий. Здесь использовались как методы теоретической физики (ядерные процессы и реакции, когерентные поля и квазичастицы) и термодинамики необратимых процессов, так и статистические методы планирования экспериментов и распознавания образов, ортогональных преобразований и теории катастроф.

В ходе исследований осуществлен широкий производственный эксперимент по диагностированию ИЭТ, РЭА, ЭВМ и созданию систем управления качеством этих изделий, а также -многошпиндельных токарных автоматов, сварных изделий, средств измерения, парфюмерно-косметических товаров. Все это позволяет использовать результаты исследований в различных отраслях производства и сферы обслуживания.

Научная новизна работы. В цикле исследований, отраженных в диссертации, впервые получены следующие основные результаты:

а) показана необходимость применения физико-статистической диагностики качества (ФСДК) для эффективного управления качеством и надежностью серийно выпускаемых и внов»

создаваемых изделий массового производства;

б) разработана и применена теория систем диагностического обеспечения (СДО), основанная на модельном представлении приоритетов контроля параметров и свойств изделий на различных этапах жизненного цикла;

в) показана роль и предложена классификация свойств изделий, обеспечивающих "правила перехода" от дефектоскопии к дефектометрии, наделяющих показатели квалиметрии единством и достоверностью;

г) разработаны или усовершенствованы физические и статистические методы и средства испытаний, диагностирования и оценивания качества технических изделий;

д) разработана методология выявления предвестников отказов ИЭТ (в том числе - для вновь создаваемых изделий) и созданы системы динамического управления надежностью аппаратуры на этой основе;

е) созданы новые методы комплексного управления номенклатурой и качеством системной комплектации на основе использования в квалиметрии ортогональных преобразований.

Новизна технических решений по ряду вопросов защищена авторскими свидетельствами на изобретения и впервые опубликованными обобщающими или постановочными работами.

Практическая ценность и реализация результатов исследований:

а) основные результаты работы нашли широкое применение в электронной и радиопромышленности, Министерстве обороны и Госстандарте России, в создании межведомственной системы анализа отказов ИЭТ и РЭА, разработке и реализации комплексных программ создания методов, средств и нормативных документов по неразрушающему контролю и физико-техническому анализу, а также при анализе динамики качества продукции в системе Госстандарта в 1984-90 годах и в Мытищинской районной системе управления качеством в 1984-88 гг.;

б) разработаны и усовершенствованы методы неразру-шающего контроля (рентгеновские теневые, оптико-спектраль-

ные, оптико-голографичесжие, комплексной нейтрон-гамма-рентгенографии, интегральной диагностики плазмы приборов с термокатодами, позитронной и протонной дефектоскопии, туннельной спектрометрии) и физико-технического анализа (электронной микроскопии, комплексной динамической дефектоскопии). Созданы средства для: оптико-спектрального контроля газоразрядных приборов (ГРП), оптико-голографического и рентгеномикроскопического диагностирования полупроводниковых приборов (ППП) и интегральных схем (ИС); измерения электронной температуры и предельного тока эмиссии электронно-лучевых трубок (ЭЛТ), ламп бегущей волны (ЛБВ) и оборотной волны (ЛОВ), вакуумных ИС, а также установка для динамического дефектоскопирования в рентгеновском, оптическом, ИК и радиоволновом диапазонах при программно-управляемом вибрационно-ударном нагружении. Впервые созданы методики диагностирования с использованием уникальных физических установок, в том числе: выведенного пучка нейтронов ядерного реактора, 100 и 600 МэВ ускорителей протонов, цезиевого изотопного источника позитронов, радиоспектрометра ЭПР 2 мм диапазона;

в) разработаны и введены в действие 6 ГОСТ, 4 ОСТ, 17 межотраслевых и отраслевых руководящих и методических документов по неразрушающему контролю, анализу отказов и управлению качеством ИЭТ, аппаратуры и приборов, ЭВМ, в том числе стандарты комплексов "Мороз" и "Климат";

г) создание СДО обеспечило снижение интенсивности отказов до 5 раз у 70 типов ИЭТ, отказы к-оторых были основными причинами отказов 14 типов радиоаппаратуры, а введение систем дефектометрии для ЗО типов ИЭТ обеспечило устранение до 95% установленных причин их отказов;

д) разработана (соавтор В.Я.Белобрагин) новая концепция управления качеством продукции, отмеченная премией Всесоюзного конкурса 1992 года.

Экономический эффект от реализации результатов работы выражается через обобщенные показатели эффективности СДО и составляет только для одного предприятия, внедрившего СДО за пятилетку около 0,8 млн.рублей (в ценах 1982 года)

при соотношении 5-12 руб. но 1 руб. затрат и сроке окупаемости 0,5-1,5 лет. Внедрение СДО в отраслевом масштабе позволяет получать многомиллионный экономический эффект, что подтверждено результатами электронной промышленности за 1978-1982 годы.

Апробация работы. Результаты работы имеют следующие формы апробации:

а) осуществлено моделирование процессов в изделиях и аппаратуре космических объектов "Луна 9, 10", "Венера 67", "Марс 69" с использованием ускорителей высокой энергии, ядерных реакторов и различной диагностической аппаратуры с разработкой и внедрением рекомендаций по обеспечению надежности; за эту работу автор удостоен медали им. С.П.Королева;

б) проведен производственный эксперимент по диагностическому сопровождению разработки и отладки крупного вычислительного комплекса (свыше 60 млн. комплектующих изделий), что позволило создать методическую базу для подобных работ на других ответственных объектах;

в) созданы отраслевые (по изделиям электронной техники, электротехнике, радиоэлектронной аппаратуре) и межотраслевые (по анализу причин отказов) программы повышения качества и надежности, организован (в 1978-84 гг.) соответствующий межотраслевой центр с оснащением новейшими средствами диагностирования и разработана необходимая методическая документация. За создание и внедрение межведомственной системы анализа отказов ИЭТ и радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) в целях повышения их надежности автор в коллективе сотрудников Минобороны и промышленности удостоен Государственной премии Российской Федерации в области науки и техники 1 996 г.;

г) создана нормативно-методическая база системы управления качеством и надежностью многошпиндельных токарных автоматов и промышленных роботов с использованием СДО, включавшего физико-статистическое диагностирование в де-фектоопасных зонах производства и на входном контроле изделий -потенциальных дефектоносителей. За создание и внед-

рение этой системы и повышение качество станков и роботов автор в коллективе сотрудников Киевского станкостроительного объединения им. М.Горького удостоен премии СМ СССР "За высокое качество продукции" 1991 г.

Основные положения, результаты и выводы докладывались на: 2 международных семинарах Европейской организации качества (ЕОК), 12 заседаниях коллегий и НТС министерств и ведомств, 8 заседаниях межведомственных советов, 2-х международных и более 40 Всесоюзных, республиканских и отраслевых конференциях, семинарах и совещаниях.

Эти результаты введены в учебные программы МГТУ им.Баумана, Академии нефти и газа им. Губкина, Академии стандартизации, метрологии и сертификации (учебной) по теории и метрологии контроля и управления качеством.

Опубликованы в 203 работах, в том числе в 21 книгах и брошюрах, 1 учебнике для вузов, 122 статьях, защищены 4 авторскими свидетельствами. Основные научные результаты, включенные в настоящий доклад, опубликованы автором в 98 трудах.

В целом в диссертации в виде научного доклада подведен итог многолетней исследовательской деятельности соискателя, отраженной в изобретениях, публикациях, выступлениях на теоретических семинарах и научно-практических конференциях.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Закономерности развития методов контроля качества и формулировка возникшей новой проблемы

В военной радиоэлектронике в 70-... 80-х годах возникла необходимость резкого