Автоматизация методов и инструментов менеджмента качества на этапе проектирования и разработки продукции и процессов

Современное промышленное производство стремительно трансформируется под влиянием цифровых технологий, что требует пересмотра традиционных подходов к управлению качеством на всех этапах жизненного цикла продукции. Особое значение приобретает автоматизация методов и инструментов менеджмента качества на ранних стадиях – при проектировании и разработке продукции и процессов, поскольку именно здесь закладываются основные параметры будущего качества. В условиях усиления требований к инновационности, скорости вывода продукции на рынок и индивидуализации запросов потребителей возрастает роль интеграции ИТ-решений, цифровых платформ и интеллектуальных систем в процессы обеспечения качества .

Современный рынок требует от производителей не только высококачественной продукции, но и быстрой реакции на изменения требований и потребностей потребителей. Методология Advanced Product Quality Planning (далее – APQP) обеспечивает структурированный подход к планированию и контролю качества на всех этапах жизненного цикла продукта, начиная с идеи и заканчивая обслуживанием. Большинство компаний сталкиваются с проблемами, связанными с ручным управлением этими процессами, что может приводить к ошибкам, задержкам и увеличению затрат.

APQP — это систематизированный подход, позволяющий поставщику определить и своевременно выполнить все необходимые этапы работы для удовлетворения требований и ожиданий клиента. Этот метод считается одним из самых эффективных инструментов управления качеством, поскольку акцентирует внимание на предотвращении потенциальных ошибок. В его основе лежит использование таких инструментов, как анализ видов и последствий отказов (FMEA) и план управления (Control Plan). В отличие от традиционных методов подготовки производства, APQP выделяется командной работой, постоянной фокусировкой на нуждах и ожиданиях заказчика на всех

этапах процесса, а также обязательной фиксацией результатов в соответствии с требованиями специального руководства по APQP.

Методология APQP включает в себя пять основных этапов.

• 1)    Планирование.

Анализ требований и ожиданий заказчиков служит фундаментом для всех последующих этапов. Рассмотрение концепции, предположение процессов и продуктов, определение общих целей проекта, а также изучение прошлых ошибок. Раннее выявление рисков и разработка мер по их минимизации значительно повышали вероятность успешной реализации проекта.

• 2)    Проектирование и разработка продукта.

На данном этапе особое внимание направлено на оценку жизнеспособности и соответствия требованиям клиента разрабатываемого продукта. На данном этапе особенно важно убедиться в жизнеспособности проекта и способности удовлетворить потребности заказчика, чтобы обеспечить соответствие конечного продукта ожиданиям. Закладываются основы эффективного и качественного процесса разработки, проводится анализ потенциальных причин отказа конструкции и формируется предварительная оценка по показателям качества.

• 3)    Проектирование и разработка технологического процесса.

Осуществление проектирования и разработка технологических процессов, проверка производственных возможностей и выполнение анализа измерительных систем для обеспечения точности измерений. Создание эффективной системы управления на этом этапе позволяет компаниям гарантировать соответствие требованиям и ожиданиям клиентов. Этот этап является ключевым для общего успеха разработки продукта и достижения поставленных целей в области качества.

• 4)    Валидация продукта и процесса.

Проверка продукта и производственного процесса, обеспечение их соответствия необходимое требованиям заказчика. Оценивание технологической пригодности и надежности процесса, установление критерии приемки продукта, проведение пробных запусков производства и анализ результатов, чтобы подтвердить эффективность внедренного подхода к производству. Контроль качества на данном этапе имеет критическое значение для достижения поставленных целей. Обеспечение качества и стабильности конечного продукта.

• 5)    Обратная связь, оценка и непрерывное улучшение.

Сосредоточение на сборе обратной связи, проведение оценки и осуществление постоянного повышения качества, завершая тем самым цикл и обеспечивая постоянное управление качеством. Получая отзывы, проводя оценку и совершенствуя продукт и процессы, компании могут поддерживать высокий стандарт качества на протяжении всего жизненного цикла продукта. Заключительный этап APQP важен для обеспечения стабильного качества продукции и удовлетворенности клиентов [1-3].

Таким образом, APQP включает последовательно выполняемые этапы, направленные на единую цель – достижение соответствия ожиданиям потребителей.

Обычно APQP включает в себя множество ручных операций, таких как составление документации, анализ данных, взаимодействие между различными командами. Автоматизация процессов APQP позволяет значительно повысить эффективность, снизить вероятность ошибок и ускорить время выхода на рынок.

АВТОМАТИЗАЦИЯ ИНСТРУМЕНТОВ СМК НА ЭТАПЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ ПРОДУКЦИИ И ПРОЦЕССОВ

Основными преимуществами автоматизации инструментов СМК на этапе проектирования и разработки продукции и процессов являются:

• 1)    Снижение трудозатрат: Автоматизация рутинных задач освобождает сотрудников для более творческой и аналитической работы, что увеличивает общую продуктивность команды.

• 2)    Повышение точности и качества данных: Автоматизированные системы минимизируют риск человеческих ошибок при вводе и обработке данных.

• 3)    Ускорение процесса принятия решений: Быстрый доступ к актуальной информации и аналитическим данным позволяет принимать оперативные решения и корректировать планы в реальном времени.

• 4)    Улучшение коммуникации: Интегрированные системы позволяют командам лучше взаимодействовать друг с другом, сокращая время на обсуждение проблем и улучшения продуктов.

Визуализация и бизнес анализ инструментов СМК на этапе проектирования и разработки продукции и процессов позволила выявить оптимальный перечень инструментов и методов СМК, которые необходимо автоматизировать. На рис. 1 представлена визуализация бизнес-процесса в нотации SIPOC.

В рамках этапа планирования осуществляется изучение требований, предъявляемых заказчиком. На этом этапе возможно применение автоматизированного инструмента для проведения QFD-анализа (развертывания функции качества), направленного на трансляцию голоса клиента в характеристики продукта.

На втором этапе выполняется проектирование и разработка изделия. Этот процесс сопровождается анализом видов и последствий потенциальных отказов конструкции – DFMEA (Design Failure Mode and Effects Analysis). Результатом данного анализа является документ, содержащий перечень ключевых функций конструкции и оценку возможных причин возникновения отказов.

Рис. 1. Визуализация бизнес-процесса в нотации SIPOC

Следующим этапом является построение диаграммы потока процесса, с помощью которой можно выявить и устранить причины отклонений параметров процесса от установленных требований. Часто такие отклонения возникают из-за нарушений в последовательности выполнения операций. Провести оценку этих несоответствий возможно только при детальном анализе самого процесса. При этом источники отклонений могут крыться не только в текущем исполнении, но и в исходной проектной структуре процесса, таким образом корректировка его последовательности или замена отдельных операций может способствовать стабилизации процесса. Заполненная диаграмма потока процесса дает возможность дальнейшего заполнения перечня документов необходимых для конструкторско-технологической подготовки производственного процесса.

На следующем этапе выполняется анализ видов и последствий потенциальных отказов производственного процесса – PFMEA (Process Failure Mode and Effects Analysis). Этот метод позволяет определить возможные дефекты, которые могут возникнуть в процессе производства. Поскольку FMEA-анализ является одним из ключевых инструментов системы менеджмента качества при проектировании продукции и процессов, для его внедрения была проведена визуализация и бизнес-анализ соответствующего процесса.

На основе результатов FMEA разрабатывается план управления (Control Plan). Данный документ системно описывает процедуры и механизмы контроля, необходимые для эффективного управления качеством продукции. План включает технологические методы формирования определенного набора показателей качества, в том числе: характеристики, требуемые заказчиком, ключевые параметры процесса, а также важные для поставщика показатели. В документе содержится описание всех систем и процессов, обеспечивающих стабильность как продукции, так и производственного процесса.

Автоматизация процесса разработки рабочих инструкций позволит значительно сократить время и ресурсы, затрачиваемые на их создание, повысить точность и однозначность формулировок, минимизировать риск человеческих ошибок, обеспечить быстрое обновление инструкций при изменениях в технологиях или процессах, стандартизировать оформление и содержание документов, упростить процесс согласования и утверждения, а также повысить доступность и удобство использования инструкций для сотрудников на всех уровнях организации.

Все полученные данные документируются в виде цифрового паспорта, в который вносятся планируемые характеристики как процесса, так и самого изделия. Далее контролер, имеющий доступ к определенному паспорту (или к операциям паспорта, закрепленным за ним) вносит значения характеристик процесса в процессе производства и реальные характеристики полученного изделия. Сравнивая теоретические значения с практическими контролер выносит заключение о годности полученного изделия, путем утверждения формы, либо отправляет изделие на доработку.

Создание цифрового паспорта детали до проведения сборочных операций дает возможность соотносить размеры сопрягаемых поверхностей, корректировать заключительные операции с целью сокращения времени на доработку. Имея полное описание входящих в узел деталей возможно создание цифрового паспорта узла или всего изделия в целом. Паспорт позволяет формировать карты контроля с целью отслеживания качества, как детали, так и самого процесса производства.

При проведении ремонтных работ наличие цифрового паспорта изделия и соответственно входящих в него деталей позволит значительно сократить временные затраты на восстановление или замену поврежденных деталей, и обеспечит выполнение требований конструкторской и технологической документации.

Автоматизация процесса разработки карт контроля позволяют оперативно учитывать изменения в конструкторской и технологической документации, интегрировать данные из CAD/CAM/ PLM-систем, автоматически подбирать критические параметры и методы контроля, формировать спецификации контрольных операций и связывать их с конкретными этапами производственного процесса. Это особенно важно, так как решения о контроле качества должны быть синхронизированы с техническими требованиями и рисками. Автоматизация не только повышает эффективность работы специалистов по качеству, но и создаёт условия для внедрения концепций сквозного цифрового двойника, где карта контроля становится частью единой цифровой цепочки создания ценности.

Автоматизация процесса нормирования технологических операций позволяет повысить точность, скорость и эффективность расчёта нормативов времени, трудоёмкости и ресурсов, обеспечивающих стабильность производственного планирования и обоснованное ценообразование. В условиях высокой вариативности продукции, сокращения сроков подготовки производства и постоянных изменений в технологических маршрутах ручное нормирование становится трудоёмким, подверженным ошибкам и плохо адаптируемым. Автоматизированные системы позволяют быстро обрабатывать большие объёмы данных, учитывать актуальные справочники, параметры оборудования и кадровые ресурсы, обеспечивая при этом единство подходов и прозрачность расчетов. Это способствует более точному планированию загрузки мощностей, оптимизации производственных процессов, снижению издержек и повышению конкурентоспособности предприятия. Кроме того, автоматизация нормирования является ключевым элементом интеграции в системы цифрового производства и сквозного управления жизненным циклом изделия.

Исходя из проведенного анализа, установлен функционал программного обеспечения по применению инструментов СМК на этапе проектирования и разработке продукции и процессов:

• -    модуль планирования качества APQP;

• -    модуль оценки рисков DFMEA;

• -    -модуль разработки диаграммы потока процесса;

• -    модуль оценки рисков PFMEA;

• -    модуль разработки плана управления;

• -    модуль разработки рабочей инструкции;

• -    модуль разработки цифрового паспорта изделия;

• -    модуль разработки карты контроля;

• -    модуль нормирования технологических операций.

Для разработки программных модулей была проведена визуализация и анализ бизнес-процес-сов в нотации BPMN (рис.2).

Рис. 2. Фрагмент визуализации бизнес-процесса в нотации BPMN

В результате проведенного анализа разработано программное обеспечение, включающее в себя модули оценки рисков DFMEA; разработки диаграммы потока процесса; оценки рисков PFMEA; разработки плана управления; разработки рабочей инструкции и разработки цифрового паспорта изделия [13-15]. На рис.3 представлен интерфейс программного обеспечения.

Программирование позволило в том числе автоматизировать процесс заполнения заголовка бланка, путем выбора организации, а также лиц, участвующих в оценке. Имеется возможность автоматически заполнять данные о членах команды с отправкой им уведомлений о назначении их в команду для проведения анализа. На рис. 4 показана сформированная форма бланка с отображающимися подсказками. На рис.5 представлено окно заполнения бланка FMEA анализа.

Предлагаемое программное обеспечения создано для автоматического выявления потенциальных отказов, их последствий и вероятности их возникновения, что способствует более оперативному принятию решений и снижению вероятности несоответствий. В результате внедрения данного программного решения ожидается увеличение надежности и качества продукции, а также сокращение временных и финансовых затрат на управление качеством.

Одним из преимуществ разработанного программного обеспечения, является его модульность, т.е. в дальнейшем данный продукт будет дополнен остальными, описанными в работе, модулями.

Также программное обеспечение содержит презентационные обучающие материалы, позволяющие проводить обучение сотрудников и их поддержку на этапе заполнения документов, что позволяет повысить общую квалификацию команды и улучшить качество конечного продукта.

Рис. 3. Меню программного обеспечения

1. Покрытие, нанесенное метадом гм gg м площадки

88 в»ант|

2 Структуры» анаша

Рис. 4. Стандартная форма основных сведений

Рассматриваемый элемент

I ff Опка*»

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В условиях стремительного развития цифровых технологий и возрастающих требований к качеству продукции автоматизация методов и инструментов менеджмента качества на этапах проектирования и разработки приобретает стратегическое значение. Проведённый анализ подтвердил, что интеграция цифровых решений позволяет повысить эффективность процессов, обеспечить их точность, а также снизить риски и затраты.

Разработанное программное обеспечение для оценки рисков и автоматизации инструментов APQP представляет собой значимый шаг на пути к оптимизации систем управления качеством в производственных организациях. В работе рассмотрены его функциональные возможности и преимущества в контексте повышения качества выпускаемой продукции. Комплексное внедрение программного решения позволит существенно оптимизировать внутренние процессы, сократить вероятность возникновения рисков и обеспечить стабильное улучшение качества продукции. Таким образом, автоматизация инструментов менеджмента качества на ранних этапах жизненного цикла изделий становится неотъемлемым элементом повышения конкурентоспособности предприятия в условиях цифровой экономики.

Рис. 5. Пример заполнения бланка FMEA