Гагарина Л.Г., Епифанов Т.В. Основы метрологии, стандартизации и сертификации
Подождите немного. Документ загружается.
стандарты разрабатываются специализированными международными
организациями, они свободны для копирования и для безлицензионного
изготовления продукции на их основе; обеспечивают независимость пользователей
от конкретных поставщиков изделий ИТ.
Промышленные стандарты, как правило, связаны с изделиями,
доминирующими на рынке, и в значительной степени зависят от изготовителей
продукции. Промышленные стандарты могут со временем становиться
формальными после принятия их в качестве таковых специализированными
международными организациями. Формальные и промышленные стандарты
являются продуктом общего процесса стандартизации ИТ.
В целях дальнейшей стандартизации области ИТ необходимо рассмотреть
основные методы исследования ИТ.
Метод архитектурных спецификаций. Применяется для формирования
концептуального базиса и определения семантической структуры важнейших
разделов ИТ. Как правило, реализуется посредством разработки так называемых
эталонных моделей, образующих методологическое ядро (метазнания) ИТ.
Эталонные модели задают семантическую структуризацию конкретных разделов
ИТ, определяя тем самым контекст для разработки базовых стандартов, и
фактически осуществляют ортогонализацию всего пространства ИТ. Они могут
рассматриваться в качестве фундаментальных моделей (законов) в пространстве
ИТ.
Метод функциональной спецификации ИТ. Предназначен для определения
функциональных и поведенческих свойств систем ИТ, которые должны
наблюдаться на интерфейсах (границах) систем. Данный метод используется для
формирования функционального базиса ИТ в виде базовых и промышленных
стандартов.
Профилирование ИТ. Универсальный метод комплексирования
спецификаций ИТ на основе понятия профиля. Позволяет конструировать
спецификации комплексных технологий посредством комбинирования базовых и
производных от них спецификаций, при этом в процессе построения профиля
осуществляется селекция только необходимых для конкретного случая
дополнительных возможностей (опций) входящих в его состав спецификаций
(стандартов или профилей), а также их параметрическая настройка. По существу
профилирование можно рассматривать в качестве композиционного оператора в
пространстве ИТ, базисом которого служат спецификации, соответствующие
эталонным моделям ИТ.
Метод конформности (соответствия) реализаций ИТ исходным профилям
или стандартам. Предназначен для построения аппарата измерения степени
соответствия реализаций систем ИТ исходным спецификациям. По сути, данный
аппарат играет такую же роль для области ИТ, как и эпсилон-дельта аппарат или
метрика в математическом анализе, позволяя измерять степень близости
реализаций ИТ (приближенных решений) соответствующим предельным точкам,
заданным абстрактными спецификациями.
Процедуры и методы стандартизации и гармонизации спецификаций ИТ.
Осуществляются специализированными организациями с целью стандартизации,
взаимного согласования, сопровождения типовых решений и процедур в области
ИТ. Позволяют формировать и развивать нормативно-методический базис ИТ,
являющийся основой для создания систем со стандартными интерфейсами
(открытых систем).
Таксономия (классификационная система) профилей ИТ. Обеспечивает
классификацию и уникальность идентификации профилей в пространстве ИТ,
явное отражение взаимосвязей между ИТ.
Методы формализации и алгоритмизации знаний. Включают методологии и
методы проектирования систем ИТ, парадигмы и языки программирования,
специальные нотации для определения спецификаций.
Остановимся подробнее на характерных особенностях ИТ.
Как отмечалось выше, ИТ представляются в двух видах: в формализованном,
т. е. в виде спецификаций ИТ (например, базовые стандарты или международные
стандартизованные профили) и в виде ИТ-систем, т. е. реализаций
соответствующих спецификаций ИТ.
Проводя некоторую аналогию с математикой, можно говорить о двух видах
абстракций осуществимости, характерных для анализа ИТ. В математике базовыми
абстракциями осуществимости служат абстракция актуальной осуществимости
(поддерживаемая, в частности, доказательством от противного и кардинальными
числами) и потенциальной осуществимости (абстрагирование от ресурсных
ограничений при осуществлении пошаговых последовательных процессов). В
информационных технологиях такими абстракциями служат абстракция
спецификаций (как правило, не выходящая за рамки абстракции потенциальной
осуществимости), представляющая собой абстракцию наиболее высокого уровня, и
абстракция фактической осуществимости, в которой возможность создания систем
ИТ и их функционирование обусловливается ресурсными ограничениями.
Механизмом перехода от низшей абстракции к высшей в математическом
анализе является эпсилон-дельта аппарат. При анализе ИТ таким механизмом (по
сути, предельного перехода) служит концепция и методология конформности
систем ИТ, позволяющая устанавливать степень соответствия реализаций их
формальным спецификациям. Например, установление конформности компилятора
языковому стандарту представляет собой процедуру проверки соответствия
данного компилятора стандарту языка программирования, для реализации
которого данный компилятор создан. Такая процедура называется также
аттестационным тестированием.
Другой важной особенностью ИТ является то, что в какой бы форме ИТ ни
были представлены (в форме спецификаций или в форме систем), они являются
динамическими, изменяющимися во времени сущностями. В этом, в частности, и
состоит важное отличие предмета анализа ИТ от предмета математики, а именно в
том, что в первом случае мы имеем дело с объектами, обладающими собственным
жизненным циклом, а не с инвариантными во времени сущностями, характерными
для классической математики.
Из-за динамической сущности ИТ для того, чтобы обеспечить управление во
времени их свойствами (например, соответствием реализаций ИТ их
спецификациям, согласованностью взаимосвязанных спецификаций ИТ между
собой), вводятся понятия жизненного цикла и управления жизненным циклом ИТ.
Первое определяет типовую структуру состояний ИТ от начала их создания и до
окончания использования. Второе понятие подразумевает применение стандартных
технологических процедур (таких, например, как документирование,
гармонизация, экспертиза, баллотирование, проведение изменений и дополнений,
регистрация объектов и т.п.), обеспечивающих поддержку инвариантности свойств
ИТ на протяжении фиксированных этапов их жизненного цикла.
Характерной особенностью области ИТ является ее активная, созидательная
сущность, направленность на качественное преображение практики, способность
проникновения во всевозможные аспекты деятельности человека.
Безусловно другой важной особенностью рассматриваемой области является
ее общезначимость, т. е. актуальность для многих сегментов знаний и сфер
человеческой деятельности. При этом роль области ИТ должна рассматриваться не
только в технологическом плане, как инструмента, умножающего
интеллектуальные способности и конструктивные возможности человека, а также и
в концептуальном, как методологическая платформа, обладающая универсальными
парадигмами, моделями, методами, языками для представления, формализации,
моделирования, систематизации, обработки прикладных знаний. И здесь
необходим анализ ИТ, который может рассматриваться как правопреемник и
математики, и философии.
От математики анализ ИТ наследует методы спецификации и
алгоритмизации знаний; от философии — идеи системно-структурного подхода и
теории понятий, специализированные формы которых воплощаются в парадигмах
и концепциях программирования.
Еще одной из важнейших особенностей области ИТ является ее
непосредственная ориентация на индустрию, следствием чего явилась интенсивная
деятельность по стандартизации ИТ. Создана мощная организационная структура,
объединившая по существу в целостную систему ряд авторитетных
специализированных международных организаций для интеграции усилий по
стандартизации и целенаправленному развитию области ИТ [2]. Создание такой
структуры, по сути выполняющей роль некоторого коллективного разума,
демонстрирует феномен высокоэффективной интеграции научно-технического
потенциала в мировом масштабе, аналогов которого не знала история науки и
техники.
2.4.7. Основные определения стандартизации области
информационных технологий поддержки жизненного цикла продукции
Непрерывная информационная поддержка жизненного цикла продукции —
концепция и идеология информационной поддержки жизненного цикла продукции
на всех его стадиях, основанная на использовании единого информационного
пространства (интегрированной информационной среды), обеспечивающая
единообразные способы информационного взаимодействия всех участников этого
цикла: заказчиков продукции (включая государственные учреждения и ведомства),
поставщиков (производителей) продукции, эксплуатационного и ремонтного
персонала, реализованная посредством нормативных документов (НД),
регламентирующих правила указанного взаимодействия преимущественно
посредством электронного обмена данными [18].
Технологии непрерывной информационной поддержки жизненного цикла
продукции — ИТ описания изделий, производственной среды и процессов,
протекающих в этой среде. Данные, порождаемые и преобразуемые этими ИТ,
представляются в виде, оговоренном НД информационной поддержки жизненного
цикла продукции, и служат для обмена или совместного использования
различными участниками жизненного цикла продукции.
Нормативные документы информационной поддержки жизненного цикла
продукции — документы, описывающие правила электронного представления
данных об изделиях, среде и процессах, и правила обмена этими данными. Часть
НД к настоящему времени имеет статус международных. Условно НД можно
разделить на три основные группы:
описывающие общие принципы электронного обмена данными,
определяющие организационно-технические аспекты электронного
взаимодействия
регламентирующие технологии обеспечения безопасности данных, в
частности их шифрование в процессе обмена, применение электронной
цифровой подписи для подтверждения их достоверности и т. д.;
технические, определяющие форматы и модели данных, технологии
представления данных, способы доступа и использования данных,
описывающих изделия, процессы и среду, в которой протекает жизненный
цикл изделия (стандарты серии ГОСТ Р ИСО* 10303).
Логистика — наука о методах и способах управления материальными и
информационными потоками в производстве и бизнесе; в частности, изучает
процессы планирования, контроля и управления транспортированием,
складированием, переработкой и другими операциями в процессе доставки готовой
продукции потребителю.
Система — множество (совокупность) материальных объектов (элементов)
любой, в том числе различной, физической природы и информационных объектов,
взаимодействующих между собой для достижения общей цели, обладающее
системным свойством (свойствами), т. е. свойством, которого не имеет ни один из
элементов и ни одно из подмножеств элементов при любом способе членения.
Подсистема — часть системы, обладающая собственным системным
свойством.
Элемент — неделимая (в конкретном контексте) часть системы, обладающая
известными свойствами, определяемыми набором характеристик или параметров
(атрибутов).
Атрибут — именованная характеристика (параметр) элемента, системы,
подсистемы, которая может приобретать конкретное значение на заданном
множестве (числа, векторы, символьные выражения, логические значения и т. д.).
Жизненный цикл изделия (ЖЦИ) — совокупность этапов, через которые
проходит изделие за время своего существования маркетинговые исследования,
составление технического задания, проектирование, технологическая подготовка
производства, изготовление, поставка, эксплуатация, ремонт, утилизация.
2.5. Качество продукции, показатели качества и методы их оценки
В рыночной экономике проблема качества является важнейшим фактором
повышения уровня жизни, экономической, социальной и экологической
безопасности. Качество — комплексное понятие, характеризующее эффективность
всех сторон деятельности: разработку стратегии, организацию производства,
маркетинг и др. Важнейшей составляющей всей системы качества является
качество продукции. В современной литературе и практике существуют различные
трактовки понятия «качество». Международная организация по стандартизации
(стандарт ИСО-8402) определяет качество как совокупность свойств и
характеристик продукции или услуги, которые придают им способность
удовлетворять обусловленные или предполагаемые потребности. Этот стандарт
ввел такие понятия, как «обеспечение качества», «управление качеством»,
«спираль качества». Требования к качеству на международном уровне определены
стандартами ИСО серии 9000, первая редакция которых опубликована в конце 80-х
годов XX в. и ознаменовала выход международной стандартизации на качественно
новый уровень. Эти стандарты относятся непосредственно к производственным
процессам, сфере управления и устанавливают четкие требования к системам
обеспечения качества. Они положили начало сертификации систем качества.
Возникло самостоятельное направление менеджмента — менеджмент качества. В
настоящее время ученые и практики за рубежом связывают современные методы
менеджмента качества с методологией TQM (Total Quality Management) —
всеобщим (всеохватывающим, тотальным) управлением качеством.
Стандарты ИСО серии 9000 установили единый, признанный в мире подход
к договорным условиям по оценке систем качества и одновременно
регламентировали отношения между производителями и потребителями
продукции [5], [6], [7]. Иными словами, эти стандарты жестко ориентированы на
потребителя.
Представим (условно) качество в виде пирамиды (рис. 2.2).
Наверху пирамиды находится всеохватывающий, тотальный менеджмент
качества TQM, который предполагает высокое качество всей работы для
достижения требуемого качества продукции. Прежде всего, это работа, связанная с
обеспечением надлежащих организационно-технического уровня производства и
условий труда. Качество работы включает обоснованность принимаемых
управленческих решений, систему планирования. Особое значение имеет качество
работы, непосредственно связанной с выпуском продукции (контроль качества
технологических процессов, своевременное выявление брака). Качество продукции
является составляющей и следствием качества работы. Здесь непосредственно
оценивается качество годной продукции, мнение потребителя, анализируются
рекламации.
Рис. 2.2. Пирамида качества
Для дальнейшего уточнения понятия управления качеством продукции
целесообразно обратить внимание на трактовку понятия продукции и уточнить
само это понятие. Необходимость такого уточнения обусловлена тем, что понятие
«продукция» не совсем точно даже в инструктивных материалах, действующих в
Российской Федерации.
Продукция — комплексное понятие, результат деятельности фирмы,
который может быть представлен товарами, продуктами (имеющими
вещественную форму) и услугами (не имеющими вещественной формы). Услуги
производственного характера (ремонт и т. п.) называют работами.
Для того чтобы произвести ту или иную продукцию, выполнить работу,
оказать услугу, необходимо осуществить целый ряд операций, подготовительных
работ. Конечное качество продукции зависит от качества работы на каждом этапе.
Формирование качества продукции начинается на стадии ее проектирования.
Так, в фазе исследования разрабатывают технические и экономические принципы,
создают функциональные образцы (модели). После этого создают основу
производственной документации и опытный образец. На стадии конструктивно-
технологических работ подготавливают внедрение изделия в производство.
Качество работы, как уже отмечалось, непосредственно связано с
обеспечением функционирования фирмы: качество руководства и управления
(планирование, анализ, контроль). От качества планирования (разработки
стратегии, системы планов и т. п.) зависит достижение поставленных целей и
качество фирмы.
Понятие «качество» формировалось под воздействием историко-
производственных обстоятельств. Это обусловлено тем, что каждое общественное
производство имело свои объективные требования к качеству продукции. На
первых порах крупного промышленного производства проверка качества
предполагала определение точности и прочности (точность размеров, прочность
ткани и т. п.).
Повышение сложности изделий привело к увеличению количества
оцениваемых свойств. Повысилось значение комплексной проверки
функциональности изделия. В условиях массового производства качество стало
рассматриваться не с позиций отдельного экземпляра, а с позиций стандарта
качества всех производимых в массовом производстве изделий.
С развитием научно-технического прогресса, следствием которого стала
автоматизация производства, появились автоматические устройства для
управления сложным оборудованием и другими системами. Возникло понятие
«надежность». Таким образом, понятие «качество» постоянно развивалось и
уточнялось. В связи с необходимостью контроля качества были разработаны
методы сбора, обработки и анализа информации о качестве. Фирмы,
функционировавшие в условиях рыночной экономики, стремились организовать
наблюдения за качеством в процессе производства и потребления. Причем и у
производителя, и у потребителя понятия качества — взаимосвязанные.
Производитель должен проявлять заботу о качестве в течение всего периода
потребления продукта. Кроме того, он должен обеспечить необходимое
послепродажное обслуживание. Особенно это важно для товаров, отличающихся
сложностью эксплуатации, программных продуктов.
Уточним еще раз понятие «качество»: в условиях командно-
административной и рыночной экономики оно трактуется по-разному. В командно-
административной экономике качество трактуется с позиции производителя. В
рыночной экономике — рассматривается с позиции потребителя.
Качество изделия может проявляться в процессе потребления. Понятие
качества продукта с позиций его соответствия требованиям потребителя
сложилось именно в условиях рыночной экономики.
Идея такого подхода к определению качества продукции принадлежит
голландским ученым Дж. Ван Этингеру и Дж. Ситтигу. Ими же разработана
специальная область науки квалиметрия.
Квалиметрия — наука о способах измерения и квантификации показателей
качества; позволяет давать количественные оценки качественным характеристикам
товара. Квалиметрия исходит из того, что качество зависит от большого числа
свойств рассматриваемого продукта. Для того чтобы судить о качестве продукта,
недостаточно только данных о его свойствах — нужно учитывать и условия, в
которых продукт будет использован. По мнению Дж. Ван Этингера и Дж. Ситтига,
качество может быть выражено цифровыми значениями, если потребитель в
состоянии группировать свойства в порядке их важности. Они считали, что
качество — величина измеряемая и, следовательно, несоответствие продукта
предъявляемым к нему требованиям может быть выражено через какую-либо
постоянную меру, которой обычно являются деньги.
Вместе с тем нельзя рассматривать качество изолированно с позиций
производителя и потребителя. Без обеспечения технико-эксплуатационных,
эксплуатационных и других параметров качества, записанных в технических
условиях (ТУ), не может быть осуществлена сертификация продукции.
Разнообразные физические свойства, важные для оценки качества,
сконцентрированы в потребительской стоимости. К таким свойствам относятся:
технический уровень — отражает материализацию в продукции научно-
технических достижений;
эстетический уровень —характеризуется комплексом свойств, связанных с
эстетическими ощущениями и взглядами;
эксплуатационный уровень — связан с технической стороной использования
продукции (уход за изделием, ремонт и т. п.)
техническое качество — удовлетворяющее потребителя соотношение
предполагаемых и фактических потребительских свойств в эксплуатации
изделия (функциональная точность, надежность, длительность срока
службы).
Преобладающая часть современного мирового производства представлена
производством товаров; поэтому то или иное изготавливаемое изделие воплощает
в себе как потребительскую стоимость, так и стоимость.
Следовательно, качество является комплексным понятием, отражающим
эффективность всех сторон деятельности фирмы.
Понятие качества неоднократно обсуждалось научной общественностью и
практиками. Большую роль в формировании современного представления о
качестве сыграла Академия проблем качества Российской Федерации, в результате
деятельности которой сформировалось концептуальное видение качества как
одной из фундаментальных категорий, определяющих образ жизни, социальную и
экономическую основу для успешного развития человека и общества. Такой
подход представляется достаточно емким и выявляет всю значимость повышения
качества, которому посвящен следующий раздел.
2.6. Испытание и контроль продукции
Контроль качества независимо от совершенства применяемых методик
предполагает прежде всего отбраковку некондиционных изделий. Естественно,
качество изделий при этом не повышается. Отметим, что в некоторых областях
народного хозяйства брак исправить вообще невозможно (на предприятиях
электронной промышленности, например, из-за миниатюрных размеров изделий),
поэтому современные фирмы сосредоточивают внимание не на выявлении брака, а
на его предупреждении, на тщательном контроле производственного процесса и
осуществляют свою деятельность в соответствии с концепцией «регулирование
качества».
Большую роль в обеспечении качества продукции играют статистические
методы контроля, целью которых является исключение случайных изменений
качества продукции. Такие изменения вызываются конкретными причинами,
которые нужно устанавливать и устранять.
Различают следующие статистические методы контроля качества:
статистический приемочный контроль по альтернативному признаку;
выборочный приемочный контроль по варьирующим характеристикам
качества;
стандарты статистического приемочного контроля;
система экономических планов;
планы непрерывного выборочного контроля;
методы статистического регулирования технологических процессов.
Следует отметить, что статистический контроль и регулирование качества
продукции хорошо известны в России. В этой области наши ученые имеют
несомненный приоритет. Достаточно вспомнить работы А.Н. Колмогорова по
несмещенным оценкам качества принятой продукции на основании результатов
выборочного контроля, разработку стандарта приемочного контроля с
использованием экономических критериев.
Многие из оценок качества продукции вытекают из самих особенностей
сбора информации.
2.6.1. Статистический приемочный контроль по альтернативному признаку
Основной характеристикой партии изделий по альтернативному признаку
является генеральная доля дефектных изделий:
q=
D
N
,
где D — число дефектных изделий в партии из N изделий.
В практике статистического контроля генеральная доля q неизвестна и ее
следует оценивать по результатам контроля случайной выборки объемом N
изделий, D из которых дефектны.
Под планом статистического контроля понимают систем правил,
указывающих методы отбора изделий для проверки, условия, при которых партию
следует принять, забраковать или продолжить контроль.
2.6.2. Контрольные карты
Одним из основных инструментов в обширном арсенале статистических
методов контроля качества являются контрольные карты. Принято считать, что
идея контрольной карты принадлежит известному американскому статистику
Уолтеру Л. Шухарту.
Она была высказана в 1924 г. и обстоятельно описана в 1931г.
Первоначально карты использовались для регистрации результатов измерений
требуемых свойств продукции. Выход параметра за границы поля допуска
свидетельствовал о необходимости остановки производства и проведении
корректировки технологического процесса в соответствии с указаниями
специалиста, управляющего производством. В результате появлялась информация
о том, когда кто и на каком оборудовании получал брак в прошлом. Однако
решение о корректировке в этом случае принималось тогда, когда брак уже был
получен, поэтому важно было определить процедуру, которая бы накапливала
информацию не только для ретроспективного исследования, но и для принятия
решений. Предложение об использовании карт для принятия решений опубликовал
американский статистик И. Пейдж в 1954г. Такие карты называются
кумулятивными или контрольными.
Контрольная карта содержит центральную линию, два контрольных предела
(над и под центральной линией) и значения характеристик (показателей качества),
нанесенных на карту для отображения состояния процесса.
B определенные периоды времени отбирают (все подряд; выборочно;
периодически из непрерывного потока и т. д.) N изготовленных изделий и
измеряют контролируемый параметр.
Результаты измерений наносят на контрольную карту и, проанализировав
значения, принимают решение о продолжении процесса или о его корректировке.
2.7. Технологическое обеспечение качества
Технологическое обеспечение качества тесно связано с понятием
«надежность» и связано прежде всего с техникой. Его можно трактовать как
«безотказность», «способность выполнять определенную задачу» или как
«вероятность выполнения определенной функции или функций в течение
определенного времени и в определенных условиях». Для оценки вероятности, как
известно, применяются статистические характеристики.
Результаты измерения надежности должны включать данные об объеме выборок, о
доверительных границах и о процедурах выборочного исследования.
В технике применяется также понятие «удовлетворительное выполнение».
Точное определение этого понятия связано с определением его
противоположности – «неудовлетворительного выполнения» или «отказа».
Отказы системы могут быть обусловлены конструкцией деталей, их
изготовлением или эксплуатацией. В современных условиях большое внимание
уделяется надежности электронного оборудования.
Общему понятию «надежность» противопоставляют понятие «собственно
надежность» образца оборудования, которая представляет собой вероятность
безотказной работы в соответствии с заданными техническими условиями при
установленных проверочных испытаниях в течение требуемого промежутка
времени. При испытаниях надежности измеряется «собственно надежность»,
которая представляет собой по существу «операционную надежность»
оборудования и является следствием двух факторов: «собственно надежности» и
«эксплуатационной надежности». Эксплуатационная надежность, в свою очередь,
обусловлена соответствием аппаратуры ее использованию, порядком и способом
оперативного применения и обслуживания, квалификацией персонала,
возможностью ремонта различных деталей, факторами окружающей среды и т. д.
На каждую характеристику, подлежащую измерению, в технических
условиях задается допуск, нарушение которого рассматривается как отказ. Допуск,
определяющий отказ, должен быть шире нормального заводского допуска и равен
оптимальному с необходимой надбавкой на износ. Именно поэтому заводские
допуски устанавливают с учетом того, что детали со временем изнашиваются.
Основными понятиями, связанными с надежностью, являются:
исправность — состояние изделия, при котором оно в данный момент
времени соответствует всем требованиям, установленным как в отношении
основных параметров, характеризующих нормальное выполнение заданных
функций, так и в отношении параметров второстепенных, характеризующих
удобство эксплуатации, внешний вид и т. п.;
неисправность — состояние изделия, при котором оно в данный момент
времени не соответствует хотя бы одному из требований, характеризующих
нормальное выполнение заданных функций;
работоспособность — состояние изделия, при котором оно в данный
момент времени соответствует всем требованиям, установленным в
отношении основных параметров, характеризующих нормальное выполнение