METODY PROJEKTOWANIA

Przywódcy, kierownicy i pracownicy wspomagają się w swoich działaniach dotyczących zapewnienia, sterowania i doskonalenia jakości zasadami, narzędziami i metodami opracowanymi lub przystosowanymi do specyfiki zarządzania jakością.

Metody zostały opracowane z myślą o określonych fazach w życiu wyrobu, przy czym niektóre są mniej, inne bardziej uniwersalne. W każdej metodzie jest stosowany zbiór narzędzi dobranych tak, aby możliwe było osiągnięcie celu, do jakiego metoda została opracowana. Stosowanie metod nie może się opierać tylko i wyłącznie na talencie i intuicji. Wymaga wiedzy z zakresu statystyki, przetwarzania danych czy organizacji działań. Stosowanie metod wymaga także konsekwencji.

Metody zarządzania jakością możemy podzielić na dwie grupy: *metody projektowania (planowania) i *metody kontroli.

Metody planowania (QFD, FMEA, DOE) wymagają znaczących nakładów (czasu, kompetencji), ale za to wszystkie mają potencjał długotrwałego oddziaływania na jakość. Metody projektowania określane są jako te metody, które mają za zadanie wspomagać zarządzanie jakością.

QFD

Quality Function Deployment- rozwinięcie funkcji jakości: nazwę tę należy rozumieć jako uwzględnienie na wszystkich etapach projektowania możliwie największej liczby czynników mogących wpływać na jakość wyrobu bądź procesy jego produkcji.

Metoda QFD jest sposobem tłumaczenia informacji pochodzących z rynku i wyrażanych w języku konsumentów na język techniczny, używany w przedsiębiorstwie przez projektantów, konstruktorów i technologów. Pozwala na ustalenie ogólnych, technicznych parametrów wyrobu i jego części, a następnie parametrów procesów, w których poszczególne części są wytwarzane. QFD służy do przekładania wymagań rynku na warunki, jakie musi spełnić przedsiębiorstwo w ramach kolejnych etapów powstawania wyrobu, począwszy od projektowania poprzez produkcję aż po sprzedaż i serwis.

Metoda QFD pomaga rozwiązać problemy łączące się z tym, że produkcja masowa lub wielkoseryjna dają przedsiębiorstwu małe możliwości bezpośredniego kontaktu z potencjalnym klientem, i to w sytuacji, gdy wyroby są coraz bardziej zaawansowane technologicznie, a ponadto wiele z nich zaspokaja jednocześnie wiele potrzeb.

Przeprowadzenie kompletnej analizy QFD obejmuje trzy zasadnicze fazy:

• Wyznaczenie i ocenę związków między wymaganiami klientów a parametrami technicznymi wyrobu

• Przeniesienie parametrów technicznych wyrobu na jego zespoły a następnie na poszczególne części

• Przeprowadzenie oceny poszczególnych operacji procesu technologicznego i montażu.

Metoda QFD opiera się na wypełnieniu widocznego na rysunku „DOMU JAKOŚCI” (Quality House). Jego diagram zawiera specjalnie zdefiniowane pola, których liczba jest zależna od charakteru, złożoności zadania oraz założonego celu. Wypełnianie Domu Jakości odbywa się według niżej wymienionych etapów i jest on wykorzystywany we wszystkich fazach metody QFD.

Etapy :

1. identyfikacja wymagań klientów (pole 1).

W polu I „domu jakości” wpisuje się wymagania, które są istotne dla odbiorcy. Są to wymagania odzwierciedlające jego potrzeby i wymagania , które wytwórca powinien zaspokoić. Potrzeby te nie są zapisane językiem technicznym, lecz w sposób, w jakim są artykułowane przez klientów, którzy z reguły nie umieją opisać swoich potrzeb w odniesieniu do wyrobu językiem inżyniera, konstruktora, technologa czy towaroznawcy. Potencjalni użytkownicy wyrobu przy definiowaniu swoich oczekiwań używają zazwyczaj określeń rodzaju „łatwy w użyciu”, „estetyczny wygląd”, „trwały i niezawodny” czy „atrakcyjny kolor”. Dla projektanta takie określenia mogą mieć wiele znaczeń i dlatego jest wymagane ich odpowiednie sprecyzowanie.

2. Określanie ważności wymagań według klientów (pole II)

W polu II umieszcza się oceny wymagań wskazywane przez klienta. Nie wszystkie ze wskazanych przez klientów wymogi maja bowiem dla nich takie samo znaczenie. Niektóre z cech mają znaczenie bezwarunkowe, inne tylko życzeniowe. Z tego powodu niektóre z nich uzyskują ocenę priorytetową, jak np. „oferujący wysoki poziom bezpieczeństwa”, a inne z kolei mają oceny niższe np. „łatwy w czyszczeniu”. Do określenia ważności cechy w skali punktowej można wykorzystać na przykład techniki badań marketingowych. Wynikiem etapu analizy ważności wymagań klienta jest przypisanie poszczególnym cechom współczynników ważności (W). Należy zauważyć, ze spełnienie niektórych wymagań może ostatecznie wpływać jedynie na atrakcyjność wyrobu, a nie bezpośrednio na jego funkcjonalność, lecz w każdym przypadku jest odpowiedzią na wszystkie potrzeby potencjalnego odbiorcy produktu.

3. Parametry techniczne wyrobu
   Charakteryzują one wyrób z punktu widzenia projektanta. Dobiera się je w taki sposób, by spełniały wymagania klienta (należy je wyrazić w jego języku). Muszą być one mierzalne i możliwe do osiągnięcia w procesie produkcyjnym. Poszczególne parametry określa się jako minimanty (zmniejszenie ich wartości powoduje lepsze spełnienie wymagań klienta co do produktu), maksymanty (zwiększenie ich wartości powoduje lepsze spełnienie wymagań klienta co do produktu) oraz nominanty (dla parametru tego istnieje wartość optymalna, do której należy się zbliżyć.

4. Zależności pomiędzy wymaganiami klienta i parametrami technicznymi
   Ustalenie tej zależności wykonuje się na podstawie analizy funkcjonalnej, doświadczalnej, analizy reklamacji, kosztów napraw itp. Wyróżnia się kilka poziomów zależności (zazwyczaj 3-4), a sposób oznaczenia zostaje ustalony przez zespół przeprowadzający analizę. Skala oceny jest wynikiem indywidualnego wyboru projektanta.

5. Ocena ważności parametrów technicznych
   Wyraża się ja przez sumę iloczynów współczynników ważności kolejnych wymagań i współczynników ich zależności z danym parametrem technicznym (współczynniki z pół II i IV Domu Jakości). Jeżeli Wi (pole II Domu Jakości) jest współczynnikiem ważności wymagania „i”, a Zij (pole IV Domu Jakości) jest współczynnikiem zależności pomiędzy wymaganiem „i” oraz parametrem technicznym „j”, to współczynnik ważności parametru technicznego „j” wynosi Tj i określony jest przez wzór:

Dzięki uzyskaniu wartości współczynników Tj projektant może łatwo zidentyfikować problemy techniczne szczególnie wpływające na jakość produktu.

6. Zależności pomiędzy parametrami technicznymi
   Parametry techniczne wyrobu w wielu wypadkach wzajemnie na siebie oddziałują, co ma wpływ na spełnienie oczekiwań klienta. Oddziaływanie miedzy poszczególnymi parametrami mogą przyjąć charakter pozytywny (+) lub negatywny (-). Znaki te są zapisywane w części Domu Jakości, która tworzy jego dach. Zależności te pozwalają projektantowi określić stopień swobody z jaki może optymalizować projekt. Większa ilość znaków (-) świadczy o ograniczeniach przy optymalizacji i o konieczności szukania rozwiązań kompromisowych, gdyż polepszanie właściwości jednego parametru powoduje w tym wypadku pogorszenie właściwości innego.

7. Ocena wyrobów konkurencyjnych
   Jest to ocena rynkowa wymagań, które powinny być spełnione według klientów. Odbywa się to na podstawie porównania wyrobu z wyrobami konkurencji. Kryteria takiej oceny są niejednokrotnie trudne to sprecyzowania i zależą od prywatnych preferencji osoby oceniającej. Porównywane wyroby ocenia się w odpowiednio przyjętej skali, w tym wypadku pięciostopniowej.

8. Docelowe wartości parametrów
   W tym etapie ustala się mierzalne parametry techniczne, których osiągnięcie pozwoli zaspokoić potrzeby klientów i zwiększyć konkurencyjność wyrobu. Można to zrobić gdyż projektant ma dobre wyobrażenie na temat projektowanego wyrobu, dzięki przeprowadzonej wcześniej analizie.

9. Wskaźnik technicznej trudności wykonania
   Ustala się stopień trudności technicznej, organizacyjnej i finansowej, związany z osiągnięciem założonych parametrów technicznych. Najczęściej przyjmuje się skalę 1-5. Im wyższa jest wartość wskaźnika, tym większe prawdopodobieństwo wystąpienia problemów w procesie produkcji. W tym wypadku należy zwrócić na parametr szczególną uwagę poprzez zwiększenie zakresu kontroli i staranne zaprojektowanie procesu wytwarzania.

Metoda FMEA

Metoda FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) jest wykorzystywana do identyfikacji potencjalnych wad i wywołujących je przyczyn, które w największym stopniu mogą ograniczać właściwe wykorzystanie wyrobu, zmniejszać wydajność i skuteczność procesów realizacji produktów, narażać użytkowników wyrobów lub odbiorców usług na straty materialne, na utratę zdrowia, a w szczególnie drastycznych przypadkach nawet życia. Polega na szacowaniu przez wykorzystywanie wiedzy i doświadczenia zespołu prowadzącego projekt FMEA- ryzyka pojawienia się w wyrobie lub procesie wad, opisywaniu ich przyczyn i znaczenia i proponowaniu na tej podstawie rozwiązań prewencyjnych lub korygujących. Metoda FMEA została zaadaptowana w przemyśle samochodowym w normach QS 9000 oraz TS 9000. Zaadaptowano ją także w ramach rodziny norm ISO 9000.

Można wyróżnić dwa rodzaje analizy FMEA
1. FMEA wyrobu/konstrukcji - ma na celu poznanie silnych i słabych stron produktu już w fazie
projektowania, co daje możliwość tworzenia optymalnej konstrukcji w fazie prac konstrukcyjnych. Informacje dotyczące przyczyn pojawiania się wad, które mogą powstać podczas eksploatacji wyrobu zdobywa się korzystając z wiedzy i doświadczenia członków zespołu FMAE, a także dzięki danym uzyskanym podczas eksploatacji wyrobów konkurencji i własnych, które posiadają zbliżone parametry.
Wady występujące w wyrobie mogą dotyczyć:

• funkcji realizowanych przez wyrób,

• niezawodności wyrobu podczas eksploatacji,

• łatwości obsługi,

• łatwości naprawy,

• technologii konstrukcji.

Przeprowadzenie FMEA wyrobu/konstrukcji zalecane jest w przypadku, gdy: na rynek wprowadza się nowy wyrób, wyrób w znacznej części jest zmodyfikowany, zastosowano nowe materiały lub technologie, pojawiają się nowe możliwości stosowania wyrobu, niedopuszczalne jest pojawienie się jakiejkolwiek wady wyrobu, wyrób jest eksploatowany w szczególnie trudnych warunkach, produkcja wyrobu wiąże się ze znacznymi inwestycjami.

2. FMEA procesu- ma na celu identyfikacje czynników utrudniających spełnienie wymagań
konstrukcyjnych lub dezorganizować proces produkcyjny. Czynniki te wiążą się z metodami obróbki, parametrami obróbki, używanymi środkami pomiarowo-kontrolnymi oraz ze stosowanymi maszynami i urządzeniami.
FMEA procesu ma zastosowanie w początkowej fazie projektowania procesów produkcji, przed uruchomieniem produkcji seryjnej, podczas produkcji seryjnej w celu udoskonalenia niestabilnych i niewydajnych procesów.

Analizę FMEA możemy podzielić na 3 etapy:

Etap 1. Tworzony jest zespół w skład którego wchodzą przedstawiciele różnych działów przedsiębiorstwa (biuro konstrukcyjne, wydział produkcyjny, dział jakości), niekiedy użytkownicy wyrobu oraz eksperci z danej dziedziny. Wyznacza się także osobę, która kieruje i koordynuje pracę zespołu. W metodzie FMEA kładzie się duży nacisk na pracę zespołową. Na tym etapie zespół ma za zadanie przygotowanie założeń do przeprowadzenia właściwej analizy. Przygotowanie to polega na wyborze podzespołu, części (w przypadku wyrobu) lub operacji (w przypadku procesu), które należy przeanalizować.
Analiza powinna być uogólniona i bardzo przejrzysta. W tym celu stosuje się podejście systemowe, w którym każdy wyrób (czy też proces) jest systemem, w skład którego wchodzą podsystemy niższego rzędu. Każdy element systemu spełnia określone funkcje, które dzielimy na wewnętrzne (zasadnicze funkcje elementu), funkcje wyjścia (przesyłane do innych elementów) oraz funkcje wejścia (odbierane od elementów umieszczonych wyżej w hierarchii. Jednym z pierwszych zadań zespołu jest określenie granic systemu i wyodrębnienie w nim stopni i liczby podsystemów. Liczba poziomów jest zależna od tego jak bardzo złożony jest rozpatrywany obiekt. Jeśli prawidłowo przeprowadzi się dekompozycje systemu można rozpocząć jego analizę na dowolnym poziomie.

Etap 2. W tym etapie przeprowadza się zasadniczą część FMEA. Można ją przeprowadzić dal całego wyrobu, pojedynczego podzespołu lub elementu, jak również dal całego procesu technologicznego lub pojedynczej operacji.
Pierwsze zadanie to określenie potencjalnych wad, których wystąpienie w wyrobie jest prawdopodobne. Przyczyną wady jest niezgodne z założeniami działanie podsystemu niższego rzędu, zaś jej skutkiem zakłócenie działania systemu wyższego rzędu. Przyczyny danej wady można odnaleźć w wyrobie i jego konstrukcji jak i w procesie technologicznym, w którym produkt powstaje. W tym etapie istotne jest określenie związków przyczynowo skutkowych, w których wada jest elementem.
Następne zadanie polega na ocenie zdefiniowanych w pierwszym kroku relacji
przyczyna - wada - skutek. Ocena ta dokonywana jest w skali 10 punktowej (liczby całkowite z przedział 1-10) ze względu na trzy kryteria:

1. Ryzyko (częstość) wystąpienia wady/przyczyny - liczba R.

2. Możliwość wykrycia pojawienia się przyczyny zanim spowoduje wystąpienie wady - liczba W.

3. Znaczenie wady dla użytkownika wyrobu - liczba Z.

Na podstawie w/w liczb oblicza się tak zwaną liczbę priorytetu RPN (Risk Priority Number) oznaczaną także jako P i opisaną wzorem:

P = R x W x Z

Może ona przyjmować wartości w zakresie 1 -1000. Wraz ze wzrostem liczby P zwiększa się ryzyko wystąpienia wady. Najczęściej ustala się tzw. poziom krytyczności, czyli wartość liczby P, powyżej której analizuje się wszystkie wady. Pozwala to na podjęcie działań zapobiegawczych, np. poprzez zmiany konstrukcyjne lub korekcję procesu technologicznego.

Etap 3. W tym etapie pojawiają się propozycje wprowadzenia działań zapobiegawczych i korygujących w celu zmniejszenia lub eliminacji ryzyka wystąpienia wad określonych jako krytyczne. Propozycje te powstają na podstawie wyników przeprowadzonych wcześniej analiz. Jeśli całkowite wyeliminowanie wady jest niemożliwe, należy zaproponować działania zmierzające do zwiększenia wykrywalności lub zmniejszenia negatywnych skutków ich występowania. Należy ciągle monitorować realizację działań zapobiegawczych i korygujących, a ich wyniki poddawać weryfikacji metodą FMEA.

Metoda DOE

Jest to metoda eksperymentowania a właściwie planowania eksperymentów (Design of Experiments)

Stosując tą metodę bierze się pod uwagę określone czynniki, do których zalicza się:

a)czynniki sterowalne - które mogą być w sposób celowy nastawiane i zmieniane (Np. rozmieszczenie, kolejność działań )

b)czynniki niesterowalne lub sterowalne w ograniczonym zakresie - temperatura otoczenia, właściwości materiałów

c)czynniki zakłócające - niejednorodność materiałów, zużycie części, zmęczenie pracownika) które mogą mieć charakter zakłóceń zewnętrznych - odnoszących się do czynników pochodzących z otoczenia lub warunków użytkowania wyrobu lub zakłóceń wewnętrznych - charakterystyczne czynniki powodujące pogorszenie jakości wyrobu lub zmniejszenie zdolności jakościowej procesu w wyniku zużycia lub starzenia się elementów.

Dzięki DOE w metodyce Six Sigma ocenić można, poprzez przeprowadzanie testów, jaką optymalną strategię należy przyjąć przy wprowadzaniu strategii przełomu. Działania, jakie należy podjąć chcąc wprowadzić tę metodę do przedsiębiorstwa są następujące: dokonanie identyfikacji elementów, które poddane będą ocenie,

* zdefiniowanie poziomów czynników poddawanych testom,

* stworzenie zasięgu kombinacji eksperymentalnych,

* przeprowadzenie doświadczeń w danym środowisku - należy tu zwrócić uwagę na inne czynniki, których nie uwzględniono, a które mogą mieć wpływ na końcowy efekt,

*ocena wyników i sporządzenie wniosków z przeprowadzonych badań

Metoda ta jest dosyć kosztowna i pracochłonna dlatego też niezbyt chętnie stosuje się ją w warunkach produkcyjnych. Opiera się głównie na osiągnięciach i danych statystycznych i klasycznej teorii planowania eksperymentów.

---