Дифференциальный метод оценки качества технических изделий (технического уровня изделий) есть в первую очередь квалификационный метод, который позволяет оценивать изделия по таким категориям качества как «превосходит», «соответствует» или «не соответствует» определенному (например, мировому) уровню качества аналогичных изделий. В то же время при дифференциальном методе оценки технического уровня (качества) промышленной продукции количественно оцениваются отдельные свойства изделия, что позволяет принимать конкретные решения по управлению качеством данной продукции.
Дифференциальный метод оценки ТУ изделий заключается в сопоставлении единичных показателей качества оцениваемых изделий с соответствующими показателями базового образца. При этом определяют: достигает ли качество оцениваемого изделия качество базового образца в целом; какие единичные показатели оцениваемого изделия превосходят или не соответствуют показателям качества базового образца, а также, на сколько отличаются друг от друга аналогичные единичные показатели свойств.
В дифференциальном методе используются квалиметрические шкалы. Квалиметрическая шкала интервалов, это когда из 
-го значения показателей качества рассматриваемой продукции вычитается соответствующий показатель базового образца Рj баз.
 |
Квалиметрическая шкала отношений (рис. 1) является более удобной и часто применяемой.
Рис. 1. Шкала отношений:
1-й образец – уровень качества этого образца выше уровня качества базового; 2-й образец – уровень качества этого образца ниже уровня качества базового; 3-й образец – для оценки уровня качества этого образца дифференциальный метод не подходит, так как не дает однозначного ответа
При расчете относительных показателей придерживаются следующих принципов:
Если при увеличении значения показателя, качество продукции улучшается. Используют формулу (1):
(1)
где Qi — значение оценки i -го показателя качества товара;
Рi — значение i -го показателя качества оцениваемого товара;
Рiбaз — базовое значение i -го показателя.
Если при увеличении значения показателя, качество продукции ухудшается, то используют (2):
(2)
Относительные значения показателей качества не должны отличаться от единицы в обе стороны более, чем на 20% (0,8< Ki <1,2), поскольку в этих пределах влияние изменения действительного значения показателя Рi на величину относительного изменения показателя Qi будет примерно одинаковым при использовании формулы 1 или 2. Далее точки наносят в системе координат: по оси абсцисс – значения показателя Рi, по оси ординат – оценки показателя Qi; определяют тенденцию изменения зависимости в интервале между главными точками и строят график. Полученные значения заносят в таблицу 2.
Таблица 2.
Относительные значения показателей качества
| Показатели | О б р а з ц ы | ||||||
| качества | |||||||
| N |
Далее точки наносят в системе координат: по оси абсцисс – значения показателя Рi, по оси ординат – оценки показателя Qi; определяют тенденцию изменения зависимости в интервале между главными точками и строят график.
Вывод проводят на основании следующих данных:
Q≥1 – оцениваемый образец превосходит уровень качества базовой модели;
Q≤1 – оцениваемый образец уступает уровню качества базовой модели;
Q˃1, Q˂1 – данный метод не дает однозначной оценки, для определения уровня качества продукции необходимо использовать другой метод.
3.2.2 Комплексный метод оценки уровня качества. Комплексная оценка уровня качества предусматривает использование комплексного (обобщающего) показателя качества. Этот метод применяют в тех случаях, когда наиболее целесообразно оценивать ТУ сложных изделий только одним числом. Необходимость объединения совокупности единичных показателей с целью получения одного комплексного определяется чисто практическими задачами.
Обобщающим показателем качества может быть:
– главный, наиболее значимый единичный показатель, отражающий основное назначение изделия;
– средний взвешенный комплексный показатель;
– интегральный показатель качества.
Средневзвешенные показатели. Комплексную оценку (технического уровня машин) по средневзвешенным показателям качества продукции применяют в тех случаях, когда затруднительно или невозможно определить главный, обобщенный показатель качества и его функциональную зависимость от исходных показателей качества. Обычно используют средний взвешенный арифметический или средний взвешенный геометрический показатель качества.
Среднее арифметическое взвешенное (3)
(3)
Среднее гармоническое взвешенное (4)
(4)
применяется в том случае, если между слагаемыми разброс более значительный.
Среднее квадратическое взвешенное (5)
(5)
применяется в методе наименьших квадратов и широко используется в квалиметрии.
Среднее геометрическое взвешенное (6)
(6)
является наиболее распространенным и универсальным, применяется при получении комплексного показателя неоднородных показателей качества, имеющих значительный разброс,
где К – комплексный средневзвешенный показатель;
Qi – относительные показатели качества 
;
Mi – коэффициент весомости i -го показателя;
n – число показателей, входящих в средневзвешенный показатель.
3.2.2.1 Построение иерархического дерева свойств качества. Таким образом, при выборе свойств нужно придерживаться следующих положений:
- свойства качества рассматриваются как классификационная система;
- основу классификации составляет признак, определяемый целью, с которой проводится оценка качества;
- количество свойств качества, включаемых в классификацию, должно удовлетворять требованиям необходимости и достаточности.
С точки зрения его оценки качество можно представить в виде иерархической многоуровневой структуры – «иерархического дерева свойств качества». На самом низком (нулевом) уровне находится «качество в целом» как обобщенное комплексное свойство, на первом уровне – определяются группы показателей качества, относящихся к классификации по характеризуемым свойствам (назначения, эргономические, экологические и т.д.), на втором уровне подгруппы показателей, на самом верхнем – простые единичные свойства (рис. 2)
 |
Свойства
m -го
уровня
Свойства 2-го
уровня
Свойства 1-го
уровня
Свойства 0-го
уровня
Рис. 2. Иерархическое дерево свойств качества
Построение «иерархического дерева качества» начинают с составления перечня единичных показателей качества (единичных свойств), которые могут оказаться существенными для решаемой задачи оценивания качества. Выбранные показатели качества должны, главным образом, учитывать требования потребителей. В «дерево свойств» не следует включать показатели, находящиеся в функциональной зависимости с другими показателями «дерева».
Для определения классификационных групп и подгрупп показателей качества, используют классификацию по характеризуемым свойствам.
По характеризуемым свойствам показатели качества продукции делятся на двенадцать групп. Некоторые группы имеют подгруппы.
1. Показатели назначения характеризуют свойства продукции, определяющие ее основные функции, степень соответствия целевому назначению, область применения. В соответствии с этим они подразделяются на подгруппы:
– классификационные показатели характеризуют принадлежность продукции к определенной классификационной группе. Например, для кранов – грузоподъемность; для двигателей – мощность (электродвигателя, экскаватора, локомотива, автомобиля), грузоподъемность лифта, башенного крана; для бензина – октановое число;
– показатели функциональной и технической эффективности характеризуют полезный эффект от эксплуатации или потребления и прогрессивность технических решений, закладываемых в продукцию. Например, производительность оборудования (компрессора, гидропомпы, станки, насосы) – точность прибора, водонепроницаемость ткани;
– конструктивные показатели характеризуют основные проектные и конструкторские решения. Например, массогабаритные характеристики;
– показатели состава и структуры характеризуют содержание в продукции химических элементов или структурных групп. Например, влажность древесины, количество узлов в сложном изделии.
2. Показатели экономного использования сырья, топлива, материалов, энергии характеризуют свойства изделия, определяющие экономическую рациональность конструкции, то есть приспособленность ее к эффективному использованию ресурсов при функционировании по назначению.
Эти показатели характеризуют свойства изделия, отражающие его техническое совершенство по уровню или степени потребляемых ресурсов. К ним относятся:
- удельный расход основных видов сырья, топлива, материалов, энергии на единицу основного показателя качества;
- удельная масса изделия на единицу основного показателя качества;
- коэффициент использования материальных ресурсов – отношение полезного расхода к расходу на производство единицы продукции;
- коэффициент полезного действия.
Удельный расход электроэнергии, тепла, топлива, природного газа, сжатого воздуха может являться комплексным показателем ресурсоемкости рабочего процесса. Для комплексной оценки ресурсосберегающих свойств можно применить единый комплексный показатель, характеризующий суммарные затраты всех видов ресурсов на производство, применение поддержание в работоспособном состоянии изделия в соответствии с его назначением.
3. Показатели надежности. Показатель надежности – главный при оценке качества машин, механизмов, приборов, оборудования. Он характеризует свойства изделия сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, выражающих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. Показателями надежности являются долговечность, безотказность, ремонтопригодность, сохраняемость.
Долговечность – свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов. Предельное состояние определяется невозможностью его дальнейшей эксплуатации или снижением эффективности, либо требованиями безопасности и оговаривается в технической документации. Единичными показателями долговечности служит ресурс и срок службы. Ресурс – это наработка изделия до предельного состояния, оговоренного в технической документации. Срок службы – календарная продолжительность эксплуатации изделия до момента возникновения предельного состояния, оговоренного в технической документации, или до списания.
Безотказность – свойство изделия сохранять работоспособность в течение некоторой наработки без вынужденных перерывов. Для изделий, не ремонтируемых или заменяемых после первого отказа, а также изделий, для которых из-за условий безопасности отказы недопустимы, единичными показателями безотказности являются: установленная безотказная наработка, средняя наработка до отказа, средняя наработка на отказ, вероятность безотказной работы, интенсивность отказов. Для ремонтируемых изделий показателями безопасности могут служить, например, наработка на отказ, параметр потока отказов, вероятность безотказной работы.
Ремонтопригодность – это приспособленность к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонта. Под устранением отказов подразумевается восстановление работоспособности. Единичными показателями ремонтопригодности служат: среднее время восстановления работоспособного состояния, вероятность восстановления работоспособного состояния, средняя трудоемкость ремонта.
Сохраняемость – свойство изделия сохранять эксплуатационные показатели долговечности, безотказности, ремонтопригодности в течение и после срока хранения и транспортирования, установленного в технической документации. Единичными показателями сохраняемости могут служить средний срок сохранности (например, для технических изделий) и назначенный срок хранения (например, для пищевых продуктов).
4. Эргономическим показателям соответствует удобство и комфорт потребления (эксплуатации) изделия. То есть насколько удобна и комфортна продукция при ее потреблении, например, удобно ли сидеть в изготовленном кресле, не душно ли носить одежду, сшитую из ткани, выпускаемой предприятием.
Показатель эргономичности характеризует приспособленность изделия к эксплуатации и проявляется в производственных процессах при функционировании системы «человек – изделие – среда использования».
Классификация и номенклатура эргономических показателей включает следующие подгруппы:
первая подгруппа гигиенических показателей характеризует соответствие изделия гигиеническим условиям жизнедеятельности и работоспособности человека при взаимодействии его с изделием: уровень микроклиматических факторов (температуры, влажности, давления); характеристика освещения; уровень шума, вибрации и перегрузок; уровень излучений; уровень подвижности и сменяемости воздушного потока; состав воздушной смеси; уровень напряженности магнитного, электрического и электромагнитного полей;
второй подгруппе антропометрических показателей свойственна степень соответствия изделия эргонометрическим требованиям к рабочей позе, зонам досягаемости, хватке руки, в том числе соответствия изделия и его элементов размерам и форме тела человека и его частей; распределение массы тела человека;
третья подгруппа физиологических (психофизических) показателей характеризует соответствие конструкции изделия возможностям человека: скоростным, зрительным, слуховым и осязательным;
четвертая подгруппа психологических показателей объединяет показатели соответствия изделия возможностям восприятия и переработки информации при его использовании, закреплению и формированию вновь обретаемым навыкам человека (с учетом легкости и быстроты формирования);
5. Эстетические показатели подразделяются на подгруппы, характеризующие следующие свойства:
- художественную выразительность (оригинальность художественного замысла, соответствие стиля окружающей среде, образную и декоративную выразительность);
- рациональность формы (масштабная согласованность формы целого и частей соответствие формы назначению изделия);
- целостность композиции (соподчиненность целого и частей, упорядоченность графических и изобразительных элементов);
- совершенство производственного исполнения (чистота выполнения контуров и сопряжений, четкость исполнения фирменных знаков и указателей).
6. Показатели технологичности выявляют способность изделия выполнять свои функции в заданных условиях использования по назначению. Они характеризуют состав и структуру или конструкцию продукции с точки зрения ее приспособленности к достижению оптимальных затрат всех видов ресурсов при производстве, эксплуатации или потреблении и восстановлении для заданных значений показателей качества продукции, объема ее выпуска и условий выполнения работ.
Порядок и методы выбора, применения, показатели технологичности устанавливаются в зависимости от вида изделий, типа производства и стадии разработки конструкторской документации согласно нормативно-технической документации.
К основным единичным показателям технического эффекта относятся:
- удельная трудоемкость изготовления изделия;
- удельная материалоемкость в изготовлении и эксплуатации;
- коэффициент использования материала;
- трудоемкость технического (технологического) обслуживания и ремонта;
- трудоемкость транспортирования и хранения;
- энергоемкость в изготовлении, техническом (технологическом) обслуживании и ремонте;
- длительность цикла технологической подготовки производства. Единичные показатели устанавливают в отраслевых методиках оценки уровня качества изделий, выпускаемых отраслью.
Показатели технологичности применяются при планировании, прогнозировании и оценке технического уровня и качества продукции. Они отражаются в стандартах, технических условиях и картах технического уровня и качества продукции. Базовые показатели технологичности систематически обновляются и постоянно поддерживаются на уровне лучших аналогичных показателей.
7. Показатели транспортабельности выявляют приспособленность продукции к подготовительным и заключительным операциям, связанным с транспортированием, и затраты, связанные с транспортированием. Эти показатели выбирают конкретно для определенного вида транспорта: железнодорожного, воздушного и т. д., а иногда для конкретного вида транспортных средств или для смешанных перевозок. Показателями транспортабельности являются:
- средняя трудоемкость подготовки единицы продукции к транспортированию;
- средняя стоимость перевозки единицы продукции на 1 км для определенного транспортного средства;
- средняя продолжительность разгрузки партии продукции конкретного объема из средств транспортирования определенного вида;
- максимально возможное использование емкости транспортного средства, выраженное в единицах продукции;
- доля продукции, сохраняющей в заданных пределах свои свойства за время транспортирования и др.
Чтобы оценить показатели транспортабельности, необходимо знать данные о массе и объеме единицы продукции, показатели сохраняемости продукции, нормы погрузочно-разгрузочных работ, восприимчивость перевозимых грузов к тепловым и механическим внешним воздействиям и др.
8. Показатели стандартизации и унификации свидетельствуют о насыщенности продукции стандартными, унифицированными и оригинальными составными частями, а также об уровне унификации с другими изделиями.
К стандартным изделиям относятся составные части изделия, выпускаемые по государственным и отраслевым стандартам.
К унифицированным относятся:
- составные части изделия, выпускаемые по стандартам данного предприятия, если они используются хотя бы в двух различных изделиях, изготавливаемых этим предприятием;
- составные части изделия, получаемые предприятием в готовом виде как комплектующие составные части, в порядке кооперации с другими предприятиями;
- заимствованные составные части изделия, то есть ранее спроектированные как оригинальные (для конкретного изделия) и примененные в двух или более изделиях, а также составные части снятых с производства изделий при условии, что эти части отвечают современным требованиям.
К оригинальным относятся составные части изделия, разработанные только для данного изделия.
В группу показателей стандартизации и унификации входят коэффициенты: применяемости; повторяемости; взаимной унификации для группы изделий.
9. Патентно-правовые показатели качества выявляют степень обновления технических решений, использованных при получении продукции, патентную чистоту и защиту продукции, ее конкурентную способность на мировом рынке, а также возможность беспрепятственной реализации продукции в России и за рубежом.
К патентно-правовым относятся:показатель патентной защиты Р п.з, который выражает степень защиты авторскими свидетельствами в России и патентами стран предполагаемого экспорта или продажи лицензии наотечественные изобретения. Он позволяет судить о воплощении в изделии отечественных технических решений, признанных изобретениями в РФ и за рубежом.
Показатель патентной чистотыР п.ч – выражает степень воплощения в изделии, предназначенном для реализации только внутри страны, технических решений, не попадающих под действие выданных в РФ патентов исключительного права, а для изделия, предназначенного для реализации и за рубежом, – технических решений, не попадающих также под действие патентов, выданных в странах предполагаемого экспорта. Этот показатель позволяет судить о возможности беспрепятственной реализации изделия в России и за рубежом.
Показатель территориального распространения П тр применяется в том случае, если патентная чистота не обеспечивается во всех странах предполагаемого экспорта.
10. Экологические показатели характеризуют уровень вредных воздействий на окружающую среду, возникающих при эксплуатации или потреблении продукции. К данной группе относятся показатели:
- содержание вредных примесей, выбрасываемых в окружающую среду;
- концентрация вредных веществ в окружающей среде;
- механическое, радиационное, звуковое и другие виды вредного физического воздействия;
- используемое пространство (площади, объем и т. д.);
- восстановление используемых веществ, материалов, компонентов;
- вероятность выбросов вредных частиц, газов, излучений при хранении, транспортировании, эксплуатации или потреблении продукции.
Сравнение экологических показателей должно осуществляться исходя из требований по охране окружающей среды согласно международным стандартам, рекомендациям, нормам; системе государственных стандартов в области охраны и улучшения использования природных ресурсов и другим нормативным документам в этой области.
11. Показатели безопасности характеризуют свойства изделия, гарантирующие безопасность человека и других объектов на всех режимах его эксплуатации, при обслуживании, транспортировании и хранении. Номенклатуру показателей безопасности устанавливают в соответствии с требованиями стандартов Системы безопасности труда ССБТ.
Показатели безопасности должны содержать требования по защите человека в условиях аварийной ситуации, не санкционированной и не предусмотренной правилами эксплуатации, в зоне возможной опасности. К этим показателям относятся:
- вероятность безопасной работы человека в течение определенного времени;
- время срабатывания защитных устройств;
- сопротивление изоляции токоведущих частей, с которыми возможно соприкосновение человека;
- электрическая прочность высоковольтных частей.
Качественные характеристики продукции могут служить также показателями безопасности: наличие блокирующих устройств, ремней безопасности, ограждающих устройств.
12. Экономические показатели характеризуют затраты на разработку, изготовление, эксплуатацию или потребление продукции. К ним относят:
- затраты на изготовление и испытание опытных образцов;
- себестоимость изготовления продукции;
- затраты на расходные материалы при эксплуатации технических средств.
Показатели экономичности изделия определяют величину затрат, необходимых для проведения мероприятий, направленных на снижение себестоимости и цены; повышение его качества, прибыли, рентабельности.
Расчет средневзвешенного показателя. После построения дерева назначаются коэффициенты весомости, каждое свойство принимается равным единице и в зависимости от весомости свойств входящих в его состав, распределяются значения.
Далее производится расчет коэффициентов весомости Мi, т.е. что бы определить значение весомости единичных свойств (выбранных для оценки уровня качества) необходимо суммировать все значения определяемого показателя, входящих в иерархию.
По выбранным для расчета формулам (3-6) определяют значение комплексного средневзвешенного показателя.
Вывод: по полученным значениям комплексного средневзвешенного показателя определяют лучшую модель, у которой наибольшее значение комплексного показателя и худшую – у которой наименьшее значение показателя.
3.2.2.2 Определение коэффициента весомости экспертным методом
Коэффициенты весомости показателей качества определяются экспертным методом ранжирования.
В столбец 1 таблицы 3 заносятся показатели качества, выбранные для оценки. Ранжирование предполагает расстановку объектов измерений или показателей качества в порядке их предпочтения или важности. Для этого экспертам предлагают проранжировать (упорядочить) параметры в порядке возрастания важности, то есть минимальный ранг 1 получает наименее важный показатель, следующий, наименее важный из оставшихся показателей, получает ранг 2 и так далее. Наиболее важному показателю присваивается ранг n. Количество экспертов должно составлять от 5 до 7 человек. Данные экспертной оценки заносим в таблицу 3 столбец 2.
Таблица 3:
Определение коэффициентов весомости экспертным методом
| Номер объекта экспертизы | Оценка эксперта (ранжирование) | Сумма рангов | Коэффициент весомости Мi | Отклонение от среднего арифметического | Квадрат отклонения от среднего арифметического | ||||
| Т=∑R | ∑ = S |
В столбце 3 записывают значение суммы рангов ∑R, т.е. все оценки экспертов по показателю качества суммируют.
Значение коэффициентов весомости определяют по формуле 7 и заносят в столбец 4:
(7)
где, Мi – коэффициент весомости i -го свойства;
Ri – сумма рангов i -го свойства;
Т – сумма Ri.
В столбце 5 записывают значения, получаемые путем определения разности 
. Значение 
формуле 8:
= 
(8)
где, 
– среднее арифметическое значение;
n – количество Ri.
В столбец 6 записывают значения, полученные путем возведения в квадрат данных столбца 5.
Для дальнейшего использования данных, необходимо произвести оценку надёжности проведённой экспертной оценки на основании расчёта коэффициента конкордации W (формула 9) и c2W критерия Пирсона формула (10).
(9)
где S – сумма квадратов отклонений суммы рангов каждого объекта экспертизы от среднеарифметического рангов;
n – число экспертов;
m – число объектов экспертизы.
Коэффициент конкордации может принимать значения от 0 (при отсутствии согласованности) до 1 (при полном единодушии). Допускается применение значений коэффициента весомости определенного экспертами при степени согласованности W > 0,75.
Существенность значения W устанавливают с помощью критерия 
(распределение Пирсона)
. (10)
Значение сравнивают с табличным значением (прил. В) при заданном уровне значимости α и числе степеней свободы f = n – 1. При > 
степень согласия между исследователями (значение коэффициента конкордации W ) не вызывает сомнения [3].
По полученным результатам, делаем вывод о степени согласованности экспертов и возможности использования данных для дальнейших исследований, а именно расчет комплексного средневзвешенного показателя по выбранным для расчета формулам (3-6).
Вывод: по полученным значениям комплексного средневзвешенного показателя определяют лучшую модель, у которой наибольшее значение комплексного показателя и худшую – у которой наименьшее значение показателя.
3.2.2.3 Анализ результатов проведенных исследований. Для анализа полученных результатов строим сравнительную таблицу для «иерархического дерева свойств качества» и «экспертной оценки» (табл. 4).
Таблица 4
Комплексные показатели качества
 Образцы
Методы
| |||||||
| Иерархический | |||||||
| Экспертный |
По данным таблицы 4 делаем вывод о проведенной оценке, сравниваем и анализируем полученные данные. Делаем заключительный вывод по полученным результатам.