Методы и средства обеспечения качества и надёжности продукции предприятия интегрированной структуры оборонно-промышленного комплекса

Актуальность работы. Перспективы организации бездефектного производства на наукоёмких машиностроительных предприятиях оборонно-промышленного комплекса (ОПК) России зависят от внедрения эффективных информационно-аналитических методов и средств в системе управления качеством. В условиях уменьшения финансирования и сокращения сроков на разработку и отработку изделий оборонной продукции (ОП) с одновременным повышением требований к их безотказности задача экспериментального подтверждения выполнения требований, а также результативности мероприятий по повышению качества, становится все более сложной научно-методической проблемой в первую очередь для наукоёмкой мелкосерийной и уникальной (единичной) продукции, когда размерность требуемых выборок и продолжительность экспериментальных работ делают проведение натурных испытаний методически и экономически невозможными. Современная мировая практика информационной поддержки выпускаемой продукции указывает, что использование математических и информационных моделей состояния и динамики качества продукции, методических подходов к цифровой трансформации данных и проведению статистических исследований позволяет повысить результативность системы менеджмента качества (СМК) и, соответственно, обеспечить управление качеством и надёжностью продукции, в том числе за счёт повышения точности и достоверности оценок показателей качества и надёжности при одновременном снижении затрат на натурные испытания. Исследования, проведённые 2017 и 2018 годах, в организациях интегрированной структуры показали отсутствие современного программно-аналитического обеспечения в СМК предприятий и, как следствие, дефицит информационной среды, обеспечивающей управление качеством и надёжностью оборонной продукции. В этой связи задача по разработке и внедрению информационно-аналитических методов и средств управления качеством и надёжностью изделий оборонной продукции, повышающих результативность СМК предприятий ОПК, имеет значительную актуальность. Цель работы – Повышение качества и надёжности продукции предприятия интегрированной структуры ОПК на основе разработки и внедрения информационноаналитических методов и средств управления процессами СМК. Для достижения поставленной цели в диссертационном исследовании решены следующие задачи: 1. Построение архитектуры и разработка модели, а также средств программного обеспечения автоматизированной информационной системы для управления качеством и надёжностью оборонной продукции. 2. Разработка методов, обеспечивающих достоверную статистическую оценку качества и надёжности оборонной продукции, покупных комплектующих изделий (ПКИ), а также результатов параметрического контроля изделий оборонной продукции с использованием автоматизированной информационной системы. 3. Разработка метода проверки результативности мероприятий по обеспечению качества и надёжности оборонной продукции с использованием данных, интегрируемых в автоматизированную информационную систему. Научная новизна: 1. Предложена информационная модель процессов управления качеством и надёжностью продукции предприятия интегрированной структуры ОПК на основе нереляционной объектно-ориентированной системы управления баз данных (СУБД) в составе автоматизированной информационной системы, что, в отличие от реляционных СУБД, позволило организовать поэтапную разработку и внедрение модульной архитектуры программного продукта и обеспечило ускоренную автоматизацию обработки информационных потоков СМК предприятия. 2. Разработан метод определения коэффициентов влияния воздействующих факторов на надёжность оборонной продукции, обеспечивающий оценку качества и надёжности, на основе объединения статистической информации, полученной на этапах жизненного цикла изделий с использованием автоматизированной информационной системы, что создало условия для сокращения расходов материальных ресурсов на проведение натурных испытаний оборонной продукции. 3. Разработан метод статистической оценки результатов параметрического контроля оборонной продукции, основанный на усовершенствованном трехпараметрическом распределении случайной величины, что позволяет повысить достоверность контроля технического состояния изделий. 4. Разработан метод проверки результативности мероприятий по обеспечению качества и надёжности оборонной продукции на основе группировки отказов по технологическим признакам во временных интервалах жизненного цикла изделий с использованием автоматизированной информационной системы, что позволяет оперативно оценивать эффективность доработок без дополнительных затрат на натурные испытания. Положения, выносимые на защиту: 1. Информационная модель процессов управления качеством и надёжностью продукции в рамках СМК предприятия интегрированной структуры ОПК с использованием нереляционной объектно-ориентированной СУБД в составе автоматизированной информационной системы. 2. Метод определения коэффициентов влияния воздействующих факторов на надёжность оборонной продукции, обеспечивающий оценку качества и надёжности этой продукции, на основе объединения статистической информации, полученной на этапах жизненного цикла изделий с использованием автоматизированной информационной системы. 3. Расширение области применения расчётно-экспериментального метода для оценки показателей надёжности оборонной продукции на основе внедрения системы сбора и анализа данных в составе автоматизированной информационной системы, а также применения методики объединения статистической информации, полученной при мониторинге процессов жизненного цикла изделий при различных воздействующих факторах с использованием коэффициентов влияния. 4. Методика определения и уточнения показателей надёжности ПКИ, ЭКБ и ЭРИ на основе статистической информации, собранной в автоматизированной информационной системе. 5. Метод статистической оценки результатов параметрического контроля оборонной продукции, основанный на усовершенствованном трехпараметрическом распределении случайной величины. 6. Метод проверки результативности мероприятий по обеспечению качества и надёжности изделий оборонной продукции на основе группировки отказов по технологическим признакам во временных интервалах жизненного цикла изделий с использованием автоматизированной информационной системы. Теоретическая значимость работы заключается в создании информационноаналитических средств и методов на основе цифровых технологий, используемых для исследования проблемных вопросов обеспечения надёжности, а также совершенствования систем обеспечения надёжности образцов вооружения на стадиях разработки, испытаний и эксплуатации (Акты реализации результатов от ФГБУ «3 ЦНИИ» МО РФ в НИР шифр «Дружба-20» и НИР шифр «Устойчивость»). Полученные результаты были использованы при уточнении методических основ построения системы управления качеством и надёжностью образцов вооружения по стадиям жизненного цикла, а также для обоснования требований к выбору оцениваемых показателей надёжности продукции ОПК. Практическая значимость работы состоит в цифровизации информационного пространства СМК путём разработки и внедрения нереляционной, объектно-ориентированной СУБД в составе автоматизированной информационной системы (Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2018620285), обеспечивающей на основе собранной статистической информации внедрение математического аппарата для достоверной оценки и анализа качества и надёжности оборонной продукции. Реализация результатов работы осуществлена, в части теоретических и практических положений, отражённых в полном объёме в стандартах предприятия АО «ГосНИИП», а также в рамках реализации мероприятий по повышению качества и надёжности оборонной продукции на предприятиях НИИ «Полюс» и ПАО ТЗ Электроприбор, что подтверждается Актами внедрения. Достоверность результатов исследования обеспечивается корректным применением математического аппарата и программного обеспечения; подтверждается репрезентативностью полученных выборок статистических данных, а также согласованностью проведённых статистических оценок количественных значений показателей качества и надёжности оборонной продукции с результатами натурных испытаний на основе эмпирических методов. Область исследований диссертации соответствует пункту 1 и 4 паспорта специальности 2.5.22: • п. 1 Методы анализа, синтеза и оптимизации, математические и информационные модели состояния и динамики процессов управления качеством и организации производства. • п. 4 Инновации при разработке, развитии, цифровизации СМК предприятий и организаций. Апробация работы проводилась и получила положительную оценку на заседании пленума НТС предприятия АО «ГосНИИП» в 2018 и 2022 годах, а также на 19 научных конференциях, включая международные, в том числе: научно-техническая конференция МО РФ «Научно-технические проблемы обеспечения надёжности образцов вооружения военной и специальной техники и пути их решения» (3 ЦНИИ МО РФ, 2018), научная конференция "Социально-психологические, управленческие и маркетинговые направления развития цифровой экономики" (Москва, 2019 г.), Всероссийская научно-практическая конференция "Перспективные системы и задачи управления. Управление и обработка информации в технических системах" (Нальчик, 2019), I - III всероссийские научно-технические конференции "Отечественный и зарубежный опыт обеспечения качества в машиностроении" (Тула, 2019, 2020, 2022), 5-ая международная научная конференция "Электронная компонентная база и микроэлектронные модули" (Алушта, 2019 г.), Десятый международный аэрокосмический конгресс IAC'2021 (Москва, 2021), V всероссийская научно-практическая конференция "Системы управления жизненным циклом высокотехнологической продукции в машиностроении: современные вызовы, новые источники развития" (Москва, 2022) и др. Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 28 научных работах, из которых 6 – без соавтора, в том числе одна статья в журнале, входящем в БД Web of Sсience и Scopus, 9 статей в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, и 19 в сборниках трудов научных конференций. Получено свидетельство о государственной регистрации базы данных №201862028. Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, трёх глав, основных результатов и выводов, списка литературы из 119 наименований, а также 6 приложений. Работа изложена на 172 страницах машинного текста, работа содержит 44 рисунка и 13 таблиц.