Предположим, что номинальный размер отверстия составляет 13,25 мм, и представим на момент, что получился как раз идеальный диаметр, в точности равный 13,25 мм, по крайней мере в пределах точности наших средств измерений (это, конечно, нереально, и мы вскоре ослабим эту предпосылку). Рассмотрим диаметр вала. Каким он может быть? Не 13,25 мм в точности, поскольку в этом случае он не будет скользить в отверстии, – посадка будет слишком тугой. Может быть, 13,15 мм как раз подойдет, с зазором в 0,10 мм для заполнения смазкой? Ну что же, так могло бы быть в идеале, а что происходит на практике? Давайте определим границы допуска в виде 13,15 мм ± столько-то и столько-то. Каковы же должны быть эти «столько-то»? Они не могут быть такими большими, как 0,10 мм, давая разброс 13,05–13,25 мм, поскольку, как мы уже определили, диаметр 13,25 мм не обеспечивает нужной посадки. Давайте попробуем 13,15 ± 0,08 мм, т. е. интервал 13,07–13,23 мм. Это все еще может давать слишком большую степень свободы: 13,23 мм может давать очень тугую посадку, а 13,07 мм – слишком свободную.
Итак, именно здесь начинаются споры. Такие границы допуска возможны, но вызывают трудности. Мы чувствовали бы себя намного лучше, если бы могли установить границы, дающие 13,15 ± 0,05 мм, т. е. от 13,10 до 13,20 мм. Сложность в том, что технологический отдел утверждает, будто не может обеспечить такой узкий диапазон, хотя каждый понимает, что производство и технологи всегда скрывают и преуменьшают свои реальные возможности, желая прикрыть себе сами знаете что! С другой стороны, технологи знают, что разработчики и конструкторы всегда требуют большей точности, чем требуется на самом деле. Процитируем слова, сказанные Джоном Бетти в видеофильме компании Ford:
«Каждый знает, что инженеры-разработчики требуют допуски, вдвое превышающие нужные на самом деле, поскольку знают, что парни в цехах будут обеспечивать их в соответствии с чертежами в лучшем случае лишь в отдельные периоды времени».
Споры продолжаются, возможно, приостанавливаясь на компромиссных 13,15 ± 0,07 мм. Заметим попутно, что этот весьма распространенный тип «переговоров» – проявление традиционной соревновательной, конкурентной обстановки внутри предприятия вместо атмосферы кооперации и сотрудничества. Иными словами, в данном случае отсутствует культура взаимоотношений по принципу «сотрудничество: выигрывают все», которая в настоящее время занимает место среди наиболее приоритетных задач в учении Деминга (см. главу 15).
На чем бы мы ни закончили процесс обсуждения границ допусков, мы чувствуем некоторую алогичность всей этой концепции. С точки зрения здравого смысла далеко не все то, что попадает в границы допуска, на самом деле хорошо, и не все, что за их пределами, – плохо. Валы, имеющие диаметр, близкий к номинальному значению в 13,15 мм, – хороши. А те, что находятся близко к границам 13,08 и 13,22 мм, – менее хороши по совершенно очевидным причинам: те из них, что близки к 13,08 мм, имеют довольно свободную посадку, а те, что близки к 13,22 мм, – довольно плотную. То же самое, хотя, конечно, в меньшей степени, было бы справедливо, если бы мы смогли убедить производственников согласиться на диапазон 13,15 ± 0,05 мм. Более того, каких бы границ мы ни придерживались, довольно нелогично утверждать, что вал со значением диаметра, только-только попавшим внутрь интервала допуска, хорош, в то время как вал с диаметром, лишь незначительно выходящим за границы, – плох и должен быть отбракован. Например, можем ли мы вообще говорить на практике о каком-либо различии между валами с диаметрами 13,075 мм и 13,085 мм или 13,079 мм и 13,081 мм?
Далее, во всех этих обсуждениях предполагалось, что мы производим идеальные отверстия с диаметром 13,25 мм. Но мы не умеем это делать. Процесс производства отверстий тоже подвержен вариациям – возможно, даже больше, чем производство валов, так как это может быть более сложный процесс. Поэтому здесь приходится начинать все с начала.
Производственники непреклонны в том, что при изготовлении отверстий они не могут обеспечить допуск более точный, чем ± 0,20 мм. Так ли это на самом деле? Кто знает? Возможно, так же как и ранее (в среде, где преобладает дух конкуренции, а не сотрудничества), они защищают себя определенным запасом. Как уже предполагалось, весьма часто для производственников указывают предел точности, как минимум равный удвоенной величине того, что они могут достичь на самом деле. Однако после ожесточенных препирательств они тем не менее не захотят уступать больше, пообещав попробовать обеспечить интервал 13,25 ± 0,15 мм, т. е. от 13,10 мм до 13,40 мм. Разумеется, это приводит к тому, что все наши предшествующие рассуждения можно забыть. Ясно, что многие валы внутри допускового диапазона (крайних значений допусков 13,08 мм – 13,22 мм) теперь не имеют никаких шансов подойти к отверстиям, для которых они предназначены!
Итак, споры начинаются вновь. Может быть, производственников в конце концов принудят обеспечивать диапазон 13,25 ± 0,10 мм, т. е. 13,15 мм – 13,35 мм (что, как они думают, они сделают всегда – стратегия двойного запаса сработала еще раз!). Так как же теперь обстоят дела с допуском для валов? Теперь, оказывается, достаточно трудно определить даже их номинальное значение, не говоря уже о границах. Значение 13,15 мм не подходит, поскольку даже оно не обеспечит нужной посадки для отверстий, находящихся вблизи нижней границы, не говоря уже о больших значениях диаметра валов. Может быть, после дальнейшей борьбы мы принудим производственников согласиться на диапазон 13,05 ± 0,05 мм, т. е. от 13,00 до 13,10 мм? Это с уверенностью позволяет избежать несовмещения вала с отверстием, если оба они находятся в пределах своих границ. Но при таком положении дел нам предстоит иметь дело с большим числом нежелательно ослабленных посадок. По-видимому, следует слегка сдвинуть диапазон диаметров валов в сторону больших значений, принимая риск несовпадения небольшой доли валов, но получая взамен много большее количество нормальных совпадений. Итак, этот стрессовый процесс продолжается.
В результате становится ясно, что границы допусков на самом деле – неэффективное средство для описания и контроля процессов. И конечно же, большинство производственных процессов имеет существенное количество подобных взаимосвязей, и по каждому из этих процессов могут возникнуть похожие дебаты. Почти всегда трудно указать интервал, который реалистично разделял бы продукцию или функцию на «хорошие» или «плохие». Использование допусков создает впечатление, что такое разделение возможно. Но в реальности происходит так, что их границы каким-то образом заданы и определены, а понятия «хороший» или «плохой» затем начинают определяться в контексте этих границ – таким образом, мы попадаем в царство, где сами определяем правила игры.
Конечно, для характеристики и определения качества некоторых продуктов и функций использование допусков весьма эффективно: например, «восемнадцатикаратное золото» или «двухчасовая обработка пленки». Кроме подобных примеров, где важность допусков самоочевидна, Деминг приводит лишь один случай, где границы допуска представляют реальную границу между хорошим и плохим. Его пример относится к концентрации редкоземельного элемента колумбия в листовой стали, где его содержание критично с точки зрения пригодности стали к сварке. Вероятно, кто-то сможет привести и другие примеры, но можно утверждать, что они составят весьма малое подмножество.
Здесь будет разумно заранее прояснить возникающее порой непонимание. Использование границ допуска, к которым мы относимся без всякого энтузиазма, может кому-то показаться подобным использованию операциональных определений (см. главу 7), важность которых мы подчеркивали ранее. И если границы допусков действительно нужны, то их надо операционально определить, включая указание недвусмысленного метода их измерения. Надо ввести правила, определяющие, когда какой-либо продукт должен быть возвращен на доработку, переделку, перепечатку, отправлен в брак или по его поводу должны быть принесены извинения, – иначе воцарится путаница. Но это не означает, что данные правила определяют, что есть плохо, и основываясь на этом, предлагают действовать так, будто все, что не подпадает под действие этих правил, полностью удовлетворительно. Разумеется, мы не хотим производить, а тем более – позволить нашему потребителю получать от нас что-либо плохое, – это должно быть ясно без лишних слов. Разница в подходах заключается в понимании того, что не считается плохим!
«Конечно же, мы не хотим нарушать допусков, но мы должны делать лучше, чем предписывается ими».
Конечно, японцы ссылаются на допуски. Но в Японии они играют скорее роль начальной точки отсчета, в то время как нашей конечной целью всегда было их достижение. Однако целью должно быть проектирование системы таким образом, чтобы она удовлетворяла требованиям допусков с самого начала, и затем осуществлять улучшения исходя из данной точки. Это существенно другая философия, и она дает совершенно иной результат.
Конечно, японцы ссылаются на допуски. Но в Японии они играют скорее роль начальной точки отсчета, в то время как нашей конечной целью всегда было их достижение. Однако целью должно быть проектирование системы таким образом, чтобы она удовлетворяла требованиям допусков с самого начала, и затем осуществлять улучшения исходя из данной точки. Это существенно другая философия, и она дает совершенно иной результат.
Мы помним слова Деминга о том (см. главу 7), что трехсигмовый интервал Шухарта дает нам «операциональное определение особых причин вариаций» или, еще более удачно, «критерий, когда мы должны начать поиск особых причин». Из главы 4 мы хорошо знаем, что думает Деминг о практике нанесения на контрольные карты каких-либо других «линий действия» – в том числе границ допусков. Таким образом, мы наблюдаем как раз тот случай, когда операциональные определения не имеют ничего общего с границами допусков, а также пример использования этих определений в качестве ключевого пункта в деле осуществления улучшений.
Итак, если пригодность или непригодность нельзя описать в терминах границ допусков, что нам остается взамен? Давайте вернемся к производству тех самых отверстий для валов с номинальным диаметром 13,25 мм. Истина заключается в том, что чем ближе диаметр к номинальному значению, тем выше качество отверстия. И чем дальше он от номинального значения – тем хуже. Серьезность, значимость этих нежелательных отклонений повышаются непрерывно, по мере того как значение удаляется от номинального; 13,25 мм – это самое лучшее значение, лучшее, чем какое-либо другое; 13,26 мм – уже не так хорошо, очевидно, это значение не вызовет каких-либо больших проблем, однако оно не так хорошо, как 13,25. Аналогично 13,27 мм хуже, чем 13,26 мм, а 13,28 мм хуже, чем 13,27. И т. д. Таким же образом мы можем рассматривать этот процесс при изменениях диаметра в тысячных и даже еще меньших долях: тогда получится, что 13,274 мм хуже, чем 13,273 мм. Подобный характер зависимости должен наблюдаться при отклонении и в меньшую сторону от номинала – 13,25 мм, – при этом положение дел может ухудшаться так же, как и при отклонениях в бо́льшую сторону; но нарастание значимости отклонений может быть и более быстрым, и более медленным.
В проблеме, которую мы рассматриваем, существует еще одна сторона. Как уже было сказано, серьезных затруднений не возникает, если диаметр равен 13,26 мм, а не 13,25 мм. И в самом деле, трудности, по всей видимости, будут здесь незначительными. Ну а что произойдет при переходе от 13,26 мм к 13,27 мм? Вызовет ли это незначительное отклонение вред? А что будет при переходе от 13,27 мм к 13,28 мм? Вопрос в том, будут ли все последовательные изменения диаметра на фиксированную величину в 0,01 мм всегда давать один и тот же эффект ухудшения? Ответ таков: практически всегда эффект будет изменяться. И чем дальше мы отклоняемся от номинального значения, тем более серьезными окажутся последствия от каждого последующего приращения диаметра. Следующий ниже пример продемонстрирует это более наглядно.
Некоторым читателям, особенно не вовлеченным в производственную деятельность, наше обсуждение может показаться далеким от их собственных проблем. Но на самом деле это не так. Пит Джессап из Ford Motor Company предложил пример, который относится практически к каждому из нас. Рассмотрим температуру в комнате, в которой мы находимся. Все мы разные: одни любят тепло, другие – прохладу, поэтому идеальная номинальная температура будет зависеть от наших пристрастий. Может быть, вы работаете в офисе один. А возможно, в этом помещении находятся несколько человек. Неважно. Если мы рассмотрим предпочтения разных людей, то наверняка найдем некоторое значение, которое в среднем будет наилучшим. Предположим, что вы один. Какую температуру вы предпочитаете? На какое значение установите кондиционер (если вы так удачливы, что можете это себе позволить)?
Допустим, идеальная для вас температура равняется 70 °F[48]. Но что если комнатная температура не равна ей в точности, а составляет 71 °F? Это, положительно, имеет некоторое значение, а иначе мы противоречили бы нашей исходной посылке о том, что значение 70° наилучшее. Но все же значимость этого отклонения невелика. Температуру, равную 72 °F, вы, возможно, еще будете рассматривать как комфортную. Ну а что если температура поднимется до 73°, или 74°, или 75°? При 75° вы, вероятно, начнете ощущать дискомфорт, и избыточные 5° уже повлияют на вашу работу. Но данное влияние еще может быть охарактеризовано как некоторая степень неудобства, поскольку вызовет лишь небольшую потерю вашей эффективности. Повышение температуры еще на 5° – совсем другое дело. А при 80 °F вам будет довольно трудно сконцентрироваться, и вы начнете чаще поглядывать на часы, предвкушая момент, когда выберетесь из офиса. При 85° или еще более жестоких 90° вы практически потеряете возможность делать что-либо полезное. Заметьте, что каждый последующий прирост на 5° имеет больший эффект, чем предшествующий.
Подобная же картина обнаруживается при отклонениях в сторону более низких температур. Падение температуры до 69 °F, по-видимому, будет даже трудно заметить – скорее всего, вы заметите только 68°. При 65° почувствуете некоторый дискомфорт, а при 60° – настоящий холод. А уже при 55° в офисе вообще никого не останется. И в этом случае каждое последующее падение на 5° градусов окажется более серьезным, чем предшествующее ему (все то же будет справедливо, если мы рассмотрим изменение величин, скажем, в 6° или в 3° и 2,5°). В наших заключительных замечаниях об увеличивающейся серьезности обратите внимание на параллельность значимости ошибок в случае рассмотрения посадки вала в отверстие.
Теперь давайте вспомним, с чего мы начинали, – с попытки определить удовлетворительное качество, используя границы допуска. Но не покажется ли абсурдной даже попытка описать эту ситуацию в терминах интервала допуска «удовлетворительных температур», с любыми значениями, попадающими за границы этого диапазона, рассматриваемыми как «неудовлетворительные»? Предположим, что мы ограничили свое внимание интервальным описанием в форме 70° ± такое-то значение. Должны ли мы назвать 68°–72°, или 65°–75°, или 66,5°–73,5°? Конечно, правильного ответа здесь не существует. Я бы сказал, что здесь нет даже разумного ответа. Какой бы интервал мы ни выбрали, истина заключается в том, что:
а) температуры вблизи 65° или 75° не столь удовлетворительны, как температуры вблизи 70°;
б) вы не сможете определить различие между 74,9° и 75,1°, поэтому, очевидно, не имеет никакого смысла классифицировать 74,9° как удовлетворительное, а 75,1° – как неудовлетворительное значение.
Характер аргументации в пункте «б» не зависит от того, какой интервал мы выбрали. Аргументацию пункта «а» можно ослабить в случае выбора очень узкого интервала, скажем, 69°–71° или 69,5°–70,5°. Но это вызывает еще большие проблемы. Во-первых, если этот интервал представляет собой допуски для нагревателя, используемого в вашем офисе, или оборудования для кондиционирования воздуха, то такие границы могут оказаться настолько узкими, что удовлетворить их окажется или невозможно, или до нелепости дорого. Во-вторых, температура за границами такого узкого интервала хотя и не соответствует оптимальному значению, однако ни в коем случае не может быть названа неудовлетворительной (если оставаться реалистами).
Наша аргументация, оказывается, ни к чему нас не приводит! Как бы мы ни старались, мы обнаруживаем, что попытка определить приемлемые стандарты качества в терминах интервалов ведет к нелогичным и практически неприемлемым следствиям. И тем не менее это как раз тот метод, на основе которого многие люди в промышленности судят о качестве на протяжении десятилетий.
Чтобы оставаться реалистами, нужен качественно иной подход, не требующий искусственного определения годного и негодного, хорошего и плохого, дефектного или бездефектного, соответствующего или несоответствующего. Такой подход предполагает, что существует наилучшее (номинальное) значение, любое отклонение от которого вызывает определенные потери или сложности в соответствии с типом зависимости, рассмотренном нами на примерах для диаметров валов и отверстий, а также температуры в комнате. Функция потерь Тагути предназначена как раз для определения этого значения. Она была описана и рассмотрена[49] в работе, которую Генити Тагути представил в Токио в сентябре 1960 г., а Деминг присутствовал при этом. Графически функция потерь Тагути обычно представляется в форме, подобной той, что показана на рисунке 34.
Значение показателя качества откладывается на горизонтальной оси, а вертикальная ось показывает потери, или вред, или значимость, относящиеся к значениям показателей качества. Эти потери предполагаются равными нулю, когда характеристика качества достигает своего номинального значения[50], во всех других случаях они положительны. Однако, отражая приведенную выше аргументацию, очень малые потери возникают, если характеристика качества достаточно близка к номинальному значению. Но по мере того как значения удаляются от оптимального, потери увеличиваются со всевозрастающей скоростью.