Název projektu
Využití vybraných přístupů, metod a nástrojů managementu kvality v kontextu rozvoje koncepce Kvalita 4.0
Kód
SP2021/54
Předmět výzkumu
Podle obecně platné definice se kvalita odvíjí od stupně plnění požadavků zákazníků a dalších zainteresovaných stran, tedy od schopnosti organizace poskytovat produkty a služby, které v maximální možné míře respektují potřeby a očekávání nejen zákazníků, ale i dalších zainteresovaných stran. Proto by jedním z hlavních faktorů konkurenční schopnosti organizací a jejich uplatnění se na trhu, měl být rozvoj využívaných metodologií a postupů managementu kvality, což má přispívat ke zvyšování schopnosti plnit požadavky všech zainteresovaných stran. Za tímto účelem jsou v organizacích zaváděny a využívány systémy managementu kvality. Je prokázáno, že organizace se zavedenými a účinnými moderními systémy managementu kvality, dosahují dlouhodobě podstatně lepších výsledků než organizace s tradičním pojetím, kdy je zabezpečování kvality realizováno zejména prostřednictvím technické kontroly.
V současné době je i v oblasti systémů managementu kvality potřeba zohledňovat faktory a podmínky současného trendu označovaného jako Průmysl 4.0, což je označení pro současný trend digitalizace a s ní související automatizace výroby a změn na trhu práce, které sebou přinese. Je nezbytné vytvořit takové podmínky a využívat takové přístupy, metody a nástroje, které průmyslovým podnikům přispějí ke snadnější adaptaci na podmínky Průmyslu 4.0 a dále budou přispívat k efektivnímu rozvoji tohoto přístupu.
Celá řada tradičních přístupů, metod a nástrojů managementu nabývá v kontextu Průmyslu 4.0 nových obrysů a celosvětově se diskutuje jejich role v souvislostí s koncepcí Kvalita 4.0. Kvalita 4.0 je nedílnou součástí Průmyslu 4.0. Stačí si uvědomit, že jakýmsi ideálem čtvrté průmyslové revoluce je plně automatizovaná továrna. A ta by samozřejmě nemohla fungovat bez plně automatizovaných procesů kontroly kvality a jejich provázání s výrobou tak, aby byly trvale naplňované veškeré požadavky na kvalitu produktů. Dnes je obvyklé, že výrobní kontrolu v průmyslových podnicích provádějí specializovaní pracovníci za pomoci jednoúčelových měřidel, popřípadě na automatizovaných víceúčelových strojích – i ty ale potřebují operátora, navíc vysoce kvalifikovaného. A pak je obvykle zapotřebí další kvalifikovaný člověk, který na základě výsledků výrobní kontroly upraví nastavení výrobního zařízení nebo do něj zanese korekční hodnoty, pokud se jedná o automatický stroj. V koncepci Kvalita 4.0 by to mělo znamenat, že stroje se budou také samy hlídat – nebo hlídat sebe navzájem. Výrobní, kontrolní i logistické systémy spolu budou nepřetržitě komunikovat a podle aktuální situace jednat tak, aby celý proces od příjmu vstupních polotovarů na sklad až po expedici hotového výrobku proběhl hladce, rychle a efektivně. A přitom zcela bez přítomnosti člověka. Nicméně není možné konstatovat, že lidská práce již nebude potřeba. Pro naplnění vize s plně automatizovanou výrobou a kontrolou kvality se budou využívat kyberneticko-fyzikální systémy, které převezmou opakující se a jednoduché činnosti, které do té doby vykonávali lidé. Nicméně budou vznikat nová pracovní místa, která však budou vyžadovat vyšší kvalifikaci zaměstnanců a jejichž úkolem bude vytváření, programování, řízení a udržování těchto systémů.
Stejně tak budou tyto kyberneticko-fyzikální systémy využívat stávající metodologie, postupy a nástroje, která budou na tyto nové podmínky adaptované. Spojením nástrojů Průmyslu 4.0 a tradičních metod a nástrojů managementu kvality by mělo dojít k úsporám času a peněz a zvýšení flexibility firem.
Tento projekt navazuje na řešení předcházejícího projektu specifického výzkumu SP 2020/51 „Využití vybraných přístupů, metod a nástrojů managementu kvality v kontextu rozvoje koncepce Kvalita 4.0“ a v rámci jeho řešení bude na straně jedné navazovat na výstupy z předcházejícího projektu a dále je rozvíjet v reakci na nové podmínky a informace, na straně druhé bude řešit další oblasti, jejichž využívání může k rozvoji přístupu Průmysl 4.0 resp. Kvalita 4.0 přispívat. V rámci řešení projektu bude potřeba zvažovat nejen jejich přínos, ale i nastavení podmínek a případnou modifikaci jejich využití v prostředí Průmyslu 4.0 tak, aby byl využit v maximální možné míře jejich potenciál.
V rámci řešení se projekt bude zabývat některými vybranými přístupy, metodami a nástroji managementu kvality a budou se řešit následující oblasti:
- rozvoj zpětnovazebních systémů managementu kvality,
- proces managementu rizik a dalších nástrojů plánování a řízení kvality,
- efektivita řízení změn v kontextu nepředvídatelných situací,
- využitelnost regresní analýzy v podmínkách Průmyslu 4.0,
- využití statistických metod v rámci Průmyslu 4.0,
Popis vybraných oblastí.
Popis dílčí oblasti 1: Zpětnovazební systémy managementu kvality jako příspěvek k rozvoji koncepce Kvalita 4.0
Jedním z typických rysů současného rozvoje průmyslových organizací je jejich adaptace na podmínky tzv. Průmyslu 4.0. V této souvislosti se vžívá i termín Kvalita 4.0 jako označení nutné radikální transformace tradičně budovaných systémů managementu kvality do struktury tzv. zpětnovazebních systémů managementu kvality (dále jen ZVSMK). Proto už v r. 2020 bylo jedno z témat řešení projektu SGS orientováno na vytvoření strukturní základny takových systémů. S ohledem na zjevnou značnou časovou i zdrojovou náročnost řešení tohoto tématu bude v r. 2021 nový projekt SGS navazovat na tyto základy.
Popis dílčí oblasti 2: Proces managementu rizik a dalších nástrojů plánování a řízení kvality v podmínkách koncepce Kvalita 4.0
Druhá oblast projektu se bude zaměřovat na problematiku managementu rizik a dalších vybraných nástrojů managementu kvality (např. Analýza způsobilosti procesů, Analýza výrobního zařízení, Statistická regulace procesu apod.) v kontextu koncepce Kvalita 4.0. Při řešení problematiky managementu rizik bude projekt navazovat na výstupy projektu SP2020/51 a bude je dále rozvíjet. Riziko je obecně chápáno jako pravděpodobnost výskytu nežádoucí situace s negativními následky. Je samozřejmostí, že organizace se musí snažit těmto rizikům předcházet a je vhodné pracovat s možnými riziky už v počátečních stádiích životního cyklu produktu, resp. řešení projektu, jakým může být právě přechod na Průmysl 4.0. Rizika se posuzují dle pravděpodobnosti jejich výskytu a z různých úhlů pohledu na jejich následky, podle nichž existují různé druhy rizika: ekonomická, politická a teritoriální, bezpečnostní, právní spojená s odpovědností za škodu apod. V rámci řešení se tato problematika zaměří zejména na opakovanou analýzu a hodnocení rizik i s ohledem na již realizovaná opatření a vyhodnocování jejich účinnosti. Nastupující digitalizace, spojená s Průmyslem 4.0, umožní klást důraz na využívaní relevantních dat získaných v rámci měření realizovaných činnost (výkonnosti procesů) a tím zvýšit objektivitu a přesnost vyhodnocování samotných rizik a účinnosti opatření pro jejich eliminaci.
Účinnost využití dalších metod a nástrojů managementu kvality (např. Analýza způsobilosti procesů, Analýza výrobního zařízení, Statistická regulace procesu apod.) byla často limitována nedostatkem a nepřesností dat, která jsou pro použití zmiňovaných metod nástrojů nezbytné. Nastupující digitalizace, spojená s Průmyslem 4.0, do jisté míry mění pohled na jejich využívání. V rámci řešení této oblasti se budou optimalizovat postupy jejich aplikace tak, aby přijaté závěry vyplývající z použití těchto metod a nástrojů, umožňovali realizovat opatření ke zlepšení a změny opírající se o skutečný popis výchozího stavu a umožňovaly tak v maximální možné míře plnit definované požadavky.
Popis dílčí oblasti 3: Efektivita řízení změn nastavených pro koncept Průmysl 4.0 v kontextu nepředvídatelných situací.
Současný trend koncepce Průmyslu 4.0 vyžaduje ve všech systémech řízení organizace aplikovat nejen doposud ověřené a vyzkoušené metody řešení problémů, ale často aplikovat také nové nástroje a metody, které byly doposud málo využívány. Současná turbulentní doba poznamenaná pandemií Covid-19 je charakteristická nejistotou ve všech ohledech firemní praxe. Základní cílem bude analýza efektivity nastavených procesů řízení změn v kontextu nepředvídatelných situací (Covid-19). Dílčím cílem navrhovaného projektu je proto analýza propracovanosti systému řízení změn ve firemní praxi a vypracování strukturního rámce pro aplikaci jednotlivých kroků s důrazem na flexibilitu pro případ nepředvídatelných situací. Výstupy projektu by měly sloužit jako východisko pro organizace, které chtějí být připraveny i na nečekané skokové změny v odvětvích i ve společnosti a jako východisko k možné digitalizaci s tím spojených procesů.
Popis dílčí oblasti 4: Využitelnost regresní analýzy v podmínkách Průmyslu 4.0.
Průmysl 4.0, novodobý trend v řízení kvality, se nese ve znamení robotizace a strojového učení. Tento proces využívá algoritmů pro učení, z nichž některé spadají do kategorie zvané supervised learning. Supervised learning využívá, mimo jiné, postupy, v rámci kterých se stroje učí predikovat datový výstup na základě dodaných datových vstupů, k čemuž se typicky využívá regresní analýza. Díky ní se stroj naučí, jaký je vztah mezi vstupy a výstupem, a vztah následně užívá k predikci výstupu pro dodané vstupy. Odtud plyne, že pokud nebude provedena regrese s dostatečnou přesností, nebudou stroje dobře přiřazovat výstupy k příslušným vstupům. Příkladem aplikace této technologie je lékařské zařízení, které má na základě dodaných vstupních charakteristik osoby predikovat s dostatečnou přesností její lékařskou diagnózu. Jiným příkladem, momentálně řešeným v rámci závěrečné práce na katedře řízení kvality VŠB, je predikování rozměru produktu poté, co projde výstupní kontrolou, která má bohužel tu vlastnost, že vyrobené rozměry do jisté míry deformuje. Pokud se výrobní zařízení naučí výstupní rozměr predikovat, tj. zjistí si vztah mezi rozměry před a rozměry po kontrole regresí, může před výstupní kontrolou navrhnout takové rozměry produktu, aby ty i po své deformaci splnily technické normy vyžadované odběratelem.
Provést regresní analýzu kvalitně ale není přímočarý proces, protože to, jak se analýza provede, závisí např. na charakteru dodaných dat, s nimiž se pracuje. Jedním z problémů, který se typicky vyskytuje v průmyslových datech, je tzv. problém heteroskedasticity. Pokud tento problém data nesignalizují, hledají se vztahy mezi vstupy a výstupy v regresi metodou nejmenších čtverců, pokud data problém naopak signalizují, doporučuje se hledat vztahy zobecněnou metodou nejmenších čtverců. Která z metod je lepší, se ví v případě, že je k dispozici skutečně mnoho dat, což není úplně běžná věc v průmyslové praxi. Pokud dat není velmi mnoho, je otázkou, která z metod vlastně dává lepší výsledný regresní model, jenž matematicky propojuje vstupy a výstupy. Navržené SGS bude zkoumat pro tyto situace, zda je vhodné použít metodu nejmenších čtverců obyčejnou či zobecněnou. Toto porovnání lze provést, protože lze v rámci SGS výzkumu nastavit, jak má vypadat finální regresní vztah, a je také možné měřit, do jaké míry bylo tohoto finální vztahu dosaženo obyčejnou vs. zobecněnou metodou nejmenších čtverců.
Popis dílčí oblasti 5: Analýza možnosti využití statistických metod v rámci Průmyslu 4.0
Existuje mnoho statistických metod. Některé jsou jednodušší na jejich použití, některé mají požadavek na velký rozsah dat, tedy fungují pouze tehdy pokud existuje velký objem dat, jiné naopak musí splňovat mnohé předpoklady (normalita, nezávislost apod). Snahou bude tyto všechny statistické metody a postupy najít, najít jejich potkávací linii s oblastí průmyslu 4.0 a vyzdvihnout jejich přednosti v rámci použití průmyslu 4.0. Tvorba metodiky by pak měla být jakýmsi návodem, jak se správně rozhodnout při použití statistických metod v rámci průmyslu 4.0.
Rok zahájení
2021
Rok ukončení
2021
Poskytovatel
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy
Kategorie
SGS
Typ
Specifický výzkum VŠB-TUO
Řešitel