Квалиметрия и системный анализ

В.И. КИрИллоВ

Квалиметрия  
и системный 
анализ

Допущено 
Министерством образования Республики Беларусь  
в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений  
по специальностям «Метрология, стандартизация и сертификация», 
«Метрологическое обеспечение информационных систем и сетей»

Рекомендовано  
Учебнометодическим центром «Профессиональный учебник»  
в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, 
обучающихся по специальности «Метрологическое обеспечение  
информационных систем и сетей»

2011

 
Минск 
Москва
 
«Новое знание» 
«ИНФРАМ»

УДК 658.562(075.8) 
ББК 30.607я73 
 
К43

Кириллов, В.И.
Квалиметрия и системный анализ : учеб. пособие / 
В.И. Кириллов. — Минск : Новое знание ; М. : ИНФРАМ, 
2011. — 440 с. : ил. — (Высшее образование).

ISBN 9789854753539 (Новое знание) 
ISBN 978-5-16-004689-1 (ИНФРА-М)

Рассматривается использование методов квалиметрии и системного анализа для оценки отдельных показателей и обобщенного качества продукции на всех этапах ее жизненного цикла. Анализируются 
методы расчета, ориентированные на экспертные и формализованные 
оценки в условиях определенности, неопределенности и риска, одно 
и многокритериальные задачи оптимизации проектных решений методами математического программирования. Приводятся примеры 
использования систем компьютерной поддержки.
Для студентов вузов, специализирующихся в области метрологии, 
стандартизации, сертификации и управления качеством. Может быть 
полезно студентам, изучающим информационные технологии и управление в технических и экономических системах.

УДК 658.562(075.8) 
ББК 30.607я73

К43

Кириллов В.И., 2011
 
©
ООО «Новое знание», 2011
 
©
ISBN 9789854753539 (Новое знание) 
ISBN 978-5-16-004689-1 (ИНФРА-М) 

Рецензенты:
кафедра «Стандартизация» УО «Витебский государственный технологический университет» (зав. кафедрой — кандидат технических наук, доцент 
А.Н. Буркин);
начальник кафедры информационновычислительных систем УО «Военная академия Республики Беларусь», доктор технических наук, профессор 
В.М. Булойчик

Предисловие

В условиях бурно развивающихся рыночных отношений и обострения конкуренции товаропроизводителей на мировых рынках
расширение производства высококачественной промышленной
продукции и предоставляемых услуг оказывает существенное
влияние на подъем экономики страны. Повышение качества отечественных товаров и услуг имеет первостепенное значение для
выхода на зарубежные рынки, для интеграции в мировую экономическую систему, для вступления во Всемирную торговую
организацию.
Качество становится национальной идеей, консолидирующей
усилия государства и производителей в решении вопросов повышения авторитета страны в мировом сообществе, повышения
качества жизни населения. Управление качеством в республике
является составной частью единого комплекса государственного управления экономикой.
Повышение технического уровня и конкурентоспособности
продукции, работ и услуг должно базироваться на использовании достижений науки, внедрении ресурсосберегающих, экологически чистых прогрессивных технологий и новых материалов.
При этом необходимо обеспечить научнотехнический уровень
разрабатываемых изделий, машин и материалов не ниже достигнутого ведущими зарубежными фирмами при полном соответствии требованиям международных стандартов, европейских норм,
межгосударственных и государственных стандартов.
Качество продукции должно обеспечиваться на всех стадиях
жизненного цикла продукции, от разработки до снятия ее с производства, в том числе на стадии проектных и конструкторских
работ, при выборе поставщиков сырья, материалов и комплектующих изделий, на всех этапах производства, а также при реализации
продукции и ее техническом обслуживании в процессе эксплуатации потребителем. Такой подход предусматривает комплексное
решение вопросов качества и включает все фазы разработки
и совершенствования продукции, подготовку производства, изготовление, реализацию и послепродажное обслуживание на основе

эффективной системы обратной связи и планирования качества,
учитывающего конъюнктуру рынка.
Превышение предложения над спросом, острая борьба за покупателя привели к выработке объективных показателей, позволяющих оценить способность предприятия произвести продукцию
с необходимыми характеристиками и обеспечить стабильное, устойчивое качество изготавливаемой продукции в течение всего
времени действия контракта. Такими показателями в мировой
практике являются сертификаты продукции и систем качества.
Именно они подтверждают соответствие продукции требованиям
по безопасности и основным потребительским свойствам, оцениваемое путем ее испытаний, а для системы качества — проверки
на соответствие международным стандартам ИСО серии 9000.
Персонал является главным ресурсом в системе качества, поскольку факторы, создающие условия для обеспечения и улучшения качества, в первую очередь, не технические и даже не
экономические, а социальные. Многообразие и сложность задач,
возникающих в ходе управления качеством и обеспечения качества, предъявляют повышенные требования к уровню специальных знаний в области управления качеством. Соответствующий
уровень знаний достигается, прежде всего, путем надлежащей
подготовки персонала.
Учебная дисциплина «Квалиметрия и системный анализ» относится к числу дисциплин, рассматривающих различные аспекты
обеспечения качества продукции и составляющих фундамент
инженерной подготовки по специальности «Метрологическое
обеспечение информационных систем и сетей». Целью изучения
дисциплины является освоение новой методологии моделирования и оптимизации в области измерения и управления качеством
различных объектов (продукции, систем, процессов, технических
проектов и т.п.).
К основным задачам дисциплины можно отнести:
изучение общих методологических основ квалиметрии и системного анализа для решения сложных задач измерения (оценки) качества различных объектов;
обоснование и освоение методов получения достоверной квалиметрической информации, методик обработки результатов квалиметрии;

4
Предисловие

изучение методов количественного выражения единичных
и комплексных показателей качества продукции (проектов, труда,
технических систем, управленческих решений, технического уровня, конкурентоспособности и т.п.) для решения задач управления
качеством (или его оптимизации) в условиях многовариантности,
многокритериальности и неопределенности;
изучение основных методов компьютерной поддержки принятия решений.
Освоение данной дисциплины должно дать возможность будущему инженеру решать многие проблемы, встречающиеся в практической деятельности, в частности:
формулировать (выбирать) дерево показателей качества для
однородных объектов;
классифицировать объекты в системе показателей качества;
измерять единичные и комплексные показатели качества
различной природы (продукции, услуг, процессов, проектов, решений и т.п.), используя разные методы (инструментальные
и экспертные) и разные измерительные шкалы;
обрабатывать экспериментальные данные;
формировать математические модели для комплексного показателя качества (целевой функции), оценивать их адекватность
физической модели, выполнять синтез оптимального решения
по критерию экстремума целевой функции и минимума риска;
использовать известные методы аналитического моделирования и оптимизации объектов для «хорошо структурированных»
задач квалиметрии и системного анализа при разных видах аналитического задания граничных условий (основные методы математического программирования: линейное, целочисленное, нелинейное и стохастическое) с использованием известных пакетов
прикладных программ и компьютерной поддержкой принятия
решения.
Материал предлагаемого учебного пособия условно можно разделить на две части. В одной части, состоящей из 12 глав, излагается теоретический материал, охватывающий основные технологии, методы и реализующие их алгоритмы, которые применяются
в ходе решения сложных и многообразных задач измерения и оценки качества объектов различной природы: продукции, технических систем, технологических процессов, управленческих и технических проектов, решений и т.п.

Предисловие
5

Практическая реализация квалиметрических процедур требует, как правило, специализированных систем компьютерной
поддержки. В качестве примера таких систем в отдельных главах
пособия описаны четыре компьютеризированных лабораторных
комплекса, разработанных на кафедре метрологии и стандартизации Белорусского государственного университета информатики
и радиоэлектроники (БГУИР). Эти комплексы применяются при
проведении деловых игр (лабораторных работ), моделирующих
процедуры субъективных групповых экспертиз качества различной продукции, а также формализованные методы принятия
оптимального решения (или одного из нескольких возможных)
на основе методов математического программирования.
Другая часть пособия, которая структурно представлена в виде
приложений, направлена на реализацию процедуры контроля
усвоенных теоретических знаний и на практическое применение этих знаний при решении типовых квалиметрических задач.
Контроль знаний осуществляется с помощью тествопросов, которые охватывают различные разделы теоретического курса.
Практические навыки в решении квалиметрических задач
закрепляются путем индивидуализации заданий, получаемых
студентами при проведении деловых игр — лабораторных работ. С этой целью в приложении приведена специальная подборка
типовых производственных задач оптимизации, которые решаются различными методами математического программирования
в условиях определенности или риска/неопределенности.
При отборе материалов и написании учебного пособия большую помощь автору оказали директор Белорусского государственного института стандартизации и сертификации (БелГИСС)
В.Л. Гуревич и рецензенты: начальник кафедры информационновычислительных систем Военной академии Республики Беларусь, доктор технических наук, профессор В.М. Булойчик и заведующий кафедрой «Стандартизация» Витебского государственного технологического университета, кандидат технических
наук, доцент А.Н. Буркин, которым автор выражает искреннюю
благодарность. Автор также благодарен инженерам кафедры
метрологии и стандартизации С.П. Урбановичу, Н.Б. Ананенко,
А.Е. Апариной и М.М. Касперович, студентам БГУИР Т.Н. Неверко, Т.А. Пилютик, И.Л. Городенку и И.В. Лавнику за помощь
при подготовке рукописи к изданию.

6
Предисловие

Материал учебного пособия предназначен для студентов, специализирующихся в области метрологии, стандартизации, сертификации и управления качеством. Кроме того, многие разделы
пособия будут полезны студентам, изучающим применение информационных технологий для управления в технических и экономических системах (например, специальности «Информационные
технологии и управление в технических системах», «Информационные системы и технологии (в экономике)», «Системный
анализ, принятие решений и управление», «Экономика и организация производства (радиоэлектроника и информационные
услуги)» и др.).

Предисловие
7

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КВАЛИМЕТРИИ
И СИСТЕМНОМ АНАЛИЗЕ

1.1. Основные определения в квалиметрии

Задача дисциплины «Квалиметрия и системный анализ»
(КиСА) — изучить методы исследования и количественных расчетов для оценки эффективности разнообразных видов деятельности, связанных с проектированием, созданием, эксплуатацией
и потреблением качественной продукции. При решении этой задачи используются достижения прикладных наук, в частности,
квалиметрии, и общие подходы и методологии, выработанные
в рамках системного анализа.
Квалиметрией называют отрасль науки (или научное направление, или прикладную науку), которая изучает и реализует методы количественной оценки качества всевозможных предметов
и процессов, т.е. объектов реального (материального) и идеального мира.
Объектом квалиметрии может быть все, что представляет собой
нечто цельное, что может быть выделено для изучения, исследования и познания.
Предметом квалиметрии является оценка качества в количественном его выражении.
В зависимости от области применения различают:
общую квалиметрию, или общую теорию квалиметрии,
в которой рассматриваются проблемы и вопросы, а также методы
измерения и оценивания качества;

специальные квалиметрии больших группировок (классов)
объектов, например, квалиметрии продукции, процессов (в широком смысле), услуг, социального обеспечения, среды обитания и т.д., вплоть до качества жизни людей;
предметные квалиметрии отдельных видов продукции, процессов или услуг, такие как квалиметрия машиностроительной
продукции (определение технического уровня машин), квалиметрия строительных объектов, квалиметрия нефтепродуктов,
квалиметрия электричества, квалиметрия продовольственных
товаров, квалиметрия производственных процессов, квалиметрия труда, квалиметрия образования и т.д.
Качество является непременным свойством объекта любой
природы. Могут подчеркиваться (выступать как главные) технические, экономические и другие аспекты качества. Наиболее
общее определение дает философия:
Качество — философская категория, выражающая существенную определенность объекта, благодаря которой он является
этим, а не иным. Качество — это объективная и всеобщая характеристика объектов, обнаруживающаяся в совокупности их свойств.
При этом свойство — это особенность, некоторое проявление
сущности (природы) объекта.
Для характеристики качества какойлибо продукции используют более конкретные определения, например, качество — совокупность технических показателей и характеристик, а также
экономических показателей, отражающих спрос, потребление,
динамизм рынка и требования общества, носящие, как правило, юридический характер.
Наконец, в международных рекомендациях по системам управления качеством дается следующее определение:
Качество — совокупность характеристик объекта, относящихся к его способности удовлетворять установленные или предполагаемые потребности.
В этом определении отдельные термины имеют следующий
смысл:
объект — деятельность или процесс, продукция, организация или отдельное лицо, а также любая комбинация из них;
процесс — это совокупность взаимосвязанных ресурсов
и деятельности, которая преобразует входящие элементы в вы1.1. Основные определения в квалиметрии
9

ходящие. При этом под ресурсами понимаются: персонал, средства обслуживания, оборудование, методология и технология;
продукт — результат деятельности или процесса;
продукция — овеществленный результат деятельности, предназначенный для удовлетворения определенной потребности.
Применительно к продукции используют несколько вариантов определения качества. Так, по ГОСТ 15467–79 качество продукции — это совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности
в соответствии с ее назначением.
Качество продукции по стандарту ИСО (международной организации по стандартизации) — это совокупность свойств или
характеристик продукции или услуги, которые придают им
способность удовлетворять обусловленные или предполагаемые
потребности.
Качество продукции, как определяет Большой энциклопедический словарь (издание 1997 г.) — это совокупность свойств
и мера полезности продукции, определяющие ее способность
удовлетворять личным и общественным потребностям.
Во всех вышеприведенных определениях под свойством продукции понимается объективная способность (особенность), которая проявляется при создании, эксплуатации или потреблении
продукции.
У квалиметрии, как и у всякой научной дисциплины, есть
свои методологические принципы, содержание которых состоит
в следующем:
1. Квалиметрия обязана предоставлять практике хозяйственной деятельности людей (т.е. экономике) общественно полезные
методы достоверной, квалифицированной и количественной оценки качества различных объектов исследования.
В отношении оценки качества товарной продукции проблема
состоит в том, что у потребителей и производителей продукции
существенно разные интересы. Производитель не всегда заинтересован и часто не может создавать качественные товары, а продавать их он стремится по наиболее высокой цене. Потребитель же
заинтересован в дешевой, но качественной продукции. Поэтому
методы оценки качества продукции у производителя и потребителя могут быть разными. Задача квалиметрии — разрабатывать

10
1. Общие сведения о квалиметрии и системном анализе