Информационные системы управления качеством в автоматизированных и автоматических производствах

ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 
УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ 
В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ 
И АВТОМАТИЧЕСКИХ 
ПРОИЗВОДСТВАХ

Под редакцией А.Л. Галиновского

Допущено Федеральным учебно-методическим объединением в системе высшего 
образования по укрупненной группе специальностей и направлений подготовки 24.00.00 
«Авиационная и ракетно-космическая техника» в качестве учебного пособия для студентов 
и аспирантов, обучающихся по основным образовательным программам высшего 
образования по направлению подготовки бакалавриата / магистратуры / специалитета

Москва
ИНФРА-М
2021

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

УДК 681.518(075.8)
ББК 32.965я73
 
И74

И74  
Информационные системы управления качеством в автоматизированных и автоматических производствах : учебное  пособие / А.Л. Галиновский, С.В. Бочкарев, И.Н. Кравченко [и др.] ; под ред. А.Л. Галиновского. — Москва : ИНФРА-М, 2021. — 284 с. — (Высшее образование: 
Бакалавриат). — DOI 10.12737/textbook_5af03c5f781ea2.32722191.

ISBN 978-5-16-013582-3 (print)
ISBN 978-5-16-106244-9 (online)
В учебном пособии изложен материал для освоения и закрепления 
теоретических основ управления качеством в автоматизированных и автоматических производствах, связанный с получением навыков практического и самостоятельного исследования эффективного функционирования производственных процессов на основе применения современных 
методов контроля и анализа качества. Рассмотрены вопросы определения 
источников информации для проведения статистических исследований; 
случайные величины, их числовые характеристики и кривые распределения; современные методы контроля и анализа качества. По каждой из рассматриваемых тем приведены практические примеры, необходимые для 
выполнения самостоятельной расчетной работы, в том числе на основе 
программы «STATISTICA 12».
Для многоаспектного изучения вопросов управления качеством расширен функционал программы «STATISTICA 12» на основе встроенного 
языка программирования и редактора формул.
Соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования последнего поколения.
Адресовано студентам бакалавриата, магистратуры и специалитета, 
обучающимся по направлению подготовки 24.00.00 «Авиационная и ракетно-космическая техника», а также аспирантам и преподавателям высших 
технических учебных заведений.

УДК 681.518(075.8)
ББК 32.965я73

Р е ц е н з е н т ы:
В.Д. Шашурин, доктор технических наук, профессор, заведующий 
кафедрой технологий приборостроения ФГБОУ ВО «Московский 
государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)»;
В.В. Гончаров, доктор технических наук, профессор, заведующий 
кафедрой математики ФГКВОУ ВО «Военная академия ракетных 
войск стратегического назначения имени Петра Великого»

ISBN 978-5-16-013582-3 (print)
ISBN 978-5-16-106244-9 (online)
© Коллектив авторов, 2018

Авторский коллектив

Галиновский Андрей Леонидович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой технологий ракетно-космического 
машиностроения Московского государственного технического 
университета имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет) (гл. 5 (совместно с С.В. Бочкаревым); заключение; приложения 7–9); 
Бочкарев Сергей Васильевич, доктор технических наук, профессор 
кафедры микропроцессорных средств автоматизации Пермского 
национального исследовательского политехнического университета 
(гл. 5 (совместно с А.Л. Галиновским); приложения 10–12);
Кравченко Игорь Николаевич, доктор технических наук, профессор кафедры технического сервиса машин и оборудования Российского государственного аграрного университета — Московской 
сельскохозяйственной академии имени К.А. Тимирязева (введение; 
гл. 3; приложение 4); 
Хорошев Николай Иванович, кандидат технических наук, доцент 
кафедры микропроцессорных средств автоматизации Пермского 
национального исследовательского политехнического университета (гл. 4; приложения 5, 6);
Корнеев Виктор Михайлович, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой технического сервиса машин и оборудования Российского государственного аграрного университета — 
Московской сельскохозяйственной академии имени К.А. Тимирязева (гл. 1, 2; приложения 1, 2);
Ерофеев Михаил Николаевич, доктор технических наук, профессор, доцент кафедры экономики и организации производства 
вооружения, военной и специальной техники Военной академии 
ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого 
(гл. 6; приложение 3; проверочные тестовые задания). 

Введение

Успешное развитие экономик государств современного мирового сообщества на микро- и макроуровне сопряжено с объективной 
необходимостью их эффективной интеграции и решения вопросов 
внутренних противоречий в способах хозяйствования субъектов 
рыночных отношений. В связи с этим проблема построения эффективной экономической системы государства должна решаться 
путем консолидации усилий граждан страны, предпринимателей, 
органов государственного управления, научной общественности 
и других заинтересованных участников экономических отношений.
Одним из направлений решения поставленной проблемы является концепция организационной и информационной интеграции 
этапов жизненного цикла продукции (Continuous Acquisition and 
Lifecycle Support, CALS), т.е. непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла изделий. При этом важной 
методологической основой построения подобного рода систем 
являются принципы и идеи менеджмента качества, заложенные 
в международных стандартах ISO 9001:2011 или ISO 9001:2015. 
Поэтому для обеспечения эффективного функционирования 
субъектов экономических отношений необходимо осуществлять 
контроль качества (Quality Control, QL) на базе современных методов и средств.
Качество продукции, предназначенной для внутреннего или 
внешнего рынка, как правило, определяет долгосрочную стратегическую линию производства и государства в целом.
В учебном пособии отражены основные способы формирования 
информации для проведения статистических исследований, характеристики случайных величин и кривые распределения, а также 
современные методы контроля и анализа качества, направленные 
на обеспечение повышения эффективности функционирования 
производственных систем. Приведено описание содержания 
и структуры самостоятельной расчетной работы, выполнение которой связано с приобретением необходимых навыков практического исследования строения и эффективного функционирования 
производственных процессов на основе применения современных 
методов контроля и анализа качества, в том числе с использованием современных информационных технологий.
При изучении вопросов контроля и анализа качества продукции 
рассмотрены наиболее эффективные инструменты, такие как кон

трольный листок, гистограмма, стратификация данных, диаграмма 
Парето, причинно-следственная диаграмма, диаграмма разброса, 
точечная диаграмма, практическая и теоретическая кривые распределения, контрольные карты для регулирования по количественным и качественным признакам, функции потери качества.
Каждая глава пособия содержит теоретические основы управления качеством, сопровождающиеся практическими примерами 
и описанием работы (последовательности действий) в программе 
«STATISTICA 12». Для более полного изучения вопросов менеджмента качества расширен функционал данного программного обеспечения на основе встроенного языка программирования и редактора формул. В приложениях приведены листинги программного 
кода, реализующие: различные варианты расчета степенных 
средних величин; процедуру определения рационального объема 
выборки, ошибки выборки и параметров серийной выборки; закон 
модуля разности, закон Гаусса с определением оптимального числа 
интервалов генеральной совокупности изучаемого признака; различные виды контрольных карт.
Практические и самостоятельные работы по дисциплине направлены на закрепление теоретического материала и получение 
навыков самостоятельного исследования структуры и способов эффективного построения производственных процессов, оценивания 
их качественных параметров с элементами системного анализа.
В результате освоения курса студенты должны:
знать
 
• основные понятия и определения; нормативные документы; 
состав и порядок работ в области управления качеством продукции;
 
• основные методические и инструментальные средства разработки теоретических моделей и проектирования информационных систем, обеспечивающие анализ, синтез и оптимизацию 
процессов управления качеством продукции;
 
• современные программные средства, используемые при разработке, внедрении и эффективной эксплуатации компьютерных 
технологий менеджмента качества (КМК); 
уметь
 
• формализовывать, анализировать и планировать этапы работ 
в области управления качеством продукции;
 
• применять основные методические и инструментальные средства 
при построении теоретических моделей и проектировании ин

формационных систем, обеспечивающих анализ, синтез и оптимизацию процессов управления качеством продукции;
 
• использовать современные программные средства при реализации эффективных КМК;
владеть
 
• навыками структурного анализа, планирования и контроля 
реализации этапов работ в области управления качеством продукции;
 
• навыками разработки теоретических моделей и проектирования информационных систем с помощью инструментальных 
средств, обеспечивающих анализ, синтез и оптимизацию процессов управления качеством продукции;
 
• навыками работы в современных программных средах, реализующих функции КМК.
Результатом освоения дисциплины «Информационные системы 
управления качеством в автоматизированных и автоматических 
производствах» является приобретение обучающимися соответствующих профессиональных компетенций, которые проявляются 
в планируемом освоении знаний, приобретении практических 
умений и овладении производственными навыками.
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование 
у обучающихся следующих профессиональных компетенций, связанных со способностью:
 
• проектировать архитектурно-программные комплексы автоматизированных и автоматических систем управления, контроля, 
диагностики и испытаний общепромышленного и специального 
назначения для различных отраслей национального хозяйства;
 
• разрабатывать и практически реализовывать средства и системы 
автоматизации контроля, диагностики и испытаний, автоматизированного управления процессами, жизненным циклом продукции и ее качеством;
 
• обеспечивать необходимую жизнестойкость средств и систем 
автоматизации, контроля, диагностики, испытаний и управления при изменении действия внешних факторов, снижающих 
эффективность их функционирования, и планирование мероприятий по постоянному улучшению качества продукции;
 
• выполнять анализ состояния и динамики функционирования 
средств и систем автоматизации, контроля, диагностики, испытаний и управления качеством продукции, метрологического 
и нормативного обеспечения производства;
 
• руководить разработкой продукции, ее изготовлением, контролем, испытанием, а также средств и систем автоматизации, 

контроля, диагностики и испытаний, управления производством, жизненным циклом продукции и ее качеством, программного обеспечения, их внедрением и эффективной эксплуатацией;
 
• осуществлять контроль за испытанием готовой продукции, 
средствами и системами автоматизации и управления, поступающими на предприятие материальными ресурсами, внедрением 
современных методов автоматизации и управления производством, жизненным циклом продукции и ее качеством;
 
• обеспечивать адаптацию современных версий систем управления жизненным циклом продукции и ее качеством к конкретным условиям производства на основе международных 
стандартов;
 
• разрабатывать теоретические модели, позволяющие исследовать 
качество выпускаемой продукции, производственных технологических процессов, средств и систем автоматизации, контроля, 
диагностики и управления.
Содержание пособия основано на использовании результатов 
научных исследований ведущих ученых, а также на авторских материалах практического характера в области комплексного использования современных методов и средств оценки качества, позволяющих реализовать требуемый функционал управления качеством 
продукции в автоматизированных и автоматических производствах.

Глава 1.

ПОСТАНОВКА ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ
ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ

1.1. ПОСТАНОВКА ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ

Согласно заданию и индивидуальному варианту самостоятельной работы (приложение 1), выданному преподавателем, произвести требуемые расчеты двумя способами:
1) вручную, руководствуясь кратким описанием основных теоретических положений и методов оценки и контроля показателей 
качества, а также практическими поясняющими примерами;
2) с использованием программы «STATISTICA 12», отразив 
при этом все этапы вычислений в виде документированной последовательности действий (со скриншотами работы в программе).
Самостоятельно произвести решение практических задач 
по следующим темам:
1. Определение характеристик и закона распределения случайных дискретных величин: рассчитать математическое ожидание, дисперсию (два способа расчета), среднее квадратическое 
отклонение, коэффициенты вариации, асимметрии и эксцесса; 
построить многоугольник распределения случайной величины X 
и дискретную интегральную функцию распределения.
2. Меры положения и рассеяния кривой распределения 
(средняя арифметическая, мода и медиана, среднее квадратическое 
отклонение с учетом и без учета объема выборки, дисперсия).
3. Категории средних величин (средние гармоническая, геометрическая, арифметическая, квадратическая, кубическая).
4. Определение объема выборки случайной величины.
5. Определение ошибки выборки случайной величины.
6. Расчет параметров собственно случайной выборки.
7. Расчет параметров собственно серийной выборки.
8. Построение контрольного листка и гистограммы.
9. Построение гистограммы, теоретического закона распределения и проверка статистических гипотез (оценка адекватности 
теоретического закона распределения эмпирическим данным).
10. Стратификация данных.
11. Построение диаграммы Парето.
12. Построение причинно-следственной диаграммы.
13. Построение диаграммы разброса.

14. Построение контрольных карт для регулирования статистических процессов по количественным и качественным признакам.
15. Расчет функций потери качества по Тейлору и Тагучи.
Кроме исходных данных для всех практических задач по вариантам (приложение 2) в работе даны пояснения для каждой самостоятельной тематической задачи (приложение 3).
В учебном пособии каждой практической работе по определенной теме предшествует теоретическая часть, содержащая формализацию подходов и методов управления качеством, и примеры 
ручного и программного («STATISTICA 12») счета.
Практические работы выполняются индивидуально в соответствии с приведенной ниже структурой в виде единого итогового 
отчета. Они построены таким образом, что результаты предыдущих 
вычислений могут использоваться в дальнейших расчетах.
Каждая практическая работа в отдельности представляет собой 
одну из стадий выполнения системного анализа. 

1.2. СТРУКТУРА САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

Необходимо оформить самостоятельную работу в виде итогового отчета со следующей структурой:
1. Титул.
2. Введение.
3. Основное содержание — расчетная часть с исходными данными, поясняющими формулами, таблицами, графиками и скриншотами рабочих окон программы «STATISTICA 12». Производимые вычисления должны быть аргументированы, а их результаты 
использованы при формулировании выводов по самостоятельной 
работе.
4. Заключение — выводы согласно решенным практическим задачам.
5. Список использованных источников.

Глава 2.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ 
СТАТИСТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

Для проведения первичных и вторичных статистических исследований в качестве источников информации используют данные 
внутрипроизводственной и внепроизводственной статистики.
К первичным источникам информации можно отнести в первую 
очередь опросы и интервью.
Вторичные источники информации:
 
• для внутрипроизводственной статистики: планы предприятий, 
фирм, организаций, прайс-листы производимой продукции, 
данные о начислении заработной платы, сведения о нетрудоспособности по больничным листам, балансы, отчеты об организационно-экономической деятельности;
 
• для внепроизводственной статистики: материалы статистической отчетности государственной и муниципальной деятельности (справочники, бюллетени, доклады и т.д.), журналы, материалы ведомственной статистики, частная статистика (союзы 
и объединения предприятий), материалы научно-исследовательских институтов.
В табл. 2.1 приведены некоторые национальные и международные источники информации. 

Таблица 2.1

Национальные и международные источники информации

Источники РФ
Международные источники

Журнал «Вопросы статистики»
Zeitschrift «Wirtschaft und Statistik»
Российский статистический ежегодник
Statistisches Jahrbuch für die 
Bundesrepublik Deutschland
Россия в цифрах
Monatsberichte der Deutschen 
Bundesbank
Госкомстат России 
www.gks.ru
Statistisches Bundesamt
www.statistik-bund.de
Журнал «Статистическое обозрение»
Deutsche Bundesbank
www.bundesbank.de