Využitie dopytovo orientovanej metódy návrhu k definovaniu požiadaviek na produkt


Lukáš Kamenický
Technická univerzita v Košiciach
doktorand

Juraj Sinay
Technická univerzita v Košiciach
vedúci katedry

resumé
Dnešný svet výroby a obchodu je podmienený plnením požiadaviek a potrieb zákazníkov. Potreby a požiadavky zákazníkov sa stávajú čoraz viac komplexnejšími. Hranice systémov sa rozširujú a je ich stále viac náročné správne definovať. Počet zainteresovaných strán sa v poslednej dobe taktiež zvýšil. Hľadanie vzájomných závislostí medzi požiadavkami na produkt a manažérskym systémom sa stáva komplexnejším. Preto organizácie vyžadujú nástroj, ktorý im umožní systematicky určiť tieto rozmanité požiadavky. Ale nerástol len počet požiadaviek, ale požiadavky sa sami o sebe zmenili a v súčasnosti musia organizácie spĺňať všetky požiadavky, k čomu im môže pomôcť filozofia systémového prístupu.

Úvod

Snahou každej organizácie bez ohľadu na predmet činnosti je plniť požiadavky svojich zákazníkov prostredníctvom svojich produktov. Len spokojný zákazník môže byť zdrojom jej príjmov (ziskov). Práve zisk je dôležitým faktorom pre ďalší rozvoj organizácie. Pod rozvojom organizácie je možné si predstaviť napr. investíciu do zamestnancov formou vytvárania ergonomických a bezpečných pracovísk, ako aj sociálneho prostredia, zvyšovanie ich kvalifikácie, investície do rozvoja výrobných zariadení a v neposlednom rade do inovácie produktov. To je možné dosiahnuť riadením kvality pri tvorbe produktu, ktorá je neoddeliteľnou súčasťou celkového riadenia organizácií. Na podporu riadenia kvality sa v praxi využívajú rôzne prístupy, ako napr. Lean, Kaizen, Six Sigma, alebo integrácia manažérskych systémov podľa noriem ISO 9001, OHSAS 18001, ISO 14001 a pod. Avšak využitím integrovaného manažérskeho systému v praxi sa organizácia neobmedzuje pri realizácii požiadaviek iba na kvalitu, ale aj na proaktívne riadenie bezpečnosti a ochrany zdravia pri práci a ďalšie požiadavky manažérskych systémov. Jadrom integrovaného systému sú požiadavky všetkých tých manažérskych systémov v organizácii, ktoré ho tvoria, ako aj špecifické požiadavky vyplývajúce z charakteristík produktu, ktoré musia byť riadené spoločne a prepojené s procesmi v organizácii (obr. 1). Preto je pre organizáciu dôležitá efektívna transformácia požiadaviek do charakteristík produktu. To znamená reagovať včas na zmenu týchto požiadaviek a zabrániť tak nedorozumeniam a následným stratám (zvýšenie nákladov).

Organizácie integráciou systému manažérstva kvality (QMS), systému manažérstva bezpečnosti a ochrany zdravia pri práci (OHSAS) a systému environmentálneho manažérstva (EMS) chcú preukazovať v rámci udržateľného rozvoja záväzok v oblasti vzťahu k zákazníkom, zamestnancom a ostatným zainteresovaným stranám.

Definovanie požiadaviek na produkt pomocou dopytovo orientovanej metódy návrhu

Vzhľadom k nárastu komplexnosti technických systémov, a to najmä v dôsledku postupného prelínania spracovania informácií, elektronických a mechanických komponentov, vysokého počtu požiadaviek a vysokého počtu zainteresovaných strán už nestačí uspokojovať požiadavky zákazníkov tak, ako to je praktizované moderným manažérstvom kvality. Požiadavky všetkých zainteresovaných strán, zahrňujúc zamestnancov, dodávateľov, majiteľov organizácie a tých, ktorých organizácia predstavuje zo strategických dôvodov, musia byť identifikované a splnené. V rovnakom čase interakcia medzi komponentmi produktu a prostredím musí byť systematicky zmapovaná [1].

Hoci existujú metódy, ktoré berú do úvahy požiadavky všetkých zainteresovaných strán, stále riešia iba čiastočný problém pri návrhu.

Nasledujúce moderné metódy manažérstva kvality, ktoré sa zaoberajú požiadavkami zákazníka, sú aplikovateľné na všetky druhy návrhu produktu [4]:

  1. Domček kvality, z anglického Quality function deployment (QFD), ktorý sa zameriava iba na požiadavky zákazníka.
  2. Analýza možných chýb/porúch a ich následkov (FMEA) sa zameriava na chyby.
  3. Strom porúch (FTA) sa zameriava iba na jednu určitú nehodu alebo zlyhanie systému a poskytuje metódu pre určenie príčin udalostí.

Tieto metódy riešia stále len čiastkový aspekt a berú do úvahy len požiadavky zákazníka. Metódy FMEA a FTA sa zameriavajú na chyby a ich príčiny vzniku, čo sa dá priamo prepojiť s požiadavkami, pretože chyba spôsobuje, že jedna alebo viac požiadaviek neboli splnené [5].

QFD je najviac uplatňovaná dopytovo orientovaná konštrukčná metóda, ktorú je jednoduché a finančne nenáročne aplikovať. QFD prepája požiadavky zákazníka s technickými charakteristikami produktu využitím matice. To znázorňuje, ktoré požiadavky zákazníka už boli zrealizované a ktoré ešte musia byť realizované. Ak neexistuje prepojenie medzi požiadavkou a technickou charakteristikou, produkt musí byť prepracovaný. Tento princíp QFD je využitý v metóde DeCoDe (Demand-Compliant Design), ale zahrňuje požiadavky všetkých zainteresovaných strán. Prepojenie požiadaviek s komponentmi produktu je jedným zo spôsobov, ako využiť QFD. To znamená, že metóda pomáha konštruktérom, čo a ako sa má v priebehu návrhu produktu rozvíjať. Hlavným nedostatkom tejto metódy je fakt, že sa nezaoberá požiadavkami všetkých zainteresovaných strán. Za normálnych okolností funkcie produktu znázorňujú veľmi rýchlo, či sú, alebo nie sú požiadavky splnené. QFD nepopisuje funkcie produktu. A z tohto dôvodu (funkcie produktu nie sú prepojené s požiadavkami a komponentmi) sa vytvára priestor, v ktorom chýbajú základné premenné. Požiadavky musia mať prepojenie k funkciám, komponentom a procesným charakteristikám produktu, pretože ak požiadavka nie je splnená aspoň jednou funkciou, komponentom alebo procesom, tak nastáva chyba v systéme [8].

Metóda FMEA identifikuje chyby/poruchy v priebehu procesu návrhu, ale robí analýzu chýb/porúch bez prepojenia na požiadavky. Metóda FTA graficky zobrazuje rôzne kombinácie chýb zariadení a ľudských chýb, ktoré môžu končiť zlyhaním sledovaného základného systému. Plnenie požiadavky môže byť kontrolované pomocou FMEA, pretože ak bude identifikovaná chyba, požiadavka nie je splnená. Počas procesu návrhu musia byť možné príčiny porúch a ich následkov identifikované a kontrolované. Avšak medzi QFD a FMEA neexistuje žiadne prepojenie a to isté platí pre spojenie medzi FMEA a FTA [3].

Tak vzniká priestor na vývoj metódy, ktorá je univerzálna a použiteľná vo všetkých odvetviach. Metóda musí podporovať generovanie nových nápadov na nové produkty a identifikovať včas chyby. Navyše, okrem požiadaviek všetkých zainteresovaných strán musí definovať vzájomné vzťahy medzi komponentmi, procesmi a funkciami, ktoré predstavujú parametre celého produktu [6].

Metóda DeCoDe

Metóda DeCoDe je metóda návrhu vyvinutá na Bergskej univerzite vo Wuppertáli, ktorá zahŕňa sadu nástrojov a postupov na modelovanie produktu (obr. 2). Metóda rozloží produkt do troch základných rozmerov, a to [8]:

  • rozmer funkcií, ktorý popisuje produkt z pohľadu funkcií, ktoré musí plniť,
  • rozmer komponentov, ktorý popisuje technické časti modelu produktu, z ktorých je zložený a ich vzájomné vzťahy,
  • rozmer procesov, ktorý opisuje procesy vykonávané na produkte počas jeho celého životného cyklu.

Nástroje sa skladajú z matíc závislosti, zoznamu požiadaviek, funkcií, komponentov a procesov, ktoré špecifikujú produkt. Nakoniec DeCoDe špecifikuje následnú postupnosť krokov, ktoré vychádzajú z modelu produktu [5].

Metóda DeCoDe je založená na jednoduchých nápadoch, ako riadiť potrebné informácie pri identifikácii a definovaní základných vzťahov medzi hlavnými prvkami systému. Poskytuje rámec na sledovanie vývoja systému. Komplexne opisuje celý produkt, hľadá nedostatky alebo chyby v systéme a navrhuje nové riešenia, ktoré sú hodnotené v rámci splnenia požiadaviek. Táto metóda poskytuje opis systému, ktorý umožní uplatnenie kvantitatívnych techník pre riešenie komplexných a náročnejších systémových problémov. Charakteristickým znakom je prepojenie požiadaviek s troma vzájomne sa dopĺňajúcimi rozmermi produktu [7].

Nástroj DeCoDe

Splnenie požiadaviek produktu sa odrazí pomocou definovaných funkcií, komponentov a procesov. Každý produkt musí mať vymedzené základné funkcie, ktoré musí spĺňať. Každá funkcia sa dosiahne pomocou definovaných procesov. Funkcia znamená, čo na základe požiadaviek musí byť splnené a proces znázorňuje spôsob, ako sa funkcia dá dosiahnuť. Následne sa procesy prepoja v dynamickej interakcii s technickými komponentmi produktu (obr. 3).

Metóda DeCoDe pozostáva z troch navzájom sa doplňujúcich rozmerov produktu. Tieto rozmery rozložia produkt ako súbor funkcií, procesov a komponentov prepojených s požiadavkami. Metóda DeCoDe využíva systém matíc na identifikovanie a definovanie vzájomných vzťahov požiadaviek s tromi rozmermi produktu. Prepojením všetkých rozmerov s požiadavkami vznikajú základné matice závislosti (obr. 4) [5].

Záver

Organizácie, ktoré nedokážu vytvoriť produkt spĺňajúci požiadavky všetkých zainteresovaných strán, sa rýchlo oslabujú voči konkurencii na globálnom trhu. To, či bude produkt úspešný alebo neúspešný, sa do značnej miery rozhoduje už vo fáze návrhu. Dôsledkom zlého návrhu môže byť, že niektoré požiadavky na produkt sa môžu zanedbať alebo sa začnú riešiť príliš neskoro v priebehu vývojového procesu, čo má za následok výrobu produktu nespĺňajúceho všetky požiadavky a zvyšovanie nákladov pri odstraňovaní identifikovaných nedostatkov. Hlavným cieľom využitia metódy DeCoDe je vytvorenie takých podmienok, ktoré vedú k produkcii dopytovo orientovaného produktu. To sa dosiahne mapovaním vstupných požiadaviek v troch vzájomne sa doplňujúcich rozmerov produktu: rozmer funkcií, rozmer komponentov a rozmer procesov. Hlavným nástrojom tejto metódy sú matice, ktoré jasne identifikujú veľké množstvo vzájomných vzťahov a ich udržiavanie zabezpečuje, že všetky funkcie, komponenty a procesy sú prepojené s požiadavkami a neexistuje žiadna funkcia, komponent alebo proces, ktorý nie je priradený k požiadavke. Následne, vďaka maticovému systému vzniká možnosť kvantifikovať identifikované a kvalifikované procesy pomocou stanovených parametrov. Takýmto spôsobom vie organizácia efektívne zlepšovať svoje organizačné procesy.

Príspevok bol vypracovaný v rámci riešenia projektu projektu KEGA – 049TUKE – 4/2014 „Vytvorenie e-learningovej podpory vzdelávania v bakalárskom študijnom programe – Kvalita Produkcie a v rámci operačného programu Výskum a vývoj, pre projekt:  Univerzitný vedecký park TECHNICOM pre inovačné aplikácie s podporou znalostných technológií, kód ITMS: 26220220182, spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja.“

Literatúra
[1]    CHAKRABARTI, A.: (2002) „Engineering Design Synthesis: Understanding, approaches and tools“ India, ISBN 1-85233-492-4
[2]    HOYLE, D.: (2005), “Automotive Quality Systems Handbook: Incorporating ISO/TS 16949:2002. Second edition 2005”. ISBN 0-7506-6663-3.
[3]    KURACINA, R., FERJENČÍK, M.: Nástroje pre oceňovanie rizika a vyšetrovanie havárií, recenzovaný zborník, Aktuálne otázky bezpečnosti práce, ISBN 80-8073-649-9, 2006, Stará lesná
[4]    SINAY, J., PAČAIOVÁ, H., GLATZ, J.: Bezpečnosť a riziká technických systémov. Košice: TU, 2009. 246 s. ISBN 978-80-553-0180-8
[5]    SITTE, J., WINZER, P.: Demand-Compliant Design of Robotic Systems, Proceedings of teh IEEE International Conference on Mechatronics & Automation, Canada 2005
[6]    SITTE, J., WINZER, P.: Mastering complexity in robot design, Proceeding of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Japan, 2004
[7]    SITTE, J., WINZER, P.: Demand-Compliant Design, IEEE Transaction on system, man, and cybernetics – part A: sytems and humans, vol. 41, No. 3, 2011
[8]    WINZER, P.: (2013), „Generic System Engineering“, BU Wuppertal, ISBN 978-3-642-30365-4