Projekt okładki i stron tytułowych Przemysław Spiechowski

Ilustracja na okładce

dmitriy-orlovskiy/Shutterstock

Wydawca
Dorota Siudowska-Mieszkowska

Koordynator ds. redakcji
Renata Ziółkowska

Redakcja

Jadwiga Witecka

Korekta

Anna Wasilewska

Koordynator produkcji
Mariola Iwona Keppel

Skład wersji elektronicznej na zlecenie Wydawnictwo Naukowe PWN S.A.: Michał Latusek

Recenzenci

Prof. dr hab. inż. Józef Gawlik

Prof. dr hab. inż. Edward Chlebus

Publikacja dofinasowana przez Politechnikę Poznańską

Książka, którą nabyłeś, jest dziełem twórcy i wydawcy. Prosimy, abyś przestrzegał praw, jakie im przysługują. Jej zawartość możesz udostępnić nieodpłatnie osobom bliskim lub osobiście znanym. Ale nie publikuj jej w internecie. Jeśli cytujesz jej fragmenty, nie zmieniaj ich treści i koniecznie zaznacz, czyje to dzieło. A kopiując jej część, rób to jedynie na użytek osobisty.

Szanujmy cudzą własność i prawo.

Więcej na www.legalnakultura.pl.

Polska Izba Książki

Copyright © by Wydawnictwo Naukowe PWN SA

eBook został przygotowany na podstawie wydania papierowego z 2023r. (Wydanie I)

Warszawa 2023

ISBN 978-83-01-22833-0

Wydawnictwo Naukowe PWN SA

02-460 Warszawa, ul. Gottlieba Daimlera 2

tel. 22 69 54 321, faks 22 69 54 288

infolinia 801 33 33 88

e-mail: pwn@pwn.com.pl; reklama@pwn.pl

www.pwn.pl

Fragment

Prolog. Z jakością do Rzeczywistości 4.0

1. Jakość dóbr jako stymulator wzrostu i rozwoju

1.1. Permanentny deficyt jakości

1.2. Permanentny deficyt jakości stymulatorem wzrostu i rozwoju gospodarczego

1.3. Permanentny deficyt jakości katalizatorem rozwoju naukowo-technicznego

2. Czwarta rewolucja przemysłowa

3. Rzeczywistość 4.0

Bibliografia

Wprowadzenie

1. Zakres książki

2. Układ książki

3. Literatura

4. Adresaci książki

5. Podziękowania

Rozdział 1. Postrzeganie i definiowanie jakości

1.1. Postrzeganie jakości

1.1.1. Trochę historii

1.1.2. Konteksty postrzegania jakości produktu

1.2. Potrzeby, oczekiwania i wymagania

1.3. Właściwości jakościowe produktów

1.3.1. Metawłaściwości wyrobów i usług

1.3.2. Marketingowe właściwości wyrobów

1.3.3. Marketingowe właściwości usług

1.3.4. Procesowe właściwości wyrobów

1.3.5. Procesowe właściwości usług

1.4. Jakość w cyklu życia produktu

1.4.1. Cykl życia produktu

1.4.2. Łańcuch jakości

1.4.3. Kluczowe znaczenie etapu projektowania

Bibliografia

Rozdział 2. Ocena jakości

2.1. Podstawowe pojęcia

2.1.1. Ocena, obserwacja, pomiar

2.1.2. Dane liczbowe oraz dane opisowe

2.1.3. Skale pomiarowe

2.1.4. Niezgodność i wada

2.2. Ocena jakości

2.2.1. Ocena jakości produktów finalnych – perspektywa klienta

2.2.2. Ocena jakości produktów w procesie realizacji – perspektywa wykonawcy

2.3. Mierniki satysfakcji klientów

2.4. Mierniki jakości procesów

2.4.1. Mierniki odnoszące się do niezgodności (DPU, DPO, DPMO)

2.4.2. Mierniki odnoszące się do jednostek zgodnych/niezgodnych (p, ppm, FTY)

2.4.3. Wskaźnik zdolności jakościowej (Cp, Cpk)

2.4.4. Poziom sigma

2.4.5. Wskaźnik OEE

Bibliografia

Rozdział 3. Planowanie jakości produktów

3.1. Etapy planowania jakości produktu

3.2. Identyfikacja potrzeb i oczekiwań klientów

3.2.1. Model Kano

3.2.2. Mapa jakości produktu

3.3. Współtworzenie produktów przez klientów

3.3.1. Masowa kastomizacja

3.3.2. Konfiguratory produktów

3.3.3. Design Thinking

3.4. Projektowanie produktu

3.4.1. Innowacyjność produktu

3.4.2. Quality Function Deployment

3.4.3. Systemy projektowania

3.4.4. Zapewnianie niezawodności, bezpieczeństwa i ekologiczności wyrobów

3.5. Ocena ryzyka

3.5.1. Przegląd, weryfikacja oraz walidacja

3.5.2. Badania prototypu

3.5.3. FMEA produktu

Bibliografia

Rozdział 4. Planowanie i zapewnienie zdolności jakościowej procesów realizacji produktu

4.1. Zdolność jakościowa procesu

4.1.1. Dobór technologii

4.1.2. Dobór parametrów procesu

4.1.3. Zapewnienie warunków pracy

4.1.4. Standaryzacja pracy

4.1.5. Praktyki 5S

4.1.6. Zapobieganie powstawaniu błędów i wczesne ich wykrywanie

4.1.7. Utrzymanie zdolności jakościowej

4.2. Kwalifikacja dostawców

4.3. Weryfikacja zdolności jakościowej procesu

4.3.1. Kontrola pierwszej sztuki

4.3.2. Testowanie zdolności jakościowej

4.3.3. Planowanie kontroli jakości

4.4. FMEA procesu

Bibliografia

Rozdział 5. Kontrola jakości

5.1. Planowanie kontroli jakości

5.2. System pomiarowo-kontrolny

5.2.1. Skuteczność kontroli

5.2.2. Sprzęt pomiarowo-kontrolny

5.2.3. Badanie przydatności systemów pomiarowych

5.2.4. Badanie przydatności systemu kontroli organoleptycznej i wizyjnej

5.2.5. Nadzorowanie i obsługa sprzętu pomiarowo-kontrolnego

5.3. Kontrola selekcjonująca stuprocentowa i wyrywkowa

5.4. Statystyczna kontrola odbiorcza partii wyrobów

5.4.1. Ryzyko odbiorcy i dostawcy

5.4.2. Kontrola alternatywna

5.4.3. Kontrola liczbowa

5.5. Statystyczna kontrola procesu

5.6. Statystyczne sterowanie procesem – karty kontrolne

5.6.1. Stabilność procesu – zakłócenia naturalne i specjalne

5.6.2. Karty kontrolne liczbowe

5.6.3. Karty kontrolne alternatywne

5.6.4. Ogólne wytyczne do projektowania kart kontrolnych

Bibliografia

Rozdział 6. Zapewnienie jakości w dystrybucji i eksploatacji. Badanie opinii klientów

6.1. Zapewnienie i ochrona jakości w dystrybucji

6.1.1. Czynniki zagrażające

6.1.2. Opakowanie, magazynowanie i transport

6.2. Eksploatacja i serwis

6.2.1. Zużywanie i starzenie się wyrobu

6.2.2. Instrukcja obsługi

6.2.3. Serwis

6.2.4. Rękojmia i gwarancja

6.3. Koniec życia wyrobu

6.4. Badanie oczekiwań i satysfakcji klientów

6.4.1. Metody badań

6.4.2. Dobór próby

6.4.3. Pytania ankietowe

6.4.4. Przeprowadzenie badań

6.4.5. Analiza i prezentacja wyników badań

Bibliografia

Rozdział 7. Cel, funkcje oraz zasady zarządzania jakością

7.1. Cele i funkcje zarządzania jakością

7.1.1. Cele zarządzania jakością

7.1.2. Funkcje zarządzania jakością

7.2. Zasady zarządzania jakością

7.2.1. Orientacja na klienta

7.2.2. Przywództwo

7.2.3. Zaangażowanie ludzi

7.2.4. Podejście procesowe

7.2.5. Doskonalenie

7.2.6. Podejmowanie decyzji na podstawie dowodów

7.2.7. Dbałość o relacje

7.3. Koncepcje zarządzania jakością

7.3.1. Ewolucja koncepcji zarządzania jakością

7.3.2. TQM

7.3.3. Six Sigma

7.3.4. Kaizen

7.3.5. Znormalizowane systemy zarządzania jakością

7.3.6. Lean Six Sigma

Bibliografia

Rozdział 8. Znormalizowane systemy zarządzania jakością

8.1. System zarządzania jakością

8.1.1. Poziomy zaawansowania systemu zarządzania jakością

8.1.2. Przesłanki do wprowadzania znormalizowanego systemu zarządzania jakością

8.2. Normy dotyczące systemów zarządzania jakością

8.2.1. Normalizacja i organizacje normalizacyjne

8.2.2. Normy ISO serii 9000

8.2.3. Normy branżowe

8.2.4. Integracja systemów

8.3. Wymagania normy ISO 9001

8.4. Projektowanie systemów zarządzania jakością

8.4.1. Etapy projektowania systemu

8.4.2. Deklaracja kierownictwa oraz ogłoszenie polityki jakości

8.4.3. Działania przygotowawcze

8.4.4. Identyfikacja procesów i dokumentowanie

8.5. Nadzorowanie i certyfikacja

8.5.1. Audyt

8.5.2. Audyt wewnętrzny

8.5.3. Przegląd systemu

8.5.4. Certyfikacja

Bibliografia

Rozdział 9. Doskonalenie

9.1. Idea doskonalenia

9.1.1. Doskonalenie a rozwiązywanie problemów

9.1.2. Doskonalenie a postęp i innowacje

9.1.3. Cykl doskonalenia

9.2. Narzędzia doskonalenia

9.2.1. Klasyfikacja

9.2.2. Opis wybranych narzędzi

9.3. Planowanie i prowadzenie eksperymentów

9.3.1. Czynniki oraz interakcja czynników

9.3.2. Plany eksperymentów stosowane w doskonaleniu procesów

9.3.3. Plan jednoczynnikowy

9.3.4. Plan z sekwencyjną zmianą czynników – OFAT

9.3.5. Plan czynnikowy – dwupoziomowy

9.3.6. Wstępna selekcja czynników

9.3.7. Eksperyment pasywny

9.4. Prowadzenie projektu według metodyki DMAIC

Bibliografia

Rozdział 10. Koszty jakości

10.1. Źródła kosztów jakości

10.2. Klasyfikacja kosztów jakości

10.3. Ewidencjonowanie oraz wskaźniki kosztów jakości

10.4. Modele kosztów jakości

10.4.1. Model z optymalnym, niezerowym poziomem niezgodności

10.4.2. Model z minimum kosztów jakości przy „zero niezgodności”

Bibliografia

Rozdział 11. Jakość, inżynieria jakości i zarządzanie jakością w Rzeczywistości 4.0

11.1. Produkty i jakość 4.0

11.1.1. Produkty 4.0

11.1.2. Rozpowszechnienie produktów 4.0

11.1.3. Jakość produktów 4.0

11.2. Inżynieria jakości w Rzeczywistości 4.0

11.2.1. Technologie 4.0

11.2.2. Technologie 4.0 i produkty 4.0 w inżynierii jakości

11.3. Technologie 4.0 w inżynierii jakości

11.3.1. Profilowanie klientów

11.3.2. Wykorzystywanie sprawdzonych rozwiązań – systemy KBE

11.3.3. Udział klienta w konfigurowaniu produktu w rzeczywistości wirtualnej

11.3.4. Szybkie prototypowanie wyrobów – technologie przyrostowe

11.3.5. Prototypy cyfrowe

11.3.6. Kontrola jakości in-line – systemy wizyjne

11.3.7. Prognozowanie zdolności jakościowej procesu – diagnostyka procesu

11.3.8. Zdalne monitorowanie i serwisowanie wyrobów

11.4. Zarządzanie jakością w Rzeczywistości 4.0

11.4.1. Potrzeba ewolucji koncepcji zarządzania jakością

11.4.2. Nowe aspekty zasad zarządzania jakością

Bibliografia

Epilog. Zagrożenia i wyzwania w pogoni człowieka za jakością

Bibliografia

Załącznik. Tablica rozkładu normalnego

O Autorze

Przypisy

Pozostałe rozdziały dostępne w pełnej wersji e-booka.

Prolog
Z jakością do Rzeczywistości 4.0

W dążeniu do zaspokajania swoich potrzeb i pragnień człowiek nabywa i konsumuje różnorodne dobra, dostępne w postaci wyrobów i usług. Uwzględnia przy tym ich jakość, rozumianą jako stopień, w jakim właściwości dóbr spełniają jego oczekiwania i wymagania. Ponieważ potrzeby oraz oczekiwania co do sposobu ich zaspokajania się zmieniają, człowiek odczuwa presję zastępowania posiadanych dóbr nowymi, o właściwościach, które powstającym potrzebom i oczekiwaniom wychodzą naprzeciw. W ten sposób jakość produktów, a właściwie odczuwany przez człowieka deficyt jakości, jest czynnikiem stymulującym wzrost i rozwój gospodarczy. Te z kolei przyczyniają się do rozwoju naukowo-technicznego, którego wyrazem są tzw. rewolucje przemysłowe, których czwartą odsłonę właśnie przeżywamy. Napędzające ją technologie informatyczne oraz cyfrowa integracja różnorodnych aktywności człowieka tworzą nową rzeczywistość, którą przez analogię do terminu Przemysł 4.0 można nazwać Rzeczywistością 4.0.

Jakość kojarzy się na co dzień przede wszystkim ze spełnianiem oczekiwań i wymagań. Rzadko jest postrzegana jako czynnik wzrostu i rozwoju gospodarczego, a także rozwoju w szerokim tego słowa znaczeniu, np. rozwoju naukowego, technicznego, cywilizacyjnego. Ale taki związek istnieje i ma znaczną siłę oddziaływania. Wystarczy zauważyć, że wzrost i rozwój gospodarczy są napędzane przez popyt konsumpcyjny i inwestycyjny oraz przez podaż będącą odpowiedzią na powstający popyt. To jedno z podstawowych praw ekonomicznych. Ludzkość długo czekała na jego odkrycie, a wyłożył je dopiero w połowie XVIII w. Adam Smith w swoim wiekopomnym dziele O bogactwie narodów. Czynnikami stymulującymi popyt są potrzeby i oczekiwania ludzi zaspokajane nabywaniem dóbr konsumpcyjnych. Z kolei stopień, w jakim potrzeby są zaspokajane, a oczekiwania spełnianie, jest miarą jakości produktów tworzących te dobra. Myśl, że jakość, a właściwie ciągła pogoń człowieka za jakością jest jednym[1] z istotnych czynników wzrostu i rozwoju gospodarczego, jest zatem w pełni uzasadniona.

1. Jakość dóbr jako stymulator wzrostu i rozwoju

Człowiek nabywa i konsumuje różnorodne dobra, wyroby i usługi, ponieważ są mu niezbędne do zaspokojenia podstawowych potrzeb życiowych. Kieruje się także pragnieniem odczuwania satysfakcji z ich posiadania i konsumowania. Odczuwanie satysfakcji jest wypadkową dwóch przeciwstawnych stanów emocjonalnych, zadowolenia oraz niezadowolenia [Sanjeev, 2016]. Początkowe zadowolenie, po nabyciu określonego produktu, jest zazwyczaj wysokie (rys. P1). Działa efekt nowości. Z czasem człowiek się do produktu przyzwyczaja, zaczyna zauważać w nim jakieś niedoskonałości. Jest atakowany reklamami przedstawiającymi nowe oferty oraz atrakcje. I tak jak przysłowiowa szczypta dziegciu może zepsuć całą beczkę miodu, a za ciasne buty lub bolący ząb nawet optymistycznie nastawionemu człowiekowi mogą drastycznie pogorszyć nastrój, tak powstające oznaki niezadowolenia, nawet niewielkie, z jakiejś właściwości produktu mogą przeważyć nad zadowoleniem, nawet znaczącym, z właściwości pozostałych. Zadowolenie jest bowiem dla człowieka stanem oczekiwanym – dla jego odczuwania nabywa produkty. Łatwo się do niego przyzwyczaja. Boli go za to niedosyt, niezadowolenie. Gdy poziom odczuwania niezadowolenia staje się krytyczny, podejmuje decyzję o nabyciu nowego produkt, a cały cykl zaczyna się od nowa.

Rysunek P1. Odczuwanie niezadowolenia jako impuls do decyzji zakupowych

Źródło: opracowanie własne.

1.1. Permanentny deficyt jakości

Patrząc z perspektywy historycznej, kolejne generacje produktów, porównywalnych pod względem ich podstawowej funkcji, mają w rezultacie ciągłego postępu naukowo- -technicznego coraz więcej nowych, atrakcyjnych dla człowieka właściwości. Ale nabywanie oraz posiadanie coraz doskonalszych produktów przyczynia się jednocześnie do systematycznego wzrostu oczekiwań człowieka. Różnicę między oczekiwaniami a tym, co dostępne, a zatem aktualnymi właściwościami produktów, można nazwać deficytem jakości. Jego występowanie jest trwałe, utrzymuje się na przestrzeni dziejów na względnie stałym poziomie. Stan ten można nazwać permanentnym deficytem jakości (PDJ). Sprawia on, że także satysfakcja – rozumiana jako wypadkowa całej ludzkości – z dóbr w zasadzie się nie zmienia (rys. P2).

Rysunek P2. Satysfakcja jako wypadkowa jakości inherentnej produktów oraz oczekiwań

Źródło: opracowanie własne.

Łatwo podać wiele przykładów potwierdzających tę tezę. Człowiek epoki kamienia łupanego był podobnie dumny ze swojego ulepszonego oszczepu, jak współczesny myśliwy z najnowszego modelu sztucera. Użytkownik prostej pralki elektrycznej w latach 60. XX w. odczuwał nie mniejszą frajdę niż właściciel współczesnej pralki automatycznej, inteligentnej, przy której praca człowieka ogranicza się do włożenia wsadu do bębna.

Na różne sposoby można tłumaczyć mechanizm występowania u ludzi nieustannego odczucia braku pełnego zadowolenia z posiadanych dóbr, mimo że ich właściwości są, obiektywnie patrząc, coraz lepsze. Wydaje się, że podstawowy mechanizm jest związany z naturą człowieka. Wyniki wielu badań w zakresie neurobiologii lub neurochemii wykazują, że naszym życiem umysłowym i emocjonalnym rządzą mechanizmy ukształtowane w toku trwającej miliony lat ewolucji. Są determinowane przez złożony układ nerwów, synaps i rozmaitych substancji chemicznych, takich jak: serotonina, dopamina i oksytocyna [Szuflitowska, 2011; Bohler, 2020]. To one w znacznym stopniu, w sposób niekontrolowany ten mechanizm uruchamiają.

1.2. Permanentny deficyt jakości stymulatorem wzrostu i rozwoju gospodarczego

Permanentny deficyt jakości, wespół z takimi pragnieniami człowieka, jak: potrzeba władzy, bogacenia się, imponowania lub pragnienie poznawania świata, jest jednym ze stymulatorów i sił napędowych wzrostu i rozwoju gospodarczego, rozwoju naukowego, rozwoju cywilizacyjnego. Dążenie człowieka do osłabiania PDJ sprawia bowiem, że producenci i dostawcy usług muszą nieustannie oferować klientom nowe, innowacyjne produkty. Przez ich sprzedaż osiągają przychody i mogą generować zysk. Wypracowanym zyskiem dzielą się ze swoimi pracownikami oraz ze społeczeństwem. Dzięki temu wzrasta dobrobyt, z nim poziom jakości życia człowieka, a to stymuluje jego nowe potrzeby i oczekiwania. Cykl ten powtarza się bez końca (rys. P3).

Rysunek P3. Permanentny deficyt jakości źródłem wzrostu i rozwoju

Źródło: opracowanie własne.

Według dominującego dzisiaj modelu funkcjonowania gospodarki rynkowej bez tego, można powiedzieć „zaklętego koła”, gospodarka prawdopodobnie przestałaby się rozwijać. Nie ustabilizowałaby się na bezpiecznym poziomie zapewniającym ciągły rozwój gospodarczy. Nastąpiłby kryzys, prowadzący do chaosu, a w końcu do postępującego zubożenia społeczeństwa [Harari, 2018].

Mechanizm ten ma także swoje negatywne strony. Wzrost konsumpcji prowadzi do nieustannego zwiększania się strumienia materiałów oraz energii, potrzebnych do produkowania oraz dostarczania coraz większej masy dóbr. Wpływa to negatywnie na środowisko, jest przyczyną zmian klimatycznych. Wiele przesłanek wskazuje, że dzisiaj ludzkość przekroczyła już poziom konsumpcji, powyżej którego zmiany powodowane tymi oddziaływaniami są nieodwracalne. Wątek ten jest przedmiotem rozważań przedstawionych w epilogu książki.

1.3. Permanentny deficyt jakości katalizatorem rozwoju naukowo-technicznego

Presja człowieka na redukowanie PDJ przez zaspokajanie nowych potrzeb i coraz większych oczekiwań stymuluje wytwarzanie produktów o coraz lepszych i różnorodnych właściwościach. Wymaga to stosowania innowacyjnych materiałów, technologii wytwarzania, form organizacji produkcji lub systemów logistycznych. Ich odkrywanie i wdrażanie jest wynikiem rozwoju naukowo-technicznego (RNT). PDJ stymuluje zatem RNT. Efekty tego oddziaływania ilustruje kilka poniższych przykładów.

Systemy CAD/CAM, elastyczne systemy produkcyjne oraz szybkie prototypowanie pozwoliły skrócić rynkowy czas życia samochodu (od wprowadzenia na rynek do wycofania i wprowadzenia nowego modelu). Czas życia samochodu Ford T wynosił 20 lat, a samochodu współczesnego nie przekracza 5 lat, a właściwie to zmiany są dokonywane nieprzerwanie. W przypadku telefonu komórkowego nowe modele są wprowadzane co rok, podczas gdy stary, poczciwy telefon z tarczą nie zmieniał swojej funkcji nawet przez kilkadziesiąt lat.

W latach 50. XX w. przezbrajanie dużych pras stosowanych do wytłaczania karoserii samochodowych zajmowało długie godziny. Dzisiaj dzięki stosowaniu nowoczesnych metod organizatorskich zostało skrócone do kilku minut[2]. Pozwala to na równoległe produkowanie wielu wariantów tego samego modelu samochodu.

Materiałami stosowanymi na początku XX w. do wytwarzania maszyn i urządzeń oraz części narażonych na obciążenia mechaniczne były przede wszystkim stale. Miały gęstość około 7500 kg/m^3 i wytrzymałość na rozciąganie rzędu 500 MPa. Dzisiaj stosuje się materiały, np. kompozytowe, które przy gęstości 1000 kg/m^3 mają wytrzymałość do 1000 MPa[3]. Oznacza to kilkakrotne zwiększenie stosunku wytrzymałości do gęstości. Można powiedzieć, że nie jest to przyrost imponujący, jeśli porównać go do obserwowanego w informatyce. Ale dzięki nowatorskim metodom optymalizacji konstrukcji, np. metodom optymalizacji topologicznej, stosunek masy konstrukcji współczesnych do masy porównywalnych pod względem funkcjonalnym konstrukcji sprzed 100 lat zmniejszył się nawet kilkudziesięciokrotnie.

Dokładność obróbki zwiększyła się w okresie minionych 100 lat ponad 1000 razy, od 0,1 mm do 0,00001 mm. Wpływa to na trwałość i komfort użytkowanych przez człowieka urządzeń.

W zakresie technologii informatycznych postęp, pod względem możliwości, zakresu i prędkości przetwarzania danych, jest wręcz trudny do precyzyjnego określenia. Uważa się, że co dwa lata ilość danych zgromadzonych w różnorodnych bazach wzrasta przeszło dwukrotnie, a w internecie jest ich dzisiaj dostępnych około 100 YT (jotabajtów[4]), a zatem ilość danych dla człowieka wręcz trudna do wyobrażenia.

Tak jak PDJ jest katalizatorem RNT, tak RNT sprzyja powstawaniu PDJ i jest w związku z tym stymulatorem innowacyjności i czynnikiem motywowania projektantów do projektowania coraz to nowych produktów. Świadomość tej zależności nie jest wśród ludzi oczywista. Wielu sądzi, że pomysły na nowe produkty kreują się automatycznie, wraz z rozwojem cywilizacyjnym, z coraz większą zamożnością społeczeństwa, że są „podpowiadane” projektantom przez klientów lub media. Ale klienci, marketing, reklama czy media mogą stymulować tylko takie potrzeby, których zaspokojenie jest możliwe przy aktualnie dostępnych materiałach lub technologiach. Postrzegają bowiem produkty przez to, co w nich widzą. Mogą co najwyżej sugerować innowacje związane z formą, estetyką, ewentualnie ergonomią i funkcjonalnością. Nie są w stanie inspirować do wprowadzania zmian przełomowych, takich jak np. zastąpienie obsługi telefonu przez dotyk ekranu, a nie przez naciśnięcie klawisza. Niewiele albo prawie nic nie wiedzą bowiem o technologiach stosowanych w ich produkcji. Jedynie inżynierowie i naukowcy, którzy wiedzą, jak co funkcjonuje oraz rozumieją na co pozwala aktualna wiedza z zakresu nauk ścisłych, przyrodniczych i technicznych, potrafią zaproponować coś przełomowego (rys. P4).

Gdzieś na początku każdego innowacyjnego produktu znajduje się odkrycie naukowe, a zatem nauka oraz uczeni, wynalazcy, inżynierowie. Bez rozwoju naukowo-technicznego pula innowacji produktowych szybko uległaby wyczerpaniu. Przykładem może być wspomniany już telefon, który w postaci klasycznej został po raz pierwszy użyty w drugiej połowie XIX w. Do chwili opanowania technologii cyfrowej, warunkującej powstanie telefonii komórkowej, telefony były doskonalone wyłącznie ze względu na design, niezawodność i w pewnym stopniu na funkcjonalność. Telefon komórkowy, technologicznie zupełnie odmienny od klasycznego, wyzwolił erupcję nowych potrzeb, które są zaspokajane przez innowacyjne rozwiązania funkcjonalne.

Rysunek P4. Nauka pierwotnym źródłem innowacji produktowych

Źródło: opracowanie własne.

2. Czwarta rewolucja przemysłowa

Postęp techniczny, w znacznym stopniu stymulowany występowaniem PDJ, był motorem kolejnych rewolucji przemysłowych i w końcu doprowadził ludzkość na próg rewolucji oznaczonej umownym[5] symbolem 4.0.

Pierwsza rewolucja przemysłowa rozpoczęła się na przełomie wieków XVIII oraz XIX i była związana z zastosowaniem na szeroką skalę maszyny parowej i mechanizacji pracy. Drugą rewolucję przemysłową kojarzy się przede wszystkim z napędem elektrycznym oraz z wprowadzeniem linii produkcyjnej. Zastosowanie w maszynach technologicznych programowalnych sterowników cyfrowych oraz początki informatyki przemysłowej zapoczątkowały kolejną, trzecią rewolucję przemysłową. Wreszcie dzisiaj jesteśmy świadkami czwartej rewolucji przemysłowej, która oznacza transformację technologiczną i organizacyjną przedsiębiorstw przez cyfryzację procesów, produktów i usług, integrację łańcucha wartości, wprowadzanie nowych modeli biznesowych. Jest ona utożsamiana z Przemysłem 4.0[6], który można traktować jako etap rozwoju przemysłu oraz jako proces transformacji technologicznej i organizacyjnej przedsiębiorstw produkcyjnych, który obejmuje integrację łańcucha wartości, wprowadzanie nowych modeli biznesowych oraz cyfryzację produktów i usług [Zacher, 1997; Castels, 2010].

Cyfryzacja oznacza zastępowanie sygnałów w postaci analogowej ich postacią cyfrową oraz w ślad za tym zastępowaniem urządzeń technicznych opartych na technice analogowej urządzeniami wyposażonymi w układy cyfrowe. Transformacja ta niesie ze sobą wiele nowych możliwości. Dane i informacje przedstawiane w postaci cyfrowej są w stosunku do danych i informacji analogowych bardziej odporne na zakłócenia, łatwiej je przesyłać na praktycznie nieograniczone odległości, a w przypadku uszkodzeń łatwo je regenerować. Zintegrowana informatycznie komunikacja oznacza możliwość przekazywania w sieciach danych pochodzących z różnorodnych obiektów, takich jak produkty codziennego użytku, maszyny, budynki, przedsiębiorstwa, ludzie. To właśnie zintegrowana komunikacja jest kluczowym czynnikiem Przemysłu 4.0.

Cyfryzacja oraz zintegrowana komunikacja korzystają z różnorodnych narzędzi oraz systemów. Najważniejsze z nich to [Alcacer i in., 2019; Hamrol i in., 2019]:

• Internet rzeczy (Internet of Things – IoT) – system informatyczny, w którym przedmioty wyposażone w specjalne sensory komunikują się oraz wymieniają dane z komputerami i innymi urządzeniami. Proces ten odbywa się za pomocą różnorodnych rozwiązań sieciowych.

• Duże zbiory danych (Big Data) – duże i zmienne zbiory danych, których przetwarzanie i analiza jest trudna ze względu na ich różnorodność, ale jest jednocześnie wartościowa, ponieważ może prowadzić do zdobycia nowej wiedzy, niemożliwej do uzyskania tradycyjnymi metodami analizy danych. Zazwyczaj, jak sama nazwa wskazuje, są to zbiory duże, mierzone tera- lub nawet petabajtami, ale mogą też mieć rozmiary mniejsze. Czynnikiem wyróżniającym jest bowiem nie tylko rozmiar, lecz także różnorodność danych oraz wymaganie dużej szybkości ich przetwarzania, tak aby wyciągnąć z nich użyteczne, ale głęboko ukryte zależności.

• Chmura obliczeniowa (Cloud Computing) – dostarczanie usług obliczeniowych, w tym serwerów, baz danych, sieci, oprogramowania za pośrednictwem internetu w celu zaoferowania szybszych innowacji, elastycznych zasobów i wykorzystania ekonomii skali.

• Sztuczna inteligencja (Artificial Intelligence) – zdolność maszyn do wykazywania ludzkich umiejętności, takich jak rozumowanie, uczenie się, planowanie i kreatywność (systemy samouczące się na podstawie zdobywanych doświadczeń, uczenie maszynowe, sieci neuronowe itp.).

• Rzeczywistość wirtualna (Virtual Reality) – stworzony za pomocą technologii informatycznej trójwymiarowy obraz, który imituje świat realny lub stanowi wizję świata fikcyjnego.

• Rzeczywistość rozszerzona (Augmented Reality) – system łączący świat rzeczywisty z generowanym komputerowo. Zazwyczaj wykorzystuje obraz z kamery, na który nałożona jest, generowana w czasie rzeczywistym, grafika 3D.

• Wytwarzanie przyrostowe – tworzenie trójwymiarowych wyrobów na podstawie modelu cyfrowego i wytwarzanie modelu rzeczywistego przez nakładanie jedna na drugiej cienkich warstw materiału.

Za wymienionymi hasłami kryją się rozwiązania o zróżnicowanym zasięgu, od prostych narzędzi i układów do dużych systemów. Wszystkie są zanurzone w tzw. przestrzeni cyberfizycznej (Cyber Physical Space – CPS), czyli przestrzeni, w której realizowane są procesy komunikacji oraz integracji cyfrowej. W kontekście przemysłowym CPS prowadzi do powstania tzw. inteligentnej fabryki (Smart Factory), która bazuje na systemach cyberfizycznych, ich integracji z wykorzystaniem przemysłowego internetu rzeczy oraz nowych metod organizacji pracy i procesów.

Transformacja cyfrowa przedefiniowała sposób, w jaki rzeczy są postrzegane, wytwarzane oraz jak realizowane są usługi. Dzięki komunikacji w relacjach człowiek–maszyna (H2M – Human to Machine), maszyna–maszyna (M2M – Machine to Machine) i maszyna–człowiek (M2H – Machine to Human) są tworzone łańcuchy procesów, które potrafią lepiej niż w przeszłości zaspokajać indywidualne potrzeby i oczekiwania klientów [Zairi, 2017]. Maszyny i urządzenia wyposażone w sztuczną inteligencję mierzą i śledzą przebieg procesów i podejmują w czasie rzeczywistym decyzje skutkujące uzyskiwaniem dużej – kiedyś nieosiągalnej – efektywności procesów.

3. Rzeczywistość 4.0

Rewolucja przemysłowa, a właściwie stojące za nią technologie informatyczne, mają ogromny wpływ na codzienne życie człowieka, a także na funkcjonowanie gospodarek, edukację, opiekę zdrowotną, życie społeczne i kulturalne. Coraz częściej pojawiają się w artykułach, w wywiadach czy nawet codziennych rozmowach takie hasła jak np. Gospodarka 4.0 czy Edukacja 4.0, Medycyna 4.0. [Moraes i inni, 2022; Wolf, 2018]. Uogólniając, można powiedzieć, że żyjemy dzisiaj w Rzeczywistości 4.0[7](rys. P5).

Pojęcie Rzeczywistość 4.0 podkreśla, że życie każdego człowieka jest w jakimś stopniu inspirowane przez procesy i zjawiska przypisywane czwartej rewolucji przemysłowej. Stymulują one nowe potrzeby i oczekiwania człowieka, a to oznacza, że kształtują postrzeganie przez ludzi jakości nabywanych i użytkowanych przez nich produktów.

Rzeczywistość 4.0 oznacza, że będąc wyposażonym w odpowiednie urządzenie elektroniczne (zazwyczaj wystarcza smartfon) i włączonym w CPS, człowiek jest w stanie, dzisiaj jeszcze tylko częściowo, z jednego miejsca kontrolować i oddziaływać

Rysunek P5. Technologie Przemysłu 4.0 a Rzeczywistość 4.0

Źródło: opracowanie własne.

na urządzenia i stosowane przez niego w codziennym życiu systemy, wspierając się przy podejmowaniu decyzji sztuczną inteligencją [Hyun, 2017]. Przykłady można spotkać na każdym kroku:

• dzięki zastosowaniu technologii Big Data oraz Cloud Computing większość zdjęć robionych przez użytkowników smartfonów jest przechowywana w wirtualnych „chmurach”, czyli na zewnętrznych serwerach należących do tzw. firm hostingowych;

• smartfony i połączone z nimi smartwatche są w stanie monitorować wskaźniki dotyczące np. aktywności fizycznej człowieka, jakości jego snu. Pomiary te są analizowane, a następnie przedstawiane człowiekowi w formie raportu, wraz ze wskazówkami dotyczącymi tego, jak poprawić swój stan zdrowia;

• czujniki i kamery połączone z elementami wykonawczymi za pośrednictwem internetu nadają domowi cechy obiektu inteligentnego, oferując np. automatyczne uzbrajanie alarmu lub wysyłanie do termostatów sygnału optymalizującego temperaturę pomieszczeń w celu oszczędzania energii. Inteligentny system oświetlenia czuwa, aby niezależnie od natężenia światła słonecznego pomieszczenie było oświetlone zgodnie z oczekiwaniem jego użytkownika;

• aktywne sterowanie sygnalizacją świetlną potrafi sprawnie eliminować powstające korki. Pozwala to ograniczyć emisję dwutlenku węgla pochodzącego z transportu miejskiego.

Tendencja do dopisywania „znaczka” 4.0 do różnorodnych obszarów działalności gospodarczej i społecznej nie ominęła także obszaru jakości oraz inżynierii i zarządzania jakością. Pierwsze publikacje z hasłem Jakość 4.0 (Quality 4.0) pojawiły się wkrótce po ogłoszeniu hasła Przemysł 4.0. [Zaidin i in., 2018; Gunasekaran i in., 2019; Zonnenshain i in., 2020].

Natrafiły zresztą na bardzo podatny grunt związany z pewnym zastojem w rozwoju koncepcji oraz narzędzi zarządzania i inżynierii jakości. Zauważalne jest bowiem, że od końca lat 90. XX w. brakuje w tym zakresie nowych pomysłów. Brak przełomowych koncepcji o takim znaczeniu jak pochodzące z lat 80. XX w.: TQM, Six Sigma, ISO 9001 [Zairi, 2017].

Technologie informatyczne Przemysłu 4.0 otwierają przed nimi, przez możliwość zbierania i przetwarzania teoretycznie nieograniczonej ilości danych, zupełnie nowe horyzonty. Oddziałują na sposób uprawiania inżynierii jakości i zarządzania jakością, przenosząc je stopniowo na poziom – nazwa znowu przez analogię – Inżynierii Jakości 4.0 lub Zarządzania Jakością 4.0.

Warto podkreślić, że dane miały w inżynierii jakości ogromne znaczenie od momentu wprowadzenia w latach 30. przez Waltera Shewharta kart kontrolnych procesu opartych na analizie statystycznej [Shewart, 1931]. W kolejnych dziesięcioleciach, wraz z rozwojem metrologii, możliwości pomiaru cech produktów oraz sygnałów procesowych w trybie on-line, zapisywania wyników pomiarów w postaci cyfrowej, zaczęto zauważać, że ilość powstających danych staje się trudna do przetworzenia. Także tradycyjne narzędzia i metody inżynierii jakości nie radzą sobie w wystarczającym stopniu z gromadzeniem oraz przetwarzaniem dużej ilości danych. Technologie informatyczne Przemysłu 4.0 pozwalają się wyrwać z tego gorsetu ograniczeń.

Dzisiaj, korzystając z możliwości różnorodnych czujników i urządzeń pomiarowych, laptopów, chmur danych, narzędzi Big Data, algorytmów sztucznej inteligencji, internetu itp., można efektywnie gromadzić, przechowywać, przetwarzać i analizować ogromne zasoby danych. Analiza dużych zbiorów danych jest coraz częściej podstawą podejmowania decyzji. A to stwarza nowe, dopiero odkrywane możliwości stosowania i wykorzystania starych, tradycyjnych koncepcji, praktyk, metod i narzędzi zarządzania jakością.

Przypisy

[1] Gdyby zapytać ekonomistów, zauważą oni, że fundamentalne znaczenie dla wzrostu gospodarczego ma wymiana towarowa, szczególnie eksport. Wskażą także na wpływ dostępności pieniądza. Politycy podkreślą rolę polityki podatkowej prowadzonej przez rząd. Naukowcy będą twierdzić, że najważniejsze są odkrycia naukowe, a inżynier, że będące ich pochodną innowacje produktowe lub technologiczne. Menedżerowie będą podkreślać znaczenie strategii rozwoju kraju oraz przedsiębiorstw, a socjolog stosunków społecznych. Informatyk będzie udowadniał znaczenie możliwości szybkiego komunikowania się ludzi. Z kolei humaniści wykażą, że liczy się wola życia oraz wartości ponadczasowe. Każdy z zapytanych będzie podkreślał wyjątkowe znaczenie swojego obszaru działalności.

[2] https://leanactionplan.pl/smed/.

[3] https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2948608.html.

[4] YT to 10^15 GB; https://www.antyradio.pl/News/Ile-miejsca-zajmuje-wspolczesny-internet-23859.

[5] Dzisiaj, zaledwie 10 lat po narodzinach pojęcia Przemysł 4.0, mówi się już o Przemyśle 5.0. Należy to traktować raczej jako pogoń za oryginalnością, a nie jako działanie uzasadnione głębokimi zmianami zachodzącymi w otoczeniu naukowym, technicznym, biznesowym lub społecznym.

[6] Nazwa została zaproponowana w Niemczech w 2011 r.

[7] Zdając sobie sprawę z umowności tego określenia.