Почти автоматическим решением в данной ситуации было установление допуска от номинала, крайние значения которого задают границы нормы. Единицы продукции, параметры которых находятся внутри поля, т. е. между границами допуска (в поле допуска), принимаются как приемлемые, а не попадающие в поле допуска отбраковываются. Конечно, это эффективный и целесообразный подход. Он гарантирует, что результаты, близкие к номиналу, принимаются, в то время как далеко отстоящие от номинала – отвергаются. И естественно, все это просто замечательно – настолько, насколько и поскольку очень нам подходит.

Но давайте рассмотрим некоторые из проблем, вызываемых введением границ допусков. Ограничимся достаточно простым и понятным примером и рассмотрим производство валов и цилиндрических отверстий, к которым, как предполагается, должны хорошо подходить эти валы – не слишком туго и не слишком свободно[47]. Здесь имеется одна проблема, которую мы не будем обсуждать, – она касается того, насколько одинаковы диаметры валов и отверстий по длине и насколько круглы (вспомним пример с заводом в Батавиа) сами отверстия (см. главу 7). Предположим, что вариации вдоль длины как отверстий, так и валов существенно меньше, чем вариации между образцами.

Давайте рассмотрим некоторые из проблем, которые могут возникнуть, если соответствие валов и отверстий не идеально. Если их сочленение соответствует более плотной посадке, в процессе работы машины возникнет избыточное трение. Для его преодоления потребуется большая мощность или расход топлива. При этом возможно возникновение локального перегрева, способного привести к некоторым деформациям и плохой работе. Если посадка слишком свободная, то может происходить утечка смазки, что вызовет повреждение в других местах. Самое малое – замена смазки – может оказаться дорогостоящей процедурой как из-за стоимости самого смазывающего состава, так и из-за более частой остановки машины для проведения техобслуживания. Слабая посадка может также привести к вызывающим шум вибрациям, пульсирующим нагрузкам, которые, весьма вероятно, приведут к уменьшению срока службы из-за отказов, вызванных напряжениями. В общем случае такие потери будут увеличиваться прогрессивно в соответствии с несовершенством посадки. Определенная доля таких потерь будет возникать даже в том случае, если обе детали находятся внутри любым образом определенных границ допусков.

Предположим, что номинальный размер отверстия составляет 13,25 мм, и представим на момент, что получился как раз идеальный диаметр, в точности равный 13,25 мм, по крайней мере в пределах точности наших средств измерений (это, конечно, нереально, и мы вскоре ослабим эту предпосылку). Рассмотрим диаметр вала. Каким он может быть? Не 13,25 мм в точности, поскольку в этом случае он не будет скользить в отверстии, – посадка будет слишком тугой. Может быть, 13,15 мм как раз подойдет, с зазором в 0,10 мм для заполнения смазкой? Ну что же, так могло бы быть в идеале, а что происходит на практике? Давайте определим границы допуска в виде 13,15 мм ± столько-то и столько-то. Каковы же должны быть эти «столько-то»? Они не могут быть такими большими, как 0,10 мм, давая разброс 13,05–13,25 мм, поскольку, как мы уже определили, диаметр 13,25 мм не обеспечивает нужной посадки. Давайте попробуем 13,15 ± 0,08 мм, т. е. интервал 13,07–13,23 мм. Это все еще может давать слишком большую степень свободы: 13,23 мм может давать очень тугую посадку, а 13,07 мм – слишком свободную.

Итак, именно здесь начинаются споры. Такие границы допуска возможны, но вызывают трудности. Мы чувствовали бы себя намного лучше, если бы могли установить границы, дающие 13,15 ± 0,05 мм, т. е. от 13,10 до 13,20 мм. Сложность в том, что технологический отдел утверждает, будто не может обеспечить такой узкий диапазон, хотя каждый понимает, что производство и технологи всегда скрывают и преуменьшают свои реальные возможности, желая прикрыть себе сами знаете что! С другой стороны, технологи знают, что разработчики и конструкторы всегда требуют большей точности, чем требуется на самом деле. Процитируем слова, сказанные Джоном Бетти в видеофильме компании Ford:

Споры продолжаются, возможно, приостанавливаясь на компромиссных 13,15 ± 0,07 мм. Заметим попутно, что этот весьма распространенный тип «переговоров» – проявление традиционной соревновательной, конкурентной обстановки внутри предприятия вместо атмосферы кооперации и сотрудничества. Иными словами, в данном случае отсутствует культура взаимоотношений по принципу «сотрудничество: выигрывают все», которая в настоящее время занимает место среди наиболее приоритетных задач в учении Деминга (см. главу 15).

На чем бы мы ни закончили процесс обсуждения границ допусков, мы чувствуем некоторую алогичность всей этой концепции. С точки зрения здравого смысла далеко не все то, что попадает в границы допуска, на самом деле хорошо, и не все, что за их пределами, – плохо. Валы, имеющие диаметр, близкий к номинальному значению в 13,15 мм, – хороши. А те, что находятся близко к границам 13,08 и 13,22 мм, – менее хороши по совершенно очевидным причинам: те из них, что близки к 13,08 мм, имеют довольно свободную посадку, а те, что близки к 13,22 мм, – довольно плотную. То же самое, хотя, конечно, в меньшей степени, было бы справедливо, если бы мы смогли убедить производственников согласиться на диапазон 13,15 ± 0,05 мм. Более того, каких бы границ мы ни придерживались, довольно нелогично утверждать, что вал со значением диаметра, только-только попавшим внутрь интервала допуска, хорош, в то время как вал с диаметром, лишь незначительно выходящим за границы, – плох и должен быть отбракован. Например, можем ли мы вообще говорить на практике о каком-либо различии между валами с диаметрами 13,075 мм и 13,085 мм или 13,079 мм и 13,081 мм?

Далее, во всех этих обсуждениях предполагалось, что мы производим идеальные отверстия с диаметром 13,25 мм. Но мы не умеем это делать. Процесс производства отверстий тоже подвержен вариациям – возможно, даже больше, чем производство валов, так как это может быть более сложный процесс. Поэтому здесь приходится начинать все с начала.

Производственники непреклонны в том, что при изготовлении отверстий они не могут обеспечить допуск более точный, чем ± 0,20 мм. Так ли это на самом деле? Кто знает? Возможно, так же как и ранее (в среде, где преобладает дух конкуренции, а не сотрудничества), они защищают себя определенным запасом. Как уже предполагалось, весьма часто для производственников указывают предел точности, как минимум равный удвоенной величине того, что они могут достичь на самом деле. Однако после ожесточенных препирательств они тем не менее не захотят уступать больше, пообещав попробовать обеспечить интервал 13,25 ± 0,15 мм, т. е. от 13,10 мм до 13,40 мм. Разумеется, это приводит к тому, что все наши предшествующие рассуждения можно забыть. Ясно, что многие валы внутри допускового диапазона (крайних значений допусков 13,08 мм – 13,22 мм) теперь не имеют никаких шансов подойти к отверстиям, для которых они предназначены!