Методы контроля, базирующиеся на теории выборочного

метода наблюдения

Наибольшее распространение имеют не сплошные методы контроля, а те из них, которые базируют­ся на теории выборочного метода наблюдения.

Для проверки качества каких-либо изделий, отбирают определённое их количество, и под­вергают испытанию на специальном стенде.

Проверяемые параметры зависят от функционального назначения изделия.

Через определённые промежутки времени (например, 1 час), снимают показания основной проверяемой характеристики (параметра). Полученные результаты сводят в таблицу.

Затем определяют среднее значение параметра, наиболее часто встречающийся вариант значения, и строят кривую распределения – полигон.

Далее, производят расчёт пределов варьирующего признака, отклонения, коэффициентов вариации и других параметров.

С точки зрения качества продукции, коэффициенты вариации и отклонения испытываемого параметра должны быть минимальными.

Обычно, при статистическом контроле качества, допустимый уровень качества колеблется от 0,5% до 1% изделий.

Однако для компаний, которые стремятся выпускать продукцию только высшего качества, этот уровень может быть недостаточным. На­пример, «Тоёта» стремится свести уровень брака к нулю, имея в виду, что хотя и выпускаются миллионы автомобилей, но каж­дый покупатель приобретает лишь один из них.

Поэтому, наряду со статистическими методами контроля качества, на фирме раз­работаны средства контроля качества всех изготавли­ваемых деталей (TQM).

Статистический контроль качества, в первую очередь, применяется в отделениях фирмы, где продук­ция изготавливается партиями.

Например, в лоток высокоскоро­стного автоматического пресса после обработки поступает 50 или 100 деталей, из которых контроль проходят только первая и последняя. Если обе детали не имеют дефектов, то все детали считаются хорошими. Однако, если последняя деталь окажется бракованной, то будет найдена и первая дефектная деталь в пар­тии, а весь брак будет изъят.

Для того, чтобы ни одна партия не избежала контроля, пресс автоматически отключается после об­работки очередной партии заготовок.

Применение выборочного статистического контроля имеет эффект всеобъемлющего тогда, когда каждая производственная операция выполняется стабиль­но, благодаря тщательной отладке оборудования, использованию качественного сырья и т. д.

Выводы по темам раздела 3

· К управлению качеством необходим системный подход.

· Система управления качеством должна удовлетворять стандартам ИСО 9000.

· Контроль качества предполагает выявление бракован­ных изделий.

· Большую роль в контроле качества играют статистиче­ские методы контроля.

4 ВЫБОРОЧНЫЙ КОНТРОЛЬ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ НАДЁЖНОСТИ

4.1 Основные понятия в области технического

обеспечения надёжности

Общее понятие о надёжности и отказе

Надёжность представляет собой понятие, связанное, прежде всего, с техникой. Его можно трактовать как «безотказность», «способность выполнять определённую задачу».

Надёжность – это вероятность выполнения определённых функций в течение определённого времени и в определённых условиях.

Как техническое понятие, надёжность представляет собой вероятность (в математическом смысле) удовлетворительного выполнения определённой функции.

Поскольку надёжность представляет собой вероятность, для её оценки применяются статистические характеристики.

Результаты измерения надёжности должны включать данные об объёме выборок, о допустимых границах, о процедурах выборочного исследования и др.

В технике применяется также понятие «удовлетворительное выполнение». Точное определение этого понятия связано с оп­ределением его противоположности - неудовлетворительного выполнения или отказа.

Под отказом понимают появление первых признаков неправильной работы или неполадки в работе аппаратуры.

Каждый отказ характе­ризуется определённым временем его возникновения.

Отказы системы могут быть обусловлены ошибками в конст­рукции деталей, браком при их изготовлении или неправильной эксплуатацией системы.

В современных условиях особо важна надёжность электронного оборудования.

Виды надёжности

Общему понятию надёжности противостоит понятие собственно надёжность образца оборудования – это вероятность безотказной работы в соответствии с заданными техническими условиями при установленных проверочных ис­пытаниях в течение требуемого промежутка времени.

При испы­таниях надёжности измеряется собственно надёжность. Она представляет по существу операционную надёжность оборудова­ния и является следствием двух факторов - собственно надёжно­сти и эксплуатационной надёжности.

Эксплуатационная надёж­ность обусловлена соответствием аппаратуры её использованию, порядком и способом оперативного применения и обслуживания, квалификацией персонала, возможностью ре­монта различных деталей, факторами окружающей среды и др.

На каждую характеристику, подлежащую измерению, в тех­нических условиях задаётся допуск, нарушение которого рас­сматривается как отказ.

Допуск, определяющий отказ, должен быть оптимальным, с необходимой надбавкой на износ деталей, то есть, он должен быть шире нормального заводского допуска. По­этому, заводские допуски устанавливают с учётом того, что дета­ли со временем изнашиваются.

Методы исследования и обеспечения надёжности

Для предвидения отказов в будущем, необходимы фактиче­ские данные о частоте отказов за время использования оборудо­вания по назначению.

При обработке информации применяется величина, обратная частоте отказов - среднее время между отказами.

Для исследования надёжности применяются достаточно сложные аналитические методики. Например, при исследовании электронных систем, выбираются:

- ряд ключевых характе­ристик;

- наиболее важная характеристика;

- варианты действий (испытаний) и один из этих вариантов;

- изучаются и оцениваются различные условия работы.

Высокие темпы современного научно-технического прогрес­са обусловливают важность выбора оптимального момента для перехода от научных исследований и подготовительных работ к производству продукции.

В условиях конкуренции, удачно вы­бранное время запуска в производство является важным факто­ром, действующим двояко: слишком ранний запуск в производ­ство может привести к таким же отрицательным последствиям, как и слишком поздний.

Причинами изготовления ненадёжной продукции могутбыть:

• отсутствие регулярной проверки соответствия стандартам;

• ошибки в применении материалов и неправильный кон­троль материалов в ходе производства;

• неправильный учёт и отчётность по контролю, включая информацию об усовершенствовании технологии;

• не отвечающие стандартам схемы выборочного контроля;

• отсутствие испытаний материалов на их соответствие;

• невыполнение стандартов по приёмочным испытаниям;

• отсутствие инструктивных материалов и указаний по про­ведению контроля;

• нерегулярное использование отчетов по контролю для усовершенствования технологического процесса.

Математические модели обеспечения надёжности

Математические модели, применяемые для количественных оценок надёжности, зависят от типа надежности.

Современная теория выделяет три типа надёжности:

1) Надёжность мгновенного действия (например, предохранителей, ламп);

2) Надёжность при нормальной эксплуатационной долговечно­сти.

Например, бытовая и вычислительная техника.

В исследованиях нормальной эксплуатационной надёжности в качестве

единицы измерения используют "среднее время между отказами".

Рекомендуемый в практике диапазон - от 100 до 2000 часов.

3) Чрезвычайно продолжительная эксплуатационная надёжность.

Например, космические корабли, авиа- и медтехника.

Если требования к сро­ку службы свыше 10 лет, их относят к чрезвычайно продолжи­тельной эксплуатационной надёжности.

При нормальной эксплуатационной надёжности, техническое предсказание надёжности может быть теоретическим, эмпирическим и экспериментальным.

1) Теоретический подход предполагает разработку схемы данной операции и её проверку с помощью математической модели. Если схема не соответствует операции, вносятся уточнения до тех пор, пока соответствие не будет достигнуто. Это так называемое научное исследование.

2) Эмпирический подход заключается в выполнении необходи­мых измерений в отношении фактически выпускаемой продук­ции и выводах о надёжности.

3) Экспериментальный подход занимает промежуточное положе­ние между теоретическим и эмпирическим.

При эксперимен­тальном подходе используют и теорию и измерения, при которых широко применяют методы математического моделирования процессов, создавая на этой основе экспериментальные данные.

После этого, информация подвергается статистическому анализу с применением современных средств вычислительной техники, что обеспечивает надёжность и достоверность выводов.

Любому виду испытания предшествует план эксперимента.

Поскольку надёжность является вероятностной характеристикой, количественные оценки используются для оценкисредней надёжности, рассчитанной на основе выборок из всей сово­купности, а также для предсказания будущей надёжности.

На­дёжность исследуется и под­даётся уточнению с помощью статистических методов.

Следует отметить, что продолжительность службы не являет­ся единственным показателем эксплуатационных свойств.

В ряде случаев, надёжность можно характеризовать другими показателями (например, километраж пробега, продолжительность активного использования).

Продолжительность службы изде­лий зависит как от условий изготовления, так и от условий экс­плуатации.

Надёжность многих изделий может быть выявлена в условиях их потребления.

Научно обоснованная система наблюдения за экс­плуатацией изделий позволяет обнаружить дефекты, обусловленные нарушениями технологического процесса изготовления.

Поэтому, производитель должен:

- применять статистический контроль качества;

- проверять через определённые интервалы состояние управляемости процессов;

- стремиться к повышению качества и надёжности выпус­каемого оборудования;

- обеспечить правильное понимание и удовлетворение требований заказчика.

Анализ различных определений надёжности, имеющихся в литературе, даёт основание сделать вывод, что под надёжно­стью понимают безотказную работу изделий при регламенти­рованных условиях эксплуатации в течение определённого пе­риода времени.

4.2 Показатели надёжности и их характеристики

Основные характеристики надёжности

Основными понятиями, связанными с надёжностью, являются:

1. Исправность – это состояние изделия, при котором оно, в дан­ный момент времени, соответствует всем требованиям, установ­ленным в отношении всех его параметров, характеризую­щих нормальное выполнение заданных функций, удобство эксплуатации, внешний вид и др.

2. Неисправность – это состояние изделия, при котором оно, в данный момент времени, не соответствует хотя бы одному из требований, характеризующих нормальное выполнение задан­ных функций.

3. Работоспособность – это состояние изделия, при котором оно, в данный момент времени, соответствует всем требованиям, ус­тановленным в отношении основных параметров, характери­зующих нормальное выполнение заданных функций.

4. Отказ – это событие, заключающееся в полной или частич­ной утрате изделием его работоспособности.

5. Полный отказ - это отказ, до устранения которого использо­вание изделия по назначению становится невозможным.

6. Частичный отказ - это отказ, до устранения которого остается возможность частичного использования изделия.

7. Безотказность - это свойство изделия непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого интервала времени.

8. Долговечность - это свойство изделия сохранять работоспособность (с возможными перерывами для технического обслуживания и ремонта) до разрушения или другого предельного состояния.

Предельное состояние может устанавливаться по изменениям параметров, по условиям безопасности, износу деталей и узлов и т.п.

9. Ремонтопригодность - это свойство изделия, выражающееся его приспособленности к проведению операций технического обслуживания и ремонта (предупреждению, обнаружению, и устранению неисправностей и отказов).

10. Надёжность – это свойство изделия, обусловленное безотказностью, долговечностью и ремонтопригодностью самого изделия и его частей, и обеспечивающее сохранение эксплуатационных показателей изделия в заданных условиях.

11. Восстанавливаемость - это свойство изделия восстанавливать начальные значения параметров в результате устранения отказов и неисправностей, а также восстанавливать технический ресурс в результате проведения ремонтов.

12. Сохраняемость - это свойство изделия сохранять исправность и надёжность в определённых условиях транспортировки и хранения.

Показатели надёжности

Детали и узлы аппаратуры могут выходить из строя из-за дефектов производства и по другим причинам.

При постоянном уровне частоты отказов за единицу времени, распределение вероятностей промежутков безотказной работы выражается показательным законом распределения эксплуата­ционной долговечности.

Наибольшее распространение в исследованиях надёжности получил показатель интенсивность отказов - :

=,

где n - число выбывших из строя изделий,

N - общее число изделий,

t - среднее время испытаний.

Среднее время испытаний - t - определяется по формуле:

,

где n_i - число изделий в испытательной группе;

t_i - продолжительность испытаний данной группы.

Для расчёта средней интенсивности отказов важно выбрать правильный интервал времени, так как обычно плотность отка­зов меняется во времени.