Для оценки долговечности используются две группы единичных (частных) показателей: сроки службы и ресурсы. Срок службы это календарная продолжительность эксплуатации в определенных условиях до разрушения или предельного состояния.
Различают сроки службы:
Между капитальными ремонтами,
Суммарный (полный).
Срок службы до капитального ремонта – продолжительность эксплуатации до первой полной разборки с заменой или восстановлением ряда элементов, в том числе части основных деталей.
Срок службы между капитальными ремонтами (между первым и вторым и т.д.) зависит от качества ремонта, от того, в какой степени восстанавливается ресурс оборудования.
Суммарный срок службы это календарная продолжительность от начала эксплуатации до выбраковки (до списания).
Эта группа показателей имеет следующие достоинства:
Простота учета;
Удобство использования для планирования сроков замены оборудования, поставки запасных частей, сроков проведения ремонтов.
Основным недостатком таких показателей является то, что они не учитывают интенсивность эксплуатации оборудования, объем выполненной им работы.
От этого недостатка свободна вторая группа показателей – технические ресурсы. Технический ресурс это наработка изделия в заданных условиях эксплуатации до капитального ремонта либо до замены. Измеряется объемом выполненной работы. Может измеряться и в часах непрерывной работы. Например, для автомобильных двигателей в моточасах. Для других видов средств технологического оснащения в часах работы при зафиксированном объеме простоев как организационных и технологических, так и в техническом обслуживании и ремонте.
Ресурс – величина, расходуемая в процессе эксплуатации.
Различают:
Полный технический ресурс,
Использованный технический ресурс,
Остаточный технический ресурс.
Полный – от начала эксплуатации до капитального ремонта или замены. Использованный – от начала эксплуатации или от начала работы после капитального ремонта до рассматриваемого момента. Остаточный – от рассматриваемого момента до капитального ремонта или конца эксплуатации.
Ресурс – величина статистическая, подвержена рассеянию. В связи с этим широко используется такой показатель как гарантированный ресурс. Гамма процентный ресурс – технический ресурс, которым обладают не менее изделий данной модели, где - гарантированная вероятность. выбирается в зависимости от назначения, масштабов и технологии производства, последствий отказов. Например, если =0,9 это означает, что 90% всех изделий обладают ресурсом не менее указанного и лишь 10% могут иметь меньший ресурс. Отсюда очевидно, что средний ресурс ( =0,5) превышает гарантированный. Для подшипников общего назначения принимается равным 0,9.
Следует обратить внимание на то, что нельзя путать понятия гарантированный ресурс и гарантийный срок эксплуатации. Под последним понимается продолжительность эксплуатации, в течение которой завод изготовитель и ремонтные предприятия несут материальную ответственность за неисправности, выявившиеся у потребителя при условии соблюдения им правил эксплуатации. Гарантийный срок эксплуатации измеряется небольшой долей технического ресурса изделия. Это понятие не только техническое, но и юридическое и не может применяться в качестве показателя долговечности. Однако это понятие в какой-то мере характеризует качество изготовления и контроля, поскольку в этот период выявляются, как правило, дефекты, пропущенные контролем. Из группы показателей долговечности – ресурсов наибольшее распространение получили гарантированный ресурс, средний ресурс, среднеквадратическое отклонение ресурса от его среднего значения ().
6.5. Выбор показателей долговечности средств технологического оснащения и их элементов
Выбор показателей долговечности необходимо осуществлять от общего к частному, т.е. от оборудования в целом (О) к его элементам: агрегатам (А), механизмам (М), узлам (У), деталям (Д) по схеме О-А-М-У-Д. Для обеспечения заданной нормы долговечности оборудования долговечность основных деталей должна быть существенно выше. При этом не должна идти речь о равной долговечности деталей. Массовые детали могут заменяться многократно за срок службы оборудования. Для снижения неопределенности надежности, обеспечения возможности групповых замен деталей необходимо стремиться к кратной долговечности. Тогда, например, при двенадцатой замене деталей 1-ой группы, 6-ой раз заменяются детали 2-ой, 4-ый раз третьей, 3-ий раз четвертой и второй пятой группы.
Задача повышения долговечности средств технологического оснащения сложная, поскольку речь идет, по сути, о распределении затрат между производителем и потребителем. Затраты первого повышаются, второго снижаются за счет:
Уменьшения стоимости эксплуатации (сокращение расхода запасных частей, уменьшение частоты ремонтных воздействий),
Сокращения простоев оборудования.
Наиболее приемлемыми показателями долговечности являются:
а) для деталей:
1. ресурс до первого восстановительного ремонта;
2. средний ресурс до первого восстановительного ремонта.
б) для узлов, механизмов:
2. ресурс до первого капитального ремонта;
3. средний ресурс до первого капитального ремонта.
в) для агрегатов и оборудования в целом:
1. ресурс до первого ремонта с трудоемкой разборкой;
Не менее важной из числа ЭТХ является долговечность – свойство конструкции объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при заданной системе ТОиР. При этом предельным считается такое состояние объекта, при котором его дальнейшее применение по назначению недопустимо или нецелесообразно.
Признаки предельного состояния устанавливаются нармативно-технической документацией на данный объект эксплуатации.
Долговечность зависит от многочисленных факторов, которые можно подразделить на прочностные, эксплуатационные и организационные.
Прочностные включают конструктивные, производственные, технологические, нагрузочные и температурные факторы. Они происходят из-за концентрации напряжений в элементах конструкции и остаточных напряжений, возникающих при несовершенной технологии и за счет пластических деформаций при сборке узлов или ремонте, и зависят от свойств материалов и их изменения во время эксплуатации. Решающее воздействие на конструкцию ЛА оказывает также и внешняя среда.
Эксплуатационные факторы включают: режимы полета, различающиеся по скорости, высоте, применяемым маневрам, полетной массе ЛА: состояние ВПП; продолжительность руления и буксировки по ВПП; индивидуальные особенности членов экипажа и их профессиональную подготовку; метеорологические и климатические условия полетов, в том числе турбулентность атмосферы, градиенты температуры по высоте, снег, град и др.; квалификацию инженерно-технического персонала (ИТП), определяемую, в частности, знанием конструкции ЛА, полнотой обнаружения неисправностей и повреждений, мест начального развития трещин, своевременностью и эффективностью мер по их локализации и устранению; качеством и полнотой профилактических мероприятий, а также качеством использования применяемых средств контроля технического состояния ЛА и др.
Организационные факторы включают: техническую общеинженерную и специальную подготовку ИТП; выбор соответствующей стратегии и методов; ритмичность в проведении форм ТО по принятой программе и проведение текущих ремонтов; своевременность в обеспечении производства запасными частями при появлении отказов и выполнении текущих ремонтов; применяемые методы и средства механизации и автоматизации процессов подготовки ЛА к полетам; поиск неисправностей, отказов и их устранение; выполнение других работ, связанных с подготовкой ЛА к полетам, в особенности использования автоматизированных средств контроля технического состояния всех функциональных систем ЛА и др.
Долговечность, как и безотказность, оценивается определенной совокупностью показателей. Для количественной оценки долговечности используется понятие ресурса и срока службы. При этом ресурс измеряется в часах наработки, посадках, циклах, а срок службы – календарной продолжительностью эксплуатации объекта.
Применительно к ЛА, двигателям, агрегатам и изделиям приняты следующие виды ресурсов и сроков службы .
Гарантийный ресурс (срок службы) – наработка (календарное время), в течение которой предприятие-изготовитель несет ответственность за техническое состояние объекта при условии выполнения инструкции по эксплуатации. В течение гарантийного ресурса возникающие на объекте отказы и повреждения изготовитель устраняет своими силами за свой счет.
Ресурс (срок службы) до первого ремонта – наработка (календарное время) от начала эксплуатации до поступления объекта в первый ремонт.
В процессе разработки объекта конструкторы стремятся обеспечить максимальное значение ресурса до первого ремонта, так как это связано с эффективностью использования объекта по назначению. При этом стараются также выполнить требования, чтобы ресурсы до ремонта комплектующих изделий и агрегатов были соответственно не меньше ресурса до первого ремонта основного объекта (летательного аппарата, двигателя).
Межремонтный ресурс (срок службы) – наработка (календарное время) между двумя смежными ремонтами объекта. Межремонтные ресурсы устанавливаются на основе обобщения опыта эксплуатации и первого ремонта объекта. Их значения, как правило, меньше значений до первого ремонта объекта. В лучшем случае они могут быть равными.
Средний ресурс (срок службы) – математическое ожидание ресурса (срока службы) объекта эксплуатации. Этот показатель обычно используют при обработке данных испытаний элементов конструкции и узлов до предельного состояния, обусловленного, например, усталостным разрушением, износом и т.д. Его также используют при обработке статистических данных по отказам, возникающим в эксплуатации.
Гамма-процентный ресурс (срок службы) – наработка (календарное время), в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью , выраженной в процентах. При заданном значении мы имеем вполне определенное значение гамма-процентного ресурса Т р, (рис.3.3).
Рис.3.3. Схема определения гамма-процентного ресурса: T p ( =2000ч; T p ( =3000ч.
– суммарная наработка (календарное время), при достижении которой применение объекта по назначению должно быть прекращено.
Назначенные ресурсы по характеру обоснования различаются на расчетные – обоснованные соответствующими расчетами и подтвержденные – обоснованные различными испытаниями. При эксплуатации объекта руководствуются подтвержденными назначенными ресурсами.
Процесс подтверждения ресурса является ступенчатым, поэтапным. Поэтому действующий в тот или иной промежуток времени эксплуатации объекта назначенный ресурс носит название временного назначенного ресурса (срока службы).
Значения показателей долговечности для некоторых типов самолетов, вертолетов, двигателей приведены в табл.3.2 и 3.3
Таблица 3.2
Показатели долговечности ЛА (по состоянию на 1.01.2001г.)
Таблица 3.3
Показатели долговечности двигателей (по состоянию на 1.01.2001г.)
Долговечность конструкции объекта обеспечивается при проектировании и производстве. На этих этапах выполняются большие объемы расчетов и испытаний.
В расчетных методах исходят из предположения, что долговечность ограничивается усталостными свойствами конструкции, следовательно, речь идет о прочностном ресурсе конструкции. Можно выделить два расчетных метода: суммирования повреждений и касания. Остановимся на первом из методов.
Метод суммирования повреждений широко используется при расчете прочностного ресурса ЛА. При использовании этого и других расчетных методов в условиях эксплуатации ЛА выделяют время активного и пассивного нагружения. В расчете используются лишь время активного нагружения. Активное время нагружения включает цикл: взлет – полет – посадка, руление по аэродрому и буксировку. Время стоянки на ВПП относят к пассивному нагружению, и долей, которую оно вносит в активное нагружение, обычно пренебрегают. Таким образом, прочностной ресурс представляет собой суммарное время активного нагружения. Метод суммирования повреждений основывается на гипотезе, в основе которой лежит предположение, что усталостное повреждение является линейной функцией числа циклов нагружения.
За один цикл нагружения принимается типовой полет. Нагрузки типового полета многократно повторяются.
Схема суммирования повреждений представлена на рис.3.4
Рис.3.4. Схема суммирования повреждений:
1 – линейный закон накопления усталостных повреждений; 2- фактическое накопление усталостных повреждений
Вероятность разрушения Q(t) в общем случае составляет
где n i – число действующих циклов нагружения определенной амплитуды;
Ni – число циклов нагружения той же амплитуды, необходимое для разрушения; k- число уровней циклов, различных по амплитуде.
В соответствии с гипотезой о независимости усталостных повреждений и линейном их суммировании разрушение конструкции произойдет тогда, когда сумма повреждений от всех видов нагрузок будет равна единице Q(t)=1. Это есть условие разрушения.
Ломанная линия ОК на рис.3.4 означает задаваемый при расчетах закон накопления повреждений. Фактический процесс накопления усталостных повреждений в конструкции изображен на рисунке линией 0 абс.
Из приведенных зависимостей следует, что вероятность неразрушения Р(t) = 0.5, задаваемая по закону накопления повреждений ОК, может соответствовать истинной вероятности неразрушения по закону 0 абс значительно более высокой, например, порядка 0.9999. Однако, учитывая сложность авиационных конструкций, а также условия их нагружения в процессе эксплуатации, полученная таким образом вероятность неразрушения (0.999) является еще не вполне достаточной для исключения случаев появления трещин в элементах конструкции. Возникает необходимость проведения периодических осмотров конструкции планера с целью выявления появляющихся в эксплуатации повреждений.
Для подтверждения показателей долговечности конструкция ЛА и его компонентов проверяется при проведении испытаний : а)статических и б) испытаний на ресурс.
Задачи статических испытаний:
· проверка методов расчета,
· выявление истинной прочности,
· определение поля напряжений конструкции,
· проверка равномерности распределения напряжений,
· определение запасов прочности.
Испытания на ресурс включают:
· испытания на усталость при высокочастотных нагрузках (от нескольких десятков герц и выше);
· испытания на повторно-статическое нагружение при низкочастотных нагрузках (от нескольких циклов до нескольких десятков циклов в минуту).
Испытания проводятся для выяснения характеристик выносливости испытуемых компонентов при различных уровнях нагружений. С целью получения достоверных данных испытаниям подвергаются несколько компонентов новых и с разной наработкой в эксплуатации (рис.3.5). Программа испытаний воспроизводит спектр нагружения во времени. Нагружение осуществляется с помощью гидродомкратов, управляемых ЭВМ.
По результатам испытаний определяется ресурс Т рес = ,
где n э - коэффициент надежности.
Рис.3.5. Схема определения наработки до разрушения t разр:
х – экспериментальные точки для компонентов ЛА с разной наработкой в эксплуатации t 1 ,t 2 ,t 3 ..t n ;
N 1 ,N 2 ,..N n – число циклов до разрушения.
Трудности экспериментального метода заключаются в том, что испытание целого ЛА или крупногабаритных его компонентов весьма трудоемки и дороги. Это вынуждает ограничиваться малым числом испытуемых объектов. К тому же условия нагружения элементов конструкции ЛА в полете характеризуются большим разнообразием и случайной повторяемостью нагрузок, которые практически невозможно производить в лабораторных условиях. Это на практике приводит к тому, что некоторые элементы и узлы, показавшие вполне удовлетворительную выносливость при испытаниях, оказываются недостаточно выносливыми в реальных условиях работы в полете. На основе экспериментальных методов можно определить прочностной ресурс, выявить слабые места конструкции и характер возможного разрушения, а также оценить скорость развития трещин в элементах.
С появлением аналитических методов расчета времени развития трещины от заметной величины до предельной длины стала возможной реальная оценка периода налета между осмотрами. Также становится возможным при заданном интервале между осмотрами установить максимальную длину трещины при каждом осмотре.
Показатели долговечности.
Лекции
Основы теории надежности и диагностики.
Общие сведения.
Диагноз распознавания: Объект, состояние которого определено, называется объектом диагноза.
Диагностика представляет собой процесс исследования объекта диагноза. Завершением этого исследования является получение результата диагноза, т.е. заключение о состоянии объекта (объект исправен, объект не исправен, в объекте имеется такая то неисправность). Диагностика – отрасль знаний, включающая в себя теорию и методы организации процессов диагноза, а так же принципы построения средств диагноза. Когда объектом диагноза является объекты технической природы, говорят о технической диагностике. Техническая диагностика решает три типа задач по определению состояний технических объектов:
1) Задачи по определению состояния, в котором находится объект в настоящий момент времени. Это задачи диагностики;
2) Задачи по предсказанию состояния, в котором окажется объект, в некотором роде это будет момент времени. Это задача прогноза прогнозирования. К задачам технического прогнозирования относятся задачи по назначению периодичности профилактики и ремонта;
3) Задачи определения состояния, в котором находился объект в некоторый момент времени в прошлом. Это задачи генеза отрасль, решающая задачи этого типа называется технической генетикой. К этим задачам относятся, например, причины аварии.
В жизни любого объекта, как некоторого изделия всегда можно выделить два этапа: производство и эксплуатация данного объекта. Бывает так же этап хранения этого объекта.
Для любого объекта на каждом этапе его жизни задаются определенные технические требования. Желательно, чтобы объект всегда соответствовал этим требованиям. Однако в объекте могут возникнуть неисправности, нарушающие указанное соответствие прибора. Тогда задача состоит в том, чтобы создать на этапе производства или восстановить нарушенную неисправность (которая может появиться на этапах эксплуатации или хранения) в соответствии с заданными техническими требованиями прилагаемыми объекту.
Решение этой задачи невозможно без эпизодического или непрерывного диагноза состояния объекта. Состояние объекта определяется его надежностью.
Надежность: свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в определенных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.
Надежность включает в себя следующие свойства: безотказность, долговечность, сохраняемость и ремонтопригодность.
Исправное состояние: это состояние, при котором прибор соответствует всем требованиям устнормативной – технической документации.
Неисправное состояние: это состояние, при котором прибор, объект не соответствует хотя бы одному из требований нормативно – технической документации.
Работоспособное состояние: это состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных нормативов в пределах установленных документацией.
Неработоспособное состояние: это состояние, при котором значения хотя бы одного заданного параметра не соответствуют нормативно – технической документации.
Понятие повреждение заключается в нарушении исправного состояния изделия при сохранении его работоспособности. Для любого изделия существуют понятия: дефект, неисправность, отказ, сбой и ошибка.
Предельное состояние : это состояние изделия при котором его дальнейшее применение по назначению не допустимо или не целесообразно.
Дефект: это отклонение от параметров изделия относительно заданных в нормативно – технической документации.
Неисправность: форматированное представление факта проявления дефекта на входах и выходах изделия.
Отказ: это дефект, связанный с необратимыми нарушениями характеристик изделия, приводящим к нарушению его работоспособного состояния.
Сбой: дефект, заключающийся в том, что в результате временного изменения параметров изделия в течение некоторого периода времени оно будет функционировать непрерывно. Причем его работоспособность восстанавливается самонаправленно. Помехи, воздействующие на работоспособность.
Ошибки: (для дискретной техники) называют неправильное значение сигналов на внешних входах изделия, вызванное неисправностями, переходными процессами или помехами, воздействующими на изделие.
Число дефектов, неисправностей, отказов, сбоев, одновременно присутствующих в изделии называют кратностью .
Кратность ошибок определена не только кратностью неисправности, из-за которой она возникла, но и структурной схемой изделия, т.к. в результате имеющихся разветвлений в схеме однократная неисправность может вызвать многократную ошибку в последовательных цепях.
Наработка на отказ – это случайная величина, представляющая собой интервал времени от момента включения устройства до первого отказа.
Ресурсом ТС называют наработку системы до предельного состояния, при достижении которого дальнейшая эксплуатация прекращается.
Безотказность: свойство изделия, в котором он непрерывно сохраняет работоспособность в течение некоторого времени.
Ремонтопригодность: свойство изделия, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения его отказов, повреждений и устранения их путем ремонта и технического обслуживания.
Свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов называется долговечностью.
Сохраняемость – это свойство объекта непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение и после хранения и транспортирования. Сохраняемость характеризуется способностью объекта противостоять отрицательному влиянию условий хранения и транспортирования на его безотказность и долговечность. Продолжительное хранение и транспортирование объектов могут снизить их надежность при последующей работе по сравнению с объектами, которые не подвергаются хранению и транспортировке.
Основные характеристики ТС:
Показатели безотказности:
1) Вероятность безотказной работы R(t) – это вероятность того, что в заданном интервале времени t в изделии не возникает отказа.
0£ R(t) £1; R(o) = 1; R(¥) = 0;
Функция R(t) является монотонно убывающей функцией, т.е. в процессе эксплуатации и хранения надежность только убывает. Для определения R(t) используется следующая статическая оценка:
где N – число изделий, поставленных на испытание (эксплуатацию).
N 0 – число изделий, отказавших в течении времени t.
2) Вероятность бессбойной работы Р сб (t) – это вероятность того, что в заданном интервале времени t будет отсутствовать сбой в изделии.
Р сб (t) = 1- Q сб (t); где - Q сб (t) функция распределения сбоев в течение времени t.
Для определения стабильности оценки мы имеем формулу:
где N – число изделий поступивших на эксплуатацию.
N 0 – число изделий, в которых произошел сбой в течение времени t.
3) Интенсивность отказа l(t) – это условная плотность вероятности возникновения отказа не восстанавливаемого объекта, определенного рассмотренного момента времени, при условии, что до этого момента отказ не возник.
Для определенно l(t) используется следующая статистическая оценка:
где n(Dt) – число отказавших изделий в интервал времени (Dt).
N ср (Dt) – среднее число исправных изделий в интервал времени (Dt).
;
4) Средняя наработка до отказа (среднее время безотказной работы) Т – это математическое ожидание наработки до первого отказа определяется так:
Эти показатели рассчитаны на изделие, которое не подлежит восстановлению.
Показатели ремонтопригодности:
1) Вероятность восстановления s(t) – это вероятность того, что отказавшее изделие будет восстановлено в течение времени t.
где n в – число изделий время восстановления которых было < (меньше) заданного времени t. N ов – число изделий оставшихся на восстановлении.
2) Интенсивность восстановленного М(t) – условная плотность распространения времени восстановления для момента времени t при условии, что до этого момента восстановление изделия не произошло.
где n в (Dt) – число восстановленных изделий за время Dt. N в.ср (Dt) – среднее число изделий которые, не были восстановлены в течение времени Dt.
3) Среднее время восстановления Т в – это натуральная величина ожидания восстановления. 
Статистическая оценка: ;
4) Коэффициент готовности К г (t) – это вероятность того, что изделие работоспособно в произвольный момент времени t.
Показатели безотказности
? вероятность безотказной работы - вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникает;
? средняя наработка до отказа - математическое ожидание наработки объекта до первого отказа;
? средняя наработка на отказ - отношение суммарной наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки;
? интенсивность отказов - условная плотность вероятности возникновения отказа объекта, определяемая при условии, что до рассматриваемого момента времени отказ не возник. Этот показатель относится к невосстанавливаемым изделиям.
Показатели долговечности
Количественные показатели долговечности восстанавливаемых изделий делятся на две группы.
1. Показатели, связанные со сроком службы изделия:
? срок службы - календарная продолжительность эксплуатации от начала эксплуатации объекта или её возобновление после ремонта до перехода в предельное состояние;
? средний срок службы - математическое ожидание срока службы;
? срок службы до первого капитального ремонта агрегата или узла - это продолжительность эксплуатации до ремонта, выполняемого для восстановления исправности и полного или близкого к полному восстановления ресурса изделия с заменой или восстановлением любых его частей, включая базовые;
? срок службы между капитальными ремонтами , зависящий преимущественно от качества ремонта, т.е. от того, в какой степени восстановлен их ресурс;
? суммарный срок службы - это календарная продолжительность работы технической системы от начала эксплуатации до выбраковки с учётом времени работы после ремонта;
? гаммапроцентный срок службы - календарная продолжительность эксплуатации, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с вероятностью г, выраженной в процентах.
Показатели долговечности, выраженные в календарном времени работы, позволяют непосредственно использовать их в планировании сроков организации ремонтов, поставки запасных частей, сроков замены оборудования. Недостаток этих показателей заключается в том, что они не позволяют учитывать интенсивность использования оборудования.
2. Показатели, связанные с ресурсом изделия:
? ресурс - суммарная наработка объекта от начала его эксплуатации или её возобновление после ремонта до перехода в предельное состояние;
? средний ресурс - математическое ожидание ресурса; для технических систем в качестве критерия долговечности используют технический ресурс;
? назначенный ресурс - суммарная наработка, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния;
? гамма-процентный ресурс - суммарная наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью г, выраженной в процентах. Единицы для измерения ресурса выбирают применительно к каждой отрасли и к каждому классу машин, агрегатов и конструкций отдельно.
В качестве меры продолжительности эксплуатации может быть выбран любой неубывающий параметр, характеризующий продолжительность эксплуатации объекта (для самолётов и авиационных двигателей естественной мерой ресурса служит налёт в часах, для автомобилей - пробег в километрах, для прокатных станов - масса прокатанного металла в тоннах).
Качество продукции - совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с назначением (ГОСТ 15467-79). Согласно международному стандарту ISO 8402.1994, качество определяется как совокупность характеристик объекта (деятельности или процесса, продукции, услуги и др.), относящихся к его способности.
Качество продукции (работ, услуг) определяется такими понятиями, как «характеристика», «свойство» и «качество». Характеристика – это взаимосвязь зависимых и независимых переменных, выраженная в виде текста, таблицы, математической формулы, графика. Описывается, как правило, функционально. Свойство продукции представляет собой объективную особенность продукции, которая может проявляться при ее создании, эксплуатации или потреблении. Качество продукции формируется на всех этапах ее жизненного цикла. Свойство продукции выражается показателями качества, т.е. количественными характеристиками одного или нескольких свойств продукции, входящих в качество и рассматриваемых применительно к определенным условиям ее создания и эксплуатации или потребления.
В зависимости от роли, выполняемой при оценке, различают классификационные и оценочные показатели. Классификационные показатели характеризуют принадлежность продукции к определенной группе в системе классификации и определяют назначение типоразмер, область применения и условия использования продукции. Вся промышленная и сельскохозяйственная продукция систематизирована, имеет кодовое обозначение и в виде различных классификационных группировок включена в Общероссийский классификатор продукции (ОКП). Классификационные показатели используются на исходных этапах оценки качества продукции для формирования групп аналогов оцениваемой продукции. В оценке качества продукции эти показатели, как правило, не участвуют.
Оценочные показатели количественно характеризуют те свойства, которые образуют качество продукции как объекта производства и потребления или эксплуатации. Они используются для нормирования требований к качеству, оценки технического уровня при разработке стандартов, проверки качества при контроле, испытаниях и сертификации. Оценочные показатели разделяют на функциональные, ресурсосберегающие и природоохранные.
1. Функциональные показатели характеризуют свойства, определяющие функциональную пригодность продукции удовлетворять заданные потребности. Они объединяют показатели функциональной пригодности, надежности, эргономичности и эстетичности:
1.1. показатели функциональной пригодности характеризуют техническую сущность продукции, свойства, определяющие способность продукции выполнять свои функции в заданных условиях использования по назначению (например, единичные показатели – грузоподъемность, вместимость и водонепроницаемость, комплексные – калорийность, производительность);
1.2. показатели надежности продукции характеризуют ее способность сохранять во времени (в установленных пределах) значения всех заданных показателей качества при соблюдении заданных режимов и условий применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортировки. Единичными показателями надежности являются показатели безотказности, ремонтопригодности, долговечности и сохраняемости, комплексными (обеспечивающими несколько свойств) – безотказность и восстанавливаемость:
Долговечность — свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов. Предельное состояние изделия определяется в зависимости от его схемно-конструктивных особенностей, режима эксплуатации и сферы использования. Для многих неремонтируемых изделий (например, осветительные лампы, шестерни, узлы бытовых электро- и радиоприборов) предельное состояние совпадает с отказом. В ряде случаев предельное состояние определяется достижением периода повышенной интенсивности отказов. Таким методом определяется предельное состояние для компонент автоматических устройств, выполняющих ответственные функции. Применение этого метода обусловлено снижением эффективности эксплуатации изделий, компоненты которых имеют повышенную интенсивность отказов, а также нарушением требований безопасности. Период эксплуатации неремонтируемых изделий до предельного состояния устанавливается по результатам специальных испытаний и вносится в техническую документацию на изделия. Если нельзя заранее получить сведения об изменении интенсивности отказов, предельное состояние изделия определяется непосредственным обследованием его состояния в процессе эксплуатации.
Предельное состояние ремонтируемых изделий определяется неэффективностью их дальнейшей эксплуатации из-за старения и частых отказов или увеличения затрат на ремонт. В некоторых случаях критерием предельного состояния ремонтируемых изделий может быть нарушение требований безопасности, например на транспорте. Предельное состояние может также определяться моральным устареванием.
Долговечность сокращается при неправильной эксплуатации зданий и сооружений, перегрузках конструкций, а также при резко выраженных разрушающих влияниях окружающей среды (действие влаги, ветра, мороза и т.д.). Большое значение для обеспечения Долговечность имеет правильный выбор конструктивных решений с учётом особенностей климата и условий эксплуатации. Повышение Долговечность достигается применением строительных и изоляционных материалов, обладающих высокой стойкостью при замораживании и оттаивании, влагостойкостью, биостойкостью, и защитой конструкций от проникновения в них разрушающих агентов и прежде всего жидкой влаги. В строительных нормах и правилах, действующих в СССР, установлены следующие степени долговечности ограждающих конструкций: I степень со сроком службы не менее 100 лет, II - 50 лет и III - 20 лет.
Показатели долговечности характеризуют свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов. К ним относятся ресурс, гамма-процентный ресурс, назначенный ресурс, средний ресурс, ресурс до первого капитального ремонта, межремонтный ресурс, суммарный ресурс, средний срок службы, медианный срок службы, срок службы до первого капитального ремонта, межремонтный срок службы, срок службы до списания.
Долговечность определяется двумя условиями: физическим либо моральным износом
— Физический износ наступает в том случае, когда дальнейший ремонт и эксплуатация элемента или системы становятся уже невыгодными, так как затраты превышают доход в эксплуатации;
— Моральный износ означает несоответствие параметров элемента или системы современным условиям их эксплуатации.
Различают показатели долговечности, характеризующие долговечность по наработке и по календарному времени службы. Показатель, характеризующий долговечность изделия по наработке, называется ресурсом; показатель, характеризующий долговечность по календарному времени, - сроком службы. Различают ресурс и срок службы до первого капитального ремонта, между капитальными ремонтами, до выбраковки изделия.
– Наработка - это продолжительность (или объем) работы изделия, измеряемая в часах (мото-ч), километрах пробега, циклах, кубометрах или других единицах, специфичных для данной машины. Наработку нельзя смешивать с календарной продолжительностью (сроком службы), так как два изделия за один и тот же срок службы могут иметь неодинаковую (различную наработку);
Т = 1/m * Σti
где ti - наработка i-го объекта между отказами; m - число отказов.
Различают: суточная наработка, месячная наработка, наработка до первого отказа, наработка между отказами, наработка между двумя капитальными ремонтами. Наработка - один из показателей надёжности. Измеряется в часах (минутах), кубометрах, гектарах, километрах, тоннах, циклах и т.п. Наработка зависит от технических характеристик изделия и условий его эксплуатации. Так, суточная наработка экскаватора, выраженная в кубометрах вынутого грунта, зависит от продолжительности его работы, от физических свойств почвы, от объёма ковша и т.п. Поскольку на наработку влияют такие факторы, как температура и влажность окружающей среды, различие в структуре и прочности деталей и механизмов, из которых состоит устройство, и т.д., можно считать наработку случайной величиной. Её характеристиками являются средняя наработка до первого отказа для неремонтируемых устройств и средняя наработка между отказами (наработка на отказ) для ремонтируемых устройств.
Наработка на отказ - технический параметр, характеризующий надёжность ремонтируемого прибора, устройства или технической системы.
Средняя продолжительность работы устройства между ремонтами, то есть показывает какая наработка в среднем приходится на один отказ. Выражается обычно в часах.
Для программных продуктов обычно подразумевается срок до полного перезапуска программы или полной перезагрузки операционной системы.
Наработка между отказами — от окончания восстановления работоспособного состояния объекта после отказа до возникновения следующего отказа.
Наработка до отказа - эквивалентный параметр для неремонтопригодного устройства. Поскольку устройство неремонтируемое, то это просто среднее время, которое проработает устройство до того момента, как сломается.
На стадии проектирования изделия его средняя наработка до первого отказа или наработка на отказ рассчитывается по характеристикам безотказности комплектующих элементов; при эксплуатации изделия эти показатели определяются методами математической статистики по данным о наработке однотипных устройств.
– Ресурс - суммарная наработка изделия до определенного состояния, оговоренного в технической документации, Различают ресурс до первого ремонта, межремонтный, назначенный, полный, остаточный, суммарный и др.
Ресурс технический — наработка технического устройства (машины, системы) до достижения им предельного состояния, при котором его дальнейшая эксплуатация невозможна или нежелательна из-за снижения эффективности либо возросшей опасности для человека. Ресурс технический представляет собой случайную величину, так как продолжительность работы устройства до достижения им предельного состояния зависит от большого числа не поддающихся учёту факторов, таких, например, как условия окружающей среды, структура самого устройства и т.п. Различают средний, гамма-процентный и назначенный ресурс.
Назначенный ресурс - наработка изделия, при достижении которой эксплуатация его должна быть прекращена независимо от технического состояния изделия. Этот ресурс назначается в технической документации с учетом безопасности и экономичности.
Технический Средний Ресурс — это математическое ожидание ресурса технического;
Гамма-процентный ресурс технический — наработка, в течение которой устройство не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью (g процентов);
Длительность назначенного ресурса технического определяется условиями безопасной эксплуатации устройства.
Полный технический ресурс - наработка от начала до конца эксплуатации для невосстанавливаемого изделия или до ремонта для восстанавливаемого.
Остаточный технический ресурс -расчетная наработка от рассматриваемого момента до конца эксплуатации или до ремонта.
Суммарный технический ресурс - наработка восстанавливаемого изделия на протяжении его срока службы до списания.
Моторесурс — наработка какой-либо машины с двигателем внутреннего сгорания (автомобиля, трактора и др.) или самого двигателя внутреннего сгорания до предельного состояния, при котором их дальнейшая эксплуатация вообще невозможна или связана с недопустимым снижением эффективности и нарушениями требований техники безопасности. Моторесурс для транспортных машин определяется пробегом в километрах, пройденным от начала эксплуатации до момента достижения предельного состояния. Для тракторов и др. нетранспортных машин, а также для двигателей внутреннего сгорания моторесурс определяется количеством часов работы, для сельско-хозяйственных комбайнов - количеством га убранной площади.
Используются также такие показатели как предельный и допустимый износ.
Предельный износ — это износ, соответствующий предельному состоянию изнашивающегося изделия. Основными признаками приближения предельного износа являются увеличение расхода топлива, снижение мощности, снижение прочности деталей, т. е. дальнейшая работа изделия становится технически ненадежной и экономически нецелесообразной. При достижении предельных износов деталей и соединений их полный ресурс (Тп) исчерпывается, и необходимо принимать меры для его восстановления.
Допустимый износ — износ, при котором изделие сохраняет работоспособность, т. е. при достижении этого износа детали или соединения могут работать без их восстановления еще целый межремонтный срок. Допустимый износ меньше предельного, и остаточный ресурс деталей не исчерпан.
Срок службы — период времени от начала эксплуатации технического устройства до достижения им предельного состояния. Срок службы включает наработку устройства и время простоев всех видов, обусловленных как техническим обслуживанием и ремонтом, так и организационными или иными причинами. Срок службы устройств одного типа может быть различен, т.к. на него влияют многие случайные факторы, не поддающиеся учёту, например проявление особенностей структуры устройства, условия его эксплуатации. Поэтому для количественной оценки срока службы используют вероятностные показатели, например средний срок службы (математическое ожидание срока службы) и гамма-процентный срок службы (календарный период эксплуатации, в течение которого устройство не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью гамма %).
Назначенный срок службы - период эксплуатации, по истечении которого изделие снимается с эксплуатации окончательно (и подлежит списанию) или направляется на обследование его технического состояния с целью определения пригодности к дальнейшей работе. Если устройство эксплуатируется непрерывно, то его срок службы совпадает с ресурсом техническим. Во всех остальных случаях соотношение между сроком службы и ресурсом устройства определяется интенсивностью эксплуатации.
Интенсивность эксплуатации, показатель, характеризующий режим использования изделия; выражается отношением продолжительности эксплуатации изделия к календарному периоду (в часах), в течение которого осуществляется наработка.
То есть показатели ресурс и срок службы имеют много общего, так как они определяются одним и тем же предельным состоянием, однако существенно отличаются один от другого. При одном и том же ресурсе может быть различный срок службы в зависимости от интенсивности эксплуатации изделия. Например, два двигателя каждый с ресурсом 12 тыс. мото-ч в год с интенсивностью эксплуатации 3 тыс. и 6 тыс. мото-ч будут иметь соответственно срок службы первый 4 года, второй 2 года.
Таким образом, для повышения долговечности ремонтируемых машин, отдельных узлов, соединений, а также деталей путем их восстановления, выбора рационального способа восстановления и материала покрытия, определения расхода запасных частей весьма важно знать и уметь оценивать величины предельных износов и других показателей долговечности.
Основными техническими оценочными показателями долговечности являются ресурс и срок службы. При характеристике показателей следует указывать вид действия после наступления предельного состояния объекта (например, средний ресурс до капитального ремонта; гамма-процентный ресурс до среднего ремонта и т. д.).
Список использованной литературы
1. Басовский Л. Е., Протасьев В. Б. Управление качеством: Учебник. — М.: ИНФРА — М, 2001. -212 с.
2. Белейчева А.С., Гаффорова Е.Б. Экспертная оценка продукции-инструмент определения удовлетворенности потребителей//Методы менеджмента качества.-2002-№6
3. Гиссин В.И. Управление качеством продукции: Учебн. пособие. — Ростов н/Д: Феникс, 2000.
