3746

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образо-

вания «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

О.Л. Любимцева

ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ И КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ

Учебно-методическое пособие

по подготовке к лекциям и практическим занятиям (включая рекомендации обучающимся по организации самостоятельной работы) по дисциплине: «Организация работ по обеспечению надежности и качества продукции»,

для обучающихся по направлению подготовки 27.04.01 «Стандартизация и метрология», направленность (профиль) Стандартизация и сертификация

Нижний Новгород ННГАСУ

2022

УДК

Любимцева О.Л. Организация работ по обеспечению надежности и качества продукции: учебно-методическое пособие / О.Л. Любимцева; Нижегородский государственный архи- тектурно-строительный университет. – Нижний Новгород: ННГАСУ, 2022. – 18 с. : ил. – Текст : электронный.

Учебное пособие содержит теоретический материал, необходимый для овладения основами понятиями дисциплины «Организация работ по обеспечению надежности и качества продукции», примеры решения задач и примерные темы рефератов.

Курс «Организация работ по обеспечению надежности и качества продукции» опирается на курсы «Статистический контроль», «Квалиметрия и методы обеспечения качества» и «Системный анализ». В результате изучения дисциплины студенты должны овладеть математическими методами исследования надежности сложных систем на основе статистических данных.

Предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине: «Организация работ по обеспечению надежности и качества продукции», направления подготовки 27.04.01: Стандартизация и метрология, направленность (профиль) Стандартизация и сертификация.

© О. Л. Любимцева, 2022

© ННГАСУ, 2022

Целями освоения дисциплины Организация работ по обеспечению надежности и качества продукции являются получение компетенций для ре-

шения профессиональных задач по управлению программами обеспечения надежностью и для принятия рациональных решений при создании продукции с учетом требований качества.

Для успешного освоения дисциплины студент должен знать основные понятия и терминологию теории вероятностей, математической статистики,

квалиметрии, а также уметь составлять алгоритмы для решения поставленных задач и формулировать выводы.

Характеристика лекционных занятий

Курс рассчитан на три семестра. Первый раздел «Основные положения теории надежности» включает основные понятия и свойства надежности; по-

казатели надежности; систему стандартов «Надежность в технике». Кроме того, рассмотрены вопросы планирования и обеспечения надежности на эта-

пах жизненного цикла продукции.

Введем некоторые термины и понятия, используемые в теории надежно-

сти. Система – это технический объект, предназначенный для выполнения определенных функций. Отдельные части системы (конструктивно обособ-

ленные, как правило) называются элементами. Однако необходимо заметить,

что один и тот же объект в зависимости от той задачи, которую хочет решить конструктор (исследователь, проектировщик, разработчик), может рассматри-

ваться как система или как элемент. Например, радиостанция обычно рассмат-

ривается как система. Однако она может стать элементом более крупного объ-

екта – радиорелейной линии, рассматриваемой, как система. Таким образом,

элемент – это объект, представляющий собой простейшую часть системы, от-

дельные части которой не представляют самостоятельного интереса в рамках конкретного рассмотрения. При проектировании – система (устройство)

должна удовлетворять всем техническим требованиям. Эти требования можно

разделить на:

-основные, обеспечивающие выполнение заданных функций;

-вспомогательные, связанные, с удобством эксплуатации, внешним ви-

дом и т.д.

В соответствии с этим все элементы системы делят на основные и вспо-

могательные. Вспомогательные элементы не связаны непосредственно с вы-

полнением заданных функций системы и не влияют на возникновение отказа.

При построении логической структуры технической системы (ТС), предназна-

ченной для исследования надежности, для упрощения расчетов имеет смысл принимать во внимание только основные элементы. С точки зрения теории надежности любой технической объект (система, устройство, элемент) можно охарактеризовать его свойствами, техническим состоянием и приспособлен-

ностью к восстановлению после потери работоспособности (табл. 1.1). При этом важнейшим комплексным свойством ТС является его надежность. Вве-

дем основные определения, используемые для расчета надежности ТС. Надеж-

ностью называется свойство ТС выполнять заданные функции, сохраняя во времени значение устанавливаемых эксплуатационных показателей в задан-

ных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использова-

ния, технического обслуживания, хранения и транспортировки.

Надежность включает в себя следующие свойства: безотказность, долго-

вечность, сохраняемость и ремонтопригодность.

Безотказность – свойство ТС непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предель-

ного состояния при установленной системе технического обслуживания и ре-

монтов называется долговечностью.

Сохраняемость – это свойство ТС непрерывно сохранять исправное и ра-

ботоспособное состояние в течение и после хранения и транспортирования.

Ремонтоспособностью называется свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникнове-

ния отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения ре-

монта и технического обслуживания. Данное свойство является очень важ-

ным, т.к. оно характеризует степень стандартизации и унификации элементов ТС, удобство их размещения с точки зрения доступности для контроля и ре-

монта, приспособляемость к регулировочным операциям и т.д.

Состояния объекта Исправное состояние – состояние объекта, при котором он соответ-

ствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской

(проектной) документации.

Неисправное состояние – состояние объекта, при котором он не удовле-

творяет хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) кон-

структорской (проектной) документации.

Работоспособное состояние – состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функ-

ции, соответствуют нормативно-технической и (или) конструкторской (про-

ектной) документации.

Неработоспособное состояние – состояние объекта, при котором значе-

ние хотя бы одного параметра характеризующего его способность выполнять заданные функции, не соответствует нормативно-технической и (или) кон-

структорской (проектной) документации.

Предельное состояние – состояние объекта, при котором его дальнейшее применение по назначению недопустимо или нецелесообразно, либо восста-

новление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.

Неисправное изделие может быть работоспособным, однако неработоспособ-

ное изделие всегда неисправно.

Рис. 1. Основные характеристики ТС.

Объект характеризуется жизненным циклом. Жизненный цикл объекта состоит из ряда стадий: проектирование объекта, изготовление объекта, экс-

плуатация объекта. Каждая из этих стадий жизненного цикла влияет на надеж-

ность изделия. На стадии проектирования объекта закладываются основы его надежности. На надежность объекта влияют: выбор материалов (прочность материалов, износостойкость материалов), запасы прочности деталей и кон-

струкции в целом, удобство сборки и разборки (определяет трудоемкость по-

следующих ремонтов), механическая и тепловая напряженность конструктив-

ных элементов, резервирование важнейших или наименее надежных элемен-

тов и другие меры. На стадии изготовления надежность определяется выбором технологии производства, соблюдением технологических допусков, каче-

ством обработки сопрягаемых поверхностей, качеством используемых мате-

риалов, тщательностью сборки и регулировки. На стадии проектирования и изготовления определяются конструктивно технологические̶ факторы, влияю-

щие на надежность объекта. Действие этих факторов выявляется на стадии эксплуатации объекта. Кроме того, на этой стадии жизненного цикла объекта на его надежность влияют и эксплуатационные факторы.

Эксплуатация оказывает решающее влияние на надежность объектов,

особенно сложных. Надежность объекта при эксплуатации обеспечивается пу-

тем: – соблюдение условий и режимов эксплуатации (смазка, нагрузочные ре-

жимы, температурные режимы и др.); – проведение периодических техниче-

ских обслуживаний с целью выявления и устранения возникающих неполадок и поддержания объекта в работоспособном состоянии; – систематическая ди-

агностика состояния объекта, выявление и предупреждение отказов, снижение вредных последствий отказов; – проведение профилактических восстанови-

тельных ремонтов. Основной причиной снижения надежности в процессе экс-

плуатации являются износ и старение компонентов объекта. Износ приводит к изменению размеров, нарушению работоспособности (из-за ухудшения условий смазки, например), поломкам, снижению прочности и т.д. Старение

приводит к изменению физико-механических свойств материалов, влекущему поломки или отказы.

Второй раздел курса «Методы и практические приемы решения проблем в области надежности технических систем», включает в себя следующие во-

просы: Элементы теории массового обслуживания. Характеристики и матема-

тические модели; Марковские процессы, графы состояния системы. Система уравнений Колмогорова; Надежность восстанавливаемых систем и использо-

вание уравнений Колмогорова для моделирования надежности восстанавлива-

емых технических систем.

На начальном этапе создания изделия в процессе проектирования можно оценить возможность выполнения заданных требований по надежности, пред-

варительно определив вероятные характеристики надежности, обосновав структурную схему изделия и необходимый уровень надежности комплекту-

ющих элементов агрегатов и узлов. В процессе выполнения расчетов и анализа надежности оценивается вероятность появления двух следующих событий:

– события А, заключающегося в безотказной работе создаваемого изделия при определенных условиях эксплуатации и заданной продолжительности ра-

боты;

– противоположного события A (не A), выражающегося в появлении от-

каза изделия при его работе в заданных условиях эксплуатации.

Для правильного проведения расчетов и анализа большое значение имеют четкие формулировки отказа изделия. Под отказом следует понимать не только явные поломки, но также и нарушение работоспособности объекта, в

том числе и ухудшение точности характеристик. Признаки отказов могут быть параметрические, функциональные, прочностные и эксплуатационные. Пара-

метрические признаки связаны с ухудшением параметров объекта, например,

нестабильность рабочих параметров двигателя или их ухудшение сверх допу-

стимых значений.

МЕТОД СТРУКТУРНЫХ СХЕМ Рассматриваемый объект представляется в виде расчетной схемы, состо-

ящей из отдельных функциональных элементов. Для составления расчетной схемы конструкция объекта или его принципиальная схема разбивается на от-

дельные функциональные элементы, которые взаимодействуют друг с другом.

При разбивке объекта на элементы используются следующие правила. 1. Каждый элемент должен выполнять вполне определенные функции и

формировать некоторый выходной параметр при условии правильного по-

ступления к нему входного параметра или сигнала.

2. Все элементы системы должны быть взаимосвязанными при выполне-

нии каждым элементом заданной ему функции.

3. Каждый элемент должен иметь вполне определенные количественные характеристики надежности, полученные из эксплуатационной статистики или по экспериментальным данным.

В результате такой разбивки конструкция или принципиальная схема объекта заменяется расчетной схемой, состоящей из соединений звеньев. Каж-

дое звено схемы соответствует определенному функциональному элементу объекта и характеризуется определенным показателем надежности, значение которого известно.

МЕТОД ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ Этот метод накладывает меньше ограничений на возможности примене-

ния. В частности, допустимы звенья с зависимыми событиями, повторение одинаковых звеньев.

Анализ схемной надежности методом логических схем выполняется в следующем порядке:

а) формируются условия безотказной работы системы в зависимости от сочетания отказов элементов системы;

б) строится графическая схема условий безотказной работы системы с це-

почкой логических связей работоспособности системы и возможных отказов отдельных звеньев;