4. Контроль и испытания – основные методы определения и поддержания качества продукции на стадии производства
4.1. Виды, операции, методы и алгоритмы контроля
Контролем называется процедура установления соответствия между состоянием объекта и принятой для него нормой.
Между контролем и измерением много общего. В частности, они содержат общие информационные операции, такие как измерительное преобразование, сравнение, представление результата сравнения. Однако есть и различия:
результатом измерения является количественная характеристика, а контроля – качественная;
измерение обычно осуществляется в широком диапазоне значений измеряемой величины, а контроль – в пределах небольшого числа возможных состояний, чаще всего трёх: норма, выход за верхний допуск и выход за нижний допуск;
основной характеристикой качества процедуры измерений является точность, а процедуры контроля – достоверность.
Достоверность контроля отражает степень объективности результатов контроля. Она характеризуется ошибками контроля, которые являются случайными величинами и зависят от многих факторов: погрешностей средств контроля, размера допусков контроля и ряда других.
Математически достоверность контроля определяется вероятностью принятия правильного решения по результатам сравнения контролируемой величины с уставками, определяющими границы допустимых значений, которая равна
, (4.1)
где
– вероятность ошибки, которая определяется
как суммарный риск изготовителя и
потребителя:
Рош = α + β , (4.2)
где – риск изготовителя, который определяется вероятностью неправильного решения о том, что контролируемая величина находится вне поля допуска, тогда как в действительности она находится внутри него;
– риск заказчика, определяемый вероятностью неправильного решения о том, что контролируемая величина находится внутри поля допуска, хотя в действительности она находится вне его.
Различают несколько видов контроля. В зависимости от степени охвата партии изделий контролем его подразделяют на сплошной и выборочный (статистический).
Сплошному контролю подвергаются все изделия партии.
Выборочному или статистическому контролю подвергается определённая статистически представительная часть партии изделий. Мы уже отмечали, что он применяется при крупносерийном или массовом производстве в целях экономии затрат на контроль и является единственно возможным (даже и в мелкосерийном производстве), если используются разрушающие методы контроля.
В зависимости от числа контролируемых параметров объекта контроль может быть однопараметровым и многопараметровым. При этом, если даже объект контролируется по нескольким параметрам, независимо по каждому параметру, то такой контроль будет просто суммой однопараметрового контроля нескольких величин. Многопараметровым он будет называться тогда, когда решение о результатах контроля принимается по совокупности измерений нескольких параметров.
По форме сравниваемых сигналов методы контроля подразделяются на аналоговые и цифровые. Аналоговые методы контроля основаны на сравнении контролируемой величины с аналоговыми сигналами, формируемыми с помощью уставок. В цифровых методах контроля предварительно производится аналого-цифровое преобразование контролируемой величины, которая затем уже в цифровой форме сравнивается с двумя числами, определяющими поле допуска. Таким образом, в цифровых методах производится сначала измерение контролируемой величины, а затем уже сравнение с уставками в цифровой форме, которое может производиться либо с помощью ЭВМ (в микропроцессорных системах), либо с помощью специальных устройств сравнения кодовых сигналов.
По воздействию на объект контроля со стороны контрольной аппаратуры различают пассивные и активные методы контроля. Пассивными называют такие методы, при которых специальное воздействие на объект контроля не производится, а при активных на объект контроля производится воздействие от специального генератора. Однако в практике производственного контроля широко бытует другое толкование активного и пассивного контроля. Если при контроле регистрируют только факт обнаружения дефекта (выход контролируемой величины за пределы допуска), не вскрывая его механизма и причин возникновения, то такой контроль называют пассивным. Результатом пассивного контроля является сортировка изделий на годные и бракованные. Если же по результатам контроля получают информацию о природе дефекта и его происхождении и причинах, которую можно использовать для корректировки технологических процессов, чтобы в дальнейшем предотвратить их появление, то такой контроль называют активным или диагностирующим.
Как видно из этих определений, в первом случае пассивный и активный методы контроля различаются отсутствием или наличием активного воздействия на объект в процессе контроля (с помощью каких-либо зондирующих физических полей или специальных тестовых сигналов). Во втором же случае они различаются по конечным результатам контроля: либо просто установление соответствия его норме (пассивный контроль), либо более детальное установление его технического состояния с диагностированием причины неисправности (активный контроль) и соответствующей корректировкой технологического процесса с целью устранения причины появления данных дефектов.
Мы будем придерживаться первого подхода, так как второй подход включает в понятие контроля и техническую диагностику, которую мы будем выделять как самостоятельное понятие, хотя и тесно связанное с понятием контроля. (Второй подход, как видим, заключается в том, что техническая диагностика является частным видом контроля, а именно активным контролем). В принципе конечно оба подхода правомочны, просто в целях терминологической ясности и определённости удобнее первый из них.
В самой технической диагностике различают целый ряд методов в зависимости от её цели, объекта диагностики и физической природы зондирующих воздействий (кстати, наличие таких воздействий на объект не является обязательным условием технической диагностики; могут использоваться сигналы, генерируемые самим объектом в процессе его функционирования, например, диагностика состояния турбин по генерируемым вибрациям и шуму).
И, наконец, по месту контроля в технологическом процессе производства изделий различают входной контроль, пооперационный, финишный и контроль готовой продукции.
Входной контроль проводится для оценки качества материалов, полуфабрикатов, вспомогательных и комплектующих изделий, поступающих на предприятие или на данную технологическую операцию.
Пооперационный контроль проводится после каждой или после наиболее ответственных технологических операций для оценки качества выполнения этих операций.
Финишный контроль проводят для оценки параметров изделий по завершению определённого этапа их изготовления. На завершающем этапе изготовления изделий финишный контроль совпадает с контролем готовой продукции, который является завершающей контрольно-измерительной операцией в технологическом процессе изготовления этой продукции. Контроль качества готовых изделий может быть сплошным (100%) или выборочным. Например, при производстве таких простых компонентов как резисторы и конденсаторы массового применения используют чаще всего выборочный контроль, а при производстве сложных микросхем и различных электронных средств используется сплошной контроль.
Таким образом, из приведённого перечня разновидностей контроля видно, что алгоритмы контроля могут быть самые разнообразные. В простейшем случае – однопараметрового контроля аналоговыми методами – весь алгоритм состоит в сравнении контролируемой величины с аналоговыми величинами – уставками, определяющими границы допуска. Примером может служить контроль геометрических размеров деталей с помощью проходных и непроходных калибров. Но уже при применении цифровых методов однопараметрового контроля алгоритм усложняется – сначала производится измерительная операция – аналого-цифровое преобразование контролируемого параметра, а затем уже цифровое сравнение с двумя числами, определяющими границы допуска.
При многопараметровом контроле увеличивается и количество измерительных операций, и вычислений.
Ещё сложнее алгоритмы диагностического контроля, проводимого как с целью диагностики и коррекции хода технологического процесса, так и с целью определения места и вида неисправности в контролируемом объекте. Здесь широко применяются тестовые виды контроля и другие методы технической диагностики.