3.3. Соответствие свойств системы тс мск заданным требованиям её работоспособности

Рассмотрим соответствие свойств системы с заданными требованиями. Чтобы оценить две системы, независимо от того что это конструкция машины или система обслуживания ТС СТМ, надо сравнить их между собой, охарактеризовав их основные свойства. Чаще всего для определения свойств используют следующие методы и приемы: измерения; экспертные оценки; моделирование; вычисления или считывание; сравнение; определение оптимального уровня свойств. Рассмотрим особенности указанных приемов.

Измерение. Определяемые количественно свойства технических систем, находящихся в эксплуатации, можно установить путем измерения, а определяемые качественно – с помощью экспертной оценки специалистов. Измерения – это профессиональные операции, имеющие свои рабочие методики.

Особый подход необходим при продолжительных измерениях, например при определении срока службы деталей. Требуемые свойства можно определить и косвенным путем – по известной зависимости одной величины от другой, измеряемой проще, например срок службы в зависимости от износа.

Экспертная оценка. Ей могут быть подвергнуты любые реальные объекты. Чтобы получить надежные результаты, нужно точно определить свойства и критерии их оценки. Если о технической системе сказано, что она ремонтопригодна, то эта оценка должна быть подкреплена такими аргументами, как легкость определения отказа, доступность деталей, быстрота ремонта.

Определенную сложность представляет собой экспертная оценка неизмеряемых величин. Еще сложнее выглядит ситуация с экспертной оценкой, если о системе имеется лишь приблизительное представление. В этом случае приходится использовать моделирование.

Моделирование. Благодаря широкому и успешному использованию компьютерных технологий широкое применение находит моделирование процессов и систем. Исследование абстрактной машинной модели много сложнее измерений физической реальности. В том случае, когда нет реальной машины, но есть похожие, конструктор может основывать свою идею на опыте схожих ситуаций, его выводы еще относительно просты.

Однако когда требуется оценить новую ситуацию, то для объективной оценки предпочтительно использовать моделирование – представление реального объекта или процесса доступными физическими или математическими средствами [7].

Модель всегда имеет определенное назначение. Отношения между моделью и оригиналом регламентируются законами подобия. Закономерности сходства являются предметом теории подобия. Теория подобия опирается на теорию размерностей и критерии подобия, которые позволяют выразить процесс или свойство посредством безразмерной функции.

При этом, прежде всего, выясняют, какого рода подобие между моделью и оригиналом нас интересует, то есть какие свойства оригинала должны быть учтены в модели и какие цели преследуются при этом. Соответственно этому разрабатываются функциональные, структурные и масштабные модели.

В зависимости от средств моделирования различают следующие виды моделей: иконические, аналоговые, символические [18].

Иконические средства, они имеют большие внешнее сходство между моделью и оригиналом, то есть сходство велико. Свойства воспроизводят оригинал в двух– или трехмерном измерении, по необходимости в уменьшенном или увеличенном масштабе, например чертежи, объемные модели машин и кранов, фотографии и т. п.

Аналоговые, которые сходны с оригиналом только по некоторым функциональным свойствам. С помощью этих моделей можно воссоздать, например, статические и динамические свойства оригинала.

К ним относятся графы, диаграммы и физические модели, в которых используется подобие явлений.

Символические, которые изображают свойства оригинала с помощью слов или математических символов.

Вычисления и считывание. Когда имеются графики, можно получить искомые показатели для данных условий путем считывания. Показатели, выражаемые формулами, можно определить вычислением с применением аналоговых или цифровых вычислительных машин.

Сравнение. В этих целях используют эталон, например, формы поверхности (профиль зуба шестерни) служит вместе с тем и моделью. Степень реализации искомого свойства определяют путем сравнения изделия с образцом.

Определение оптимального уровня свойств. В технике часто необходимо определить оптимальный уровень свойства для заданных условий, например оптимальные скорость, мощность, форму, количество. Для определения оптимального уровня свойства используются знания об отношениях между свойствами.

Обычно изменения условий на одни свойства воздействуют положительно, на другие – отрицательно. Оптимальный уровень свойства может изменяться дискретно (например, число несущих опор, цилиндров двигателя, винтов) и непрерывно (толщина покрытия детали, скорость движения машины). Определение оптимального уровня свойства может быть осуществлено графически или аналитически путем расчета.

Дискретно изменяющиеся свойства. Оптимальный вариант по себестоимости (эффективность) определяется путем расчета всех дискретных вариантов. В сложных случаях применяют метод линейного, нелинейного или динамического программирования. Наилучшим вариантом оказывается тот, для которого экономическая эффективность максимальна.

Непрерывно изменяющиеся свойства. В таком случае оптимальный уровень свойства определяется аналитическим методом. При этом рассматриваемое свойство Е представляется виде функции непрерывно изменяющегося оптимизирующего параметра, например

E = F(x) [7, 18].

Параметр х имеет оптимальное значение х_О, когда F(x) принимает экстремальное значение, определяемое из уравнения F'(xo) = dE/dx = 0.

В зависимости от того, что нас интересует – максимум или минимум, выбирается вариант, для которого вторая производная F"(x) меньше или больше нуля. Аналогичный метод применяют, когда определяют оптимум функции двух непрерывно изменяющихся параметров. Оптимизацию по двум параметрам нельзя проводить независимо.

Исследуемое свойство выражается как функция параметров х, у, например расход масла через трубопровод в зависимости от его поперечного сечения и срока службы. При этом свойство Е определяют как функцию оптимизирующих параметров х и у, то есть E = F(x,y).

Отметим еще один вопрос важный с точки зрения совершенствования систем. Речь идет о формировании перечня требуемых свойств технической системы при её создании или разработке. Когда говорят о технических требованиях, технических условиях или техническом задании, то всегда подразумевают наличие полного перечня точно сформулированных требуемых свойств технической системы. Неполное указание требуемых свойств объекта становится причиной дефектов изделий.

Содержание и форма перечня требуемых свойств различны в каждом конкретном случае проектирования или обслуживания строительной технологической машины. Обычно их обусловливает множество факторов, в том числе, такие:

• сложность выполняемой функции;

• конструктивная сложность;

• потребность в дополнительных свойствах, (это высокая надежность, большой срок службы, привлекательный внешний вид и др.);

• требования заказчика, которые могут быть сформулированы как закупка готового продукта или заказ нового специального изделия.

Так как постановка задачи никогда не бывает идеальной, то при выполнении каждого заказа (конструктор, а далее производитель) должен придавать создаваемой системе дополнительные свойства.

Особую группу образуют постоянные требования, которые не устанавливаются в явной форме, но подразумеваются практически всегда.

К таким требованиям относятся:

• максимально достижимый уровень эксплуатационных свойств (минимальные габариты и масса);

• минимальное потребление горючего и энергии;

• доступность и заменяемость всех элементов, имеющих ограниченный срок службы;

• оптимальная надежность;

• высокие эргономические показатели;

• простое и удобное обслуживание;– защита от вредных побочных выходов –помех ( шум, вибрация, выхлопные газы, пыль и т. д.);

• минимальный вред окружающей среде; – максимальный учет всех особенностей существующего производства;

• использование имеющегося оборудования и технологии; – наилучшие экономические показатели (минимальные издержки );

• минимальные эксплуатационные расходы и др.

Следует также подразделять требования по их значению. Их можно классифицировать по трем категориям, среди которых есть жесткие и нежесткие. Первые требования, которые обязательно должны быть выполнено, это рабочая функция и цена изделия. Вторые требования включают перечень, который в исключительных случаях не обязательно выполнять в заданном объеме. Третье – это пожелания, которые следует выполнять при благоприятных обстоятельствах.

Таким образом, исследовав свойство как категорию, можно сделать вывод, что свойства, определяющие каждый объект, относятся к его сути и занимают центральное место в теории технических систем.

Свойства технической системы можно классифицировать с различных точек зрения, однако важнейшими категориями свойства являются внешние (потребительские) и внутренние (конструктивные) свойства.

Как правило, внешние свойства зависят от внутренних конструктивных признаков и конструктивных свойств изделия. Повышение уровня качества производства и эксплуатации напрямую зависит от оптимального управления внутренними свойствами, определяющими суть любой технической системы.

Конструктивные признаки. Среди важнейших признаков, обеспечивающих высокую работоспособность объекта, важнейшими являются конструктивные признаки. Понятие «конструктивный признак» представляет собой внутренний признак технической системы, классифицирующий и характеризующий ее понятным для специалистов.

К конструктивным признакам относятся группы специальных и общих конструктивных свойств. Понятие «конструктивный признак» применяется в научной литературе [42], но трактуется авторами неоднозначно. Рассмотрим эти особенности.

Допустим, следует провести анализ следующего описания: «Это поршневая машина с четырьмя цилиндрами в ряд, работающими в четырехтактном режиме, создающем определенную степень сжатия, с прямым впрыскиванием топлива и водяным охлаждением. В машине используются плавающие цапфы, уплотнительные прокладки между цилиндром и его головкой, поршень с неразрезной юбкой и подшипники качения. Первое критическое число оборотов вала выше рабочего числа оборотов» [42].

Все указанные в этом описании признаки характеризуют для специалиста данную машину в различных аспектах. Опираясь на них, он может судить не только о принципе действия или эксплуатационных свойствах, но и о своеобразии органоструктуры, конструктивной схемы машины.

Этот пример указывает еще на один аспект рассмотрения конструктивных свойств и признаков – их конкретное воплощение. При анализе этого описания возникает вопрос: существуют ли какие-нибудь другие возможности реализации этой технической системы, кроме поршневой машины, четырехтактного режима, заданной степени сжатия, прокладок и подшипников? Очевидно, что в этом примере в качестве описания определенной технической системы указаны не конструктивные признаки, а их воплощение.

По своей сути конструктивный признак занимает место между внешними свойствами, определяющими назначение технической системы, и элементарными конструктивными свойствами.

Существуют систематизации некоторых общих конструктивных признаков на четырех уровнях абстрактности [42]. Это система преобразований, функциональная структура, органоструктура и конструктивная схема [7]. Эти данные делают более ясным понятие конструктивного признака и указывают их место в системе разработки сущности объекта.

Конструктивные признаки могут находиться как в равноправных, так и в иерархических отношениях [11]. Иерархические отношения задаются, как правило, через определения. Например, структура устанавливает совокупность элементов и их соподчиненность. При этом подчиненные конструктивные признаки определяются через конструктивные признаки более высокого порядка.

Так, функциональная структура содержит конструктивные признаки из области системы преобразований (технология, рабочие воздействия и участие технической системы в их осуществлении) и устанавливает другие для органоструктуры, например формы входных воздействий, функции преобразования и функциональные группы элементов.

Укажем, что для потребителя очень важной является величина эксплуатационных расходов, связанных с поддержанием работоспособности системы. Расходы обычно сопоставляют с достигнутой за этот период полезностью (экономический эффективностью). То есть учитывают отношение (полезный эффект, соотнесенный с эксплуатационными расходами), которое является экономической эффективностью объекта. Она представляет собой весомый аргумент в общей оценке любой системы, в том числе ТС СТМ.

Исследуем важнейшее свойство строительной технологической машины, которым является качество изготовления изделия и качества системы её обслуживания.

Качество является экономической категорией и управляемым объектом, рассматриваемым с позиции теории систем. Укажем некоторые особенности, влияющие на качество изготовления изделия.

Большинство объектов строительных технологических машин изготовлено отечественной промышленностью. Важнейшей проблемой современной российской экономики является необходимость повысить роль качества в развитии отечественной промышленности. Надо осмыслить это, систематизировать факторы, определить рациональные методы управления структурой, осуществить их, снизить издержки, обеспечить выпуск продукции, соответствующей мировому уровню качества и сформировать национальную систему управления качеством.

Укажем на некоторые особенности, присущие одному из направлений менеджмента качества в области повышения работоспособности любой технической системы. Так, за рубежом качество связывают с всеобщим (тотальным) менеджментом качества, в том числе с методологией товаров Total Quality Management (TQM). Она включает несколько версий, определяющих часть концепции менеджмента качества и имеющих большое значение в управлении современным производством [6].

По нашему мнению, все свойства, определяющие понятие качества продукции, можно разделить на несколько групп, по своему содержанию формирующие свойства производимого изделия и связанные с экономическими (затратными) показателями изделия.

Современная отечественная (и мировая рыночная) экономика насчитывает несколько основных показателей, определяющих конкурентоспособность продукции. Прежде всего, это интегральные показатели уровня качества продукции и показатели, отражающие затраты на достижение высокого качества.

В настоящее время уровень качества повсеместно выходит на ведущее место, так как производительность труда, ресурсосбережения, охрана окружающей среды и другие факторы удовлетворяют практически большинству требований, выдвигаемых потребителями и производителями. Качество продукции стало важнейшим показателем производителя, рост качества выпускаемой продукции стал критерием успешной деятельности организации и характерной тенденцией современного рынка.

Качество продукции есть совокупность разнофакторных свойств, взаимосвязанных набором определенных показателей. Существует классификация свойств, общепринятая в технических оценках [12] объектов. Есть классификации, используемые в экономической литературе [8].

По нашему мнению, целесообразно иметь классификацию на базе 4–5 основополагающих наборов свойств [21]. К ним относятся следующие уровни. Технологический уровень качества продукции – это соответствие технического совершенства выпускаемой продукции мировому уровню и стандартам, сюда входят показатели назначения, надежности, совершенства используемых технологий и др.

Затем утилитарные свойства, которые включают конкретные эксплуатационные, социальные, эстетические, эргономические, экологические и иные. Правовые показатели – это патентно-правовые, информационные, международные, национального эгоизма и др.

Экономические, отражающие соотношения уровня качества и понесенных затрат, известные как показатель К_ЭОК – экономически оптимальное качество. Под ним понимают соотношение качества и затрат, что в форме цены единицы качества можно выразить формулой

К_ЭОК=Q/З , (3.9)

где Q – качество продукции, З – затраты на приобретение и эксплуатацию (для потребителя) или производство и обслуживание (для производителя). Считается, что определить в денежной форме затраты несложно, поскольку они включают цену производства–продажи изделия, затраты на эксплуатацию–обслуживание и утилизацию изделия или его отходов.

Наиболее сложно оценить качество, включающее самые разнообразные показатели и формирующее наше представление об уровне качества. Отметим, что в психологии потребителя и производителя существует некий интуитивный уровень экономически рационального качества системы. Находясь в поиске оптимального компромисса между ценой изделия и качества, покупатель и производитель не всегда останавливаются на одинаковых уровнях оценки. Это обусловлено как разными целями, так и разными подходами. Производитель строительных технологических машин уже сегодня, покрывая понесенные затраты, вынужден учитывать предстоящие завтрашние расходы на переоснащение своего производства и совершенствование создаваемого качества продукции. Потребители (строительные организации) предполагают, что данный уровень качества имеющихся машин, например скрепер высок и он «продержится» еще длительное время, приемлемое для потребителя, вплоть до морального старения техники.

Качество изделия, услуг или совокупного продукта в современной среде производитель–потребитель, является важнейшей, если не главенствующей составляющей эффективности, рентабельности и технического прогресса для производителя и фактором, приносящим удовлетворение, радость и уверенность потребителю, то есть качественному выполнению поставленных задач, следовательно, повышению обороноспособности страны.

Поэтому, говоря о качестве продукции ТС СТМ, следует иметь в виду сложные взаимосвязи между различными объектами, находящимися в среде, на которую воздействуют внешние силы, включая условия жесткой эксплуатации, а в итоге состояние, которое постоянно изменяется.

Указанные признаки присущи большим техническим системам, которые функционируют по своим определенным законам. Следовательно, в понятии качество продукции (изделия, услуги) можно использовать терминологию ''качество системы'' или ''качество для системы'' (QS).

Отметим, что в смысловом значении это не одно и то же, что понимают под термином или концепцией – ''система качества'' (Quality System), где подразумевают наличие системы управления качеством выпускаемой продукции (строительной машины) и что относится к области менеджмента качества.

Укажем основные, по нашему мнению, четыре основополагающих компонента свойств системы качества [21], которые обозначим так:

технологические свойства – Zтхн ;

утилитарные – Zут ;

правовые – Zпн ;

экономический набор – Zэок .

Тогда совокупность свойств, определяющих качество системы (КС), можно рассматривать как множество вида

КС={ Zтхн, Zут, Zпн, Zэок }. ( 3.10 )

Все свойства КС можно разделить на жестко связанные со свойствами изделия, к которым отнесем собственно качество (с его характеристиками и параметрами) и связанные с экономическими показателями производимого изделия.

Введем, что компоненты Zтхн, Zут, Zпн, Zэок есть Zi.

Примем, что критерий эффективности качества КС_ЭФК является количественным выражением цели функции КС и представляет собой некий функционал от свойств Zi, то есть

КС_ЭФК(I) = Ф(Zi). (3.11 )

В системе качества продукции СТМ можно выделить критерии эффективности экономической направленности, количественные, такие как стоимость, трудоемкость производства изделия и качественные критерии, отражающие «достоверность» и «точность». Это особенно необходимо при проектировании системы качества, исходя из определяющей роли качества системы QS.

Так, если за основной критерий эффективности КС выбрать стоимость изделия или технологическую себестоимость, то несколько отойдут на второй план факторы, связанные со свойствами Zтхн или Zпн.

Показатель критерия эффективности определяется при поиске таких наборов свойств качества, которые обеспечат оптимальность системы. Если уделять при разработке изделия основное внимание количественным показателям качества, то в дальнейшем могут возникнуть значительные экономические потери, связанные с необходимостью использования дорогостоящих средств производства, высококвалифицированного персонала.

Тенденции показателей стоимостной группы, таких как технологические утилитарные группы, разнородны. Поэтому при поиске наилучших свойств системы можно использовать частные показатели, содержащие ограничительные условия. К ним относятся существующие средства и методы, гарантирующие достаточный уровень качества изделия при его производстве, возможность использования стандартного универсального оборудования.

Для получения более точной информации следует соотнести КС_ЭФК с показателем экономически оптимального качества К_ЭОК, вычисленного по формуле (3.9).

Их анализ позволит принять к руководству более обоснованный вариант, обеспечивающий при производстве изделия и удовлетворяющий производителя набор свойств Zi, гарантирующих требуемое качество системы.