11.4. Функция управления техническими системами

Процесс управления представляет собой воздействие уп­равляющего субъекта на объект управления путем реализации управленческих функций установленными методами. Процессы управления техническими системами составляют совокупность управленческих операций и имеют двойственный характер: с одной стороны, они зависят от конкретных, специфических для данной системы условий и законов функционирования; с другой – в них обнаруживаются общие закономерности. Изучение этих закономерностей формирует общий подход управления и к осуществлению на его основе унификации технических средств.

Режим действий ТС определяется алгоритмом функционирования, вырабатываемого в результате изучения технологии и экономики процесса. Алгоритмы функционирования считаются заданными; на их основе можно распределить функции управления и построить алгоритмы, определяющие управляющие воздействия на объект с учетом динамических свойств системы управления разных ограничений.

Управляющая система должна обладать не меньшим раз­нообразием состояний, чем управляемая. Для динамических технических систем, описываемых разностными и дифферен­циальными уравнениями, этот принцип выражается в виде ко­личественных условий управляемости и наблюдаемости:

• число управляющих органов должно быть не меньше числа управляемых величин;

• должны выполняться дополнительные условия, налагаемые на исходные уравнения.

В основе алгоритмов управления лежат некоторые общие фундаментальные принципы управления, определяющие характер связи с алгоритмом функционирования и возмущениями, влияющими на ход технического процесса. В технике используют три фундаментальных принципа: разомкнутого управления, замкнутого управления (обратной связи) и компенсации возмущений. На раннем этапе автоматизации производства использовались алгоритмы функционирования одного вида – стабилизации, т. е. поддержания постоянства регулируемой величины. Позднее число алгоритмов функционирования и соответственно число видов систем управления возросло, появились системы программного управления.

11.5. Комплекс мероприятий по управлению качеством

При проектировании изделия в него закладывается необходимый уровень качества продукции.

Комплекс мероприятий по управлению качеством осуществляется на следующих этапах:

• выполнение научно-исследовательских работ;

• разработка, рассмотрение и утверждение технического задания (ТЗ);

• разработка, рассмотрение и утверждение эскизного проекта (ЭП);

• разработка, рассмотрение и утверждение технического проекта (ТП);

• разработка, рассмотрение и утверждение рабочего проекта;

• изготовление, испытание и доводка, освоение опытного образца.

Научно-исследовательские работы. НИР – совокупность конкретных работ в той или иной области науки и производства, выражающих интегрированный процесс научной и инженерной проработки какого-либо проекта с целью его практической реализации, например серийного производства техники. Они обычно включают следующие этапы: фундаментальными исследования, прикладные исследования, проектирование, конструирование, кибернетические исследования, испытания и доводку опытных образцов. В настоящее время в связи с углублением интеграции науки, техники, производства и процесса управления перечисленные научные и инженерные работы связаны не только общностью цели – всесторонне подготовить проект к реализации, но и взаимно стимулируют друг друга, поскольку лишь совместными усилиями ученых и инженеров можно преодолеть трудности разработки.

Техническое задание. ТЗ является основным исходным до­кументом при создании новой продукции и соответствующей документации; оно разрабатывается на основе результатов вы­полненных научно-исследовательских и экспериментальных работ, научного прогнозирования, анализа передовых достижений отечественной и зарубежной промышленности. В ТЗ должны включаться прогнозируемые показатели технического уровня и качества продукции с отражением уровня стандартизации и унификации. Его подготовку, как правило, ведет разработчик продукции. Для предварительной оценки возможности реализации требований технического задания вводится этап ТП.

При разработке ТП рассматривается; как правило, ряд ва­риантов структурных схем конструкции. Анализ выполнимости различных возможных структурных схем может быть проведен на основе использования опыта, с помощью моделирования и функционального анализа, лабораторного экспериментирования и испытаний, создания макетов или сочетания указанных методов.

В результате анализа выполняется отбор допустимых кон­структивных решений, удовлетворяющих требованиям ТЗ по показателям качества.

Эскизный проект. На этапе ЭП выбираются принципиальные конструктивные решения, дающие общее представление об устройстве и принципе работы изделия. ЭП должен определять назначение, основные параметры и показатели качества разрабатываемого изделия.

Признаками нормального формирования качества изделий на этапе ЭП являются:

• правильный выбор конструктивных решений, зависящий от качественного расчета, удачных компоновок и материала; обоснованного назначения допусков, конструкции кинематических узлов; достаточной жесткости конструкции; учета требований технологии;

• правильный выбор решений технологического характера, зависящий от технологичности деталей и изделия в целом, выбора точности обработки, методов контроля и вида соединений (сварка, пайка, механическое крепление);

• отсутствие ошибок производственного характера из-за применения некачественного сырья, материалов и комплектующих изделий; использования оборудования, станков, инструмента, не соответствующих технологическим требованиям; отступления от технологических режимов; нарушения правил контроля и приемки

• отсутствие ошибок, вызванных эксплуатацией, применением несоответствующего топлива, смазок и других эксплуатационных материалов; нарушением правил технического обслуживания, условий и режимов эксплуатации.

При разработке эскизного проекта для выбора вариантов конструкции применяют методы инверсии, аналогии, конструктивной преемственности; при этом основное внимание уделяют соблюдению показателей качества, технической эстетике, увеличению рентабельности машин и повышению экономического эффекта.

Расчет обеспечения качества осуществляется в процессе эскизного проектирования, когда становятся известны варианты конструктивной схемы изделия.

Технический проект. На этом этапе проводится всесторонняя теоретическая и экспериментальная разработка конструктивных решений проектируемого изделия, а также проверка предлагаемых вариантов изделия на макетах или специальных установках. ТП должен содержать расчетное подтверждение соответствия отдельных функциональных параметров и показателей качества заданным требованиям.

При наличии перегруженных элементов изделия разрабатываются мероприятия по их разгрузке. Как правило, они влияют на увеличение массы и стоимости изделия, поэтому компромисса между параметрами и качеством изделия достигают применением оптимизации, которая проводится после выбора элементов и определения режимов их использования.

При больших запасах работоспособности расширяют допуски на элементы, а при отсутствии запасов ужесточают их.

На этапе ТП должны решаться также вопросы обеспечения ремонтопригодности и контролепригодности, являющиеся составными частями технологичности.

При отработке изделия на ремонтопригодность следует обращать внимание на следующие требования:

• простота и удобство разборки и сборки;

• доступ к деталям и узлам, обладающим повышенными требованиями качества при замене;

• степень применения унифицированных деталей и узлов;

• наличие маркировки элементов.

При отработке изделия на контролепригодность следует обращать внимание на обеспечение необходимой достоверности Контроля при условии снижения трудоемкости, стоимости и уменьшения цикла технического контроля. Комплекс выполняемых при этом работ включает повышение серийности при техническом контроле посредством группирования изделий и их элементов по контролируемым параметрам; использование универсальных, стандартных и прогрессивных средств контроля; механизацию и автоматизацию контроля; применение высокопроизводительных типовых процессов и методов контроля, а также удобство контроля. Отработка конструкции на контролепригодность производится на всех последующих стадиях разработки изделия, при технологическом оснащении производства и изготовлении изделия.

По окончании этапа ТП составляется заключение о качестве изделия.

Рабочий проект. При разработке РП проводят уточнение и детализацию предусмотренных техническим проектом решений в той степени, в которой это необходимо для производства.

Этап опытных образцов. На этом этапе проводят разработку конструкторской документации опытного образца или партии, изготовление, испытание опытных образцов, коррекцию конструкторских документов по результатам испытаний. Специалисты по качеству и надежности обращают внимание на реализацию всех рекомендаций, разработанных на предыдущих этапах. При необходимости определяют режимы и продолжительность технологической проработки, направленной на выявление ранних отказов, проводят испытания на надежность.

На основании подробного анализа результатов испытаний производится коррекция конструкторской документации, улучшается качество проекта и принимается решение о сдаче проекта государственной комиссии.

Общий порядок разработки, согласования и утверждения ТЗ, проведения экспертизы технической документации, испытаний опытных образцов, выдачи разрешений на производство новой и модернизированной продукции устанавливает нормативная документация. Основными положениями стандарта являются:

• организационные функции, выполняемые заказчиком, разработчиком, изготовителем и потребителем продукции;

• порядок разработки, согласования и утверждения технических заданий;

• порядок проведения экспертизы технической документации;

• порядок проведения испытаний опытного образца

• порядок проведения контрольных испытаний продукции.

Частью экспертизы технической документации является метрологическая экспертиза конструкторской и технологической документации. Она проводится с целью оценки выбора параметров измерения, установления норм точности и способов разработки, изготовления, испытания, эксплуатации и ремонта изделий.

При производстве новой и модернизированной продукции предусмотрен порядок проведения авторского надзора, целями которого является обеспечение изготовителем реализации технических решений разработчика, предусмотренных технической документацией, и своевременное устранение выявленных недостатков продукции.

Объектами авторского надзора являются:

• продукция или ее составные части;

• техническая документация;

• материалы, полуфабрикаты, и комплектующие изделия;

• технологический процесс;

• метрологическое обеспечение.

Авторский надзор проводит предприятие-разработчик.