Управление качеством

лено большинство дефектов, характерных для начального периода эксплуатации. Так, по данным «TABAI Ispec Corp», распределение дефектов, возникающих в технологическом процессе у изготовителей электронных компонентов, следующие, %:

♦недостатки в проведении работ по стандартизации – 30;

♦неподготовленность оборудования и инструментов – 15;

♦недостатки в организации рабочих мест – 15;

♦снижение заинтересованности в результатах работы – 10;

♦недостатки контроля технологических процессов – 10;

♦недостатки системы поставки – 5;

♦недостатки управления проведением работ – 5;

♦недостатки в организации процессов измерений – 5;

♦прочие – 5.

Планомерные работы по повышению качества изделий привели к тому, что доля дефектных изделий неуклонно снижается. В этих условиях применение низкой достоверности контроля на заключительных этапах в соответствии с планами РРМ является обоснованным, так как базируется на проведении тщательного контроля всех предшествующих этапов процесса изготовления изделий и носит демонстрационный характер. Отмечается возможность применения планов РРМ для контроля стабильности производства.

При втором подходе фиксируется не только факт нахождения измеряемого параметра в допуске или вне его, но и конкретное значение этого параметра. Уровень дефектности при этом определяется как вероятность одного из событий (в зависимости от требований к параметру):

Р{х < хд}, Р{х >хд}, Р{хд1< х < хд2},

где хд1, хд, хд2 – допустимые значения измеряемого параметра. Пусть, например, дефект определяется как событие х < хд. То-

гда уровень дефектности определяется вероятностью Q = Р{х < хд}. Эта вероятность при нормальном законе распределения параметра с математическим ожиданием Мx и дисперсией σ 2 рассчитывается по формуле

241

Условие возникновения дефекта:

(Мх + хР) < хд,

где хР – квантиль стандартного нормального распределения для заданного значения уровня дефектности. Однако параметры Мx и σ 2 неизвестны и определяются в результате проведения контроля. Их состоятельными, несмещенными, эффективными оценками являются среднеарифметические оценки x , S.

Поэтому условием возникновения дефекта является

242

Потребовав

k = (хд – x )/S позволяет оценить уровень дефектности. Поскольку второй подход оперирует более полной информа-

цией, чем первый, доверительные интервалы при оценке уровня дефектности получаются более узкими, и требуется существенно меньшее число испытаний или при том же числе испытаний достигается большая достоверность контроля.

243

4.НАДЕЖНОСТЬ ИЗДЕЛИЙ

4.1.ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ

Надежность − свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. Под объектом здесь и далее понимается (если не оговорено специально) предмет определенного целевого назначения, рассматриваемый в периоды проектирования, производства, эксплуатации, исследований и испытаний на надежность. Объектами могут быть изделия, системы и их элементы, в частности, сооружения, установки, устройства, машины, аппараты, приборы и их части, агрегаты и отдельные детали.

Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость или определенные сочетания этих свойств. В технической диагностике из перечисленных составляющих надежности на первый план выдвигаются, как правило, два свойства − безотказность и ремонтопригодность объекта.

Безотказность − свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или наработки.

Ремонтопригодность − свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

Для определения надежности и ее составляющих необходимо знать техническое состояние объекта − это такое состояние, которое характеризуется в определенный момент времени, при определенных условиях внешней среды значениями параметров, установ-

244

ленных технической документацией на объект. К факторам, под воздействием которых изменяется техническое состояние объекта, относятся следующие:

♦действие климатических условий;

♦старение материалов объекта с течением времени;

♦операции регулировки и настройки в ходе изготовления или ремонта;

♦замена отказавших элементов, узлов или блоков объекта. Об изменении технического состояния объекта судят по зна-

чениям диагностических (контролируемых) параметров, позволяющих определить это состояние объекта без его разборки. В теории надежности рассматриваются следующие виды техниче-

ского состояния: исправное, неисправное, работоспособное, неработоспособное и предельное.

Исправное состояние (исправность) − состояние объекта, при которомонсоответствуетвсемтребованиямтехническойдокументации.

Неисправное состояние (неисправность) − состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований технической документации (примеры: нарушение лакокрасочного покрытия, выход значений параметров за пределы допуска, нарушение признаков нормального функционирования объекта и т. д).

Работоспособное состояние (работоспособность) − состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям технической документации. Работоспособное состояние характеризуется совокупностью определенных признаков, таких как нахождение значений заданных параметров объекта в пределах допусков, установленных для этих параметров, рядом качественных признаков, определяющих его нормальное функционирование. В отличие от исправного работоспособный должен удовлетворять лишь тем требованиям технической документации, выполнение которых обеспечивает его нормальное применение по назначению. Работоспособный объект может быть неисправным − например, не удовлетворять эстетическим требованиям, если ухудшение внешнего вида объекта не препятствует его применению по назначению.

245

Неработоспособное состояние (неработоспособность) − со-

стояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям технической документации.

Предельное состояние − состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.

Переход объекта из одного состояния в другое происходит вследствие возникновения в нем дефектов. Дефект – это каждое отдельное несоответствие объекта установленным требованиям. В зависимости от последствий дефекты подразделяются на повреждения и отказы.

Повреждение − событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохранении работоспособного состояния. К повреждениям относят отклонения во внешнем виде объекта от требований технической документации, нарушения в органах включения, настройки и регулировки, а также некоторые механические повреждения, не препятствующие применению объекта по назначению, но создающие неудобства обслуживающему персоналу и приводящие в будущем к отказу объекта.

Повреждением является, например, нарушение лакокрасочного покрытия, вызывающее переход объекта из исправного состояния в неисправное при сохранении его работоспособности.

Отказ − событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта. Признаками возникновения отказа являются недопустимые изменения признаков работоспособного состояния объекта (выход значений параметров за пределы допуска, нарушение признаков нормального функционирования). Для неремонтируемого объекта возникновение отказа ведет в конечном итоге к его переходу в предельное состояние и снятию с эксплуатации. Для ремонтируемого объекта последствия отказа устраняются восстановлением и ремонтом.

246

По типу отказы подразделяются:

♦на отказы функционирования, при которых прекращается выполнение объектом основных функций;

♦отказы параметрические, при которых параметры объекта изменяются в недопустимых пределах (например, потеря точности измерения напряжения вольтметром).

По своей природе отказы могут быть:

♦случайные, обусловленные непредусмотренными перегрузками, дефектами материала, ошибками персонала, сбоями системы управления и т.п.;

♦систематические, обусловленные закономерными явлениями, вызывающими постепенное накопление повреждений: усталость, старение и т.п.

Основными признаками классификации отказов являются:

♦характер возникновения;

♦причина возникновения; последствия отказов;

♦дальнейшее использование объекта;

♦легкость обнаружения;

♦время возникновения.

По характеру возникновения отказы могут быть внезапные, постепенные и перемежающиеся. Внезапный отказ – это отказ, проявляющийся в резком (мгновенном) изменении характеристик объекта. Постепенный отказ – отказ, происходящий в результате медленного, постепенного ухудшения характеристик объекта из-за износа и старения материалов. Внезапные отказы обычно проявляются в виде механических повреждений элементов (поломки, пробои изоляции, обрывы и т.п.) и не сопровождаются предварительными видимыми признаками их приближения. Внезапный отказ характеризуется независимостью момента наступления от времени предыдущей работы. Перемежающимся называется отказ самоустраняющийся (возникающий/исчезающий. Например, сбой компьютера).

По причине возникновения отказы могут быть конструкционные, производственные и эксплуатационные. Конструкционный отказ появляется в результате недостатков и неудачной конструкции объекта. Производственный отказ связан с ошибками при изготов-

247

лении объекта по причине несовершенства или нарушения технологии. Эксплуатационный отказ вызывается нарушением правил эксплуатации объекта.

По признаку дальнейшего использования объекта отказы мо-

гут быть полные и частичные. Полный отказ исключает возможность работы объекта до его устранения. При возникновении частичного отказа объект может частично использоваться.

По признаку легкости обнаружения отказы бывают очевидные (явные) и скрытые (неявные).

По времени возникновения отказы подразделяются на прира-

боточные, возникающие в начальный период эксплуатации, отказы

при нормальной эксплуатации, износовые отказы, вызванные необ-

ратимыми процессами износа деталей, старения материалов и т.п. Отключение – перевод объекта из рабочего в нерабочее со-

стояние.

Преднамеренное отключение – отключение, намеченное и вы-

полненное обслуживающим персоналом.

Восстановление – событие, заключающееся в переходе из неработоспособного состояния в работоспособное.

Включение – перевод объекта из нерабочего состояния в работоспособное.

Старение – процесс постепенного изменения физикохимических свойств объекта, вызываемый действием факторов, независимых от режима работы объекта.

Износ – процесс постепенного изменения физико-химических свойств объекта, вызываемый действием зависящих от режима работы объекта факторов.

Обслуживание – совокупность мер, предпринимаемых для сохранения или восстановления исправности объекта.

Ремонт – совокупность мер, предпринимаемых для восстановления работоспособности объекта.

Оперативные отключения – изменения схемы или режима работы объекта, выполняемые обслуживающим персоналом.

Схема перехода объекта из одного состояния в другое представлена на рис. 4.1.

248

Выражения (4.1) … (4.2) означают, что множество D состоит из всех тех векторов X = (x1, x2,…, xn), для которых одновременно выполняются системы неравенств:

Множество D называется допустимой областью изменения

управляемых параметров Х. Любой вектор х, принадлежащий допустимой области D, (x D) определяет работоспособный (в смысле

удовлетворения техническим требованиям) вариант проектируемого устройства. Иными словами, соотношения между выходными параметрами и техническими требованиями называют условиями работо-

способности.

По своей структуре допустимая область D может оказаться выпуклым или невыпуклым множеством, которое, в свою очередь, может быть односвязной или многосвязной областью.

Допустимая область D называется многосвязной, если она состоит из нескольких отдельных частей (выпуклых или невыпуклых), которые не связаны между собой. В противном случае допустимая область D называется односвязной. На рис. 4.2 приведены примеры односвязной D и многосвязной D1 и D2 областей.

Рис. 4.2. Односвязная D (а) и многосвязная D1 и D2 (б) допустимая области управляемых параметров х1 и х2

250