книги из ГПНТБ / Лазарев, Н. М. Пути обеспечения надежности при проектировании и изготовлении приборов, средств автоматизации и систем управления

На основании опыта работы ряда конструкторских бюро мо­ жет быть рекомендован следующий порядок контроля за обес­ печением заданной надежности на стадии технического проекта, который удовлетворяет требованиям своевременности, доста­ точности, квалифицированности и действенности:

проверка правильности применения комплектующих изделий как в отношении номенклатуры, так и в отношении режимов и условий работы;

проверка соответствия показателей надежности разработан­ ного изделия (схемы) требованиям технического задания;

проверка степени критичности схемы; проверка правильности изложения разделов надежности в

проекте технических условий на изделие и пояснительной запис­ ке к техническому проекту;

проверка качества и полноты лабораторных испытаний ма­ кетных образцов;

предварительная проверка соответствия разрабатываемого

изделия требованиям технического задания в отношении удоб­ ства эксплуатации.

Проверку правильности применения комплектующих изде­ лий производит отдел (лаборатория) надежности в процессе разработки технического проекта. Разработчик представляет от­

делу принципиальную схему, ведомости режимов работы всех

комплектующих изделий и техническое задание.

При проверке номенклатуры примененных комплектующих

изделий отдел надежности руководствуется ограничительными перечнями, утвержденными в установленном порядке, а при про­ верке режимов и условий работы — утвержденными рекомен­

дациями и техническими условиями на комплектующие изделия. В случае, если в схеме не будет обнаружено никаких отклоне­

ний от требований к комплектующим изделиям, схему подписы­ вает (визирует) специалист отдела надежности. Без подписи

(визы) отдела надежности ни одну схему не принимают ни для калькирования, ни для нормоконтроля.

Для обеспечения своевременности контроля схем последние

представляют в отдел надежности еще «в белке». На стадии технического проекта в ведомостях режимов работы комплекту­ ющих изделий указывают расчетные значения режимов работы.

Коэффициенты нагрузки находят по приведенным формулам.

Проверку соответствия показателей надежности разработан­ ного изделия (схемы) требованиям технического задания на стадии технического проекта производят путем сравнения рас­ четных значений показателей надежности с требуемыми значе­ ниями. Следует оговориться, что на стадии технического проекта производят предварительный расчет надежности (окончатель­

ный расчет производят на стадии разработки рабочей докумен­ тации), поскольку учитывают не фактические режимы работы комплектующих изделий, а расчетные.

19

Заключение о соответствии разработанного изделия (схемы)

требованиям технического задания по надежности дает отдел надежности. В ряде организаций несложные расчеты надежнос­

ти производят сами разработчики, а за отделом надежности ос­ тавлены контроль правильности расчетов, определение соответ­

ствия разработанного изделия требованиям ТЗ и методическое

руководство. Однако опыт работы ряда конструкторских бюро

показывает, что все расчеты целесообразно производить в отделе надежности, так как часто на контроль и согласование расчетов

уходит больше времени, чем непосредственно на расчет.

Степень критичности схемы проверяют на стадии техническо­ го проекта либо расчетным методом, либо методом граничных испытаний макетов. Как расчеты, так и испытания производят разработчики. Расчеты и протоколы граничных испытании яв­ ляются обязательными документами технического проекта.

Правильность изложения разделов надежности в проекте технических условий и пояснительной записке к техническому проекту проверяет отдел надежности. Без подписи (визы) отде­ ла надежности ни проект технических условий, ни пояснитель­ ная записка не принимаются для нормоконтроля.

При проверке правильности изложения разделов надежнос­ ти в проекте технических условий необходимо контролировать:

соответствие требований технических условий по надежности требованиям технического задания на разработку, требованиям государственных стандартов, действующих нормалей и нормам надежности, соответствующим высшей категории качества по надежности;

соответствие методики испытаний на надежность требованиям государственных стандартов и междуведомственных нормалей.

При проверке раздела «Надежность» в пояснительной запи­ ске к техническому проекту должны быть проконтролированы:

обоснование выбора комплектующих изделий с точки зрения обеспечения заданных показателей долговечности;

выписка из расчета надежности (всех вариантов схем);

обоснование номенклатуры и объема ЗИПа; данные по граничным испытаниям (расчету критичности

схемы) ;

описание способа компоновки изделия, обеспечивающего

необходимый отвод тепла от элементов схемы; предварительный тепловой расчет; описание способов облегчения обслуживания изделия в ус­

ловиях эксплуатации, обеспечивающие минимальное время оты­

скания и устранения возможных неисправностей (применение быстросъемных элементов, блоков, встроенного контроля за параметрами схемы, сигнализации о месте неисправности).

Качество и полнота лабораторных испытаний макетных об­

разцов проверяются непосредственно в научно-исследователь­ ском отделе.

20

Соответствие разработанного изделия требованиям техниче­ ского задания в отношении удобства эксплуатации предвари­ тельно проверяется непосредственно в конструкторском отделе.

Окончательное заключение о соответствии разработанного

технического проекта требованиям технического задания в отно­

шении надежности и других требований дает научно-техниче­

ский совет, на который в качестве оппонентов обязательно при­ глашаются представители завода-изготовителя и заказчика. Материалы оппонентам для ознакомления представляются за

месяц до начала совета. В качестве обязательного, но не офици­

ального оппонента на совете выступает представитель отдела надежности.

5.ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЗАДАННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ НА СТАДИИ РАЗРАБОТКИ РАБОЧЕЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

Как было отмечено, стадия разработки рабочей документа­

ции, как и стадия технического проекта, имеет важное значение при разработке изделия. Высокие показатели надежности на

данной стадии обеспечиваются следующим:

использованием при изготовлении изделия новейших дости­ жений науки и техники по изысканию новых конструктивных решений, новых высококачественных материалов, новых более прогрессивных ТЄ|ХНОЛОГИЧЄСКИХ процессов;

использованием опыта родственных КБ по разработке (кон­ струированию) аналогичных изделий;

созданием оптимального теплового режима комплектующих изделий за счет выбора рациональных.методов отвода тепловой энергии от мест ее локализации;

наличием конструктивной возможности быстрой замены от­ казавших элементов и узлов;

разработкой нескольких вариантов конструктивного решения

отдельных деталей, узлов, блоков и изделий в целом;

повышением степени унификации и стандартизации; созданием благоприятных условий обслуживания изделия в

процессе эксплуатации;

тщательной отработкой специальных технологических про­ цессов, использованных при изготовлении изделия;

всесторонним исследованием примененных технологических решений в отношении влияния их на надежность изделия;

максимальной автоматизацией процессов изготовления, на­ ладки и настройки изделия при его серийном производстве;

оптимальным выбором запаса прочности деталей и узлов;

применением специальных покрытий отдельных узлов,

уменьшающих влияние повышенной влажности и агрессивной окружающей среды;

применением материалов, не подверженных влиянию тропи­ ческих условий (для изделий тропического исполнения);

21

применением коррозионностойких покрытий; амортизацией отдельных деталей и узлов;

высоким качеством изготовления (размножения) конструк­ торской документации;

тщательной отработкой эксплуатационной документации; всесторонними исследованиями (испытаниями) критичности

схемы (на опытных образцах);

высоким качеством лабораторных испытаний опытных об­

разцов; установлением и корректировкой по результатам экспери­

ментальных исследований фактических режимов комплектую­ щих изделий;

высококачественной отработкой методик испытания на соот­ ветствие требованиям технических условий;

уточнением расчетных значений показателей надежности,, учитывающих фактические режимы работы комплектующих из­

делий, и др.

6. КОНТРОЛЬ ЗА ОБЕСПЕЧЕНИЕМ ЗАДАННОЙ НАДЕЖНОСТИ НА СТАДИИ РАЗРАБОТКИ РАБОЧЕЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

Контроль за обеспечением заданной надежности на стадии разработки рабочей документации имеет важное значение, по­ скольку на этой стадии производят разработку, изготовление и испытание конструкторской документации, сдачу опытных об­ разцов государственной (междуведомственной) комиссии. Кро­ ме того, на этой же стадии изготовляют установочную серию, а следовательно, имеется возможность проведения испытаний на

надежность (как контрольных, так и определительных). Контроль за обеспечением заданной надежности на стадии

разработки рабочей документации должен удовлетворять тем же требованиям, что и на стадии технического проекта, т. е. должен быть своевременным, достаточным, квалифицирован­

ным и действенным.

На основании опыта работы ряда конструкторских бюро

приборостроительной отрасли промышленности может быть ре­ комендован следующий порядок контроля за обеспечением за­ данной надежности на стадии разработки рабочей документа­ ции:

уточненная проверка правильности применения комплектую­ щих изделий в отношении режимов и условий их работы;

уточненная расчетная и экспериментальная (на образцах установочной серии) проверка соответствия показателей надеж­ ности требованиям технического задания;

уточненная проверка степени критичности разработанного изделия;

проверка правильности изложения разделов надежности в технических условиях и отчете;

22

проверка качества и полноты лабораторных испытаний опытных образцов на соответствие требованиям ТУ;

проверка соответствия разработанного изделия требованиям технического задания в отношении удобства эксплуатации;

проверка степени унификации и стандартизации; проверка выполнения требований ТУ на комплектующие из­

делия в отношении режимов пайки, изгибов выводов и т. п.; проверка обеспечения конструктивной возможности быстрой

замены отказавших элементов и узлов;

проверка оптимальности выбранного варианта конструкции

с точки зрения обеспечения заданной надежности; проверка тщательности отработки специальных технологиче­

ских процессов, использованных в изделии; проверка результатов исследования влияния технологичес­

ких решений на надежность изделия;

проверка степени обеспечения возможности автоматизации процессов изготовления, наладки и настройки изделия при его

серийном производстве;

торской документации;

проверка качества эксплуатационной документации. Уточненную проверку правильности применения комплекту­

ющих изделий в отношении условий и режимов их работы про­ изводят не по расчетным, а по фактическим (установленным по результатам экспериментальных исследований на опытных об­

разцах) режимам и условиям работы комплектующих изделий.

При проверке условий в основном определяют температуру, ок­ ружающую комплектующее изделие. Уточненную проверку про­ изводит отдел надежности по экспериментальным данным, представляемым разработчиком.

Уточненную расчетную проверку соответствия разработанно­

го изделия требованиям технического задания в отношении на­ дежности производят по уточненному расчету надежности (без­ отказности), учитывающему фактические режимы и условия работы комплектующих изделий. Расчет производит отдел надежности, данные для расчета (оформленные в установлен­

ном порядке) представляет разработчик. Уточненную проверку степени критичности по результатам граничных испытаний на опытных образцах производит разработчик.

Экспериментальную проверку соответствия разработанного изделия требованиям технического задания производят по ре­ зультатам определительных или контрольных испытаний на об­

разцах установочной серии. Испытания проводит завод-изгото­ витель совместно с разрабатывающей организацией.

Правильность изложения разделов надежности в техничес­

ких условиях и в техническом отчете по теме проверяют в том

23

же объеме и в таком же порядке, как и в проекте технических условий и пояснительной записке к техническому проекту. Од­ нако раздел «Надежность» в отчете должен базироваться не на результатах предварительных расчетов надежности, ЗИПа,

коэффициентов нагрузки, критичности схемы и т. д., а на уточ­ ненных данных, учитывающих фактические режимы и условия

работы комплектующих изделий.

Проверку качества и полноты лабораторных испытаний опытных образцов на соответствие требованиям ТУ произво­ дят заведующие отделов, разрабатывающих изделия.

Соответствие разработанного изделия требованиям техниче­ ского задания в отношении удобства эксплуатации проверяет технологический отдел. Технологический отдел также проверяет выполнение требований технических условий (на комплектую­ щие изделия) в отношении режимов пайки, изгибов выводов и

других ограничений, тщательность отработки специальных тех­

нологических процессов и возможность автоматизации процес­ сов изготовления.

Проверку влияния технологических процессов на надежность изделия производит отдел надежности по данным испытаний, проведенных технологическим отделом.

Степень унификации проверяет по результатам расчетов от­ дел стандартизации.

Обеспечение конструктивной возможности быстрой замены отказавших элементов и узлов, оптимальность выбора конструк­ ции с точки зрения обеспечения заданной надежности, опти­ мальность запаса прочности деталей и узлов изделия проверя­ ет конструкторский отдел.

Проверку качества эксплуатационной документации произ­ водят путем определения ее соответствия требованиям стандар­ тов и нормалей, установления возможности ее использования для изучения принципа действия и специфических особенностей изделия, оценки качества ее выполнения (размножения), ана­ лиза полноты изложения возможных отказов и алгоритма поис­ ка неисправностей, выявления ошибок в отношении монтажа,

режимов и условий эксплуатации, напряжения питания, сроков и объема профилактических и регламентных работ и др. Эту

проверку проводит отдел стандартизации и отдел надежности.

Действенность контроля качества рабочей документации до­ стигается введением подписей контролирующих подразделений.

Окончательный контроль качества разработанной рабочей документации (контроль качества разработанного изделия), включающий в себя и контроль уровня надежности, производит­ ся Государствённой или междуведомственной комиссией. На эту комиссию представляют всю рабочую документацию, опыт­ ные образцы, протоколы всех испытаний и все расчеты.

Государственным комиссиям предоставлено право устанав­ ливать категории качества разработанного изделия. Оценку

24

уровня качества производят по совокупности групповых показа­ телей. Кроме того, производится оценка уровня качества по каждой группе показателей, включая и группу показателей на­

дежности. Результаты аттестации качества разработанного из­ делия утверждают вышестоящие инстанции.

Глава 3

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЫСОКОЙ НАДЕЖНОСТИ ПРИБОРОВ, СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ НА СТАДИИ СЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА

На стадии серийного производства надежность любого из­

делия обеспечивается проектной надежностью, качеством из­ готовления, технологической наработкой и совершенствованием изделия и качеством контроля надежности.

Анализ перечисленных факторов позволит раскрыть особен­

ности и наметить пути обеспечения высокой надежности прибо­ ров, средств автоматизации и систем управления при их серий­ ном производстве.

1. ПРОЕКТНАЯ И ФАКТИЧЕСКАЯ НАДЕЖНОСТЬ

Очевидно, что надежность выпускаемого изделия зависит от

показателей надежности, предусмотренных при проектировании,

поскольку в процессе изготовления надежность изделия не мо­ жет быть доведена до значений, превышающих проектные, да­ же при условии самого высокого качества изготовления, если, конечно, завод-изготовитель не проведет каких-либо работ по модернизации изделия. Высокое качество изготовления означа­ ет полное соответствие готового изделия конструкторской доку­

ментации.

В связи с этим на первый взгляд может показаться, что за­

воды, серийно выпускающие изделия несобственной разработки,

бессильны что-либо предпринять для увеличения проектной на­ дежности. Но это далеко не так. Заводы-изготовители имеют

возможность воздействовать на проектные значения надежнос­ ти изделий как подлежащих изготовлению (освоению), так и

выпускаемых.

Во-первых, от заводов-изготовителей в значительной степе­ ни зависит решение вопроса о выпуске того или иного изделия.

И если изделие характеризуется низкой проектной надежностью, то завод-изготовитель может поставить вопрос о нецелесообраз­ ности выпуска такого изделия.

Во-вторых, от заводов-изготовителей в значительной степени зависит правильность определения степени соответствия пока­ зателей надежности разработанного изделия показателям на­ дежности, оговоренным в конструкторской документации, по­

скольку определительные испытания на надежность проводят

25

заводы-изготовители, а не проектные организации. И если за­ вод-изготовитель по каким-либо причинам не проведет никаких испытаний на надежность на стадии разработки (на образцах установочной серии) или заменит определительные испытания

контрольными испытаниями на надежность, то может оказать­ ся, что завод начнет серийный выпуск низконадежного изделия,

считая его высоконадежным.

В-третьих, от заводов-изготовителей в значительной степени зависит решение Государственных комиссий, принимающих раз­ работку, о степени соответствия разработанного изделия требо­ ваниям технического задания, поскольку представители заводаизготовителя участвуют в работе Государственных комиссий.

Таким образом, высокая надежность серийно выпускаемых приборов средств автоматизации и систем управления может быть обеспечена путем недопущения к серийному производству

разработанных изделий, имеющих низкую надежность, снятием

с производства серийно выпускаемых ненадежных изделий, тщательностью проведения определительных испытаний, глубо­ ким и всесторонним анализом разработанного изделия на этапе

работы Государственных комиссий.

2. КАЧЕСТВО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И НАДЕЖНОСТЬ

Как показал опыт эксплуатации, более 40% отказов в изде­

лиях, выпускаемых приборостроительной отраслью промышлен­

ности, обусловлены дефектами, допущенными в процессе серий­ ного производства. Из этого следует, что надежность приборов,

средств автоматизации и систем управления в значительной

степени зависит от качества их изготовления. Уместно еще раз обратить внимание на то, что высоким качеством изготовления

нельзя превысить проектные значения показателей надеж­ ности. Об этом, к сожалению, часто забывают, когда качество изготовления оценивают по количеству всех поступающих рекламаций, а не по количеству рекламаций, обусловленных дефектами производства.

Какие же факторы влияют на качество изготовления и, сле­ довательно, на надежность изготовленной продукции? К наибо­ лее существенным факторам, влияющим на качество изготовле­ ния любой продукции, в том числе приборов, средств автома­ тизации и систем управления, могут быть отнесены: состояние станочного парка, инструмента и другого оборудования, исполь­ зуемого при изготовлении; ритмичность работы предприятия;

технологическая дисциплина; уровень организации работы служб контроля за качеством изготовления; квалификация ра­ бочих и инженерно-технических работников; условия труда ра­ бочих и ИТР; уровень организации работ; уровень воспитатель­ ной работы; действенность внедренной на предприятии системы управления качеством и др.

26

Все эти факторы хорошо изучены. Практически на всех предприятиях существуют комплексные системы управления качеством, являющиеся фактически дальнейшим развитием са­ ратовского метода бездефектного изготовления продукции.

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ НАРАБОТКА И НАДЕЖНОСТЬ

Введение технологической наработки—один из важных путей обеспечения высокой надежности приборов, средств автома­ тизации и систем управления. Это объясняется тем, что подав­

ляющая часть изделий характеризуется наличием так называе­ мого периода приработки, в течение которого интенсивность от­ казов изделия значительно превышает значение интенсивности

отказов, соответствующее последующему, нормальному периоду работы. Для ряда изделий интенсивность отказов в этот период

(особенно в начале периода) достигает таких значений, при ко­ торых эксплуатация изделия становится недопустимой. В пер­ вую очередь это относится к изделиям, отказы которых могут приводить к серьезным последствиям.

Исключение периода приработки из эксплуатации, обеспечи­ вающее высокую надежность поступающих в эксплуатацию из­ делий, и есть цель технологической наработки, или, как ее рань­ ше называли, приработки. Длительность этого периода для раз­ ных изделий не одинакова. Для некоторых изделий она исчис­ ляется часами, а для некоторых — десятками и даже сотнями часов. И хотя процесс технологической наработки является тру­

доемким, он c⅛6h оправдывает.

4. ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ СЕРИЙНО ВЫПУСКАЕМЫХ ИЗДЕЛИЙ

Повышение надежности серийно выпускаемых изделий яв­ ляется одним из важных путей обеспечения высокой их надеж­ ности. Но, к сожалению, до недавнего времени это положение не всеми разделялось, да и сейчас еще бытует мнение, что дора­ ботка изделия свидетельствует о плохой его разработке, по­ скольку высокое качество и высокая надежность изделия за­ кладываются при разработке. Такое мнение неправильно и на­

носит большой вред народному хозяйству.

Новые изделия, бесспорно, необходимо разрабатывать на самом высоком научно-техническом уровне, но это не значит, что после окончания разработки не должны вестись никакие ра­ боты по повышению качества и надежности разработанного из­ делия. Если таких работ не производить, то любое изделие рано или поздно перестанет удовлетворять требованиям эксплуата­ ции. Обусловлено это обстоятельствами, не зависящими от раз­ работчиков: бурным развитием науки и техники, приводящим к появлению новых материалов, характеризующихся лучшими ка­ чествами, и новых комплектующих изделий, обладающих повы­

27

шенной надежностью; внедрением новых более прогрессивных технологических процессов и т. п.

Источниками информации, свидетельствующей о необходимо­ сти совершенствования изделий и повышения их надежности, являются: статистические данные, получаемые при эксплуата­ ции; данные подконтрольной эксплуатации; результаты техноло­ гической наработки, типовых, приемочных испытаний и испыта­ ний на надежность; рекламации; сведения о разработке и вы­ пуске новых комплектующих изделий, характеризующихся более высокими показателями качества, о разработке и освое­ нии новых прогрессивных технологических процессов, о разра­ ботке и выпуске новых материалов с улучшенными характери­ стиками.

Из изложенного видно, что работы по повышению надеж­ ности серийно выпускаемой продукции охватывают большой

круг вопросов и касаются практически всех служб КБ и заводаизготовителя и немыслимы без хорошо поставленной информа­

ции. Необходимым условием своевременного и качественного вы­ полнения работы по повышению надежности изделия на этапе серийного производства является закрепление за каждым изде­

лием специалистов (конструкторов, исследователей), отвечаю­ щих за повышение качества (надежности) изделия. Однако не редки случаи, когда на стадии серийного производства после перехода разработчика того или иного изделия на другую рабо­ ту за изделием не закрепляют другого специалиста, и изделие остается «беспризорным».

Имеют место и такие случаи, когда у разработчика оказыва­ ется такой «багаж» разработанных изделий, что ему просто не хватает времени производить работы по их улучшению. При этом, как правило, разработчик ведет и новые разработки. Не всегда работы по повышению надежности серийно выпускаемых изделий предусматриваются и в тематическом плане.

Необходимо, чтобы закрепление специалистов продолжалось до момента передачи калек серийному заводу, когда вся ответ­ ственность за дальнейшее повышение качества изделия ложится на плечи завода. Необходимо также, чтобы работы по повыше­

нию качества (надежности) серийно выпускаемых изделий пла­ нировались и финансировались.

Целесообразно, чтобы по каждому серийно выпускаемому изделию ежегодно проводился анализ уровня качества (надеж­ ности), который содержал бы (кроме данных о проведенной по повышению качества работе) выводы о качестве и рекоменда­

ции по дальнейшему повышению качества. Работы по повыше­ нию качества (надежности) изделий, требующие значительных затрат, следует вести по теме «Модернизация изделия».

Работы по повышению качества остальных изделий могут

быть объединены в одну тему: «Работы по повышению надеж­ ности серийно выпускаемых изделий».

28