Организация испытаний. Учебное пособие

9 . П Л А Н И Р О В А Н И Е И О Б Е С П Е Ч Е Н И Е И С П Ы Т А Н И Й

Последовательность подготовки и проведения испытаний можно представить в виде нескольких этапов:

–составление годовых и квартальных планов проведения испы-

таний;

–разработка программы испытаний;

–подготовка средств испытаний (оборудования и средств измерений), при необходимости проектирование и изготовление средств испытаний;

–аттестация испытательного оборудования, включая поверку средств измерений;

–отбор образцов для испытаний;

–проведение испытаний в соответствии с программой и методикой испытаний;

–исследование, при необходимости, испытанных образцов после окончания испытаний с регистрацией значений характеристик и определением их погрешностей;

–обработка данных испытаний, включая оценку полноты, точности и достоверности;

–принятие решений по результатам испытаний и об использовании образцов, оформление результатов испытаний в виде протокола.

Первым этапом является планирование. По его результатам устанавливается совокупность данных:

–о видах испытаний;

–об объемах испытуемых партий, выборок или проб;

–о нормах и допусках на контролируемые параметры;

–о правилах принятия решений.

Цель планирования – оптимизировать эксперимент по оценке свойств объекта испытаний (ОИ).

Главные критерии оптимизации это:

–критерий достоверности оценки свойств объекта испытаний;

–критерий экономической эффективности испытаний.

При планировании испытаний, прежде всего, необходимо выяснить, целесообразно ли проводить испытания? Целесообразность может определяться исходя из ожидаемого экономического эффекта.

Известно, что с ростом затрат на обеспечение качества растет уровень качества и снижаются потери от брака и отказов. В связи с

52

этим каждому показателю качества (например, интенсивности отказов, доле дефектных изделий у потребителя) соответствует определенное соотношение между затратами, при которых введение испытаний экономически оправдано.

Пусть введение испытаний уменьшает число отказов у потребителя на n. При этом у изготовителя число забракованных изделий возросло на n.

Cо – стоимость отказа (затраты на обнаружение отказа, ремонт, расходы на ликвидацию последствий отказа);

Cизг – стоимость изготовления одного отказавшего изделия; Cисп – стоимость проведения испытаний.

Тогда экономически оправдано введение испытаний при

nCо/( nCизг+Cисп) >1.

Данные для оценки по этой формуле могут быть получены по результатам анализа экономических параметров предшествующих образцов.

Определив целесообразность проведения испытаний, приступают к их планированию.

Основным документом, устанавливающим сроки проведения испытаний, является план-график испытаний. В нем указываются:

–вид испытаний;

–наименование продукции и адрес предприятия-изготовителя;

–срок представления образцов на испытания;

–орган Росстандарта, участвующий в отборе образцов (проб) для испытаний;

–сроки проведения испытаний и выдачи заключения с рекомендацией о принятии соответствующих решений.

План-график проведения испытаний продукции формируется на основании:

–заданий по созданию образцов новой (модернизируемой) про-

дукции;

–плана новой техники министерств (ведомств), выпускающих или планирующих к выпуску продукцию;

–планов проведения сертификационных испытаний;

–планов государственного надзора за стандартами и средствами измерений.

53

При планировании работ по созданию продукции следует предусматривать на ранних стадиях разработки новых видов продукции исследовательские и доводочные стендовые испытания.

Основным рабочим документом для проведения испытаний является программа испытаний. По ГОСТ 16504, это организационнометодический документ, обязательный к выполнению, устанавливающий объект и цели испытаний, виды, последовательность и объем проводимых экспериментов, порядок, условия, место и сроки проведения испытаний, обеспечение и отчетность по ним, а также ответственность за обеспечение и проведение испытаний.

Программа испытаний содержит следующие разделы:

–общие положения;

–область применения и назначения;

–последовательность испытаний;

–номенклатура определяемых характеристик (показателей), технических требований к продукции;

–общие условия испытаний.

Успех испытаний в значительной степени зависит от наличия испытательного оборудования и средств измерений. В зависимости от области применения испытательное оборудование подразделяется:

–на общепромышленное;

–на отраслевое;

–на специальное (оборудование, изготовленное в единичных экземплярах, и оборудование, предназначенное для испытаний продукции, выпускаемой только на данном предприятии).

При необходимости заблаговременно проектируют и изготавливают недостающее оборудование – отраслевое и специальное испытательное оборудование и стенды для конкретного вида продукции.

Программы испытаний различают по определяемым характеристикам изделий. Они могут быть предназначены для проведения функциональных испытаний и испытаний на надежность. При разработке программы функциональных испытаний следует предусматривать, что их результатом является определение показателей качества. При составлении же программы на надежность главным является общая оценка случайного события результата испытаний: положительный исход или отказ, а также установление времени до отказа.

Также следует различать программы испытаний, проводимых на стадиях разработки и производства.

54

Правильная организация работ по проектированию на начальном этапе стадии разработки одновременно с проведением испытаний позволяет сократить время на эту стадию. Сокращение времени на стадию разработки достигается следующими мероприятиями:

–проведение лабораторных испытаний прототипов разрабатываемых изделий (чтобы дать проектировщикам данные для построения моделей);

–проведение лабораторных корреляционных испытаний макетов (для сравнения данных с данными моделирования и поправки в модели);

–уточнение в процессе лабораторных испытаний правильности задания внешних воздействий;

–выявление в процессе лабораторных испытаний нерешенных проблем.

Основанием для разработки программы испытаний является ТУ или техническое задание на изделие.

Задачи, решаемые программой испытаний. Программа испыта-

ний должна предусматривать решение следующих основных задач:

1. Выбор объекта испытаний проводится на основе классификации изделий (продукции) по функционально-конструктивному признаку (классы деталей, узлов, систем).

С точки зрения испытаний все классы изделий делятся на две группы:

–низшую, включающую изделия, не имеющие самостоятельного эксплуатационного назначения (детали);

–высшую, изделия с самостоятельным эксплуатационным назначением (приборы).

Решение вопроса о том, подвергать ли испытаниям изделия низшей или высшей группы принимается конкретно для каждого случая.

Испытания изделий низшей группы позволяют применять более простое и дешевое оборудование. Можно быстро обнаружить слабые места изделия и принять меры по его усовершенствованию.

Испытания изделий высшей группы обеспечивают получение результатов, учитывающих взаимодействия различных узлов при меньшем числе образцов и за более короткое время.

Выбрав объект испытаний, необходимо привести его наименование и обозначение в соответствии с чертежом.

55

2.Определение назначения (цели) испытаний, которое зависит от стадии жизненного цикла изделия и от того, какие характеристики изделия представляют интерес.

В зависимости от стадии жизненного цикла изделия выбирают условия и место проведения испытаний.

На стадии разработки проводят лабораторные испытания или в некоторых случаях полигонные.

На стадии производства наиболее широкое применение получили лабораторные испытания. Также возможно проведение стендовых, полигонных и эксплуатационных испытаний.

3.Выбор видов испытаний на воздействие внешних факторов

осуществляется на основании требований, предъявляемых НД на изделие, а также стандартов, предусматривающих перечень видов испытаний для изделий, которые будут эксплуатироваться только в районах с тропическим или холодным климатом.

Нужно определить, какие виды испытаний можно объединить для осуществления комбинированных испытаний. Следует установить, какие виды испытаний можно моделировать, а какие необходимо осуществить с применением средств испытаний. Это зависит от наличия соответствующих средств испытаний, стоимости проведения испытаний и наличия квалифицированного персонала.

4.Оценка условий и места проведения испытаний зависит от стадии жизненного цикла изделия и от его технических особенно-

стей. На стадии разработки и производства – лабораторные, стендовые и полигонные испытания.

Натурные испытания и подконтрольная эксплуатация могут реализовываться на стадии производства в целях получения необходимых данных для усовершенствования изделий.

5.Выбор испытательных режимов проводится в соответствии с действующими нормативными документами на испытуемое изделие.

На практике пользуются тремя видами норм на значения параметров испытательных режимов:

а) предельные нормы, на которые рассчитывают изделия, приводятся в техническом отчете, и по ним испытания не проводятся;

б) испытательные нормы, характеризуются степенями жесткости (указываются в ТУ). Их значения зависят от климатических и механических испытаний изделий. По ним и проводят испытания в процессе производства;

в) эксплуатационные нормы ниже испытательных, указываемых

вТУ. В соответствии с эксплуатационными нормами разрешается экс-

56

плуатация изделия, и по ним проводятся испытания в процессе эксплуатации.

6.Определение контролируемых параметров испытуемых изделий, их значений и допустимых пределов изменений осуществляется при различных внешних воздействиях.

Одновременно должны быть определены:

– перечень других показателей качества, которые подлежат контролю;

– допустимые пределы изменения их значений в процессе испытаний;

– режимы работы испытуемых изделий в процессе испытаний;

– продолжительность работы в данных режимах. Необходимо уделять внимание:

– визуальному осмотру;

– осуществлению методов неразрушающего контроля.

7.Установление продолжительности каждого вида испытаний

зависит от назначения (цели) испытаний, а также от определяемых характеристик изделий.

При проведении функциональных испытаний продолжительность испытаний обычно задается НД. Однако необходима разработка методик расчета продолжительности функциональных испытаний в зависимости от условий и продолжительности реальной эксплуатации. При испытаниях на надежность в основу разработки должны быть положены вероятностные и статистические методы. При этом продолжительность испытаний зависит от времени наработки на отказ для восстанавливаемых изделий и от средней наработки до отказа для невосстанавливаемых изделий. При этом следует установить, какова должна быть предполагаемая продолжительность испытаний в зависимости от того, планируется ли проведение нормальных, ускоренных или сокращенных испытаний.

8.Выбор последовательности (способа) проведения испытаний

(может предусматриваться в НД на изделие).

Для обеспечения достоверности испытаний при выборе последовательности их проведения следует исключать сочетания воздействий внешних факторов, не соответствующих условиям реальной эксплуатации.

9.Оценка общей продолжительности испытаний на все виды воз-

действия проводится на основании установленных ранее продолжительностях каждого вида испытаний и последовательности их проведения.

При этом в случае выбора параллельно-последовательного способа может возникнуть необходимость пересмотра видов испытаний,

57

включенных в параллельные группы для выравнивания общей продолжительности испытаний во всех группах.

10.Определение количества испытуемых изделий зависит от назначения (цели) испытаний и определяемых характеристик.

Только при испытаниях на надежность число испытуемых изделий может быть определено расчетным путем при условии, что задана вероятность безотказной работы, риск заказчика и поставщика, а также закон распределения отказов.

11.Установление периодичности (срока) проведения испыта-

ний изделий зависит от того, к какой группе они принадлежат. Периодичность для изделий низшей группы обычно больше,

чем у высшей. Но в обоих случаях она зависит от вида производства и количества изделий, выпускаемых за контролируемый период. Периодичность испытаний следует указывать в ТУ на изделие.

12.Выбор средств испытаний и определение характеристик приспособлений для установки испытуемых изделий в климатические камеры и на столах стендов для механических испытаний проводится

сучетом всех запланированных видов испытаний, а также требований к испытательным режимам.

От качества приспособлений существенно зависит достоверность результатов испытаний. Для некоторых изделий приспособления унифицированы и на них имеется НД. В принципе необходимо, чтобы для изделий одного типа при испытаниях на различных предприятиях использовались одинаковые приспособления.

13.Выбор средств измерений, используемых для контроля значений параметров изделий, проводимого до испытаний, во время них и по-

сле испытаний, завершается оформлением перечня с указанием их типов. Результаты этого контроля являются основными критериями

оценки качества испытуемых изделий.

14.Разработка требований к автоматизации процесса испытаний, регистрации и обработки их результатов предусматривает применение ЭВМ, позволяющих обеспечить:

– управление процессом испытаний;

– сбор измерительной информации;

– обработку сигналов;

– интерпретацию данных испытаний с представлением результатов в удобной форме;

– динамическое моделирование процессов испытаний.

Для реализации этих функций ЭВМ должна быть оснащена соответствующим программным обеспечением. При необходимости

58

возможно совместное использование ЭВМ и средств измерений (например, ЭВМ совместно с анализаторами спектров, самопишущими вольтметрами).

15. Метрологическое обеспечение процесса испытаний реализу-

ется аттестацией всего используемого оборудования и поверкой средств измерения, значений параметров испытательных режимов и испытуемых изделий.

Для осуществления аттестации должны использоваться предусмотренные НД средства измерения, обладающие требуемыми точностными характеристиками. Аттестация должна осуществляться с заданной периодичностью.

Проведение испытаний предусматривает соблюдение правил техники безопасности и производственной санитарии. Кроме общих требований, излагаемых в соответствующих НД, для различных видов испытаний должны предусматриваться специальные требования, которые приводятся в методиках испытаний.

Впрограмме испытаний следует указывать организацию, которая должна проводить испытания, и организации, участвующие в испытаниях.

Впрограмме должны предусматриваться:

1.Материально-техническое обеспечение испытаний;

2.Перечень и сроки поставок испытуемых изделий, и порядок их предварительной проверки;

3.Поставки испытательного оборудования, средств измерения и материалов, необходимых для проведения испытаний;

4.Обеспечение испытательных подразделений техническими средствами ремонта.

В заключении должны приводиться требования к отчетности и формулировка рекомендаций о дальнейшем использовании испытуемых изделий. При этом указываются критерии, которыми следует руководствоваться при решении вопроса об использовании испытуемого изделия после испытаний (списание и уничтожение, ремонт и техническое обслуживание) с последующим использованием по прямому назначению без ограничений или с ограничениями.

Поскольку испытания являются основным источником данных о качестве изделий, то программа их проведения должна быть научнотехнически и экономически обоснованной.

59

1 0 . И С П Ы Т А Н И Я Н А В О З Д Е Й С Т В И Я

МЕ Х А Н И Ч Е С К И Х , К Л И М А Т И Ч Е С К И Х

ИБ И О Л О Г И Ч Е С К И Х Ф А К Т О Р О В

Современные машины, приборы, материалы эксплуатируются в сложных условиях. Эти условия характеризуются широким диапазоном режимов работы, температуры, давления, уровней радиации, непрерывным ростом нагрузок, скоростей и длительности эксплуатации.

При создании современных изделий и материалов необходимо представлять основные факторы, воздействующие на них в процессе эксплуатации. Эти сведения необходимы при моделировании внешних воздействий как в процессе создания новых материалов и изделий, так

ипри оценке качества готовой продукции. Задача испытаний техники состоит в том, чтобы максимально приблизить условия эксплуатации

иколичественно определить изменение в этих условиях основных свойств, функций и характеристик изделий и материалов.

Внешние воздействующие факторы (ВВФ) − это явления или процессы, внешние по отношению к изделию или его составным частям, которые вызывают или могут вызывать ограничения или потерю работоспособности изделия в процессе эксплуатации.

Виды воздействующих факторов и их значения устанавливаются в стандартах и ТУ, а для вновь создаваемой продукции – в технических заданиях на их разработку.

В зависимости от характера воздействия на изделия все ВВФ делятся на классы:

–механические;

–климатические и другие природные;

–биологические;

–радиационные;

–электромагнитных полей;

–специальных сред;

–термические.

60