Организация испытаний. Учебное пособие

1 1 . 1 . П о к а з а т е л и н а д е ж н о с т и

Показатель надежности – это количественная характеристика одного или нескольких свойств, составляющих надежность объекта.

Единичный показатель надежности – показатель надежности, характеризующий одно из свойств надежности.

Примеры:

–наработка на отказ радиоприемника, характеризующая его безотказность;

–γ-процентный ресурс автомобиля до капитального ремонта, характеризующий его долговечность (наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью γ в %);

–среднее время восстановления работоспособного состояния радиостанции, характеризующее ее ремонтопригодность;

–назначенный срок хранения аккумулятора, характеризующий его сохраняемость.

Комплексный показатель надежности – показатель надежности, характеризующий несколько свойств, составляющих надежность объекта.

Пример. Коэффициент готовности, стационарное значение которого определяют по формуле

где Т0 − наработка на отказ, ТВ – среднее время восстановления. Из формулы видно, что коэффициент готовности характеризует одновременно два различных свойства объекта – безотказность и ремонтопригодность.

В табл. 11.1 приведены показатели надежности для различных видов объектов.

Таблица 11.1

Показатели надежности

71

В табл. 11.1 приведены следующие аббревиатуры:

P(t) – вероятность безотказной работы – вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникает.

(t) – интенсивность отказов – условная плотность вероятности возникновения отказа невосстанавливаемого объекта, определяемая для рассматриваемого момента времени при условии, что до этого момента отказ не возник.

Тхр – средний срок сохраняемости – календарная продолжительность хранения и транспортирования объекта, в течение которой сохраняются значения показателей безопасности, долговечности и ремонтопригодности.

Тр – технический ресурс – наработка объекта от начала его эксплуатации после ремонта до перехода в предельное состояние.

Т – γ-процентный ресурс – наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью γ, выраженной в %.

Тсл – срок службы – календарная продолжительность эксплуатации объекта от ее начала и после ремонта до перехода в предельное состояние.

(t) – интенсивность потока отказов – это условная плотность вероятности возникновения отказа восстанавливаемого объекта.

То – наработка на отказ – это наработка объекта от начала его эксплуатации до возникновения первого отказа.

Тв – среднее время восстановления работоспособного состояния. Таким образом, надежность может быть оценена количественно достаточно большим числом показателей. Большинство количественных показателей имеют вероятностный характер и дают представление о надежности всей совокупности изделий, но не позволяют оце-

нить надежность данного конкретного образца.

Комплексный показатель надежности – показатель надежности, характеризующий несколько свойств, составляющих надежность объекта.

1 1 . 2 . М е т о д ы и с п ы т а н и й н а н а д е ж н о с т ь

Определительные испытания, в результате которых определяют числовые значения показателей надежности (например, средняя наработка на отказ – 150 ч).

72

Контрольные испытания, в результате которых устанавливают, что значения показателей надежности не ниже некоторого значения с определенной вероятностью (например, средняя наработка на отказ не < 150 ч с вероятностью 0,9). Такая оценка менее информативна, но и она часто удовлетворяет практические запросы и требует значительно меньших затрат времени на проведение испытаний.

Для целей сертификации в основном применяют определительные испытания на надежность (рис. 11.1).

Основные этапы испытаний на надежность:

–планирование,

–организация и проведение испытаний,

–обработка полученной информации. 1. Планирование включает:

–установленные правила отбора образцов,

–определение объема выборки,

–определение продолжительности времени испытаний, выбор критериев приемки и браковки.

2. Организация и проведение испытаний предусматривает:

–регламентацию порядка и условий испытаний,

–обеспечение порядка и условий при испытаниях,

–осуществление контроля за наблюдаемыми параметрами в процессе испытаний,

–фиксацию отказов,

–формы учетных документов и т. д.

3. Обработка полученной информации. Для определительных и контрольных испытаний значение и объем работ каждого из этапов испытаний неодинаковы. При определительных испытаниях этап планирования испытаний сравнительно прост. Он сводится к ориентировочной оценке объема партий и длительности испытаний. Основной объем работы при определительных испытаниях приходится выполнять на этапе обработки полученной информации. Эта информация является статистической, и поэтому для ее обработки необходимо использовать аппарат теории вероятности и математической статистики.

Определительные испытания в зависимости от плана организации их проведения делятся на следующие основные группы:

NUN – испытания, при которых проверяются N изделий без восстановления отказавших в процессе контроля до отказа всех N изделий, установленных на испытания (U означает, что отказавшие изделия не восстанавливаются);

73

NUТ – испытания, при которых проверяются N изделий на протяжении времени T без замены отказавших за это время;

NUr – испытания, при которых проверяются N изделий без восстановления отказавших до появления r отказов;

NRT, NRr – испытания, которые проводятся с восстановлением отказавших изделий.

Если сертификационные испытания на ВВФ и надежность проводятся в основном для сложных технических изделий и конструкций, то испытаниям на функциональные показатели подвергается продукция всех видов, подлежащая сертификации. Порядок данных испытаний устанавливается в конкретных системах сертификации и методиках.

Рис. 11.1. Классификация определительных испытаний на надежность

74

1 2 . Т Е Х Н И Ч Е С К О Е О Б Е С П Е Ч Е Н И Е И С П Ы Т А Н И Й

В оценке качества выпускаемой продукции, в том числе средств измерений, комплектующих изделий, сырья и материалов, а также в установлении устойчивости их к различным видам воздействий определяющее значение имеет испытательное оборудование.

Испытательное оборудование – это средство испытаний, пред-

ставляющее собой техническое устройство для воспроизведения условий испытаний.

Средство испытаний – это техническое устройство, вещество или материал для проведения испытаний (ГОСТ 16504).

Таким образом, испытательное оборудование – одно из средств испытаний, обычно – основное. К испытательному оборудованию относятся устройства различной сложности – от относительно простого термостата до сложного автоматизированного комплекса устройств.

Примеры испытательного оборудования: камеры искусственного климата, вибрационные и ударные стенды, разрывные машины, центрифуги и т. д.

При помощи испытательного оборудования воспроизводят как отдельные воздействующие факторы, так и их сочетания.

Функции испытательного оборудования:

–непосредственное осуществление заданных воздействий на объект испытания (создание, регулирование, поддержание условий испытаний),

–измерение, контроль и регистрация параметров режимов испытаний и объекта испытаний,

–обеспечение установки объекта испытаний в определенном положении, его закрепления или присоединения.

Кроме испытательного оборудования, к средствам испытаний относятся не встроенные в него средства измерений и вспомогательные технические устройства, например, для установки объекта испытаний, осуществления вспомогательной индикации и сигнализации.

Ксредствам испытаний относят также материалы и вещества, используемые при испытаниях (рис. 12.1).

75

1 2 . 1 . К л а с с и ф и к а ц и я и с п ы т а т е л ь н о г о о б о р у д о в а н и я

Для систематизации информации о характеристиках испытательных объектов и разграничения видов испытательное оборудование классифицируют по ряду признаков. Это способствует упорядочению проектирования, производства и эксплуатации оборудования. Его классификация необходима при составлении номенклатурных перечней и реестров, планировании стандартизации и разработке стандартов, регламентирующих технические требования к оборудованию, методы его применения, обслуживания и аттестации.

В табл. 12.1 приведены примеры классификации испытательного оборудования по ряду независимых признаков. Некоторые классы оборудования могут делиться далее на менее крупные классификационные группировки – подклассы, группы, подвиды, виды. Например, оборудование для испытаний на механические воздействия подразделяется:

–на создающее статические или динамические нагрузки;

–предназначенное для испытаний на воздействие трения, механического удара, ускорения, колебаний, давления.

1 2 . 2 . А т т е с т а ц и я и с п ы т а т е л ь н о г о о б о р у д о в а н и я

Аттестация испытательного оборудования – совокупность операций, выполняемых с целью подтверждения возможности воспроизведения аналитическим прибором условий, регламентированных методикой анализа, и установления его пригодности к использованию (ГОСТ Р ИСО 5725-1).

Возможность воспроизведения прибором условий, регламентированных методикой анализа – это необходимое условие получения результатов испытания с заданной точностью, достоверностью и объективностью.

Все вопросы, связанные с аттестацией испытательного оборудования, регламентируются ГОСТ Р. 8.568. «ГСИ. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения».

Аттестации подлежат:

–опытные образцы;

–серийно выпускаемое и модернизируемое оборудование;

76

–оборудование, изготовленное в единичных экземплярах;

–импортное оборудование.

Опытные образцы испытательного оборудования представляются на аттестацию предприятием-разработчиком, серийно выпускаемое оборудование – предприятием-изготовителем, а испытательное оборудование, находящееся в эксплуатации, импортное и оборудование специального назначения – предприятием, применяющим это оборудование.

Основная цель аттестации испытательного оборудования – это подтверждение возможности воспроизведения условий испытаний в пределах допускаемых отклонений и установление пригодности использования испытательного оборудования в соответствии с его назначением.

Испытательное оборудование подвергается первичной, периоди-

ческой и повторной аттестации.

При вводе в эксплуатацию в данном испытательном подразделении испытательное оборудование подвергают первичной аттестации.

Впроцессе эксплуатации испытательное оборудование подвергают периодической аттестации через интервалы времени, установленные в эксплуатационной документации на испытательное оборудование или при его первичной аттестации.

Вслучае ремонта или модернизации испытательного оборудования, проведение работ с фундаментом, на котором оно установлено, перемещения стационарного испытательного оборудования, испытательное оборудование подвергают повторной аттестации.

Рис. 12.1. Виды и задачи средств испытаний

77

Таблица 12.1

Примеры классификации испытательного оборудования по ряду независимых признаков

78

1 3 . А В Т О М А Т И З А Ц И Я И С П Ы Т А Н И Й

Повышение требований к качеству изделий, к их устойчивости на воздействие внешних факторов привело к необходимости увеличения объема и трудоемкости испытаний. Кроме того, широкое применение сложного оборудования приводит к необходимости разработки и внедрения автоматизации процессов испытаний. Создание испытательных подразделений, содержащих большое число разнообразных видов испытательного оборудования и средств измерений, требует автоматизации процессов управления большим количеством различных средств испытаний.

Целью автоматизации является сокращение трудозатрат и сроков проведения испытаний, а также получение большей точности результатов испытаний. Это достигается главным образом с помощью автоматизации процессов сбора, накопления и обработки результатов испытаний, автоматизации управления испытательным оборудованием и объектами испытаний, применения вычислительной техники.

Автоматизация испытаний предусматривает:

–минимальное участие человека–оператора в процессе испытаний;

–уменьшение трудоемкости;

–повышение объективности результатов и исключение погрешностей, вносимых оператором;

–управление процессами одновременно в нескольких испытательных установках;

–представление данных в удобной форме (график, таблица, гистограмма).

В процессе своего развития автоматизация испытательных установок прошла ряд этапов.

На первом этапе автоматизации подвергалась лишь система управления установками, которые поддерживали заданный режим испытаний. На втором этапе создавалось централизованное автоматизированное управление несколькими установками. На третьем этапе стали внедряться информационно-вычислительные комплексы, включающие универсальные и специализированные ЭВМ, которые обеспечивали обработку результатов и их регистрацию.

79

Помимо автоматизации испытаний, необходимо внедрение автоматизации аттестации испытательного оборудования и поверки средств измерений.

Автоматизация процессов испытаний на практике осуществляется путем создания автоматизированных систем испытаний (АСИ). АСИ может быть представлена в виде совокупности функциональных подсистем. Функциональная подсистема АСИ – это часть системы, предназначенная для выполнения определенных функций при проведении испытаний.

Всостав АСИ могут входить следующие подсистемы: планирования испытаний; подготовки испытаний; оперативного управления; сбора данных; обработки данных; регистрации и документирования результатов испытаний.

Подсистема подготовки и аттестации средств испытаний предназначена для проверки правильности функционирования ИО и СИ до начала испытаний, в этот момент определяются точностные характеристики средств испытаний.

Подсистема планирования испытаний решает следующие задачи:

– формирование этапов испытаний, расчет ресурсов и их распределение по этапом испытаний;

– составление временных графиков испытаний;

– выбор оптимальных планов испытаний – числа образцов, характеристик режимов испытаний, длительности испытаний;

– принятие решений о прекращении испытаний при получении требуемых результатов;

– выбор условий проведения последующих циклов испытаний на основе оперативной обработки данных испытаний.

Вподсистеме оперативного управления решаются задачи:

–контроля функционирования объекта испытаний;

–контроля функции средств испытаний;

–реализации и поддержания заданных режимов испытаний. Подсистема сбора данных решает задачи:

–опрос измерительных приборов;

–аналогово-цифровое преобразование данных;

–размещение данных в запоминающих устройствах системы.

В подсистеме обработки данных и анализа результатов испытаний решаются задачи:

80