Взаимосвязь качества и надежности. Виды отказов

 

Термины «качество» и «надежность» настолько тесно взаимосвязаны, что ни одно из них на самом деле не имеет смысла без другого. Но, несмотря на эту тесную связь, нужно попытаться четко разобраться в этих понятиях по отдельности, так как от этого будут зависеть и меры по их обеспечению. Прежде всего отметим, что показатели надежности являются одними из эксплуатационных показателей качества. Следовательно, термин «качество» имеет более широкое значение, чем термин «надежность».

«надежность изделия – свойство изделия сохранять значения установленных параметров функционирования в определенных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, хранения и транспортирования. Надежность – комплексное свойство, которое в зависимости от назначения изделия и условий его эксплуатации может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость в отдельности или определенное сочетание этих свойств как изделия в целом, так и его частей».

В соответствии с ИСО 9000:2000 термин «качество» имеет определение: «качество: степень, с которой совокупность собственных характеристик выполняет требования».

Сравнивая эти определения, можно отметить следующее:

- качество, в отличие от надежности, не привязано к термину «изделие» и может в равной степени относиться к продукции, процессу, услуге, любому виду деятельности, в том числе интеллектуальному,

- качество должно удовлетворять требованиям потребителя, а надежность только требованиям установленных режимов и условий эксплуатации, т.е. в отличие от качества надежность не имеет субъективного фактора,

- надежность жестко связана с понятием функционирование, т.е. имеет отношение к такому изделию, которое функционирует, в то время как качество имеет отношение к любому объекту, как функционирующему, так и не функционирующему,

- из всех эксплуатационных показателей только надежность не имеет размерности и отражает качество всего изделия в целом независимо от того, какой из его элементов виноват в отказе, т.е. надежность можно отнести к интегрирующему (главному, основному, общему) эксплуатационному показателю качества изделия.

Потеря функционирования изделия вызывается отказом. Отказ есть неспособность какого-то элемента изделия или всего агрегата осуществлять свои функции. Риск отказа зависит от степени, вида отказа и причин отказа. Степень отказа определяется тем, привел ли отказ к частичному или полному прекращению выполнения функций изделием. Причины отказов связаны главным образом с несовершенством разработки (конструктивные), плохим качеством изготовления (производственные), неправильной эксплуатацией изделия (эксплуатационные), с другими причинами (их называют внешними), непосредственно не зависящими от рассматриваемого изделия.

Методы оценки надежности

Как отмечено выше, надежность является комплексным свойством,и каждое из ее свойств имеет свое значение.

Безотказность является наиболее общей характеристикой надежности и характеризует вероятность безотказной работы Р(t) изделия. Очевидно, что для исправного изделия в момент начала (t=0) функционирования (работы) вероятность Р(0)= 1. Чем больше время работы, тем выше вероятность отказа изделия. Временной график Р(t) в общем виде приведен на рис.

Рассмотрим численные характеристики безотказности. Их две:

- Р(t) - вероятность безотказной работы за заданное время t_p. Можно сказать и по-другому: за заданное время t_p объект будет функционировать безотказно;

- m_ср – средняя наработка до отказа (или математическое ожидание наработки объекта до первого отказа). .

Графически интенсивность отказов можно отразить в виде кривой на рис. 2. Такой вид кривой называется кривой интенсивности отказов. Она имеет еще одно название – кривая жизни изделия. Обычно такая кривая делится на три периода: период приработки, период стабильной эксплуатации, период износа. Названия периодов точно отражают характеристику процессов, происходящих с элементами изделия. Очевидно, что на первом и третьем периоде эксплуатации интенсивность отказов изменяется во времени, а на втором периоде ее можно принять постоянной величиной (л =const).

Отказы на первом периоде возникают чаще всего по двум причинам: несовершенная проектная документация и несовершенные процессы производства. Чем выше качество изделия, тем короче период приработки. Для нормального процесса эксплуатации изделия период его приработки желательно перенести на предприятие. Отказы на последнем периоде в основном связаны с износом элементов конструкции или усталостью материалов. Число отказов изделия можно сократить за счет дублирования наиболее слабых элементов конструкции.

Долговечность изделия определяется временем его эксплуатации от начала работы до момента начала катастрофического износа, т.е., если приработка изделия проведена на предприятии, то долговечность изделия соответствует длительности второго периода работы изделия (рис. 2). Очевидно, что значение долговечности конкретного изделия является случайной величиной, вызванное вариабельностью, как процессов изготовления изделия, так и вариабельностью условий эксплуатации. Долговечность по наработке называется ресурсом, а по календарному времени - средним сроком службы изделия.

Ремонтопригодность изделия определяется средней длительностью (или трудоемкостью) ремонта. Это – характеристика восстанавливаемого изделия. Для исследования безотказности ремонтируемых изделий необходимо применение математического аппарата случайных потоков. Случайный поток – это последовательность событий, возникающих в случайные моменты времени.

Сохраняемостью называется свойство изделия непрерывно сохранять (в заданных пределах) значения установленных для него показателей качества во время и после хранения и при транспортировке. Сохраняемость характеризуется количественными показателями, значения которых определяются условиями хранения и транспортирования изделия, а также мерами, принятыми для защиты его от вредных воздействий внешней температуры, влажности воздуха, пыли, солнечной радиации, тряски, плесневых грибков и пр. Наиболее эффективными методами повышения сохраняемости изделия являются консервация, применение специальных защитных покрытий и пропитывающих составов, профилактическое обслуживание.

Резервирование. Эффективным методом повышения надежности изделий, особенно сложных технических устройств, является резервирование, то есть введение дополнительного числа элементов и связей по сравнению с минимально необходимым для выполнения заданных функций в конкретных условиях работы. Элементы минимизированной структуры изделия, обеспечивающей его работоспособность, называются основными элементами; резервными называются элементы, предназначенные для обеспечения работоспособности изделия в случае отказа основных элементов.

Резервирование классифицируется по ряду признаков, основные из которых – уровень резервирования, кратность резервирования, состояние резервных элементов до момента включения их в работу, возможность совместной работы основных и резервных элементов с общей нагрузкой, способ соединения основных и резервных элементов.

По уровню резервирования его подразделяют на общее, при котором резерв предусматривается на случай отказа объекта в целом, и раздельное (поэлементное), при котором резервируются отдельные части объекта (блоки, узлы, элементы). Возможно также сочетание общего и раздельного резервирования – смешанное. Под кратностью резервирования понимается отношение числа резервных элементов к числу основных элементов. Однократное резервирование называется дублированием.

Основные меры по обеспечению надежности

Меры по обеспечению надежности нормального функционирования изделия при его эксплуатации можно сгруппировать по следующим шести пунктам:

1. Разработка требований к надежности изделия.

2. Разработка программы обеспечения требуемой надежности, включая проектирование изделия, его изготовление и транспортировку.

3. Оценка проектов обеспечения надежности с помощью испытаний.

4. Рост надежности.

5. Постоянный контроль надежности.

6. Постоянный анализ надежности.

17. Задачи, средства и методы описательной статистики

 

Описательная статистика применяется для систематизации и описания данных наблюдения. Задачи, которые решает описательная статистика – это, прежде всего, задачи соединения и обобщения данных. Цель здесь состоит не только в том, чтобы извлечь и представить в самом сжатом виде существенную информацию об изделии или процессе, придав ей форму некоторой системы данных.

Описание данных обычно является начальным этапом в анализе количественных данных и часто – первым шагом к использованию других статистических процедур.

В качестве данных для описательной статистики может быть любая информация, которая отражает содержание наблюдений: опросы общественного мнения, показатели экономической и финансовой деятельности, характеристики производственных процессов Средства и методы описательной статистики

Для удобства использования информация о наблюдениях должна быть упорядочена в соответствии с принятыми в статистике принципами. Методы статистического описания–удобные способы такого изложения. В качестве основных средств описания информации наиболее широко используются графики и таблицы. Графическое представление данных наблюдения является наиболее наглядным и удобным для обобщения, что во многих случаях без дальнейшего анализа позволяет сделать необходимые выводы или определить явные причины необычного поведения или распределения данных. Можно отметить, что графические методы описания весьма чувствительны к необычному поведению данных, которые не просто выявить при количественном анализе. К графическим средствам отображения наблюдений можно отнести следующие:

столбчатые графики, круговые диаграммы, полигоны, ленточные графики,

z- образные графики, временные ряды, карты сравнения, контрольные карты,

графики накопленных частот (огивы), диаграммы рассеяния (корреляционные поля),

многомерные графики и др.

Как правило, поиски причин несоответствий требуют использования обширной информации, которая регистрируется как в форме графиков, так и в виде таблиц. При этом, учитывая системный характер работ по выявлению некачественной продукции, на многих предприятиях разработаны типовые бланки для заполнения информации о наблюдениях.

Такой форме регистрации данных отвечает контрольный листок – бумажный бланк, на котором заранее напечатаны контролируемые параметры, с тем, чтобы можно было легко и точно записать данные наблюдений или измерений. Его назначение имеет две цели: облегчить процесс сбора данных и упорядочить их для последующей обработки.

Рассмотрим некоторые типы контрольных листков в зависимости от назначения сбора информации.

Контрольный листок для регистрации видов дефектов. К недостаткам этого листка можно отнести невозможность проведения расслоения данных. Это недостаток можно компенсировать заполнением контрольного листка причин дефектов. Очевидно, что анализ причин дефектов при такой регистрации данных значительно облегчается.

Контрольный листок локализации дефектов. Такого типа контрольные листки полезны для диагноза процесса, поскольку причины дефектов часто можно найти, только исследуя места их возникновения.

Контрольный листок для регистрации распределения измеряемого параметра позволяет выявить изменения в размерах детали. Как правило, такие листки заполняются для анализа стабильности технологического процесса путем построения гистограмм.

Стоит отметить, что в рассмотренных контрольных листках встречается все разнообразие регистрации данных в виде таблиц и графиков.

На практике применение графиков для регистрации информации считается предпочтительным, так как по ним легко оценить состояние процесса не только на данный момент, но и спрогнозировать более отдаленный результат по тенденции процесса, которую можно в нем обнаружить. Такие графики называются временными рядами. Очень удобны для анализа столбчатые графики, которые наглядно характеризуют приоритеты тех или иных факторов при оценке какого-либо события. Частным случаем столбчатого графика является гистограмма распределения, которая применяется для регистрации распределения какого-то показателя (частоты) от одного фактора (коэффициент деформации). Гистограммы являются одним из наиболее эффективных средств для оценки вариабельности технологической системы.

Контрольные карты используются в виде графиков хода технологического процесса, т.е. отражают динамику процесса. Можно с уверенностью сказать, что контрольные карты сегодня являются наиболее распространенным средством описательной статистики.

Диаграммы рассеяния являются самым удобным графическим отображением характера зависимости двух или более величин. В статистической литературе этот график часто называют корреляционным полем.

Как правило, наблюдаемая информация фиксируется как в графической, так и в табличной форме. Табличная форма регистрации данных удобна для проведения группировки экспериментальных данных. Такие таблицы называются статистическими. Таблицы бывают простыми и сложными. Простые таблицы рекомендуется использовать, когда регистрируются численные показатели, относящиеся к одному классу объектов.

Особую форму группировки данных представляют статистические ряды, или численные значения показателя, расположенного в определенном порядке. Статистические ряды делятся на вариационные, атрибутивные, ряды регрессии, ряды ранжированных значений признаков, ряды накопленных частот и т.д. Например, вариационным рядом распределения называют двойной ряд чисел, показывающий, каким образом числовые значения признака (x) связаны с их повторяемостью (f) в данной выборке.

Описательная статистика имеет важное значение в процессах статистического управления качеством не только как банк данных по наблюдаемым и измеряемым явлениям и событиям, но и как предварительный этап анализа причин, вызывающих несоответствия и отклонения параметров от нормативной документации. В конечном счете, именно эти причины приводят к отбраковке продукции и повышению затрат на ее производство.