Б.И. Коган Методика безэкспертной оценки качества машин

1

Цель занятия состоит в изучении методики безэкспертной объективной оценки качества предметов производства.

Введение

Для оценки способности или пригодности машин выполнять заданную функцию должна быть обеспечена количественная оценка выполняемой функции и условий функционирования машины.

Под оценкой уровня качества машины понимается совокупность операций, включающая выбор номенклатуры показателей качества оцениваемой машины, определение значений этих показателей и сопоставление их с базовыми. Таким образом, уровень качества машин – относительная величина, получаемая в результате сопоставления оцениваемых и базовых параметров этих машин.

Для обеспечения объективности и сопоставимости результатов оценки уровня качества машин необходимо, чтобы методика оценки качества удовлетворяла определенным требованиям:

базироваться на количественной характеристике выполняемых объектом функций; в качестве эталона иметь прогрессивные динамические базовые показатели;

исключать влияние субъективности, особенно при оценке качества по комплексным показателям; позволять оценивать любую промышленную продукцию одного функционального назначения;

допускать оценку качества по различному количеству показателей; исключать ограничения в выборе разнообразных технологиче-

ских и конструктивных решений при проектировании; давать результаты, пригодные для прогнозирования уровня качества;

обеспечить получение требуемых параметров объекта по значению уровня качества по комплексным показателям; быть пригодной для оценки уровня качества и управления им на стадиях проектирования, изготовления и эксплуатации;

обеспечивать возможность оптимизации качества продукции; способствовать назначению научно обоснованных сроков совершенствования и замены устаревшей продукции; быть базой для объективной аттестации промышленной продукции;

способствовать научно обоснованному планированию повышения качества продукции;

2

быть надежным инструментом управления качеством горных машин на всех стадиях их жизненного цикла; быть пригодной для применения автоматизированной системы управления качеством.

1. Принципы построения методики безэкспертной оценки качества

1.1.Конечный результат функционирования машины должен соответствовать её назначению.

1.2.Конечный результат функционирования машины определяется количественно.

1.3.Соблюдается единство функционального назначения объектов оценки качества.

1.4.Возможно инструментальное определение свойств, по которым оценивается качество машин.

1.5.Достигнутые базовые показатели качества эталонного образца машины реальны.

1.6.Соблюдается методическое единство расчета уровней качества по единичным и комплексным показателям.

1.7.Соблюдается иерархия показателей качества и значений их весомостей.

В качестве эталонной модели, обладающей базовыми показателями, принимается машина с наилучшими качественными показателями по всем определяющим параметрам.

Так как оценка качества машин – это определение степени приближения значений параметров оцениваемых машин к значениям базовых показателей, которыми обладает модель эталонной машины, то выбор совокупности базовых показателей соответствующей модели функциональной эталонной машины является первостепенной задачей, которую приходится решать при оценке качества машин.

При выборе совокупности единичных показателей для комплексной оценки качества машин необходимо помнить, что в эту совокупность не должны входить параметры, которые линейно зависят и взаимно прямо определяют друг друга, так как они несут одинаковую информацию. В совокупность единичных показателей не должны также входить параметры, которые используются для подсчета функционального критерия, так как при подсчете удельных показателей они сократятся.

При подборе комплекса параметров для оценки качества машин можно воспользоваться корреляционным анализом. В случае корреля-

3

ции между параметрами, близкой к функциональной связи, один из параметров необходимо исключить как практически не несущий новой информации, а при незначительном влиянии параметров на уровень качества они исключаются как несущественные для оценки качества. Оставшиеся параметры следует считать определяющими, которые необходимо принять как совокупность параметров для оценки качества машин.

В случае прогнозирования уровня качества и выбора параметров для проектирования новых машин количество и набор параметров должны быть достаточными для использования их при расчете по принятым методикам.

Независимость друг от друга параметров, по которым производится комплексная оценка качества, позволяет использовать вероятно- стно-статистические методы, в том числе и математические методы планирования экспериментов, при проведении исследований и разработке конкретных методик оценки уровня качества машин.

При выборе базовых значений параметров эталонной модели машины весьма важную роль играет степень реальности или гипотетичности назначаемых базовых параметров.

Если модель эталонной машины представлена базовыми параметрами, обусловленными государственными стандартами, то такой эталон отражает уже достигнутый уровень, так как несоблюдение стандарта преследуется по закону. Такая модель эталонной машины пригодна только для оценки качества уже выпускаемой серийной продукции, но она не отражает перспектив развития и не может быть использована при проектировании новых машин.

Для оценки качества новых проектируемых машин должны быть назначены базовые показатели (параметры) модели эталонной машины с учетом перспективного роста качества рассматриваемых функциональных машин. В этом случае обычно значения параметров существующей модели эталонной машины улучшают, пользуясь соответствующим «коэффициентом перспективы». Однако и в этом случае не определяются пути совершенствования проектируемой машины, т.е. неизвестно, за счет каких параметров в первую очередь следует повышать качество этих машин, чтобы создать машину лучшую, чем существующие.

2. Методика безэкспертной оценки качества машин

Очевидно, для целей оценки уровня качества при проектировании новых и совершенствовании действующих машин необходимо иметь

4

модель фиктивной эталонной машины с совокупностью перспективных базовых параметров, не достигнутой ни в одной из существующих машин. Значения параметров гипотетической модели эталонной машины могут устанавливаться как идеальные предельные значения (например, коэффициенты полезного действия или непрерывности работы, которые не могут быть выше единицы) или назначаются экспертами с учетом предположительного изменения значений параметров в ближайшей перспективе.

Установление предельных значений параметров для большинства показателей качества практически невозможно. В тех случаях, когда это возможно, оказывается не всегда целесообразным.

Из изложенного выше следует, что базовые показатели для оценки качества функциональных машин одного назначения должны удовлетворять следующим требованиям:

иметь наилучшие из достигнутых значений в машинах данного назначения; исключать экспертные способы назначения базовых показателей;

способствовать определению параметров, за счет которых наиболее целесообразно совершенствовать функциональные машины; быть динамичными, т.е. способными изменяться по мере совершенствования машин.

Этим требованиям удовлетворяет модель эталонной машины, состоящая из базовых показателей – наилучших параметров, уже достигнутых хотя бы в одной из функциональных машин данного назначения. Таким образом, модель эталонной машины представляет собой фиктивную модель, составленную из реальных уже достигнутых значений параметров в различных машинах одного назначения.

Определение базовых показателей модели эталонной функциональной машины данного назначения целесообразно производить по удельным показателям. С этой целью необходимо определить значение удельных величин qij параметров Pij , принятых для оценки каче-

ства машин одного функционального назначения:

где i – порядковый номер машины в рассматриваемой совокупности; j – порядковый номер параметра из числа принятых для оценки качества; λ i - функциональный критерий машин i -х условий;

λi =Vi(Cij,U )Ui ,

5

где Vi - производительность машины; Cij - режимные параметры; U - функция параметра, характеризующего условия эксплуатации.

Подсчитанные по формуле (1) значения величин qij заносят в таблицу – матрицу:

Строка матрицы относится к одной из машин совокупности и состоит из значений удельных величин каждого j -го параметра, а каждый столбец показывает удельную величину показателей качества по одному из i -х параметров каждой машины совокупности.

Из всех полученных i -х столбцов таблицы – матрицы выбираются минимальные значения удельных величин показателей качества и приписываются им соответствующие индексы:

Совокупность значений qбj представляет собой динамичную

модель фиктивной эталонной машины, обладающей наиболее высокими (уже достигнутыми в различных машинах, но, как правило, не имеющими аналога в виде одной машины) свойствами, выраженными

вудельных величинах показателей.

Вчастном случае, когда все qбj принадлежат одной машине,

имеет место не фиктивная, а реальная модель эталонной машины. Все последующие сравнения показателей качества производятся

по отношению к фиктивному эталону.

При оценке уровня качества однотипных машин в ряде случаев для выбора базовых показателей целесообразно воспользоваться не удельными qij , а относительными hij показателями, т.е. отношением

значений показателей качества Pij к значению главного параметра Гi машины данного типа.

В этом случае формула (1) примет вид:

Составляя из относительных показателей hij таблицу-матрицу, получим

Выбрав из таблицы-матрицы наилучшие значения относительных величин показателей качества, составим модель фиктивной эталонной машины

которая и используется при оценке качества однотипных машин. Модель эталонного изделия, составленную из относительных ве-

личин, целесообразно использовать при оценке качества элементов машин или изделий, самостоятельно не выполняющих рассматриваемый технологический или производственный процесс, а также при оценке качества изделий безотносительно к машине, в которой используются эти изделия.

При определении относительных и удельных значений необходимо следить за тем, чтобы для всех показателей уменьшение параметров приводило к улучшению изделия. Для параметра, с уменьшением значений которого изделие ухудшается, должны быть их обратные величины.

Такое упорядочение относительных и удельных значений показателей, принятых для оценки качества, существенно упрощает методику и сам процесс подсчета уровня качества машин (изделий).

Уровень качества по единичным показателям Rij , т.е. по отдельным сравниваемым параметрам Pij , представляет собой отношение

7

Отношение (7) с физической точки зрения представляет собой долю наименьшего реально достигнутого удельного значения базового показателя qбj в одной из машин данного функционального назна-

чения, приходящегося на единицу функционального критерия в значении такого же параметра qij рассматриваемой i -й машины.

Из выражения (7) видно, что по единичным показателям уровни качества машин безразмерны и всегда меньше единицы для любой из машин, находящихся в матрице, из которой были выбраны наимень-

шие удельные значения qij min для модели эталонной машины - qбj = qij min. С приближением qij к qбj значение уровня качества по

единичным показателям приближается к своей наибольшей величине, равной единице. Уровень качества по единичным показателям для модели эталонной машины равен

Для определения уровня качества по комплексным показателям машин необходимо определить долевую значимость уровня качества по каждому единичному показателю в их общей сумме для рассматриваемой i -й машины.

Долевая значимость уровней качества по каждому единичному

j=1

8

Долевая значимость уровней качества по каждому единичному показателю для модели эталонной машины

j=1

Весомость показателей качества или уровней качества по еди- нич-ным показателям в виде долевой значимости неудобна тем, что при изменении количества определяющих показателей, принятых для оценки уровня качества, приходится пересчитывать долевую значимость, а также тем, что весомость пропорциональна уже достигнутому уровню качества по единичному показателю, при наименьшем значении уровня качества по единичным показателям оказывается наименьшей и их весомость. Это обстоятельство не стимулирует повышение низкого значения уровня качества, поэтому целесообразно перейти от долевой значимости уровней качества по единичному показателю к коэффициенту участия.

Коэффициент участия yij уровней качества по каждому единич-

ному показателю в значении уровня качества по комплексному показателю качества машин при желании стимулировать выравнивание значений уровней качества по единичным показателям подсчитывается по формуле

Коэффициент участия уровней качества по каждому единичному показателю в значении уровня качества по комплексному показателю модели эталонной машины равен

Суммарное значение уровней качества по единичным показателям i -й машины с учетом их коэффициентов участия yij при наиболее

удобном среднеквадратическом сложении подсчитывается по следующей формуле: