3.5. Метод оценки надежности как важного показателя качества продукции

Надежность —важнейший обобщенный эксплуатационный показатель назначения изделия, и определение ее составляющих (безотказность, долговечность, ремонтопригодность) является часто достаточно трудоемкой задачей.

Безотказность изделия характеризуется вероятностью его безотказной работы P(t) и численно определяется двумя значениями:

1) вероятностью безотказной работы за определенный промежуток времени — P(t_p) ;

2) средней наработкой на отказ (или наработкой до первого отказа) — T_ср .

Очевидно, что с течением времени изделие стареет, и его безотказность непрерывно падает (рис. 3.5).

Средняя наработка на отказ определяется интегралом:

.

Численно T_ср соответствует площади под кривой Р(t) на рис. 3.5.

На практике наработка на отказ Т ср определяется путем испытаний ряда одинаковых изделий до отказа, и затем вычисляется среднее значение времени их работы. Вероятность безотказной работы изделия определяется как отношение числа отказавших в процессе испытания изделий за определенный промежуток времени к общему числу изделий, проходивших испытания.

Для оценки безотказности какого-либо агрегата или узла, состоящего из разных элементов, каждый из которых имеет свою вероятность отказа, необходимо знать структуру взаимодействия этих элементов. Если все элементы расположены последовательно, то вероятность безотказной работы агрегата равняется произведению вероятности безотказной работы всех элементов:

.

Если все элементы агрегата действуют параллельно, то вероятность безотказной работы агрегата равна безотказности элемента, имеющего наименьшую вероятность.

Если в последовательной цепочке элементов агрегата есть слабые звенья (с низкой вероятностью безотказной работы), то применяется резервирование по этим элементам. Резервирование заключается в том, что вместо одного слабого звена ставятся параллельно два и более слабых звеньев. При этом в случае отказа одного слабого звена выполнение работы возьмет на себя другое звено, расположенное параллельно отказавшему. Так, например, резервируют на самолете работу моторов (обычно на пассажирских самолетах устанавливают не менее двух двигателей), которые являются наиболее ответственными элементами самолета.

Любое изделие в процессе своего жизненного цикла имеет три стадии: приработки, нормальной работы и катастрофического износа (рис. 3.6), t₁ - t₂  — период нормальной эксплуатации.

Очевидно, что в процессе приработки и в процессе катастрофического износа интенсивность (частота) отказов λ(t) изделия значительно выше, чем на стадии нормальной работы. Как правило, стадия нормальной эксплуатации характеризуется постоянной интенсивностью отказов, то есть λ = const.

При известной величине интенсивности отказов λ вероятность безотказной работы изделия вычисляется по экспоненциальному закону распределения:

.

Долговечность изделия определяется временем его эксплуатации от начала работы до момента начала катастрофического износа. Очевидно, что значение долговечности конкретного изделия является случайной величиной, вызванной вариабельностью процессов изготовления изделий. Долговечность иногда называют ресурсом или средним сроком службы изделия.

Ремонтопригодность изделия определяется средней длительностью (или трудоемкостью) ремонта.

На практике часто используют интегрированный показатель надежности в виде показателя готовности изделия K_г , который более наглядно отражает специфику эксплуатации (рис. 3.6):

,

где T_ср  — наработка на отказ,

Т_рем  — средняя длительность ремонта.

С учетом профилактических работ коэффициент готовности преобразуется в коэффициент технического использования:

,

где Т_проф  — средняя длительность профилактических работ.

Для выбора показателей надежности объекта необходимо рассмотреть модель его функционирования. Если есть возможность описать модель математически, то обычно проводится математическое моделирование процессов функционирования модели с проверкой ее на надежность при более напряженных режимах, чем при эксплуатации. При построении физических моделей можно провести отработку на надежность при ускоренных испытаниях. Ускоренные испытания экономически выгодны при больших сроках установленной наработки объекта на отказ — 5000 часов и выше. Эти испытания проводятся путем воздействия на объект исследования механическими и климатическими факторами, значительно превышающими уровни условий нормальной эксплуатации. По специальным зависимостям, полученным из сравнительного опыта испытаний объектов в нормальных и ускоренных режимах, рассчитываются показатели надежности для испытываемого образца продукции.

Выводы

Система показателей качества продукции необходима для отражения экономической сущности качества через технические характеристики и свойства.

Методы количественной оценки показателей качества составляют содержание науки квалиметрии, которая занимается разработкой правил и приемов для сбора и обработки данных при определении количественных показателей.

Наиболее широко в практике оценки проектируемого уровня качества используются единичные показатели, имеющие отношение к одному из свойств (характеристик) качества продукции. Единичные показатели легко поддаются сравнению и контролю.

Для того, чтобы определить уровень существующего, достигнутого качества продукции применяются, как правило, два метода: дифференцированный и комплексный.

Вопросы для самопроверки

1. Какие основные факторы влияют на качество продукции?

2. Найдите связь научно-технического прогресса и качества продукции.

3. Дайте характеристику показателей надежности услуги.

4. Чем отличаются эксплуатационные показатели качества от производственно-технологических показателей?

5. В чем отличие экологических показателей качества от эргономических?

6. Назовите методы определения величины показателей качества.

7. В чем различие дифференцированного и комплексного методов оценки уровня качества?

8. Что характеризует квалиметрическая оценка показателей качества?

Литература

1. Варжапетян А.Г. Квалиметрия: Учебное пособие. — СПб.: ГУАП, 2005. — 176 с.

2. Куликов Ю.А., Хачатуров А.Е. Экономические аспекты качества // Методы менеджмента качества. — 2001. — № 5. — С. 5—15.

3. Окрепилов В.В. Управление качеством: Учебник для вузов. — 2-е изд. — М.: ОАО «Изд-во «Экономика», 1998. — 639 с.

4. Фомин В.Н. Квалиметрия, управление качеством, сертификация. — М.: Ассоциация авторов и издателей «Тандем»; Изд-во «Экмос», 2000. — 320 с.

16