Реферат: Технология и автоматизация производства РЭА
- 2 -
Оглавление
Литература
Введение
1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА РЭА И ЗАДАЧИ ПОВЫШЕНИЯ ЕГО
ЭФФЕКТИВНОСТИ И КАЧЕСТВА
1.1. Общая характеристика РЭА как объекта производства и как системы
1.2. Основные направления развития РЭА
1.3. Структура производства РЭА, особенности иерархических уровней
производства РЭА, их роль и место в производстве РЭА
1.3.1. Организационная структура "типового" предприятия
1.3.2. Задачи производственных подразделений
1.3.3. Организация технологической службы на производстве. Основные
обязанности технологов в различных технологических службах
1.3.4. Задачи экономических и коммерческих подразделений
1.3.5. Задачи вспомогательных служб и подразделений
1.4. Система обеспечения качества продукции
1.4.1. Система стандартизации
1.4.2. Общие представления о международной стандартизации, опыт раз-
витых стран
1.4.3. Задачи службы стандартизации на предприятии
1.4.4. Метрологическое обеспечение производства и задачи службы
главного метролога на предприятии
1.4.5. Контроль хода технологического процесса и качества выпускае-
мой продукции и задачи ЦЗЛ и ОТК
1.4.6. Системы обеспечения качества продукции. Международный и оте-
чественный опыт
1.4.7. Сертификация продукции и систем качества. Международный опыт
и система сертификации ГОСТ Р
1.5.Типы производств и технологических процессов. Состав типового
технологического процесса РЭА
1.6. Структура и характеристики технологических систем
1.7. Основные характеристики и показатели качества РЭА. Оценка тех-
нологичности конструкции
1.8. Стадии и этапы разработки РЭА
1.9. Исходные данные для разработки технологии производства РЭА
1.10. Основные принципы автоматизации производства
1.10.1. Понятие системы автоматического регулирования (САР)
1.10.2. Понятие информационно-измерительной системы (ИИС)
1.10.3. Понятие автоматизированной системы управления технологичес-
ким процессом (АСУТП)
1.10.4. Понятие автоматизированного технологического комплекса
(АТК)
1.10.5. Понятие автоматизированной системы управления предприятием
(АСУП
1.10.6. Понятие гибких автоматизированных производств (ГАП) и инте-
грированных производственных комплексов (ИПК
1.10.7. Иерархическая структура автоматизированной системы управле-
ния предприятием
1.11. Перспективы применения средств вычислительной техники в техно-
логии производства РЭА
1.12. Применение роботов на вспомогательных и транспортных произ-
водственных операциях. Конструктивные элементы и характеристики ро-
ботов-манипуляторов
1.13. Алгоритмы управления роботами
2. ТЕХНОЛОГИЯ РЭА КАК СЛОЖНАЯ СИСТЕМА
2.1. Общие принципы управления сложными системами
2.2. Классификация систем управления
2.3. Характеристика систем управления технологическими процессами
2.4. Технико-экономическая эффективность как целевая функция систе-
мы
2.5. Основные типы систем управления технологическими процессами
2.6. Основные показатели и состав систем автоматического управления
2.7. Понятие и типы моделей сложных систем
2.8. Идентификация технологических процессов
2.9. Надежность технологических систем. Надежность управления техно-
логической системой
2.9.1. Показатели надежности невосстанавливаемых объектов
2.9.2. Показатели надежности объектов, восстанавливаемых вне процес-
са применения
2.9.3. Показатели надежности объектов, восстанавливаемых в процессе
применения
2.9.4. Оценка показателей надежности объектов по экспериментальным
данным
2.9.5. Параметрическая надежность технических объектов
2.9.6. Связь показателей надежности и качества функционирования
технологических систем (ТС
2.9.7. Методы оценки надежности технологических систем
2.9.8. Методы повышения надежности объектов и технологических сис-
тем
2.10. Проектирование технологических процессов с использованием
средств вычислительной техники
2.11. Автоматизированные сборочные производства РЭА
2.12. Технологическая подготовка производства РЭА, ее основные за-
дачи, положения и правила организации. Автоматизированная система
подготовки производства
3. ЗАКОНЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ И МЕТОДЫ ИХ
ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Измерительная информация и ее роль в технологическом процессе.
Основные компоненты информационно-измерительных систем
3.2. Типы погрешностей. Характеристики действующих факторов
3.3. Основные понятия теории вероятности. Нормальное распределение,
математическое ожидание, дисперсия, среднеквадратическое отклонение.
Доверительный интервал. Методы проверки гипотез о распределении
- 4 -
Литература.
1. Иванов Ю.В., Лакота Н.А. Гибкая автоматизация производства РЭА с
применением микропроцессоров и роботов. - Москва, Радио и связь, 1987
2. Основы автоматизации управления производством. Под ред. И.М. Мака-
рова. - Москва, "Высшая школа", 1983
3. Норенков И.П. Принципы построения и структура САПР. - Москва, "Выс-
шая школа", 1986
4. Автоматизация технологического оборудования микроэлектроники. Под
ред. А.А. Сазонова. - Москва, "Высшая школа" 1991
6. Пугачев В.С. Теория вероятностей и математическая статистика. -
Москва, "Наука, Главная редакция физико-математической литературы,
1979 г.
7. Государственная система стандартизации. - Москва, Стандарты, 1994 г.
8. Единая система конструкторской документации. - Москва, Стандарты,
1988 г.
9. Единая система технологической документации. - Москва, Стандарты,
1975 г.
10. Единая система технологической подготовки производства. - Москва,
Стандарты, 1984 г.
11. Основополагающие стандарты в области метрологии. - Москва, Стан-
дарты, 1986 г.
12. Система государственных испытаний продукции. - Москва, Стандарты,
1983 г.
13. Метрологическое обеспечение информационно-измерительных систем. -
Москва, Стандарты, 1984 г.
14. Единая система программной документации. - Москва, Стандарты, 1985
г.
15. Системы качества. Сборник нормативно-методических документов. -
Москва, Стандарты, 1989 г.
16. Сертификация продукции. 1. Международные стандарты и руководства
ИСО/МЭК в области сертификации и управления качеством. - Москва, Стан-
дарты, 1990 г.
17. Сертификация продукции. 3. Международные системы сертификации. Ор-
ганизационно-методические документы. - Москва, Стандарты, 1991 г.
18. Система стандартов безопасности труда. - Москва, Стандарты, 1983 г.
.
- 5 -
Введение
В следствии многообразия видов радиоэлектронной аппаратуры, тех-
нологических процессов ее производства и, соответственно, систем авто-
матизации производства невозможно в одном курсе изложить все вопросы,
связанные с технологией и автоматизацией производства РЭА. Поэтому в
данном курсе ставится задача осветить только основные вопросы, которые
приходится решать при производстве большинства видов РЭА, дается обзор
смежных областей деятельности.
Единого учебника или методического пособия по данному курсу не
существует, поэтому вам рекомендуется список литературы, где отражают-
ся в большей или меньшей степени рассматриваемые в курсе вопросы. В
списке приведены самые ранние издания книг, которыми можно пользовать-
ся при изучении курса, хотя более поздние издания являются предпочти-
тельными, особенно это касается стандартов.
.
- 6 -
1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА РЭА И ЗАДАЧИ
ПОВЫШЕНИЯ ЕГО ЭФФЕКТИВНОСТИ И КАЧЕСТВА
1.1. Общая характеристика РЭА как объекта производства
и как системы.
РЭА представляет собой совокупность элементов, объединенных в
сборочные единицы и устройства и предназначенные для преобразования и
обработки электромагнитных сигналов в диапазоне частот колебаний от
инфракрасных до сверхвысоких. Элементы, рассчитанные на совместную ра-
боту в РЭА, различают по функциональным, физическим, конструктив-
но-технологическим признакам и типам связей. По конструктивно-техноло-
гическому признаку элементы РЭА делят на дискретные и интегральные,
которые объединяют в сборочные единицы, выполняющие элементарные дейс-
твия (например, генератор, усилитель, счетчик).
В зависимости от диапазона частот меняются и пассивные элементы,
использующиеся в РЭА. Например, в диапазоне средних и высоких частот
используются индуктивности и емкости с сосредоточенными параметрами,
изготавливаемыми по любой технологии, а в диапазоне СВЧ - с распреде-
ленными параметрами, например, двухпроводные, полосковые линии и коак-
сиальные радиаторы.
Важным фактором, определяющим конструктивно-технологические осо-
бенности любой РЭА, является ее конструктивное оформление и технология
изготовления. Например, конструктивное оформление в виде самостоятель-
ного устройства или встроенного модуля, технология сборки пайкой или
механическое соединение, что существенно сказывается на эксплуатацион-
ных и производственных характеристиках РЭА. При конструктивно-техноло-
гическом анализе РЭА большое внимание следует уделять ее непосредс-
твенному назначению и условиям эксплуатации, которые сказываются на
выборе технологии производства и конструктивного оформления. Например,
наличие механических вибраций при эксплуатации требует применения бо-
лее надежных методов сборки.
Поэтому, разнообразие и сложность выполняемых радиотехническими
системами (РТС) и радиотехническими комплексами (РТК) функций и усло-
вий их эксплуатации, состав и особенности носителей аппаратуры в зна-
чительной степени определяют требования к ее конструкции и существенно
влияют на выбор технологии изготовления элементов и сборочных единиц.
Для разных типов объектов существуют различные требования на ус-
ловия размещения аппаратуры, весьма различны комплексы возмущающих
воздействий, поэтому задача технолога и конструктора заключается в
том, чтобы активно участвовать во всех этапах проектирования и созда-
ния РТК и РТС. Объективной тенденцией совершенствования конструкций
РЭА является постоянный рост ее сложности ввиду расширения выполняемых
функций и повышении требований к эффективности ее работы.
Конструктивно-технологические особенности РЭА включают функцио-
нально-узловой принцип конструирования, технологичность, минимальные
габаритно-массовые показатели, ремонтопригодность, защиту от внешних
воздействий, надежность (вероятность безотказной работы, среднее время
наработки на отказ, среднее время восстановления работоспособности,
долговечность и т.д.).
Сущность функционально-узлового принципа конструирования РЭА зак-
лючается в объединении функционально-законченных схем в сборочные еди-
ницы и их модульной компоновке.
Базовые конструкции аппаратуры имеют несколько уровней модульнос-
ти, предусматривающих объединение простых модулей в более сложные:
Модули 1 уровня - интегральные микросхемы (ИС) и дискретные
электрорадиоэлементы (ЭРЭ) (сопротивления, конденсаторы, транзисторы и
т.д.).
- 7 -
Модули 2 уровня - типовые элементы сборки (ТЭС) или ячейки, типо-
вые элементы замены (ТЭЗ), печатные платы (ПП), которые конструктивно
и электрически объединяют ИС и ЭРЭ.
Модули 3 уровня - блоки (панели), которые с помощью плат и карка-
сов объединяют ячейки в конструктивный узел.
Модули 4 уровня - рама (конструктивный узел - каркас рамы), кото-
рая объединяет блоки в единое целое.
Модули 5 уровня - стойка (конструктивный узел - каркас стойки),
которая может объединять несколько рам в единое целое.
Модули 6 уровня - устройства.
На практике при конструировании РЭА могут использоваться различ-
ные наборы уровней модульности. Например, в телевизоре имеются модули
1, 2, и 6 уровней.
1.2. Основные направления развития РЭА
Основными направлениями развития РЭА является микроминиатюриза-
ция, повышение степени интеграции и комплексный подход к разработке.
Микроминиатюризация - это микромодульная компоновка элементов с приме-
нением интегральной и функциональной микроэлектроники. При микромо-
дульной компоновке элементов осуществляют микроминиатюризацию дискрет-
ных ЭРЭ и сборку их в виде плоских или пространственных (этажерочных)
модулей. В основе интегральной микроэлектроники лежит использование ИС
и больших интегральных схем (БИС), применение групповых методов изго-
товления, машинных методов проектирования ТП, изготовления и контроля
изделий.
Функциональная микроэлектроника основана на непосредственном ис-
пользовании физических явлений, происходящих в твердом теле или вакуу-
ме (магнитные, плазменные и т.д.). Элементы создают, используя среды с
распределенными параметрами. Основной задачей здесь является получение
сред с заданными свойствами.
Трудоемкость производства сборочных единиц РЭА может быть предс-
тавлена в таком соотношении: механообработка - 8-15 %, сборка - 15-20
%, электрический монтаж - 40-60 %, наладка - 20-25 %.
Следовательно, основными конструктивно-технологическими задачами
производства РЭА являются: разработка ИС на уровне ячеек и сборочных
единиц и совершенствование технологии их изготовления, повышение плот-
ности компоновки навесных элементов на ПП и плотности печатного монта-
жа; совершенствование методов электрических соединений модулей 1, 2 и
3, 4 уровней, развитие автоматизированных и автоматических методов,
средств наладки и регулировки аппаратуры сложных РТС, создание гибких
производственных производств (ГАП).
В технологии производства РЭА используются процессы, свойственные
машино- и приборостроению: литье, холодная штамповка, механическая об-
работка, гальванические и лакокрасочные покрытия.
1.3. Структура производства РЭА, особенности
иерархических уровней производства РЭА, их роль
и место в производстве РЭА
1.3.1. Организационная структура "типового" предприятия
В соответствии с Законом "О предприятии и предпринимательской де-
ятельности" определено только, что на предприятии должен быть директор
и главный бухгалтер, а остальная организационная структура предприятия
является его внутренним делом и не регламентируется. Однако, это не
освобождает руководство предприятия от ответственности за выполнение
всех традиционных функций: охрану труда, технику безопасности, выпуск
- 8 -
продукции заданного качества и т.д. Поэтому большинство предприятий
имеют приблизительно одинаковую структуру управления, хотя и со специ-
фическими особенностями, определяемыми технологией и объемом произ-
водства, родом деятельности, местоположением и т.д.. Типовую структуру
производства РЭА, как и любого другого производства машино- и прибо-
ростроения, можно представить в виде рис. 1.
Приведенная структура предприятия естественно не является полной
и исчерпывающей. В ней не представлены жилищно-коммунальные службы
(жилые дома, общежития, стадионы, дома культуры, библиотеки, медпункты
или поликлиники, детские сады и ясли, столовые, столы заказов и т.д.),
характерные для многих предприятий РФ. Кроме того, могут быть выделе-
ны в самостоятельные подразделения склады сырьевых материалов, комплек-
тующих изделий, оснастки и инструмента, измерительных приборов, гото-
вой продукции; цеха по изготовлению тары и упаковке продукции; магази-
ны и т.д. Предприятия могут иметь свои учебные заведения (школы, ПТУ,
филиалы ВУЗов и техникумов).
Далее мы остановимся подробнее на некоторых из представленных на
схеме подразделений.
1.3.2. Задачи производственных подразделений
Структура и количество производственных подразделений на предпри-
ятии целиком определяются количеством, номенклатурой и технологией
производства выпускаемых изделий. Для предприятий, выпускающих РЭА,
принято деление цехов на заготовительные, механообработки и сборочные.
Как уже отмечалось могут быть еще тарные и упаковочные. При больших
объемах производства цеха могут объединяться в производственные комп-
лексы и (или) делиться на участки, бригады. Производственные подразде-
ления могут работать в односменном и многосменном режиме, существуют
непрерывные производства.
В любом случае за каждым производственным подразделением закреп-
ляется определенная номенклатура продукции (заготовок, полуфабрикатов
и т.д.) и определенный набор технологических операций, которые оно
должно выполнять в соответствии с принятой на предприятии технологией
производства. Поэтому основной задачей каждого производственного под-
разделения является выпуск продукции заданного качества в заданных ко-
личествах.
Для выполнения этой главной задачи требуется выполнение целого
комплекса задач, таких как:
1. Поддержание трудовой и производственной дисциплины.
2. Поддержание в рабочем состоянии технологического оборудования,
средств измерений и систем автоматизации.
3. Выполнение правил техники безопасности и охраны труда, проти-
вопожарных мероприятий, радиационной и химической защиты, и т.д.
4. Обучение производственного персонала технологическим правилам
и приемам.
5. Своевременная замена пришедшего в непригодность инструмента,
оснастки, технологического оборудования, средств измерений и автомати-
зации.
Для того, чтобы производство имело перспективу в производственных
подразделениях должно постоянно происходить обновление технологическо-
го оборудования, систем автоматизаций и средств измерений, а, значит,
необходимо все это осваивать. Необходимо повышать квалификацию персо-
нала и качество его работы, чтобы осваивать новые виды продукции, по-
вышать ее качество, сокращать затраты топлива, энергии, сырья на ее
производство.
1.3.3. Организация технологической службы на производстве.
.
Основные обязанности технологов в различных технологических
службах.
Схему разработки и постановки на производство новых видов продук-
ции можно представить в следующем виде (рис. 2):
??????????????????????????????????????????????????????????????????????
??????? ?????????????????????????????? ???????????????????
? ? ? ? ? КБ по разработке?
? НИИ ??????? КБ (по разработке изделия)?????ТП и оснастки ?
??????? ?????????????????????????????? ???????????????????
????????????????????????????????????????????????????? ????????
? технологическая служба цеха в составе техбюро ? ? ?
? и технологов участков ???? ОГТ ?
????????????????????????????????????????????????????? ????????
Рис. 2. Схема разработки продукции.
??????????????????????????????????????????????????????????????????????
Задача технологов, работающих в НИИ, заключается в разработке но-
вых материалов, изделий, основных принципов новых технологических про-
цессов, разработке типовых технологических регламентов производства
продукции, разработке предложений по повышению качества выпускаемой
продукции и существующих технологических процессов. Здесь требуется
знание современных тенденций развития науки и техники, математических
методов моделирования, состояния отечественного и зарубежного произ-
водства. Разработка по новому изделию или технологическому процессу на
уровне НИИ заканчивается выдачей технического задания для соответству-
ющего КБ. Далее, в процессе работы над изделием или техпроцессом, тех-
нологи НИИ постоянно работают с технологами КБ (более подробно вопросы
разработки будут рассмотрены ниже).
Технологи КБ должны знать основы экономики данного производства и
ценообразования изделия для того, чтобы разрабатываемый технологи-
ческий процесс позволял выпускать продукцию более низкой себестои-
мости, чем аналоги.
Разработанная технологическая документация из КБ поступает в
службу главного технолога, где проводится экспертиза разработанного
проекта на предмет возможности запуска в производство. Отдел главного
технолога совместно с другими службами завода разрабатывает мероприя-
тия по запуску изделия в производство или постановке нового технологи-
ческого процесса. Эти мероприятия называются технологической подготов-
кой производства (ТПП). Для действующих технологических процессов и
выпускаемой номенклатуры производства в службе главного технолога хра-
нится вся нормативно-справочная информация об изделиях и процессах
(типовой и заводской технологические регламенты производства, нормати-
вы на материалы и комплектующие изделия, картотека применяемости вы-
пускаемых изделий, картотека заменяемости материалов и комплектующих
изделий, нормативы трудоемкости изготовления изделия, маршрутные карты
и остальная технологическая документация по ТПП).
Цеховые технологи в техбюро занимаются вопросами разработки нор-
мативов на изготовление изделий (материальных и трудовых), разрабаты-
вают предложения по усовершенствованию существующих технологических
процессов, решают вопросы замены материалов и комплектующих изделий
(по согласованию с ОГТ), вносят соответствующие изменения в существую-
щую технологическую документацию. Технологи техбюро должны уметь расс-
читать загрузку технологического оборудования, потребность в недостаю-
щих станках и механизмах при изменении объема выпуска или номенклатуры
продукции, составить заявку на приобретение недостающего оборудования
или составить ТЗ на разработку нестандартного оборудования или оснаст-
ки. Они должны уметь планировать установку оборудования таким образом,
чтобы свести к минимуму пути перемещения заготовок. Основной их зада-
- 11 -
чей является поддержание заданных технологических режимов производства
и ликвидация их нарушений, анализ причин появления брака на закреплен-
ном за ними участке производства.
В связи с требованиями экологии технологу необходимо знать нали-
чие и мощность источников выделения вредных веществ или излучений в
окружающую среду, технологические приемы их предупреждения или умень-
шения, опасность, представляемую ими, наличие и технические характе-
ристики очистных устройств для очистки и регенерации промышленных сто-
ков и вредных выбросов в атмосферу, наличие и технические характерис-
тики защитных устройств.
Технологи участков в основном занимаются контролем хода произ-
водственного процесса с точки зрения его качества (выясняют причины
брака и принимают меры по его ликвидации или доработке, или готовят
предложения по его ликвидации, если для этого требуются усилия других
участков цеха или других цехов) и количества выпускаемой продукции.
Решают вопросы обеспечения материалами и комплектующими изделиями и
оценивают их качество. На участках испытания технологи проводят испы-
тания и тренировку на тренировочных или испытательных стендах выпущен-
ных приборов или узлов и измеряют параметры изделия на соответствие
техдокументации и требованиям ГОСТ или ТУ, проводят анализ видов и
причин брака. Все технологи цеха принимают участие в испытаниях специ-
альной оснастки и оборудования, проводят инструктаж и обучение рабо-
чих, выполняющих технологические операции, оказывают помощь в наладке
оборудования и оснастки.
Все технологи, принимающие участие в разработке и эксплуатации
технологических процессов должны знать процессы, свойственные произ-
водству РЭА.
1.3.4. Задачи экономических и коммерческих подразделений
В сегодняшних условиях на экономические и коммерческие подразде-
ления ложится тяжелая и сложная задача материального и финансового
обеспечения деятельности предприятия.
Поэтому задачами экономических и коммерческих подразделений явля-
ются:
1. Поиск клиентов;
2. Заключение договоров на поставку продукции;
3. Получение с клиентов оплаты за поставленную продукцию;
4. Заключение договоров на поставку сырья, комплектующих изделий,
топлива и энергии, инструментов, приборов, технологического и другого
оборудования;
5. Оплата поставщикам;
6. Планирование деятельности производственных подразделений;
7. Оплата труда сотрудников предприятия;
8. Расчеты с государством и местными органами управления (оплата
налогов, обязательных отчислений и т.д.);
9. Ведение финансовой документации предприятия.
1.3.5. Задачи вспомогательных служб и подразделений
Как следует из названия основной задачей этих подразделений явля-
ется помощь производственным подразделениям в выполнении их функций. В
связи с разнообразием условий, в которых работают различные предприя-
тия, перечень функций вспомогательных подразделений может существенно
различаться, однако ряд задач присутствует на большинстве предприятий.
Среди них основными являются:
1. Обеспечение предприятия кадрами сотрудников;
2. Ведение учета входящей и исходящей корреспонденции, получение
- 12 -
и отправка ее;
3. Ведение учета и хранение подлинников приказов и распоряжений;
4. Охрана государственной и коммерческой тайны;
5. Охрана труда и контроль за соблюдением правил техники безопас-
ности;
6. Подготовка предприятия к работе в особых условиях (война, по-
жар, радиоактивное и химическое загрязнение);
7. Ремонт и строительство производственных и административных по-
мещений;
8. Обеспечение служебных перевозок.
1.4. Система обеспечения качества продукции
В систему обеспечения качества продукции входит несколько направ-
лений работы, которые в большей или меньшей степени выполняются на
каждом предприятии. Среди них основными являются: создание нормативной
базы; метрологическое обеспечение производства; контроль хода техноло-
гического процесса и качества выпускаемой продукции; создание системы
обеспечения качества на предприятии. Рассмотрим их последовательно.
1.4.1. Система стандартизации
В соответствии с законом РФ "О стандартизации": стандартизация -
это деятельность по установлению норм, правил и характеристик (далее -
требований) в целях обеспечения:
- безопасности продукции, работ и услуг для окружающей среды,
жизни, здоровья и имущества людей;
- технической и информационной совместимости, а также взаимозаме-
няемости продукции;
- качества продукции, работ и услуг в соответствии с уровнем раз-
вития науки, техники и технологии;
- единства измерений;
- экономии всех видов ресурсов;
- безопасности хозяйственных объектов с учетом риска возникнове-
ния природных и техногенных катастроф и других чрезвычайных ситуаций;
- обороноспособности и мобилизационной готовности страны.
Назначением государственной системы стандартизации является уста-
новление взаимосвязанных правил и положений по порядку разработки всех
видов изделий, документации, технологических процессов и систем управ-
ления.
Стандарты бывают международные, национальные, отраслевые, науч-
но-технических и инженерных обществ, предприятия.
Существуют следующие виды стандартов:
- организационно-методические;
- термины и определения;
- номенклатура продукции или показателей качества;
- технические условия;
- общие технические условия;
- технические требования;
- общие технические требования;
- методы испытаний;
- правила приемки;
- правила хранения;
- правила транспортирования;
- правила упаковки;
- маркировка;
- эксплуатация и ремонт;
- и др.
- 13 -
Обозначения национальных стандартов в РФ: ГОСТ Р АБ.ВГДЕЖ-ЗИ, где
Р - обозначает стандарт РФ (может отсутствовать, если это стандарт СНГ
или СССР, это можно уточнить только по году утверждения: до 1992 г. -
СССР); АБ - обозначение комплекса стандартов, к которому относится
стандарт (один-два знака), иногда может отсутствовать; ВГДЕЖ - регист-
рационный номер стандарта в комплексе стандартов или в классификаторе
стандартов (от одной до пяти цифр); ЗИ - последние две цифры года пос-
леднего утверждения стандарта. После года утверждения может стоять
символ "А", если этот стандарт используется только в атомной энергети-
ке. Например, ГОСТ 3.1403-82 обозначает, что этот стандарт СССР отно-
сится к комплексу стандартов ЕСТД (единая система технологической до-
кументации), 1403 - порядковый номер в комплексе стандартов ЕСТД, 82 -
год последнего утверждения стандарта 1982 г.
В случае применения международного стандарта в качестве государс-
твенного стандарта РФ его обозначение строится по следующей схеме:
ГОСТ Р АБВ ГДЕЖЗ-ИК, где: АБВ - сокращенное название международной ор-
ганизации, которой принадлежит стандарт, в русской транскрипции; ГДЕЖЗ
- номер стандарта по классификатору международной организации, которой
он принадлежит; ИК - последние две цифры года его утверждения в ка-
честве государственного стандарта РФ. Например, государственный стан-
дарт РФ, оформленный на основе перевода стандарта ISO 9591:1992, имеет
обозначение ГОСТ Р ИСО 9591-93.
Некоторые примеры комплексов стандартов:
ГОСТ 1.хххх-хх - государственная система стандартизации (ГСС);
ГОСТ 2.хххх-хх - единая система конструкторской документации
(ЕСКД);
ГОСТ 3.хххх-хх - единая система технологической документации
(ЕСТД);
ГОСТ 6.хххх-хх - унифицированная система плановой документации;
ГОСТ 8.хххх-хх - государственная система обеспечения единства из-
мерений (ГСИ);
ГОСТ 12.хххх-хх - система стандартов безопасности труда (ССБТ);
ГОСТ 14.хххх-хх - единая система технологической подготовки про-
изводства (ЕСТПП);
ГОСТ 21.хххх-хх - унифицированная система проектной документации;
ГОСТ 24.хххх.х-хх - единая система стандартов АСУ;
ГОСТ 40.хххх-хх - системы обеспечения качества.
В качестве примера назначения комплекса стандартов рассмотрим
ЕСТД. В соответствии с ГОСТ 3.001-81 "ЕСТД. Общие положения" ЕСТД -
комплекс государственных стандартов и руководящих нормативных докумен-
тов, устанавливающих взаимосвязанные правила и положения по порядку
разработки, комплектации, оформления и обращения технологической доку-
ментации, применяемой при изготовлении и ремонте изделий (включая
контроль, испытания и перемещения). Назначением ЕСТД является:
1. Обеспечение применения различных методов и средств проектиро-
вания, обработки информации и различных технологических документов;
2. Обеспечение оптимальных условий при передаче технологической
документации;
3. Применение унифицированных бланков технологических документов;
4. Применение единых правил оформления технологических документов
в зависимости от типа и характера производства, состава и вида разра-
ботанных технологических процессов, применяемых способов их описания;
5. Создание необходимых условий для разработки прогрессивных ти-
повых и групповых технологических процессов;
6. Создание информационной базы для АСУП и САПР;
7. Создание предпосылок по снижению трудоемкости монтажно-техно-
логических работ в сфере технологической подготовки и управления про-
изводством;
- 14 -
8. Обеспечение взаимосвязи с комплексами стандартов ЕСКД и ЕСТПП.
В качестве пояснения, что такое группы стандартов, рассмотрим их
на примере ЕСТД:
0 - общие положения;
1 - основные стандарты;
2 - классификация и обозначения технологических документов;
3 - учет применения деталей и сборочных единиц в изделиях и
средствах технологической оснастки;
4 - основное производство, формы технологических документов и
правила их оформления на процессы, специализированные по видам работ;
5 - основное производство, формы технологических документов и
правила их оформления на испытания и контроль;
6 - вспомогательное производство, формы технологических докумен-
тов и правила их оформления;
7 - правила заполнения технологических документов;
9 - информационная база.
В качестве примера содержания стандарта рассмотрим содержание
стандарта вида технические требования. Он включает в себя:
- область применения;
- технические требования к продукции;
- обозначение продукции;
- правила упаковки и маркировки;
- правила хранения и транспортирования;
- правила приемки;
- методы испытаний;
- гарантийные обязательства;
- используемые термины;
- перечень нормативных документов, на которые даны ссылки в дан-
ном стандарте;
- приложения.
В РФ национальным органом по стандартизации является Госстандарт
РФ. Он утверждает организационно-методические стандарты и большинство
остальных, координирует и организует деятельность по стандартизации в
стране, представляет РФ в международных организациях по стандартиза-
ции. Кроме него стандарты могут утверждать:
- Минстрой РФ - стандарты в области строительства и строительных
материалов;
- Минприроды РФ - стандарты в области охраны окружающей среды.
Разработка национальных стандартов в РФ может проводиться специа-
лизированными институтами Госстандарта РФ, Минстроя РФ, Минприроды РФ,
головными и базовыми организациями по стандартизации по отраслям на-
родного хозяйства. В любом случае разработка стандарта включает в се-
бя:
- разработку ТЗ на стандарт;
- согласование ТЗ с головным органом государственного управления;
- разработка первой редакции стандарта;
- согласование первой редакции с заинтересованными организациями
по утвержденному списку;
- сбор отзывов потребителей и изготовителей продукции и заинтере-
сованных организаций;
- разработка второй редакции стандарта с учетом замечаний и пред-
ложений заинтересованных организаций;
- утверждение стандарта;
- внедрение стандарта в заинтересованных организациях.
Отраслевые стандарты разрабатываются и утверждаются соответствую-
щими министерствами и ведомствами и регламентируют те же вопросы, что
и государственные стандарты, однако являются обязательными только для
предприятий, подотчетных соответствующим ведомствам. Отраслевые стан-
- 15 -
дарты не могут нарушать требований государственных стандартов, но мо-
гут их расширять и дополнять или ужесточать с учетом конкретной специ-
фики данной отрасли. Структура обозначения отраслевого стандарта: ОСТ
АБ.ВГДЕ-ЖЗ, где АБ - код министерства или ведомства, утвердившего
стандарт; ВГДЕ - номер стандарта в системе данного ведомства (может
содержать любую структуру и количество знаков, принятую в данном ве-
домстве); ЖЗ - две последние цифры года последнего утверждения стан-
дарта. Примеры кодов министерств и ведомств:
4 - радиопромышленность;
11 - электронная промышленность;
21 - промышленность строительных материалов;
50 - Госстандарт РФ.
Стандарты научно-технических и инженерных обществ разрабатываются
и утверждаются соответствующими обществами для внутреннего применения,
они не могут нарушать требований государственных стандартов, но могут
их дополнять или ужесточать. Структура обозначений стандартов науч-
но-технических и инженерных обществ аналогична обозначению отраслевого
стандарта, только вместо ОСТ используется аббревиатура СТО, а вместо
кода ведомства используется аббревиатура данного научно-технического
или инженерного общества.
Стандарты предприятия разрабатываются и утверждаются соответству-
ющим предприятием для своих нужд. Они могут регламентировать любые
стороны жизнедеятельности предприятия, являются обязательными для всех
его подразделений. Стандарты предприятия не могут противоречить отрас-
левым или государственным стандартам, однако могут их дополнять, уточ-
нять, ужесточать с учетом конкретной специфики деятельности данного
предприятия. Структура обозначения стандарта предприятия аналогична
ГОСТ с заменой аббревиатуры ГОСТ Р на СТП.
Кроме стандартов в качестве нормативно-технических документов
(НТД) могут использоваться:
- руководящие документы (РД) министерств и ведомств, структура их
обозначения и статус аналогичен отраслевому стандарту с заменой букв
ОСТ на РД;
- методические указания (МУ), структура их обозначения и статус
аналогичен отраслевому стандарту или стандарту предприятия в зависи-
мости от того, кто их утвердил с заменой букв ОСТ или СТП на МУ;
- технические условия (ТУ) на продукцию или услуги, структура их
обозначения зависит от принадлежности предприятия и срока его сущест-
вования:
1. Если предприятие существует сравнительно давно, входит или
входило в структуру какого-либо министерства или ведомства, то его
технические условия имеют обозначение: ТУ АБ.ВГДЕЖЗИК.ЛМН-ОП, где АБ -
код министерства или ведомства, к которому принадлежит или принадлежа-
ло данное предприятие (как у ОСТ); ВГДЕЖЗИК - код предприятия по Обще-
российскому Классификатору Предприятий и Организаций (ОКПО); ЛМН - ре-
гистрационный номер ТУ по классификатору данного предприятия; ОП - две
последние цифры года утверждения ТУ.
2. Если предприятие существует недавно, сразу возникло как неза-
висимое, то его технические условия имеют обозначение: ТУ
АБВГ.ДЕЖ.ЗИКЛМНОП-РС, где: АБВГ - группа продукции по Общероссийскому
классификатору продукции (ОКП); ДЕЖ - регистрационный номер ТУ по
классификатору данного предприятия; ЗИКЛМНОП - код предприятия по ОК-
ПО; РС - две последние цифры года утверждения ТУ.
- другие (методики измерений, инструкции по поверке и т.д.).
1.4.2. Общие представления о международной стандартизации,
опыт развитых стран
- 16 -
В мире действует более 20 международных организаций по стандарти-
зации, построенных по отраслевому или региональному принципу. Каждая
из них имеет свои особенности. Рассмотрим только наиболее известные и
крупные из них.
Наиболее известной и крупной международной организацией по стан-
дартизации является ISO, в нее входит более 170 стран. Эта организация
разрабатывает международные стандарты всех возможных видов: организа-
ционно-методические, технические требования, методы испытаний и т.д.
Организационно ISO состоит из секретариата и технических комитетов по
направлениям деятельности, которые в свою очередь делятся на подкоми-
теты и рабочие группы по конкретным вопросам, связанным с разработкой
стандартов. Каждый технический комитет ведет одна из стран-членов ISO,
хотя в его работе участвуют представители всех заинтересованных стран.
Разработка стандартов ISO обычно происходит следующим образом:
выбирается за основу действующий национальный стандарт одной из
стран-лидеров в данной области и, в качестве первой редакции стандарта
ISO, переводится на английский, французский, немецкий и русский языки
и рассылается для ознакомления и сбора отзывов всем членам техническо-
го комитета по данному направлению. Затем на основании отзывов разра-
батывается вторая редакция и процесс повторяется. После этого собира-
ется заседание технического комитета, на котором обсуждаются разногла-
сия и вырабатывается единая редакция документа, которая утверждается
на основе консенсуса. Обозначения стандартов ISO аналогичны ГОСТ,
только год утверждения отделяется двоеточием, а не тире и пишется пол-
ностью. Следует помнить, что стандарты ISO носят рекомендательный ха-
рактер, хотя часто применяются в международных контрактах в качестве
обязательных.
Кроме ISO существует ряд региональных организаций по стандартиза-
ции. Наиболее влиятельной из них является SEN - организация по стан-
дартизации стран европейского общего рынка. Членами SEN являются все
страны-члены европейского союза (15 стран) плюс 4 присоединившихся к
ним европейских страны. В SEN принимают только промышленно развитые
страны с высоким уровнем качества продукции. США, России, Японии было
отказано в приеме при создании организации. Организационная структура
и порядок разработки стандартов в SEN тот же, что в ISO. Выполнение
требований стандартов SEN обязательно для всех стран-участников. Ос-
новное назначение стандартов SEN - заменить национальные стандарты
стран-участников по мере интеграции их в европейском союзе, поэтому
они утверждаются на основе консенсуса. Это приводит к длительной про-
цедуре их согласования, поэтому часто в международной практике исполь-
зуются в качестве нормативно-технических документов проекты стандартов
SEN. Обозначения стандартов SEN аналогичны ISO.
В мире существует несколько международных организаций по стандар-
тизации, построенных по отраслевому принципу. Наибольшую известность
из них имеет МЭК, которая курирует все вопросы, связанные с электри-
ческой и электронной техникой. Организационная структура и принципы
деятельности ее аналогичны ISO, часто они работают совместно и выпус-
кают единые документы, неоднократно делались попытки их слить в одну
организацию. Обозначения стандартов МЭК аналогичны ГОСТ, в случае вы-
пуска совместного стандарта с ISO он имеет обозначение ISO/IEC.
Существует ряд организаций ООН по вопросам стандартизации. Напри-
мер, EC UNO, которая курирует вопросы безопасности наземного транспор-
та и ее правила являются практически обязательными для всех стран-чле-
нов ООН, поскольку включены в международную правовую систему.
Нужно помнить, что кроме официально признанных международных
стандартов, существуют национальные стандарты развитых стран, которые
фактически используются в качестве международных. Например, шведский
стандарт MPR II используется к качестве международного стандарта, рег-
- 17 -
ламентирующего требования к мониторам для ПК.
Организация работ по стандартизации в большинстве стран мира
построена по похожим схемам. Разница обычно заключается в степени
централизации разработки стандартов и уровне участия в ней коммер-
ческих и общественных организаций. Следует отметить, что в большинстве
стран мира требования к продукции регламентируются не для производимой
продукции, а для потребляемой на территории данной страны. В условиях
рыночной экономики стандарт является орудием конкурентной борьбы, поэ-
тому участие в его разработке является оружием против возможных конку-
рентов: высокие требования отсекают слабых конкурентов, а низкие тре-
бования привлекают новых поставщиков.
В США нет единого правительственного органа, занимающегося стан-
дартизацией, а существует несколько федеральных институтов, занимаю-
щихся стандартизацией в определенных областях деятельности. Например,
ASTM - стандарты в области строительства, строительных материалов. Ак-
тивное участие в разработке стандартов принимают общественные органи-
зации. Например, многие стандарты на товары народного потребления раз-
работаны обществом потребителей. Коммерческие организации обычно при-
нимают участие в разработке стандартов на этапе их согласования и, до-
вольно часто, финансируют разработку стандартов на свою продукцию.
В ФРГ организация работ по стандартизации во многом похожа на
США, только меньше влияние общественных организаций и сильнее чувству-
ется влияние мощных концернов на повышение требований к качеству про-
дукции, чтобы уменьшить поставки дешевых товаров из других стран.
Во Франции централизованная система работ по стандартизации и NBS
полностью контролирует и координирует все работы в этой области. Ком-
мерческие и общественные организации могут участвовать в этой работе
только на этапе обсуждения и согласования стандарта.
1.4.3. Задачи службы стандартизации на предприятии
Служба стандартизации на предприятии может выполнять следующие
функции:
- головной организации по стандартизации своей отрасли;
- базовой организации по стандартизации своей подотрасли;
- службы стандартизации своего предприятия.
Необходимо отметить, что все эти функции или любое их сочетание могут
быть возложены на одну службу. В зависимости от выполняемых функций
различаются задачи службы стандартизации.
Основной задачей головной организации по стандартизации в отрасли
является координация работ по стандартизации с директивными органами,
Госстандартом, Минстроем, Минприроды и организациями своей отрасли.
Основными задачами базовой организации по стандартизации явля-
ются:
- разработка проектов стандартов на продукцию и методы ее испыта-
ний для своей подотрасли;
- согласование проектов стандартов смежных отраслей;
- экспертиза и согласование проектов ТУ, разработанных предприя-
тиями, на продукцию, закрепленную за базовой организацией.
Основными задачами службы стандартизации предприятия являются:
- ведение (хранение и актуализация) фонда нормативно-технической
документации по вопросам деятельности предприятия;
- разработка технических условий на продукцию, выпускаемую предп-
риятием;
- экспертиза и согласование проектов нормативно-технических доку-
ментов, поступающих на предприятие;
- разработка стандартов предприятия по внутренним вопросам его
деятельности.
- 18 -
1.4.4. Метрологическое обеспечение производства и задачи
службы главного метролога на предприятии
В соответствии с законом РФ "Об обеспечении единства измерений"
метрологическое обеспечение производства включает в себя все работы,
связанные с обеспечением единства и требуемой точности измерений в со-
ответствии с принятой на предприятии технологией производства и требо-
ваниями к качеству выпускаемой продукции.
Основными обязанностями метрологической службы являются:
1. Обеспечение единства и требуемой точности измерений, повышение
уровня метрологического обеспечения предприятия.
2. Внедрение в практику работы предприятия современных методов и
средств измерений и испытаний, направленное на повышение эффективности
производства, технического уровня и качества продукции.
3. Организация и проведение ремонта, метрологической аттестации и
поверки средств измерений и испытаний, находящихся в эксплуатации на
предприятии.
4. Проведение метрологической экспертизы проектов нормативно-тех-
нической, технологической и конструкторской документации, разрабатыва-
емой на предприятии, а также другими организациями по договорам с
предприятием для использования на данном предприятии.
5. Проведение работ по метрологическому обеспечению подготовки
производства к выпуску новой продукции или освоению новых технологи-
ческих процессов.
6. Участие в аттестации испытательных подразделений, в работе по
подготовке продукции к сертификации.
7. Осуществление метрологического надзора за состоянием и приме-
нением средств измерений и испытаний, за внедрением и соблюдением мет-
рологических правил, требований и норм, за метрологическим обеспечени-
ем производства в цехах, участках и отделах предприятия.
8. Определение оптимальной номенклатуры методик и средств измере-
ний и испытаний, соответствующей требованиям нормативно-технической,
технологической и конструкторской документации на выпускаемую продук-
цию и обеспечивающей повышение эффективности и безопасности производс-
тва.
9. Метрологическая аттестация методик выполнения измерений и ис-
пытаний, разрабатываемых на предприятии или по его заказу другими ор-
ганизациями для применения на данном предприятии.
10. Метрологическая аттестация стандартных образцов предприятия
состава и свойств веществ и материалов, разрабатываемых на предприятии
или по его заказу другими организациями для применения на данном
предприятии.
11. Метрологическая аттестация автоматизированных систем управле-
ния технологическими процессами и информационно-измерительных систем,
применяемых в процессе производства или испытаний продукции.
12. Разработка программ метрологической аттестации нестандартизо-
ванных средств измерений и испытаний, автоматизированных систем управ-
ления технологическими процессами, информационно-измерительных систем,
стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов, разрабо-
танных на предприятии или проверка их наличия и соответствия их предъ-
являемым требованиям при получении указанных технических средств от их
разработчика или изготовителя.
1.4.5. Контроль хода технологического процесса и качества
выпускаемой продукции и задачи ЦЗЛ и ОТК
В процессе производства необходимо контролировать соблюдение тех-
- 19 -
нологических режимов производства и качество выпускаемой продукции, а
также поступающего на предприятие сырья, материалов, комплектующих из-
делий. Кроме того, необходимо контролировать качество полуфабрикатов,
получаемых в процессе производства. Поэтому система контроля обычно
состоит из трех звеньев: контроль на рабочих местах, лабораторный
контроль и контроль ОТК. Распределение обязанностей зависит от внут-
ренней структуры предприятия, принятой технологии производства, приме-
няемых методов контроля. Обычно, деление происходит по следующим прин-
ципам: все, что связано с другими предприятиями (входной контроль и
контроль качества выпускаемой продукции) - работа ОТК; простые нагляд-
ные методы контроля - на рабочих местах; сложные методы контроля - ра-
бота ЦЗЛ. Конечно, это деление очень условно, но в конкретной ситуации
предприятия оно обычно выполняется.
Основными задачами ЦЗЛ являются:
1. Входной контроль физико-химических свойств поступающих на за-
вод сырьевых материалов и комплектующих изделий;
2. Текущий и периодический контроль физико-химических свойств об-
работанных сырьевых материалов, комплектующих изделий, полуфабрикатов
и готовой продукции;
3. Содействие внедрению в производство передовых технологических
процессов и оборудования, обеспечивающих повышение качества и снижение
себестоимости выпускаемой продукции;
4. Контроль физико-химических свойств продукции, выпускаемой на
предприятии, на соответствие требованиям стандартов, технических усло-
вий, договоров и контрактов на поставку продукции;
5. Внедрение современных средств и методов измерений;
6. Участие в работе по созданию и внедрению новой техники и тех-
нологии в производство.
Основными обязанностями ОТК являются:
1. Контроль качества выпускаемой продукции и предотвращение пос-
тавки потребителям продукции, не соответствующей требованиям стандар-
тов, технических условий и описаний, договоров, контрактов, проект-
но-конструкторской и технологической документации, утвержденным образ-
цам-эталонам, другой нормативно-технической документации;
2. Входной контроль качества сырьевых материалов и комплектующих
изделий, поступающих на предприятие;
3. Укрепление производственной дисциплины и повышение ответствен-
ности всех звеньев производства за качество выпускаемой продукции;
4. Анализ причин брака, эффективности системы технического конт-
роля;
5. Внедрение прогрессивных методов контроля качества выпускаемой
продукции;
6. Надзор за осуществлением технологического контроля в процессе
производства;
7. Совершенствование системы технического контроля на предприя-
тии;
8. Участие в разработке технологических регламентов производства;
9. Участие в разработке технических условий и описаний на выпус-
каемую продукцию;
10. Участие в разработке договоров и контрактов на поставку про-
дукции;
11. Участие в разработке мероприятий по устранению причин брака;
12. Участие в разработке технических условий, договоров и конт-
рактов на приобретаемые сырьевые материалы, комплектующие изделия;
13. Участие в согласовании проектов стандартов, технических усло-
вий, договоров и контрактов, разработанных другими организациями;
14. Участие в испытаниях новых и модернизированных образцов про-
дукции;
- 20 -
15. Участие в подготовке к сертификации продукции предприятия;
16. Назначает и проводит не предусмотренные технологическим рег-
ламентом выборочные проверки качества готовой продукции, сырьевых ма-
териалов, комплектующих изделий и полуфабрикатов, качества выполнения
отдельных технологических операций, качества упаковки и хранения сырь-
евых материалов, комплектующих изделий и готовой продукции, а также
другие проверки, необходимые для обеспечения выпуска продукции в соот-
ветствии с установленными требованиями;
17. Контролирует выполнение работ по ликвидации забракованной
продукции;
18. Контролирует правильность упаковки, маркировки и хранения го-
товой продукции;
19. Контролирует правильность хранения сырьевых материалов и
комплектующих изделий;
20. Контролирует изолирование и неприменение в производстве бра-
кованных сырьевых материалов, комплектующих изделий и полуфабрикатов;
21. Контролирует осуществление мероприятий, направленных на сво-
евременное внедрение новых стандартов и технических условий и описа-
ний, договоров и контрактов на поставку продукции, изменений к дейс-
твующим стандартам и техническим условиям и описаниям, договорам и
контрактам на поставку продукции;
22. Контролирует качество ремонта технологического оборудования;
23. Оформляет документы, удостоверяющие соответствие продукции
установленным требованиям;
24. Оформляет рекламации на негодные сырьевые материалы и комп-
лектующие изделия, поступившие на предприятие;
25. Ведет учет претензий по качеству продукции предприятия, выд-
вигаемых потребителями (как формально оформленных, так и неофициаль-
ных), и принятых по ним мер;
26. Разрабатывает предложения о повышении требований к качеству
продукции предприятия, потребляемых сырьевых материалов и комплектую-
щих изделий, системе технологического контроля, технологической дис-
циплине производства.
1.4.6. Системы обеспечения качества продукции.
Международный и отечественный опыт
Жизненный цикл продукции включает в себя все работы, производимые
с ней от момента зарождения идеи ее создания до момента ее утилизации
или захоронения. Он включает в себя проведение НИР, ОКР, ТПП, изготов-
ление, монтаж, наладку, испытания, эксплуатацию, ремонт, периодические
проверки работоспособности, утилизацию или захоронение.
Качество продукции - свойство продукции отвечать предъявляемым к
ней требованиям.
Система обеспечения качества продукции - комплекс организационно-
методических и нормативно-технических документов, регламентирующих
правила организации работ на всех или некоторых стадиях жизненного
цикла изделия в зависимости от того, какие стадии выполняются на дан-
ном предприятии. В этот комплекс могут входить государственные и от-
раслевые стандарты на продукцию и методы испытаний, технологические
регламенты производства, должностные инструкции сотрудников, организа-
ционно-методические стандарты предприятия. Главная задача этого комп-
лекса - определить порядок действий при проведении работ и ответствен-
ность каждого сотрудника за его действия, ввести критерии оценки ка-
чества труда сотрудников.
В настоящее время основополагающими стандартами в области созда-
ния и оценки систем обеспечения качества, принятыми во всем мире, яв-
ляются стандарты серии ISO 9000 или их русский перевод ГОСТ 40. Эта
- 21 -
серия стандартов включает в себя основные положения, термины и опреде-
ления, а также основные требования к системам обеспечения качества,
охватывающим различные стадии жизненного цикла продукции. Основой для
разработки этой серии стандартов послужила система КС УКП, действовав-
шая в нашей стране в 70-80-е годы, поэтому для наших специалистов в
области обеспечения качества эти стандарты новостью не являются.
Основные принципы этой серии стандартов:
- главную ответственность за качество несут высшие должностные
лица предприятия;
- на предприятии должна быть четко определена последовательность
действий при проведении работ;
- должны быть четко определены требования к каждому действию
(операции);
- должна быть четкая персональная ответственность за качество
каждого действия;
- система контроля должна охватывать весь технологический про-
цесс.
1.4.7. Сертификация продукции и систем качества.
Международный опыт и система сертификации ГОСТ Р
Сертификация - это процесс проверки соответствия предъявляемым
требованиям. В зависимости от того, что сертифицируется может быть
сертификация продукции, услуг, систем качества и т.д.
Сертификация продукции может проводиться:
- ее изготовителем - сертификация первой стороной;
- ее потребителем - сертификация второй стороной;
- независимым сертификационным центром - сертификация третьей
стороной.
В настоящее время при сертификации продукции широко используется
так называемая трехкатегорийная классификация показателей качества:
1. Показатели качества, которые могут быть проверены потребителем
непосредственно при получении продукции (внешний вид, работоспособ-
ность и т.д.);
2. Показатели качества, которые могут быть проверены "нормальным"
потребителем в условиях нормальной эксплуатации (показатели надежнос-
ти, качества работы и т.д.);
3. Показатели качества, которые могут быть проверены только в
специальных условиях или с помощью специальной аппаратуры (надежность
в экстремальных условиях, экологическая безопасность и т.д.).
В соответствии с этим делением показателей качества существуют
обязательная и добровольная сертификация. Обязательная сертификация -
сертификация продукции, проводимая по решению директивных органов, без
которой реализация продукции запрещена. Обязательная сертификация в
большинстве стран (в том числе в нашей) включает в себя сертификацию
по показателям качества, характеризующим безопасность применения дан-
ной продукции, ее экологическую безвредность. Обязательная сертифика-
ция проводится специально уполномоченными на это (аккредитованными)
сертификационными центрами.
Добровольная сертификация проводится по желанию фирмы изготовите-
ля или потребителя продукции по любым показателям качества, интересую-
щим эти фирмы, сертификационным центром, которому они доверяют. Напри-
мер, самый известный в мире сертификационный центр - "Ллойд регистр"
никем не аккредитован, а его сертификаты в области судостроения приз-
наются всеми страховыми компаниями мира.
Сертификация продукции может проводиться по нескольким схемам:
1. Сертификация партии продукции - проверяется в соответствии с
нормативно-техническим документом партия продукции и именно на нее вы-
- 22 -
дается сертификат.
2. Сертификация продукции с проверкой (аттестацией, сертификаци-
ей) производства - проверяется в соответствии с нормативно-техническим
документом выпускаемая продукция, проверяется производство (технологи-
ческое оборудование, технологическая и организационно-распорядительная
документация, система контроля качества), выдается сертификат на дан-
ную продукцию на срок от 1 до 3 лет, периодически сертификационным
центром проводятся проверки качества выпускаемой продукции и состояния
производства.
3. Сертификация продукции с сертификацией системы качества на
предприятии - проверяется система качества, действующая на предприя-
тии, производство и выпускаемая продукция, выдается сертификат на сис-
тему качества и всю продукцию предприятия на срок от 1 до 3 лет, пери-
одически сертификационным центром проводятся проверки качества выпус-
каемой продукции и действия системы качества.
1.5. Типы производств и технологических процессов.
Состав типового технологического процесса РЭА.
Производственный процесс - совокупность всех действий людей, ору-
дий производства, необходимых на данном предприятии для изготовления
или ремонта выпускаемых изделий РЭА, т.е. изготовление, сборка, конт-
роль качества, хранение и перемещение деталей, полуфабрикатов и сбо-
рочных единиц на всех стадиях изготовления; организация снабжения и
обслуживания рабочих мест, участков и цехов, управление всеми звеньями
производства, а также комплекс мероприятий по технологической подго-
товке производства.
Технологический процесс (ГОСТ 3.1109) - часть производственного
процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или)
определению состояния предмета труда. Технологические процессы строят
по основным методам их выполнения (процессы литья, механической и тер-
мической обработки, покрытий, сборки, монтажа и контроля РЭА) и разде-
ляют на операции.
Технологическая операция (ГОСТ 3.1109. Термины и определения. Ос-
новные понятия) - законченная часть технологического процесса, выпол-
няемая непрерывно на одном рабочем месте (над одним или несколькими
одновременно изготовляемыми или собираемыми изделиями одним или нес-
колькими рабочими). Технологическая операция является основной едини-
цей производственного планирования и учета. На основе операций оцени-
вается трудоемкость изготовления изделий и устанавливаются нормы вре-
мени и расценки, определяется требуемое количество рабочих, оборудова-
ния, приспособлений и инструментов, себестоимость изготовления (сбор-
ки); ведется календарное планирование и осуществляется контроль ка-
чества и сроков выполнения работ.
В условиях автоматизированного производства под операцией следует
понимать законченную часть технологического процесса, выполняемую неп-
рерывно на автоматической линии, которая состоит из нескольких единиц
технологического оборудования, связанных автоматически действующими
транспортно-загрузочными устройствами.
Кроме технологических операций в технологический процесс входят
ряд необходимых вспомогательных операций (транспортных, контрольных,
маркировочных и т.п.).
Операция, в свою очередь состоит из технологических переходов,
установов, позиций (ГОСТ 3.1109). Технологический переход - закончен-
ная часть технологической операции, выполняемая одними и теми же
средствами технологического оснащения при постоянном технологическом
режиме и установке. Установ - часть технологической операции, выполня-
емая при неизменном закреплении обрабатываемой заготовки или собирае-
- 23 -
мой сборочной единицы. Позиция - фиксированное положение, занимаемое
неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сбо-
рочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента.
Тип производственного процесса обусловлен типом производства. Тип
производства характеризуется коэффициентом закрепления операций за од-
ним рабочим местом К=О/Р (1), где О - количество различных операций,
выполняемых на данном производстве; Р - количество рабочих мест для
выполнения различных операций на данном производстве. Значение коэффи-
циента К (коэффициент серийности) принимается для планового периода (1
месяц) следующих типов производств:
- массового К=1;
- крупносерийного 1
? ????????ления ?
? ??????????????? ?возмущающие
???????????????????????????????????воздействия
Рис. 7. Обобщенная структура системы управления, где: X(t) - ин-
формация о состоянии системы; U(t) - управляющее воздействие.
??????????????????????????????????????????????????????????????????????
Т.к. любой процесс управления является целенаправленным процессом,
должна быть известна цель управления. Это значит, что управляющему ор-
гану должна быть известна цель управления, т.е. информация, используя
которую можно определить желаемое состояние объекта управления. Управ-
ляющий орган воздействует на объект управления так, чтобы его состоя-
ние соответствовало желаемому.
Объект управления представляет собой открытую систему, т.е. нахо-
- 46 -
дится в динамическом взаимодействии с окружающей средой. Влияние внеш-
ней среды носит неконтролируемый характер и выражается в случайном из-
менении его состояния. Воздействие окружающей среды на объект управле-
ния называется возмущающим воздействием.
Для формального описания задачи управления введем некоторые опре-
деления. Предположим, что доступная информация об объекте управления
содержится в n функциях от времени X 4i 0(t), i=1,2...n. Будем рассматри-
вать переменные X 4i 0 как компоненты многомерной векторной функции X(t),
называемой вектором состояния объекта управления. В системе управления
эти переменные являются контролируемыми выходными переменными объекта
управления и одновременно входными переменными управляющего органа
(см. рис. 7).
Состояние объекта управления изменяется под воздействием возмуща-
ющих факторов F(t)={f 41 0(t),f 42 0(t),....,f 4k 0(t)}, называемых вектором воз-
мущения, и целенаправленного влияния управляющего органа, называемого
вектором управления U(t)={u 41 0(t),u 42 0(t),...,u 4m 0(t)}. В системе управления
переменные u 4j 0(t) являются входными переменными объекта управления и
одновременно выходными управляющего органа.
В любой момент времени t состояние объекта управления X(t) явля-
ется функцией векторов U(t), F(t), а также начального состояния X 4o 0(t),
т.е. X(t)=X{U(t),F(t),X 4o 0(t)} (7).
Уравнение (7) есть математическая модель объекта управления, опи-
сывающая закон его функционирования, в котором единственным изменяемым
целенаправленно фактором является вектор управления U(t). Задача уп-
равления формулируется следующим образом: найти такие вектор управле-
ния и вектор состояния, которые обеспечивают достижение цели управле-
ния. Цель управления может иметь различную формулировку, однако в
большинстве случаев ее можно формально определить значением J 5* 0 некото-
рого функционала J, который называют критерием управления или целевой
функцией: J= J{ X(t),F(t),U(t)} (8).
В реальных объектах управления вектор состояния и вектор управле-
ния могут находиться в определенной конечной области значений:
U(t)сA(t), X(t)сB(t) (9). Здесь А и В - замкнутые области соответс-
твенно векторного пространства управлений и состояний.
Решение задачи заключается в том, чтобы найти такие значения век-
торов состояния X 5* 0(t) и управления U 5* 0(t), при которых выполняется ус-
ловие J{X 5* 0(t),F(t),U 5* 0(t),X 4o 0(t)}=J 5* 0 (10) и одновременно удовлетворяются
ограничения (9).
Если задачу управления поставить несколько по-другому, тогда она
примет следующий вид: найти и реализовать функциональную зависимость
U 5* 0(t)=U{X(t),F(t)} (11), обеспечивающую наилучшее приближение к задан-
ному значению критерия управления. Выражение (11) называется алгорит-
мом управления. Определение программы управления заключается в выра-
ботке траектории движения системы X 5* 0(t) в пространстве параметров ее
состояния.
Контроль состоит в измерении значений компонентов вектора состоя-
ния X(t) по вектору наблюдения Z(t) и определении вектора ошибки e(t)
при наличии возмущающих воздействий F(t).
Формирование управляющего воздействии (принятие решений) заключа-
ется в определении значений управляемых переменных, приводящих объект
управления в желаемое состояние.
Функциональная схема системы управления приведена на рис. 8.
Функциональная схема системы регулирования отличается от приведенной
выше тем, что отсутствует программатор. Желаемое состояние объекта за-
дается извне и то, чем оно задается, называется обычно задающим воз-
действием.
2.2. Классификация систем управления.
- 47 -
Рассмотрим классификацию систем управления по следующим призна-
кам:
??????????????????????????????????????????????????????????????????????
????????????????? ??????????X 5* 0(t) ????????????? ??????????????
?цель управления??>?програм-? ?устройство ?e(t) ?устройство ?
????????????????? ? матор ??????>? сравнения ?????>?определения-?
?????????? ????????????? ?управл.воз- ?
Z(t) /? ?действия ?
??????????? ??????????????
? датчик ? U (t) ?
??????????? ?
X^(t) ? ?/
??????????????? ??????????????
F(t) ???????>? объект ?
?управления ? U^(t) ? ный орган ?
??????????????? ??????????????
Рис. 8. Функциональная схема системы управления
??????????????????????????????????????????????????????????????????????
- степень автоматизации функций управления;
- степень сложности;
- степень определенности.
В зависимости от степени автоматизации функций управления разли-
чают ручное, автоматизированное и автоматическое управление. При руч-
ном управлении все функции управления выполняются человеком-операто-
ром. Автоматизированным называют процесс управления, в котором часть
функций выполняется человеком, а другая часть - автоматическими уст-
ройствами. При автоматическом управлении все функции выполняются авто-
матическими устройствами. Соответственно системы управления называются
автоматизированными или автоматическими.
По степени сложности системы управления делят на простые и слож-
ные. Строгого определения, позволяющего различить эти понятия, не су-
ществует. Интуитивно представление о сложной системе можно получить,
рассмотрев свойства систем, состоящих из большого числа элементов.
Сложной системе соответствует сложный орган управления. Тогда совокуп-
ность сложного управляющего органа и сложного объекта управления назо-
вем сложной системой управления. Сложные системы управления имеют сле-
дующие особенности:
1. Число параметров, которыми описывается сложная система, весьма
велико. Многие из этих параметров не поддаются количественному описа-
нию и измерению.
2. Цели управления не поддаются формальному описанию без сущест-
венных упрощений. Цели управления являются функциями времени. Система
может состоять из подсистем, каждая из которых имеет собственную цель
управления. В процессе управления надо согласовывать цели подсистем с
общей целью системы, что, как правило, является сложной задачей.
3. Трудно или даже невозможно дать строгое формальное описание
сложной системы управления. Как правило, при моделировании таких сис-
тем основной задачей является поиск разумного упрощения.
По степени определенности системы управления обычно разбивают на
детерминированные и вероятностные (стохастические). Детерминированной
системой называют систему, в которой по ее предыдущему состоянию и не-
которой дополнительной информации можно безошибочно предсказать ее
последующее состояние. В вероятностной системе на основе предыдущего
состояния и дополнительной информации можно предсказать и определить
вероятность каждого из последующих.
Разбиение систем на простые и сложные, детерминированные и веро-
ятностные весьма условно. К числу простых детерминированных систем
- 48 -
можно отнести автопилот. Примером сложной детерминированной системы
является ЭВМ. Простой вероятностной системой можно назвать систему
статистического контроля качества продукции предприятия по одному или
нескольким параметрам, которая предусматривает выборочную проверку за-
данных параметров с определенной периодичностью. Сложной вероятностной
системой является производственное предприятие, крупная строительная
организация и т.д.
2.3. Характеристика систем управления технологическими
процессами.
Взаимосвязанную совокупность оборудования, на котором выполняется
технологический процесс, назовем технологической системой. Представим
технологическую систему в виде многомерного объекта, описываемого тре-
мя группами переменных. Первую группу переменных обозначим вектором
W(t), составляющие которого W 41 0(t),W 42 0(t),...,W 4m 0(t) представляют собой
параметры, характеризующие свойства и количество входных продуктов.
Вторая группа переменных V(t)={V 41 0(t),V 42 0(t),...,V 4n 0(t)} представляет со-
бой параметры, характеризующие свойства и количество выходного продук-
та. Третья группа составлена из параметров, характеризующих условия
протекания технологического процесса Z(t)={Z 41 0(t),Z 42 0(t),...,Z 4l 0(t)}. В
общем случае состояние технологической системы характеризуется всеми
вышеприведенными переменными.
Однако, размерность векторов в реальных условиях весьма велика и
превышает возможности управляющего органа. Кроме того, на практике
часть переменных либо не требуется измерять, т.е. они не существенны с
точки зрения цели управления, либо измерять невозможно из-за техничес-
ких сложностей.
Поэтому только часть составляющих векторов используют для форми-
рования вектора состояния X(t). Переменные вектора состояния условно
разобьем на две группы. В первую группу включим те переменные, которые
можно целенаправленно изменять в процессе управления. Назовем их уп-
равляемыми переменными. В качестве управляемых переменных выбирают те
составляющие, целенаправленное изменение которых технически возможно и
существенно влияет на показатель цели управления. Вторую группу соста-
вим из переменных, которые измеряются и используются при формировании
управляющего воздействия, но не могут целенаправленно изменяться при
управлении данным технологическим процессом. Переменные, которые не
вошли в первые две группы, будем рассматривать как неконтролируемые
возмущающие воздействия. Поэтому технологическую систему можно предс-
тавить схемой, приведенной на рис. 9.
??????????????????????????????????????????????????????????????????????
????????????????
U(t)??????>? Ф(.) ?????????>X(t)
F(t)??????>????????????????
Рис. 9. Схема технологической системы.
??????????????????????????????????????????????????????????????????????
Здесь U(t) - вектор управления, F(t) - вектор возмущения, X(t) -
вектор состояния, т.е. технологическую систему можно рассматривать как
преобразователь входных функций. Поэтому X(t)=Ф(U(t),F(t)) (12), где Ф
- оператор преобразования. Это выражение является формальным описанием
технологической системы, т.е. ее моделью.
Определим технологический процесс как целенаправленную смену сос-
тояний X(t)={X 41 0(t),X 42 0(t),...,X 4k 0(t)}, которые назовем параметрами тех-
нологического процесса. Задачу управления технологическим процессом
можно сформулировать следующим образом: найти такое состояние техноло-
гического процесса X 5* 0(t) (технологический режим) и такое управляющее
воздействие U 5* 0(t), которые удовлетворяют как цели управления, так и
- 49 -
ограничениям вида (9).
2.4. Технико-экономическая эффективность как целевая
функция системы.
Одним из основных критериев управления (целевой функцией системы
управления) J (см. выражение (8)), является технико-экономическая эф-
фективность функционирования системы. Технологические показатели эф-
фективности отражают следующие стороны функционирования ТС:
- количество выпущенной продукции;
- качество выпускаемой продукции;
- количество израсходованного топлива, энергии, сырьевых материа-
лов и комплектующих изделий;
- технологическое оборудование, использованное при выпуске про-
дукции;
- количество и квалификация производственного персонала.
Технологические показатели эффективности, описывающие количество
выпущенной продукции, могут определяться за единицу измерения кален-
дарного времени (месяц), за единицу измерения наработки оборудования
(час, смена), за единицу измерения израсходованного топлива, энергии,
сырья, комплектующих изделий (тонна, кВтчас, тыс.шт.). Аналогично это-
му, показатели, описывающие расход топлива и другие затраты могут оп-
ределяться за единицу календарного времени, а также на выпуск единицы
продукции. Показатели, описывающие качество, часто определяют как долю
продукции, выпущенной определенными группами качества (марками, кате-
гориями, сортами) по отношению ко всей продукции, выпущенной за едини-
цу календарного времени, и т.п. Показатели, характеризующие использо-
вание оборудования (число вынужденных остановов, суммарная длитель-
ность простоев и т.д.) относят к календарному времени.
Организационные показатели эффективности отражают трудовые затра-
ты персонала на производство продукции и выражают в единицах трудовых
затрат (человеко-часах). Эти показатели определяют как календарное
время, затраченное на выпуск продукции.
Экономические показатели эффективности отражают экономические ре-
зультаты функционирования ТС и выражают либо в денежных единицах, либо
в единицах, определяющих степень соответствия этих результатов затра-
тами на ТС. Этот показатель имеет вид: W 4i 0= F(Ц 4t 0,С 4t 0,K) (13), где Ц 4t 0 -
стоимость продукции в оптовых ценах, произведенной за время t; C 4t 0 -
себестоимость продукции, произведенной за время t; К - капитальные
вложения и предпроизводственные затраты, отнесенные к периоду t; F -
некоторая функция.
Наиболее распространенными показателями эффективности являются
прибыль П 4t 0=Ц 4t 0-C 4t 0 (14) и чистая прибыль Ч 4t 0=Ц 4t 0-C 4t 0-E 4н 0*К (15), где Е 4н 0 -
нормативный коэффициент капитальных вложений; приведенные затраты, ко-
торые учитывают затраты только на выпуск продукции и не учитывают ее
стоимость Е 4t 0=C 4t 0+Е 4н 0*К (16); коэффициент экономической эффективности ка-
питальных вложений К 4эк 0=П 4t 0/К=(Ц 4t 0-C 4t 0)/К (17). Величина, обратная коэффи-
циенту экономической эффективности, называется сроком окупаемости ка-
питальных вложений.
Рассмотрим пример функционала, описывающего технико-экономическую
эффективность работы системы (производства). В качестве примера расс-
мотрим месячную прибыль, остающуюся в распоряжении предприятия,
П 4п 0=П 4t 0-H 4п 0-О 4тп 0-С 4у 0-Н 4ж 0 (18). Будем считать, что предприятие занимается
производством и не имеет соисполнителей. Введем обозначения:
З - начисленная зарплата персонала;
С 4с 0 - обязательные отчисления на социальное страхование (5,4 % от
З);
З 4м 0 - установленный минимум заработной платы в РФ (56000 руб.);
- 50 -
N - количество сотрудников на предприятии (среднесписочный состав
за рассматриваемый период);
М 4с 0 - обязательные отчисления на медицинское страхование (3,6 % от
З);
П 4ф1 0 - обязательные отчисления в пенсионный фонд с сотрудников (1
% от З);
П 4ф2 0 - обязательные отчисления в пенсионный фонд с предприятия (28
% от З);
Ф 4з 0 - обязательные отчисления в фонд занятости (2 % от З);
Т 4н 0 - транспортный налог (1 % от З);
П 4н 0 - подоходный налог с сотрудников (12 % от (З-П 4ф1 0));
З 4н 0 - полученная на руки сотрудниками заработная плата
(З 4н 0=З-П 4ф1 0-П 4н 0 (19));
А - амортизационные отчисления на полное восстановление оборудо-
вания;
Д 4н 0 - налог на пользователей автомобильных дорог (0,8 % от Ц 4t 0);
Н 4с 0 - налог на имущество предприятия (1,5 % от его среднегодовой
стоимости);
М - затраты на сырье, материалы, комплектующие изделия;
И - затраты на инструменты, приспособления и оснастку;
К 4р 0 - командировочные расходы (в установленных правительством пре-
делах);
Н 4р 0 - накладные расходы;
С 4у 0 - сбор на нужды образовательных учреждений (1 % от З);
Н 4ж 0 - налог на содержание жилищного фонда (1,5 % от Ц 4t 0);
тогда C 4t 0= 7( 0З+С 4с 0+М 4с 0+П 4ф2 0+Ф 4з 0+Т 4н 0+А+Д 4н 0+Н 4с 0+М+И+К 4р 0+Н 4р 0 З 7, 06*N*З 4м
79 06*N*З 4м 0+С 4с 0+М 4с 0+П 4ф2 0+Ф 4з 0+Т 4н 0+А+Д 4н 0+Н 4с 0+М+И+К 4р 0+Н 4р 0 З 7. 06*N*З 4м 0 (20);
Ц 4п 0 - договорная цена продукции (Ц 4п 0=Ц 4t 0+Н 4дс 0+С 4н 0 (21));
Н 4дс 0 - налог на добавленную стоимость (20 % от Ц 4t 0);
С 4н 0 - специальный налог (1,5 % от Ц 4t 0);
Н 4п 0 - налог на прибыль (38 % от П 4t 0);
О 4тп 0 - оплата труда персонала из прибыли:
О 4тп 0= 7( 00 З 7, 06*N*З 4м
79 0(З-6*N*З 4м 0)(1+С' 4с 0+М' 4с 0+П' 4ф2 0+Ф' 4з 0+Т' 4н 0) З 7. 06*N*З 4м 0 (22);
' - приведенные ставки налогов (С` 4с 0=C 4c 0/100 и т.д.).
Здесь приведена только часть затрат, наиболее распространенных, обяза-
тельных для всех предприятий, остальные не учтены, например, обучение
персонала, платежи банкам, налоги на рекламу и т.д., всего около 70
видов налогов. Ставки налогов даны для г. Москвы по состоянию на ав-
густ 1995 г. Таким образом:
П 4п 0=0,494*Ц 4п 0-0,995*З 4н 0-0,62*(А+Н 4с 0+М+И+К 4р 0+Н 4р 0) З 7, 06*N*З 4м 0 (23).
Из этого выражения, между прочим, следует, что в случае уплаты всех
налогов З 4н 7, 00,496*Ц 4п 0.
Таким образом, при оценке функционирования технологической систе-
мы как на этапе ее проектирования, так и на этапе ее функционирования
возможно использование вышеприведенных показателей. При оценке качест-
ва управления эффект от применения автоматизированной или автоматичес-
кой управляющей системы оценивают путем сравнения экономических пока-
зателей системы до автоматизации и после. Как уже выше указывалось,
применение ГПС по степени своей эффективности отличается для различных
видов производств. Эти же показатели используют при проектировании ТС.
Следует отметить, что в показатель себестоимости продукции входят
затраты на единицу продукции, включая и накладные расходы. Чем больше
выпускаемая партия (крупно-серийное или массовое производство), тем
меньше себестоимость единицы выпускаемой продукции.
2.5. Основные типы систем управления технологическими
процессами.
- 51 -
1. Системы программного регулирования. Если технологический режим
не зависит от внешних условий (например, качества исходных сырьевых
материалов) и может быть рассчитан заранее, то целью управления явля-
ется минимизация отклонений текущих значений управляемых параметров от
заданных, т.е. требуется осуществлять управление технологическим про-
цессом по заранее заданной программе. В частном случае, когда все за-
данные значения параметров не зависят от времени, процесс регулирова-
ния сводится к процессу стабилизации технологических параметров. В ка-
честве примера таких процессов можно привести поддержание заданных
температурных режимов при термической обработке материалов.
2. Системы оптимизации параметров технологических процессов. В
тех случаях, когда наилучший режим не может быть задан заранее, т.к.
его выбор зависит от ряда факторов, информация о которых появляется в
ходе процесса, решается задача оптимизации технологического режима.
Например, технологический режим обработки материалов зависит от хими-
ческого состава сырьевых материалов, который может колебаться и стано-
вится известным только в процессе производства. При этом она формули-
руется следующим образом: надо найти такое значение X(t)=X 5* 0(t), кото-
рое обеспечивает maxQ=Q[X 4k 0(t),X 5* 0(t)] (24). Технологический режим X 5* 0(t)
является оптимальным по критерию (24), Х 4к 0(t) - контролируемые перемен-
ные качества входа. Возможная схема системы, реализующей описанное уп-
равление, приведена на рис. 8.
3. Системы оптимизации порядка выполнения технологических опера-
ций. В дискретных системах технологический режим определяется порядком
и длительностью выполнения технологических операций. Выбор порядка и
длительности, т.е. программы управления, заключается в определении
времени начала и окончания операций на определенном станке с учетом
заданной технологии обработки деталей, производительности станков,
длительности их переналадки и ряда других факторов. Критерием опти-
мальности является время технологического цикла, которое требуется ми-
нимизировать. Для оптимального выбора программы требуется решить зада-
чу комбинаторного типа, размерность которой зависит от разнообразия
обрабатываемых деталей и числа обрабатывающих станков. Очевидно, что
даже для небольшого участка число вариантов программы оказывается
столь большим, что исключает возможность использования простых вычис-
лительных алгоритмов для отыскания оптимального решения. Практическая
значимость задач этого типа обусловила развитие большого количества
методов их решения, совокупность которых составляет теорию расписания
или календарного планирования, часто эти задачи решаются методами тео-
рии графов. Дискретное производство в отличие от непрерывного характе-
ризуется большей стабильностью технологического режима, что позволяет
рассчитывать его заранее, а в процессе управления осуществлять лишь
оперативное регулирование. Поэтому выбор программы управления в диск-
ретных системах выделен в самостоятельную функцию управления - плани-
рование работы технологических подразделений (участок, линия, цех).
Этот класс задач наиболее характерен для систем управления ГПС (ГАЛ,
ГАЦ).
4. Системы управления манипулированием. Операции манипулирования
выполняются роботами-манипуляторами. Одной из главных задач управления
манипулированием является определение траекторий движения манипулято-
ра. В первом разделе п. 1.13 были подробно рассмотрены вопросы управ-
ления роботами.
2.6. Основные показатели и состав систем
автоматического управления.
Основу большинства локальных систем управления технологическим
- 52 -
оборудованием, роботами составляет регулятор. Эта система (САР) пред-
назначена для поддержания технологического параметра (например, темпе-
ратуры, концентрации, уровня жидкости в ванне и т.д.) в заданных пре-
делах или для изменения его по какому-либо закону с заданной точностью
и производительностью. Основные показатели качества работы САР - это
устойчивость, статистическая и динамическая точность, быстродействие и
добротность (коэффициент усиления), мощность.
Устойчивость характеризует способность системы приходить в равно-
весное состояние при появлении командного сигнала или его изменений.
Неустойчивая система к работе непригодна, т.к. возникающие в ней внут-
ренние напряжения разрушают кинематические связи между элементами. В
зависимости от применяемого метода анализа и синтеза количественно она
определяется через разные показатели: коэффициент затухания, перерегу-
лирование, показатель колебательности и др.
Точность САР определяется как наибольшая статистическая величина
отклонения фактического состояния регулируемого параметра от заданно-
го. Различают статическую и динамическую точность. Статическая точ-
ность определяется как отклонение фактического значения регулируемого
параметра от заданного в установившемся режиме, а динамическая - в пе-
реходном режиме работы САР.
Быстродействие определяет способность системы реагировать на из-
менение входного сигнала, переходя из одного устойчивого состояния в
другое. В разных методах анализа и синтеза быстродействие характеризу-
ется: временем затухания переходного процесса, собственной частотой
колебаний, резонансной частотой, полосой пропускания и др.
Эти показатели качества работы САР определяют при анализе работы
в установившемся и переходном режимах работы физической или математи-
ческой модели САР.
В состав САР входят: устройство обратной связи УОС (измери-
тель-преобразователь), устройство сравнения УСр и исполнительный меха-
низм ИУ (в том числе силовой привод), составляющие собственно регуля-
тор Р, и объект управления (рабочий орган станка или агрегата) ОУ. Из-
меритель-преобразователь регулируемого параметра определяет фактичес-
кое значение регулируемого параметра (например, скорость движения сто-
ла станка), преобразует в удобный сигнал и посылает его на один из
входов устройства сравнения, осуществляя обратную связь. На другой его
вход подается командный сигнал от задающего устройства. В устройстве
сравнения происходит сопоставление этих сигналов (а в большинстве слу-
чае еще усиление и преобразование) и вырабатывается управляющий сигнал
(сигнал рассогласования) для исполнительного механизма (силового при-
вода). Последний отрабатывает его, воздействуя на объект управления.
Привод работает до тех пор, пока величина рассогласования не будет
меньше его чувствительности.
??????????????????????????????????????????????????????????????????????
?????????? ?????????? ???????
?????>? ??????>? ИУ ??????>? ОУ ?
????>? УСр ? ?????????? ???????
? ?????????? ?
? ?????????? ?
?????????????????????? УОС ?
??????????
Рис. 10. Обобщенная схема системы автоматического регулирования.
??????????????????????????????????????????????????????????????????????
В основу классификации САР можно положить несколько признаков:
- технологическое назначение (стабилизирующее, программное, сле-
дящее);
- регулирующее воздействие (непрерывные, импульсные, релейные);
- сложность преобразования (прямого и непрямого действия);
- 53 -
- вид обратной связи (жесткая, изодромная и комбинированная);
- закон регулирования (пропорциональный П, интегральный И, диффе-
ренциальный Д, комбинированный);
- вид статической характеристики (статические и астатические);
- число обратных связей или число регулируемых параметров (одно-
и много-контурные САР);
- вид энергии, используемой в силовом приводе (электрические,
пневматические, гидравлические, механические и комбинированные);
- вид регулируемого параметра (скорость, положение, уровень, тем-
пература, давление или вакуум, расход, напряжение, сила тока и др.).
Стабилизирующие САР предназначены для поддержания регулируемого
параметра в заданных пределах в условиях изменяющихся внешних воздейс-
твий на систему; программные САР - для изменения регулируемого пара-
метра по заранее известному закону; следящие САР - для изменения регу-
лируемого параметра по заранее неизвестному закону (отслеживания изме-
нения командного воздействия).
К системам прямого действия относят САР, в регуляторе которых от-
сутствуют специальные усилительные устройства, а изменение регулируе-
мого параметра (например, перестановка рабочего органа станка) осу-
ществляется за счет энергии самого датчика (информационные функции
совмещены с силовыми, что резко снижает чувствительность и точность
САР).
Возрастание требований по точности регулирования, требуемому уси-
лию воздействия на объект управления, требуемая мощность, привели к
созданию САР непрямого действия. В регуляторах таких САР применяют
усилительные устройства, а информационные и силовые функции разделены.
Неодинаковы по точностным характеристикам статические и астати-
ческие САР. В статических САР изменение режима работы (смена равновес-
ного состояния) происходит со статической ошибкой, а в астатических
эта ошибка равна нулю.
Важным признаком классификации является вид обратной связи (ОС).
Различают САР с жесткой и изодромной ОС. Жесткая ОС (положительная или
отрицательная) действует в САР постоянно как в установившемся, так и в
переходном режимах, причем отрицательная ОС при отклонении объекта уп-
равления (или параметра) от равновесного (заданного) состояния вызыва-
ет нейтрализацию этого отклонения (сигнал рассогласования вычитается
из основного сигнала), а положительная - способствует переводу объекта
в другое равновесное состояние (сигнал рассогласования складывается с
основным). Изодромная ОС (гибкая, исчезающая) действует лишь в течение
переходного процесса. Применение ОС вообще, и изодромной в частности,
способствует повышению качества регулирования.
Обратная связь обеспечивает контроль регулируемого (управляемого)
параметра ТП автоматически в масштабе реального времени.
Измеренное с помощью датчика ОС фактическое значение регулируемо-
го параметра сравнивается с заданным (командным). Полученный в резуль-
тате сигнал рассогласования усиливается и является управляющим для си-
лового привода. В системах без ОС нет гарантии, что заданный на входе
сигнал, соответствующий требуемому изменению регулируемого параметра,
будет обработан силовым приводом из-за действия на систему неконтроли-
руемых факторов.
Обратная связь в соответствии с законом регулирования оказывает
существенное влияние на свойства САР, улучшая их.
Любая система описывается нелинейными уравнениями, однако часто
их можно и нужно линеаризовать, т.е. перейти к более простой модели.
Линеаризации бывают обычные, гармонические, статистические и др. Обыч-
ными будем называть линеаризации, основанные на разложении нелинейной
функции в ряд Тейлора в окрестности некоторой точки и отбрасывании не-
линейных слагаемых.
- 54 -
Математическую модель любой САР называют звеном. Любое стационар-
ное линейное непрерывное звено с двумя входами описывается уравнением
вида: A 4o 0Y 5(n) 0+A 41 0Y 5(n-1) 0+...+A 4n 0Y=
=B 4o 0U 5(m) 0+B 41 0U 5(m-1) 0+...+B 4m 0U+C 4o 0F 5(l) 0+C 41 0F 5(l-1) 0+...+C 4l 0F (25),
где Y 5(i) 0,U 5(i) 0,F 5(i) 0 - i-е производные по времени.
Для линейных систем справедлив принцип суперпозиции: реакция сис-
темы на несколько одновременно приложенных воздействий равна сумме ре-
акции системы на каждое воздействие в отдельности.
Для уравнения (25) это означает, что если Y(t) - реакция системы,
то при одних и тех же начальных условиях Y(t) =Y 4u 0(t)+Y 4f 0(t) (26).
Благодаря принципу суперпозиции исследование систем с несколькими
входами всегда можно свести к исследованию систем с одним входом. Сис-
тема описывается уравнением вида
A 4o 0Y 5(n) 0+A 41 0Y 5(n-1) 0+...+A 4n 0Y=B 4o 0U 5(m) 0+B 41 0U 5(m-1) 0+...+B 4m 0U (27).
Используя символическую форму записи для операции дифференцирова-
ния - оператор р (оператор дифференцирования), то, по определению
py=dy/dt (28), p 5i 0y=d 5i 0y/dt 5i 0 (29) и, используя р, уравнение (27) можно
представить в виде: A 4o 0P 5n 0Y+A 41 0P 5n-1 0Y+...+A 4n 0Y=B 4o 0P 5m 0U+B 41 0P 5m-1 0U+...+B 4m 0U (30),
или, вынося за скобки Y, U (оператор р можно рассматривать как алгеб-
раический сомножитель, не обладающий свойством коммутативности), полу-
чим уравнение вида Q(p)Y=R(p)U (31), где дифференциальный оператор
Q(p) при выходной величине называют собственным оператором, а диффе-
ренциальный оператор R(p) при входной величине - оператором воздейс-
твия, такая запись удобна при определении передаточных функций.
Передаточной функцией в операторной форме W(p) называется отноше-
ние оператора воздействия к собственному оператору. Согласно определе-
нию, передаточная функция системы (27) имеет вид W(p)=R(p)/Q(p) (32).
Используя W(p), получим уравнение Y=W(p)*U (33).
Если система имеет m входов и m выходов, то для ее описания тре-
буется m передаточных функций. В частности, уравнение (25) в символи-
ческой форме имеет вид Y(t)=W 4u 0(p)U(t)+W 4f 0(p)F(t) (34).
Для системы управления с обратной связью передаточная функция
имеет вид W 4p 0=W 41 0(p)/(1+ W 41 0(p)W 42 0(p)) (35), где W 41 0(p) - передаточная
функция объекта, W 42 0(p) - передаточная функция ОС.
Вид ОС определяет реализуемый в САР закон регулирования. Под за-
коном (алгоритмом) регулирования понимают функциональную зависимость
выходной величины Y регулятора от его входной величины U.
В серийно выпускаемых промышленных П-, ПД-, ПИ-, ПИД-регуляторах
применяют соответственно следующие типовые законы регулирования:
Y=K 4o 0U (36) - пропорциональный закон (П);
Y=(K 4o 0+K 41 0p)U (37) - пропорционально-дифференциальный по 1-й произ-
водной (ПД);
Y=(K 4o 0+K 41 0p+K 42 0P 52 0)U (38) - то же по 1-й и 2-й производным (ПД);
Y=(K 4o 0+B 41 0/p)U (39) - пропорционально-интегральный (ПИ);
Y=(B 41 0/p)U (40) - интегральный (И);
Y=(K 4o 0+K 41 0p+B 41 0/p)U (41) - пропорционально-интегродифференциальный
(ПИД).
Критерии качества - совокупность показателей, позволяющих оценить
качество работы САР. Их можно разделить на две группы: интегральные
критерии (функционалы, численные значения которых служат мерой качест-
ва) и критерии, основанные на задании определенного расположения полю-
сов системы (применяются исключительно для оценки качества линейных
систем). Оценка качества по обобщенному интегральному критерию
T
J= 73 0F(x)dt (42), где F(x) - функция переменных, характеризующих состоя-
0 ние системы.
Для линейных систем большинство оценок можно получить без прямого
интегрирования дифференциальных уравнений САР. При действии на САР
- 55 -
случайных возмущений распространенным критерием качества динамической
точности служит средняя квадратическая погрешность, являющаяся харак-
теристикой рассеивания возможных значений случайной величины относи-
тельно их среднего значения и определяемая как положительное значение
квадратного корня из дисперсии случайной величины.
Наряду с этими оценками при синтезе систем со случайными воздейс-
твиями используют удельный риск, общий риск и другие критерии качест-
ва.
Частотные характеристики.
Если передаточную функцию стационарной системы записать в виде
p=jw (43), то функция вида
W(jw)=(B 4o 0(jw) 5m 0+B 41 0(jw) 5m-1 0+...+B 4m 0)/(A 4o 0(jw) 5n 0+A 41 0(jw) 5n-1 0+...+A 4n 0) (44) будет
частотной передаточной функцией. Ее можно представить в виде
W(jw)=U(w)+jV(w)=A(w)e 5jF(w) 0 (45), A(w)= 7? 0(U 52 0(w)+V 52 0(w)) (46),
F(w)=argW(jw) (47). На комплексной плоскости частотная передаточная
функция определяет вектор ОС, длина (модуль ) которого равна A(w), а
угол, образованный этим вектором с действительной положительной полу-
осью, равен F(w). Кривая, которую описывает конец этого вектора при
изменении частоты от нуля до бесконечности, называется амплитудно-фа-
зо-частотной характеристикой (АФЧХ).
??????????????????????????????????????????????????????????????????????
?jV
?
? U(w)
???????????????????????????????
0? F(w) ? U
? ?
? ?
V(w)???????C
?
Рис. 11. АФЧХ
??????????????????????????????????????????????????????????????????????
Действительную часть U(w)=ReW(jw) (48) и мнимую часть
V(w)=ImW(jw) (49) называют соответственно вещественной и мнимой час-
тотными функциями. График вещественной частотной характеристики (кри-
вая U=U(w) при изменении w от 0 до бесконечности) называют веществен-
ной частотной характеристикой, а график мнимой частотной функции -
мнимой частотной характеристикой. Модуль A(w)=?W(j)? - амплитудная
частотная функция, а ее график - амплитудная частотная характеристика.
Аргумент F(w)=argW(jw) называют фазовой частотной функцией, а ее гра-
фик - фазовой частотной характеристикой. Установим, какой физический
смысл имеют частотные характеристики. Если на вход устойчивой линейной
стационарной системы подается гармонический сигнал u=a*sin(wt), то на
ее выходе после окончания переходного процесса устанавливается гармо-
нический процесс с амплитудой в и фазой, сдвинутой относительно фазы
входного сигнала на угол f. Амплитуда в и сдвиг фазы f зависят от час-
тоты входного сигнала и свойства системы. Кроме того, амплитуда в за-
висит еще от амплитуды входного сигнала. Но отношение в/а не зависит
от амплитуды а. Оказывается, что в/а=A(w) и F=F(w), т.е. амплитудная
частотная характеристика равна отношению амплитуды выходного сигнала к
амплитуде входного гармонического сигнала (в установившемся режиме), а
фазовая частотная функция - сдвигу фазы выходного сигнала.
Временные характеристики.
Переходные и импульсные переходные характеристики называются вре-
менными. Они используются при описании линейных систем как стационар-
ных, так и нестационарных. Переходной функцией звена называется функ-
ция h(t), которая описывает его реакцию (изменение выходной величины)
- 56 -
на единичное ступенчатое воздействие 1(t) при нулевых начальных усло-
виях.
По определению, 1(t)= 7( 01, t>0
79 00, t
График переходной функции - кривая зависимости h(t) от времени t
называется переходной или разгонной характеристикой.
Импульсной переходной или весовой функцией называется функция
w(t), которая описывает реакцию системы на единичное импульсное воз-
действие при нулевых начальных условиях. График импульсной переходной
функции называется импульсной переходной характеристикой. При опреде-
лении весовой функции использовано понятие единичного импульса. Еди-
ничный импульс - импульс с единичной площадью бесконечно малой дли-
тельности. Он описывается дельта-функцией, которая является одной из
обобщенных функций.
Устойчивость является одним из основных требований, предъявляемых
к системам автоматического регулирования. Неустойчивые системы нерабо-
тоспособны. Поэтому важно уметь определять и обеспечивать устойчивость
системы регулирования. Существуют различные понятия устойчивости.
Рассмотрим определение устойчивости по Ляпунову. Пусть САР описывается
дифференциальным уравнением в нормальной форме y' 4i 0=Y 4i 0(y 41 0,...,y 4n 0,t)
(51), i=1...n или в векторной форме y'=Y(y,t) (52), где y=(y 41 0,...,y 4n 0) 5т
и Y=(Y 41 5т 0,...Y 4n 5т 0) - вектор-столбцы (индекс "т" обозначает операцию
транспонирования).
Обозначим y 5o 0(t) невозмущенное движение. Оно является решением
уравнения (52) при определенных начальных условиях. Решение уравнения
(52) при любых других начальных условиях называется возмущенным движе-
нием. Представим уравнение (52) в отклонениях xi=yi-y 5o 0i (i=1,..n),
x'=X(x,t) (53) в уравнении x=(x 41 0,...,x 4n 0) 5т 0, X=(X 41 0,...,X 4n 0) 5т 0,
X 4i 0(x,t)=Y 4i 0(x+y 5о 0,t)+y' 5о 4i 0 (54), i=1,...,n. В новых переменных невозму-
щенным движением является решение x(t)=0 уравнения (53) при нулевых
начальных условиях. Любое другое решение x[x(t 4o 0),t], т.е. решение (53)
при произвольном начальном значении x(t 4o 0) 7- 00, определяет возмущенное
движение. Оно называется возмущением или начальным возмущением.
Переменные x 4i 0(y 4i 0), i=1,...,n называются фазовыми координатами, а
x(y) - фазовым вектором. Пространство n-мерных векторов x(y) называет-
ся фазовым пространством.
Невозмущенное движение x(t)=0 называется устойчивым по Ляпунову,
если, каково бы ни было e>0, найдется такое b=b(e,t 4o 0)>0, что при лю-
бых t>t 4o 0 ??x[x(t 4o 0,t]??oo
линейных непрерывных систем.
Характеристическое уравнение. Устойчивость линейной системы, т.е.
выполнение условия, зависит от ее характеристического уравнения
A 4o 0L 5n 0+A 41 0L 5n-1 0+...+A 4n 0=0 (58). Левая часть характеристического уравнения
называется характеристическим полиномом. Характеристический полином
системы (с точностью до постоянного множителя и обозначений перемен-
ной) совпадает с ее собственным оператором и знаменателем ее переда-
точной функции. Характеристический полином замкнутой системы также ра-
вен (при отрицательной обратной связи) сумме P(p)+Q(p) полиномов чис-
лителя и знаменателя передаточной функции W(p)=P(p)/Q(p) (59) разомк-
нутой системы. Необходимое и достаточное условие устойчивости опреде-
ляется по корням характеристического уравнения. Если L 4i 0, i=1,...,q -
корни характеристического уравнения кратности k 4i 0, то общее решение од-
нородного уравнения имеет вид X 4c 0(t)= 7S 0Q 4i 0(t)e 5lit 0 (60), где
Q 4i 0(t)=C 41 5(i) 0+...+C 4ki 5(i) 0 - постоянные интегрирования. В частном случае,
когда все корни l 4i 0, i=1,...,n, простые, решение такого: X 4c 0(t)= 7S 0C 4i 0e 5lt
(61).
Свободное движение при t 76$ 0 стремится к нулю при произвольных пос-
тоянных интегрирования в том случае, когда все корни характеристичес-
кого уравнения имеют отрицательные вещественные части. Таким образом,
для того, чтобы линейная непрерывная система была устойчива, необходи-
мо и достаточно, чтобы все корни ее характеристического уравнения име-
ли отрицательные вещественные части: Rel 4i 0
Необходимое условие устойчивости. Для того, чтобы система была
устойчива, необходимо, чтобы коэффициенты ее характеристического урав-
нения были одного знака: A 4o 0>0,...,A 4n 0>0 или A 4o 0? ?
? поле допуска по ТУ ?
??
поле отклонений
Рис. 13. Гистограмма и полигон распределения погрешностей
??????????????????????????????????????????????????????????????????????
Принятое выше допущение для построения гистограммы безусловно
- 97 -
исключает реальный характер закона распределения погрешностей исследу-
емого параметра и тем сильней, чем больше длина интервала.
Более близким к действительности является предположение о равно-
мерном изменении плотности частоты или частости от интервала к интер-
валу. Такое суждение приводит нас к необходимости изображения интер-
вальных рядов в виде полигонов распределения. Для построения полигона
необходимо из середины каждого интервала провести ординаты, высота ко-
торых пропорциональна частотам или частостям, и концы ординат соеди-
нить ломаной линией.
Ординаты гистограмм и полигонов в более общем случае при неравных
интервалах представляют собой отрезки, пропорциональные плотности час-
тоты или частости. Что касается частот (частостей), то они изображают
площади прямоугольников на гистограмме и, следовательно, площадь тра-
пеции с ломаной вершиной на полигоне распределения погрешностей.
На этом же графике отмечены номинал исследуемого параметра и поле
допуска относительно номинала, а также среднее значение (центр распре-
деления) и поле отклонений, представляющее собой величину 7+ 0 s 4x 0, отло-
женного относительно среднего значения. Этот график позволяет делать
многие выводы о ходе технологического процесса и качестве выпускаемой
продукции:
- отклонение среднего значения от номинального показывает систе-
матическую погрешность настройки технологического оборудования;
- s 4x 0 характеризует случайную составляющую погрешности и ее срав-
нение с полем допуска позволяет сделать вывод о правильности выбора
точностных характеристик используемого оборудования и необходимости их
корректировок;
- отношение площади той части гистограммы, которая находится за
пределами поля допуска, к общей площади гистограммы позволяет оценить
долю брака в выпускаемой продукции.
Однако, с гистограммой работать не очень удобно, ее следует апп-
роксимировать. Для этого используется метод сплайн-интерполяции, кото-
рый заключается в использовании интервальных рядов. В этом методе
функция между каждыми двумя соседними точками аппроксимируется полино-
мом третьей степени: y=ax 53 0+bx 52 0+cx+d (91), а коэффициенты a, b, c, d
выбираются так, чтобы сходящийся в каждой точке "правый" и "левый" по-
лином имели равные первую и вторую производные. Другими словами, поли-
номы на отрезке [X 4мин 0,X 4макс 0] "сшиваются" по двум производным; в ре-
зультате получается единая гладкая кривая. Однако эта кривая еще не
является аппроксимацией функции плотности вероятности, поскольку еще
не выполнено условие нормирования. Поэтому следующим этапом является
вычисление интеграла:
Х 4макс 0-dx/2
J= 73 0f(x)dx (92)
X 4мин 0+dx/2
Если после вычисления произвести деление f(x) на J: w 5* 0(x)=f(x)/J (93),
то полученная функция будет иметь интеграл в в указанных пределах ин-
тегрирования равный единице и поэтому функция будет аппроксимировать
действительную плотность вероятности на отрезке, ограниченном пределом
интегрирования.
В качестве примера рассмотрим технологический процесс производс-
тва типовых элементов замены (ТЭЗов). Основным параметром, характери-
зующим качество, будем считать время наработки на отказ t 4o 0 в условиях
механических воздействий, которое, согласно техническим условиям, не
должно быть меньше t 4отмин 0. Следует решить задачу о серийнопригодности,
при этом, процент выхода годных ТЭЗов должен быть равен 90%. Решение
сводится к вычислению интеграла 7$
J= 73 0w(t 4o 0)dt 4от 0 (94),
t 4отмин
- 98 -
где w(t 4о 0) - функция плотности вероятности отказов. Если J>0,9, делает-
ся вывод о серийнопригодности ТЭЗа. Если нет, то можно предпринять
следующие корректирующие действия:
1. Можно снизить требование к проценту выхода годных, однако, как
следствие, возрастет стоимость продукции, поэтому такая мера приемлема
только в условиях мелкосерийного производства.
2. В крупносерийном или массовом производстве следует произвести
регулировку и настройку технологического оборудования, либо замену его
части с целью уточнения параметров технологического процесса; при этом
должен увеличиваться процент выхода годных.
3. Если нет возможности произвести замену оборудования, а сущест-
вующее не позволяет более точно поддерживать параметры технологических
процессов, следует направить проект на доработку, чтобы с помощью но-
вых конструктивных решений, замены элементной базы и др. решений повы-
сить механическую прочность ТЭЗа.
В качестве другого примера использования аппарата теории вероят-
ности рассмотрим статистическое регулирование технологических процес-
сов по альтернативному признаку.
Статистическое регулирование ТП, корректировка его параметров в
ходе производства с помощью выборочного контроля качества изготавлива-
емой продукции производится с целью технологического обеспечения тре-
буемого качества и предупреждения брака. Оно предусматривает своевре-
менность установления нормального состояния ТП по ограниченному числу
наблюдений с немедленным принятием мер по приведению ТП в надлежащее
состояние. Однако, ТП должен быть устойчивым, поддающимся регулирова-
нию и обеспечивающим заданный показатель качества продукции.
Поэтому перед применением статистических методов регулирования ТП
проводится тщательное изучение, анализ его с целью выявления причин,
изменяющих показатель качества продукции, определения статистических
закономерностей процесса, их числовых значений, а в случае необходи-
мости также и изучение его для достижения нужной устойчивости и обес-
печения необходимого уровня качества продукции. В массовом и крупносе-
рийном производстве применение упрощенных статистических методов регу-
лирования не дает достаточно достоверных результатов, поэтому при та-
ком производстве рекомендуется применять метод статистического регули-
рования по альтернативному признаку.
Альтернативный метод - это контроль качества, при котором единицы
продукции делятся на две группы - годные и дефектные, а решение о
контролируемой совокупности принимается в зависимости от числа дефект-
ных единиц продукции, обнаруженных в выборке. Выборка - это определен-
ное количество единиц штучной продукции, взятых из исследуемой сово-
купности в определенном объеме.
Объем выборки (количество единиц штучной продукции), период отбо-
ра (время между очередными выборками или пробами из потока продукции),
уровень регулирования (ограничивающий допустимые отклонения уровня ка-
чества в выборках или пробах) определяются на основе данных статисти-
ческого анализа ТП и требований надежности к качеству проверки продук-
ции методами математической статистики.
Расчет проводится на основе приемочного уровня качества продукции
(т.е. такого, при котором имеется относительно низкая вероятность при-
емки дефектной партии продукции), браковочного уровня качества (т.е.
такого, при котором относительно низка вероятность забраковки годной
партии продукции), а также риска излишней настройки (вероятность того,
что по статистической оценке будет принято решение проводить очередную
настройку, в то время как в ней нет необходимости) и риска незамечен-
ной разладки (вероятность того, что по статистической оценке будет
принято решение не проводить настройку, в то время как в действитель-
ности она необходима).
- 99 -
Составляется контрольная карта для графического отображения изме-
нения уровня качества, в которую заносятся значения статистических ха-
рактеристик очередных выборок или проб и уровня регулирования в виде
линии, ограничивающей допустимые отклонения качества в выборках или
пробах. При выходе качества выборки за пределы границ требуется регу-
лирование ТП.
Имеется несколько методов статистического регулирования ТП по
альтернативному принципу. Это методы учета доли дефектности, числа де-
фектности, числа дефектных единиц, среднего числа дефектов на единицу
продукции и др.
Метод доли дефектности основан на определении отношения числа де-
фектных единиц продукции к общему числу проверенных в выборке единиц.
Он лучше других тем, что объем выборки при этом методе необязательно
должен быть одинаковым в каждой выборке, а может в определенных преде-
лах изменяться от одной выборки к другой к другой в случае необходи-
мости.
Предварительное изучение ТП проводится с целью выявления причин,
изменяющих показатель качества и определения устойчивости, стабильнос-
ти процесса, составления норм и правил статистического регулирования
ТП. Во время изучения ТП необходимо фиксировать наладки процесса, ме-
роприятия по поддержанию его в надлежащем состоянии. Результаты наблю-
дения по дефектностям изделий заносятся в контрольную карту. Продолжи-
тельность проведения исследования ТП должна охватить несколько перио-
дов между его наладками.
С целью определения устойчивости и других параметров ТП после
каждой настройки проводится сплошной контроль между выборками. Из по-
лученного материала определяются следующие параметры. Доля брака (де-
фектности) между двумя последовательными дефектными единицами p 4i 0=1/t 4i
(95), где t 4i 0- интервал между двумя дефектными единицами продукции (в
единицах продукции или времени). Среднее значение интервалов между
двумя последовательными дефектными единицами
m
t 4c 0=1/m 7S 0t 4i 0 (96), где m - количество интервалов, в которых произведен
i=1
сплошной контроль изделий. Среднее квадратичное отклонение интервалов
между двумя дефектными единицами m
s 4y 0=[1/(m-1) 7S 0(t 4i 0-t 4c 0) 52 0] 51/2 0 (97)
i=1
Среднее значение доли брака (дефектности) m
P 4c 0=1/m 7S 0p 4i 0 (98)
i=1
Среднее квадратичное отклонение доли брака (для биноминального распре-
деления) S(p)=[P 4c 0(1-P 4c 0)] 51/2 0 (99). По расчетным данным строится кривая
p 4i 0=f(t 4i 0), т.е. изменение доли дефектности в зависимости от номера ин-
тервалов. Оценивается стабильность процесса.
Приемочный уровень качества Р 4о 0, который определяется исходя из
соотношения затрат на контроль одного изделия в процессе статистичес-
кой проверки к потерям от каждого дефектного изделия С 4о 0 в соответствии
с табл. 6.
Чтобы определить целесообразность введения статистического регу-
лирования ТП, приемочный уровень качества Р 4о 0 сравнивается со средним
значением входного уровня качества Р 4вх 0 (Р 4вх 7` 0Р 4с 0). Входной уровень ка-
чества Р 4вх 0 представляет собой соотношение количества дефектных изделий
к общему количеству проверенных изделий: Р 4вх 0=n 4д 0/n (100), где n 4д 0 - ко-
личество дефектных изделий, n - общее количество проверенных изделий.
Здесь может быть несколько случаев:
- Р 4вх 7
- Р 4вх 7> 0Р 4о 0, тогда необходимы частые наладки процесса и нужно его
- 100 -
Таблица 6
??????????????????????????????????????????????????????????????????????
? Со ? Ро, % ?
??????????????????????????????????????????????????????????????????????
? 1:900 ? 0,015 ?
? 1:400 ? 0,035 ?
? 1:300 ? 0,065 ?
? 1:200 ? 0,1 ?
? 1:150 ? 0,15 ?
? 1:90 ? 0,25 ?
?....................................?....................... ?
? 1:12 ? 2,5-4 ?
? 1:9 ? 4-6,5 ?
??????????????????????????????????????????????????????????????????????
улучшить, иначе будут значительные экономические затраты на наладку;
- Р 4о 7, 0Рвх и
нецелесообразно. Здесь S(p)- среднеквадратическое отклонение доли бра-
ка.