25 Июл

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ УРОВНЯ КАЧЕСТВА МЕХАНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:

Введение

Вопросы повышения уровня качества изделий в настоящее время рассматриваются в достаточно большом количестве работ, например в работах [2, 4, 5, 7, 9, 11, 16, 17]. Однако, в большинстве случаев,основное внимание уделяется достижению требуемого уровня качества на стадиях изготовления и эксплуатации изделий.

Понятие качество весьма обширно и многогранно. Определение этого понятия постоянно развивается и расширяется. Наиболее актуализированная и универсальная формулировка понятия, на текущий момент, дана в государственном стандарте РФ ГОСТ Р ИСО 9000-2008 [10]: «Качество — это степень соответствия совокупности присущих характеристик требованиям». Качество характеризуется количественными показателями, которые можно сравнить на соответствие с предъявляемыми к изделию количественными требованиями. Количественные методы оценки качества изделий подробно рассматривается в квалиметрии, в рамках которой, как известно, изучаются способы измерения и способы количественной оценки качества продукции и услуг [1].

С учетом интенсивного развития техники и технологий, к новой технике, как правило, предъявляется все более высокие требования по обеспечению уровня качества. Уровень качества, согласно ГОСТ 15467-79 [8], это относительная характеристика качества продукции, основанная на сравнении значений показателей качества оцениваемой продукции с базовыми значениями соответствующих показателей. Необходимо отметить,чтоважным подходом ввопросах качества, является рассмотрениекачества во взаимосвязи с этапами жизненного цикла изделия. Под жизненным циклом понимается совокупность последовательных и взаимосвязанных процессов, которые проходит изделие в процессе своего существования, от формирования исходных требований до окончания эксплуатации и последующей утилизации [14]. Показатели качества обеспечиваются при проектировании и изготовлении изделия, но во многом, качество продукции закладывается на этапе проектирования. Исходя из этого, следует отметить, что выбор технического решенияна стадии проектирования является исходным процессом по обеспечению качественных показателей изделия.

Надежность и работоспособность механических изделий

и повышение их уровня качества

Существуют области техники, где важной составной частью технических систем являются различные механические системы. Как и любое изделие, механические системы обладают показателями качества, и, как правило, к механическим системам предъявляются повышенные требования по надежности и работоспособности. Под надежность понимается свойство механической системы выполнять заданные функции, сохраняя во времени значение устанавливаемых эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, хранения и транспортировки [6], а под работоспособностью, состояние, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и конструкторской документации [3].

Как показывает практика,на этапе проектирования очень важно проводить мероприятия по обеспечениюпоиска, анализа и последующего сравнения нескольких вариантов решений, которые удовлетворяют всем требованиям, предъявляемым к изделию, что в итоге оказывает значительное влияние на получаемое итоговое качество изделия.  При решении задач по выбору технического решения из ряда альтернативсуществует множество подходов, алгоритмов и методов [12, 15]. Разработчик,как правило, опирается на существующие прототипы, предшествующие решения, в некоторой части решаемых технических задач имеется возможность опираться на справочники и рекомендации. В ряде случаев целесообразно прибегнуть к моделированию, путем создания математических или физических моделей. Но, в большинстве ситуаций по выбору технического решения, разработчик, в своей практической деятельности, в основном опирается на мыслительные или интуитивные модели [13]. При проектировании, на основе имеющихся знаний и опыта, разработчик (эксперт) проводит мысленные эксперименты с техническим объектом с целью анализа его свойств и характеристик для осуществления выбора из нескольких возможных вариантов решения более предпочтительного по определенному показателю качества или их совокупности.

Таким образом, можно утверждать, что метод экспертных оценок при проектировании технических систем является одним из первичных методов обеспечения качества продукции. При создании, в том числе и механических систем и изделий, целесообразно разработать и использовать методику по выбору технического решения из ряда возможных альтернатив. Основной задачей такой методики будет являться поиск и определение оптимального технического решения конкретной технической задачи на основе метода экспертных оценок специалистов.

Методика оценки уровня качества

Авторами разработана и применена методика сопоставления и оценки технических решений. Методика применима при наличии двух и более решений, из которых необходимо выбрать наиболее оптимальное с точки зрения повышения совокупного качества изделия. Необходимо отметить, что к экспертизе рассматриваемых технических решений предпочтительно привлекать специалистов отвечающих не только за проектирование и разработку, но и за другие стадии жизненного цикла изделия, к примеру — за производство, эксплуатацию и т.д.

Методика сопоставления и оценки технических решений предполагает следующие основные этапы:

  1. Формирование исходных данных задачи выбора.
  2. Синтез технических решений.
  3. Функциональный анализ рассматриваемых решений.
  4. Подготовка к экспертизе.
  5. Экспертиза решений.
  6. Решение задачи выбора.

Рассмотрим более подробно каждый вышеуказанный этап в отдельности. Формирование исходных данных задачи выбора — данный этап включает собственно постановку технической задачи, при этом производится определение технических и каких либо других ограничений, накладываемых на проектируемое изделие, определение тех или иных приоритетов, которым необходимо придерживаться при проектировании. Далее производится подробный анализ существующих и предложенных технических решений и прототипов, при этом производится выявление отрицательных свойств и недостатков у существующих решений, которые необходимо преодолеть при проектировании. После чего, выполняется определение основных требований к решению. После проведения указанных операций, производится синтез новых технических решений.

На этапе функционального анализа производится выявление функциональных блоков изделия. После этого, с учетом рассматриваемых вариантов решений, определяются варианты решения каждого из функциональных блоков.

На этапе подготовки к экспертизе определяется регламент экспертизы: перечень критериев, порядок ранжирования, «вес» каждого критерия и т.п. Формируются опросные таблицы (листы), где реализован требуемый порядок сбора данных от экспертов.

Экспертиза решений — этап, на котором осуществляется независимая оценка экспертами каждого функционального блока изделия в соответствии с предложенной совокупностью критериев по балльной шкале, а также, оценка по балльной шкале рассматриваемого технического решения изделия в целом.

Завершающим этапом решения задачи выбора является выбор технического решения из рассматриваемых вариантов. На данном этапе производится обработка результатов экспертизы, сопоставление результатов оценки технических решений экспертами, итоговый анализ и сопоставление рассматриваемых технических решений с учетом предъявляемых требований к изделию и, итоговый выбор технического решения. В случаях, когда рассматриваемые решения, по оценке экспертов, не соответствуют в достаточной степени всей совокупности предъявляемых требования, целесообразно произвести возврат к этапу синтеза нового технического решения, и, с учетом полученной информации от экспертов, выполнить изменение (коррекцию) технического решения или предложить новое решение, лишенное недостатков, отмеченных экспертами.

Рассмотрим методику на примере проектирования автоматического сцепного устройства. Проектируемое изделие — это механический захват с автоматическим управлением, с двумя функциональными состояниями, работающий по четырехтактному циклу, обеспечивающий операции сцепления и расцепления с специальным грузом под слоем воды. К захвату, какоборудованию влияющему на безопасность транспортных операций, предъявляются особые требования, в частности по обеспечению безотказности работы.

Для краткого рассмотрения методики, в качестве примера, рассмотрим две схемные реализации механизма захвата. Конструктивная схема первого варианта захвата (Рис.1), основана на сцеплении и расцеплении двух возвратно-поступательно движущихся блоков, размещенных в цилиндрическом корпусе захвата, за счет четырех-лучевой звездочки, установленной в первом блоке, и вращающейся только в одном направлении за счет взаимодействия со вторым, возвратно-поступательно движущимся блоком.

Вторая конструктивная схема захвата (Рис.2) построена на обеспечении одностороннего вращения цилиндрического ползуна вокруг своей продольной оси на 90 градусов, при возвратно-поступательном движении относительно корпуса захвата, которое обеспечивается за счет направляющих пазов специальной формы, взаимодействующих с двумя пальцами, установленных на внутренней стороне корпуса.

Теперь рассмотрим задачу выбора конструкции захвата, к примеру, из двух рассматриваемых вариантов технических решений.В общем случае, захват включает в себя следующие функциональные блоки:

  1. Накопитель энергии.
  2. Механизм смены состояний захвата.
  3. Механизм управления захватными элементами.
  4. Захватные элементы.

Проведем функциональный анализ первой конструкции захвата. Управляющая механическая команда системы управления, посредством троса, поступает на накопитель энергии захвата. В качестве накопителя энергии используется масса ползуна 1 (Рис.1), который, за счет собственного веса, обеспечиваетсмену состояния захвата при его посадке на ответную частьгруза. Функциональный блок, обеспечивающий смену состояния захвата, содержит стакан 2, звездочку3, подпружиненный упор 4, подпружиненный фиксатор 5 и также ползун 1. Функциональный блок, отвечающий за управление захватными элементами, представлен штоком 6 и стаканом 2. Захватными элементами являются две клещевины 7.

Проведем функциональный анализ второй конструкции захвата. Управляющая команда системы управления посредством троса поступает на накопитель энергии захвата. В качестве накопителя энергии используется масса ползуна 1 (Рис.2) и утяжелителя 2, которые за счет собственного веса, обеспечивают смену состояния захвата при его посадке на ответную часть груза. Функциональный блок, обеспечивающий смену состояния захвата, содержит, ползун 1, утяжелитель 2, два направляющих паза 3, взаимодействующие с двумя пальцами 4. Функциональный блок, отвечающий за управление захватными элементами, представлен штоком 5 и поворотной втулкой 6. Захватными элементами являются два зацепа7 на поворотной втулке6.

Согласно предложенной методике, для каждого функционального блока захвата, а также для каждого из рассматриваемых решений, формируются наборы критериев. После этого, на основе конкретных наборов критериев,составляются опросные таблицы для экспертов.Далее, экспертами осуществляется оценка по степени удовлетворения решения определенным критериямпо балльной шкале, на пример от 1 до 5 баллов. Чем выше степень соответствия технического решения предъявляемым требованиям- тем выше оценка по баллам.

После проведения экспертизы двухрассматриваемых решенийзахвата, расчет показателей сравнения показал, что существенным преимуществом по предложенному набору критериев обладает второй вариант. При этом анализ оценок экспертов выявил, что слабым место первого варианта является механизм смены состояний, который в силу присущих данной конструктивной схеме особенностей, уступает механизму смены состояний второго варианта.

Таким образом, по предложенной методике, на основании функционального анализа и сопоставления двухрассматриваемых технических решений, методом экспертных оценок определено, что вторая конструктивная схема захвата обладает более высоким уровнем качества.Выявленные особенностипозволяютвыбрать конструкциюс более высокой надежностью функционирования и работоспособностью в условиях эксплуатации изделия, что в итоге повысит уровень безопасности транспортных операций.

Выводы

Предложенная методика оценки технических решений, основанная на методе экспертных оценок, направленная на повышение уровня качества изделий на этапе проектирования, подтверждает свою эффективность и её можно рекомендовать для использования в инженерной практике.

Библиографический список

  1. Азгальдов, Г. Г. Квалиметрия: первоначальные сведения: учеб. пособие. / Г. Г. Азгальдов, А. В. Костин, В. В. Садовов. — М.: Высш. шк., 2010. — 143 с.
  2. Васильев, А.Л. Россия в XXI веке. Качество жизни и стандартизация. / А.Л. Васильев. — М.: РИА «Стандарты и качество», 2003. — 450 с.
  3. Государственный стандарт. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения.
  4. Джуран, Дж. Качество в истории цивилизации. Эволюция, тенденции и перспективы управления качеством. / Дж. Джуран: Пер. с англ. — в 3-х томах. — М.: РИА «Стандарты и качество», 2004.
  5. Иняц, Н. Малая энциклопедия качества. Современная история качества. /Под общей ред. Ю.В. Василькова, Н.Н. Аниськиной. Пер. с хорватского Л.Н. Белинькой. — М.: РИА «Стандарты и качество», 2003. — 224 с.
  6. Матвеевский, В.Р. Надежность технических систем: учеб. пособие. /В.Р. Матвеевский, — М.: Московский государственный институт электроники и математики, 2002 г. — 113 с.
  1. Медунецкий, В.М. Методика обеспечения показателей качества промышленной продукции. / В.М. Медунецкий, С.В. Солк // Металлообработка. 2013. № 1(73). С. 38-42.
  2. Межгосударственный стандарт. ГОСТ 15467-79. Управление качеством продукции. Основные понятия термины и определения.
  3. Михеева, Е. Н. Управление качеством: учебник./ Е. Н. Михеева, М.В. Сероштан. — М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°», 2011 г. — 532 с.
  4. Национальный стандарт Российской Федерации. ГОСТ Р ИСО 9000-2008. Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь.
  5. Николаев, М.И. Метрология, стандартизация, сертификация и управление качеством. / М.И. Николаев. — Изд-во «ИНТУИТ», 2011 г. — 119 с.
  6. Орлов, А. И.Теория принятия решений: учебник. / А. И. Орлов. — М.: Экзамен, 2006. — 573 с.
  7. Половинкин, А. И. Основы инженерного творчества: учеб. пособие для студентов втузов. /А. И. Половинкин. — М.: Машиностроение, 1988. — 368 с.
  8. Р 50-605-80-93. Система разработки и постановки продукции на производство. Термины и определения.
  9. Романов, В.Н. Техника анализа сложных систем. / В.Н. Романов. — СПб.: СЗТУ, 2011. — 287 с.
  10. Фейгенбаум, А. Контроль качества продукции. / Сокр. пер. с англ. / Автор предисловия и науч. ред. Н. В. Гличев. — М.: Экономика, 1996. — 98 с.
  11. Фрейдина, Е.В. Управление качеством: учебное пособие. / Е.В. Фрейдина. — М.: Изд-во «Омега Л», 2012 г. — 189 с.

 

Рис. 1. Принципиальная схема первого варианта захвата. Основные узлы: 1 — ползун; 2 — стакан; 3 — звездочка; 4 — подпружиненный упор; 5 — подпружиненный фиксатор; 6 — шток; 7 — клещевина; 8 — заделка; 9 — окно в стакане 2; 10 — корпус.

Рис. 2. Принципиальная схема второго варианта захвата. Основные узлы:

1 — ползун; 2 — утяжелитель; 3 — направляющий паз; 4 — палец; 5 — шток; 6 — поворотная втулка; 7 — зацеп; 8 — заделка; 9 — шток; 10 — корпус.

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ УРОВНЯ КАЧЕСТВА МЕХАНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
Рассмотрена взаимосвязь этапов обеспечения качества механических систем и этапов их проектирования с учётом современного тенденций развития техники. Выявлена целесообразность подробного рассмотрения этапа проектирования как исходного процесса обеспечения показателей качества изделия. Отмечено, что разработчик в своей практике часто прибегает к экспертной оценке при решении задач выбора. Предложена методика оценки технических решений, основанная на методе экспертных оценок, основная цель которой повышение уровня качества разрабатываемых изделий. Предложенная методика рассмотрена на примере механического захвата. Показан алгоритм использования методики и, на примере, продемонстрирован основной получаемый результат при использовании предложенной методики. Сделаны выводы о целесообразности использования такой методике на практике.
Written by: НиколаевВ.В., МедунецкийВ.М.
Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
Date Published: 02/21/2017
Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_25.07.15_07(16)
Available in: Ebook