CC BY
19
УДК 620
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-7-282-289
МЕТОД ВЫБОРА ТИПОВЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ НОВОЙ ТЕХНИКИ В УСЛОВИЯХ НЕПОЛНОЙ ИНФОРМАЦИИ О РЕЗУЛЬТАТАХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ АНАЛОГИЧНОГО ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Н.М. Куприков, М.Ю. Куприков, Ю.В. Будкин
Разработан типовой (унифицированный) состав показателей качества изделия и сформированы девять классификационных групп. Определен метод оценки частных показателей, влияющих на принятие конструкторско-технологического решения по созданию изделия и его технологического обеспечения, обусловливающее достижение оптимальных затрат при подготовке, освоении производства и изготовлении изделий с учетом заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ в условиях неполной информации о результатах испытаний образцов аналогичного функционального назначения.
Ключевые слова: конструкторская документация информатизация, стандарт, техническое обслуживание, ремонт, проектно-операционное управление.
Неотъемлемой частью комплекта конструкторской документации являются показатели технического уровня и качества изделия новой техники.
Выбор показателей качества продукции зависит от наличия изделия, образующего (не образующего) типоразмерный (параметрический) ряд, планируемой к выпуску по единой технологии и одному нормативно-техническому документу [1]. При этом разработчик конструкторской документации использует результаты научно-исследовательских и экспериментальных работ, патентных исследований, данные о техническом уровне и качестве лучших отечественного и зарубежного аналогов продукции, требования международных (в том числе ИСО, МЭК) и национальных стандартов на продукцию, результаты предварительных, приемочных испытаний опытного образца (опытной партии) продукции [2,3].
При разработке конструкторской документации на изделия новой техники актуальной является проблема выбора показателей качества изделий новой техники в условиях неполной информации о результатах испытаний аналогичных образцов функционального назначения.
Межгосударственные стандарты Единой системы конструкторской документации (ЕСКД) и Единой системы технологической документации (ЕСТД) двойного назначения (распространяются на гражданские и военные изделия), являясь основой системы нормативно-информационного обеспечения создания изделия на всех стадиях и этапах жизненного цикла изделия (ЖЦИ), представляют собой системные комплексы межгосударственных стандартов, устанавливающие взаимоувязанные единые правила, положения, требования и нормы по разработке, оформлению, обращению и применению конструкторской документации (КД) и технологической документации (ТД) на изделия машиностроения основного и вспомогательного производств (средства технологического оснащения), и приборостроения, используемые в нашей стране и странах-членах Совета независимых государств .
Стандарты ЕСКД (ГОСТ 2.ХХХ) и ЕСТД (ГОСТ 3.ХХХ) распространяются на все виды КД и ТД (чертежи, спецификацию, схемы, ведомости документов, маршрутные и операционные карты, карты технологических процессов, эксплуатационные и ремонтные документы, их нор-моконтроль, стадии разработки, комплектность, основную надпись и др.)
Анализ документов по стандартизации продукции (ГОСТ ЕСКД 2.ХХХ, ГОСТ ЕСТД 3.ХХХ, ГОСТ СПКП 4.ХХХ, ГОСТ СРПП 15.ХХХ, ГОСТ КСКП 20.ХХХ) [3-9] позволил установить область обеспечения качества продукции:
1. на стадиях разработки, производства, модернизации и снятия с производства;
2. при оценке качества материалов и комплектующих изделий, получаемых предприятиями для производства и технического обслуживания (ремонта) изделия;
3. на стадии эксплуатации, ремонта изделия в соответствии с выбранной стратегией технического обслуживания.
Особенности понятия качества, характерные для каждой стадии жизненного цикла изделия, состоят в следующем:
— на стадии разработки качество изделия рассматривается как степень соответствия её характеристик требованиям заказчика или мировому уровню при заданных ресурсных и технологических ограничениях;
— на стадии производства - как степень соответствия серийно производимого изделия требованиям конструкторской документации;
— на стадии эксплуатации - как степень соответствия фактических эксплуатационных характеристик изделия показателям, заявляемым изготовителем в тактико-технических требованиях, технических заданиях и технических условиях.
В отечественной стандартизации решение проблемы нормирования системы показателей качества изделия осуществлялось, начиная с 1969 года. Основная цель разработки серии стандартов системы показателей качества продукции (СПКП) заключалась в установлении единства понятий при описании качественных характеристик (показателей качества) группы однородных изделий для последующего использования в документах по стандартизации.
Показатели качества применяют, как правило, при разработке изделия, постановки изделия на производство, а также при разработке технической документации и оценке уровня качества продукции. При этом в основном используют показатели назначения, надежности (безотказность, ремонтопригодность, сохраняемость, долговечность), безопасности, экономические, технологичности, эргономические (гигиенические, антропометрические, психологические), транспортабельности, стандартизации и унификации, патентно-правовые, экологические, эстетические. Могут применяться также показатели утилизации или вторичного использования, сервисные и др.
Система показателей качества продукции включает в себя 280 стандартов , в том числе:
— межгосударственных стандартов - 277;
— межгосударственных военных стандартов - 1;
— военных дополнений к межгосударственным стандартам - 2.
Все действующие стандарты разработаны во второй половине прошлого столетия, основное число - в 1983-89 годах
В соответствии с ГОСТ СРПП 15.000 показатели качества (ПК) следует использовать разработчикам, изготовителям, эксплуатантам на всех стадиях и этапах жизненного цикла изделия:
при выполнении технического задания (ТЗ) на НИР (ГОСТ 2.116, ГОСТ 15.016. ГОСТ 15.301, ГОСТ 15.101, ГОСТ РВ 0015-101, ГОСТ РВ 15.201);
технического предложения (аванпроекта), ОКР (по ГОСТ 15.016, ГОСТ 15.301), также в технических условиях (ТУ);
включать в стандарты с перспективными требованиями на изделие. Результаты исследований установили, что стандарты ГОСТ СПКП 4.ХХХ для изделий машиностроения и приборостроения в своей основной массе устарели и требуют переработки. Предложено на основе серии СПКП: разработать номенклатуру типовых ПК;
классифицировать показатели по применению на стадиях жизненного цикла изделия; классифицировать показатели по использованию в конструкторских документах. Изделие имеет целый ряд свойств, устанавливаемых в технической документации с помощью значительного числа технических характеристик (показателей качества). Выбор состава этих показателей обеспечивает полноту понятия «качество изделия», которое в значительной степени зависит от объективности и квалификации разработчиков изделия.
В этой связи особое значение придается описанию качества продукции на основе типового (унифицированного) состава ее характеристик (показателей), устанавливаемых в стандарте СПКП.
Типовая номенклатура показателей качества изделия. Показатели качества изделия в конструкторской и эксплуатационной документации целесообразно разделять на группы и виды показателей по следующей структуре:
ХХ Х
_Группа показателей качества_|
_Вид показателей качества, от 0 до 9_
Классификационная таблица показателей качества представлена в табл. 1. Показатели назначения характеризуют свойства продукции, определяющие основные функции, для выполнения которых она предназначена и обусловливают область ее применения. Функциональные характеристики изделия устанавливаются в конструкторской и эксплуатационной документации.
Таблица 1
Классификационная таблица типовых показателей качества_
Группа показателей Вид показателя
Код Наименование Код Наименование
01 Назначение 1 Классификация
2 Функциональность
3 Принцип действия
4 Конструктивность
5 Состав и структура
02 Надежность 1 Безопасность
2 Долговечность
3 Наработка на отказ
4 Ремонтопригодность
5 Сохраняемость
03 Транспортабельность 1 Транспортабельность
2 Средняя продолжительность подготовки продукции к транспортированию
3 Средняя трудоемкость подготовки
4 Средняя продолжительность погрузки при заданных условиях
5 Коэффициент использования объема транспортных средств
04 Технологичность 1 Типизация конструктивных схем и компоновок изделия и его составных частей
2 Унификация, агрегатирование и взаимозаменяемость изделий и составных частей
3 Блочно-модульное построение систем и устройств
4 Функционально-стоимостной анализ изделий и их составных частей
Математическое моделирование взаимосвязей основных функциональных и конструктивно-технологических характеристик изделий
Оптимизации при выборе физико-химических и механических свойств материалов и видов исходных заготовок
Назначение норм точности измерения параметров деталей
Выбор форм и расположения поверхностей деталей и типов их соединения в сборочных единицах
05 Безопасность 1 Вероятность в безотказной работе
2 Среднее время безотказной работы
3 Минимальная допустимая прочность электроизоляции
06 Экономичность 1 Средняя трудоемкость изделия
2 Использование сырья и материалов
3 Энергопотребление
07 Эстетичность 1 Информационная выразительность
2 Рациональность форм
3 Целостность композиции
08 Патентноспособность 1 Патентная чистота
2 Патентная защита
3 Патентный аналог
09 Стандартность 1 Унификация
2 Применяемость
3 Повторяемость
Показатели надежности. (безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость).
Показатели безотказности - вероятность безотказной работы, интенсивность отказов, средняя наработка до отказа и др.
Показатели долговечности - ресурс, назначенный ресурс и др. Показатели ремонтопригодности - вероятность восстановления работоспособности изделия, среднее время восстановления работоспособности и др.
Показатель - средний срок для изделия сохранять исправное и работоспособное состояние в течение и после хранения и транспортирования.
Стандартизация в области надежности носит комплексный характер и взаимоувязана со стандартизацией в областях безопасности, живучести, технической диагностики, применения статистических методов и, одновременно должна рассматриваться как составная часть проблематики качества продукции.
Проблематика надежности реализуется в стандартах трех уровней. Первый уровень образуют общетехнические стандарты, распространяющиеся на технику в целом или большинство ее видов (ГОСТ 27.ХХХ). Второй уровень - стандарты на укрупненные группы однородных изделий, характеризующиеся единственным способом конкретизации положений надежности общетехнических стандартов, применительно к данной группе. Третий уровень представляют стандарты на группы однородной продукции или изделий конкретных видов, в которых отражается специфика надежности группы продукции или вида изделия.
Показатели транспортабельности. - средняя продолжительность подготовки машины к транспортированию, средняя трудоемкость подготовки, средняя продолжительность погрузки на транспортное средство при заданных условиях, коэффициент использования объема средства транспортирования и средняя продолжительность разгрузки при заданных условиях.
Показатели технологичности - характеристика конструкторско-технологического свойства изделия, сформированное в процессе создания изделия и его технологического обеспечения, обусловливающее достижение оптимальных затрат при подготовке, освоении производства и изготовлении изделий с учетом заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ.
Достигнутые значения трудоемкости и себестоимости на стадии ЭП определяются путем нормирования наиболее эффективных технологических процессов, допускаемых данной конструкцией (директивной технологией).
На стадии разработки рабочей документации достигнутые значения трудоемкости и себестоимости определяются по освоенным в организации-изготовителе технологическим процессам методом прямого нормирования.
Величину затрат на технологическую подготовку производства на ранних этапах разработки (аванпроект, эскизный проект конструкторской документации) определяют согласно действующим нормативным документам на изделия новой техники или новой техники, разработанной организацией, с учетом предполагаемых объемов производства.
На стадии разработки рабочей документации достигнутая величина затрат на технологическую подготовку производства определяется по фактическим затратам в организации-изготовителе и согласовывается с организацией-разработчиком.
Для оценки отдельных факторов, влияющих на себестоимость и затраты на технологическую подготовку производства. Допускается в нормативной документации организации-разработчика устанавливать частные показатели технологичности для отдельных типов изделий, при этом рекомендуется соблюдать следующие требования:
- номенклатура частных показателей должна быть необходимой и достаточной для оценки основных конструкторских технологических решений изделия:
- формулы для определения частных показателей должны быть удобными для оперативной оценки технологичности конструкторских технологических решений в ходе их разработки;
- значения частных показателей должны изменяться от нуля до единицы, при этом более высокому уровню технологичности должно соответствовать большее значение показателя.
Показатели безопасности характеризуют особенности изделия, обеспечивающие при его эксплуатации безопасность обслуживающего персонала.
Экономические показатели. Показатели экономного использования сырья, материалов, топлива, энергии и трудовых ресурсов отражают техническое совершенство изделия.
Эстетические показатели отражают информационную выразительность, рациональность форм, целостность композиции и совершенство исполнения.
Патентно-правовые показатели выражают степень обновления технических решений, использованных в изделии, их патентную чистоту, а также возможности реализации продукции в стране и за рубежом. К показателям, в первую очередь, относятся патентная чистота и патентная защита.
Показатели стандартизации отражают насыщенность изделия стандартными, унифицированными для групп однородных изделий и оригинальными составными частями.
Метод выбора типовых показателей качества изделий новой техники. Значение типовых ПК следует устанавливать в НИР, ТЗ, ОКР и ТУ из общетехнических стандартов (надежности, эстетики безопасности, технологичности и др.).
При разработке конструкторской документации и выборе типовых показателей качества для изделий новой техники конструкторское технологическое решение основывается на предпроектных этапах научно-технического задела, включая результаты испытаний образцов аналогичного функционального назначения.
За изделие-аналог принимается изготавливаемое в организациях промышленности изделие аналогичного назначения и структуры с близкими техническими характеристика ми. в конструкции которого применены наиболее перспективные технические решения.
В случае отсутствия аналога для изделия в целом определяются аналоги для его составных частей. Для изделий, не имеющих полных аналогов, базовые значения показателей технологичности устанавливаются на уровне составных частей.
Если в основу конструкции изделия заложены новые физические принципы и для него (или его составных частей) невозможно определить аналог, базовые значения показателей производственной технологичности изделия определяются по результатам НИР, предшествовавших разработке конструкции.
При этом необходимо проанализировать вероятные затраты на проектирование, технологичную подготовку производства и изготовление с учетом достигаемого технического эффекта и сравнить их с технико-экономическими показателями изделий аналогичного функционального назначения.
Указанные ПК (таблица 1) следует устанавливать разработчиком, если это не установлено в ТЗ на создание продукции (изделия).
Показатели качества по каждому конкретному виду изделия в соответствии со стандартами СПКП (ГОСТ 15.003) целесообразно включать в карту технического уровня и качества изделия по ГОСТ 2.116 (КУ).
Результаты проведенных исследований позволили определить применяемость типовых показателей качества изделия на стадиях жизненного цикла изделия (табл. 2).
Из таблицы 2 следует, что технологичность конструкции является одним из показателей качества изделия, формируемом на стадии конструкторско-технологической подготовки производства.
Выбор показателей качества из типовой номенклатуры показателей и включение в документ конструкторской документации устанавливает разработчик, если эта номенклатура не установлена в ТЗ.
Таблица 2
Показатели качества изделия на стадии жизненного цикла изделия_
Стадии жизненного цикла изделия
Группа показателей качества Научные исследо-вания(ТЗ) Проектирование (разработка КД) Технологическая подготовка производства (разработка ТД) Производство (ТД) Эксплуатация (КД эксплуатационное) Ремонт (КД ремонтное) Утилизация (ликвидация) (КД)
01 + + + - - - -
02 - + - - + + -
03 - + - - + - -
04 - + + + + + -
05 - + + + + + +
06 + - + - + + +
07 - + + - - - -
08 + - - - - - -
09 - + + - + + -
Разработчик выбирает из показателей качества из типовой номенклатуры показателей и включает в конструкторскую документацию согласно табл. 3.
Таблица 3
Типовая номенклатура показателей качества на стадии разработки КД_
Документы на стадии жизненного цикла изделия
Группа показателей ачества Аванпроект (КД, техническое предложение) Опытно-конструкторские работы (КД, рабочая конструкторская документация) Технические условия (КД)
01 + + +
02 + + +
03 - + +
04 + + -
05 + + +
06 - - -
07 + + -
08 - - -
09 + + -
Примечание к таблице 3. Допускается выбирать показатели качества из соответствующей группы показателей с учетом следующих особенностей технологичности изделия:
- на изделия, которые предполагается изготавливать в единичных экземплярах, если изготовление изделия не сопряжено с крупными ресурсными затратами, технологичность конструкции изделия определяемыми экспертным путем;
- если разрабатываемое изделие является модификацией серийно выпускаемого прототипа с большой степенью заимствования, на который ранее было выдано заключение, то значение степени заимствования определяется экспертным путем.
Во всех остальных случаях наличие положительного заключения головной научно-исследовательской организаций по направлению является обязательным условием для утверждения проекта на всех этапах разработки изделия. При отрицательном заключении проект для дальнейшего рассмотрения представляется за подписью организации-разработчика (генерального конструктора)[9].
Допускается на этапах разработки аванпроекта (технического предложения) и эскизного проекта не оформлять заключения отдельным документом, если ГНИО по направлению привлекалась к разработке технологической части проекта.
На изделия, которые предполагается изготавливать в организациях отраслей промышленности, ГНИО по направлению заключения не разрабатывает. Работы по обеспечению технологичности в этом случае осуществляет организация-разработчик с привлечением организации-изготовителя и, при необходимости, ГНИО по направлению.
При выборе показателей качества из типовой номенклатуры показателей качества следует учитывать:
стадии ЖЦИ устанавливаются в стандартах СРПП и СРПП ВТ. Стадии разработки КД выполняются по стандартам ЕСКД (ГОСТ 2.103);
Технические условия для изделий машиностроения и приборостроения является конструкторским документом ЕСКД и выполняется по ГОСТ 2.114;
Опытно-конструкторские разработки и аванпроект (КД, техническое предложение) выполняется по стандартам СРПП и СРПП ВТ.
Таким образом, номенклатура и классификация типовых показателей качества изделия для машиностроения и приборостроения на стадиях жизненного цикла изделия устанавливает последовательность и содержание работ по обеспечению производственной технологичности создания изделий новой техники в цикле «исследование — разработка — производство».
На стадиях эксплуатации, ремонта и утилизации (рециклинга) изделия показатели качества выбирает разработчик исходя из типовых показателей качества изделий, приведенных в таблице 2, среди которых основными являются показатели технологичности и безопасности изделия.
Выводы:
1. Стандарты системы показателей качества продукции ГОСТ 4.ХХХ для изделий машиностроения и приборостроения в своей основной массе устарели и требуют переработки для новой техники. Основой стандартов серии ГОСТ 4.ХХХ должно стать описание качества изделия на основе типового (унифицированного) состава ее характеристик (показателей).
2. Разработан типовой (унифицированный) состав показателей качества изделия и сформированы девять классификационных групп. Определен метод оценки частных показателей, влияющих на принятие конструкторско-технологического решения по созданию изделия и его технологического обеспечения, обусловливающее достижение оптимальных затрат при подготовке, освоении производства и изготовлении изделий с учетом заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ.
3. Определена применяемость типовых показателей качества на стадиях жизненного цикла изделия. Показано, что выбор типовых показателей качества для изделий новой техники основывается на предпроектных этапах научно-технического задела, включая результаты испытаний образцов аналогичного функционального назначения.
4. Разработана методика выбора типовых показателей качества изделий новой техники, которая может быть применима в условиях неполной информации о результатах испытаний образцов аналогичного функционального назначения. Показано, что показатель технологичности конструкции целесообразно формировать на стадии разработки аванпроекта (технического предложения) конструкторской документации.
Работа выполнена в рамках Соглашения о предоставлении гранта в форме субсидий из федерального бюджета на осуществление государственной поддержки создания и развития научных центров мирового уровня, выполняющих исследования и разработки по приоритетам научно-технологического развития " от 20 апреля 2022 года №075-15-2022-311.
Список литературы
1. Будкин Ю. В., Докукин А. В., Квасницкий В. Н., Гарин А. В., Гелетий А. Н., Злыднев М. Н. Современное состояние и перспективы стандартизации новых производственных технологий в машиностроении // Технология Машиностроения. 2020. №1. С. 58-64.
2. ГОСТ Р 2.114-2016 Единая система конструкторской документации. Электронные документы. Технические условия. М., 2016.
3. ГОСТ Р 2.116-84 Карта технического уровня и качества продукции. М., 1984.
4. ГОСТ Р 15467-79 Управление качеством продукции. Основные понятия, термины и определения. М., 1979.
5. ГОСТ Р 15.000-2016 СРПП. Основные положения. М., 2016.
6. ГОСТ Р 15.016-2016 СРПП. Техническое задание. Требования к содержанию и оформлению. М., 2016.
7. ГОСТ Р 15.101-2021 СРПП. Порядок выполнения научно-исследовательских работ.
М., 2021.
8. ГОСТ Р 15.301-2016 СРПП. Продукция производственного назначения. Порядок разработки и постановки на производство. М., 2016.
9. ГОСТ Р 58124-2018 Системы космические. Обеспечение технологичности создания изделий. М., 2018.
Куприков Никита Михайлович, канд. техн. наук, доцент, 300@raketa.com, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, старший научный сотрудник Института 9 Московского авиационного института,
Куприков Михаил Юрьевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, 300@raketa.com, Россия, Москва, Институт 9 Московского авиационного института,
Будкин Юрий Валерьевич, д-р техн. наук профессор, советник генерального директора, 300@raketa.com, Россия, Москва, ФГБУ «РСТ»
A METHOD FOR SELECTING TYPICAL QUALITY INDICATORS OF NEW TECHNOLOGY PRODUCTS IN CONDITIONS OF INCOMPLETE INFORMATION ON THE TEST RESULTS OF SAMPLES OF SIMILAR FUNCTIONAL PURPOSE
N.M. Kuprikov, M.Yu. Kuprikov, Yu.V. Budkin
A standard (unified) composition of product quality indicators has been developed and nine classification groups have been formed. The method of evaluation of particular indicators influencing the adoption of a design and technological decision on the creation of a product and its technological support is determined, which determines the achievement of optimal costs in the preparation, development of production and manufacture of products, taking into account the specified quality indicators, output volume and conditions of work in conditions of incomplete information on the results of tests of samples of similar functional purpose
Key words: design documentation informatization, standard, maintenance, repair, design and operational management.
Kuprikov Nikita Mikhaylovich, candidate in technical sciences, docent, 300@raketa.com, Russia, Saint Petersburg, Higher School of Cyber-Physical Systems and Management of the Peter the Great Polytechnic University, Senior Researcher, Institute 9 of the Moscow Aviation Institute,
Kuprikov Mikhail Yurievich, doctor of technical sciences, professor, head of department, 300@raketa.com, Russia, Moscow, Institute 9 of the Moscow Aviation Institute,
Budkin Yuri Valerievich, doctor of technical sciences, professor, adviser to director-general, 300@raketa.com, Russia, Moscow, FSBU «RST»
