CC BY
26
© A.B. Воловик, A.A. Клавдиев, B.E. Трутников, 2013
УДК 62.192: 519.248
A.B. Воловик, A.A. Клавдиев, B.E. Трутников
МОНИТОРИНГ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ПО РЕКЛАМАЦИЯМ
Обоснован экономичный подход, позволяющий оперативно и объективно оценивать технический уровень изделий в эксплуатации в целом и эффективность мероприятий по повышению их надежности (техническое совершенство) - в частности, с учетом неопределенности поведения среды.
Ключевые слова: мониторинг, качество, надежность, техническое совершенство, нормирование, неопределенность, подход.
В технической области существует большое число изделий, отдельные свойства качества, в частности: показатели надежности (безотказности) для которых не нормируются. С другой стороны, о качестве таких изделий судят по тому, как часто их параметры выходят за приемлемые рамки и это становится поводом для предъявления претензий и рекламаций. В результате возникает вопрос об оценке качества таких изделий вообще, и их надежности - в частности. При этом заметим, что речь идет не о соответствии таких изделий требованиям по надежности (поскольку они не задаются), а лишь об оценке некоего уровня (совершенства) в смысле способности служить безотказно.
Иными словами, в процессе жизненного цикла изделия нам бывает достаточно знать о тенденции изменения его надежности в целом. Поскольку показатели надежности не нормированы, то их оценка в эксплуатации не требуется. Однако всегда важно знать о состоянии надежности изделия хотя бы по данным мониторинга его отказов и неисправностей.
Мониторинг — процесс наблюдения и регистрации данных о каком-либо объекте на неразрывно примыкающих друг к другу интервалах времени, в течение которых значения
*
данных существенно не изменяются . Поскольку в любом действии должен быть смысл, то представляется целесообразным под мониторингом отказов и неисправностей изделия понимать процесс наблюдения и регистрации их в процессе эксплуатации с целью оценки уровня надежности.
Схожей по смыслу является задача оценки эффективности мероприятий по обеспечению надежности, которая должна решаться в практике работы учреждений и предприятий транспортного машиностроения. Особенную актуальность она приобретает в авиации в силу высокой значимости последствий проявления отказов и неисправностей [1—3]. Однако, неявная зависимость между внедренными мероприятиями и отсроченным проявлением результата осложняют выявление закономерностей и установление связи между мероприятием и
* Википедия.
эффектом. Кроме того, данная оценка предполагает наличие хорошо отлаженной системы сбора и обработки информации об отказах и неисправностях в процессе эксплуатации, чем мы, к сожалению, гордиться пока не можем. Тем не менее, актуальность разработки способов решения подобных задач определяется необходимостью своевременного реагирования на рыночную конъюнктуру в условиях жесткой конкуренции.
Аналогичная ситуация сложилась в производстве и эксплуатации таких агрегатов, как редуктор. Характерной особенностью жизненного цикла данных изделий является то, что в большинстве случаев требования по безотказности для них не нормируются, рекламации поступают, а объективно оценить текущий уровень надежности не представляется возможным, поскольку нет соответствующего методического аппарата. Существующие же подходы к оценке безотказности основаны на положениях теории надежности и ориентированы на нормируемые показатели. Но не дают ответа на вопрос: как оценить изменение уровня безотказности изделия в эксплуатации, если ее показатели не нормированы? И какова польза или эффективность от внедряемых мероприятий?
Для такой оценки представляется целесообразным воспользоваться терминологией категории «качество». Качество, как известно, - это наиболее общая категория для оценки свойств изделия, составной частью которых является надежность. Следовательно, все, что относится к категории «качество», правомерно распространить и на его составляющую -надежность. И, поскольку по рекламациям можно судить о качестве из-
делия вообще, то, очевидно, существует возможность по ним оценить и уровень его надежности - в частности. Причем речь идет не о подмене классических показателей надежности и методов их оценки, а всего лишь об оценке изменения некоторого обобщенного показателя, характеризующего свойства надежности в целом, в лучшую или худшую сторону там, где сделать это существующими способами не представляется возможным. Это позволит в процессе жизненного цикла изделия, показатели безотказности которого не нормируются, контролировать его технический уровень вообще и надежность - в частности. А это, в свою очередь, может служить в дальнейшем своеобразной оценкой технического совершенства изделия и позволит обоснованно судить об эффективности мероприятий по обеспечению его надежности.
Из сказанного представляется целесообразным для изделий, показатели безотказности которых не нормируются, использовать понятие «техническое совершенство» [4, 5]. По своей сути техническое совершенство изделия является характеристикой качества в целом и надежности - в частности. Оно отражает влияние научно-технического прогресса на разработку новых и модернизацию существующих образцов. Количественная оценка технического совершенства возможна путем сравнения с базовым изделием или во времени. Эту величину принято называть техническим уровнем. Иногда термином «технический уровень» обозначают то, что в квалиметрии обозначается термином «качество проекта» [9]. Разработка методов комплексной оценки технического уровня образцов сегодня представляет актуальную проблему, реше-
ние которой позволит на ранних этапах создания новых и модернизации существующих изделий обосновать направления работ и оценить их эффективность [6]. Об актуальности вопроса свидетельствует и выход монографии [10], в которой изложены основные принципы методологии принятия решений с использованием компьютерных технологий. Разработан инструмент принятия решений -информационно-аналитическая система «Пилот» с последней версией «ОЦЕНКА и ВЫБОР», в которых реализован один из подходов к оценке технического уровня образцов военного и общего назначения.
Место и роль мониторинга надежности в системе управления качеством продукции представляется в следующем виде (см. рис. 1).
В сформулированных условиях задача состоит в том, чтобы по имеющимся данным о рекламациях за текущий и предшествующие ему годы оценить изменения технического уровня редуктора, отражающего его надежность.
Информационная ситуация предлагаемого подхода характеризуется примером, суть которого состоит в том, что в процессе эксплуатации гипотетических редукторов выявлены основные неисправности, сведения о которых представлены в табл. 1. Период наблюдений выбран из соображений наличия достоверной информации и принципиального значения для демонстрации способа не имеет.
Подобная постановка вопроса рассматривалась в [8] применительно к оперативной оценке надежности по материалам рекламаций. Однако, автору не представилось возможным взглянуть на проблему шире, прибег-
нув к использованию свойств категории «качество».
Подобная постановка вопроса рассматривалась в [8] применительно к оперативной оценке надежности по материалам рекламаций. Однако, автору не представилось возможным взглянуть на проблему шире, прибегнув к использованию свойств категории «качество».
Более близким по методологии является подход, изложенный в [10], однако он целиком базируется на субъективной оценке экспертов, которая, каким бы способом ее не обрабатывать, несет в себе значительную долю волюнтаристского произвола. Представляется, что идеи, изложенные в этой работе, могут найти свое развитие применительно к надежности, если найти способ более объективной оценки весовых коэффициентов в комплексных (интегральных) показателях, характеризующих технический уровень.
Более близким по методологии является подход, изложенный в [10], однако он целиком базируется на субъективной оценке экспертов, которая, каким бы способом ее не обрабатывать, несет в себе значительную долю волюнтаристского произвола. Представляется, что идеи, изложенные в этой работе, могут найти свое развитие применительно к надежности, если найти способ более объективной оценки весовых коэффициентов в комплексных (интегральных) показателях, характеризующих технический уровень.
Одним из возможных подходов к решению данной задачи может служить аппарат потенциального распределения вероятностей [7]. Для его применения предлагается воспользоваться комплексным показателем, по
□пзнъа ? ф-ф--ииьно£ты мер опрня-1пыпо со 5£П5Ч еныю наи ежносгн изделие:
Быеод □ «ответствии
Рис. 1. Место и роль мониторинга надежности в системе управления качеством
которому будет возможно оценить из- тора на протяжении наблюдаемого менение технического уровня редук- периода. В этом случае целесообразно
Таблица 1
Основные неисправности по годам проявления
Наименование неисправности
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
Годы проявления
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
20095
1. Выкрашивание металла на рабочих поверхностях пальцев и роликах шестерен-сателлитов
2. Разрушение подшипника 76-1000919БТ2 ведущего вала МСХ
3. Ударное включение МСХ
4. Разрушение подшипника 6-324ЮМТ1
5. Проворачивание (вырыв, вытягивание) шпилек из корпусных деталей редуктора
выдвигать гипотезу о линеинои свертке частных безразмерных показателей. Для определения весовых коэффициентов такоИ свертки существует достаточное количество различных методов. Все они базируются на тоИ или иноИ модели поведения среды, которое, как правило, постулируется неформальным образом. Между тем, большеИ объективностью обладают модели, построенные с использованием принципа максимума неопределенности. Оценить указанные весовые коэффициенты возможно методом потенциального распределения веро-ятностеИ. Содержание рассматриваемой ситуации при этом представляется следующеИ схемоИ.
В течение п лет ведется сбор и обработка данных об отказах и неисправностях редукторов. КаждыИ год выявляется совокупность повторяющихся неисправностеИ, характеризующих его надежность. Пусть таких неисправностеИ будет т . Обозначим
через х, (1 = 1, п , , = 1, т) - число
проявлениИ неисправностеИ в соответствующие годы. Вес , - тоИ неисправности в распределении средств на достижение требуемого уровня надежности в общем случае неизвестен.
Принцип потенциального распределения для сравнения изделиИ постулирует использование критерия БаИеса в качестве комплексного показателя. В нашем случае этот показатель будет отражать техническиИ уровень редуктора, характеризуя его техническое совершенство в плане обеспечения надежности. Он имеет следующиИ вид
где — безразмерные показатели,
причем г, = х9/хщ; хв!— количество неисправностеИ, выявленных в год, принятыИ за базовыИ.
Необходимо заметить, что в силу представления г,, за базовыИ следует принять год, в котором хв¡^ 0,
(, = 1, т). Как видно из условиИ примера (см. табл. 1) 1991 год этому условию удовлетворяет (в принципе -может быть любоИ).
Тогда весовые коэффициенты р ,,
(, = 1, т), отражающие определенную модель поведения среды, находятся по выражению [7]
--1
р, = (Д г,
,-1
(2)
=1 -I Рг
¡=1
(1)
ФизическиИ смысл данного показателя заключается в том, что относительное приращение веса ]-тоИ неисправности пропорционально приращению показателя относительно уровня этоИ же неисправности по всеИ совокупности рассматриваемых неисправностеИ, причем коэффициент пропорциональности зависит от достигнутого уровня.
Результаты оценки вклада (веса) каждоИ неисправности в техническиИ уровень, определяемыИ надежностью, помещены в табл. 2. Представляет определенныИ интерес анализ этих результатов.
Так, из табл. 2 видно, что наи-большиИ вклад (вес, важность) в тех-ническиИ уровень редуктора, обу-словленныИ его надежностью, имеет неисправность «Выкрашивание металла на рабочих поверхностях пальцев
Таблица 3
Технический уровень редукторов в эксплуатации
№ Наименование неисправности Весовые
п/п коэффициенты
1 Выкрашивание металла на рабочих поверхностях пальцев и роликах шестерен-сателлитов 0,29
2 Разрушение подшипника 76-1000919БТ2 ведущего вала МСХ 0,18
3 Ударное включение МСХ 0,16
4 Разрушение подшипника 6-32410МТ1 0,27
5 Проворачивание (вырыв, вытягивание) шпилек из корпусных деталей редуктора 0,1
Годы наблюдений 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Технический уровень о 0,51 0,193 0,747 0,942 0,56 0,564 0,883 0,335 0,478 0,87 0,395 0,646 0,57 0,36 0,94 0,94 0,82 сэ 1—Т 0,94
и роликах шестерен-сателлитов». Это, очевидно, объясняется самым высоким числом ее проявлений, равным 25 (см. табл. 1).
Но на втором месте, вопреки ожиданию, оказывается неисправность «Разрушение подшипника 6-324ЮМТ1». Действительно, по рейтингу числа проявлений (см. табл. 1) на втором месте должна быть неисправность «Проворачивание...», проявившаяся 15 раз. Тем не менее, данный подход, учитывая неопределенность поведения среды в отношении всей совокупности исследуемых редукторов, «присвоил» ей объективный весовой коэффициент, отражая важность последствий ее проявления.
На третьем месте находится неисправность «Разрушение подшипника 76-1000919БТ2 ведущего вала МСХ», опережая по важности «Ударное включение МСХ», которое проявилось 9 раз (против 8-ми). И, наконец, неисправность «Проворачивание
...», проявившаяся 15 раз, замыкает ряд с «весом», равным 0,1.
Нетрудно видеть, что предложенный подход позволяет объективно ранжировать неисправности по степени их влияния на надежность - в частности, и технический уровень - в целом редуктора в неопределенных условиях эксплуатации и неполноты исходной информации.
Мгновенные (ежегодные) значения показателя (1), характеризующего технический уровень редукторов в наблюдаемые периоды сведены в табл. 3.
Для наглядности эти результаты представлены в виде графика на рис. 2.
Не являясь классическим показателем надежности, предложенная комплексная характеристика показывает изменение технического уровня редукторов в процессе их эксплуатации и совершенствования по мере внедрения соответствующих мероприятий по сравнению с базовым значени-
1
о.е 0.6 0.4 0.2
1991 Рис. 2
1995
20да
2005
101 в
ем. Черным цветом на рисунке показан тренд, который и служит отражением технического совершенства редуктора в целом, вобравшего в себя достижения научно-технического прогресса.
Из рисунка видно, что хотя ежегодная оценка технического уровня меняется скачкообразно в зависимости от количества выявленных неисправностей, в целом же он сохраняет устойчивую тенденцию роста технического совершенства. Говоря иначе, разработанные и внедренные мероприятия по устранению неисправностей из года в год приносят положительный эффект, заключающийся в уменьшении их числа. В результате надежность редуктора растет. Тем самым обеспечивается рост технического уровня, а, следовательно, растет и его техническое совершенство.
Заметим, что оценить эффективность мероприятия по обеспечению надежности теперь можно путем сопоставления технического уровня изделия до и после его внедрения.
Достоверность изложенного подхода проверена путем сравнения оценок технического уровня управляемых авиационных бомб (УАБ) ка-
либром до 300 кг, приведенных в [10], с оценками, рассчитанными по предлагаемой методике. Для этого, не сопоставляя абсолютные значения технических уровней, определенных двумя способами, достаточно сравнить приоритетность образцов, расставленную в [10], и с помощью рассмотренного подхода. Так, рассчитанные на основе данных таблицы 32 [10] по выражению (2), технические уровни позволили ранжировать сравниваемые УАБ по возрастанию их технического совершенства в следующем порядке: Мк 82 вР (Израиль); вВи-22 (США); ВвЬ-250 (Франция); СВи-12Е/В, В/В, С/В, Э/В (США); вВи-12В; А/В (США).
Сравнив этот порядок приоритетов с аналогичным, построенным по результатам табл. 34 [10] для различных условий, нетрудно убедиться в их полном совпадении. Иными словами, предлагаемый подход к оценке технического уровня изделий не противоречит экспертной оценке и является более объективным, т.к. не требует привлечения квалифицированных специалистов.
В заключение необходимо отметить, что в рассмотренном примере в
качестве х.. (2 = 1, п , ] = 1, т) выбрано число проявлений неисправностей в соответствующие годы, которое является характеристикой парка редукторов. Более объективной величиной может служить ее удельное значение, приходящееся на один редуктор. Если в распоряжении исследователя окажется информация о численности парка редукторов на каждый год, то не вызывает принципиальных затруднений в выражении (1) перейти к удельным значениям
x _
xyäj = N , ( i = 1, л , j = 1, m )
где — количество редукторов в парке в 2 - том году.
Таким образом, изложенный подход позволяет оперативно и объективно оценивать технический уровень изделий в эксплуатации в целом и эффективность мероприятий по повышению их надежности (техническое совершенство) - в частности, с учетом неопределенности поведения среды.
1. ГОСТ Р 27.002-2009 (ГОСТ Р 53480-2009). Надежность в технике. Термины и определения.
2. Руководство по определению надежности изделий авиационной техники при их разработке, испытаниях и эксплуатации. Часть IV. Выпуск 41000. - МАП, МГА, МО СССР, 1972.
3. Летательные аппараты и безопасность полета. - Под редакцией А.А.Дьяченко. -М.: ВВИА им. проф. Н.Е.Жуковского, 1987. - 625 с.
4. ГОСТ 15467-79 Управление качеством продукции. Основные понятия, термины и определения.
5. Голубев И. С. Основные задачи и принципы оценки технического уровня воздушного транспорта // Сб. тр./ МИИ ГА. Эффективность и оптимизация систем и процессов гражданской авиации. М, 1980.
6. Чернышев В.Л., Рагулин С.В., Що-кин В.М., Афузов А.С. Оценка техниче-
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ского уровня танковых трансмиссий и пути его повышения. — Доклад на 10-й международной научно-технической конференции «Технологии XXI века». - Алушта, 2003.
7. Мартыщенко Л. А., Воловик A.B., Клавдиев A.A. и др. Методы нормирования надежности сложных систем оружия. — Д.: МО, 1992. — 330 с.
8. Петухов А.О. Разработка методики оперативной оценки и анализа безотказности тракторов серийного производства по материалам рекламаций // Дисс. канд. техн. наук/ Научно-исследовательский тракторный институт «НАТИ». — М, 2010.
9. Азгальдов Г.Г. Мое видение качества. - Сайт «ЗУБРЫ.РУ», 2010.
10. Семенов С.С., Харчев В.Н., Иоф-фин А.И. Оценка технического уровня образцов вооружения и военной техники. -М.: Радио и связь, 2004. - 552 с. И
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Воловик Александр Васильевич — кандидат технических наук, старший научный сотрудник, [email protected], ОАО «Климов»,
Клавдиев Александр Александрович — кандидат технических наук, доцент, [email protected],
Трутников Вячеслав Евстафьевич — доктор технических наук, доцент, [email protected], Национальный минерально-сырьевой университет «Горный».
