Научная статья на тему 'Особенности учета явления технологической наследственности в жизненном цикле изделия'

Особенности учета явления технологической наследственности в жизненном цикле изделия Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
279
56
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Старов В.Н.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Особенности учета явления технологической наследственности в жизненном цикле изделия»

размере от трех тысяч до четырех тысяч рублей; на должностных лиц - от десяти тысяч до двадцати тысяч рублей; на юридических лиц - от ста тысяч до двухсот тысяч рублей.

Таким образом, в целях профилактики возникновения лесных и ландшафтных пожаров в летний пожароопасный период необходимо регулярно выполнять комплекс мероприятий, в состав которого входят: предупреждение возникновения пожаров, ограничение распространения пожаров, организационно-технические и др. мероприятия. Особое внимание стоит уделить взаимодействию органов государственной власти, местного самоуправления, МВД, федерального государственного пожарного надзора, федерального государственного лесного надзора и муниципального лесного контроля, организаций уполномоченных владеть и распоряжаться лесными массивами, земельными участками, прилегающими к лесу.

Список использованной литературы

1. Федеральный закон от 21 декабря 1994 г. № 69-ФЗ «О пожарной безопасности»// Российская газета. 1995. 5 января.

2. Постановление правительства Российской Федерации от 30 июня 2007 г. № 417 «Об утверждении правил пожарной безопасности в лесах» // Российская газета. 2007. 11 июля.

3. Постановление Правительства Воронежской области от 22 апреля 2011 г. № 318 «Об установлении особого противопожарного режима на территории Воронежской области».

4. Федеральная служба государственной статистики [Электронный ресурс] - URL: http://www.gks.ru.

5. Федеральное агентство лесного хозяйства [Электронный ресурс] -URL:http://www.rosleshoz.gov.ru/

6. Причины возникновения лесных пожаров [Электронный ресурс] -URL: http: //www.greenpeace. org/russia/ru/campaigns.

ОСОБЕННОСТИ УЧЕТА ЯВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ

НАСЛЕДСТВЕННОСТИ В ЖИЗНЕННОМ ЦИКЛЕ ИЗДЕЛИЯ

В.Н. Старов, д.т.н., профессор Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж

В теории и на практике существуют сложные взаимосвязи процессов жизненного цикла изделия с технологической наследственностью объекта (ТНО), подвергшегося проектированию, изготовлению и эксплуатации.

Известна структурная схема ЖЦИ, где выделены два уровня по трем базовым учетным факторам технической системы ТС. Однако в подобной схеме на этапах ЖЦИ ТС не учитывается в должной мере технологическая

наследственность объекта, хотя ТНО является важнейшим явлением, особенно на стадиях производства и эксплуатации.

Отметим, что для строительных технологических машин важным является учет технологической наследственности еще на этапе проектирования, так как учет постоянных и временных нагрузок определяет применение тех или иных методов расчета, от которых зависят учет и назначение коэффициентов надежности по нагрузке (или перегрузки) и коэффициентов запаса.

Существуют методика и структурная схема, учитывающая ТНО как функцию ЖЦИ, которая применима для различного технологического оборудования и объектов ТС [1].

Предложенный учет ТНО дает возможность еще точней установить связь между эксплуатационными характеристиками технической системы инженерной машина (ТС ИМ) и управлять ими на этапах ЖЦИ. Учет ТНО в ЖЦИ отражает связь между многими параметрами процесса, в том числе утраты работоспособности технической системы машины.

При анализе элементов системы за основу следует взять структурную схему либо приоритетный узел (объект с его структурой), на который направлено исследование (действие) или развитие системы. Если задачей является усовершенствование путем модернизации ТС, то рассмотрению (изучению) подлежит вся структурная схема объекта.

Исследуем особенности предложенной структурной схемы ЖЦИ с позиции ТНО, как функции. Выделим основные этапы в ЖЦИ, где ТНО имеет свои особенности процессов. Разобьем их на уровни и подуровни.

Начальным уровнем (подуровнем) является процесс проектирования и расчета объекта. Он включает степень учета влияния ТНО в зависимости от качества научных исследований и идеи (направления) конструкторских разработок. Назовем этот уровень - УРКД, то есть уровень разработки, конструкции и создания необходимой документации (включая электронное сопровождение). Отметим, что для (ТС ИМ) на этом этапе важно выбрать правильную методику расчета, которая определит запас прочности и надежности. Сложность современной ТС и производственных процессов ее изготовления приводят к тому, что эту важнейшую подсистему ЖЦИ необходимо выделить в отдельный - базовый уровень. Итак, имеем уровень производства изделия - УПИ.

Чтобы в полной мере учесть влияния ТНО на изготавливаемый объект, требуется провести подробную систематизацию элементов и объектов этого уровня. При учете факторов технологической наследственности в общем виде уровень производства изделия может включать несколько составляющих.

Нами предложено выделить следующие основные составляющие.

Во-первых, это существующая совокупность (множество) свойств заготовки на входе в систему производства (технологический процесс изготовления изделия), в том числе включающая учет «металлургической»

наследственности объекта (деталей: валов, кронштейнов и т.п.); это есть технологическая наследственность, которую обозначим ТНОт или(Ат0}.

Собственно совокупность технологических факторов для каждой из операций ^р), например механической обработки заготовки, соединения сваркой, разъединения при порезке, с учетом технологической наследственности объекта от предыдущей может быть представлена как ТНОр-1, то есть {АТрп}. Есть также совокупность характеристик готового изделия (собственно система ТС СТМ), которая описывается на выходе окончательной операции системы производства деталей с учетом ТНОдт или{Атр}.

Примем, что обобщенной характеристикой готового изделия на выходе из подсистемы производства с учетом ТНОр (в том числе, механических операций резанием, термических, регулировочных и т. д.) является подсистема технологического процесса, которая представлена нами как подсистема вида ТНОИЗД, то есть это {АТНОрс }.

На работоспособность исследуемого объекта ТС ИМ влияет много факторов. Уточним некоторых из них. Так, для объектов класса «деталь» факторы таковы: величина износа (весовой или объемный износ, износ в определенных точках поверхности); величина отклонения рабочей поверхности от заданной геометрической формы; параметры микрогеометрии, физико-механические характеристики материала детали и ее поверхностных слоев.

Для конструкции инженерной машины - это учет влияния, например, силовых нагрузок, изменяющихся в процессе эксплуатации как по характеру, так и величине, включающих экстремальные сезонные тепловые (нагрев-охлаждение) воздействия.

Для агрегатов и узлов, подлежащих учету при изготовлении подобных факторов еще больше: это точность обработки деталей и сборки узла, качество обработанной поверхности, качество сборки, регулировки.

Для узлов трения, которых много в любой машине, необходимо учитывать особо важные при эксплуатации следующие факторы: контактная жесткость; прочность перемещений сопрягаемых деталей; температура в зоне трения; уровень вибраций деталей; зазор и др.

Если исследуемое изделие типа диагностического оборудования используемого при обслуживании ТС ИМ, то факторами являются производительность процессов работы на оборудовании, затраты времени и средств на наладку, ремонт и т. п.

Когда объектом исследований является двигатель машины (автомобиля-базы), то это следующие параметры: коэффициент полезного действия, мощность энергетической установки и другие, которые являются учитываемыми факторами.

Таким образом, к указанным группам ТНО относятся различные нагрузочные воздействия, которые необходимо учитывать при проектировании, изготовлении и эксплуатации объекта. При этом в

качестве нагрузок могут быть, например, для деталей трущихся сопряжений и узлов машин: нагрузка или удельное давление на поверхности трения; скорость относительного перемещения сопрягаемых деталей; температура среды и другие. Для агрегатов, машин и конструкций важны переменные динамические факторы, например, если это самоходные транспортные объекты, то это учет скорости движения машины на определенных участках дороги, всевозможные локальные воздействия и другие факторы.

Приняли, что следующий базовый уровень учета ТНО в исследуемых системах определяют условия эксплуатации системы. В него входят также процессы развития системы, которые включают модернизацию узлов строительной машин, то есть совершенствования системы на этапе эксплуатации.

Так как модернизацию проводят либо всего объекта, либо его части, то следует расширить упомянутый уровень условиями модернизации, поэтому его можно представлять, как уровень эксплуатации и модернизации, который обозначим как УЭМ.

Существует систематизация элементов систем и установлены взаимосвязи между уровнями. Особое внимание при исследованиях уделено трем вышеуказанным уровням, а именно: I (УРКД) - II (УПИ) - III (УЭМ), которые позволяют создать модели проявлений и учета факторов ТНО в ЖЦИ любой системы. Полная структурная схема объекта с учетом ТНО может быть представлена в любой форме, лишь бы она отражала в наибольшей степени взаимосвязи подсистем и процессов технологической наследственности, например это может быть функция вида: ТНО = f (ЖЦИ).

Некоторые авторы предлагают учитывать процессы наследственности исследуемых объектов в виде системы, где реакция Н0 (она связана с внешним воздействием Х0) имеет функциональную зависимость вида Н0 = ЯХо).

Эту зависимость называют определяющим уравнением или определяющим законом, который в общем виде формулируется следующим образом: реакция Н() в момент времени ? определяется не только величинойХ0(/) в тот же момент, но также всей историей изменения функции Х0(т), те (-ж, I). Определяющий закон представляют также в виде

символической записи н° = ), на отрезке временит^ [0,Т] Х0(т) Ф0, а

при ? >Т имеем Х0=0. При этом в моменты времени ? >Т, когда воздействие Х0 отсутствует, система еще сохраняет изменения, связанные с этим воздействием в предшествующий отрезок времени, что имеет запись т е [0,Т].

Часто реакция Н0 и воздействие Х0 могут иметь различный физический смысл. Так, применительно к процессам утраты работоспособности деталей и узлов, например скрепера в качестве, Х0 следует принять внешнее нагрузочное воздействие: давление, скорость и т. д.

В этом случае реакцию системы Н0 можно выразить через интенсивность изнашивания трущейся поверхности механических узлов или

как скорость изменения определяющего параметра (например, жесткость, зазор).

Считается, что в подобных случаях связь между нагрузочным воздействием и реакцией системы достаточно сложна и, как правило, применение линейных теорий возможно лишь при существенном ограничении диапазона измерений указанных параметров и введении ряда предположений с целью упрощения исследуемой системы.

Таким образом, представленная в работе методика оценки, прогнозирования и повышения надежности машин и конструкций во многом связана с понятием система, что повышает управление работоспособностью инженерных машин.

Развитие этого направления базируется на учете физических явлений, сопровождающих процессы их проектирования, изготовления и эксплуатации. Это те самые этапы, которые составляют суть уровня конструкторской документации, названной нами УРКД. Затем уровни производства изделия УПИ и уровень эксплуатации с учетом анализа работоспособности изделия - УЭМ. Отметим, что на процессы утраты работоспособности машины большое влияние оказывают технологические, конструктивные и эксплуатационные факторы, их количество и взаимосвязи.

Модели этих процессов могут быть разработаны. К тому же они строятся как на основе изучения связей эксплуатационных свойств деталей, узлов, механизмов и машины в целом, так и с учетом условий технологий изготовления деталей и сборки систем, а также с учетом условий и режимов эксплуатации, включая экстремальные. Большинство этих связей можно отнести к связям наследственного типа.

Одним из основных законов развития строительной технологической машины является целенаправленное управление взаимосвязями эксплуатационных показателей с технологической наследственностью.

При оценке конкретного варианта машины с определенными значениями эксплуатационных показателей учитывают, что каждый из них имеет постоянную весомость. При этом существует постоянный темп роста какого-то обобщенного показателя, который может быть при одновременном и пропорциональном изменении всех показателей, входящих в систему.

Считается, что при изменении значений весомого показателя его влияние на рост обобщенного показателя постепенно затухает. Это происходит из-за ограничений, создаваемых другими показателями, которые остаются неизменными. Если в исследуемой системе изменен по сравнению с базовой хотя бы один показатель, то изменяются весомости всех показателей, входящих в иерархию.

Отмеченное выше явление затухания влияния одного показателя на обобщенный обычно характеризуется показательными или экспоненциальными зависимостями, имеющими участок насыщения. Эта зависимость выглядит так:

йх ,1 Ах

— = кх, к =---

А при х А , (1)

где к - константа, характеризующая (в среднем) отклики потребителя на изменения облика ТС (СТМ), то есть относительная скорость роста х.

При резком изменении внешних условий приемлем закон вида:

йХ

— = / (х+, х_ х

А (2)

где кроме стимулирующих факторов (х+) имеются и сдерживающие факторы (х_). В этом случае рост характеристики х ограничивается некоторым уровнем Ь; поэтому закон (3.1) примет вид:

— = к ■ х ■ (Ь _ х),

А (к>0, 0<х<Ь).(3)

Считается, что в этих условиях развитие системы можно описать дифференциальным уравнением вида:

Ах = /(х) ■ е+ (г)

А (4)

где Дх) - функция, описывающая состояние объекта в любой момент времени, g+(t) - функция, описывающая стимулирующее развитие системы во времени.

Такая постановка вопроса не всегда освещает поведение ТС СТМ в ЖЦИ и не полностью отражает влияния ТНО на ее разных стадиях.

По мнению автора [1], адаптированный закон развития системы с учетом влияния технологической наследственности объекта на основных уровнях ЖЦИ может выглядеть таким образом:

= /• (х°). е УРКД (х1)

I (УРКД): йг Л(х)етно (х1) .(5)

йх2 _ .с с 1ч упи , 2 ч

II (УПИ): йг - }уркд(х ) * етно (х) ;(б)

Ах.3 _ /■ /2ч уэм , 3 N

III (УЭМ): йг - 1упи(х ) *етно (х). (7)

Адаптированный обобщенный закон развития системы с учетов влияния ТНО выглядит так:

ах,

' жци 1

1, ~ /жци (х ) ■ 8 тно и (х\) _

А ж .(8)

Использование закономерностей проявления ТНО в ЖЦИ позволит изучать и целенаправленно управлять процессом технологической наследственности объекта (строительных и дорожных машин) на любом уровне. Эти знания помогают отыскать наиболее рациональные методы проектирования и изготовления, достичь оптимального качества системы, а также добиться повышения надежности и долговечности её работы и управлять системой при её эксплуатации.

Изложенные методика и структурная схема, учитывающая технологическую наследственность в ЖЦИ, приемлема для описания любой

технической системы (машины или отдельного технологического оборудования).

Список использованной литературы

1. Старов В.Н. Технологическая наследственность как функция жизненного цикла изделия / В.Н. Старов // Управление качеством продукции на этапах конструирования и технологической подготовки производства. -Воронеж: ВГТУ. - Вып. 3.- 2009. - С. 38-42.

КАЧЕСТВО СИСТЕМ И ОБЪЕКТЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МАШИН, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В МЧС

В.Н. Старов, д.т.н., профессор, А.В. Гуров, начальник кафедры,

В.Ф. Лазукин, А.Н. Внуков

Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж

В настоящее время фактически установился единый, признанный в мире бизнеса подход к договорным условиям по оценке понятий качества и регламентации отношений между потребителями и производителями. Оценка жизнедеятельности людей предопределила рождение комплексного понятия, характеризующего эффективность всех сторон деятельности, - это понятие ''качество'', а также ''качество жизни''. В современной литературе и практике существуют различные трактовки понятия ''качество'' примем его, как и во всех развитых странах, качество таково, как оговорено стандартами ISO.

Стандарты ISO серии 9000 и 14000 имеют строгую ориентацию на потребителя. Это заставляет всех производителей соблюдать строгие законы функционирования производства, гарантирующие создание продукции с требуемым набором свойств, то есть производство качественной продукции является основой деятельности.

Термины и определения, используемые в области управления качеством продукции, следует брать в соответствии с международными и российскими стандартами. Базовыми являются стандарты класса ISO, начиная от версий 80-х годов прошлого века, с последующим развитием этих идей в стандартах серии 9000:2000 и кончая сегодняшней версией - 9000:2008. Общие требования к качеству продукта (товаров, услуг, работ) являются основанием, так называемой, пирамиды качества, занимающей важное место в системе рыночной экономики.

Концептуальное видение качества как одной из фундаментальных категорий, определяющих образ жизни, социальную и экономическую

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.