CC BY
23
УДК 621.78
IB. КОВАЛЕНКО
Украшська шженерно-педагопчна академiя, м. Харюв
РОЗРОБКА ПРИНЦИП1В ФОРМУВАННЯ ВИМОГ БЕЗПЕКИ ПРОЦЕС1В 1НДУКЦ1ЙНОГО НАГР1ВУ З'еДНАНЬ З НАТЯГОМ
У дант роботi розглянуто в якостг ун1версально'1 характеристики безпеки будь-яких процесгв збирання-розбирання з'еднань з натягом показник ризику, який визначаеться як частота або функцiя частоти гiпотетичних вiдхилень показнитв якостi, що викликат порушеннями в ходi технологiчних процеав. Цей показник, що враховуе властивостi технологiчноï системи, дозволяе оцiнити iмовiрнiсть проведення технологiчних процеав збирання-розбирання з'еднань з натягом у контрольованих умовах, вiдповiдних до технологiчного регламенту та гарантуючих високу яюсть та безпеку проце^в збирання-розбирання з'еднань з натягом. Розглянуто порядок проведення анализу технологiчного ризику проце^в збирання-розбирання з'еднань з натягом. Для технологiчних систем тдукцтного нагрiву, що проектуються, рекомендовано аспекти регулювання ризику.
Ключовi слова: безпека, яюсть, ризик, тдукцшний нагрiв, натяг, з'еднання, технологiчний процес.
И В. КОВАЛЕНКО
Украинская инженерно-педагогическая академия, г.Харьков
РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ ФОРМИРОВАНИЯ ТРЕБОВАНИЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОЦЕССОВ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА СОЕДИНЕНИЙ С НАТЯГОМ
В данной работе в качестве универсальной характеристики безопасности любых процессов сборки-разборки соединений с натягом рассмотрен показатель риска, который определяется как частота или функция частоты гипотетических отклонений показателей качества, вызванных нарушениями в ходе технологических процессов. Этот показатель, учитывающий свойства технологической системы, позволяет оценить вероятность проведения технологических процессов сборки-разборки соединений с натягом в контролируемых условиях, соответствующих технологическим регламентом и гарантирующих высокое качество и безопасность процессов сборки-разборки соединений с натягом. Рассмотрен порядок проведения анализа технологического риска процессов сборки-разборки соединений с натягом. Для проектируемых технологических систем индукционного нагрева рекомендуется аспекты регулирования риска.
Ключевые слова: безопасность, качество, риск, индукционный нагрев, натяг, соединения, технологический процесс.
I.V. КОVАLЕNКО
Ukrainian Engineering and Pedagogical Academy, Kharkiv
DEVELOPMENT OF THE PRINCIPLES OF FORMATION PROCESSES SAFETY REQUIREMENTS INDUCTION HEATING IS CONNECTED TO THE TENSION
In this paper, as a universal safety characteristics of any process of assembly and disassembly connections with a tightness indicator is considered a risk, which is defined as a function of frequency or frequency deviations hypothetical indicators of quality caused by disturbances in the technological processes. This figure takes into account the properties of technological systems, it allows us to estimate the probability of the processes of assembly-disassembly of connections with a tightness in a controlled environment, the relevant technological regulations and ensure high quality and safety processes, assembly-disassembly of connections with a tightness. The order of the risk analysis process of assembly-disassembly process connections with a tightness. Technological systems designed for induction heating is recommended aspects of risk management.
Keywords: safety, quality, risk, induction heating, interference, technological process.
Постановка проблеми
Яшсть технолопчних процеав нагр1ву е найважлившим Í3 критерпв, як визначають яшсть шнцево1 продукцп. Яшсть реал1зацп технолопчних процеав обумовлена яшстю технологш i технолопчно1 системи, що включае шфраструктуру, систему контролю та управлшня процесами, персонал, що обслуговуе. Необхвдно управляти процесом виробництва, знижуючи вплив дестабшзуючих факторiв, що можна досягти, розташовуючи вичерпними вщомостями про стан i можливосп виробничих процеав. Для шльшсно1 оцшки якосп технолопчних процеав можна використовувати показники точносп та стшкосп технолопчного потоку.
Однак, процеси iндукцiйного нагрiву протжають з практично невхдомими точнiстю, стшшстю, надiйнiстю, стохастичнiстю, чутливiстю. 1з цього випливае, що к1льк1сна оцiнка якосп реалХзацп таких процесiв, а отже, i якостi реалХзацп та безпеки технологи вiдсутня.
Не можна оцшити як1сть технологи без облiку застосовуванох технолопчнох системи. Навiть при використанш тих самих матерiалiв i технологи процеси в рiзних технологiчних потоках будуть протiкати з рiзними показниками точносп та стiйкостi.
Аналiз останшх дослiджень i публiкацiй
Одна iз центральних методологiчних проблем забезпечення безпеки машинобудХвнох продукци, полягае в базуванш концептуально1 моделi забезпечення якостi та безпеки продукци на единiй методолопчнш основi, що мiстить: единi тдходи, методи, методики та алгоритми визначення (оцiнки) ступеня потенцшнох небезпеки широкое' номенклатури машинобудХвнох продукци; единi принципи i критери формування перелiку машинобудХвнох продукци; единi системнi методи вибору схем тдтвердження вiдповiдностi потенцiйно небезпечнох продукци нормативним вимогам, а також методи хх оптимХзаци.
Розробка кожнох з перерахованих проблем припускае, у свою чергу, розв'язання певнох сукупносп взаемозалежних i взаемообумовлених завдань, виходячи iз загальнох мети.
Розрахунки технолопчних систем (ТС) по параметрах якосп зводяться до оцiнки iмовiрностi якхсного виконання завдання [1]. До якхсних показникхв ТС, що використовують тепловий вплив, слщ вхдносити стабiльнiсть у досягненш температурного порога i малий допуск на вхдхилення вiд нього, стабшьшсть швидкостХ нагрiву (або заданого характеру його змХни), достовХрнХсть контролю температури.
Пхд вХдмовою технологiчного устаткування, як системи, розумХють нерегламентоване порушення факторiв, що впливають на якхсть продукци, що виготовляеться, ритму випуску або умов виробництва, а також вщхилень, пов'язаних зХ збiльшенням матерiальних Х трудових витрат вище хх нормативного значення. У ГОСТ 22954-78 працездатний стан системи визначене як стан, при якому вона забезпечуе виготовлення продукци при заданих умовах з показниками якосп та ритмом випуску, установленими в нормативно-техшчнш документаци. До вхдмови не вщносять випадки, коли система не функцюнуе через проведення регламентованих операцш, пов'язаних з настроюванням Х переналагодженням устаткування.
Концептуально якхсними е вироби або процеси, при виробнищга, функцюнуванш та утилХзаци яких споживаеться мшмум енерги та матерХалХв, Х вони не заподшють збитку тим, хто хх виробляе Х використовуе, а також навколишньому середовищу. Для ТС у цшому тдвищення якосп означае тдвищення точности та стабшьносл функцюнування, збшьшення параметрХв контролю виробу або процесу, пхдвищення вимог до чутливосп, точносп та надшносп засобХв вимХрювання [2].
Властивосп точностХ та стабХльносп ТП е невщдшьними властивостями безпеки ТС за якхсними параметрами, то до щех проблеми вхдноситься комплекс стандартХв, об'еднаних назвою "Керування технолопчними процесами". Даний комплекс установлюе едиш показники точносл та стабХльностХ [3, 4].
ТС повинна стабХльно забезпечувати потрХбний режим нагрХву. Безпека е найважлившим показником розглянутих ТС. Пхд безпекою розумХють такх умови, у яких перебувае ТС, коли дХя зовшшшх Х внутршшх чинникхв не призводить до процесХв, що вважаються негативними по вщношенню до данох ТС у вхдповХдностХ до наявних, на даному етат, потреб та уявлень.
Формулювання мети досл1дження
Обгрунтувати необххдшсть введення показника, який враховуе властивосп технолопчнох системи, що дозволяе оцшити ХмовХршсть проведення технолопчних процесХв збирання-розбирання з'еднань з натягом у контрольованих умовах, якх вадповдають технолопчному регламенту та гарантують високу якхсть та безпеку процесХв.
Викладення основного матерiалу дослiдження
Технолопчш процеси збирання та розбирання з'еднань з натягом повинш мати системи контролю показникхв безпеки, якосп з'еднань, що збираються або розбираються. Таким чином, для ощнювання якосп технолопчних процесХв збирання та розбирання з'еднань Хз натягом необххдно:
- вибрати критери оцшки якосп процеав;
- розробити методику кхлькхснох оцшки якосп процесХв;
- розробити методолопю контролю та управлшня технолопчними процесами для забезпечення хх
безпеки.
Безпека - властивють технолопчних процеав збертати при функцюнуванш в певних умовах такий стан, при якому Хз заданою ХмовХршстю виключаеться ризик попршення якосп продукци, обумовлений впливом несприятливих факторХв на незахищеш компоненти систем. Основною ланкою в системХ заходХв щодо аналХзу безпеки технолопчних процесХв у машинобудуванш е нормування безпеки, тобто формування вимог до безпеки до процесв Х об'екттв [5, 6]. Тому що безпека е об'ективною властивХстю будь-якох техшчнох системи, те, отже, повинен бути набХр показникхв, що характеризують властивХсть, що розглядаеться. Проблема формування мшмально достатнього набору показнишв дотепер не одержала повного розв'язку.
Таке положения пояснюеться тим, що безпека е похвдною властивютю, обумовленою суперпозишею (накладенням) шших, б1льш "елементарних" властивостей, таких як надшшсть, мехашчна мщшсть, стшшсть технолопчних процеав 1 ш. Тобто безпека характеризуемся сукупшстю р1зних "елементарних" властивостей, а, отже, 1 набором р1зних показнишв безпеки, пов'язаних з тими властивостями, як формують безпеку.
На рис. 1 наведена можлива схема формування системи показник1в безпеки для двох гшотетичних процеав збирання з'еднання з натягом (А) 1 розбирання з'еднання з натягом (В).
НАД1ИН1СТЬ
ТЕПЛОСТШЮСТЬ
МЕХАН1ЧНА М1ЦН1СТЬ
ИМОВ1РН1СТЬ БЕЗВ1ДМОВНО1 РОБОТИ
у-ПРОЦЕНТНИИ РЕСУРС
ГРАНИЧНА ТЕМПЕРАТУРА НАГР1ВУ
ТРИВАЛ1СТЬ НАГР1ВУ
ЗАЛИШКОВ1 ДЕФОРМАЦ11
ЕЛЕКТРИЧНА М1ЦН1СТЬ
/С
МАКСИМАЛЬНО СПОЖИВАНА ПОТУЖН1СТЬ
1НДУКТОР1
Рис. 1. Схема формування системи показнишв безпеки:
I I - показники безпеки характерш для процеав збирання (А)
I I - показники безпеки характерш для процеав розбирання (Б)
I I - показники безпеки характерш для обох процеав (В)
Зютавлення набор1в показнишв для цих процеав показуе розб1жшсть не т1льки номенклатури, але навиъ 1 "елементарних" властивостей, що формують безпеку. Цей приклад показуе складшсть завдання встановлення ушверсальних показник1в безпеки.
Загальним м1ж двома процесами збирання з'еднання з натягом (А) 1 розбирання з'еднання з натягом (Б) е наявшсть потенцшних джерел небезпек 1, як наслвдок, можлив1 авари та поява браку.
Таким чином, частота (або функщя частоти) гшотетичних аварш може служити ушверсальною чисельною характеристикою безпеки будь-яких процеав збирання-розбирання з'еднань з натягом.
Цей показник дозволяе пор1внювати процеси збирання або розбирання р1зних з'еднань з натягом, !х принцип до (шдукцшне нагр1вання, спшьна д1я нагр1вання та охолодження 1 т.д.), тобто "оцшювати" по шкат аварш р1зш джерела небезпек. Даний показник прийнято називати ризиком; вш характеризуе частоту небажаних подш в одиницю часу.
Ушверсальним шльшсним показником якост1 реал1зацп технолопчних процеав 1 функцюнальних систем забезпечення якост1 може служити показник ризику, який визначаеться як частота або функц1я частоти гшотетичних ввдхилень показник1в якост1, що викликаш порушеннями в ход1 технолопчних процеав.
У словнику £ОЯ (£вропейська оргашзашя по якосп) термшв, використовуваних в обласл загального управлшня яшстю, ризик визначаеться як "сукупний фактор 1мов1рност1 виникнення небажано! поди 1 його наслщшв". У найбшьш загальнш форм1 ризик - це частота (1мов1ршсть) небажаних наслщшв у результат настання певних подш.
Щд небажаною под1ею маеться на уваз1 перевищення впливу випадкових фактор1в над адаптацшними здатностями системи або зашзнюванням реакци на них. Таким чином, можна ввести поняття безпеки технолопчних процеав ввдносно якосп продукцп.
Отже, 1 небезпека, 1 безпека систем визначаються безл1ччю функцюнальних властивостей 1 характером взаемозв'язшв м1ж ними в цей момент часу.
Завдання забезпечення безпеки функцюнування систем зводиться до зменшення ризику до деяко! меж1, тобто зведенню до мшмуму можливосп виникнення ситуацш, що негативно впливають на як1сть. Введений показник безпеки носить 1мов1ршсний характер 1 обчислюеться з використанням статистичних метод1в.
Застосування показнишв ризику i нова концепщя "прийнятного ризику" викликали низку питань техшчного та економiчного характеру. У зв'язку iз цим керiвництво 1СО/МЕК 51 "Керiвнi положения по включению аспектш безпеки в стандарти" у такий спосiб визначае принципи завдання вимог безпеки шляхом нормування ризику:
- з пiдвищенням техшчно1 складностi продукцiï зростае роль безпеки;
- абсолютна безпека не може бути забезпечена, об'ект може бути тшьки вщносно безпечним;
- вимоги до рiвня безпеки формуються на основi прийнятного ризику, пов'язанi iз сощально-економiчним станом суспiльства i е похвдними цього стану;
- визначення ризику здiйснюеться шляхом виявлення рiзних факторiв, що впливають на безпеку i 1х к1льк1сно1 ощнки.
Базу для оцiнювання ризику технолопчних процеав збирання-розбирання з'еднань з натягом для подальших заходiв з управлшня ризиком (мiнiмiзацiï ризику) забезпечуе аналiз ризику. При цьому iнформацiя, що використовуеться, може включати в себе рiзнi данi, результати теоретичних i експериментальних дослiджень. Починаеться аналiз ризику з його щентифжаци - процесу знаходження, складання реестру небезпек i опису елеменпв ризику. При цьому, елементи ризику можуть включати в себе небезпеки (поди), а також iмовiрнiсть i наслщки прояву небезпек (подш).
Специфiчнiсть аналiзу технологiчного ризику процеав збирання-розбирання з'еднань з натягом полягае в тому, що в ходi його розглядаються потенцшно негативш наслiдки, як1 можуть виникнути в результат вiдмови в роботi техшчних систем, збоïв в технологiчних процесах або помилок з боку обслуговуючого персоналу, властивих конкретнiй технологiï збирання або розбирання. Також необхвдно розглядати i негативний вплив на людей i навколишне природне середовище при безаваршному функцiонуваннi виробництва (за рахунок впливу електромагнiтного поля тощо).
1стотне значення для прийняття обгрунтованих i рацюнальних рiшень при вирiшеннi проблеми виробничо1 безпеки мають результати аналiзу ризику. В процесi аналiзу ризику знаходять широке застосування форматизованi процедури та облiк рiзноманiтних ситуацiй, з якими можно зггкнутися у процес аналiзу виробничих небезпек. Невизначенiсть, в умовах я^' у багатьох випадках повиннi прийматися управлiнськi рiшення, накладае ввдбиток на методику, хвд i кiнцевi результати аналiзу ризику. Методи, що використовуються в процеа aнaлiзу, повинш бути орiентованi насамперед на виявлення та оцшку можливих втрат у рaзi виробничих aвaрiй, вартосп забезпечення безпеки i переваг, одержуваних при реaлiзaцiï того чи шшого проекту.
Анaлiз ризику мае ряд загальних положень незалежно вiд конкретноï методики aнaлiзу та специфiки вирiшувaних завдань [7] :
1) загальною е задача визначення допустимого рiвня ризику, стaндaртiв безпеки обслуговуючого персоналу, населення i захисту навколишнього природного середовища;
2) визначення допустимого рiвня ризику вiдбувaеться, як правило, в умовах недостaтньоï або неперевiреноï шформацп, особливо коли це стосуеться нових технолопчних процеав збирання-розбирання з'еднань з натягом або нового шдукцшного обладнання;
3) в ходi aнaлiзу значною мiрою доводиться вирiшувaти iмовiрнiснi задач^ що може призвести до значних розбiжностей в результатах, що одержують;
4) aнaлiз ризику потрiбно розглядати як процес вирiшення бaгaтокритерiaльних задач.
Анaлiз ризику може бути визначений як процес виршення склaдноï задач^ що вимагае розгляду широкого кола питань i проведення комплексного дослщження, включаючи оцiнки технiчних, економiчних, управлшських та соцiaльних фaкторiв:
1) дентифшащя небезпек (виявлення можливих небезпек), яш можуть призвести до негативних наслщшв, е основним елементом aнaлiзу ризику;
2) aнaлiз частоти;
3) aнaлiз нaслiдкiв.
Виражений у нaйбiльш загальному виглядi процес aнaлiзу ризику може бути представлений як ряд послщовних подш:
1) планування i оргашзащя робiт;
2) iдентифiкaцiя небезпек (виявлення небезпек, попередня оцiнкa характеристик небезпек);
3) оцшка ризику (aнaлiз частоти, aнaлiз нaслiдкiв, aнaлiз невизначеностей);
4) розробка рекомендацш по упрaвлiнню ризиком.
На першому етaпi (планування i оргашзац1я робiт) aнaлiз ризику проводиться у ввдповщносп з вимогами нормативно-правових aктiв, для того щоб забезпечити вхвд в процес упрaвлiння ризиком, однак бшьш точний вибiр завдань, зaсобiв i методiв aнaлiзу ризику звичайно не регламентуеться. В документах шдкреслюеться, що aнaлiз повинен вщповщати склaдностi розглянутих процесiв, нaявностi необхвдних даних i квaлiфiкaцiï фaхiвцiв, що проводять aнaлiз. При цьому б№ш просп i зрозумiлi методи aнaлiзу перевaжнiше бiльш складних, не до кшця зрозумiлих i методично забезпечених. Тому на першому етат необхвдно вказати причини та проблеми, що викликали необхщшсть проведення aнaлiзу ризику; визначити систему, що aнaлiзують, i дати ïï опис; пiдiбрaти вщповщну групу фaхiвцiв для проведення aнaлiзу;
встановити джерела шформацп про безпеку системи; вказати вихiднi дaнi та обмеження, що обумовлюють межi aнaлiзу ризику; визначити цiлi aнaлiзу ризику та критери прийнятного ризику.
На другому еташ (вдентифжащя небезпек) основним завданням е виявлення (на основi iнформaцiï про об'ект, результaтiв експертизи та досвщу роботи подiбних систем) i чггкий опис всiх властивих системi небезпек. Це вiдповiдaльний етап aнaлiзу, так як не виявлеш на цьому етaпi небезпеки не шддаються подальшому розгляду i зникають з поля зору. 1снуе ряд формальних методiв виявлення небезпек. Як правило, даеться попередня оцiнкa небезпек з метою вибору подальшого напряму дiяльностi: припинити подальший aнaлiз через незначносп небезпек; провести бiльш детальний aнaлiз ризику; виробити рекомендaцiï щодо зменшення небезпек. Вихiднi дaнi i результати попередньоï оцiнки небезпек належним чином документуються.
До третього етапу (оцiнки ризику) переходять при необхiдностi пiсля щентифшацд небезпек.
Четвертий етап aнaлiзу ризику технологiчноï системи (розробка рекомендaцiй по управлшню ризиком) проводять у випадку, якщо ступiнь ризику вище прийнятно]!.
Множиннiсть результaтiв aнaлiзу i можливють компромiсних рiшень дають пiдстaву вважати, що aнaлiз ризику не завжди е строго науковим процесом, що щддаеться перевiрцi об'ективними методами. Оцшка ризику являе собою загальний процес aнaлiзу та ощнювання ризику. Ц двi основнi склaдовi доцiльно розглядати нерозривно, так як процедура ощнювання ризику базуеться на результатах aнaлiзу i зводиться зазвичай до визначення значення прийнятного (допустимого) ризику. Метою оцшки ризику е не пльки отримання його кiлькiсноï або якiсноï характеристики, але i ранжування цих характеристик, розстановка прюритепв i вироблення рiшень, спрямованих на зниження ризишв. При цьому оцшюються витрати i виграш вiд прийнятого рiшення. Прогноз ризику то е оцшка ризику на певний момент часу в майбутньому з урахуванням тенденцш змши умов прояву ризику [8].
Оптимальш норми безпеки проведення технологiчних процеав збирання-розбирання з'еднань з натягом, засноваш на прийнятностi певних значень ризику, визначаються дек1лькома факторами:
- iндивiдуaльне ввдношення до упрaвлiння ризиком;
- можливi масштаби наслвдшв;
- звичшсть ризику;
- розподiл ризику.
Облж цих aспектiв при нормувaннi ризишв е складною функщею економiчних, сощальних, технiчних i iнших aргументiв.
Висновки
Таким чином, для технологiчних систем iндукцiйного нaгрiву, що проектуються, можна рекомендувати нaступнi аспекти регулювання ризику:
- ризик не повинен перевищувати рiвня, досягнутого для 1НУ;
- ризик повинен бути знижений наспльки, насшльки це практично досяжне в рамках обмежень (насамперед економiчних);
- не повинне бути складових ризику, що рiзко перевищують iншi (аналог принципу рiвноï нaдiйностi, що використовуеться при забезпеченш нaдiйностi виробiв).
Список використано'1 лiтератури
1. Резников А.Н. Типовые процессы в технологических системах / А.Н. Резников, Л. А. Резников Учеб. для вузов. - М.: Машиностроение, 1990. - 288 с.
2. Слесарев М.В. Контроль качества и безопасности. Термины и документы. / М.В. Слесарев; Контроль. Диагностика. - 1999. - № 11. - С. 27 -33.
3. ДСТУ ISO 9000-1-95 EN 29000 Загальне керiвництво яшстю i стандарта по забезпеченню якосп. Ч. 1. Керiвнi вкaзiвки до вибору i застосування.
4. ДСТУ ISO 9004-1-95 Загальне керiвництво яшстю й елементи системи якосп. Ч. 1. Керiвнi вкaзiвки. Загальш положення.
5. ДСТУ EN 292-1-2001 Безпечшсть машин. Основш поняття, загальш принципи проектування. Частина 1. Основна термшолопя, методолопя (EN 292-1:1991,IDT).
6. Красных Б.А. Об общесистемных правилах и процедурах сертификации в области потенциально опасных промышленных производств, объектов и работ / Б.А. Красных, Г.К.Сахарова, В.Н. Смирнов; Стандарты и качество. - 1996. - №3.
7. Лазаренкова Г.М. Анaлiз моделювання i управлшня ризиком (в схемах та прикладах): навч. поаб. / Г.М. Азаренкова. - Львiв: Новий свп, 2000, 2011.-240 с.
8. Вишняков Я.Д. Общая теория рисков: учеб. пособие для студ. высш. учеб. завадений / Я.Д.Вишняков, Н.Н. Радаев - 2-е изд., испр. - М.: Издат. центр "Академия", 2008. - 368 с.
