«МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ Рекомендовано Управлением среднего профессионального образования Министерства образования и науки Российской Федерации в качестве учебника для студентов образовательных ...»

Воспроизводимость — это качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в различных условиях (в различное время, в различных местах, различными методами и средствами).

Глава 3. МЕТРОЛОГИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

3.7. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

Метрологическое обеспечение измерений — деятельность метрологических и других служб, направленная на: создание в стране необходимых эталонов, образцовых и рабочих средств измерений; их правильный выбор и применение; разработку и применение метрологических правил и норм;

выполнение других метрологических работ, необходимых для обеспечения требуемого качества измерений на рабочем месте, предприятии, в отрасли и национальной экономике.

Метрологическое обеспечение направлено на обеспечение единства и точности измерений для достижения установленных техническими условиями характеристик функционирования технических устройств. Метрологическое обеспечение представляет собой комплекс научно-технических и организационно-технических мероприятий, осуществляемых через соответствующую деятельность учреждений и специалистов.

Метрологическое обеспечение измерений включает: теорию и методы измерений, контроля, обеспечения точности и единства измерений; организационно-технические вопросы обеспечения единства измерений, включая нормативно-технические документы — государственные стандарты, методические указания, технические требования и условия, регламентирующие порядок и правила выполнения работ. Практическая деятельность организаций по метрологическому обеспечению охватывает достаточно большой круг вопросов. Осуществляется надзор за применением законодательно установленной системы единиц физических величин.

Обеспечение единства и точности измерений проводится путем передачи размеров единиц физических величин от эталонов к образцовым средствам измерений и от образцовых к рабочим. Проводится надзор за функционированием государственных и ведомственных поверочных схем. Постоянно разрабатываются методы измерений, дающие наивысшую точность. На этой основе создаются эталоны и образцовые средства измерений. Осуществляется надзор за состоянием средств измерений в министерствах и ведомствах.

Метрологическое обеспечение измерительных средств на разных этапах их жизненного цикла решает вполне конкретные задачи. Исследуются параметры и характеристики измерительных систем и приборов для определения требований к объему, качеству и номенклатуре измерений и контроля. Производится анализ и выбор средств измерений и контроля из числа серийно выпускаемых. Если необходимых средств измерений не существует, то формируют технические требования на создание новых типов. Проводится поверка применяемых средств измерений.

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Выполняется анализ технологических процессов с точки зрения определения номенклатуры и последовательности измерительно-контрольных операций, установления метрологических характеристик соответствующих средств измерений. Проводятся работы по обеспечению производства серийно выпускаемых средств измерений и контроля, с целью своевременного обновления парка этих средств на предприятиях. Осуществляется метрологическая экспертиза конструкторской и технологической документации, совершенствуются методики измерения и контроля.

Ответственность за правильность, своевременность и полноту метрологического обеспечения технических устройств возлагается на их потребителей. Решение задач по метрологическому обеспечению возлагается на метрологические службы организаций и предприятий.

Поверка, ревизия и экспертиза средств измерений Важнейшей формой государственного надзора за измерительной техникой является государственная (и ведомственная) поверка средств измерений, служащая для установления их метрологической исправности.

Средства измерений подвергаются первичной, периодической, внеочередной и инспекционной поверкам.

Первичная поверка проводится при выпуске средств измерений в обращение из производства или ремонта.

Периодическая поверка проводится при эксплуатации и хранении средств измерений через определенные межповерочные интервалы, установленные с расчетом обеспечения метрологической исправности средств измерений на период между поверками.

Внеочередная поверка проводится, если необходимо удостовериться в исправности средств измерений при проведении работ по корректированию межповерочных интервалов, при повреждении поверительного клейма, пломбы или утраты документов, подтверждающих прохождение средством измерения периодической поверки, а также в ряде других случаев, причем сроки ее проведения назначаются независимо от сроков периодических поверок.

Инспекционная поверка проводится для выявления метрологической исправности средств измерений, находящихся в обращении; при проведении метрологической ревизии в организациях, на предприятиях и базах снабжения.

Обязательной государственной поверке подлежат средства измерений, применяемые органами государственной метрологической службы, а также образцовые средства измерений, применяемые в качестве исходных в метрологических органах министерств и ведомств. Обязательной поверке Глава 3. МЕТРОЛОГИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ подлежат средства измерений, применяемые при учете материальных ценностей, взаимных расчетах и торговле. Обязательной поверке подвергаются средства измерений, связанные с охраной здоровья населения и техникой безопасности. Обязательная поверка осуществляется для средств измерений, применяемых при государственных испытаниях новых средств измерений, а также средств измерений, результаты которых используются при регистрации официальных спортивных международных и национальных рекордов.

Подлежат обязательной государственной поверке рабочие средства измерений, применяемые для учета в торговле: весоизмерительные приборы; расходомеры; счетчики электроэнергии, газа, нефтепродуктов и воды и др. Приборы, служащие для охраны здоровья населения: шумомеры; дозиметры; рентгенометры и тонометры, медицинские термометры и др. Измерительные приборы, обеспечивающие безопасность работ: радиометры, измерители напряженности поля СВЧ, газоанализаторы и др. Остальные средства измерений подлежат обязательной ведомственной поверке.

Сроки периодических поверок (межповерочные интервалы) устанавливаются и корректируются метрологическими подразделениями предприятий, организаций и учреждений, эксплуатирующих средства измерений с таким расчётом, чтобы обеспечить метрологическую исправность средств измерений на период между поверками. Начальный межповерочный интервал устанавливается при государственных испытаниях средств измерений.

Поверка средств измерений должна осуществляться в соответствии с действующими государственными стандартами на поверочные схемы, методы и средства поверки. Положительные результаты поверки удостоверяются: наложением на средства измерений поверительного клейма установленного образца и выдачей свидетельства о поверке.

Метрологическая ревизия заключается в поверке состояния средств изменений и выполнения правил их поверки. Результаты метрологической ревизии оформляются актом, содержащим конкретные результаты проверки, а также предложения по изъятию средств измерений, признанных непригодными к применению, и предложения по устранению обнаруженных недостатков с указанием сроков.

Государственные испытания средств измерений Средства измерений, предназначенные для серийного производства, а также ввоза из-за границы, подвергаются обязательным государственным испытаниям органами Государственной метрологической службы.

Государственные испытания предусматривают экспертизу технической

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

документации на средства измерений и их экспериментальные исследования для определения степени соответствия установленным нормам, потребностям производства. Оценивается также современный уровень развития измерительной техники для установления целесообразности производства или закупки новых образцов.

Установлены два вида государственных испытаний: государственные приемочные испытания опытных образцов средств измерений новых типов, намеченных к серийному производству или импорту в РФ и государственные контрольные испытания образцов из установочной серии и серийно выпускаемых средств измерений.

Государственные приемочные испытания проводятся соответствующими государственными метрологическими органами или специальными государственными комиссиями, состоящими из представителей метрологических институтов, организаций-разработчиков, изготовителей и заказчиков.

В процессе государственных приемочных испытаний опытных образцов средств измерений проверяется соответствие средства измерений современному техническому уровню, а также требованиям технического задания, проекта технических условий и государственных стандартов. Проверке подлежат также нормированные метрологические характеристики и возможность их контроля при производстве, после ремонта и при эксплуатации, возможность проведения поверки и ремонтопригодность испытуемых средств измерений.

Государственная приемочная комиссия на основании изучения и анализа, представленных на испытание образцов средств измерений и технической документации, принимает рекомендацию о целесообразности (или нецелесообразности) выпуска средства измерения данного типа.

Государственный орган по стандартизации и метрологии рассматривает материалы государственных испытаний и принимает решение об утверждении типа средств измерения к выпуску в обращение в стране. После утверждения тип средств измерения вносится в Государственный реестр средств измерений.

Государственные контрольные испытания проводятся территориальными организациями Государственного органа по стандартизации и метрологии. Целью государственных контрольных испытаний является проверка соответствия выпускаемых из производства или ввозимых изза границы средств измерений требованиям стандартов и технических условий.

Контрольные испытания средств измерений серийного производства проводятся в установленных случаях. Эти испытания обязательны при выпуске установочной серии новых измерительных приборов. В случае Глава 3. МЕТРОЛОГИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ поступления сведений об ухудшении качества средств измерений, выпускаемых предприятием-изготовителем. Контрольные испытания проводят, если в конструкцию и технологию изготовления средств измерений внесены изменения, влияющие на их нормируемые метрологические характеристики. Контрольные испытания проводят также в порядке государственного надзора за качеством выпускаемых средств измерений в сроки, устанавливаемые государственным органом.

Контрольные испытания проводятся на испытательной базе предприятия-изготовителя периодически в течение всего времени производства (или импорта) средств измерений данного типа. По окончании испытаний составляется акт о контрольных испытаниях, содержащий результаты испытаний, замечания, предложения и выводы. На основании акта контрольных испытаний организация, проводившая их, принимает решение о разрешении продолжения выпуска в обращение данных средств измерений, или об устранении недостатков, обнаруженных при контрольных испытаниях, или о запрещении их выпуска в обращение.

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ

Качество продукции — совокупность свойств продукции, обуславливающих её пригодность удовлетворять определённые потребности в соответствии с её назначением.

Контроль качества — это процесс получения и обработки информации об объекте с целью определения нахождения параметров объекта в заданных пределах.

Процесс контроля заключается в установлении соответствия действительных значений физических величин установленным предельным значениям. Контроль должен ответить на вопрос: находится ли контролируемая физическая величина в поле допуска или выходит за его пределы?

Контроль параметров и характеристик объекта, связанный с нахождением действительных значений физических величин, называется измерительным контролем.

В тех случаях, когда нет необходимости определять числовые значения физических величин, а требуется установить только факт нахождения параметра в поле допуска или выхода из него, производится качественная оценка параметров объекта, т.е. осуществляется качественный контроль.

Качественный контроль в отличие от измерительного контроля называют просто контролем.

Классификация видов контроля основана на различных признаках:

время проведения и место контроля в технологическом цикле, управляющее воздействие контроля, объект контроля и др. Рассмотрим наиболее распространённые виды контроля.

Контроль может быть разрушающий и неразрушающий.

При разрушающем контроле для выполнения контрольных операций необходимо разрушить изделие и дальнейшее его использование становится не возможным. Примером разрушающего контроля, когда определение соответствия контролируемого параметра установленным предельным отклонениям, сопровождается разрушением объекта, является проверка изделия на прочность.

При неразрушающем контроле соответствие контролируемого параметра установленным предельным отклонениям определяется по результатам полученной информации об объекте контроля. Взаимодействие органов средства контроля с объектом контроля не вызывает разрушения объекта и не изменяет его свойств. Примерами неразрушающего контроля являются: контроль размеров деталей, отклонений формы и расположения поверхностей, давления, температуры и др.

Результаты контроля можно использовать для воздействия на ход производственного процесса. В зависимости от характера этого воздействия контроль может быть активным и пассивным.

Активный контроль объекта осуществляется непосредственно в ходе технологического процесса формирования изделия, например, обработки детали на станке. Текущие результаты активного контроля дают информацию о необходимости изменения режимов обработки или корректировке параметров технологического оборудования, например, необходимость изменения положения между режущим инструментом и деталью. Активный контроль может быть ручным, при котором режимами и остановкой станка в процессе изготовления изделия управляет оператор, наблюдающий за показаниями приборов или автоматическим, когда управление станком осуществляется с помощью команд, выдаваемых установленным на станке или вне станка устройством. Применение активного контроля позволяет повысить производительность труда, улучшить качество изготовления, вести одновременное обслуживание нескольких единиц технологического оборудования, получать высокую точность изделий, использовать на этих работах операторов относительно невысокой квалификации. Перспективным является создание устройств активного контроля, работающих без настройки — по образцовым объектам. В качестве образцовых могут быть как материальные объекты (например, образцовые детали), так и соответствующее программное обеспечение.

В отличие от активного пассивный контроль осуществляется после завершения отдельной технологической операции или всего технологического цикла изготовления объекта (детали или изделия).

На стадиях жизненного цикла изделия, в том числе технологического процесса изготовления, производимый контроль имеет различное назначение и протяжённость во времени. Различают входной, операционный и

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

приемочный контроль, а также непрерывный, периодический и летучий контроль.

Входному контролю подвергают сырьё, исходные материалы, полуфабрикаты, комплектующие изделия, техническую документацию и т. д. Контроль производится по ряду параметров, среди которых: визуальный и инструментальный контроль геометрии продукции, соответствие отгрузочным документам, наличие дефектов и др. С входного контроля начинается формирование качества изделия при производстве на данном предприятии.

Операционный контроль или межоперационный контроль проводится на различных стадиях производственного процесса изготовления изделия. Назначение и порядок его проведения определяются технологической документацией — маршрутными и операционными картами.

Приёмочный контроль состоит в проверке готовых изделий и наиболее ответственных узлов. Контролю подвергаются: взаимное расположение элементов изделия, качество выполненных соединений (сила и момент затяжки резьбовых соединений, качество пригонки стыкуемых поверхностей и др.), правильность постановки и наличие деталей в соединениях, масса узлов и изделия в целом, уравновешенность вращающихся частей изделия и т.д.

Непрерывный и периодический контроль состоит либо в непрерывной проверке соответствия контролируемых параметров нормам точности либо соответственно в периодической проверке через установленные интервалы времени. В произвольные моменты времени могут проводить летучий контроль.

Контроль осуществляется сверху донизу, объекты государственной, региональной и международной значимости подвергаются государственному контролю (надзору). Это относится, например, к объектам, на которые распространяются требования технических регламентов, к государственному надзору за измерительной техникой, к надзору за применением законодательно установленной системы единиц физических величин и др.

Другой уровень — инспекционный контроль, он может быть ведомственный, межведомственный, вневедомственный. Далее — контроль на производстве, контроль отделом технического контроля (ОТК) предприятия, цеховой контроль мастером и личный контроль на рабочем месте.

В зависимости от места проведения различают подвижный и стационарный контроль.

Большинство видов контроля проводится непосредственно на рабочих местах: у станка, на производственных участках, в цехах и т.п., такой контроль называют подвижным.

Однако, осуществить такой контроль не всегда возможно, так как возникает необходимость применения специальных средств контроля, требующих отдельно расположенных контрольных участков, стендов, лабораторий, а иногда отдельно стоящих сооружений, как например радиационный контроль, такой контроль называют стационарным.

Объектами контроля являются: производимая продукция; техническая, товарная и сопроводительная документация; параметры технологического процесса; средства технологического оснащения; документация по прохождению рекламаций; правила соблюдения условий эксплуатации, а также технологическая дисциплина и квалификация исполнителей.

В зависимости от объёма производства отличают однократный и многократный контроль.

По способу отбора изделий, подвергаемых контролю, отличают сплошной и выборочный контроль. Сплошной (стопроцентный) контроль всех без исключения изготовленных изделий применяется при индивидуальном и мелкосерийном производстве. При крупносерийном и массовом производстве применяются статистические методы контроля.

Оценка качества выпускаемой продукции состоит из этапов получения первичной информации о фактическом состоянии продукции по количественным и качественным признакам и получение вторичной информации, заключающееся в сопоставлении полученной информации с установленными техническими требованиями показателями. При несоответствии фактического состояния продукции техническим требованиям осуществляется управляющее воздействие на объект контроля с целью устранения выявленных отклонений от технических требований.

Оценка уровня качества продукции становится необходимой в следующих случаях: разработке новых изделий и организации их производства; аттестации и сертификации продукции; анализа динамики качества и управления качеством продукции; стимулировании улучшения качества продукции и др.

Обеспечение качества производимой продукции требует комплексного подхода к организации службы качества предприятия, в которую включают подразделения, организующие всю работу в области обеспечения качества, в том числе проведение контроля параметров на всех стадиях жизненного цикла, их анализа и управления качеством, а также

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

разработкой мотиваций с целью стимулирования качества. В систему контроля качества на крупных фирмах входят подразделения испытаний на надежность, контроля материалов, стендовой отработки и проверки макетов, опытных образцов продукции. Неотъемлемой частью работы по контролю качества является контроль покупных изделий, входной контроль на всех участках и технологических переходах в производстве, оперативный и окончательный (финишный) контроль готовой продукции.

Относительную характеристику качества продукции, основанную на сравнении значений показателей качества оцениваемой продукции с базовыми значениями соответствующих показателей, называют уровнем качества продукции (ГОСТ 15467—79). За базовые показатели принимают показатели качества эталонного образца или нескольких образцов лучших отечественных или зарубежных изделий. Изделия, выбранные как эталонные, должны иметь наивысший уровень качества из числа всей совокупности аналогичных изделий в нашей стране и за рубежом. Необходимо обеспечивать соответствие качества серийно изготовляемой продукции качеству эталонного образца. Для оценки уровня качества продукции в машиностроении применяют дифференциальный, комплексный и смешанный методы.

Дифференциальный метод — оценка уровня качества, основанная на использовании единичных показателей ее качества. Метод заключается в индивидуальном сравнении единичных показателей с базовыми показателями образца. В результате определяют относительные показатели качества по формулам: q = Pi/Piб; qi = Piб/Pi, где Pi — единичный показатель контролируемого изделия; Piб — единичный базовый показатель.

Показатель q применяют для показателей, увеличение которых свидетельствует об улучшении качества изделия (производительности, ресурса, точности); показатель qi — для показателей, уменьшение которых указывает на улучшение качества (себестоимость, материалоемкость, расход горючего). В том случае, если вычисленные по формулам относительные показатели больше или равны единице, уровень качества рассматриваемого изделия превышает или соответствует уровню качества эталона. Если часть показателей меньше единицы, применяют комплексный метод оценки уровня качества продукции. Смешанный метод — оценка качества продукции, основанная на одновременном использовании единичных и комплексных показателей ее качества.

Обеспечение качества продукции предусматривает установление его оптимального уровня, при котором потребности рынка удовлетворяются с наименьшими затратами производителя. Развитие науки и совершенствование методов и средств производства позволяет повышать оптимальГлава 4. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ Рис. 4.1. Затраты на достижение оптимального уровня качества продукции:

1 — затраты на изготовление продукции;

2 — затраты в процессе эксплуатации;

3 — суммарные затраты ный уровень качества. Затраты на выпуск продукции складываются из затрат на изготовление и эксплуатацию (рис. 4.1).

Повышение качества изготовления изделия, снижает расходы на эксплуатацию, вследствие уменьшения затрат на ремонт, профилактику, выплат потребителю или замены изделий, вышедших из строя. Оптимальный уровень качества такой, при котором суммарные затраты наименьшие. Кроме того, оптимальное качество — это такое качество, при котором достигается либо наибольший эффект от эксплуатации или потребления продукции при заданных затратах на ее создание и эксплуатацию или потребление, либо заданный эффект при наименьших затратах, либо наибольшее отношение эффекта к затратам.

Продукция с течением времени переходит на более низкую ступень качества, что обусловлено созданием новых более прогрессивных технологических процессов, появлением новых конструктивных решений и снижением стоимости производства. Таким образом, происходит процесс морального старения, представляющего собой постепенную относительную потерю качества продукции при сохранении абсолютного значения её показателей.

Процесс морального старения отражает действие объективных экономических законов, поэтому обеспечение выпуска конкурентоспособной продукции, требует постоянного обновления выпускаемой продукции.

Оценка качества продукции подразумевает выбор номенклатуры показателей качества, по которым она будет проводиться, определение их значений и сопоставление с аналогичными показателями, принятыми за базу для сравнения. Это становится возможным при применении методов квалиметрии. Квалиметрия — область практической и научной деятельности, объединяющая методы количественной оценки качества продукции. Основные задачи квалиметрии: обоснование номенклатуры показаМЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ телей качества; разработка методов определения показателей качества продукции и их оптимизации; оптимизация типоразмеров и параметрических рядов изделий; разработка принципов построения обобщённых показателей качества и обоснование условий их использования в задачах стандартизации и управления качеством. Квалиметрия использует методы: метрологии; компьютерных технологий; линейное, нелинейное и динамическое программирование; теорию оптимального управления и др.

В квалиметрии различают инструментальные и экспертные методы определения показателей качества.

Инструментальные методы основаны на физических эффектах и использовании специальной аппаратуры. Различают автоматизированные, механизированные и ручные методы. Автоматизированные методы наиболее эффективны и точны.

Экспертные методы используются там, где физическое явление не открыто и не очень сложно для использования. Пример такого метода — оценка качества фигуристов. Разновидностью экспертного метода является органолептический метод, основанный на использовании органов чувств человека. Считается, что измерение — это сравнение одного продукта с другим. Если результат получен теоретическим путем, то это не измерение, а прогноз.

Методы сравнения заключаются в том, что при сравнении пользуются тремя шкалами или методами: шкала уровней, шкала интервалов, шкала отношений. При использовании шкалы уровней с принятой величиной уровня Q сравниваются все остальные величины Qj. Например, температура таяния льда Q = 00 С, измеренная температура Qj = 500 С, следовательно, температура объекта превышает заданный уровень. При измерениях по шкале порядка результатом измерения является решение, например, в виде ранжированного ряда объектов сравнения: Q1 < Q2 < Q3 < Q4 < Q5 < Q6. Ряд является результатом оценок экспертов. При измерениях по шкале отношений, которая обычно применяется для измерения физических величин, таких как масса, длина, мощность, величины сравнивают по принципу:

Qj / Q = q, где Qj — измеренная величина, Q — эталонная величина.

4.3. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ

Различные виды продукции можно характеризовать следующими показателями качества: показатели назначения, определяющие свойства продукции и области её применения, а также функции, для выполнения которых она предназначена; показатели надежности и долговечности; показатели технологичности, характеризующие эффективГлава 4. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ ность конструктивно-технологических решений для обеспечения высокой производительности труда при изготовлении и ремонте продукции; эргономические показатели; показатели стандартизации и унификации, характеризующие степень использования в продукции стандартизованных изделий и уровень унификации составных частей изделия; патентно-правовые показатели, характеризующие степень патентной защиты изделия в России и за рубежом; экономические показатели, отражающие затраты на разработку, изготовление и эксплуатацию или потребление продукции, а также экономическую эффективность эксплуатации; показатели безопасности.

Показатели качества продукции можно разделить на три группы.

Первая группа показателей определяет технический уровень изделия и включает показатели, характеризующие его основное назначение, например, эксплуатационные показатели машин. Показатели технического уровня, как правило, включаются в нормативно-техническую документацию на изделие. Эти показатели характеризуют специфические для конкретного изделия свойства, например: мощность двигателя, коэффициент подачи компрессора, погрешность измерения прибора и т.д., а также общие для большинства изделий свойства такие, как: надёжность, экономичность, эргономичность и др.

Вторая группа показателей характеризует качество изготовления изделия, например, показатели дефектности продукции, затраты на устранение и устранение брака; расходы на удовлетворение претензий потребителей в связи с выявлением дефектов или недостатков в процессе эксплуатации или потребления товаров.

Третья группа показателей характеризует достигнутый уровень качества продукции, относящийся к эксплуатации или потреблению, например, фактические значения основных показателей свойств изделий, заложенных при разработке и производстве. Рассмотрим основные свойства и показатели, определяющие качество изделий.

Надежность — это свойство объекта сохранять во вре мени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования (ГОСТ27.002—2009). Надежность включает свойства безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости. Показателями надежности являются вероятность безотказной работы, средняя наработка до отказа, интенсивность отказов и др. Для измерительных приборов важна точностная надежность, т. е. свойство сохранять точность измерения в заданных пределах в течение установленного времени при определенных условиях их эксплуатации.

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Безотказность — свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени и наработки. Вероятность безотказной работы Р(t) — вероятность того, что в заданном интервале времени t или в пределах заданной наработки не произойдет отказа в работе изделия. Отказ — событие, при наступлении которого, изделие становится неспособным выполнять заданные функции с установленными показателями. Вероятность безотказной работы определяется зависимостью P(t) N(t)/N0, где N0 — число изделий, работающих и в начале испытаний; N(t) — число изделий, работоспособных в конце промежутка времени t. Например, если N 0 = 100; N(t) = 90, то при t = 1000 ч, Р (1000) = 90/100 = 0,9. Интенсивность отказов (t) является функцией времени. В начальный период эксплуатации выявляются дефекты конструкций, обработки деталей, сборки готового изделия, а также комплектующих, получаемых по кооперации. В последующий период после приработки деталей и узлов интенсивность отказов наименьшая и практически не меняется — период нормальной эксплуатации изделия. Конец периода эксплуатации характеризуется резким увеличением интенсивности отказов, что объясняется износом, необратимыми физико-химическими процессами и т.п.

Долговечность — свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Предельное состояние изделия определяется невозможностью дальнейшей эксплуатации вследствие неустранимого нарушения требований безопасности, неустранимого снижения эксплуатационных показателей и эффективности эксплуатации или нецелесообразности его восстановления. Показателями долговечности могут быть: назначенный ресурс, определяемый наработкой изделия, предельное состояние которого обусловлено достижением заданной наработки; назначенный срок службы — срок службы изделия, предельное состояние которого обусловлено достижением заданной календарной продолжительности использования изделия по назначению. Наработка — это продолжительность или объем работы изделия.

На надёжность и долговечность существенное влияние оказывают динамические процессы, происходящие при эксплуатации изделия. Так, вследствие недостаточной жесткости и виброустойчивости конструкции, наличия сил трения в подвижных соединениях, наличия дисбаланса, упругих деформаций элементов, недостаточной точности изготовления и других причин при холостом и рабочем режимах работы машины возникают быстропротекающие колебательные процессы — вибрации. Вибрации нарушают оптимальную шероховатость трущихся поверхностей деталей и уменьшают долговечность машин, снижают точность обработки станков, стойкость режущего инструмента, точность автоматических измерительных приборов. В связи с этим для каждого типа изделия устанавливают и контролируют показатели динамического качества.

Ремонтопригодность — свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

Сохраняемость — свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способности объекта выполнять требуемые функции в течение и после хранения и транспортирования.

Эргономичность — свойство, определяющее удобство эксплуатации объекта человеком, например, в системах: «человек — компьютер», «человек — программа», «человек — машина» и др. Эргономика (от греч.

ergon — работа и nomos — закон) — область науки, занимающаяся оптимизацией взаимодействия человека с изделием и рабочей средой в трудовом процессе. Задачей эргономики является создание оптимальных гигиенических, физиологических, психологических, технических и организационных условий для производительного труда и обеспечения необходимых удобств, содействующих развитию способностей работника и получению высоких технических и качественных показателей его работы. Эргономические показатели должны быть установлены для каждого типа системы человек — объект — среда и отдельно для каждого объекта, входящего в данную систему. Наиболее важными из них являются удобное расположение органов управления изделием, простота его эксплуатации, обзорность рабочей зоны, гигиенические показатели, в том числе допускаемые уровни вибрации и шума и т. д.; для измерительных приборов — точность и надежность отсчетного устройства. Станки и другие средства производства, сконструированные с учетом эргономических показателей в сочетании с оптимальной рабочей средой, обеспечивают наименьшее физическое и нервно-эмоциональное напряжение, малую утомляемость оператора, создают условия, при которых человек получает в процессе труда наибольшее удовлетворение. Это сказывается и на производственных результатах: возможные скорости, производительность, точность, надежность работы средств производства и контроля используются в наибольшей степени. Эргономичность программного обеспечения подразумевает удобство программного обеспечения, т.е. такие характеристики программного продукта, которые позволяют минимизировать усилия пользователей по подготовке исходных данных, применению программного продукта и оценке полученных результатов, а также позволяют вызывать положительные эмоции определенного или виртуального пользователя.

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Эстетические показатели определяются эстетическим восприятием объекта: дизайном, цветовой гаммой, музыкальным сопровождением и т.д. Работы по промышленной эстетике в настоящее время развиваются в направлении создания систем и комплексов изделий, средств производства и предметов окружающей среды, хорошо согласованных и совместимых как функционально, так и с точки зрения гармонии и удобства работы. Программа работы дизайнеров охватывает не только выпускаемую продукцию, но и рабочие места, мебель, рабочую одежду, территорию и помещения заводов и другие объекты. Одновременно проводится унификация размеров, формы, материалов, составных частей приборов:

несущих элементов, тумблеров, рукояток, кнопок, шкал, стрелок и других элементов, что позволяет сократить номенклатуру составных частей и получать их по кооперации со специализированных предприятий. С учётом международных рекомендаций применяется также единое цветографическое кодирование. Например, красная полоса, пересекающая корпус и шкалу приборов, измеряющих сопротивление, знак молнии на объектах под напряжением, знак радиоактивности и др. Одного взгляда достаточно, чтобы автоматически воспринять информацию. Автоматическое реагирование на такую информацию снимает часть нервного напряжения у человека, пользующегося опасными объектами.

Показатели технологичности характеризуют трудоемкость, материалоемкость и себестоимость изделия. Показатели стандартизации и унификации характеризуют соотношение продукции стандартными, унифицированными и оригинальными деталями, сборочными единицами, комплектами и комплексами. Показатели безопасности устанавливают требования по защите человека в условиях аварийной ситуации, вызванной случайными нарушениями правил, изменением условий и режимов эксплуатации или потребления. Экологические показатели устанавливают требования по защите окружающей среды. Показатели транспортабельности включают вопросы упаковки, герметизации, крепления, погрузки, разгрузки, распаковывания и т. п., а также материальных и трудовых затрат на выполнение этих операций. Патентно-правовые показатели применяются при определении конкурентоспособности продукции.

Качество продукции формируется на всех стадиях жизненного цикла создания изделия, где контроль является только важной составляющей.

Формирование качества начинается в процессе исследования спроса (маркетинг), затем на стадии проектных и конструкторских разработок;

при выборе поставщиков комплектующих изделий и материалов; далее на стадиях производства; реализации продукции; эксплуатации и техническом обслуживании и заканчивается утилизацией после использования. Создание замкнутого процесса представляет собой комплексный подход к формированию качества продукции, включающий все фазы совершенствования выпускаемой продукции, подготовку производства, изготовление, реализацию и послепродажное обслуживание на основе использования данных о результатах эксплуатации и последующей корректировке технической документации, а также планирования, учитывающего конъюнктуру рынка, при минимальных расходах на обеспечение конкурентоспособность выпускаемой продукции определяется действующей на нём системой организации и управления — системой управления качеством.

Система управления качеством представляет собой согласованную рабочую структуру, действующую на предприятии и включающую эффективные технические и управленческие методы, обеспечивающие наилучшие и наиболее экономичные способы взаимодействия людей, машин, а также информации с целью удовлетворения требований потребителей, предъявляемых к качеству продукции, а также экономии расходов на качество. Существуют общие принципы и методы разработки систем управления качеством. Системы управления качеством могут различаться по уровню своего применения, например: системы управления качеством соответствующие требованиям стандартов ИСО серии 9000;

системы управления качеством на базе TQM (Total Quality Management — всеобщее управление качеством), применяемая на фирмах; системы управления качеством, действующие на национальном или региональном уровне. При заключении контракта на поставку продукции или оказание услуг потребитель стремится иметь определенные гарантии того, что изделия или услуги на протяжении всего срока действия контракта будут высокого качества. Поэтому кроме согласованных технических условий в контракт вносят требования к системе качества, а также к проверке системы качества на предприятии у поставщика. Главная идея TQM состоит в том, что компания должна работать не только над качеством продукции, но и над качеством организации в целом, включая работу персонала. Постоянное одновременное усовершенствование этих трех составляющих — продукции, организации, персонала — позволяет достичь более быстрого и эффективного развития бизнеса. Качество определяется достижением удовлетворенности клиентов, улучшением финансовых результатов и ростом удовлетворенности служащих своей работой в компании.

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

С 1986 г. разрабатываются международные стандарты ИСО серии 9000, в которых изложены рекомендации по разработке систем качества. Вместе с терминологическим стандартом ИСО 8402—94 стандарты ИСО серии 9000 образовали основополагающий комплекс международных документов, охватывающий области разработки и применения систем управления качеством.

В РФ эти стандарты приняты для прямого использования в виде государственных стандартов: ИСО 9001:2008 — ГОСТ ISO 9001—2011; ИСО 9002:94 — ГОСТ Р ИСО 9002—96; ИСО 9003:94 — ГОСТ Р ИСО 9003 —96;

приняты также рекомендации по их применению. Система качества, действующая у поставщика должна обеспечить требования к продукции на стадиях исследования, проектирования, производства, транспортирования, хранения, монтажа и эксплуатации, что регламентируется ГОСТ Р ИСО 9002—96 «Система качества. Модель для обеспечения качества при проектировании и (или) разработке, производстве, монтаже и об служивании». В ГОСТ ISO 9001—2011 рассмотрены требования к системе качества по таким вопросам, как ответственность руководства;

периодический анализ контракта; управление проектированием;

действия по управлению доку ментацией; закупки продукции;

идентификация продукции; управление процессами; контроль и проведение испытаний; контрольное, измерительное и испытательное оборудование;

статус контроля и испытаний; погрузочно-разгрузочные работы, хранение, упаковка и поставка; регистрация качества; техническое обслуживание; статистические методы управления качеством и др. В случае, когда система качества у поставщика должна обеспечивать соответствие определенным требованиям к продукции на стадии производства, транспортирования, хранения и монтажа, действует ГОСТ Р ИСО 9002—96 «Система качества. Модель для обеспечения качества при производстве и монтаже». ГОСТ Р ИСО 9003—96 «Система качества.

Модель для обеспечения качества при окончательном контроле и испытаниях» используется в том случае, когда соответствие определенным требованиям к продукции должно обеспечиваться поставщиком только в процессе контроля и испытаний готовой продукции. Выбор модели для обеспечения качества применительно к конкретной ситуации должен быть выгоден как потребителю, так и поставщику. Для обеспечения мак симальной эффективности и удовлетворения требований потребителя система качества должна соответствовать конкретному виду деятельности, выпускаемой продукции или предоставляемой услуге. Поэтому на одном и том же предприятии, выпускающем различные виды продукции, система качества может включать подсистемы по определенным видам изделий.

В настоящее время в РФ действуют аутентичные тексты стандартов ИСО 9000:2000, ИСО 9001:2008 и ИСО 9004:2009. Основные положения систем менеджмента каче ства и терминология в этой области устанавливается ГОСТ ISO 9000—2011 «Системы менеджмента качества.

Основные положения и словарь». Требования к системам управления качеством, которые могут использоваться для внутреннего применения организациями, выпускающими продукцию, отвечающую установленным к ней обязательным требованиям и требованиям потребителей, в целях сертификации и заключения контрактов устанавливается ГОСТ ISO 9001— 2011 «Системы менеджмента качества. Требования». ГОСТ Р ИСО —2009 «Системы менеджмента качества. Рекомендации по улучшению деятельности» расширяет цели и возможности системы управления качеством, по сравнению с ГОСТ ISO 9001—2011, в части постоянного улучшения деятельности организаций, желающих выйти за рамки требований ГОСТ ISO 9001—2011. Однако он не предназначен для целей сертификации или заключения контрактов. ГОСТ ISO 9001— 2011 и ГОСТ Р ИСО 9004—2009 были разработаны как стандарты, взаимно дополняющие друг друга, но кроме того они имеют самостоятельное применение.

Стандарты серии ИСО 9000 являются основой для других стандартов в области менеджмента качества, например, в области экологической безопасности и охраны окружающей среды, разработаны ГОСТы серий 14000 и 19000. Разработка этих стандартов вызвана необходимостью радикальных изменений в самой концепции развития цивилизации. Исследовательскими организациями развитых стран совместно с крупными корпорациями были разработаны принципы оценки влияния на окружающую среду тех или иных видов хозяйственной деятельности человечества. Таким образом были созданы международные экологические стандарты, например, ГОСТ Р ИСО 14000, ГОСТ Р ИСО 19000, а также системы сертификации экологической безопасности такие как Правила Европейского Союза по экологическому менеджменту и аудиту (EMAS). В настоящее время все больше транснациональных компаний модернизирует свои производства в целях соответствия международным нормам и обеспечения экологической чистоты продукции. Развитые страны вкладывают большие средства в меры по улучшению экологической обстановки и максимальному снижению побочных эффектов от производства. Приоритетным стало экологическое направление развития промышленности: сохранение природных ресурсов и чистоты окружающей среды. Многие ведущие компании сделали ставку на заботу о здоровье потребителя, и экономическая целесообразность такого подхода подтверждается практикой. Сегодня большим спросом пользуются именно экологически чистые товары, так как потре

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

стремится окружить себя безопасными для здоровья и качествен-ными изделиями.

Применение систем качества организациями и предприятиями должно подчиняться определённым требованиям. Организация должна разработать документ по системе управления качеством, внедрить его в производство, поддерживать в рабочем состоянии и постоянно улучшать его результативность в соответствии с требованиями стандарта.

Необходимый комплекс работ в этой связи состоит из следующих этапов: 1) определение процессов, необходимых для системы управления качеством, и ихприменение во всей организации; 2) определение последовательности и результатов взаимодействия процессов; 3) определение критериев и методов, необходимых для обеспечения результативности действий по управлению процессами; 4) обеспечение необходимыми ресурсами и информацией, для, поддержания процессов и их мониторинга; 5) осуществление мониторинга, измерение и анализ параметров процессов; 6) осуществление мер, необходимых для достижения запланированных результатов и постоянного улучшения процессов.

Функционированием организации необходимо управлять. Положительные результаты могут быть достигнуты в результате внедрения и поддержания в рабочем состоянии системы менеджмента качества. Менеджмент качества является составляющей управления организацией наряду с другими аспектами менеджмента. ГОСТ ISO 9000— включает основные принципы менеджмента качества. Ориентация на потребителя подразумевает, что организации зависят от своих потребителей и поэтому должны удовлетворять их текущие и будущие потребности, выполнять их требования и стремиться превзойти их ожидания.

Лидерство руководителя заключается в том, что руководители обеспечивают единство цели и направления деятельности организации. Им следует создавать и поддерживать внутреннюю среду, в которой работники могут быть полностью вовлечены в решение задач организации.

Вовлечение работников предусматривает, что работники всех уровней составляют основу организации, и их полное вовлечение дает возможность организации с выгодой использовать их способности. Процессный подход предполагает, что желаемый результат достигается эффективнее, когда деятельностью и соответствующими ресурсами управляют как процессом. Системный подход к менеджменту заключается в понимании того, что менеджмент взаимосвязанных процессов как системы содействует результативности и эффективности организации при достижении ее целей. Системный подход к менеджменту качества побуждает организации анализировать требования потребителей, определять процессы, способствующие получению продукции, удовлетворяющей потребителей, а также поддерживать эти процессы в управляемом состоянии. Постоянное улучшение состоит в том, что улучшение деятельности организации в целом следует рассматривать как ее неизменную цель.

Система менеджмента качества может быть основой постоянного улучшения с целью увеличения вероятности повышения степени удовлетворения потребителей и других заинтересованных сторон. Она дает уверенность самой организации и потребителям её продукции в способности поставлять продукцию, полностью соответствующую требованиям. Принятие решений, основанное на фактах, определяет, что эффективные решения основываются на анализе данных и информации. Взаимовыгодные отношения с поставщиками определяют понимание того, что организация и ее поставщики взаимозависимы, и отношения взаимной выгоды повышают способность обеих сторон создавать продукцию высокого качеств.

4.5. СТАТИСТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА

Статистический контроль качества продукции позволяет решать следующие задачи: установление гарантии качества для потребителя продукции; получение, систематизация и анализ информации о факторах, оказывающих влияние на качество процесса или продукта; определение параметров технологических процессов, при которых обеспечиваются технические требования к изделиям; прогнозирование уровня брака; создание информационной базы для управления качеством продукции. Основные понятия, относящиеся к статистическим методам контроля качества продукции приведены в стандартах серии ГОСТ Р 50779.

Единица продукции — отдельный экземпляр продукции. Продукция может быть штучной или нештучной. Для проведения статистического анализа в том и другом случае берётся определенное количество единиц продукции. Предназначенная для контроля совокупность единиц продукции одного наименования, одного номинала или типоразмера и исполнения, произведенная в течение установленного интервала времени в одних и тех же условиях составляет контролируемую партию продукции определённого объёма. Таким образом, объём партии — это количество единиц продукции в партии. Находящаяся в движении на технологической линии производимая продукция, представляет собой поток продукции одного наименования, одного номинала или типоразмера и исполнения.

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Исходя из экономических соображений, контролю подвергается часть продукции — выборка, представляющая собой определенную совокупность изделий, отобранных для контроля из партии или потока продукции. Объем выборки — число изделий, составляющих выборку. Изделия, произведенные последними к моменту отбора в течение достаточно короткого интервала времени, называют мгновенной выборкой. Период отбора — интервал времени между моментами отбора смежных выборок из потока продукции.

Контроль, при котором решение о качестве контролируемой продукции принимают по результатам проверки одной или нескольких выборок или проб из партии или потока продукции, называют выборочным контролем.

Контроль качества продукции, в ходе которого определяют значения одного или нескольких ее параметров, а последующее решение о контролируемой совокупности принимают в зависимости от этих значений, является контролем по количественному признаку. В тоже время можно проводить контроль по качественному признаку, в ходе которого каждую проверенную единицу продукции относят к определенной группе, а последующее решение о контролируемой совокупности принимают в зависимости от соотношения чисел ее единиц, оказавшихся в разных группах. Контроль по качественному признаку, в ходе которого каждую проверенную единицу продукции относят к категории годных или дефектных, а последующее решение о контролируемой совокупности принимают в зависимости от числа обнаруженных в выборке или пробе дефектных единиц продукции или числа дефектов, приходящихся на определенное число единиц продукции, называют контролем по альтернативному признаку.

Данные, полученные при помощи точечных проб или мгновенных выборок в результате выборочного контроля, являются исходными для решения задачи статистического регулирования технологического процесса. Регулирование осуществляют путём корректирования значений параметров технологического процесса, с целью достижения требуемого уровня качества.

Таким образом, соответствующее технологическое обеспечение достигается за счёт включения обратной связи в виде статистического контроля.

Статистический контроль позволяет получить данные для проведения статистического анализа точности технологического процесса и оценить статистическими методами значения погрешностей параметров изготавливаемой продукции, а также закономерность изменения их во времени. Постоянство параметров точности технологического процесса в течение некоторого интервала времени без вмешательства извне является необходимым условием, которое необходимо учитывать при проектировании, эту характеристику называют стабильностью технологического процесса. Одновременно со стабильностью технологический процесс должен быть статистически управляемым, что означает возможность реагироГлава 4. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ вания процесса на статистическое регулирование. В результате чего значения параметров продукции должны иметь только случайные отклонения, находящиеся в установленных техническими условиями пределах.

Такой технологический процесс называют статистически управляемым технологическим процессом.

Рассмотрим различные методы статистического контроля и статистического регулирования технологических процессов.

Метод группировки, состоит в том, что о выходе параметров процесса за установленные пределы судят по распределению отметок, соответствующих значениям выборочной характеристики в определенных зонах контрольной карты. Контрольная карта представляет собой наглядное табличное отображение состояния технологического процесса, где отмечены значения соответствующей регулируемой выборочной характеристики смежных выборок или проб. Графическое отображение зависимости одного или нескольких показателей точности технологического процесса от времени представляется в виде точностной диаграммы. Эмпирическую точностную диаграмму строят на основе исследования текущего технологического процесса. Теоретическую точностную диаграмму для прогнозирования точности технологического процесса строят на основании статистических расчетов. На контрольной карте наносят границу регулирования, которая является линией, ограничивающей область значений регулируемой выборочной характеристики, соответствующей наладке технологического процесса, удовлетворяющей требуемым условиям.

Метод учета дефектов характеризуется тем, что о недопустимом изменении параметров процесса судят по числу дефектов или дефектных единиц производимой продукции в выборках или пробах. При применении метода средних арифметических о нарушении нормального протекания процесса судят по выборочным средним арифметическим контролируемых параметров. Метод медиан предполагает использование для этой цели выборочных медиан, а метод средних квадратических отклонений — средних квадратических отклонений контролируемых параметров. Применяют также метод размахов и метод средних размахов, характеризующиеся тем, что о выходе параметров процесса за пределы судят по выборочным размахам или соответственно по средним размахам контролируемых параметров, которые получаются как результат осреднения размахов нескольких выборок. О нарушении процесса можно судить по наибольшим и наименьшим значениям контролируемых параметров в выМЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ борках или пробах — метод крайних значений или по сумме значений выборочной характеристики контролируемого параметра, полученной по мере накопления этих значений по результатам проверок серии выборок или проб — метод кумулятивных сумм.

Контроль качества конечной продукции проводят на основании статистического приемочного контроля, представляющего собой выборочный контроль качества продукции, который основан на применении методов математической статистики. Приёмочный контроль осуществляется в целях проверки соответствия качества продукции установленным техническим условиям. При этом устанавливается доля дефектных единиц продукции — отношение числа дефектных единиц продукции к общему числу единиц продукции, выраженное в процентах, а также уровень дефектности — доля дефектных единиц продукции или число дефектов на сто единиц продукции. В результате указанных действий вырабатывается решающее правило, представляющее собой сведения, предназначенные для принятия решения относительно приемки партии продукции по результатам ее контроля. Статистический контроль координируется планом контроля, содержащего полные данные о виде контроля, объемах контролируемой партии продукции, выборок или проб, о контрольных нормативах и решающих правилах. Полный комплект планов статистического приемочного контроля в сочетании с совокупностью правил применения этих планов называют схемой статистического приемочного контроля, которая является по существу основным документом для проведения статистического контроля качества продукции.

Области применения статистических методов контроля Статистические методы управления качеством продукции обладают в сравнении со сплошным контролем продукции таким важным свойством, как возможность обнаружения отклонения от технологического процесса не тогда, когда вся партия деталей изготовлена, а в процессе, т.е.

когда можно своевременно вмешаться в процесс и скорректировать его.

Основные области применения статистических методов управления качеством продукции представлены на рис. 4.2.

Статистический анализ точности и стабильности технологического процесса заключается в установлении статистическими методами значений показателей точности и стабильности технологического процесса и определении закономерностей его протекания во времени.

Статистическое регулирование технологического процесса заключается в корректировании значений параметров технологического процесса Статистический Статистическое Статистический Статистический Рис. 4.2. Статистические методы управления качеством продукции по результатам выборочного контроля контролируемых параметров, осуществляемое для технологического обеспечения требуемого уровня качества продукции.

Статистический приемочный контроль качества продукции представляет собой контроль, основанный на применении методов математической статистики для проверки соответствия качества продукции установленным требованиям и принятия продукции. Статистический приемочный контроль может применяться на операциях входного контроля, на операциях контроля закупок, при операционном контроле, при контроле готовой продукции и т.д., т.е. в тех случаях, когда надо решить — принять или отклонить партию продукции.

Статистический метод оценки качества продукции — это метод, при котором значения качества показателей качества продукции определяют с использованием правил математической статистики.

Область применения статистических методов в задачах управления качеством продукции охватывает весь жизненный цикл продукции (разработку, производство, эксплуатацию, потребление и т.д.). Статистические методы анализа и оценки качества продукции, статистические методы регулирования технологических процессов и статистические методы приемочного контроля качества продукции являются составляющими управления качеством продукции.

Статистический приемочный контроль качества продукции применяют в тех случаях, когда проведение 100%-ного контроля всех изделий партии продукции экономически нецелесообразно из-за большого объёма партии или других условий. Такими условиями могут быть, например, невозМЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ можность осуществления контроля из-за необходимости разрушения определённого количества единиц продукции, сравнимого с предполагаемой долей дефектных единиц продукции в партии или применение дорогостоящих средств и процессов измерения. Статистический приёмочный контроль по исполнению является выборочным, т.е. из большой партии продукции берут одну или несколько случайных выборок, результаты измерения которых обрабатывают методами математической статистики.

Согласно плану контроля, характеризующимся объемом выборки, устанавливают приемочное и браковочное числа. Приемочное число является критерием для приемки партии продукции. Оно равно максимальному числу дефектных единиц в выборке или пробе в случае статистического приемочного контроля по альтернативному признаку или соответствующему предельному значению контролируемого параметра в выборке или пробе в случае статистического приемочного контроля по количественному признаку. Браковочное число является критерием для браковки партии продукции. Оно равно минимальному числу дефектных единиц в выборке или пробе в случае статистического приемочного контроля по альтернативному признаку или соответствующему предельному значению контролируемого параметра в выборке или пробе в случае статистического приемочного контроля по количественному признаку.

В этом случае заранее устанавливают решающее правило, по которому принимают решение относительно приемки или отклонения партии продукции по результатам контроля. Кроме того, для принятия решения относительно приемки или отклонения партии продукции может быть предусмотрена определенная совокупность решающих правил. Последующая оценка служит для установления входного и выходного уровней дефектности, эффективности принятого плана контроля. По ней принимают решение о целесообразности корректирования плана контроля. Эту величину вычисляют как функцию результатов статистического приемочного контроля нескольких партий продукции.

Статистический анализ точности технологического процесса служит для выявления факторов, снижающих его точность. Решение таких задач на базе статистического анализа сводится к выполнению следующих этапов: планирование исследований, в частности, определение объемов выборок и метода их получения; формулирование математико-статистического описания и создание модели; описание параметров, относящихся к модели, и определение выборочных распределений для этих оценок; изучение согласия между моделью и наблюдениями; оценка результатов исследования и принятие управляющих решений. Методы статистического анализа точности технологического процесса могут быть разными. Наиболее распространенными являются следующие методы: сравнение средних; сравГлава 4. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ нение дисперсий; оценка коэффициента корреляции; регрессионный анализ; дисперсионный анализ и др.

Метод сравнения средних применяют в тех случаях, когда необходимо установить соответствие изготовленного изделия эталонному образцу или когда требуется сравнить значения одноименных показателей качества у двух или более групп изделий. Метод сравнения дисперсий применяют, когда требуется оценить рассеяние показателей качества в зависимости от способа обработки и параметров процесса обработки, а также типа технологического оборудования и других факторов. Метод оценки коэффициента корреляции применяют для проверки степени зависимости одного показателя качества от другого или в других случаях, когда требуется установить тесноту связи между параметрами. Регрессионный анализ позволяет оценить показатель качества по результатам наблюдений над другими параметрами технологического процесса. Дисперсионный анализ применяют, когда требуется оценить влияние тех или иных факторов на исследуемый показатель качества.

Статистическое регулирование технологического процесса направлено на предотвращение появления брака при изготовлении партии продукции.

Этот вид контроля можно отнести к активным методам контроля, которые предполагают исполнение управляющих воздействий непосредственно в режиме текущего времени. Существуют варианты реализации метода статистического регулирования, имеющие свои области применения.

В одном из вариантов применяется метод группировки, в котором контрольные карты имеют не только внешние границы, но и внутренние, как предупреждающие, что увеличивает чувствительность к отклонениям параметров контролируемого технологического процесса. При другом варианте применяется метод учета дефектов, при котором учитывается характер технологического процесса. Примером статистического регулирования качества сварочных процессов является оценка качества шва по числу дефектов на единицу длины. Другим примером является статистическое регулирование технологических процессов производства стекла и оптических деталей, в этом случае показателем качества является число дефектов на единицу площади. При статистическом регулировании технологических процессов штамповки изделий качество штамповки определяют по числу дефектных деталей в выборке и т. д.

В технологических процессах, формирующих заданный показатель качества, например, таких как: размер изделия при механической обработке, твердость термически обработанной поверхности при термообработке металлических изделий, процент содержания примесей при производстве химикатов и т.п., применяют метод средних арифметических или метод медиан. В этих случаях математическое ожидание показателя качества

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

в силу объективных причин с течением времени меняет свое значение.

Следовательно, возникает необходимость в корректировке параметров технологического процесса в некоторый момент времени, что позволяет избежать появления брака.

Выборочное среднее арифметическое, являющееся оценкой показателя качества при применении метода средних арифметических, вычисляется по формуле где X1, X2, …, Xn — результаты выборочных наблюдений; n — объем выборки.

При методе медиан оценкой показателя качества является выборочная медиана X.

Среднее арифметическое X в среднем дает более точную оценку неизвестному значению искомого параметра, чем медиана X. Объем выборки при применении метода медиан в среднем должен быть в 1,5 раза большим, чем при применении метода средних арифметических, при этом достигается приблизительно одинаковая точность при определении оценок, но сложность расчётов возрастает. В технологических процессах, характеризующихся возрастающим во времени рассеянием, применяют метод средних квадратических отклонений, метод размахов или метод крайних значений.

Мерой рассеяния является генеральное среднее квадратическое отклонение. В начальный момент времени, непосредственно после наладки процесса, среднее квадратическое отклонение принимает минимальное значение 0. При значении = 1, установленном нормативно-технической документацией, процесс должен быть налажен до получения равенства = 0. Значение неизвестно и оценивается по результатам наблюдений X1, Х2, …, Xn, где n — объем выборки.

При методе средних квадратических отклонений определяют выборочное среднее квадратическое отклонение по формуле На контрольную карту наносят значения выборочных средних квадратических отклонений последовательных выборок S1, S2 и т.д. Выход точки Sm за границу регулирования на контрольной карте указывает на то, что процесс разлажен, и требуется корректировка.

При методе размахов величину оценивают по размаху R = Xmax – Xmin, который определяют как разность между максимальным и минимальным результатами наблюдений в выборке. На контрольную карту наносят значения выборочных размахов последовательных выборок R1, R2 и т.д. ВыГлава 4. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ ход точки Rm за границу регулирования на контрольной карте дает основат. е. процесс считается разлаженным и, следование считать, что тельно, требуется корректировка.

При методе крайних значений величину оценивают по крайним значениям Xmax и Xmin в выборке, наносимым на контрольную карту. При выходе крайнего значения за границы регулирования процесс считают разлаженным и проводят его корректировку.

Выборочное среднее квадратическое отклонение дает более точную оценку параметра, чей выборочный размах или крайние значения, но при этом расчеты усложняются. Точность метода средних квадратических отклонений с увеличением объема выборки повышается, а точность метода размахов понижается. При n > 10 метод размахов применять не рекомендуется, его целесообразно заменять методом средних размахов.

Текущий мониторинг качества продукции в процессе ее производства является важной задачей, стоящей перед производителем. Под мониторингом качества понимается не только непосредственная проверка годности выпускаемого изделия, но и наблюдение за направлением изменения качества в процессе производства изделия. Для решения подобных вопросов в условиях современного производства менеджеры по контролю качества используют методики и процедуры, основанные на статистическом анализе характеристик изделий. Одним из таких инструментов являются незаменимые при поточном мониторинге качества контрольные карты, графически отражающие статистические характеристики исследуемого производственного процесса.

Общий подход к текущему контролю качества заключается в выполнении ряда этапов. В процессе производства проводятся выборочные измерения изделий. После этого на графике (карте) строятся диаграммы изменения выборочных значений плановых спецификаций в выборках и рассматривается степень их близости к заданным значениям. Если диаграммы обнаруживают наличие тенденции к изменению направления выборочных значений параметров процесса (тренд) или оказывается, что выборочные значения выходят из заданных пределов, то считается, что процесс вышел из-под контроля, и предпринимаются необходимые действия для того, чтобы найти причину его разладки. Решение задач контроля качества производимой продукции осуществляют на основе использования разработанных стандартных процедур и программ, основанных на статистическом анализе характеристик изделий. Блок программ для контроля качества продукции состоит из двух модулей: «Карты контроля качества» и «Интерактивные карты контроля качества». Оба модуля содержат полный набор функций, котоМЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ рые можно использовать для решения различных задач анализа данных и организации процедур контроля качества на производстве. Они применяются для автоматизированных систем контроля качества в цехах всех типов и уровней сложности, для аналитических исследований и для исследований в направлении повышения качества. Существуют методы автоматизации и средства быстрого просмотра, которые упрощают эти операции. Многочисленные графические опции могут быть изменены и сохранены как системные установки по умолчанию или как шаблоны многократного использования. Модуль «Карты контроля качества» включает в себя полные и простые в использовании средства для создания новых аналитических процедур и добавления их в состав приложения. Эти средства особенно полезны при интеграции средств анализа контроля качества с существующими на производстве системами хранения и сбора данных. В отличие от традиционного варианта, предлагаемого пользователю в модуле «Карты контроля качества», модуль «Интерактивный контроль качества» представляет собой интерактивную, настраиваемую среду для проведения анализа карт контроля качества, вычисления различных критериев и статистик. В этом модуле исследования реализованы в виде проектов, которые включают файлы данных, карты, настройки и пользовательские установки для карт, настройки пригодности процесса, определенные таблицы результатов и пользовательские шаблоны для использования с другими переменными и файлами данных. Этот модуль позволяет одновременно исследовать несколько типов карт для различных переменных и запускать несколько проектов, переключаясь между ними щелчком мыши. Модуль «Интерактивный контроль качества» — это полностью настраиваемая система, которая предлагает всесторонний выбор режимов функционирования, от простого, для одного компьютера, до интегрированной в масштабах предприятия контрольной системы, организованной с помощью централизованной базы данных. Этот модуль содержит специальный набор функций для быстрого интерактивного анализа результатов, например, выделение цветом и организация работы в режиме реального времени, например, для присвоения причин и действий или автоматического оповещения о тревоге при обнаружении разладки.

Контрольные карты используются в виде графиков, полученных в ходе технологического процесса. Графики отражают динамику процесса. Применяют различные контрольные карты: медиан, р-карты (дефектной продукции), pn-карты, с-карты. Существуют, в частности, следующие виды контрольных карт: средних арифметических значений (X-карта); медиан (X-карта); средних арифметических отклонений (S-карта); размахов (R-карта); числа дефектных единиц продукции (np-карта); доли дефектных единиц продукции (Р-карта); числа дефектов (С-карта); числа дефектов на единицу продукции (U-карта). Первые четыре вида контрольных карт применяют при контроле по количественному признаку, последние четыре — при контроле по альтернативному признаку.

Выбор контрольных карт проводят с учётом следующих положений:

1. Контрольная карта X-R (средних арифметических значений и размахов) осуществляет контроль за изменением среднего арифметического и контрольной карты R, контролирующей изменения рассеивания значений показателей качества. Эта карта применяется при измерении таких регулируемых показателей, как длина, масса, диаметр, время, предел прочности при растяжении, прибыль и т.д.

Применяется на продукции серийного и массового производства, на технологических процессах с запасом точности KT = 6 /T, для которых коэффициент точности находится в пределах 0,75–0,85, и показатели качества которых определяются по закону Гаусса или Максвелла. Рекомендуется принять для процессов с высокими требованиями к точности; для продукции, связанной с обеспечением безопасности потребителя (авиатехника, автомобилестроение, сельхозмашиностроение и т.д.); для измерения, вычисления и управления процессами и т.д.

2. Контрольная карта X-R применяется для таких же элементов контроля, что и X-R, но для менее точных процессов (квалитет IT8 и грубее).

3. Контрольная карта Р (для доли дефектных изделий) применяется для контроля и регулирования технологического процесса (после проверки небольшой части изделий и разделения их на доброкачественные и дефектные изделия) на основе использования доли дефектных изделий, полученной делением числа обнаруженных дефектных изделий на число проверенных изделий.

Кроме применения контрольной карты Р для доли дефектных изделий ее можно использовать для определения интенсивности выпуска продукции, процента неявки на работу и т.д.

4. Контрольная карта pn применяется для контроля в случаях, когда контролируемым параметром является число дефектных изделий при постоянном объеме выборки n. Эта контрольная карта соответствует контрольной карте «р» с вариантом постоянного «n» и по существу одинакова с ней.

Обзор основных принципов и положений и сравнительные примеры применения различных контрольных карт с целью найти наиболее приемлемые из них для данных конкретных условий приведён в ГОСТ Р 50779.40— Статистические методы. Контрольные карты. Общее руководство и введение. Стандарт устанавливает ключевые элементы и основные принципы применения контрольных карт. В стандарте приведена характеристика видов контрольных карт, включающих в себя контрольные карты, аналогичные контрольным картам Шухарта, а также контрольные карты приема и прогноза состояния процесса.

ИЗМЕРЕНИЕ И КОНТРОЛЬ ПАРАМЕТРОВ ИЗДЕЛИЙ

5.1. ВЫПОЛНЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ И КОНТРОЛЯ

Основным требованием при проведении контроля в процессе производства продукции является обеспечение точности. Точность измерения зависит от множества факторов, главными из которых являются: предельные погрешности применяемых средств измерения и контроля, метрологические принципы их конструктивного исполнения, точность принятых методов измерения, влияние внешних факторов. Большое значение имеет разработка и принятие методики измерения и контроля. Под методикой выполнения измерений понимают совокупность методов, средств, процедур, условий подготовки и проведения измерений, а также правил обработки экспериментальных данных при выполнении конкретных измерений. Измерения должны осуществляться в соответствии с аттестованными в установленном порядке методиками.

Разработка методик выполнения измерений должна включать:

— анализ технических требований к точности объекта измерений;

— определение необходимых условий проведения измерений;

— выбор средств измерений;

— разработку средств дополнительного метрологического оснащения;

— испытание средств измерения и контроля;

— планирование процессов измерения и контроля;

— разработку и выбор алгоритма обработки результатов наблюдений;

— разработку правил оформления и представления результатов измерения.

Нормативно-техническими документами, регламентирующими методику выполнения измерений, являются:

а) ГОСТы и методические указания по методикам выполнения измерений. Стандарты разрабатываются в том случае, если применяемые средства измерений внесены в Государственный реестр средств измерений;

Глава 5. ИЗМЕРЕНИЕ И КОНТРОЛЬ ПАРАМЕТРОВ ИЗДЕЛИЙ

б) отраслевые методики выполнения измерений, используемые в одной отрасли;

в) стандарты предприятий на методики выполнения измерений, используемые на данном предприятии.

В методиках выполнения измерений предусматриваются: нормы точности измерений; функциональные особенности измеряемой величины; необходимость автоматизация измерений; применение программного обеспечения для обработки данных и др. Методики выполнения измерений перед их вводом в действие должны быть аттестованы или стандартизованы.

Аттестация включает в себя: разработку и утверждение программы аттестации; выполнение исследований в соответствии с программой; составление и оформление отчета об аттестации; оформление аттестата методики выполнения измерений. При аттестации должна быть проверена правильность учета всех факторов, влияющих на точность измерений, установлена достоверность их результатов. Аттестацию методик выполнения измерений проводят государственные и ведомственные метрологические службы. При этом государственные метрологические службы проводят аттестацию методик особо точных, ответственных измерений, а также измерений, проводимых в организациях Госстандарта России.

Стандартизация методик применяется для измерений, широко применяемых на предприятиях. Методики выполнения измерений периодически пересматриваются с целью их усовершенствования.

5.2. ВЫБОР СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ И КОНТРОЛЯ

Выбор средств измерения и контроля предусматривает решение вопросов, связанных с выбором организационно-технических форм контроля, целесообразности контроля данных параметров и производительности этих средств. Одну и ту же метрологическую задачу можно решить с помощью различных измерительных средств, имеющих разную стоимость и разные метрологические характеристики. Совокупность метрологических, эксплуатационных и экономических показателей должна рассматриваться во взаимной связи. Метрологическими показателями, которые в первую очередь необходимо учитывать, являются: предельная погрешность измерительного прибора, цена деления шкалы, измерительное усилие, пределы измерения и др. Эксплуатационными и экономическими показателями являются: стоимость и надежность измерительных средств, продолжительность работы до ремонта, время, затрачиваемое на настройку и процесс измерения, масса, габаритные размеры и др. В большинстве

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

случаев, чем выше требуемая точность средства измерения, тем оно массивнее и дороже, тем выше требования, предъявляемые к условиям его использования.

Точность средств измерения и контроля оказывает влияние на использование табличного допуска T на изготовление детали, как бы уменьшая его (рис. 5.1, а). Если представить, что измерительное средство — идеально, т.е. не имеет погрешностей и настроено на границы поля допуска E1 и E2, то допуск T оставался бы постоянным.

В действительности всегда возникает метрологическая погрешность измерения ± мет, поэтому во избежание пропуска бракованной детали и признание её ошибочно годной, необходимо уменьшить допуск T до значения технологического допуска Tr = T – 4 мет (рис. 5.1, б). Вариант, соответствующий настройке прибора на предельное значение погрешности мет, т. е. на границы поля допуска E1 и E2, уменьшает производственный допуск и следовательно увеличивает стоимость изготовления изделия.

Снижение стоимости изготовления может быть достигнуто либо путём уменьшения метрологической погрешности мет, либо путём смещения настройки, т.е. установления приемочных границ вне поля допуска (рис. 5.1, г). Таким образом, допуск расширится до гарантированного значения Tr. Действительное сочетание погрешностей измерения и измеряемого параметра является событием случайным. Предполагая, что обе соРис. 5.1. Варианты приёмочных границ по отношению к полю допуска

Глава 5. ИЗМЕРЕНИЕ И КОНТРОЛЬ ПАРАМЕТРОВ ИЗДЕЛИЙ

ставляющих подчиняются закону нормального распределения можно записать T = Tr2 + 2 eT.

Анализ этих зависимостей показывает, что если ± мет/T = 0,1, то практически весь допуск отводится на компенсацию технологических погрешностей, так как при этом Тr/Т = 0,9 0,995. Если принять Тr/Т = 0,4, то и в этом случае на компенсацию технологических погрешностей можно выделить (0,6 0,917) Т. Согласно ГОСТ 8.051—81 пределы допускаемых погрешностей измерения для диапазона 1—500 мм колеблются от 20% (для грубых квалитетов) до 35% табличного допуска.

Стандартизованные погрешности измерения включают как случайные, так и систематические погрешности средств измерения, в том числе установочных мер, элементов базирования и др. Они являются предельно допустимыми суммарными погрешностями. На практике экономически целесообразно принимать случайные погрешности приблизительно 0,1 от табличного допуска. Следовательно, точность средства измерения должна быть на порядок выше точности контролируемого параметра изделия. Повышение точности изготовления изделий с целью обеспечения требуемого уровня качества вызывает необходимость создания средств измерения со значительно большей точностью измерения, т.е. должен действовать принцип опережающего повышения точности средств измерения по сравнению с точностью средств изготовления. Другим вариантом расположения предельной погрешности изменения относительно предельного размера изделия является симметричное расположение (рис. 5.1,в). Однако при таком расположении существует, хотя и не большой, риск того, что бракованные изделия могут быть ошибочно признаны годными, а годные изделия будут признаны браком. При необходимости уменьшения риска попадания бракованных изделий к потребителю, приемочные границы смещают внутрь поля допуска изделия на величину c (рис. 5.1,г). Смещение приёмочных границ можно принять равным с = мет/2, если же точность технологического процесса известна, то c подлежит расчёту. Допускаемая погрешность измерения зависит от допуска на изготовление изделия и, следовательно, учитывается при выборе измерительного средства. Допускаемые погрешности измерения для квалитетов IT2 IT17 и диапазона размеров от 1 до 500 мм даны в ГОСТ 8.051—81.

Относительная погрешность измерения выразится формулой где мет — среднее квадратическое отклонение погрешности измерения.

Влияние погрешностей измерения при приемочном контроле по линейным размерам можно оценить параметрами m, n и c (рис. 5.2). Здесь: m — часть измеренных деталей, имеющих размеры, выходящие за предельные размеры, но принятых в числе годных (неправильно принятые); n — часть

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Рис. 5.2. Кривые распределения параметров, с учётом погрешностей измерения деталей, имеющих размеры, не превышающие предельные размеры, но забракованных (неправильно забракованные); c — вероятностная предельная величина выхода размера за предельные размеры у неправильно принятых деталей. На рис. 5.2 можно видеть представление m, n и c в случае, когда кривые распределения размеров деталей (yтех) и погрешностей измерения (yмет), причем центр распределения погрешностей совпадает с границами допуска.

Наложение кривых умет и yтех вызывает искажение кривой распределения у ( мет, тех), в результате этого появляются области вероятностей m и n, обусловливающие выход размера за границу допуска на величину с.

Большее отношение мет/T, означающее более точный технологический процесс, приводит к меньшему числу неправильно принятых деталей по сравнению с неправильно забракованными, так как m/n = 0,1 1,1. Наибольшее смещение с находится в пределах (1,5 1,73) мет. Параметры m, n и с можно определить по табл. 5.1, при этом рекомендуется принимать для квалитетов IT2 IT7 Aмет ( ) = 0,16; для квалитетов IT 8, IT 9 Aмет( ) = 0,12, для квалитета IT10 и грубее Aмет ( ) = 0,1.

В табл. 5.1 первый ряд значений m, n и c соответствует закону нормального распределения погрешности измерения, второй ряд — закону равной

Глава 5. ИЗМЕРЕНИЕ И КОНТРОЛЬ ПАРАМЕТРОВ ИЗДЕЛИЙ

вероятности. При неизвестном законе распределения погрешности измерения значения m, n и c можно определять как среднее из значений 1-го и 2-го рядов. Предельные значения параметров m, n и с/T учитывают влияние только случайной составляющей погрешности измерения. Значения m, n и c даются в литературе также в виде номограмм. ГОСТ 8.051— предусматривает два способа установления приемочных границ. Первый способ — приемочные границы устанавливаются совпадающими с предельными размерами, второй способ — приемочные границы смещают внутрь относительно предельных размеров.

Значения относительной погрешности измерения Рассмотрим примеры выбора точности средств измерения.

Пример 1. Определить необходимую точность средств измерения при контроле изготовляемых валов 100h6(–0,022), а также значения статистических параметров m, n и c. Приемочные границы устанавливаются совпадающими с предельными размерами.

Допускаемая погрешность измерения согласно ГОСТ 8.051— 81 составляет мет = 6 мкм для Aмет ( ) = 16% (квалитет IT 6). По табл. 5.1 — число бракованных деталей, принятых как годные m = 5,2%, число неправильно забракованных годных деталей n = 8%, при этом с = 5,5%. Общее рассеяние погрешности измерения бракованных деталей, принятых как годные, находится в интервале от — 27,5 до + 5,5 мкм (см. рис. 5.1,в), т.е.

среди годных деталей может оказаться до 5,2% неправильно принятых деталей с предельными отклонениями + 0,0055 и — 0,0275 мм.

Пример 2. Если снижение точности из-за погрешностей измерения является недопустимым, приемочные границы смещают внутрь допуска на величину с (см. рис. 5.1,г).

При введении производственного допуска могут быть два варианта в зависимости от того, известна или неизвестна точность технологического процесса. В первом варианте при назначении предельных размеров точность.

технологического процесса неизвестна. В соответствии с ГОСТ 8.051— предельные размеры изменяются на половину допускаемой погрешности

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

измерения для рассмотренного примера, 1000,003. Во втором варианте при назначении предельных размеров точность технологического процесса известна. В этом случае предельные размеры уменьшают на значение параметра с. Предположим, что для рассмотренного выше примера T/ тех = 4 (при изготовлении имеется 4,5% брака по обеим границам): Aмет ( ) = 16%; с/T = = 0,1; с = 22 мкм. Точностные требования к размеру вала с учетом этих данных будут следующие 1000,020. Изделие на стадиях жизненного цикла от момента изготовления до момента эксплуатации проходит несколько состояний или инверсий (превращений). Принцип инверсии заключается в том, что вначале деталь представляет собой заготовку — объект обработки, затем объект контроля или измерения и, наконец, становится составной частью изделия механизма, машины или другого изделия. Принцип инверсии устанавливает связь между технологическим процессом, процессом измерения и выполнением функций при эксплуатации. На стадии обработки деталь и технологическая система, являющаяся источником инструментальной погрешности, представляют собой части замкнутой цепи. В процессе измерения деталь входит в замкнутую систему вместе со средством измерения, являющегося источником погрешности измерения. На стадии эксплуатации деталь, имеющая значения геометрических параметров в пределах, установленных техническими требованиями, является частью функциональной системы изделия, т.е. выполняет функции в соответствии со своим назначением.

Эксплуатационные свойства детали будут соответствовать установленным значениям только в том случае, когда источники погрешностей, возникающие на разных стадиях, рассматриваются во взаимной связи. Принцип инверсии позволяет сделать выводы, которые необходимо учитывать при назначении и обеспечении точности. Назначение требований к точности на стадии конструирования должно учитывать функциональное назначение детали. Схема технологического формообразования при обработке должна соответствовать схеме функционирования. Выбор средств измерения и контроля и организация процесса измерения должны проводиться с учётом принципа инверсии, т.е. учитывать две предыдущие схемы. Таким образом, положения принципа инверсии конструктор должен учитывать на стадии проектирования изделия, технолог — на стадии его изготовления, а метролог — при его контроле и измерении.

Метод и схему измерения можно считать правильно выбранными, если условия контроля соответствуют условиям эксплуатации и этапам формоГлава 5. ИЗМЕРЕНИЕ И КОНТРОЛЬ ПАРАМЕТРОВ ИЗДЕЛИЙ образования детали, т.е. траектория движения при измерении соответствует траектории движения при формообразовании и функционировании;

линия измерения совпадает с направлением рабочего усилия при функционировании; метрологические, конструкторские и технологические базы совпадают с эксплуатационными; форма измерительного наконечника, силовая нагрузка на деталь и другие параметры соответствуют параметрам сопрягаемой с ней контрдетали; физические (в частности, геометрические) свойства образцовой детали, используемой при настройке средства измерения, подобны свойствам контролируемой детали.

На практике не всегда удаётся обеспечить соответствие метода формообразования детали оптимальной схеме, в этом случае вопрос о выборе схемы измерения следует решать, исходя из функционального назначения детали в зависимости от решения частной метрологической задачи. В любом случае стремление к наибольшему соответствию процесса измерения принципу инверсии позволяет обеспечить минимальные погрешности и повысить показатели качества при эксплуатации изделий.

Применение положений принципа инверсии можно проиллюстрировать на примерах. После изготовления ступенчатого вала Д редуктора необходимо выбрать схему контроля радиального биения поверхности А с помощью показывающего измерительного прибора И (рис. 5.3, а).

В качестве метрологических баз следует выбрать поверхности В и В’, поскольку по ним происходит контакт вала с опорными подшипниками, а использование в качестве метрологических баз линии центров С—С или поверхностей D—D приводит к возникновению дополнительных погрешностей, вызванных отклонением от соосности этих элементов относительИ Рис. 5.3. Выбор измерительных баз при контроле базированием:

а — на ножах; б — на призмах

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Рис. 5.4. Контроль профиля копира но базовых поверхностей В—В. В осевом направлении в качестве базирующего элемента следует выбрать поверхность Е (но не С или С ), так как относительно этой поверхности устанавливается осевой зазор, влияющий на функционирование редуктора, т.е. она определяет осевое положение вала и от этой поверхности целесообразно проставлять линейные размеры L. При вращательном движении вала в процессе измерения его траектория соответствует траектории движения при эксплуатации. При базировании на призмах (рис. 5.3, б) и выборе линии измерения по направлению И1 погрешности формы базовых поверхностей влияют на результаты контроля.

Погрешности можно устранить, расположив линию измерения по направлению И2. При смещении линии И2 в положение И2 вследствие погрешностей начальной установки измерительного прибора возникают дополнительные погрешности измерения.

Процессы обработки, основанные на методе копирования, особенно чувствительны к соблюдению принципа инверсии. Например, при обработке эвольвентных, спиральных, винтовых поверхностей и других сложных поверхностей методом обкатки, а также контроле зубчатого колеса в однопрофильном зацеплении с точным образцовым колесом, контроле копира 1 методом сравнения его и профилем образцового копира 2 (рис. 5.4) и др.Для крепежной резьбы одним из показателей является взаимозаменяемость, т.е.

свинчиваемость сопряжённых деталей, а для кинематической резьбы важно обеспечить одностороннее силовое замыкание. Соответственно этим функциональным требованиям выбирают методы контроля, например с использованием калибров. Сортировку шариков подшипников по диаметру можно проводить с использованием клинового калибра (рис. 5.5), выполненного в виде двух расходящихся под углом 2 линеек.

Существует два метода его настройки: первый — по образцовым шарам, расположенным в сечениях А1— A1 и A2 — А2 и имеющих заданные диаметры D и d и второй — по блокам концевых мер длины. При настройГлава 5. ИЗМЕРЕНИЕ И КОНТРОЛЬ ПАРАМЕТРОВ ИЗДЕЛИЙ ке необходимо вводить поправки на размеры блоков, так как геометрия и материал этих образцов отличны от геометрии и материала контролируемых деталей.