Реферат Основные термины в области измерения и контроля
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
от 25%
договор
9.1. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Основные термины в области измерения и контроля стандартизованы.
Измерение — нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств (ГОСТ 16263—81). Измерения, отнесенные к линейным, радиусным и угловым величинам, называют техническим измерением. Измерение может быть как частью промежуточного преобразования в процессе контроля, так и окончательным этапом получения информации при испытании. Испытание же является этапом получения первичной информации в процессе контроля.
Технический контроль — проверка соответствия объекта, от которого зависит качество продукции, установленным техническим требованиям. Технический контроль, осуществляемый с обязательным применением средств измерения, называют измерительным контролем.
Испытания — экспериментальное определение количественных и качественных характеристик свойств объекта испытаний как результата воздействия на него, при его функционировании, при моделировании объекта и воздействий. Разновидность испытания, проводимого для контроля качества объекта, называют контрольным испытанием.
Взаимосвязь упомянутых понятий поясняется кругами Эйлера, в приоритетных зонах которых сосредоточено их взаимодействие (рис. 9.1).
Рис. 9.1. Круги Эйлера:
а – технический контроль; б – технические измерения; в – испытание
Технический контроль (ТК) с совокупностью основных элементов (объект, процесс и средство контроля, исполнитель, НТД) функционирует как единая система технического контроля (СТК).
9.2. ПРИНЦИПЫ ТЕХНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ
В создании технического контроля должны соблюдаться следующие принципы: системности, стандартизации, оптимальности, динамичности, автоматизации, преемственности, адаптации и организации.
Принцип системности заключается в том, что при создании ТК процессы планирования, исследования и проектирования, изготовления, эксплуатации и ремонта рассматривают во взаимосвязи.
Взаимосвязь элементов в ТК должна быть однозначно описана и максимально формализована. К практическому решению всех задач ТК необходимо подходить с позиций системотехники (теории больших систем). При изучении связей между элементами и выделении элементов ТК такой подход приводит к необходимости учитывать только основные и наиболее устойчивые связи, что позволяет строить структуры элементов и связей в их строгой зависимости и переходить от рассмотрения ТК к построению и изучению систем технического контроля (СТК).
При построении СТК с позиций системного подхода предусматривают:
структурное и функциональное описание системы и выявление всех основных элементов и связей между ними;
моделирование систем;
квантификацию системы (построение количественных зависимостей для связей и количественных характеристик элементов систем).
Принцип стандартизации состоит в том, что основные функции, задачи и требования к системе СТК типизируются, унифицируются и обеспечиваются государственными и отраслевыми стандартами и техническими условиями. Стандарты являются базой системы и обязательность их требований обеспечивает автоматизм в функционировании системы. С помощью стандартов внедрение отдельных элементов системы выполняют одновременно во всех подразделениях промышленного предприятия.
Принцип оптимальности предполагает, что каждый элемент СТК имеет оптимальный уровень, а сама система обеспечивает решение поставленных задач при минимальных затратах на ее разработку и максимальном эффекте от ее функционирования.
Принцип динамичности заключается в том, что в СТК должна быть предусмотрена возможность ее непрерывного совершенствования и развития с учетом требований технического прогресса. Принцип динамичности обеспечивается при создании СТК за счет открытой структуры, планомерного обновления ее подсистем и элементов.
Принцип автоматизации предусматривает максимальное использование средств вычислительной техники в системе технического контроля, включая автоматизацию технологических процессов и операций технического контроля, а также труда инженерно-технического и управленческого персонала.
Принцип преемственности применяют в каждой конкретной разработке СТК; принцип состоит в максимальном использовании всех имеющихся возможностей (ресурсов) предприятия и передового опыта разработки СТК на предприятиях машиностроения и приборостроения с учетом специфики производства и отрасли.
Принцип адаптации заключается в разработке и введении в СТК элементов, обеспечивающих быструю приспособляемость СТК и специфике объектов контроля в условиях периодически изменяющихся видов выпускаемой продукции.
Принципы организации технического контроля:
соответствие контроля уровню техники, технологии и организации основных производственных процессов;
комплексность контроля (предполагает необходимость охвата контролем всех элементов производственного процесса и всех факторов, определяющих качество продукции в ходе ее изготовления);
непрерывность (требует организации постоянного контроля на технологических операциях изготовления продукции и ликвидации каких-либо перерывов между операцией обработки и контроля);
параллельность в проведении операций ТК и операций обработки в целях сокращения времени на пролеживание изделий в ожидании контроля и сокращения длительности производственного цикла за счет уменьшения затрат времени на ТК;
совмещение производственных и контрольных функций или передача ряда операций контроля под ответственность рабочих, мастеров и бригадиров;
профилактичность, т. е. предупреждение появления дефектных изделий в процессе производства;
независимость органов контроля от производственных служб и подразделений;
организация бездефектного труда;
экономичность, основанная на минимизации затрат на контроль.
93.
ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМ ТЕХНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ
Под системой технического контроля (СТК) понимается совокупность средств контроля и исполнителей, взаимодействующих с объектом контроля по правилам, установленным соответствующей документацией. В условиях системного подхода к управлению качеством продукции СТК выступает как сложная проблема, имеющая многоуровневую иерархическую структуру по вертикали и многозвенную структуру по горизонтали. В общем случае структура СТК содержит: объекты контроля; процессы технического контроля; техническое оснащение, основанное на методах и средствах контроля; организацию контроля; исполнителя. Модель структуры описывается графом взаимодействия перечисленных компонентов и декартовым произведением их множеств. Граф представляет структуру с жесткими связями бинарных отношений с условиями рефлексивности, симметричности, транзитивности, отношением эквивалентности (рис. 9.2).
Рис. 9.2. Граф построения СТК в сплошном контроле:
1 — объект контроля, 2 — процессы технического контроля, 3 — техническое оснащение, 4 — организация контроля; 5 —человеческий фактор (исполнитель)
Построение СТК сводится к осуществлению двух основных этапов:
1) получение информации о фактическом состоянии некоторого объекта, о признаках и показателях его свойств. Эту информацию можно назвать первичной, получаемую измерением;
2) сопоставление первичной информации с заранее установленными требованиями, нормами, критериями, т. е. обнаружение соответствия или несоответствия фактических данных требуемым (ожидаемым). Информацию о рассогласовании (расхождении) фактических и требуемых данных можно назвать вторичной, находящуюся в сфере технического контроля.
В ряде случаев граница во времени между первым и вторым этапами построения неразличимы. В таких случаях первый этап может быть выражен нечетко или может практически не наблюдаться. Характерным примером является контроль размера калибром, сводящийся к операции сопоставления фактического и предельного допускаемого значения размера.
Направления интенсификации построения СТК рассматривают на всех стадиях жизненного цикла объекта контроля.
На стадии проектирования интенсификации построения СТК способствуют: стандартизация, обеспечение технологичности конструкции объекта контроля.
На стадии изготовления интенсификации построения СТК способствуют: рациональная разработка процессов технического контроля, оптимизация процессов контроля, типизация процессов контроля, автоматизация процессов контроля, применение статистического контроля, организация технического контроля на предприятии.
На стадии эксплуатации интенсификации построения СТК способствует применение методов диагностического исследования изделий СТК является сложной агрегативной системой, требующей согласования любых локальных решений, принимаемых на различных уровнях ее компонентов.
Построение СТК охватывает направления инженерного технического контроля и информационное (программно-алгоритмическое), носит типовой характер с итерационной последовательностью: синтез — анализ — принятие решения, на последнем строится формализация СТК как процесса обеспечения взаимозаменяемости. Моделирование системы технического контроля. СТК является кибернетической системой с основными частями: вход X
; выход У; структура S
; оператор функционирования F
; связь с окружающей средой Н.
Входами СТК (X
) служат материальные потоки в виде объектов контроля: заготовок, полуфабрикатов, деталей, сборочных единиц и управляющая документация в виде технологических документов на технический контроль, характеристики технологических операций изготовления (себестоимость), вероятность правильного выполнения и величина партии.
К выходам СТК (У) относят принятые детали, а также информацию о числе принятых деталей, технологическую себестоимость на технический контроль, вероятности годности дшшятой продукции.
Информацию на выходе технологического процесса используют при организации и управлении производством, а при необходимости передают в систему технологического проектирования. Нормальное функционирование СТК обеспечивается системами организации и управления производством. В состав управления производством входит отдел технического контроля, который осуществляет на предприятии согласование входных и выходных материальных, энергетических и информационных потоков во времени.
Процессы технического контроля по методу выполнения являются относительно обособленными, целостной частью технологического процесса, связанными и существенно зависящими от технологических операций обработки, сборки и испытаний. Относительная обособленность технического контроля проявляется в содержании процесса, обусловливаемом его функциональным назначением, и предусматривает вместе с тем наличие связей с внешней средой Н.
К внешней среде Н относят совокупность технологических операций обработки, системы организации и управления производством, технологической документации на технический контроль, изменение параметров функционирования которых оказывает влияние на его результаты и характеристики. Взаимодействие внешней среды и системы технического контроля представляется в виде связей входов и выходов системы через обратную связь.
СТК функционирует по определенным правилам, установленным технологической документацией на технический контроль, являющийся ее знаковой моделью и проектируемой с учетом требований различных технических документов (конструкторских, технологических, производственных, НТД).
Обобщенной моделью СТК, основываясь на системном подходе, будет
Функция СТК состоит в предотвращении выпуска некачественных деталей на основе проверки соответствия объекта контроля установленным требованиям.
К критериям эффективности, определяющим свойства будущего изделия, относят характеристики точности и достоверности контроля; к частным критериям, определяющим экономические показатели созданного изделия — стоимость и трудоемкость контроля. Если при проектировании системы технического контроля основное внимание уделяется показателям достоверности, то могут возникнуть значительные экономические потери, связанные с использованием высокоточных средств контроля, высококвалифицированных исполнителей контроля и т. п. Если же в качестве критерия эффективности СТК выбирают стоимость контроля или технологическую себестоимость, то отойдут на второй план факторы, связанные с точностью контроля и качеством продукции. Таким образом, вид и характер критерия эффективности определяются при поиске таких свойств СТК, которые обеспечивают ее оптимальность. Тенденция показателей достоверности и стоимости контроля разнородны и поэтому при поиске наилучших свойств системы используют показатели, содержащие ограничительные условия.
Структурное описание СТК. Для структурного описания системы рекомендуется применять следующие четыре множества:
где— множество состава и свойств элементов;—
множество назначений и характера связей;— множество устойчивости структуры; К — множество построений структуры.
Все множества принимают конечными и среди них различают следующие:
1. Во множестве элементов:
состав — гомогенный (содержащий однотипные элементы), гетерогенный (содержащий разнородные элементы), смешанный;
свойства элементов — информационные, материальные, энергетические.
2. Во множестве связей V
:
назначение связей — информационные, материальные, энергетические;
характер связей — прямые, обратные для кибернетической СТК.
3. Во множестве устойчивости структуры а: детерминированная, вероятностная (стохастическая).
4. Во множестве построения К: иерархические, многосвязные, горизонтальные.
Функциональное описание СТК. В функциональном описании систем обеспечения обычно используют два типа уравнений связи:
уравнения связи элемента, характеризующие индивидуальные свойства каждого элемента безотносительно к возможным соединениям с другими элементами;
уравнения связи комплекса, отражающие характер соединения различных элементов безотносительно к их индивидуальным свойствам.
С первым типом уравнений для функционального описания системы используется математический аппарат теории множеств, где систему управления S
определяют как преобразование входа Хв выход Y
посредством некоторого оператора F
процесса функционирования Z
где X
,
Y
— множества, имеющие реальное содержание.
В системе помимо входных и выходных частей имеется множество процесса управления W
. В случае, когда необходимо зафиксировать роль множества W
, система задается как отображение
Если в системе S
действуют неопределенные внешние возмущения е, то отображение дополняется:
Цель управления качеством изделий машиностроения состоит в оптимизации целевой функции. Аналитически это записывается
так: задана система, осуществляющая отображение и пусть — функция, отображающая множество входных, управляющих и выходных частей в множество {G
}, частично или полностью упорядоченное ограничением ≥ 0. В этом случае g
назовем целевой функцией, а множество {G
} — множеством состояний цели. Функция g
может быть задана двумя функциями F
:
X
·
W
·У и G
:
X
·
W
·
Y
или g
(
x
,
u
) =
G
[
x
, и,
F
(
x
, и)], где u Є W
, х Є Х.
Если роль управляющих воздействий не акцентируется, то g
задается соотношениями F
:
X
Y
;
G
:
X
·
Y
{
G
).
В этом случае g
(
x
) =
G
[
x
,
F
(
x
)], где х Є Х.
Для функционального задания системы S функция F
(
x
) называется моделью функционирования или уравнением связи, G
— целевой функцией.
Поскольку цель всей системы состоит в оптимизации функции качества g
(
x
), то задача оптимизации, отражающая условие цели, состоит в следующем: дано подмножество Df
Є
x
, требуется найти хх Є Df
такое, что для всех х из Df
Здесь Df
— множество допустимых решений, а элемент хх есть решение задачи (g
,
Df
). В определении g
(
xx
) цель системы состоит в отыскании supg
(
x
)—
x
Є
Df
.
Совмещение функций СТК с функцией управления технологическими процессами. Технологический процесс изготовления изделий всегда сопряжен с проявлением действия значительного количества систематических и случайных влияющих факторов: неоднородности материала; отклонений формы заготовки; погрешностей технологической системы; погрешностей измерения; непостоянства условий в рабочем помещении и т. д.
В результате отклонения размеров поверхности реального изделия распределяются в некотором поле значений, симметричном или смещенном по отношению к заданному номинальному значению размера и находятся в разном соотношении поля с допуском изделия.
Измерительные средства в управлении технологическими процессами используются для определения действительных значений размеров поверхностей изделий, отклонений действительных размеров от заданных, разбраковки и сортировки изделий при размерном контроле. Для того чтобы при измерении определялся действительный размер изделия, погрешности измерения должны быть достаточно малыми. Перечисленным требованиям должны удовлетворять системы технического контроля (СТК) в совмещении своих функций с функцией управления технологическими процессами (ТП). Общая тенденция совмещения функций контроля и технологии, т. е. СТК и ТП, прослеживается по схеме (рис. 9.3).
Рис. 9.3. Совмещение функций контроля и технологии:
n — партии обрабатываемых деталей по технологическим операциям ТО, ТК — технический контроль соответствующий ТО; Ri- — удаляемые дефектные детали с исправимым браком после
соответствующей ТО
На рис. 9.3 совмещение функций контроля и технологии производства проходит по последовательному комплексу оптимизации с обратной связью в виде удаления брака из производственной партии обрабатываемых деталей. В основу формирования принципа совмещения положены следующие предпосылки:
передача обрабатываемых деталей с предыдущей на последующую операцию происходит без повреждений, каждая технологическая операция (ТО) имеет свою технологическую себестоимость. Технологический процесс (ТП) в целом дискретный, детерминированный, типовой, партия обрабатываемых деталей постоянна;
на каждой ТО детали классифицируются по признаку требований к точности на «годен G
» или «дефект D
»;
вводится сплошной технический контроль (ТК) после каждой ТО, обеспечивая высокий уровень качества;
удаляемые дефектные детали проходят дополнительно одну или несколько ТО, на которых выявлен брак. В случае глубокого брака они используются как заготовки ТП. Каждый последующий цикл изготовления деталей начинается, когда исправлен брак удаленных дефектных деталей с количеством дополнительных рабочих проходов К;
новая партия деталей запускается в производство, когда каждая последняя деталь предыдущей партии реализована.
Перечисленные предпосылки принципа совмещения при построении математической модели оптимизации ТП и ТК в последовательном комплексе имеют исходное математическое описание матрицей процесса Марковина и поясняются временными фазами производства и реализации продукции (рис. 9.3).
Матрица сводится к виду
и в нее введены обозначения: р(I
),
I
=1, 2, ..., п — вероятность появления брака на первой ТО; G
и D
— годные дефектные детали.
В дальнейшем формировании математической модели оптимизации учитывается, что оптимальный технический уровень СТК и ТП должен учитывать качество, размещение и эффективность контрольных постов, серий постов и передел производственной партии, затраты на средства ТК, затраты на предупреждение брака. В особенность модели включено обязательное требование, что последующий запуск очередной партии деталей будет осуществлен, когда последняя деталь предыдущей партии будет реализована.
Математическая модель совмещенной оптимизации СТК и ТП с критерием оптимальности — технологическая себестоимость Скт, отнесенная к годовому выпуску деталей при бесперебойной работе производства, имеет вид
где (M
1
— M
5
) — функции констант индивидуальных постов ТК, после обработки табулируются; константы ранжируются
по вероятности появления брака на стадии 1.
Важной расчетной составляющей модели является число дополнительных рабочих проходов в доделке дефектных деталей с вероятностями: wG
— части детали, попадающих в разряд годных с первого предъявления; wD
— части деталей, не соответствующих допуску изделия, подлежащих доработке.
Отсюда
Если закон рассеивания размеров при доделках не изменился, то объем негодных деталей после каждого прохода может быть вычислен по формуле
где k
— число дополнительных рабочих проходов.
Для одной детали значение wDk
можно рассматривать как вероятность получить данный геометрический параметр вне допуска после К-го прохода.
Величина wD
при равновероятном законе технологического рассеивания может быть найдена с помощью зависимости
где IT
— допуск ИСО на контролируемый размер;— среднее квадратическое отклонение технологической погрешности.
Задавшись величиной wDk
и зная wD
, легко найти необходимое число проходов к. Для этого логарифмируют выражение
откуда
Рассмотренные зависимости не учитывают погрешности измерения Δизм. Если вероятность забракования годной детали в результате погрешности измерения р
(n
), то вероятность выявления негодной детали с первого предъявления по результатам измерения изменится и будет равна
Тогда число необходимых рабочих проходов
Очевидно, что к'>к.
Если по условиям производства не допускается попадание бракованных изделий в группу годных, необходимо вводить производственные допуски t на размеры контролируемого изделия с допуском IT
Выполнение функций СТК и управления технологическими процессами в современном машиностроении неразрывно связано с решением проблемы автоматизации производства.
Стандартизация в системе технического контроля. Основными объектами стандартизации СТК являются: общие положения, методология, технические средства, организация и управление. Причем, в каждом объекте предусматриваются стандарты на терминологию, классификацию, отдельные элементы, отдельные системы и подсистемы.
Вид стандартов «Общие положения» необходим для увязки стандартов и методических материалов по СТК. В состав стандартов этого класса входят документы на основные термины и определения СТК, стандарты и методики по проектированию общего характера, экономическую эффективность СТК, формы документов.
Вид стандартов «Организация и управление» необходим для обеспечения наиболее экономичных форм организации СТК. В состав стандартов этого направления входят документы на термины и определения по организации и управлению СТК, классификации СТК и ее элементов, стандарты ЕСТПП по разделу «Технический контроль», а также стандарты на организационные формы СТК, структуру функционирования и управления, методы и процессы управления СТК. В этот же класс входят стандарты информационного и математического обеспечения, которые разрабатываются и предназначены для автоматизированных систем технического контроля. Математическое обеспечение СТК будет включать программы и алгоритмы задач СТК.
Вид стандартов «Метрология» необходим для оснащения СТК типовыми методами и процессами контроля на базе статистического и неразрушающего контроля. Стандарты на классификацию и терминологию должны охватывать объекты, методы, процессы и операции технического контроля, а также номенклатуру контролируемых параметров. Стандарты методик измерения Государственной системы обеспечения единства измерений должны быть использованы при стандартизации методов и процессов технического контроля.
Вид стандартов «Технические средства» необходим для установления требований к средствам контроля и их элементам, используемым материалам и комплексам взаимосвязанных технических средств и систем. Стандарты на терминологию, классификацию и номенклатуру технических средств должны охватывать универсальные контрольные инструменты и приборы, специальные контрольные приспособления и оборудование, а также контрольные образцы продукции, средства механизации и автоматизации процессов технического контроля и инженерно-технических работ, средства получения, передачи и обработки информации в СТК, а также вспомогательное оборудование, инструмент и материалы.
На предприятиях, внедряющих системы управления качеством продукции, ведутся работы по стандартизации СТК и ее элементов с учетом требований нормативно-технических документов — ЕСТД, ЕСКД и др.
При стандартизации системы технического контроля должно предусматриваться функционирование автоматических и автоматизированных СТК.
9.4. СОСТАВ СИСТЕМ ТЕХНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ И ИЗМЕРЕНИЙ
Объект контроля и измерения
Обеспечение технологичности конструкции при техническом контроле. Под объектом контроля понимается продукция или процесс, подвергаемые контролю (ГОСТ 16504—81).
К объектам технического контроля относят предметы труда (например, продукция основного и вспомогательного производства в виде изделий, материалов, технической документации и т. п.), средства труда (например, оборудование промышленных предприятий) и трудовые процессы (например, производственные процессы).
Объект контроля имеет определенные признаки. Контролируемый признак — это количественная или качественная характеристика свойств объекта, подвергаемых контролю. К качественным характеристикам относятся форма, цвет объекта, к количественным — численные значения геометрических параметров, а также параметров, определяющих физические, химические и другие свойства объекта.
Контроль, при котором первичная информация о свойствах объекта воспринимается посредством органов чувств без учета численных значений контролируемых признаков, называется органо-лептическим контролем. Контроль, осуществляемый с обязательным применением средств измерения, называется измерительным контролем. Испытания, проводимые для контроля качества объекта, называются контрольными.
Одной из важнейших характеристик объектов контроля является технологичность конструкции при техническом контроле, качественной характеристикой которой является контролепригодность конструкции. Контролепригодность конструкции — это свойство конструкции изделия, обеспечивающее возможность, удобство и надежность ее контроля при изготовлении, испытании, техническом обслуживании и ремонте.
Место получения первичной информации о контролируемых признаках может быть определенной точкой, поверхностью и т. д. на объекте; это место называют контрольной точкой.
Показатели технологичности конструкции при техническом контроле. Практикой технического контроля установлено, что продукция по отдельным показателям качества не приспособлена для контроля имеющимися на предприятиях средствами контроля. Поэтому возникла проблема отработки конструкции на технологичность при техническом контроле. Ее решение направлено на повышение производительности труда, снижение затрат на проектирование, подготовку производства, изготовление, техническое обслуживание и ремонт изделия.
В общем случае показатели технологичности можно классифицировать по следующим признакам:
по области проявления (производственные, эксплуатационные);
по области анализа (технические, технико-экономические);
по системе оценки (базовые, фактические);
по значимости (основные, дополнительные);
по количеству характеризуемых признаков (частные, комплексные);
по способу выражения (абсолютные, относительные).
Показатели технологичности контрукции при техническом контроле делятся на основные и дополнительные.
Основные показатели:
трудоемкость контроля
Тк=Тпк,
где п — число контролируемых параметров; m
— число операций контроля по каждому параметру; tij — трудоемкость операции контроля параметров изделия; Тпк — трудоемкость подготовки к контролю;
стоимость контроля
Ск = Сз, + Са + Сэ+ Со+Спк + (Сс-С'с,
где С3 — затраты на заработную плату исполнителей контроля; Сз — амортизация контрольного оборудования и приборов за время контроля; Са— затраты на все виды энергии, потребляемые в процессе контроля; Со — затраты на контрольную оснастку объекта; Спк — стоимость подготовки к контролю; Сс — стоимость объекта контроля; С'с — стоимость объекта контроля после ухудшения качества.
Дополнительные показатели:
трудоемкость подготовки к контролю
где t
уся
— среднее время установки и снятия датчиков; tмдр — среднее время дополнительных монтажно-демонтажных работ; tпк — среднее время прочей подготовки к контролю.
Место получения первичной информации о контролируемых признаках может быть определенной точкой, поверхностью и т. д. на объекте; это место называют контрольной точкой.