Анализ методов повышения достоверности контроля

УДК 629.047

АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ДОСТОВЕРНОСТИ КОНТРОЛЯ

Е.В. ЕРОХИН

Статья представлена доктором технических наук, профессором Зубковым Б.В.

В данной статье рассматриваются различные методы повышения достоверности контроля, которым было посвящено большое количество работ различными авторами, а также проведён их краткий анализ. Также приведена оценка влияния достоверности контроля на уровень безопасности полётов (БП). Рассмотрены методы, уменьшающие влияние данного фактора на БП.

Ключевые слова: безопасность полетов, достоверность контроля, дефект назначения допусков, риск изготовителя, риск заказчика, автоматизированные системы контроля.

Повышение достоверности контроля повышает вероятность обнаружения отказов и неисправностей в ходе испытаний воздушного судна и его бортовой системы, что в итоге положительно сказывается на безопасности полётов.

Безопасность полетов является актуальной проблемой современной авиации, решение которой требует системного подхода. На безопасность полётов влияет огромное количество факторов. Поэтому большое значение имеет исследование любых причин, влияющих на безопасность полетов.

В последнее время большое количество работ было посвящено достоверности контроля. В работе И. Л. Плетнёва [1] приводятся данные о том, что при сплошном жёстком контроле по большому числу параметров на этап эксплуатации просачивается 10-15% некачественных приборов, в работе В.Я. Володарского [2] отмечается, что, несмотря на получаемые при метрологических расчётах высокие показатели достоверности контроля, многие системы часто не выполняют свои функциональные задачи с требуемым качеством, и даётся заключение о том, что вопрос о достоверности контроля в условиях неполной определённости изучен недостаточно.

Поэтому, для изучения возможности сокращения неисправностей изделия, необходимо исследовать вопросы достоверности контроля и, в частности, допускового контроля. Входной контроль является нижним уровнем иерархии испытаний самолётостроительного предприятия. Как показано в работе Е.И. Кринецкого [3], на каждом уровне иерархии испытаний может быть обнаружено только определённое число отказов и неисправностей вследствие несовершенства испытательной программы, в частности, имитации всей совокупности условий. Например, невозможно выявить при обычных испытаниях дефект, заключающийся в недостаточной механической прочности пайки или в надрезе токоведущей жилы при отсутствии воздействия в течение определённого времени вибрации, ударов, линейных перегрузок.

Повышение достоверности контроля всегда было целью технологии испытаний. В работах В.М. Разумного [4] эти же вопросы рассматриваются с более общей точки зрения и вводятся следующие возможные ситуации

Ро+Рн+ а + р = 1,

где Р0 - исправное изделие признано исправным; Рн - неисправное изделие признано неисправным; а - исправное изделие признано неисправным; Р - неисправное изделие признано исправным.

В результате контроля надо насколько возможно уменьшить вероятности а и р. Эта задача является одной из основных при проектировании технологии контрольно-испытательных работ. На этом этапе рассматривается последовательность и цель проверок и испытаний. Определяются объекты контроля, подлежащие автономным и комплексным испытаниям, контролю логики функционирования совместно с имитаторами и эквивалентами борта, отработке совмест-

ного функционирования бортовых систем. Последовательность этих работ может записываться в директивной технологии, в которую вносятся статические, динамические, ресурсные и другие данные об испытаниях. Все эти испытания обладают свойством частичного подобия. Для достижения большего подобия в технологии испытаний применяются различные имитаторы внешних условий: термобарокамеры, камеры влажности и дождевания, холода, солёного тумана, солнца, вибростенды, ударные стенды, испытания на взаимовлияния и электромагнитную совместимость.

В работах Е.И. Кринецкого [3] рассмотрены вопросы эффективности различных методик испытаний на различных уровнях иерархии испытаний и показано, что принципиально невозможно выявить все дефекты проведением испытаний одного вида, т.е. без воздействия всей комбинации факторов.

Существует недостоверность контроля, связанная с ошибками измерения.

В монографии Л.Г. Евланова [5] рассмотрены различные варианты решения этой задачи при различных исходных данных и сейчас её решение может быть выполнено инженерными методами (метод номограмм). На предприятиях ведутся работы по учёту рисков изготовителя и заказчика, обусловленных ошибками измерения. Проведение анализа возможных причин недостоверности показывает, что достоверность контроля далеко не исчерпывается рисками изготовителя и заказчика, обусловленными ошибками измерения и получившими соответственно название ошибок первого и второго ряда.

Существует ещё одна причина недостоверности контроля, обусловленная надёжностью аппаратуры контроля.

В работе Б.В. Васильева [6] даётся анализ оценки достоверности и эффективности систем контроля и делается вывод о том, что выбор, как основного метода анализа, структуры системы контроля и объекта контроля, определение тех элементов, отказ которых приводит к появлению ложной тревоги и пропуска дефекта, даёт более точные результаты, т.к. в этом случае рассматривается тонкая структура отказа системы контроля. Однако практически реализовать этот метод возможно лишь на этапе заключительной разработки системы контроля.

Таким образом, в настоящее время существует достаточно полно проработанная теория оценки недостоверности контроля, вносимой непосредственно системой контроля.

Существует еще одна причина, заключенная в методе назначения допусков на контрольные параметры, получавшая в литературе название дефекта назначения допусков. Рассмотрение этого вопроса выполнено в монографии Л.Г. Евланова [5].

Процедура проведения допускового контроля основана на сравнении измеренной величины с наперед заданным допуском, который является постоянной величиной. В действительности назначение допуска выполняется приближенно, т.к. в самом способе назначения допуска существует методическая погрешность. Наличие этой методической погрешности проявляется при проведении контроля в том, что при определенных условиях неисправное изделие может быть признано исправным (риск заказчика) или наоборот исправное неисправным (риск изготовителя). Данная ситуация, обусловленная методической погрешностью назначения допусков, в теории контроля получила название дефекта назначения допусков. Термин дефект назначения допусков означает возможность недостоверного выявления неисправности из-за методического несовершенства назначения допусков.

В монографии Лебедева А.М. [7] сделан важный вывод о том, что риск заказчика и риск изготовителя связаны линейным соотношением. Также построены графики зависимости риска изготовителя и риска заказчика от числа контрольных параметров, представленные на рис. 1.

р і і

1,0

/О

п

Рис. 1. График зависимости риска изготовителя

и риска заказчика (/3) от числа контрольных параметров

Анализируя вышеуказанные графики, можно сделать вывод о том, что с увеличением сложности контролируемых систем условная вероятность риска изготовителя уменьшается и, следовательно, уменьшаются потери изготовителя, в свою очередь, условная вероятность риска заказчика и связанные с ней различные виды потерь возрастают.

Назначение допусков выполняется из условия обеспечения значений критерия качества W{XU Х2 ,..., Xn )> ^зад , где x1,x2,...,xn - контрольные параметры. Это может быть выполнено, если контрольные параметры бортовой системы принадлежат замкнутому выпуклому множеству, которое в первом приближении является n-мерным эллипсоидом или гиперэллипсоидом, лежащим в n-мерном пространстве контрольных параметров. Дефект допусков является самой малоизученной разновидностью допускового контроля. Решение задач дефекта допускового контроля требует представления критерия качества как функции контрольных параметров и разработки методики бездефектного допускового контроля, а также решение сложнейших организационно-технических задач.

Проведенное исследование отказов, которые были обнаружены при испытаниях в составе ВС, но не выявлены автономными испытаниями на входном контроле за период с 01.01.86г. по 08.06.87г. (технический акт № 354 от 26. 04.88), показало, что забракованные изделия были возвращены заводу изготовителю по рекламационным актам. При этом завод-изготовитель отказа не подтвердил и вновь отправил забракованные изделия на самолетостроительное предприятие. Повторные испытания в составе ВС вновь подтвердили их неисправность. На основании проведенных работ комиссия посчитала, что одной из наиболее вероятных причин возникновения отказов данного типа следует признать дефект допусков. Отказы указанного типа составили 26,3% от номенклатуры проверяемых изделий.

Кроме достоверностей контроля, связанных с техническим решением ряда задач, встают проблемы, связанные с человеческим фактором. К их числу можно отнести:

- ошибки при составлении программ контроля;

- ошибки испытателя при проведении испытаний;

- преднамеренное искажение результатов испытаний.

Все эти проблемы можно отнести к субъективным факторам достоверности контроля.

В монографии Лебедева А.М. [7] была произведена оценка уровня безопасности полётов (УБП), обусловленного достоверностью контроля. По результатам оценки УБП построена диаграмма факторов, влияющих на безопасность полётов, которая представлена на рис. 2.

Рис. 2. Факторы, влияющие на безопасность полетов

Из построенной выше диаграммы можно сделать вывод о том, что дефект назначения допусков и субъективные ошибки операторов при проведении контроля оказывают на уровень безопасности полётов негативное влияние. Полученные данные позволяют ставить следующие задачи:

- изучение явления дефекта допусков и исключение его влияния на результаты контроля;

- разработка и внедрение автоматизированных систем контроля и систем автоматизированного проектирования (САПР) программ контроля для исключения влияния субъективного фактора и создания высокопроизводительного испытательного оборудования.

Кроме того, существует проблема трудоемкости испытательных работ, которые не относятся к производственным затратам и в то же время составляют на самолетостроительных предприятиях от 20 до 43 % от общей трудоемкости и до 70% на ряде предприятий министерства общего машиностроения.

Кардинальный выход из этого положения, как это было определено НИАТом и Гипронииа-виапромом в техническом проекте на авиационно-промышленный комплекс и в решении правительства, заключался в разработке автоматизированных систем контроля.

Отсутствие скрытых дефектов и неисправностей является одним из важнейших компонентов безопасности полетов. Для этого на этапе производства необходимо обеспечить высокую достоверность и объективность контроля.

Применение в производстве автоматизированных систем контроля и САПР программ позволяет получить следующее:

- обеспечить объективность контроля и исключить субъективный фактор;

- снизить трудоемкость испытаний и контроля;

- сократить время проведения испытаний и контроля;

- исключить ошибки операторов и технологов, составляющих программы контроля;

- исключить или учесть дефект допусков;

- автоматизировать процесс исключения инструментального и методического риска изготовителя и риска заказчика.

Таким образом, одним из основных направлений повышения достоверности контроля является внедрение АСК программ контроля или интегрированных АСК, а также применение САПР программ.

ЛИТЕРАТУРА

1. Плетнёв И.Л., Рембеза А.И., Соколов Ю.А. Эффективность и надёжность систем. - М.: Машиностроение, 1997.

2. Володарский В.Я. Некоторые пути совершенствования метрологического обеспечения изделий отрасли // Авиапромышленность. - 1982. - № 6.

3. Кринецкий Е.И., Александровская Л.Н. Лётные испытания ракет и космических аппаратов. - М.: Машиностроение, 1979.

4. Разумный В.М. Оценка параметров автоматического контроля. - М.: Энергия, 1975.

5. Евланов Л.Г. Контроль динамических систем. - М.: Наука, 1982.

6. Васильев Б.В. Прогнозирование надёжности и эффективности радиоэлектронных устройств. - М.: Сов. радио, 1970.

7. Лебедев А.М. Теория и методы синтеза интегрированных систем диагностического контроля: монография. - Ульяновск: УВАУ ГА, 2005.

THE ANALYSIS OF INCREASE OF RELIABILITY CONTROL

Eroknin E.V.

Various methods of reliability control are considering in this article, which methods have been devoted quantity of works by various authors, and also their short analysis is carried out. The estimation of influence of reliability control is also resulted on level of safety. Methods reducing influence of the given factor on safety of flights are considered too.

Key words: safety, reliability control, defect destination tolerances, the risk of the manufacturer, the risk of the customer, systems of automatic control.

Сведения об авторе

Ерохин Евгений Валерьевич, 1984 г.р., окончил МГТУ ГА (2008), аспирант МГТУ ГА, автор 1 научной работы, область научных интересов - безопасность полётов.