Сущность, задачи и основные понятия диагностики. Виды проверок состояния объекта

ПРОДУКЦИИ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ КАЧЕСТВА

Тема 7. ДИАГНОСТИКА УРОВНЯ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ.

Проблематика: Необходимость, сущность и задачи диагностики. Основные понятия технической диагностики. Виды проверок состояния объекта. Виды диагностик. Модели объектов диагностики. Классификация методов диагностики. Методы определения и измерение качества продукции: экспертный, аналитический и графический. Причинно-следственные диаграммы Ишикавы.

7.1. Сущность, задачи и основные понятия диагностики. Виды проверок состояния объекта.

7.2. Экспертный и аналитический методы определения качества продукции. Причинно-следственная диаграмма Исикавы.

Слово «диагностика» происходит от греческого слова «диагнозис» и означает распознавание, определение. В медицине это определение состояния человека и выявление причин его нездоровья, в технике состояние объекта, выявление его неисправности и ее причин. Ее завершением является получение диагноза, т.е. заключения о состоянии объекта: «исправен, неисправен», т.е. в объекте имеется какая то неисправность.

Наиболее простой диагностикой является диагностика технического объекта и в данном случае такой объект, состояние которого исследуется, называется объектом диагностики.

Сложнее измерять и определять состояние, т.е. диагностировать качество работ, услуг и других нематериальных процессов.

Рассмотрим организацию и проведение диагностики на примере технической (другие виды диагностики рассматриваются в других дисциплинах, в частности, управление рисками и антикризисное управление, финансовый менеджмент).

Основой технической диагностики является анализ различных физических процессов, происходящих в работающей машине, и их влияние на ее эксплуатационные показатели. Неисправность в работе агрегата, узла или системы в целом является следствием возникновения дефектов в его элементах.

Дефектами деталей и других элементов машин, приборов, оборудования, изделий называется отклонение их первоначально установленного качества, заданного техническими условиями.

В зависимости от полноты определения соответствия параметров объекта заданным эксплуатационным показателям различают несколько задач диагностики.

1. Проверка исправности. Объект исправен, если полностью соответствует всем эксплуатационным показателям, т.е. все его параметры, как основные (т.е. характеризующие выполнение заданных функций), так и второстепенные, такие как удобство эксплуатации, внешний вид и т.п.), находятся в заданных пределах. Это наиболее полный вид контроля, который позволяет выявить, содержит ли объект дефектные компоненты, а их монтаж (сборка) ошибки.

На производстве задачи проверки исправности возлагаются на отдел технического контроля (ОТК). При ремонте проверка исправности позволяет убедиться, все ли дефекты устранены.

2. Проверка работоспособности. Объект работоспособен, если все его основные параметры находятся в пределах нормы. Выход любого параметра из пределов нормы означает неисправность. Т.е. цель такой проверки – оценка способности объекта выполнять все функции. Предусмотренные его алгоритмом работы. Это менее полный контроль, который может не обнаружить неисправности, не препятствующие применению объекта по назначению. Такая проверка осуществляется на этапе эксплуатации объекта при профилактике перед применением объекта по назначению.

3. Проверка функционирования. Объект функционирует, если его основные параметры, характеризующие работу в данном режиме и в данное время, не выходят за допустимые пределы. Таким образом, цель данной проверки – следить за тем, не появились ли неисправности, нарушающие работу в данное время. Это еще более упрощенный контроль работы объекта только в одном режиме, который проводится на этапе эксплуатации.

Таким образом, исправный объект всегда работоспособен и правильно функционирует и наоборот.

Как известно, теория технической диагностики базируется на понятиях «система, «элемент, «состояние». Дадим им определение.

Система – совокупность элементов, взаимосвязанные функции которых координируются для выполнения общей задачи. Понятие системы охватывает объект в целом.

Элемент (блок, узел) – часть системы, которая выполняет заданные функции.

Состояние – это точно определенное поведение, характеризуемое совокупностью некоторых свойств машины или ее механизмы, которые может быть опознано, если повториться снова.

Выделяют три типа задач по определению технического состояния

объекта:

· определение состояния, в котором объект находится в настоящий момент времени, это задача диагностики;

· предсказание состояния, в котором объект окажется в некоторый будущий момент времени, это задача прогностики (от греческого слова «прогнозис» - предсказание, предвидение);

· определение состояния, в котором объект находился в некоторый момент времени в прошлом, это задача генетики, или «генезиса» (от греческого слова «генезис» - происхождение, возникновение).

Степень детализации мест и состава неисправностей называют глубиной поиска, или глубиной диагностирования.

В технической диагностике состояние оценивают набором вещественных чисел (параметром состояния) Х₁, Х₂ …… Х_n, характеризующих существенные физические свойства элементов объекта и их соединения друг с другом в рассматриваемый момент времени t.

Состояние объекта и эксплуатационные показатели можно определить, если известно значение каждого диагностируемого параметра. В этом случае необходимо оценить, прежде всего, значение функциональных параметров.

Функциональными параметрами являются геометрические, механические и другие параметры, влияющие на эксплуатационные показатели машин или служебные функции их деталей и узлов.

Состояние технического объекта, характеризуемое уровнем диагностических параметров Х,оценивают по значениям диагностических сигналов.

Диагностическими сигналами называются процессы, служащие переносчиками информации о состоянии элементов и их сочленений из объекта к оператору или диагностическому прибору. Результатами анализа сигнала является описание сигнала через количественное его значение его параметров, которое затем используется для принятия решения о конкретном состоянии объекта.

Процесс диагноза состоит из восприятия сигнала элемента объекта, выделения в сигнале характерных признаков и сопоставления этих признаков с признаками сигналов, соответствующих возможным состояниям элемента, которые должны различаться при диагнозе.

Как метод измерения диагностика должна удовлетворять двум требованиям: повторяемости и однозначности. Для этого процесс диагноза должен быть строго регламентирован, и состоять из последовательности точных и четких предписаний, а диагностический метод должен определяться только состоянием объекта.

Процесс диагноза можно разделить на отдельные части, каждая из которых представляет собой физический эксперимент над объектом, определяется воздействия на объект диагностики и его ответами на эти воздействия и называется элементарной проверкой. Ответы могут сниматься с основных выходов объекта, необходимых для его применения по назначению, и с дополнительных выходов, организованных специально для целей диагностики. Эти выходы называют контрольными точками.

Результат проверки – полученные при реализации значения ответов, т.е. сигналов о контрольных точках. Эти сигналы могут иметь различный физический характер. Они могут быть параметрами электрических сигналов, давлением, скоростью, температурой, мощностью и т.д.

Бывают также и другие виды проверок:

1. Поэлементарная проверка, которая состоит в контроле каждого элемента системы в отдельности.

2. Глобальная проверк а, которая охватывает все элементы.

Воздействия на объект могут подаваться от средств диагностики или являться внешними по отношению к ним, т.е. вырабатываться в самом объекте в процессе его функционирования. Измерения и анализ ответов всегда выполняются средствами диагностики.

Рассмотрим далее основные виды и модели диагностик.

Виды диагностик:

1) Тестовая – это диагностика, в процессе которой воздействия на объект вырабатываются диагностическими средствами. Такая диагностика обычно используется тогда, когда объект не применяется по своему прямому назначению.

2) Функциональная диагностика – она применяется в случае, когда подача воздействий на объект от средств диагностики не производится, а используется только рабочие воздействия объекта, предусмотренные его алгоритмом функционирования. Системы такой диагностики применяются, как правило, для контроля функционирования и поиска неисправностей, нарушающих нормальное функционирование (например, диагностика редуктора по вибрациям корпуса или шумам).

Таким образом, задачи технической диагностики заключаются в изучении объектов диагностики, построении и анализе их моделей, сборе и обработке данных, статистического материала о поведении объекта и его диагностике, разработке средств и методик технической диагностики.

Модели и формы описания объектов диагностики:

1) Функциональная схема (форма) описания объекта технических объектов, которая показывает существенные связи между его элементами.

2) Функциональная модель, в которой изменяется разделение объекта на функциональные элементы.

3) Принципиальная схема объекта, которая показывает в самом общем (принципиальном) виде состав, элементы объекта.

4) Модель, в которой описываются причинно-следственные связи в виде графа. Вершина графа представляют собой параметры, события или явления, а линии (дуги, ветви) отражают связи. Направление дуг – от причины к следствиям. Такой граф близок к функциональной модели, но его вершины являются не функциональными элементами, а параметрами или событиями. При построении графа (например, системы смазывания подшипников редуктора) удобно представлять не все входные, выходные и внутренние параметры объекта, а только те, которые доступны для наблюдения и анализа.

5) Модели состояний объектов диагностики. Для этого используется таблица состояний объекта (неисправностей), которая строится на основе той или иной модели объекта – функциональной модели, функциональной или принципиальной схемы и т.п. Такая таблица состояний удобна для ввода в ЭВМ и машинного поиска оптимальных диагностических процедур. Состояния системы кодируются двоичными цифрами, каждый разряд которых отображает состояние соответствующего элемента системы. Нули ставятся в разряды, соответствующим элементам, а единицы - в разряды, соответствующие неисправным элементам. Можно также обозначать состояния системы совокупностью неисправных элементов.

Классификация методов диагностирования технологического оборудования

Эти методы классифицируются:

1. По стадиям эксплуатации: на этапах наладки; технического обслуживания (ТО); плановых ремонтов оборудования.

2. По степени использования технических средств – выполняемые:

- без технических средств;

- с применением простейших средств усиления информационного сигнала (субъективные);

- с использованием технических средств (объективные).

3. По глубине диагностирования технологической системы: общие и поэлементные.

4. По степени информативности – методы, обеспечивающие получение информации:

- о моменте появления отказа;

- о месте возникновения дефекта;

- о причине отказа при использовании автоматических средств диагностики.

5. По видам диагностической информации – методы диагностирования, выявляющие сведения: о самом контролируемом процессе; о косвенных показателях, сопутствующих прохождению процесса. Эту информацию получают путем измерения ряда параметров: величины вибраций; акустических колебаний; собственных деформаций одной или нескольких деталей; деформаций в стыках пар сопрягаемых неподвижных и подвижных деталей и т.д.

При построении процесса диагностирования оборудования различают: поэлементные проверки, групповые проверки, логический анализ симптомов отказа.

По принципу диагностирования все технические средства подразделяются на средства: для проверки работы оборудования для оценки точности параметров изготовляемых деталей или норм точности оборудования. Эти средства могут быть ручными, полуавтоматическими и автоматическими.

По характеру решаемых задач технические средства диагностирования подразделяют: на средства проверки оборудования, посредством которых определяется его соответствие заданным техническим условиям и средства проверки работоспособности, посредством которых определяется возможность оборудования выполнять заданный алгоритм функционирования в рабочем цикле.

Возникающие в процессе эксплуатации оборудования отказы классифицируются: по внешнему проявлению (явные и скрытые); по функционированию и параметру; по взаимосвязи (зависимые и независимые).

Внешние проявления скрытых отказов зависят от нескольких причин.

Явные отказы элементов оборудования определяются визуально.

При отказе функционирования работа оборудования становится невозможной. При отказе по параметру размеры изготовляемых деталей выходят за пределы установленного допуска либо время цикла изготовления превышает расчетное значение, однако при этом оборудование остается работоспособным

Появление независимых отказов может быть вызвано любыми причинами, кроме воздействия другого отказа.

Зависимые (вторичные) отказы обусловлены действием первичного отказа.

Например, одним из простых и информативных методов диагностирования оборудования является метод термометрии, основанный на измерении температуры элементов оборудования.

6. Модели для прогнозирования отказов технологического оборудования. Целью прогнозирования является установление сроков безотказной работы элементов оборудования до очередного технического обслуживания (ТО) и ремонта и предотвращения отказов.

Применяются два вида прогнозирования технического состояния:

- вероятностное (среднестатистическое);

- по реализации изменения значений параметров элементов конкретного оборудования.

Вероятностное прогнозирование базируется на статистической обработке и анализе результатов, полученных в процессе проектирования, изготовления и эксплуатации оборудования. Исходя из этого, устанавливают допустимые границы значений параметров, характеризующих однотипное оборудование. При определении этих границ исходят из необходимости обеспечения допустимого уровня безотказной работы оборудования и минимальных суммарных затрат на его техническое обслуживание.

Целью прогнозирования по реализации является определение остаточного ресурса оборудования, который представляет собой продолжительность работы (наработки) оборудования после контроля его технического состояния до предельного состояния, т.е. до величины предельного износа элементов, недопустимого изменения качества изготовляемых деталей, ухудшения технологических показателей. Это прогнозирование основано также на определении скоростей изменения значений параметров, характеризующих текущее состояние оборудования. Эти изменения определяют путем измерений и дальнейшей обработки результатов с учетом характера изменения контролируемых параметров.

7. Модели определения состава системы диагностирования технологического оборудования. Этапами функционирования данной системы, в частности являются: обучение и эксплуатация. Так, итогом первого этапа обучения является разработка словаря информативных признаков отказов технологического оборудования.

На втором этапе система диагностики оперативно определяет отказы элементов объекта диагностирования за счет непрерывного сопоставления его текущего состояния с перечнем наиболее вероятных отказов.

8. Модели с применением систем диагностирования конкретных параметров, например, режущего инструмента.

9. Модели определения рационального параметра диагностики технологического оборудования. Например, работу станка можно определить по следующим характеристикам: электрическим, тепловым и т.д.

10. Модели контрольных операций при черновой обработке заготовок. Эта модель предназначена для использования в работе экспертной системы (ЭС) обеспечения качества продукции механообработки.

11. Модели контрольных операций при чистовой обработке. Эта модель предназначена для осуществления контроля каждой детали и достижения максимальной точности обработки.

12. Модель с использованием спектрографического метода диагностирования технологического оборудования (например, по химическому составу смазывающего материала, в котором содержится определенная концентрация продуктов износа).

13. Диагностирование технологического оборудования методом поверхностной активации или с помощью радиоактивных индикаторов. В частности путем: активации деталей в реакторе; добавление радионуклида в расплав материала и т.п.

14. Модель с использованием стендовых испытаний, например машиностроительной продукции, на надежность. Эти испытания дают возможность определить вероятность безотказной работы в заданный период времени, определить наиболее слабые звенья и установить физические причины отказов.

Дата добавления: 2014-01-15