Реферат: Технология и автоматизация производства РЭА

чина;

     2. среднее квадратическое отклонение качества функционирования  в

момент времени t=t 4i 0 s(t 4i 0)= 7? 0(M[(x(t 4i 0)-E(t 4i 0)) 52 0]) (72).

     Интервальными показателями качества могут быть:

     1. математическое  ожидание  выходного  эффекта (средний выходной

эффект) за время (0,t) Э(t)=mx(t)=M[x(t)] (73);

     2. среднее квадратическое отклонение выходного эффекта,  характе-

ризующее интервальный риск sx(t)= 7? 0(M({x(t)- mx(t)}) 52 0) (74).

     Для интервального показателя качества функционирования также  мо-

жет быть найдено идеальное значение среднего выходного эффекта Э 4о 0(t) и

соответствующее значение коэффициента  эффекта  e(t)=Э(t)/Э 4o 0(t)  (75).

Показатели среднего выходного эффекта и средних потерь связаны соотно-

шением Э+W=Э 4о 0 (76).

     Часто используются экономические показатели качества функциониро-

вания и эффективности.  Например, годовой рост прибыли и расчетный ко-

эффициент  экономической  эффективности  капитальных вложений или срок

окупаемости.  Показателем качества функционирования систем контроля  и

управления может служить величина Э 41 0=(Н 4о 0-Н)/С 41 0 (77), где Н 4о 0 - энтропия

состояния объекта до проведения контроля и управления;  Н - остаточная

энтропия объекта после проведения контроля и управления;  С 41 0 - затраты

на  процесс  получения  информации.   Применяется   также   показатель

Э 42 0=р(t 4o 0,t)/C 42 0 (78),  где p(t 4o 0,t) - вероятность безотказной работы сис-

темы в течение заданного времени (t 4o 0,t 4o 0+t);  C 42 0 - стоимость аппаратуры

контроля.

       2.9.7. Методы оценки надежности технологических систем.

     Сведения о структуре и функциональных связях элементов проектиру-

емых систем задаются в виде схемы, на которой с помощью условных обоз-

начений изображены элементы и функциональные связи между ними. Качест-

во такой системы характеризует предельная  (располагаемая)  производи-

тельность E(t), равная максимальному числу единиц "рабочего тела", ко-

торые могут транспонироваться в  единицу  времени.  Производительность

системы  определяется  на выходных элементах.  При нескольких выходных

                                - 73 -

элементах может измеряться общая суммарная производительность  системы

или  производительность системы по отдельным выходам.  При безотказной

работе всех элементов системы располагаемая  производительность  равна

номинальной.  При отказах отдельных элементов производительность может

уменьшаться; когда она станет меньше критической, наступает отказ сис-

темы.  Отказавшие  элементы  восстанавливаются и через некоторое время

вступают в строй, работоспособность системы восстанавливается.

     Связь между качеством функционирования и надежностью системы  мо-

жет быть установлена двумя путями:

     1. Оценивают потери качества функционирования из-за недостаточной

надежности системы или ее элементов. При этом находят значения коэффи-

циента функционирования, соответствующие потерям качества функциониро-

вания системы из-за ненадежности.

     2. Принимают в качестве определения границы работоспособного сос-

тояния системы установленный заранее процесс потери качества  функцио-

нирования.  При  этом  выход реализации случайного процесса за границу

допуска соответствует отказу системы,  а пересечение границы допуска в

обратном направлении - восстановлению работоспособности.  По значениям

времени появления отказов и восстановлений системы можно найти  общеп-

ринятые показатели надежности.

     Таким образом, для перехода от рассмотрения качества функциониро-

вания  к рассмотрению надежности системы необходимо ввести определения

работоспособного и неработоспособного состояний системы.  При переходе

от  рассмотрения  качества  функционирования системы к рассмотрению ее

надежности полезно строить временные эпюры, на которых указаны периоды

нахождения системы в работоспособном и неработоспособном состояниях.

     Рассмотрим более подробно вопрос о моделях возникновения  отказов

ТС.  Возможны несколько групп моделей возникновения отказов технологи-

ческих систем, которые условно назовем отказами по качеству, по распо-

лагаемой производительности, по времени достижения заданного выходного

эффекта.

     В первой  группе  моделей состояние ТС характеризуется значениями

определяющих параметров продукции.  Отказом считается  выход  значений

определяющего параметра выпускаемой продукции за границу допуска.  При

этом оценка надежности ТС облегчится при принятии дополнительных допу-

щений.

     Вторая группа моделей возникновения отказов (и восстановлений) ТС

рассматривает  изменения производительности этих систем.  Например,  в

модели может быть принято, что при появлении отказа система прекращает

выпуск продукции и подвергается аварийному ремонту, в результате кото-

рого восстанавливается номинальная производительность.

            2.9.8. Методы повышения  надежности объектов и

                       технологических систем.

     Факторы, влияющие на надежность объектов при их эксплуатации, мо-

гут быть субъективными и объективными. Субъективные воздействия проис-

ходят из-за неправильных действий людей. Любое, даже полностью автома-

тизированное устройство требует периодического обслуживания, т.е. под-

вергается  воздействию  людей.  При этом возможны приводящие к отказам

объектов неправильные действия людей,  обусловленные недостатком  зна-

ний, опыта, плохой организацией работы. Например, к отказу техническо-

го объекта могут привести неправильное регулирование, нарушение правил

включения и выключения,  нарушения порядка, методики и объема работ по

техническому обслуживанию.

     Объективные воздействия можно разделить на две группы:

     1. общие воздействия,  которым подвергаются в той или  иной  мере

все объекты данного типа;

                                - 74 -

     2. частные  воздействия,  которым  могут  подвергаться  отдельные

конкретные конкретные образцы.

     Как общие,  так  и частные воздействия могут быть постоянными или

переменными.  Объективные можно разделить на  рабочие,  климатические,

биологические.

     Надежность всех объектов сильно зависит от температурного  режима

их работы.  Особенно вредно сочетание тяжелого температурного режима с

ударами и вибрациями.

     Можно выделить четыре группы мероприятий по повышению  надежности

объектов  при  их  проектировании:  системные,  структурные (схемные),

конструктивные и эксплуатационные. К системным относятся организацион-

но-экономические  мероприятия  по  стимулированию повышения надежности

(премирование персонала за безотказную работу) и технические мероприя-

тия такие, как например, применение стойких к температурным изменениям

элементов. Очень велико значение организационно-экономических меропри-

ятий  по стимулированию повышения надежности,  Например,  если в стои-

мость изделия включаются затраты на гарантийный ремонт,  то  при  этом

изготовитель учитывает, что при повышении надежности объектов уменьша-

ются затраты на гарантийный ремонт. Таким образом стимулируются точные

оценки надежности и ее повышение. В качестве второго примера организа-

ционно-экономического мероприятия по стимулированию  повышения  надеж-

ности можно привести подход к обеспечению надежности заказываемых объ-

ектов путем планирования расходов на весь срок службы.

     Технические мероприятия  по  формированию  показателей надежности

проектируемых изделий необходимы при любой системе взаимоотношений за-

казчика и разработчика.

     Структурные (схемные) методы объединяют мероприятия по  повышению

надежности  объектов  путем совершенствования принципов их построения.

Эти методы отличаются большим разнообразием и интенсивно  развиваются.

В  качестве  примера можно привести различные варианты построения ЭВМ,

нечувствительных к появлению отказов. При создании таких ЭВМ приходит-

ся  значительно усложнять их структуру,  вводя избыточные аппаратные и

программные средства и все более сложные схемные решения.  Можно выде-

лить две группы таких ЭВМ,  различающихся распределением функций между

аппаратными и программными средствами.  Для ЭВМ обоих типов характерны

мультипроцессорная  архитектура  и оповещение о критических ситуациях.

Различие состоит в способах локализации неисправных элементов и  восс-

тановления  функционирования системы.  В ЭВМ,  использующих в основном

аппаратные средства защиты от отказов,  они обнаруживаются схемами го-

лосования в трехкратно резервированной шине.  Местонахождение отказав-

ших модулей определяется также аппаратными средствами.  Восстановление

контролируется специальной управляющей программой. При этом назначение

всех модулей мультипроцессора может измениться  в  ходе  эксплуатации.

При необходимости производится реконфигурация системы,  отказавшие мо-

дули выключаются.  В ЭВМ, использующих в основном программные средства

защиты от отказов, их анализ и реконфигурация системы производятся це-

ликом программными средствами. Ошибки обнаруживаются при сравнении ре-

зультатов  избыточных  вычислений.  Каждая  задача решается независимо

тремя или пятью процессорными модулями, и результаты сравниваются. От-

казавшие  модули находятся с помощью программных таблиц,  хранящих ин-

формацию об отказавших модулях и шинах. После анализа возможных комби-

наций  ошибок  главная управляющая программа производит реконфигурацию

системы. Для успешного применения структурных методов повышения надеж-

ности автоматизированных производственных систем необходима дальнейшая

разработка ряда проблем,  методов рационального распределения  функций

между  аппаратными  и  программными средствами при обнаружении отказов

элементов и восстановлении  системы,  способов  классификации  отказов

технических  средств  и  ошибок  программ  и защиты от них,  методов и

                                - 75 -

средств объединения отдельных частей системы управления в  единое  це-

лое.

     К конструктивным относятся мероприятия по  созданию  или  подбору

элементов,  созданию благоприятных режимов работы, принятию мер по об-

легчению ремонта и т.д.  Обычно оказываются более надежными те элемен-

ты, которые не имеют перемещающихся деталей, накаливаемых нитей и тон-

ких обмоток.

     Надежность элемента зависит от его конструкции,  способа изготов-

ления и условий применения.  При облегчении электрических,  тепловых и

вибрационных  режимов работы элементов интенсивности их отказов значи-

тельно уменьшаются.  При конструировании транспортируемой  электронной

аппаратуры  можно  обеспечить защиту от ударов и вибраций.  Правильная

амортизация аппаратуры часто является основным фактором,  определяющим

ее надежность.

     При оценке условий работы элементов особое внимание  нужно  обра-

щать на переходные процессы, возникающие при включении и выключении, а

также при других изменениях режима работы аппаратуры.  Перегрузки, ис-

пытываемые  элементом  при  переходных процессах,  могут быть одной из

причин пониженной надежности аппаратуры.

     При проектировании  должно учитываться изменение параметров мате-

риалов и деталей во времени (старение).  Учет старения необходим и для

кратковременно  работающих  объектов,  т.к они могут применяться после

долгого периода складского хранения. При этом целесообразно так подоб-

рать минимальные значения параметров элементов,  чтобы обеспечить мак-

симальную параметрическую надежность системы.

     Время устранения  отказа  можно уменьшить путем построения систем

по блочно-узловому способу. Вся система разбивается на отдельные функ-

ционально-законченные блоки, которые в электронных системах связывают-

ся кинематически.  Блоки, в свою очередь, разбиваются на функционально

законченные узлы, выполняемые в виде легкосъемных конструкций. При та-

ком построении объектов восстановление состоит в  замене  вышедших  из

строя блоков или узлов,  что значительно ускоряет процесс ввода объек-

тов в строй.  Осуществление блочно-узловых конструкций тесно связано с

унификацией элементов и систем,  которая производится на основе отбора

наиболее надежных вариантов.  При этом не только повышается надежность

объектов, но и снижается их стоимость и упрощается изготовление.

     Для облегчения ремонта отдельных от основной системы неработоспо-

собных блоков также крайне необходима унификация блоков, деталей, нап-

ряжений и частот питания и т.д.  Унификация облегчает снабжение запас-

ными  частями  и  снижает  стоимость эксплуатации,  а также затраты на

средние или капитальные ремонты.

     Планирование эксплуатационных  мероприятий на стадии проектирова-

ния объектов состоит в разработке системы  эксплуатационого  обеспече-

ния.  Проектирование  объектов  должно осуществляться в соответствии с

номенклатурой работ по техническому обслуживанию. Например, для плани-

рования периодического регулирования определяющих параметров устройств

необходимо предусмотреть возможность контроля и прогнозирования значе-

ний этих параметров.

     Для повышения надежности при  изготовлении  необходимо  проводить

мероприятия по обеспечению однородности выпускаемой продукции. Все эти

мероприятия можно объединить в четыре группы:

     1. совершенствование технологии производства;

     2. автоматизация производства;

     3. технологические (тренировочные) прогоны;

     4. статистическое регулирование качества продукции.

           2.10. Проектирование технологических процессов с

           использованием  средств вычислительной техники.

                                - 76 -

     Как уже ранее рассматривалось, наибольшую эффективность обеспечи-

вает создание непрерывной автоматизированной цепочки "проектирование -

изготовление"  изделий  (ИПК).  Основная цель создания ИПК - повышение

производительности труда,  сокращение трудоемкости и стоимости процес-

сов проектирования,  подготовки производства, изготовления и испытаний

РЭА;  повышение качества выпускаемых изделий, сокращение сроков освое-

ния  новых  видов  изделий,  получение экономии всех видов ресурсов за

счет оптимизации проектирования,  испытания , изготовления и испытаний

РЭА,  снижение всех затрат в целом,  связанных с выпуском изделий РЭА.

Рассмотрим сначала процесс проектирования изделия.

     Проектирование технического объекта связано с созданием, преобра-

зованием и представлением в принятой форме образа этого объекта.  Про-

ектирование начинается с технического задания на проектирование, кото-

рое является первичным описанием объекта, а результатом проектирования

является полный комплект документации, содержащий достаточные сведения

для изготовления объекта в заданных условиях,  который и  представляет

собой окончательное описание объекта.

     Т.о. проектирование - процесс, заключающийся в преобразовании ис-

ходного описания объекта в окончательное описание на основе выполнения

комплекса работ исследовательского,  расчетного и конструкторского ха-

рактера.

     Преобразование исходного описания в окончательное порождает  про-

межуточные  описания,  которые являются предметом рассмотрения с целью

определения окончания проектирования или выбора путей его продолжения.

Это есть проектные решения.

     При проектировании сложных объектов используются следующие  прин-

ципы:

     - декомпозиция и иерархическое описание объектов;

     - многоэтапность и иттерационность проектирования;

     - типизация и унификация проектных решений и средств проектирова-

ния.

     Разделение описаний по степени детализации отображаемых свойств и

характеристик объекта лежит в основе блочно-иерархического  подхода  к

проектированию  и  приводит к появлению иерархических уровней в предс-

тавлениях о проектируемом объекте.

     Как правило,  выделение  элементов  происходит по функциональному

признаку. Подобное деление продолжается вплоть до получения на некото-

ром  уровне элементов,  описания которых дальнейшему делению не подле-

жат. Такие элементы называются базовыми.

     Т.о., принцип иерархичности означает структурирование представле-

ний об объектах проектирования  по  степени  детальности  описаний,  а

принцип  декомпозиции  (блочности)  -  разбиение представлений каждого

уровня на ряд составных частей  (блоков)  с  возможностями  поблочного

проектирования  на  каждом  уровне.  В машиностроении базовые элементы

представлены деталями (винт, шпонки, вал и т.д.) - это элементы низше-

го уровня, далее идут сборочные единицы (карбюратор, катодный узел).

     При рассмотрении ТП наиболее общее,  но и наименее детальное опи-

сание  представляется принципиальной схемой ТП.  На следующем иерархи-

ческом уровне описываются маршруты обработки деталей как системы, сос-

тоящие из элементов - технологических операций.  Дальнейшее применение

принципов иерархичности и блочности приводит к выделению уровней  опи-

сания  операционной  технологии  и  управляющих программ для станков с

ЧПУ.

     При проектировании РЭА к базовым элементам относят элементы прин-

ципиальных  электрических  схем  (интегральные микросхемы,  дискретные

электрорадиоэлементы,  резисторы, конденсаторы). Из этих элементов оп-

ределяются функциональные узлы - усилители,  вторичные источники пита-

                                - 77 -

ния,  сумматоры и т.д.  Они, в свою очередь, входят в состав устройств

или блоков, описываемых с помощью функциональных схем (процессор, ОЗУ,

модем). Из устройств компонуются радиоэлектронные системы, описываемые

с помощью структурных схем.

     Кроме расчленения описаний по степени сложности,  подробности от-

ражения свойств объекта,  порождающие иерархические уровни, используют

декомпозицию  описаний по характеру отображаемых свойств объекта.  Это

приводит к появлению  таких  аспектов  описаний,  как  функциональный,

конструкторский и технологический.

     Функциональный аспект связан с  отображением  основных  принципов

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22