Основные методы оценки показателей качества и надежности
В результате изучения данной главы студент должен:
знать
• показатели качества и надежности (ПК и ПН), технического уровня;
уметь
• использовать методы математической статистики;
владеть
• методами оценки ПК и ПН изделий и систем.
Методы оценки качества продукции
Для решения проблемы обеспечения и оценки качества и надежности разнообразных изделий необходимо разработать специальные методы контроля и мониторинга ПК и ПН. Основные методы определения качества продукции таковы.
Статистические методы. Методы этой группы рекомендуется применять для решения различных задач: определения законов распределения показателей качества, доверительных границ и интервалов для параметров распределения оцениваемого показателя; сравнения средних значений исследуемых показателей качества и их дисперсий; определения коэффициента корреляции между двумя показателями качества и зависимости исследуемого показателя качества от других показателей с помощью регрессионного или дисперсионного анализа.
Дифференциальный метод базируется на сопоставлении единичных показателей исследуемой и базовой продукции. Относительные показатели качества продукции при этом рассчитываются по формулам
, или
•,
где i = 1,2,..., п – количество показателей качества; qi, qjб – значения показателей качества исследуемой и базовой продукции соответственно.
Комплексный метод основан на применении обобщенного показателя качества продукции, представляющего функцию от единичных (групповых, комплексных) показателей. Обобщенный показатель может быть выражен главным, интегральным и средневзвешенным показателем качества.
Смешанный метод основан на совместном применении единичных и комплексных (групповых) показателей и в конечном счете он сводится к дифференциальному методу.
Методы определения технического уровня и качества изделий
Согласно литературным источникам [7, 30] для оценки технического уровня и качества изделий на разных этапах их жизненных циклов используется совокупность методов, моделей и подходов. Рассмотрим основные из них более подробно.
Требования разработчиков изделий (аппаратуры) к изделиям возникают из фактического состояния дел в рассматриваемой области разработки и создания подобных изделий, а также практических потребностей улучшения качества этих изделий и формулируются в техническом задании. При этом ставятся задачи но оценке технического уровня предполагаемого изделия.
Для решения этих задач используется следующая группа методов.
- 1-й метод состоит из следующих этапов:
- 1) выбор основных источников для прогнозирования изделий (каталогов промышленных зарубежных изделий, перспективных планов инновационных технологий, тематических заявок предприятий и ведомств). Набор выпускаемых изделий рассматривается как генеральная совокупность, а сами изделия и их параметры – как случайные события;
- 2) группировка параметров отобранных из источников изделий в сводные таблицы. При этом перечень параметров изделий должен характеризовать их основные свойства, конструкции, структуры, логические функции и т.п.;
- 3) упорядочение оценок параметров изделий (параметры представляются в таком виде, чтобы улучшение качества изделий соответствовало улучшению их оценок);
- 4) расчет коэффициентов значимости и воспроизводимости. Коэффициент значимости позволяет оценить технический уровень изделий, а коэффициент воспроизводимости – сложность воспроизведения изделий на основе статистических оценок;
- 5) расчет критерия технологической значимости.
Таким образом, данный метод оценки технического уровня изделий учитывает физическо-технические параметры изделий (например, удельную мощность, время выборки и т.д.) и использует статистические законы. Он может быть применен при условии, что параметры изделий имеют одинаковую значимость и независимы.
Во 2-м методе предполагается, что параметры изделий независимы, но ранжированы по критерию значимости. Оценку технического уровня рекомендуется проводить на основе локальных сумм вида
где φ(k) – весовой коэффициент параметра Uk, он характеризует значимость (важность) этого параметра.
Для установления значений весовых коэффициентов φ(k) используются:
- • методы арифметической и геометрической прогрессий;
- • методы определения веса характеристик, основанные на использовании нормальной функции плотности вероятности и интеграла вероятности;
- • метод выделения главного параметра путем сохранения относительной величины его веса;
- • метод, основанный на изменении оценок главных и второстепенных параметров для неранжированной последовательности с равнозначными параметрами.
Таким образом, этот метод является, по существу, экспертным и субъективным, несмотря на формализацию выбора весовых коэффициентов.
3-й метод базируется на анализе обобщенных параметров, характеризующих основные свойства изделий. Например, такими параметрами могут быть: автономность, скорость обработки информации, количество входов и выходов, добротность, потенциал схемы и др. Эти параметры затем сравниваются со значениями, заложенными в ТЗ, и оценивается возможность их реализации.
Метод является физическим и содержит функциональные зависимости.
4-й метод основан на дифференциальном уравнении, связывающем изменение физического параметра Uk изделия и затраченных средств С на его реализацию:
где αк – доля средств, идущих на совершенствование параметра Uk; F1 – функция, характеризующая затраты; С – средства, отпущенные на реализацию параметра Uk; F2 – функция, убывающая с ростом Uk, определяющая предельное значение скорости изменения параметра; тгk, σгk – генеральное среднее и дисперсия параметра ик.
При заданных функциях F1 и F2 для рассматриваемых изделий в работе [52] указаны решения, позволяющие установить стоимость реализации требований ТЗ.
Слабым местом данного метода является то обстоятельство, что функции F1 и F2 априорно неизвестны. Достоинство же метода заключается в установлении функциональной зависимости физических параметров и экономических категорий.
В основе 5-го метода лежит дифференциальное уравнение
благодаря которому устанавливается зависимость скорости изменения параметра Uk во времени при известных отпущенных средствах С. Метод является динамическим. При этом считается, что Uk не зависит от генерального среднего, в отличие от метода 7 (см. далее), где такая зависимость предполагается, поскольку устанавливает зависимость физических и стоимостных параметров изделия от времени.
6-й метод – оценка динамики генерального среднего уровня параметров изделия тгк, основанная на уравнении
где U*k max – максимальное значение параметра, достигнутое в настоящее время t, t1 – среднее время изменения среднего уровня параметра.
Из данного уравнения при некоторых допущениях находят mгk(t).
Метод является динамическим.
7-й метод представляет собой комбинацию двух предыдущих рассмотренных методов и базируется на использовании уравнения
Решения могут быть получены с помощью ЭВМ.
Метод позволяет получить динамические зависимости изменений параметров изделия с учетом динамики изменения стоимости.
- 8-й метод учитывает корреляционную зависимость между параметрами изделий. В отличие от методов 1–7 он позволяет учесть влияние корреляционных связей параметров на стоимость реализации изделия. При его использовании все параметры делятся на первичные и вторичные. Между первичными параметрами существует физическая взаимообусловленность. Например, для интегральных схем таковыми являются временные и энергетические параметры. Вторичные параметры являются комбинацией первичных. На основе обработки статистических данных строятся уравнения регрессии для выделенных первичных параметров, и затем проводятся оценки с помощью системы неравенств. Сущность метода – получение статистических закономерностей на уровне корреляционных связей параметров.
- 9-й метод представляет модель оценки сложности технологического процесса, основанную на морфологическом расчленении процесса на этапы. При этом сделаны попытки учесть структурные, конструктивные и технологические характеристики изделий.
