ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ КОНТРОЛЯ И ИСПЫТАНИЙ СЛОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

2.1. Испытания и контроль. Основные термины и определения

При создании летательного аппарата особо важное место занимают процессы испытания и контроля, цель которых состоит в обеспече­нии его высокой надежности, способности выполнять в полном объеме заданные функции. В настоящее время трудоемкость испытательных и контрольных процессов составляет 20—40% общей трудоемкости из­готовления ЛА и постоянно возрастает. Контроль и испытания про­водятся на всех этапах жизненного цикла ЛА, начиная с проверки исходных свойств материалов и кончая запуском и эксплуатацией.

Под испытаниями понимается экспериментальное определение количественных и (или) качественных характеристик свойств объек­та: а) в процессе различного вида воздействий на него; б) при его функционировании; в) при моделировании объекта и (или) воздей­ствий. Таким образом, при любых испытаниях должны быть уста­новлены характеристики свойств продукции (объекта испытаний), т. е. параметры или (и) показатели качества: назначения, надежно­сти, эргономические, технологические, экологические, безопасно­сти и др. Номенклатура показателей качества продукции детально представлена в ГОСТ 22851. При этом различают два вида парамет­ров и показателей качества объекта испытаний (ОИ):

• измеряемые — физические величины и производные от них;

• неизмеряемые (например, плотность компоновки, удобство

пользования, рациональность формы и др.).

Измеряемыми, контролируемыми и управляемыми являются па­раметры следующих видов: температура и тепло, давление и вакуум, влажность, линейные и угловые, световые и оптические, акустичес­кие, электрические и магнитные, электромагнитные и радиотехни­ческие; уровень, объем, расход, состав и концентрация физико-хи­мических свойств вещества; сила, масса, скорость и ускорение; ионизирующее излучение; аэродинамические и комбинированные па­раметры и др. (см. ГОСТ 26001).

В широком смысле под измерением понимают алгоритмическую операцию, которая ставит в соответствие наблюдаемому состоянию объекта, процесса, явления определенное обозначение (число, но­мер или символ). Наиболее распространены при испытаниях техни­ческих изделий статистические измерения, под которыми понимают нахождение значения физической величины опытным путем с помо­щью специальных физических средств. Необходимая информация при этом получается из результатов измерений с помощью обработки эк­спериментальных данных.

Параметры объекта испытаний могут быть: постоянной или слу­чайной величиной; детерминированной или случайной функцией.

Характеристики свойств объекта при испытаниях могут оценивать­ся, если задачей испытаний является получение количественных или качественных оценок, или контролироваться, если задача испыта­ний заключается только в установлении соответствия характеристик объекта заданным требованиям. В последнем случае испытания сво­дятся к контролю. Поэтому ряд видов испытаний являются конт­рольными.

Для контроля характеристик необходимо задать их требуемые зна­чения. Последние указывает разработчик объекта в документации (чер­тежах, технологии, технических условиях и т. п.). Проверка соответ­ствия объекта (продукции или процесса) установленным техническим требованиям называется техническим контролем. Анализируя данное определение технического контроля, можно заключить, что для вся­кого контроля характерно осуществление двух основных этапов:

1) получение информации о фактическом состоянии объекта, о признаках и показателях его свойств;

2) сопоставление этой информации с заданными требованиями и установление соответствия фактических данных требуемым значе­ниям.

В основном эти этапы разграничены. Однако в ряде случаев гра­ница неразличима во времени. В таких случаях первый этап может быть выражен нечетко или вообще не наблюдаться. Характерным при­мером является контроль размера калибром, заключающийся в сопо­ставлении фактического значения размера с предельно допустимым.

Информация второго этапа используется для выработки соответ­ствующих управляющих воздействий на контролируемый объект. В этом смысле всякий контроль всегда активен. Первичная информа­ция сопоставляется с техническими требованиями, записанными в нормативной документации, с признаками контрольного образца, с данными, зафиксированными при помощи калибров, и т. д.

На стадии разработки продукции технический контроль зак­лючается, например, в проверке соответствия опытного образца и (или) разработанной технической документации правилам оформле­ния и техническому заданию.

На стадии изготовления техническому контролю подвергают­ся качество, комплектность, упаковка, маркировка и количество предъявляемой продукции, ход (состояние) производственных про­цессов.

На стадии эксплуатации продукции технический контроль зак­лючается, например, в проверке соблюдения требований эксплуата­ционной и ремонтной документаций.

Объектами технического контроля являются предметы труда (из­делия, материалы, техническая документация и т. п.), средства труда (например, оборудование предприятий) и трудовые (например, про­изводственные) процессы. Контроль осуществляется различны­ми методами. Последние основаны на физических, химических, био­логических и других явлениях и зависимостях (законах, принципах), применяемых при получении первичной информации об объекте кон­троля.

Как правило, кроме объекта контроля и исполнителя (контроле­ра) для первого этапа контроля, т. е. получения первичной инфор­мации об объекте контроля, необходимо привлечение дополнительных изделий и (или) материалов, главным образом для преобразования ин­формации, поступающей от объекта контроля. Эти дополнитель­ные изделия и материалы называются средствами контроля. К ним относятся соответствующее оборудование, измерительные приборы, приспособления, инструмент, реактивы и т. д.

Для контроля должна быть определена контрольная точка, кото­рая может быть частью (элементом) контролируемого объекта или находиться на некотором удалении от него (например, при контроле суммарной герметичности). В контрольной точке обычно размеща­ют датчик или производят отбор пробы вещества.

Для получения результата контроля, т. е. оценки качества изде­лий, их годности или негодности, сортности и т. д., требуется опре­деление параметров отдельных показателей качества продукции (ПКП). При этом возможны два вида контроля. В первом из них предполагается необходимым контролировать соответствие значений ПКП (физических величин) установленным требованиям. Иначе го­воря, в процессе такого контроля можно (нуж-но) использовать из­мерительные процедуры. Такой контроль называют измерительным Сколичественным). При втором виде контроля требуется лишь фик­сировать наличие отдельных ПКП в определенном поле допуска, ог­раниченном его верхней и нижней границами, т. е. по существу, осу­ществлять качественную оценку продукции. Подобный контроль называют качественным. В процессе измерительного (количествен — ного) контроля используются средства измерений (СИ), а при каче­ственном контроле — индикаторные средства.

К объектам испытаний (ОИ) помимо изделий (отдельных дета­лей, соединений, агрегатов, изделий в целом, их моделей) относят­ся также материалы и процессы. Главная цель испытаний объекта состоит в том, что по их результатам принимается то или другое ре­шение относительно объекта: о его годности или браковке, о предъяв­лении на следующие испытания, о возможности серийного выпуска и пр.

В зависимости от вида продукции и программы испытаний объек­тами последних могут быть единичное изделие или партия изделий, подвергаемая сплошному или выборочному контролю, отдельный об­разец или партия продукции. Объектом испытаний может также быть макет, или модель изделия. Решение по полученным результатам будет относиться в данном случае непосредственно к макету, или модели. Однако если при испытании какого-либо изделия приходит­ся некоторые его элементы заменять моделями или отдельные харак­теристики изделия определять на моделях, то ОИ остается само изде­лие, хотя оценку его характеристик получают на основе испытаний модели.

По определению испытания предполагают наличие двух основ­ных элементов: воздействия на объект и определения характеристик, которое может производиться как при функционировании объекта, так и при отсутствии такового.

Условия испытаний — совокупность воздействующих факторов и (или) режимов функционирования объекта при их проведении. К условиям испытаний относятся внешние воздействующие факторы (ВВФ) как естественные, так и искусственно создаваемые, а также внутренние воздействия, возникающие при функционировании объек­та (например, нагрев, вызываемый трением или прохождением элек­трического тока), режимы функционирования объекта, способы и место его установки, монтажа, крепления, скорость перемещения и т. п.

Нормальные условия испытаний — условия, указанные в норма­тивной документации (НД) на данный вид продукции. Нормальные условия испытаний (значения воздействующих факторов, режимы функционирования) должны быть указаны в НД на методы испыта­ний конкретных видов продукции. Так, например, устанавливаются нормальные климатические условия испытаний для различных видов технических изделий.

Испытания технических изделий классифицируются по видам и категориям.

Вид испытаний — классификационная группа испытаний по кон­кретному признаку. Вид испытания определяется местом его проведе — ния, масштабом интервала времени, а также воздействием соответ­ствующих факторов, проверяемыми параметрами. При этом различ­ные виды испытаний проводятся в рамках тех или иных категорий.

Категория испытаний — группа испытаний, характеризуемая оди­наковыми организационными признаками их проведения и принятия решений по результатом оценки ОИ в целом.

Широкий круг видов испытаний, объединяемых в категории, характеризуется организационными признаками их проведения, а именно: уровнем (государственные, межведомственные, ведомствен­ные испытания), этапами разработки (предварительные, приемоч­ные), различными видами испытаний готовой продукции (квалифи­кационные, приемосдаточные, периодические, типовые и т. д.).

По результатам всех этих испытаний производится оценка объек­та в целом и принимается соответствующее решение о возможности предъявления изделия на приемочные испытания, постановки изде­лия на производство, об окончании освоения серийного производ­ства или его продолжении, о присвоении изделию той или другой категории качества и т. д.

Проведению испытаний предшествует разработка их программы.

Программа испытаний — организационно-методический документ, устанавливающий объект и цели испытаний, виды, последователь­ность и объем осуществляемых экспериментов, порядок, условия, место и сроки выполнения испытаний, отчетность по ним, а также ответственность за обеспечение их проведения. Программа испыта­ний должна содержать методы и методики испытаний или ссылки на них, если они оформлены как самостоятельные документы.

Метод испытаний — правила применения определенных принци­пов и средств испытаний.

Методика испытаний — организационно-методический документ, включающий метод испытаний, средства и условия их проведения, отбор проб, алгоритмы выполнения операций по определению од­ной или нескольких взаимосвязанных характеристик свойств объек­та, формы представления данных и оценивания точности, достовер­ности результатов, требования техники безопасности и охраны окружающей среды.

Методика испытаний, определяющая, по существу, технологи­ческий процесс их проведения, может быть оформлена в самостоя­тельном документе или в программе испытаний, или в нормативном документе на продукцию (стандарты, технические условия). Мето­дика испытаний должна быть аттестована. Для реализации техноло­гического процесса испытаний технических изделий используют сред­ства испытаний.

Средство испытаний — техническое устройство, вещество и (или) материал для проведения испытаний. Понятие «средство испытаний» охватывает любые технические средства, применяемые при испыта­ниях, и прежде всего испытательные стенды. Испытательным стен­дом называется техническое устройство для установки объекта испы­таний в заданных положениях, воздействия на объект, получения информации и управления процессом и (или) объектом испытаний. Следовательно, испытательный стенд позволяет не только воздей­ствовать на объект, но и контролировать характеристики объекта и его свойства, определять их качественно и (или) количественно.

Совокупность средств испытаний, исполнителей и определенных ОИ, взаимодействующих по правилам, установленным соответству­ющей нормативной документацией, составляет систему испытаний. Главным характерным признаком любой системы испытаний являет­ся наличие некоторой организованной совокупности исполнителей (организаций или отдельных лиц), располагающих необходимыми для этого средствами и взаимодействующих с определенными объектами испытаний по установленным правилам. В этом смысле говорят, например, о системе государственных испытаний СИ, базирующей­ся на метрологических институтах и регламентируемой соответствую­щими государственными стандартами.

Технологический процесс любого вида испытаний завершается анализом полученных данных и формированием их результатов.

Данные испытаний — регистрируемые значения характеристик свойств объекта и (или) условий испытаний, наработок, а также дру­гих параметров, являющихся исходными для последующей обработки.

Результат испытаний — оценка характеристик свойств объекта, установление соответствия объекта заданным требованиям, данные анализа качества функционирования объекта в процессе испытаний.

Рассмотрим более детально взаимосвязь понятий «измерения», «контроль» и «испытания».