Чем лучше контролер представляет себе работу механизмов своего изделия в различных условиях, тем полнее и четче обеспечит он качество деталей и узлов этого изделия.
Качество продукции, наука и техника, философия и социология, экономика и политика — нет такой стороны деятельности человека, которая, как в зеркале, не отражалась бы в таком многостороннем понятии, как качество продукции. Всемерное повышение качества продукции предприятий машиностроения — задача государственной важности.
Как оценивают качество машин? Поскольку качество машин оценивается по совокупности их определенных свойств, то попробуем разобраться в этих свойствах и определить систему их выбора. Свойства продукции выражаются количественно, показателями качества этой продукции. Показатели качества делятся на группы в порядке их значимости для описания качества изделий. Первую группу составляют показатели назначения — одна из важнейших групп показателей качества, характеризующая те свойства, ради которых изделия и создаются. Для продукции машиностроения это показатели производительности, грузоподъемности, скорости, мощности; показатели, содержащие информацию о конструктивных особенностях машины, таких, как масса, занимаемая площадь, габаритные размеры, наибольший размер обрабатываемой заготовки и т. п.
Конечно, для всех видов машин невозможно создать единый перечень показателей назначения. Скажем, для машин, предназначенных для эксплуатации на Крайнем Севере, не применимы показатели, определяющие назначение машин в тропическом исполнении, даже если это машины одного вида, например тракторы. А учитывая все многообразие современной техники, круг показателей назначения может быть расширен до значительных пределов.
Тем не менее в машиностроении наиболее часто используют следующие показатели назначения: производительность — количество работы, выполняемой техническим средством в единицу времени (шт./мин, м3/ч, м/с и т. д.). Так, производительность автомата для упаковки маргарина или творога измеряют числом пачек продукта в минуту (шт./мин); производительность комбайна — количеством обработанных площадей сельскохозяйственных культур в час (га/ч); грузоподъемность — максимальная масса груза, на которую рассчитано подъемно-транспортное, транспортное или другое техническое устройство.
Грузоподъемность измеряют в единицах массы. Ряды значений грузоподъемности машин стандартизованы. Каждое значение входит в ряд предпочтительных чисел, из которых в технике выбирают все основные параметры и размеры машин и механизмов. Это дает возможность подобрать наилучшие сочетания параметров различных технических систем. Например, система карьерный экскаватор — грузовой автомобиль — железнодорожный вагон. В ней сочетание грузоподъемностей транспорта (т), производительности экскаватора (м3/ч), вместимости его ковша (м3), скорости транспорта (км/ч), его производительности (т-км/ч) позволяют организовать работу всей системы оптимально, другими словами — затратить на добычу и транспортирование одной тонны руды (или угля) ровно столько труда, сколько необходимо, без лишних движений ковша, простоев машин и вагонов и т. п. В этой системе все элементы подходят друг другу: один ковш — один грузовик; четыре грузовика — один вагон. Емкость, грузоподъемность, скорость, производительность транспортных и других технических средств системы сочетаются между собой, кратны друг другу. В системе нет никаких «довесков» — полувагонов, четверть грузовиков. Аналогично увязаны между собой через показатели назначения и станкостроительные системы технологического оборудования. Например, гибкие производственные системы (ГПС) механической обработки заготовок деталей машин. Такие системы состоят в общем виде из обрабатывающих станков и транспортно-накопительной системы. И здесь станки, транспортные роботы, стенды монтажа и демонтажа заготовок и деталей строго подобраны по грузоподъемности, производительности, скорости транспортирования и т. д. Станкостроители знают, например, что в ГПС для обработки заготовок деталей на столе-спутнике размером 500 X 500 мм необходима транспортно-накопительная система грузоподъемностью 1 т. И поскольку станки строят с основными размерами столов-спутников 500 X 500, 630 X 630, 800 X 800, 1250 X 1250 мм (с развитием ряда размеров в обе стороны), то и грузоподъемности оборудования принимают соответственно из ряда: 1,0; 1,6; 2,5; 5,0 т. Такую грузоподъемность конструкторы обеспечивают соответствующими конструкциями и материалами.
Подбирают двигатели соответствующей мощности, рассчитывают передачи и другие элементы и механизмы станочных систем. Очень часто по одному из показателей назначения машиностроители классифицируют ряды создаваемых машин. Например, по такому важному показателю назначения, как развиваемая сила, классифицирован и выпускается станкостроительными предприятиями ряд кривошипных прессов: на 20, 30, 40, 55, 75 и 100 т. Параметрический ряд унифицированных большегрузных автомобилей включает в себя машины грузоподъемностью 65, 110, 160, 220 т. Эта узаконенная во многих странах классификация позволяет гибко обеспечивать потребности промышленности, сельского хозяйства, транспорта машинами только нужного размера и производительности, исключая производство промежуточных моделей. Она создает предпосылки для сокращения типоразмеров изделий и их унификации. Одновременно сокращается номенклатура режущих, измерительных инструментов и технологической оснастки. В результате этого удешевляется продукция и обеспечивается значительная экономия в масштабе всей промышленности. Показатели надежности — одна из важнейших групп показателей качества продукции машиностроения после группы показателей назначения.
Надежность отражает свойство машин сохранять совокупность свойств, определяющих их качество, в пределах, установленных показателями качества, в течение всего периода эксплуатации машин с учетом планового обслуживания и ремонта. Решение проблемы надежности машин является большим резервом повышения эффективности производства, производительности труда. Над повышением надежности машин систематически работают ученые, инженеры, рабочие-машиностроители, эксплуатационники. Контроль надежности машин — важнейшая составляющая системы контроля их качества. Ведь ненадежная машина не может функционировать эффективно. Каждая ее остановка из-за преждевременного износа, выхода из строя отдельных элементов или снижения технических характеристик ниже допустимого уровня, как правило, влечет за собой большие материальные убытки, а в отдельных случаях может иметь катастрофические последствия. Особенно большие затраты времени и средств вызывает выход из строя уникальных машин и агрегатов, к которым предъявляются высокие требования по безотказности: оборудование атомных электростанций, мощные турбины, доменные печи, тяжелые краны и др. Ненадежная работа технологического оборудования (металлообрабатывающих станков, сварочного оборудования, термических печей) может привести к выпуску некачественной продукции, снижению ее надежности либо к временному прекращению ее производства. Но могут возникать и такие последствия ненадежности машин, оборудования, приборов, которые невозможно оценить никакими экономическими критериями — это гибель людей, уничтожение природы. При изучении надежности технических устройств рассматривают два основных состояния: работоспособное и неработоспособное. При этом необходимо отметить следующее. Когда мы говорим о работоспособном состоянии применительно к человеку, то имеем в виду не совсем то, что характеризует работоспособное состояние машин. Для человека это понятие куда более широкое, чем для машины. Скажем, сегодня у вас настроение неважное, что-то болит (например, вчера на лыжной прогулке слегка подвернули ногу), но в школу вы идете, контрольную работу пишите и даже получаете за нее хорошую оценку. Таким образом, ваше состояние в этот день, несмотря на ряд отклонений от нормы, можно считать работоспособным. Вы сами доказали это добросовестным выполнением работы и положительным результатом этой работы — ее хорошим качеством. С машинами дело обстоит иначе. Их состояние считается работоспособным только в случае, если они могут выполнять заданные функции, сохраняя значения своих параметров в пределах, установленных стандартами. Значит, работоспособное состояние машин связано не только со «способностью работать», т. е. выполнять свои функции, но и с тем, чтобы все параметры машины (геометрические размеры, температура, вибрация, шум, расход горюче-смазочных материалов, точность и др.) соответствовали требованиям нормативно-технической и конструкторской документации. Нарушение работоспособного состояния машин и оборудования называют отказом. Примеров отказов можно привести множество. Разрыв приводной цепи велосипеда, поломка вала автомобиля, разрушение подшипников механизмов, деформация направляющих станков, превышающая допустимую и пр. Естественно, что различные отказы имеют и различные последствия: от мелких перебоев в работе до аварийных ситуаций. Изделие выпускается заводом-изготовителем в полном соответствии с требованиями стандартов, однако в процессе эксплуатации, вследствие закономерных износов, начинаются отказы, а затем наступает предельное состояние, когда дальнейшая эксплуатация изделия недопустима или нецелесообразна. Исключение составляют разве что старинные автомобили, парады которых можно устраивать в познавательных и развлекательных целях. Надежность машин — это их свойство сохранять работоспособное состояние во времени. Здесь необходимо некоторое уточнение. Дело в том, что надежность — свойство сложное. Оно включает в себя понятия безотказности и долговечности. Разделение надежности на эти две основные категории зависит от того, какой промежуток времени рассматривается и учитываются ли мероприятия, связанные с восстановлением работоспособности. Под безотказностью понимают свойство изделия сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки. Она отражает не календарное время работы (службы) машины, а «чистое» время ее работы или объем (в километрах пройденного пути, циклах, количестве выработанной продукции).