К.т.н. Лапковський С.В, Солдатова М.О.

Національний технічний університет України

“Київський політехнічний інститут”, Україна

ТЕХНОЛОГІЧНІСТЬ ВИРОБУ ЯК СКЛАДОВА ЙОГО ЯКОСТІ

Необхідність даних досліджень виникає у зв'язку з тим, що відпрацювання виробів за основними властивостями якості проводять різні фахівці. Так, наприклад, відпрацювання і оцінку виробів за показниками надійності проводять фахівці в області теорії надійності, для відпрацювання ергономічних властивостей виробів притягуються інженери-дизайнери, відпрацювання виробів з технологічності повинні проводити фахівці-технологи, тощо.

Для відповіді на це питання необхідно звернутися до методів теорії потенційної ефективності складних систем.

До складних відносяться всі системи, що перевершують за складністю поведінки автоматичні системи, тобто системи, що здатні лише детерміновано реагувати на зовнішні дії. Сукупності різнорідних складних систем з порівняно слабкими зв'язками між ними утворюють великі системи [1]. Всі сучасні людино-машинні комплекси відносяться до такого виду систем.

Таким чином, практично в усіх випадках об'єктами конструювання є складні або великі системи. Ці системи є відкритими, тобто такими, що взаємодіють із середовищем.

При конструюванні кожної технічної системи спочатку має бути визначена її ціль. Формалізуючи постановку завдання для будь-якої технічної системи, можна говорити, що мета системи ¾ це досягнення нею деякого переважного стану. Критерієм такого стану можуть бути найбільш вигідні (Rⁱⁿ, R^out)-обміни [1, 2]. При цьому передбачається, що на створення відкритої системи і на забезпечення її функціонування витрачається деяка кількість Rⁱⁿ ресурсів (наприклад, засобів), а функціонування (експлуатація), системи забезпечує отримання R^out ресурсів (засобів). Таким чином, можна говорити, що метою системи є отримання максимальних R^out при фіксованих Rⁱⁿ, або при фіксованих R^out забезпечення мінімальних витрат Rⁱⁿ. Оскільки при конструюванні кожної технічної системи існує практично нескінченна кількість рішень, то можна говорити про деяку вірогідність Р(Rⁱⁿ, R^out) досягнення системою S своєї цілі, тобто, вигідного (Rⁱⁿ, R^out)-обміну.

P(Rⁱⁿ, R^out) = P (S). (1)

Система S при фіксації її цілі визначається своєю структурою St і поведінкою Be, тобто

S = (St, Be). (2)

Середовище можна розглядати як систему S_e зі своєю метою, структурою St_e і поведінкою Be_e, тобто

S_e = (St_e, Be_e). (3)

По відношенню до технічних систем за середовище можна приймати взаємопов'язаний комплекс організаційно-технічних умов, в яких відбувається експлуатація виробів. У такому розумінні середовище S_e і система S можуть знаходитися в індиферентній ситуації, тобто середовище може чинити неумисну дію, що заважає, на систему (випадки умисного ушкодження виробу не розглядаються). Середовище витрачає деяку кількість ресурсів і на підтримку працездатності технічної системи, отримуючи при цьому деяку кількість R^out ресурсів (у величину Rⁱⁿ слід включати витрати на виготовлення виробів). Очевидно, що величина R^out залежить від Rⁱⁿ, а також від структури і поведінки систем S і S^e, тобто

R^out = R^out (Rⁱⁿ, S, S_e). (4)

Для оптимальної системи S, яку будемо позначати S_о, існує деяка константа , яка дорівнює

^{. (5)}

При цьому

(6)

Це означає, що система S не може забезпечити ефективності від експлуатації більше при будь-якому конкретному технічному рішенні системи S. Аналогічно, при фіксованих Rⁱⁿ і R^out існує оптимальна система S_о. У загальному випадку ця система може бути відмінна від S_о.

Таким чином, завдання конструювання зводиться до побудови такої системи S, яка в максимальній мірі наближалася б до цільового функціонала Р(Rⁱⁿ, R^out).

Оскільки величина Р(Rⁱⁿ, R^out) визначається величинами показників якості системи S, то можна казати, що система має різні властивості, множину яких будемо означати через {X}, а елементи цієї множини будемо називати Х-властивостями. До Х-властивостей будуть відноситися, наприклад, надійність, технологічність, рівень стандартизації, патентоспроможність, тощо. Забезпечення оптимального рівня кожної з цих Х-властивостей складає деяку конкретну тактичну ціль спільної стратегічної цілі системи. При відпрацюванні конструкції по кожній з Х-властивостей в системі S виділяються деякі підсистеми S_Х = (St_Х, Be_Х) зі своєю структурою St_Х і поведінкою Be_Х. Якщо одночасно проводиться відпрацювання по двом ХY-властивостям, то при тактичній цілі А_XY в системі виділяється XY-переріз і S_ХY = (St_ХY, Be_ХY).

Тактичним цілям S_Х, S_ХY, тощо, відповідають свої, , -обміни. Таким чином, теорія систем допускає, що відпрацювання конструкцій можна проводити окремо за показниками надійності, технологічності, патентоспроможності, тощо.

Виникає питання, наскільки при такому підході забезпечується оптимальність (Rⁱⁿ, R^out)-обміну.

На підставі нерівності Буля [3] для даного випадку Б.С. Флейшманом був отриманий наступний вираз [1]:

(7)

Цей вираз означає, що вірогідність досягнення стратегічної цілі системи не більше мінімального значення вірогідності виконання тактичної цілі за Х-властивістю і не менше суми вірогідностей невиконання тактичних цілей за Х-властивостям, яка віднімається від одиниці.

В термінах (Rⁱⁿ, R^out)-обміну вираз може бути записаний у вигляді

. (8)

Таким чином, з наведених вище нерівностей, можна отримати практично важливі висновки:

1) при конструюванні виробів допускається вести відпрацювання виробів на технологічність і іншим окремим властивостям або показникам якості. Число таких показників має бути повним і забезпечувати виконання виробом свого функціонального призначення;

2) відпрацювання конструкцій виробів на технологічності і іншим окремим показникам якості менш ефективне, ніж одночасне відпрацювання за усіма показниками якості.

Література:

1. Флейшман Б.С. Элементы теории потенциальной эффективности сложных систем. — М.: Сов. радио, 1971. — 225 с.

2. Организационные и экономические основы технической подготовки производства. Под ред. М.И. Ипатова, А.В. Проскурякова, Л.Я. Шухгальтера. — М.: Машиностроение, 1972. — 597 с.

3. Ширяев А.Н. Вероятность - 2. — М.: МЦНМО, 2007. — 416 с.