автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Комплексная оценка качества и надёжности электрооборудования легкового автомобиля

На правах рукописи

Заятров Алексей Викторович

КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА И НАДЁЖНОСТИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ

Специальность 05.09.03 — Электротехнические комплексы и системы

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

21 НОЯ 2013

Самара-2013

005538602

Работа выполнена на кафедре «Электрооборудование автомобилей и

электромеханика» федерального государственного бюджетного образовательного

учреждения высшего профессионального образования «Тольяттинский государственный университет»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, доцент Козловский Владимир Николаевич

доктор технических наук, ведущий инженер -конструктор службы вице-президента по техническому развитию, дирекции по инжинирингу, управление стендовых испытаний, отдел исследования электромагнитной совместимости ОАО «АВТОВАЗ» НИКОЛАЕВ Павел Александрович

кандидат технических наук, доцент кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный технический университет» ДОМАНОВ Виктор Иванович

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный машиностроительный

университет (МАМИ)»

Защита диссертации состоится «17» декабря 2013 г. в 10 часов 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.217.04 ФГБОУ ВПО «СамГТУ» по адресу: 443100, Россия, г. Самара, ул. Первомайская, д. 18, корпус №1, ауд. №4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного технического университета по адресу: 443100, г. Самара, ул. Первомайская, д. 18.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, просим направлять (в двух экземплярах) по адресу: 443100, Россия, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244, Самарский государственный технический университет, Главный корпус, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.217.04; тел.: (846) 242-36-90, факс (846) 278-44-00; e-mail: aleksbazarov@yandex.ru.

Автореферат разослан ноября 2013г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.217.04, •

доктор технических наук, доцент A.A. Базаров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современный автомобиль непрерывно совершенствуется, становится технологически более сложным, увеличивается номенклатура устанавливаемых компонентов, возрастают требования к его качеству, надёжности, безопасности эксплуатации. Значимость проблемы недостаточной надёжности транспортных средств постоянно возрастает.

Многочисленные исследования отечественных и зарубежных специалистов показывают, что наиболее широкий спектр проблем надёжности связан с электрооборудованием. Анализ используемых в настоящее время методов оценки параметров надёжности электрооборудования, заключающихся в учёте общего количества отказов, традиционных характеристик безотказности с привязкой к дате выпуска, либо к периоду эксплуатации, продемонстрировал их ограниченность. Недостатки заключаются в одностороннем подходе к оценке показателей надёжности и невозможности их сравнения с аналогичными характеристиками конкурентов.

Необходима модернизация методов, применяемых для определения основных показателей надёжности, увеличение количества информационных потоков, содержащих данные о разнородных характеристиках, влияющих на надёжность. Одним из направлений совершенствования является развитие методологии воспринимаемого качества. Исследования в данной области позволяют преобразовать информацию об удовлетворённости потребителя качеством продукции, включающую в себя данные о надёжности, качестве функционирования, перспективах развития в количественные показатели. В результате появляется возможность для комплексного анализа и более точного определения показателей надёжности.

Развитие производства автомобилей с гибридными силовыми установками и электромобилей также повышает актуальность данной проблемы. При этом значимая доля отказов принадлежит устройствам, имеющим в своём составе электромеханические преобразователи. Качество финишной обработки основных размерных параметров отдельных компонентов которых оказывает значительное влияние на вероятность возникновения отказов во время их эксплуатации.

Таким образом, сложившаяся ситуация требует совершенствования применяемых методов анализа надёжности электрооборудования автомобиля для повышения достоверности принимаемых решений и разработки мероприятий, повышающих качество и полноту определения надёжности электрооборудования автомобиля. Решение обозначенных проблем позволит повысить конкурентоспособность отечественного автомобилестроения.

Объект исследования — электрооборудование современных легковых автомобилей (на примере семейств Лада «Калина» и Лада «Приора»),

Предмет исследования — качество и надёжность электрооборудования легковых автомобилей на основе предлагаемых методов, моделей и алгоритмов анализа.

Цель работы. Разработка инструментов для выявления критических компонентов электрооборудования, позволяющих повысить надёжность электрооборудования легковых автомобилей в эксплуатации, за счёт комплексной оценки и совершенствование метода регулирования качества продукции.

В соответствии с целью в работе решаются следующие задачи:

1 Исследование существующих комплексов эмпирических моделей надёжности сложных технических систем и разработка наиболее перспективных инструментов для анализа электрооборудования легковых автомобилей в эксплуатации с позиций надёжности и уровня воспринимаемого качества.

2 Совместный анализ моделей надёжности электрооборудования и моделей воспринимаемого качества для обеспечения достоверности информации о качестве и надёжности электрооборудования.

3 Выявление наиболее важных объектов с точки зрения качества и надёжности электрооборудования за счёт разработки, реализации и исследования эмпирических моделей надёжности и воспринимаемого качества электрооборудования автомобилей и основных причин их отказов.

4 Разработка мероприятий, позволяющих прогнозировать действие возмущающих факторов, нарушающих стабильное состояние технологического процесса и своевременно вводить управляющее воздействие, для повышения качества изготовления компонентов электрооборудования автомобилей.

Методы исследования. При решении проблемы оценки надёжности электрооборудования использовались методы математической статистики, теории вероятностей, численные методы аппроксимации, математическое и имитационное моделирование. Основу исследований составил:

- анализ электронных баз данных по отказам среди электрооборудования автомобилей в период эксплуатации производства ОАО «АВТОВАЗ» за промежуток времени с 2010 по 2012 гг.;

- анализ электронных баз данных по потребительскому уровню воспринимаемого качества автомобилем производства ОАО «АВТОВАЗ» в интервале с 2010 по 2012 гг.

Научная новизна выполненного исследования состоит в следующем:

1 Разработаны эмпирические модели надёжности электрооборудования, обеспечивающие комплексное решение задачи по выбору главных позиций надёжности электрооборудования автомобилей по факторам количества отказов и воспринимаемого уровня качества.

2 Предложена эмпирическая модель оценки ремонтопригодности через показатели надёжности, позволяющая прогнозировать уровень затрат, требуемых для поддержания надёжности перспективных систем электрооборудования автомобилей.

3 Разработана структура двухконтурной системы и предложен способ статистического регулирования технологического процесса механической обработки компонентов электромеханических устройств, отличающийся от

известных ранним определением причин изменчивости, за счёт статистической обработки данных о качестве изготовления, получаемых в динамическом режиме в момент окончания обработки детали.

Практическая значимость работы.

1 Предложена методика количественной оценки показателей надёжности и индексов воспринимаемого качества с возможностью ранжирования компонентной базы для обоснования критериев оценки принимаемых решений в области эксплуатации электрооборудования.

2 Разработано и реализовано техническое устройство системы активного контроля и статистического регулирования качества продукции на основе раннего обнаружения момента разладки технологического процесса, позволяющее решить проблему управления качеством продукции на этапе производства.

Реализация результатов работы. Разработанные в диссертационной работе методика и модели анализа используются в аналитической службе ОАО «АВТОВАЗ», основные технические решения двухконтурной системы активного контроля и статистического регулирования качества продукции внедрены в рамках работ по модернизации механообрабатывающего оборудования МСП «АВТОВАЗ». Полученные результаты теоретических исследований и расчётов используются в учебном процессе кафедры «Электрооборудование автомобилей и электромеханика» ФГБОУ ВПО «ТГУ» при проведении лекционных и практических занятий по дисциплинам «Надёжность электрооборудования автомобилей и тракторов» и «Физика отказов».

Основные положения, выносимые на защиту.

1 Построение эмпирических моделей надёжности и воспринимаемого качества электрооборудования легковых автомобилей и их обоснование.

2 Критерий оценки уровня взаимосвязи показателей надёжности и воспринимаемого качества для электрооборудования автомобилей.

3 Способ статистического регулирования технологического процесса механической обработки размерных параметров компонентов электромеханических преобразователей, реализуемый с использованием двухконтурных систем активного контроля для улучшения качества выпускаемой продукции на этапе производства.

Достоверность полученных результатов основных научных положений и практических рекомендаций, полученных в ходе диссертационного исследования, обусловлена корректным использованием математического аппарата, методов теории надёжности и математической статистики, состоятельностью принятых допущений и подтверждается положительными результатами от внедрения на предприятиях, специализирующихся на производстве и обслуживании автомобильного транспорта.

Апробация работы. Основные материалы и результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на: международных конференциях: «Синергетика природных, технических и

социально-экономических систем» (Тольятти, 2011 г.), «Татищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики» (Тольятти, 2013 г.); расширенных заседаниях НТС кафедр «Электрооборудование автомобилей и электромеханика» ФГБОУ ВПО «ТГУ» (г. Тольятти, 2013 г.), «Автоматизированные электроэнергетические системы» ФГБОУ ВПО «СамГТУ», (г. Самара, 2013 г.).

Связь работы с научными программами, темами, грантами. Часть исследований проводилась в соответствии с планом работ по гранту № 24/12/239-00 от 20.09.2012 г. «Двухконтурная система активного контроля и статистического регулирования качества продукции в массовом производстве», НО «Инновационно-инвестиционный фонд Самарской области». В рамках научной работы получен диплом победителя областного конкурса «Молодой ученый» за 2012 г. по Самарской области.

Публикации. Основные результаты диссертации отражены в 17 работах, из которых 5 работ в изданиях, входящих в перечень ВАК и 2 патента на изобретение.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, библиографического списка и приложений. Основной текст работы изложен на 120 стр. компьютерного набора и включает в себя 53 рисунка, 11 таблиц, а также 54 стр. приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационного исследования, приведены цель и задачи исследований, показана научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе определена актуальность проблемы качества и надёжности электрооборудования современного автомобиля, сформулированы основные направления её решения, основывающиеся на комплексном подходе к анализу показателей надёжности из разнородных информационных источников. Проведён анализ традиционных и перспективных методов оценки качества и надёжности, а также программных средств, требуемых для моделирования надёжности.

Важный вклад в развитие методов теории надёжности в целом, применительно к отдельным элементам электрооборудования, а также инструментов эффективного прогнозирования показателей надёжности для вновь создаваемой продукции внесли такие учёные как: Б.В. Гнеденко, Ю.К. Беляев, А.Д. Соловьев, Б.А. Козлов, И.А. Ушаков, О.Д. Гольдберг, В.В. Болотин, Н.Ф. Котеленец, Н.Л. Кузнецов, О.В. Петинов и др.

Ключевой проблемой автомобилей отечественных марок является невысокий уровень качества продукции. При этом наименее надёжной в автомобиле является система электрооборудования, как следует из рисунка 1.

Представленная на рисунке 1 динамика и структура отказов среди основных функциональных систем автомобиля производства «АВТОВАЗ», показала, что количество отказов среди устройств электрооборудования изменяется в диапазоне от 224 до 318 на каждую 1000 автомобилей.

Система электрооборудования стабильно удерживает лидирующую позицию по количеству отказов и в этой связи именно она определяет основные параметры качества и надёжности всего автомобиля, тгззд

10W

183

ТЩ

X 194

Т 85 177 168

X 164 X 181 X 153

т 167 т 163 Т 157

К m К 16» К 164

д 163 д 186 д 201

э 251 Э 224 Э 257

187

162

18S

П — прочее; Х-ходовая часть; Т —трансмиссия; К - кузов; Д—двигатель; Э—электрооборудование

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 па

Рисунок 1 — Динамика и структура отказов по функциональным системам автомобиля

Используемая в настоящее время модель анализа качества и надёжности, основывающаяся исключительно на данных об отказах, возникших в период гарантийной эксплуатации, нуждается в переработке. Для проведения полноценного анализа информации о качестве и надёжности необходима новая модель анализа, структура которой представлена на рисунке 2.

Предлагаемая модель включает в себя помимо основного информационного источника — базы данных об отказах электрооборудования, дополнительную информацию о потребительской удовлетворённости качеством функционирования электрооборудования, получаемую путём анкетирования потребителей через установленные интервалы времени (1,3,6,12,24,48 месяцев эксплуатации).

Рисунок 2 -Перспективная структура модели анализа надёжности электрооборудования

Оценка текущего состояния надёжности автомобилей основывается преимущественно на использовании традиционных показателей,

характеризующих долговечность, вероятность безотказной работы, частоту и интенсивность отказов, что в современных рыночных условиях является недостаточным. Необходима модернизация методов оценки надёжности, разработка комплексного подхода, основанного, с одной стороны, на использовании сильных сторон традиционных показателей, а с другой — на преимуществах индексов надёжности, широко используемых крупными западными автоконцернами. «Новые» для российского автопрома показатели надёжности, используемые западными компаниями, такими как GM, NISSAN, RENAULT, базируются на индексе GMF (качество продукции по месяцу эксплуатации). Методология показателей GMF включает в себя расчёт количественных показателей отказов элементов электрооборудования /-го месяца времени эксплуатации.

Во второй главе проведён анализ характера отказов по основным группам и устройствам электрооборудования, определена взаимосвязь традиционных и передовых индексов надёжности и влияние условий эксплуатации на номенклатуру возникающих отказов.

Исследование показателей надёжности автомобилей эксплуатируемых в разных географических регионах выявило, что отказы электрооборудования являются определяющими в общей структуре отказов. Номенклатурный анализ проблем системы электрооборудования показывает, что лидирующее положение среди элементной базы с наихудшими показателями надёжности имеют: электростеклоподъёмники; звуковой сигнал; электроусилитель рулевого управления; генераторная установка и электростартер.

Для подробного исследования характера отказов системы электрооборудования все возникшие отказы были распределены на группы, сформированные по принципу действия, входящих в неё элементов: устройства, содержащие электромеханические преобразователи, электронные устройства, исполнительные устройства (аккумуляторные батареи, звуковой сигнал и др.), датчики, контакты, реле, провода и переключатели.

В соответствии со структурной схемой модели надёжности, представленной на рисунке 3, проведено сравнение традиционных и передовых показателей. Для эмпирического описания основных характеристик надёжности использованы полиномиальные выражения, позволяющие аппроксимировать и проанализировать полученные зависимости. Для традиционных показателей использованы полиномы 15 степени, описывающие зависимость показателей надёжности в функции пробега (/) с требуемой точностью, выражение для определения вероятности безотказной работы (Р) имеет следующий вид:

ПО = А* + А, Ч" +РЧ •/," +Р» Ч" + А,»+ Рщ 'С +РЦ-I,9 + +p«i ■ 'i + Рщ ■ С + Рт) •+ Рщ ■ + Рщ ■ + Рщ ■ Ч + Рщ ■ 1,г + Pi,и ■+ Рщ ' гдеPnj—Pi6ii — коэффициенты полиномиальных функций надёжности.

Базирующиеся на индексе GMF индексы (К) в функции месяца эксплуатации (N) могут быть аппроксимированы полиномом 11 степени:

Ранжирование отказов по группам

Выбор значимых для надежности ключевой системы устройств

^"Оценка надёжности^, групп ключевой системы

Расчёт индексов надёжности групп и элементов

.^"Построение графиковГ^Ч характеризующих надёжность

Рисунок 3 - Структурная схема разработки эмпирических моделей для анализа надёжности электрооборудования

+*чг ■ + К, ■ К* + К, ■ К + кщ • ЛГ(2 + кщ ■ N. + кщ.

где к]у...к]2у— коэффициенты полиномиальных функций надёжности.

Исследование полученных моделей позволило вычислить количественные значения основных показателей надёжности для групп и отдельных устройств электрооборудования и эмпирические функции для их определения с использованием инструментов анализа надёжности.

традиционных и передовых СіМР

Подтверждено для обеих методик первостепенное значение группы электромеханических преобразователей, как наименее надёжных среди всей системы электрооборудования. Одной из основных причин низкой надёжности устройств с электромеханическими преобразователями является нестабильность их размерных параметров. Проблемы точности изготовления отдельных компонентов, качество активных зон статора и ротора приводят к недостаточной токоотдаче, заеданиям, шумам, преждевременному выходу из строя.

Показана взаимосвязь между двумя различными подходами к трактовке надёжности системы электрооборудования, а также зависимость полученных индексов надёжности от величины пробега и периода эксплуатации. В основной перечень изделий, требующих первоочередной разработки корректирующих мероприятий вошли: электростеклоподъёмник, электроусилитель руля, генераторная установка, звуковой сигнал, датчик скорости, пульт дистанционного управления.

Помимо оценки показателей надёжности по двум направлениям анализа также исследовались показатели ремонтопригодности, демонстрирующие оценку материальных затрат и трудоёмкость операций, требуемых для предупреждения отказов, а в крайнем случае их устранения путём проведения технического обслуживания или ремонта. Модели ремонтопригодности для электростеклоподъёмников автомобиля «Приора» представлены на рисунке 4.

а) б)

Рисунок 4 - Модели ремонтопригодности электростеклоподъёмников автомобиля семейства «Приора» по традиционной (а) и новой (б) методике

Используя традиционную модель оценки ремонтопригодности появляется возможность прогнозирования вероятности возникновения отказов на определённом интервале пробега автомобиля, а также уровень затрат, требуемых на их устранение. Передовая модель ремонтопригодности с использованием СМР-показателей надёжности позволяет определить средний уровень затрат, требуемых для поддержания работоспособного состояния устройства за определённый интервал эксплуатации. Её преимущество заключается в возможности выявления «критического момента», начиная с которого происходит значительное возрастание затрат, требуемых для поддержания определённого уровня надёжности устройства.

В третьей главе осуществляется анализ показателей воспринимаемого качества групп и элементов электрооборудования, а также определяется величина взаимосвязи между показателями надёжности и индексами воспринимаемого качества.

Анализ показателей воспринимаемого качества осуществлялся в соответствии с разработанным ранее алгоритмом для определения индексов надёжности, вначале по группам, далее по каждому устройству отдельно. Полученные результаты, сведённые в таблицу 1, также выделили группу электромеханических устройств для автомобилей «Приора», как наиболее подверженную отказам, а также исполнительных устройств с позиций воспринимаемого качества для автомобилей семейства «Калина».

Для оценки степени тесноты связи между полученными показателями надёжности и индексами воспринимаемого качества были рассчитаны коэффициенты корреляции Пирсона и Спирмена для основных групп устройств системы электрооборудования и устройствами в каждой из них.

Коэффициент корреляции Пирсона:

к г,v vi Г к Ґ " Vi . ;) \ v.-i і

(?)

где N — количество позиций в исследуемой группе элементов (групп в системе);

К, — значение индекса надёжности, %о;

— значение индекса воспринимаемого качества, %о.

Таблица 1 — Показатели надёжности и воспринимаемого качества среди групп

№ п/п Электрооборудование автомобилей семейства «Приора», индексы GMF, %о Электрооборудование автомобилей семейства «Калина», индексы GMF, %>

надежность воспр. качество надежность воспр. качество

1 Электромех. преобр. (272,5) Электромех. преобр. (485) Электромех. преобр. (169,2) Исполнит, устройства(575)

2 Электронные устройства (45,5) Исполнит, устройства (400) Исполнит, устройства (60,4) Электромех. преобр. (430)

3 Датчики (39,5) Электронные устройства(150) Датчики (57,3) Датчики (115)

4 Исполнит, устройства (31,9) Датчики (135) Электронные устройства(47) Контакты (95)

5 Переключатели (12,7) Контакты (80) Переключатели (12.7) Электронные устройства(60)

6 Провода (5,6) Переключатели (20) Реле (9,6) Реле (60)

7 Контакты (4,8) Провода (20) Контакты (8,9) Переключатели (20)

8 Реле (4,1) Реле (15) Провода (8,8) Провода (Ю)

Коэффициент корреляции Пирсона целесообразно применять при обработке больших массивов данных, например, при анализе надёжности по общей номенклатуре устройств электрооборудования. В случае малого объёма выборки более применимы непараметрические методы статистики.

Коэффициент ранговой корреляции Спирмена:

г.= 1 —

6 2Х + ГГ+?І

(4)

Лг(Лг2-1) '

где 4 — разность между рангами сопоставляемых параметров; N — количество позиций в исследуемой группе элементов; Тк и ТЕ — поправки на одинаковые ранги для индексов надёжности и воспринимаемого качества соответственно:

К*'-*)

(5)

12

12

где к — объём кавдой из групп одинаковых рангов в ряду индексов надёжности;

/ - объём каждой из групп одинаковых рангов в ряду индексов воспринимаемого качества.

Комплексное исследование показателей надёжности и индексов воспринимаемого качества выявило высокий уровень взаимосвязи между основными функциональными группами элементов электрооборудования автомобилей. Высокая степень соответствия между индексами характерна для технически сложных и дорогостоящих устройств, в основном из группы электромеханических преобразователей, оказывающих значительное влияние на удобство эксплуатации, безопасность автомобиля. Вместе с тем низкие значения коэффициента корреляции для отдельных групп устройств следует рассматривать как недостаточное количество исходных данных.

В четвёртой главе разработаны мероприятия, способствующие повышению качества и надёжности продукции, формируемые на этапе производства, а также методы для более полной оценки показателей надёжности.

После определения взаимосвязи между полученными показателями надёжности и индексами воспринимаемого качества необходима разработка мероприятий, которые позволят повысить достоверность получаемой информации о надёжности в необходимом объёме, а также улучшить качество выпускаемой продукции.

Согласно полученным ранее данным, группа устройств, имеющих в своём составе электромеханические преобразователи, неоднократно лидировала в рейтингах ненадёжности, опережая по количеству отказов другие функциональные группы. В соответствии с этим первоочередные мероприятия по повышению качества и надёжности электрооборудования должны быть направлены на устранение причин возникновения отказов среди данной группы устройств, а именно электроусилителя руля, генераторной установки, электростеклоподъёмника, электродвигателей. Точность изготовления отдельных компонентов для электрических машин оказывает большое значение, как на качество продукции, так и на его ресурс и надёжность.

Качество продукции автомобилестроительного производства во многом формируется на финишных операциях механообработки, выполняемых с использованием систем активного контроля. Основной проблемой при этом является задержка информации о возникновении разладки технологического процесса. Решение проблемы запаздывания информации о качестве обработки решается использованием двухконтурной системы и динамической карты контроля в основном контуре системы на основе определения конечной скорости съёма припуска УМК в момент окончания обработки. Общеизвестно, что качество выпускаемой продукции, в частности размер, в

момент окончания обработки детали является функцией конечной скорости снятия припуска Умк и времени запаздывания окончания обработки 4:

¿=Жжл)- (6)

В таком случае погрешность обработки детали может быть представлена в виде:

¿Кик

Время запаздывания 4 может при небольших допущениях быть принято постоянным, =сот1.

При переходе к малым приращениям, выражение (7) примет вид:

М = С, АУШ, (8)

где С, — постоянный коэффициент, характеризующий условия обработки.

Таким образом, качество изготавливаемых деталей можно оценивать в темпе технологического процесса, непосредственно после обработки деталей на станке. В силу воздействия на технологический процесс возмущающих факторов возникает погрешность обрабатываемых деталей, в результате чего формируется диапазон, в котором варьируется результирующий размер детали. В связи с этим погрешность изготовления 1-ой детали А.Ц может быть представлена в следующем виде:

= (9)

где Ь, - размер /-ой детали по окончании обработки;

^ном ~ номинальное значение размера детали.

Погрешность изготовления детали в свою очередь вызвана

вариацией конечной скорости снятия припуска в момент окончания обработки. Как следует из выражения (8) есть возможность получать информацию о качестве изготовленных деталей непосредственно в момент окончания обработки деталей с выводом интересующей информации об отклонении размера от номинального значения сразу в цикле обработки детали. Аналогичным образом возможен контроль микрогеометрии поверхности (шероховатости) которая при прочих равных условиях является функцией конечной скорости снятия припуска У\1К\

(Ю)

где Ся, п — эмпирические коэффициенты.

Для обнаружения особой причины изменчивости наиболее эффективно использование статистической обработки, получаемой в темпе технологического процесса измерительной информации с последующей её визуализацией в виде контрольной карты средних и размахов.

В результате статистические характеристики в принятых обозначениях в первом контуре системы активного контроля будут иметь вид:

- среднее значение погрешности размера:

С —

^ ~ С А К\(К = — Кик НОМ ) = (Умк ~ Кмк НОМ ) 9

(12)

качества изменении

- размах значении погрешности размера:

= ^ - Д^шь = С2 _ - ^ где и - количество деталей в выборке.

Благодаря непрерывному отслеживанию показателей обрабатываемых деталей отсутствует потеря информации об состояния технологического процесса во времени. Данное обстоятельство даёт возможность распознать ранние признаки появления особой причины изменчивости до момента выпуска бракованной продукции.

Второй контур системы необходим для периодической идентификации коэффициентов Сх и С2 в используемой модели управления:

г = ^ • г =_—__ПЗ1)

' дV 2 V -V ' ;

Л/А' А/А шах Л/А.' пин

где Л/, 2 — погрешность размера, полученная в дополнительном контуре.

Структурная схема и внешний вид каждого из контуров двухконтурной системы активного контроля и статистического регулирования представлен на рисунке 5.

Рисунок 5 — Двухконтурная система активного контроля и статистического регулирования качества продукции

Одним из способов повышения полноты проводимого анализа является использование оперативных показателей надёжности, позволяющих «развернуть» во времени и проанализировать характер изменения индексов надёжности устройств, выявив критические позиции, превышающие допустимые контрольные границы. В частности используется количество отказов, возникающих в определённый интервал эксплуатации транспортного средства, и отслеживается неслучайное поведение произошедших отказов.

Мерой отсчёта является месяц от момента продажи автомобиля до момента возникновения отказа. Данная методика позволяет выявить

проблемные позиции на каждом исследуемом интервале для последующей выработки мероприятий по профилактике, ремонту или замене изделий.

На рисунке 6 представлена диаграмма распределения отказов среди ключевых устройств электрооборудования, демонстрирующих нестабильный характер и превышающих верхнюю контрольную границу.

1 - электростеклоподъёмник;

2 - электродвигатель вентилятора отопителя; 3 - пульт дистанционного управления;

4 - регулятор холостого хода;

5 - электродвигатель стеклоочистителя; 6 - моторедуктор заслонки отопителя; 7 - генераторная установка; 8 - датчик температуры воздуха в салоне; 9 - электроусилитель рулевого управления; 10 - катушка зажигания; 11 - датчик скорост; 12 - контроллер электропакета.

0123456789 10 11 12 плес

Рисунок 6 - Распределение отказов электрооборудования по месяцу эксплуатации для автомобилей семейства «Приора»

Анализ диаграммы распределения отказов по месяцу эксплуатации среди ключевых позиций электрооборудования продемонстрировал, что характер возникновения отказов во времени не остаётся постоянным даже внутри групп устройств, объединённых по принципу действия. В связи с этим необходимо осуществлять поиск причин отказов индивидуально для конкретного устройства.

В настоящее время автомобилестроение практически невозможно без организации и подробного анализа моделей, рассчитывающих процессы проектирования и производства для того, чтобы не допустить возможности возникновения отказов в период эксплуатации. Данные, поступающие из эксплуатации, позволяют наиболее полно оценить риски возникновения отказов. Несмотря на наличие прогрессивных технологий в проектировании и производстве продукции, в настоящее время отсутствует аппарат прогнозирования причинно-следственной связи отказов автомобилей в период эксплуатации. Поэтому для производителя единственно возможным методом снижения риска отказов автомобилей в эксплуатации, является процесс организации индивидуального отзыва. Отзыв автомобилей позволяет провести полноценный анализ возможных несоответствий, а также реализовать мероприятия по поддержанию надёжности продукции.

Таким образом, реализация программы организации индивидуального отзыва автомобилей представляет собой крайнюю меру в решении проблемы снижения риска недостаточной надёжности продукции автомобилестроения, в общем, и электрооборудования в частности, представляя собой метод

поддержания надёжности автомобилей в эксплуатации при возникновении рисков существенных несоответствий.

Подобные методы анализа гармонично дополняют уже используемые традиционные и передовые средства, позволяя осуществлять комплексный и всесторонний подход к оценке надёжности и качества автомобиля.

В заключении отражены выводы и основные результаты исследования.

Приложения включают в себя перечень коэффициентов для эмпирических выражений основных показателей надёжности и воспринимаемого качества для групп и элементов электрооборудования, фрагменты программ для расчёта индексов надёжности, акты внедрения.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основные научные и практические результаты, достигнутые в работе, заключаются в следующем:

1 Разработаны эмпирические модели надёжности электрооборудования по базам данных об отказах автомобилей, базирующиеся на взаимосвязи между показателями надёжности и величиной пробега автомобиля, а также зависимости СМР-индексов надёжности от месяца эксплуатации, выявившие наименее надёжные объекты системы электрооборудования, относящиеся к группе электромеханических устройств, с вероятностью безотказной работы не более 0,9698 и индексом вМБ равным 98,3%о.

2 Разработаны эмпирические модели надёжности электрооборудования по базам данных воспринимаемого качества автомобилей, показавшие высокий уровень значимости устройств, имеющих в своём составе электромеханические преобразователи с индексом СМР равным 75%о, а также элементы группы исполнительных устройств с показателем вМР 120%о.

3 Предложен количественный критерий, реализующий взаимосвязь между эмпирическими моделями надёжности и воспринимаемого качества, и позволяющий проводить более точное определение критических позиций надёжности электрооборудования. Рассчитанные значения коэффициентов линейной корреляции и ранговой корреляции Спирмена показали высокий уровень взаимосвязи для групп электрооборудования, находящиеся в диапазоне от 0,7 до 0,85, а также для наиболее важной, с точки зрения надёжности, — группы электромеханических устройств изменяющиеся от 0,58 до 0,82.

4 Вскрыты наиболее важные объекты с точки зрения надёжности, имеющие в своём составе электромеханические преобразователи, в частности электроусилитель руля (АГ=98,3%о; £=60%о), электростеклоподъёмник СК=46,9%о; Е= 75%о), генераторная установка (К= 42,1%о; £=100%о), электродвигатель вентилятора отопителя (К= 28,7%о; Е=60%о). Одной из причин низкой надёжности является нестабильность размерных параметров отдельных компонентов при производстве.

5 Разработаны техническое устройство и способ регулирования технологического процесса, обеспечивающие повышение качества и надёжности компонентов электрооборудования на этапе производства,

отличающиеся ранним обнаружением «особой» причины изменчивости технологического процесса. Результаты внедрения опытной партии двухконтурных систем подтвердили эффективность метода обнаружения «особой» причины изменчивости, позволяя повысить качество выпускаемой продукции, сократить брак и трудоёмкость выполняемого контроля.

Дальнейшие исследования могут быть направлены на увеличение анализируемого периода эксплуатации и расширение количества инструментов качественно-количественного анализа в области надёжности.

Список опубликованных работ по теме диссертации

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК России:

1 Заятров, A.B. Организация индивидуального отзыва автомобилей из эксплуатации как инструмент снижения рисков недостаточной надёжности системы электрооборудования [Текст] / A.B. Заятров, В.Н. Козловский // Электроника и электрооборудование транспорта. — 2011. - №5-6. — С. 46-49.

2 Заятров, A.B. Анализ и оценка взаимосвязей между традиционными показателями надёжности и показателями, используемыми ведущими производителями легковых автомобилей [Текст] / A.B. Заятров, В.Н. Козловский // Электроника и электрооборудование транспорта. — 2012. — №1.-С. 41-43.

3 Козловский, В.Н. Проблема стратегического планирования улучшения качества и надёжности системы электрооборудования автомобилей [Текст] / В.Н. Козловский, A.B. Заятров // Электроника и электрооборудование транспорта. - 2012. -№1. - С. 44-47.

4 Заятров, A.B. Спектральное моделирование надёжности системы электрооборудования автомобилей [Текст] / A.B. Заятров, В.Н. Козловский // Электроника и электрооборудование транспорта. — 2012. - №4. — С. 44-47.

5 Заятров, A.B. Оперативные показатели надёжности электрооборудования автомобилей [Текст] / A.B. Заятров, В.И. Строганов, В.Н. Козловский // Электроника и электрооборудование транспорта. — 2013. — №1.-С. 43-45.

Патенты РФ на изобретения:

6 Пат. 2457431 Российская Федерация, МПК7 G 01 В 7/00. Устройство для преобразования перемещений во временной интервал [Текст] / Шакурский В.К., Новиков С.Д., Конаш А.Б., Заятров A.B. ; заявитель и патентообладатель Тольятгинский гос. ун-т. - № 2011111908/28 ; заявл.

29.03.11 ; опубл. 27.07.12, Бюл. № 21. -7 с.: ил.

7 Пат. 2490111 Российская Федерация, МПК7 В24В 51/00. Способ управления рабочим циклом поперечной подачи при шлифовании [Текст] / Решетов А.Г., Шанин A.A., Ежелев A.B., Конаш А.Б., Заятров A.B. ; заявитель и патентообладатель Тольяттинский гос. ун-т. — № 2012119119/02 ; заявл.

10.05.12 ; опубл. 20.08.13, Бюл. № 23. - 10 с. : ил.

Публикации в других изданиях и материалы конференций:

8 Козловский, В.Н. Полиномиальные модели в решении проблемы надёжности электрооборудования автомобилей [Текст] / В.Н. Козловский,

A.B. Заятров // Синергетика природных, технических и социально-экономических систем: сб. ст. IX Междунар. науч. конф. - Тольятти : ПВГУС, 2011.-С. 74-78.

9 Заятров, A.B. Исследование эксплуатационной надёжности современных легковых автомобилей [Текст] / A.B. Заятров, В.Н. Козловский // Грузовик. - 2011. -№10. - С. 39-42.

10 Заятров, A.B. Анализ взаимосвязи показателей надёжности и удовлетворённости для системы электрооборудования автомобилей [Текст] /

A.B. Заятров, В.Н. Козловский // Грузовик. - 2012. -№2. - С. 34-36.

11 Козловский, В.Н. Анализ влияния эксплуатационных, производственных и конструктивных факторов на показатели надёжности легковых автомобилей [Текст] / В.Н. Козловский, P.A. Малеев, A.B. Заятров // Грузовик. - 2012. -№3. - С. 22-24.

12 Заятров, A.B. Программный комплекс измерения надёжности системы электрооборудования через показатели удовлетворённости потребителей качеством легковых автомобилей [Текст] / A.B. Заятров,

B.Н. Козловский // «Інноваційні підходи до науки XXI сторіччя : зб. наук, праць і матеріалів другої Міжнар. наук.-практ. конф. / гол. ред. B.C. Рижиков. — Кіровоград : Науково-дослідний центр інноваційних технологий, 2012. — Т. 2.-С. 419-423.

13 Козловский, В.Н. Автоматизированный совместный анализ электронных баз данных по удовлетворённости потребителей надёжностью электрооборудования автомобилей [Текст] / В.Н. Козловский, A.B. Заятров // Информационные технологии. Радиоэлектроника. Телекоммуникации (ITRT-2012) : сб. ст. II междунар. заочной науч.-техн. конф. Ч. 2 / Поволжский гос. ун-т сервиса. - Тольятти : ПВГУС, 2012. - С. 254-259.

14 Заятров, A.B. Обнаружение «особых» причин изменчивости на основе двухконтурной системы статистического регулирования технологического процесса механообработки [Текст] / A.B. Заятров // Современные методы и приборы контроля качества и диагностики состояния объектов: материалы 4-й междунар. науч.-техн. конф. - Могилев : Белорус.-Рос. ун-т, 2012. С. 260262.

15 Zayatrov, A. Software complex for measuring operational reliability of electrical equipment of cars [Text] / A. Zayatrov, V. Kozlovskiy // Scientific enquiry in the contemporary world: theoretical basics and innovative approach [Technical Sciences] FL, USA, L&L Publishing, 2012. - P. 101-103.

16 Заятров, A.B. Анализ оперативных методов обеспечения надёжности для системы электрооборудования автомобилей [Текст] / A.B. Заятров, В.Н. Козловский // Грузовик. - 2013. - №4. - С. 18-20.

17 Заятров A.B. Активный контроль и статистическое регулирование качества продукции на основе компьютерных технологий [Текст] / A.B. Заятров // Материалы X Междунар. научно-практической конференции «Татищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики» // Актуальные проблемы информатизации науки и производства. — Тольятти : Волжский ун-т им. В.Н. Татищева, 2013. - С. 106-112.

Личный вклад соискателя.

Основные положения диссертационного исследования разработаны автором лично. В работах, написанных в соавторстве, автору принадлежат: постановка задачи, разработка методов расчёта, и анализ полученных результатов [4, 5, 8, 9, 11-13, 16], обобщение результатов [2, 10, 15], разработка алгоритма преобразования [6] и методики анализа данных о качестве обработки [7], исследование характера отказов процессов и сопутствующая расчётная часть [1, 3].

Автореферат отпечатан с разрешения диссертационного совета Д 212.217.04 ФГБОУ ВПО «СамГТУ» (протокол № 30 от 29 октября 2013 г.)

Заказ № 157. Тираж 100 экз.

Формат 60x84 1/16 Бум. офсет. Усл. печ. л. 1,0 Уч.-изд. л. 1,0 Отпечатано в ООО «Арт-Принт» 445020, Тольятти, ул. Гидростроевская, 14, тел. (8482) 637-584

Министерство образования и науки Российской Федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ТОЛЬЯТТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

04201 453327 нравах рукописи

Заятров Алексей Викторович

КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА И НАДЁЖНОСТИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научный руководитель доктор технических наук, доцент Козловский В.Н.

Тольятти -2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение............................................................................................................................................................................4

Глава 1. Формирование перспективной модели и методов анализа

надёжности электрооборудования автомобилей..........................................................................8

1.1 Актуализация проблемы надёжности электрооборудования автомобилей................................................................................................................................................8

1.2 Методы оценки качества и надёжности....................................................................17

1.3 Программные комплексы для моделирования......................................................21

1.4 Исследование показателей надёжности для автомобилей семейств «Приора» и «Калина»................................................................................................24

1.5 Перспективы развития методов оценки качества и надёжности.... 27

1.6 Выводы по главе................................................................................................................................30

Глава 2. Моделирование эксплуатационной надёжности

электрооборудования автомобилей......................................................................................................31

2.1 Анализ надёжности электрооборудования автомобиля в различных географических регионах......................................................................................34

2.2 Разработка модели надёжности по традиционной методике....................36

2.3 Разработка модели надёжности по методике ОМБ............................................52

2.4 Оценка сходимости интерполяционных полиномов....................................64

2.5 Вклад узлов и подсистем электрооборудования в формирование надёжности системы электрооборудования....................................................................66

2.6 Выводы по главе..............................................................................................................................70

Глава 3. Исследование надёжности системы электрооборудования

автомобилей по базе удовлетворённости..........................................................................................71

3.1 Разработка модели воспринимаемого качества продукции....................71

3.2 Модель воспринимаемого качества системы электрооборудования..........................................................................................................................75

3.3 Комплексная оценка показателей надёжности и индексов воспринимаемого качества............................................................................................................84

3.4 Выводы по главе......................................................................... 91

Глава 4. Разработка мероприятий, обеспечивающих повышение качества и полноту определения показателей надёжности электрооборудования автомобилей................................................................................ 92

4.1 Разработка мероприятий повышения качества и надёжности

основных элементов электрооборудования на этапе производства..... 94

4.2 Разработка метода определения оперативных показателей

надёжности электрооборудования............................................. 103

4.3 Организация отзывной компании как метод анализа надёжности.. 113

4.4 Выводы по главе............................................................... 118

Заключение................................................................................. 119

Библиографический список............................................................. 121

Приложение А. Коэффициенты полиномиальных функций для

традиционных показателей.............................................................. 133

Приложение Б. Коэффициенты полиномиальных функций для GMF

показателей................................................................................. 149

Приложение В. Количественные показатели индексов воспринимаемого

качества...................................................................................... 159

Приложение Г. Фрагменты программ, используемых для расчёта

показателей надёжности................................................................. 169

Приложение Д. Основные технические характеристики двухконтурной

системы активного контроля и статистического регулирования................ 178

Приложение Е. Акты внедрения и защита интеллектуальной собственности.............................................................................. 182

ВВЕДЕНИЕ

Перспективным направлением развития автомобилестроения является производство автомобилей с гибридными силовыми установками и электромобилей. В связи с этим значимость системы электрооборудования, которая превращается в ведущую систему автомобиля, возрастает. Проблема надёжности автомобилей российского производства напрямую связана с надёжностью электрооборудования. Использование традиционных методов определения надёжности продукции в условиях высокой конкурентоспособности современного производства является недостаточным. В связи с этим возникает проблема разработки нового подхода к определению и обеспечению требуемой надёжности электрооборудования автомобиля.

Актуальность, которая характеризует проблему обеспечения надёжности легковых автомобилей в настоящее время, определяется массовым характером процессов создания подобного рода продукции. Достижение высокого уровня надёжности автомобиля, конструкция и технология производства которого создаётся в течение кратчайших сроков, является серьёзной проблемой. Вместе с тем на протяжении последних десятилетий прослеживается чёткая тенденция насыщения автомобилей всё большим количеством систем электромеханики и электроники, обеспечивающим безопасность, экологичность и комфорт эксплуатации.

Практика показывает, что при создании нового автомобиля порядка 70% узлов и агрегатов переходят с серийно выпускаемых моделей. Только 30% узлов и агрегатов на новом автомобиле являются оригинальными. Таким образом, у автопроизводителей есть реальные методы прогнозирования надёжности автомобилей, которые могут с условной точностью до 70% определить характеристики проекта. Однако проблема обеспечения надёжности автомобилей в период эксплуатации, тем не менее, остаётся весьма актуальной.

Её решение связано с необходимостью повышения эффективности взаимодействия автопроизводителей и потребителей, когда любая жалоба со

стороны владельца автомобиля проходит стадии от детального анализа обращения до реализации конкретных мероприятий, решающих причины возникновения отказов в автомобиле и повышая достоверность оценки надёжности.

Целью работы является разработка инструментов для выявления критических компонентов электрооборудования, позволяющих повысить надёжность электрооборудования легковых автомобилей в эксплуатации, за счёт комплексной оценки и совершенствование метода регулирования качества продукции.

Задачи работы.

1 Исследование существующих комплексов эмпирических моделей надёжности сложных технических систем и разработка наиболее перспективных инструментов для анализа электрооборудования легковых автомобилей в эксплуатации с позиций надёжности и уровня воспринимаемого качества.

2 Совместный анализ моделей надёжности электрооборудования и моделей воспринимаемого качества для обеспечения достоверности информации о качестве и надёжности электрооборудования.

3 Выявление наиболее важных объектов с точки зрения качества и надёжности электрооборудования за счёт разработки, реализации и исследования эмпирических моделей надёжности и воспринимаемого качества электрооборудования автомобилей и основных причин их отказов.

4 Разработка мероприятий, позволяющих прогнозировать действие возмущающих факторов, нарушающих стабильное состояние технологического процесса и своевременно вводить управляющее воздействие, для повышения качества изготовления компонентов электрооборудования автомобилей.

Научная новизна выполненного исследования состоит в следующем.

1 Разработаны эмпирические модели надёжности электрооборудования, обеспечивающие комплексное решение задачи по выбору главных позиций надёжности электрооборудования автомобилей по факторам количества отказов и воспринимаемого уровня качества.

2 Предложена эмпирическая модель оценки ремонтопригодности через показатели надёжности, позволяющая прогнозировать уровень затрат, требуемых для поддержания надёжности перспективных систем электрооборудования автомобилей.

3 Разработана структура двухконтурной системы и предложен способ статистического регулирования технологического процесса механической обработки компонентов электромеханических устройств, отличающийся от известных ранним определением причин изменчивости, за счёт статистической обработки данных о качестве изготовления, получаемых в динамическом режиме в момент окончания обработки детали.

Практическая значимость работы.

1 Предложена методика количественной оценки показателей надёжности и индексов воспринимаемого качества с возможностью ранжирования компонентной базы для обоснования критериев оценки принимаемых решений в области эксплуатации электрооборудования.

2 Разработано и реализовано техническое устройство системы активного контроля и статистического регулирования качества продукции на основе раннего обнаружения момента разладки технологического процесса, позволяющее решить проблему управления качеством продукции на этапе производства.

Методы исследования. При решении проблемы оценки надёжности электрооборудования использовались методы математической статистики, теории вероятностей, численные методы аппроксимации, математическое и имитационное моделирование.

Основные положения, выносимые на защиту.

1 Построение эмпирических моделей надёжности и воспринимаемого качества электрооборудования легковых автомобилей и их обоснование.

2 Критерий оценки уровня взаимосвязи показателей надёжности и воспринимаемого качества для электрооборудования автомобилей.

3 Способ статистического регулирования технологического процесса механической обработки размерных параметров компонентов

электромеханических преобразователей, реализуемый с использованием двухконтурных систем активного контроля для улучшения качества выпускаемой продукции на этапе производства.

Достоверность полученных результатов основных научных положений и практических рекомендаций, полученных в ходе диссертационного исследования, обусловлена корректным использованием математического аппарата, методов теории надёжности и математической статистики, состоятельностью принятых допущений и подтверждается положительными результатами от внедрения на предприятиях, специализирующихся на производстве и обслуживании автомобильного транспорта.

Апробация работы. Полученные результаты теоретических исследований и расчётов используются в учебном процессе кафедры «Электрооборудование автомобилей и электромеханика» ФГБОУ ВПО «ТГУ» при проведении лекционных и практических занятий по дисциплинам «Надёжность электрооборудования автомобилей и тракторов» и «Физика отказов».

Основные материалы и результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на: международных конференциях: «Синергетика природных, технических и социально-экономических систем» (Тольятти, 2011 г.), «Татищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики» (Тольятти, 2013 г.); расширенных заседаниях НТС кафедр «Электрооборудование автомобилей и электромеханика» ФГБОУ ВПО «ТГУ» (г. Тольятти, 2013 г.), «Автоматизированные электроэнергетические системы» ФГБОУ ВПО «СамГТУ», (г. Самара, 2013 г.).

Публикации. Основные результаты диссертации отражены в 17 работах, из которых 5 работ в изданиях, входящих в перечень ВАК и 2 патента на изобретения.

Глава 1 ФОРМИРОВАНИЕ ПЕРСПЕКТИВНОЙ МОДЕЛИ И МЕТОДОВ АНАЛИЗА НАДЁЖНОСТИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ

1.1 Актуализация проблемы надёжности электрооборудования автомобилей

В настоящее время российский рынок автомобилестроения характеризуется динамичным уровнем развития с одновременным ростом конкуренции между автомобильными производителями. Автомобиль, представляющий собой инновационный продукт, с каждым годом становится технологически более совершенным, наполняется новыми элементами.

Современные тенденции таковы, что проблема конкурентоспособности отечественного автомобилестроения с продукцией зарубежных производителей постоянно возрастает. Главной проблемой конкурентоспособности автомобилей отечественных марок является низкий уровень качества продукции по сравнению с аналогичными автомобилями от ведущих мировых автоконцернов.

Понятие «качество», согласно ГОСТ 15467-79, определяется совокупностью свойств продукции, обусловливающих её пригодность удовлетворять определённые потребности в соответствии с её назначением. Согласно международному стандарту ИСО 9000-2008 качество рассматривается как степень соответствия совокупности отличительных свойств предполагаемым потребностям или ожиданиям. [21]

Надёжность, при этом является неотъемлемой характеристикой качества продукции, которая согласно ГОСТ 53480-2009 представляет собой способность изделия выполнять требуемые функции в заданном интервале времени при данных условиях. [25]

Улучшение качества и надёжности современных автомобилей требует выполнения определённых этапов, структура которых представлена на рисунке 1.1. Первоочередной задачей является анализ ситуации на автомобильном рынке с учётом значимости проблемы качества и надёжности транспортных средств. В

связи с этим первый этап сводится к исследованию структуры отказов автомобилей и их динамики на протяжении последнего десятилетия с учётом распределения их по основным системам. Система, имеющая наименьшие показатели надёжности, подвергается детальному анализу с использованием соответствующих методов исследования.

Рисунок 1.1- Структура измерения качества и надёжности

Вторым этапом оценки надёжности является разработка структуры управления процессами анализа качества и надёжности ключевой системы автомобиля для определения перспектив развития и совершенствования существующих методов определения надёжности для выявленной системы. Далее осуществляется всестороннее изучение информации о качестве, удовлетворённости и

надёжности с помощью перспективной модели анализа, учитывающей данные, поступающие из различных баз данных и специализированных источников.

После разработки передовой модели анализа на четвёртом этапе оцениваются методики для определения количественных показателей надёжности, базирующиеся не только на традиционных показателях, но и на индексах надёжности, применяемых зарубежными автомобильными производителями. С учётом ранее разработанных структур анализа и методов оценки показателей качества и надёжности выбирается программный комплекс, способный реализовать все предъявляемые требования к моделированию надёжности и решении перспективных проблем. В соответствии со всеми предыдущими этапами формируется структура исследования качества и надёжности, способная решить перечень поставленных задач.

Динамика и структура отказов по основным функциональным системам автомобиля производства «АВТОВАЗ», представленная на рисунке 1.2, показывает, что количество отказов среди элементов системы электрооборудования изменяется в пределах от 224 до 318 на каждую тысячу автомобилей.

Как видно из представленного графика, система электрооборудования стабильно удерживает лидирующую позицию по количеству отказов. С учётом расширяющихся темпов разработки и массового производства автомобилей с гибридными силовыми установками и электромобилей, роль системы электрооборудования будет сохранять ключевую позицию, среди остальных систем автомобиля. В этой связи качество функционирования элементов данной системы определяет основные параметры показателей надёжности всего автомобиля в целом.

В решение проблем качества и надёжности электрооборудования автомобилей и отдельных его компонентов внесли существенный вклад многие отечественные и зарубежные исследователи. Вопросами моделирования электрических машин, методов анализа электромеханических процессов занимался И.И. Трещев. [95] Более детальному исследованию отдельных

устройств, содержащих в себе электромеханические преобразователи, посвящены работы C.B. Акимова, в области генераторных установок, С.Я. Дунаевского по элементам электромеханических систем, а также О.Д. Гольдберга и др., связанных с расчётной оценкой надёжности электрических машин. [2, 30, 20] 1000-

Ï

VO i

M

н

9008007006005004003002001000-

Ш

X 141

Т

178

К

174

Д

185

Э 288

169

X 187

Т

156

К 165

Д

174

Э

249

185

X 157

Т

123

К 144

Д

204

Э

287

144

X 194

Т

149

К

149

Д

167

Э

297

185

X 164

Т

167

К 170

д

163

э

251

177

X 181

Т

163

К

169

Д 186

Э

224

168

X 153

Т

157

К 164

Д 201

Э