43909

Контроль технических устройств

Дипломная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Сущность этих проблем определяется тем что развитие РЭА в указанном направлении сопровождается резким увеличением материальных временных и трудовых затрат на проведение процедур контроля и обслуживание вследствие чего возросшие потенциальные возможности РЭА не могут быть полностью реализованы. В настоящее время общепризнано что основным направлением разрешения возникшего диалектического противоречия...

Русский

2013-11-10

2.82 MB

16 чел.

ВВЕДЕНИЕ

Объективной  тенденцией развития техники на настоящем этапе является постоянный рост сложности технических устройств, что объясняется расширением круга решаемых ими  задач при одновременном повышении требований к эффективности функционирования. Эта общая тенденция в полной мере характерна и для современной радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). В результате возникает целый ряд специфических проблем, связанных с организацией обслуживания и обеспечением высокой эффективности обслуживаемой техники. Сущность этих проблем определяется тем, что развитие РЭА в указанном направлении сопровождается резким увеличением материальных, временных и трудовых затрат на проведение процедур контроля и обслуживание, вследствие чего возросшие потенциальные возможности РЭА не могут быть полностью реализованы.

В настоящее время общепризнано, что основным направлением разрешения возникшего диалектического противоречия, наряду с повышением надежности самой РЭА, является совершенствование организации процедур контроля и обслуживания выпускаемой техники в сочетании с комплексной автоматизацией ее производства.

С середины нынешнего столетия автоматизация производства становится главным направлением развития техники. Первоначально ее задачей виделось наращивание производственных мощностей и повышение производительности труда. В последующий же период центр тяжести работ переносится на повышение качества выпускаемой продукции. Особое значение эта функция приобретает в последнее время, когда качеству выпускаемой продукции возвращается роль меры престижности фирмы-изготовителя и гаранта прочности ее деловых контактов.

В реализации описываемой функции автоматизации определяющая роль принадлежит техническому контролю. Именно контроль устанавливает, обладает или не обладает интересующий нас объект требуемым качеством. Разумеется, чтобы отвечать этому назначению сам контроль должен быть качественным.

Контроль технических устройств - один из важных этапов их подготовки к применению. Операции контроля широко применяются на всех участках и всех этапах изготовления промышленной продукции. Затраты на него составляют значительную долю бюджета предприятия-изготовителя. Причем, чем сложнее производство, тем затраты на контроль выше. Подобные обстоятельства позволяют рассматривать проблему качества контроля как едва ли не наиболее важную и актуальную в комплексе проблем автоматизации современного производства.

Поэтому представляется естественным, что автоматизируя подобные производства стремятся, наряду со снижением общих затрат времени, средств и труда на изготовление единицы продукции, уменьшить в них долю приходящуюся на контроль, повысить его качество.

Необходимость всемерного сокращения этих затрат естественным образом приводит к идее о разработке других модификаций контроля, отличающихся от классического технического контроля, которые бы позволяли минимизировать ошибки контроля и, как следствие, повысить его качество.

Построению именно такой процедуры контроля посвящена методики модифицированного многоступенчатого контроля, рассмотренная в рамках данной исследовательской работы.

Термином многоступенчатый контроль будем называть числовой контроль, суждение, об исходе которого формируется, в зависимости от контрольной информации, после одного, двух и большего числа измерений контролируемого параметра. В данной исследовательской работе высвечиваются его преимущества, и приводятся отдельные результаты исследований, подтверждающие ее полезный эффект.

1 ИНЖЕНЕРНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Анализ методик проведения числового измерительного контроля и
постановка задачи исследования

Технический контроль – объективный «гарант качества» выпускаемой и потребляемой продукции. Эта его сторона, направленная на обеспечение требуемого качества контролируемого объекта, общеизвестна.

Для того чтобы выполнять роль «гаранта качества», сам контроль должен быть качественным. Пользователь должен быть уверен, что приобретенный им объект (материал, деталь, прибор и тому подобное), прошедший контроль и рекомендованный им как годный, на самом деле таким и является.

С необходимостью контроля сталкиваются во всех случаях, когда в нормативной документации (технических условиях, стандартах) предполагается, что количественные показатели качества изделия должны находиться в определенных пределах. Наиболее часто задают двусторонние допуски, когда изделие считается годным, если удовлетворяется условие

,

где – измеренное значение контролируемого параметра;

      – нижняя и верхняя границы нормы.

Таким ограничениям должны удовлетворять, например, действительное значение меры, частоты генераторов, напряжения источников питания, размеры деталей.

В ряде случаев изделие считается годным, если величина удовлетворяет одностороннему ограничению. В таком виде задают требования, например на уровень радиопомех и акустических шумов, показатели искажений сигналов, концентрации примесей, показатели нестабильности. Частным случаем контроля является поверка средства измерений, в процессе которой исследуется пребывание погрешностей средства измерения в допускаемых пределах.

При проведении контроля решение о годности или негодности контролируемого изделия принимают в зависимости от измеренного значения соответствующего показателя. Количественная информация, содержащаяся в контролируемом параметре, может исчерпывающе характеризовать состояние объекта, выступая в роли его количественной определенности.

В процессе контроля контролируемый параметр выступает представителем контролируемого объекта. Как общее – модель всего многообразия объектов контроля данного класса – он описывается случайной величиной . Для единичного, конкретного объекта контроля она принимает конкретное численное значение . Попадание в норму – интервал допустимых значений контролируемого параметра, означает, что данный объект относится к категории годных, непопадание – к категории негодных. Возможно, более точная классификация объектов на эти две категории и является целью контроля [2].

На рисунке 1.1 приведена упрощенная схема, иллюстрирующая принцип прямого числового контроля. Контролируемый параметр объекта контроля (ОК), описываемый случайной величиной , измеряется реальным измерительным устройством (ИУ). Последнее удобно рассматривать состоящим из двух частей – идеального измерителя (ИИ), дающего на выходе истинное значение контролируемого параметра , и сумматора С1, накладывающего на погрешность измерения . Полученный результат сопоставляется в устройстве сравнения (УС) с нижней и верхней границами нормы, после чего выносит суждение об исходе контроля.

При сопоставлении вносится погрешность сравнения , так что с точки зрения конечного результата УС также можно рассматривать состоящим из двух частей – идеального компаратора ИК и сумматора С2 входного сигнала с погрешностью сравнения. Погрешности сравнения и измерения случайны, и, как правило, независимы. Суммарное их влияние удобно оценить общей – инструментальной погрешностью (рисунок 1.1, б) с плотностью распределения , равной композиции плотностей распределения ее составляющих [5]

где и – плотности распределения погрешностей измерения и сравнения.

б)

а)

УС

ИУ

ОК

ИИ

С1

С2

ИК

С

ОК

ИИ

ИК

ОК – объект контроля; ИУ – измерительное устройство; ИИ – идеальный измеритель; С, С1, С2 – сумматоры; УС – устройство сравнения; ИК – идеальный компаратор

Рисунок 1.1 – Структура прямого числового контроля

Исход контроля – качественное суждение “да” (годен) или “нет” (негоден). Он формируется на основании измерительной информации [35], получаемой в процессе контроля. В нашем рассмотрении такой информацией является результат измерения контролируемого параметра. Попадание в норму влечет за собой положительный, непопадание – отрицательный исходы контроля. Исход какой–либо единичной процедуры контроля (либо “да”, либо “нет”), полученный на основании измеренного значения , будем называть частным исходом. Он как бы выступает в роли индикатора каждого проконтролированного объекта (годен – негоден).

Из-за несовершенства используемых технических средств (вносящих погрешности измерения и сравнения) возможны ошибки контроля (ошибки его исходов). Они бывают двух видов и называются ошибками первого и второго рода.

Ошибка первого рода – это отнесение при контроле годного объекта к категории негодных, ошибка второго рода, наоборот – отнесение негодного объекта к категории годных [3].

Ошибки контроля являются фундаментальными понятиями его теории и первоосновой построения всех ключевых понятий, объединенных общим термином “качество контроля” [2]. К числу таких понятий относятся прежде всего понятия рисков. Можно ввести родовое понятие риска, дав ему определение: риск есть вероятность ошибки контроля.

Эта лаконичная формулировка содержит в себе все видовое разнообразие (все производные понятия) рисков. В частности, по виду ошибок контроля их подразделяют на риски изготовителя и заказчика. Этим как бы подчеркивается, что изготовитель и заказчик соучаствуют в процессе контроля, имея противоположные интересы.

Риском изготовителя принято называть вероятность ошибки первого рода, риском заказчика – вероятность ошибки второго рода.

По смыслу, вкладываемому в понятие контроля, различают частные (в литературе используют также определения – локальные, индивидуальные) и средние риски. В первом случае под контролем понимают отдельную, единичную процедуру, во втором – контроль как методику в целом. Классификация по обоим признакам независима, так что существуют четыре разновидности рисков: частный риск изготовителя, частный риск заказчика [1], средний риск изготовителя, средний риск заказчика [3, 6].

При контроле серийно выпускаемых изделий целесообразно использовать «средние» по некоторой совокупности изделий вероятности ошибок контроля, а при контроле единичных экземпляров изделий «частные» вероятности ошибок.

Поскольку нас больше интересует контроль больших партий изделий, то остановим внимание на понятиях средних рисков контроля.

Будем исходить из введенного в рассмотрение родового понятия риска, отождествляемого с вероятностью ошибки контроля. Согласно этой трактовке, средний риск есть вероятность ошибки методики контроля.

С математической точки зрения это определение неконструктивно: из него явно не следует математическая модель среднего риска. Чтобы сделать определение доступным теоретической разработке, подойдем к его формулировке с иной стороны.

Пусть имеется произвольный объект контроля. До проведения процедуры контроля этого объекта мы ничего не знаем о результате измерения его контролируемого параметра. Априори этот результат является для нас случайной величиной . Более того, нам не известно, попадает ли эта случайная величина в норму или нет, то есть, не известен исход контроля – годен или негоден. Иначе говоря, априори с любым объектом контроля можно связать как риск изготовителя, так и риск заказчика, причем и тот и другой, будучи функциями случайной величины , сами являются случайными величинами. Усреднив последние по всем возможным объектам контроля (или, что то же, по всем возможным результатам ), получим средние риски изготовителя и заказчика

                            (1.1)

где   – символ математического ожидания по ;

                   – плотность распределения случайной величины .

Отсюда следует, что средние риски изготовителя и заказчика есть средние значения соответствующих частных рисков.

Приведенные выше (при получении соотношений (1.1)) пояснения, позволяют дать вероятностно-событийную трактовку среднего риска:

средний риск изготовителя (заказчика) есть априорная вероятность того, что произвольный объект контроля окажется ошибочно забракованным (ошибочно признанным годным).

Априори значение контролируемого параметра объекта и результат его измерения – случайные величины и , так что в математической символике сформулированное определение предстает как вероятность совместного наступления соответствующих событий

                               (1.2)

В большинстве теоретических публикаций соотношения (1.2) принимают за исходную математическую модель средних рисков изготовителя и заказчика.

Контроль – единственная опытная процедура поверки качества объектов любой природы. Чтобы  выполнять свою миссию, он сам должен быть качественным. Под качеством контроля будем понимать его свойство соответствовать своему назначению. Назначение же контроля - выносить справедливые решения: “да” (годен), если объект обладает требуемым качеством, или “нет” (не годен), если не обладает. Количественная мера качества определяется  некоторым показателем (числом), именуемым критерием качества.

Критерию качества, идеально справляющемуся со своей задачей, приписывается верхняя граница выбранной шкалы оценок. Это  базовый показатель, принимаемый за исходный при сравнении различных методик контроля.

Из-за неизбежных ошибок контроля реальные значения его критерия качества меньше .

Разность

                                                                                        (1.3)
определяет снижение уровня качества и именуется потерями качества контроля. С точки зрения количественной характеристики качества контроля показатели
и равноценны. Однако относительный диапазон изменения второго из них, как правило, шире первого и, значит, более практичен. В единицах этого показателя и целесообразно оценивать качество контроля [3].

Общий подход  к количественному конструированию потерь качества – штраф за ошибку контроля в каждом частном исходе. За ошибку первого рода устанавливается штраф (в денежном или ином выражении), за ошибку второго рода - штраф . Обычно ошибка второго рода влечет за собой гораздо более негативные последствия, так что, как правило, штраф существенно больше штрафа . Отсутствие ошибки не штрафуется. Для общности записи такому исходу можно приписать штраф , положив

При подобном подходе потери качества частного исхода контроля оказываются равными

Поскольку штрафы и - постоянные величины, потери качества частного исхода контроля можно оценивать в единицах (долях единицы) частных  рисков и .

Качество контроля как методики в целом, очевидно, следует оценить штрафом, усредненным по всем возможным исходам, что равносильно значению некоторой случайной величины , принимающей три разных значения , и с вероятностями  , и , где - вероятность правильного исхода       

                                                                                          (1.4)

Отсюда, с учетом (1.4) приходим к соотношению

                                                       (1.5)
которое показывает, что потери качества контроля как методики в целом определяются взвешенной суммой средних рисков изготовителя и заказчика с весовыми коэффициентами, равными штрафам за ошибки первого и второго рода.

Так как в данной исследовательской работе производится разработка новой методик контроля, то наиболее интересным представляется последнее соотношение (формула (1.5)). Как видно из полученной формулы, потери качества контроля легко можно минимизировать путем снижения средних рисков. Причем это может быть сделано разными способами, в зависимости от соотношения штрафов за ошибки контроля. При равенстве штрафов за счет одновременного снижения рисков заказчика и изготовителя, при преобладании одного из штрафов за счет снижения риска преобладающего штрафа. Таким образом, для повышения качества контроля перед разработчиком новейших  методик контроля ставится задача снижения рисков заказчика и изготовителя. Оптимальным вариантом представляется одновременное снижение, как риска изготовителя, так и риска заказчика.

Контроль параметров образцов продукции является наиболее массовой производственной операцией, в которой используются измерения. Независимо от вида контроля (сплошной, выборочный) погрешность используемых при этом технических средств является определяющим фактором, обуславливающим ошибки контроля и его эффективность. Анализ достоверности и качества контроля представляет значительный интерес, и этому вопросу посвящено большое число публикаций.

Остановим свое внимание на известных нам литературных источниках, в которых предложены практические пути повышения качества контроля продукции в условиях промышленного производства (снижения   и ).

Важнейшей целью контроля является выбор из совокупности изделий только годных. В простейшем, но практически важном случае, когда контролируемое изделие характеризуется одним числовым параметром, изделие является годным, если выполняется условие

                                                                                             (1.6)

где  - значение контролируемого параметра;

      и - предельно допустимые значения контролируемого параметра, задаваемые нормативными документами (стандартами, техническими условиями и так далее).

Очевидно, что в общем случае в контролируемой совокупности изделий могут быть как годные изделия, так и негодные. Поскольку измерение контролируемого параметра (КП) проводятся с конечной точностью, то и после контроля, в партии изделий, признанных годными, могут оказаться негодные, а часть годных изделий может быть ошибочно забракована. В наличии ошибок (погрешностей) нетрудно убедиться, рассмотрев процедуру традиционного технического контроля, представленную на рисунке 1.1.

Схема организации данного однопараметрического контроля такова: измерение контролируемого параметра изделия; сопоставление результата измерения с нижней и верхней границами контрольной нормы; выработка исхода контроля – утверждения, фиксирующего попадание или непопадание измеренного значения внутрь границ.

Важной задачей планирования контроля является выбор правила принятия решения по результатам измерения. При отсутствии погрешностей – эта задача тривиальна. Решение принимают в зависимости от того выполняется условие (1.6) или нет. Однако при наличии погрешностей измерения дать столь очевидное заключение нельзя. Например, если по-прежнему принимать решение по условию (1.6), то для изделий которым соответствует измеренное значение, точно совпадающее с границей допускаемых значений, получим примерно равные вероятности, что контролируемый показатель находится внутри или вне нормы . Поэтому, если необходимо гарантировать достоверность результатов контроля на практике часто используют сужение нормативного допуска, вводя понятие гарантийного допуска. Такой вид контроля в литературе получил название гарантийного.

Данный вид контроля является разновидностью прямого числового измерительного контроля, и отличается от обычного технического контроля тем, что контрольная норма сужена по сравнению с технологической с таким расчетом, чтобы потери качества (1.5) были минимальными.

Принципиальных отличий в исследовании этой модификации нет. Средние риски описываются теми же кривыми, что и для обычного технического контроля, приведенные на рисунке 1.2 , однако интервалы их существенных значений теперь не одинаковы: для риска они шире, для – уже на интервал смещения одноименных границ , приведены на рисунке 1.3.

Рисунок 1.2 – Поведение рисков

Рисунок 1.3 – Сужение допуска

Эффективность применения методики можно определить из следующего отношения

                                             (1.7)

где – потери качества в случае перераспределения площадей;

       – потери качества при обычном контроле.

Коэффициент определяется по формуле

                                                                                                  (1.8)

Из приведенного можно сделать вывод, что гарантийный контроль выполняет свою функцию в основном как гарант качественной однородности выпускаемой продукции.

Эффективность гарантийного контроля (как видно из формул (1.7) и (1.8)) тем выше, чем больше штраф за ошибки второго рода по сравнению со штрафом за ошибки первого рода. Она становится заметной лишь при очень больших отношениях этих штрафов, что делает применение методики на практике очень узким. Также неизбежна плата за повышенные гарантии – увеличение риска изготовителя.

Другим довольно популярным методом повышения достоверности контроля является использование наиболее высокоточных средств измерения. Достоинством данного метода является то, что при увеличении точности измерения уменьшаются как риск заказчика, так и риск изготовителя, недостатком – повышение стоимости операций контроля, что в конечном итоге увеличивает себестоимость выпускаемой продукции.

Принципиальным отличием этих способов повышения качества контроля является то, что при повышении точности измерения уменьшается и риск изготовителя и риск заказчика, а при ужесточении контрольных допусков уменьшается только риск заказчика, риск же изготовителя возрастает, причем очень существенно. Поэтому выбор того или иного способа повышения качества контроля диктуется экономическими соображениями, главным образом, соотношением прироста стоимости контроля при использовании более точных средств измерения и величиной потерь из-за ошибочного забракования годных изделий. Очевидно, что это сопоставление должно проводиться в предположении, что оба исхода обеспечивают одинаковое значение риска заказчика.

Эффективным способом повышения контроля является так называемый многоэтапный (в частности, двухэтапный) контроль, проанализированный в [37] . Примером такого многоэтапного контроля является следующая цепочка: рабочий контроль –  контроль ОТК – госприемка – входной контроль предприятием-заказчиком. Характерной особенностью такого многоэтапного контроля является определенный элемент недоверия к результатам контроля на предыдущем этапе, в силу чего из всей информации, полученной на предыдущем этапе, используется лишь незначительная часть, а именно признание изделий годными, а вся другая информация попросту игнорируется. В результате этого на последующем этапе контролируются все без исключения изделия, признанные годными на предыдущем этапе.

Такой контроль лишь условно можно именовать этим термином, так как в общепринятом понимании контроль есть единая, методически целостная процедура. Здесь же мы видим несколько самостоятельных одноэтапных измерительных процедур, органично не связанных между собой.

Из выше приведенных исследований для многоэтапного контроля  вытекают следующие недостатки. Во-первых, достоверность контроля определяется точностью средств измерения и величиной контрольного допуска, что приводит при незначительном снижении риска заказчика к значительному повышению риска изготовителя. Во-вторых, хотя данный вид контроля  и дает большие, чем при обычном контроле гарантии от засоренности принятой партии изделий бракованными, однако неизбежна и плата за повышенные гарантии – резкое возрастание времени и стоимости контроля.

Таким образом, являясь более качественным, чем классический одноэтапный контроль, многоэтапный контроль существенно дороже его как из-за стоимости дополнительного оборудования и больших затрат времени на контроль, так и из-за неизбежного резкого повышения риска изготовителя.

Особенностью проанализированных выше алгоритмов контроля является двухальтернативность суждений о категории изделий – либо оно годно, либо негодно. Данные суждения придают контролю очень жесткие условия признания изделия негодным. Двухальтернативность суждений при контроле отрицает всякую возможность смягчения условий жесткости путем увеличения числа его повторов, либо путем допущения выхода значения контролируемого параметра за границы поля допуска при наличии признака «нет». Уйти от таких ограничений попытались некоторые авторы, к примеру [22, 24, 25], предложившие для своего времени довольно оригинальные методики контроля.

К таким работам можно отнести следующие. Много раньше исследований многоэтапного контроля [37] в периодической печати обсуждалась аналогичная форма контроля, который также осуществлялся более чем за один этап (правильнее сказать цикл или ступень), но не был разнесен во времени и пространстве. Такой контроль может быть многоступенчатым. Предполагалось, что на его первой ступени проверяются все изделия без исключения, на следующих – только так называемые спорные изделия. Какие изделия разумно относить к спорным строго анализировалось.

К примеру, автором [24] предложен способ контроля с двумя парами границ. Первая пара соответствует границам технологической нормы , а вторая отстоит от границ технологической нормы в сторону их расширения на величину предельной погрешности средства контроля. Если результат измерения лежит в поле допуска , принимается решение «в допуске»; если же оказывается вне расширенного интервала – «вне допуска»; если вне первого, но внутри второго интервала, производится повторное измерение. Такой способ контроля как видно, позволяет уменьшить риск изготовителя, риск же заказчика заметно возрастает.

В [22] предложен способ контроля, при котором границы приемочного допуска сдвигают внутрь от границ технологической нормы на величину предельной погрешности измерения, а при выходе результата измерений за пределы границ приемочной нормы осуществляют контроль с применением более точного средства контроля. Такой способ контроля позволяет одновременно уменьшить оба показателя качества контроля, и риск изготовителя и риск заказчика. Однако в производственных условиях не всегда можно использовать более точное средство контроля. К тому же, на последующие ступени контроля переносятся все изделия, не признанные годными на предыдущей, что, естественно, не приводит к существенному сокращению числа контролируемых изделий на второй и последующих ступенях. И, как следствие этого, ведет к существенному увеличению затрат времени и ресурсов на проведение процедуры контроля.

С целью одновременного уменьшения вероятностей и в [25] автором предлагается комбинированный способ контроля, реализуемый измерительным устройством, приведенный на рисунке 1.4.

Результат измерения контролируемого параметра, приведенный на рисунке 1.5, с помощью схем сравнения 1-3 (стробируемых по входу ) сравнивается одновременно с тремя интервалами, , и , задаваемыми блоком уставок, для которых справедливо условие

где – интервал допускаемых значений .

“в допуске”

БЛОК

УСТАВОК

“вне допуска”

Рисунок 1.4 – Устройство контроля

Если после первого сравнения окажется, что , то логическая схема 4 вырабатывает сигнал “в допуске”; если после первого сравнения оказывается вне – формируется сигнал “вне допуска”.

Рисунок 1.5 – Результаты контроля

Когда же оказывается внутри , но вне , или в , но вне , то логическая схема вырабатывает сигнал о результате контроля только после повторных сравнений: “в допуске”, если оценка , по крайней мере, в двух из трех сравнений не вышла за пределы и ни разу не вышла за пределы , и сигнал “вне допуска” для всех других исходов.

Из изложенного выше видно, что в [25] также рассматривается многоступенчатая организация процедуры контроля, однако, в отличие от авторов [22, 24], здесь предлагается относить к категории спорных изделий только те, которые на предыдущей ступени оказались в зоне повышенного риска. Этот вариант следует считать более предпочтительным, поскольку при его реализации существенно сокращается число контролируемых изделий на второй и последующих ступенях, что неизбежно ведет к сокращению затрат времени и ресурсов на проведение процедуры контроля.

Как видно из проведенного анализа работ [22, 24, 25] требуемые уровни точности, производительности и стоимости операций контроля достигаются рациональным выбором информативных параметров, допусков (норм) и характеристик погрешностей, а также соотношений средних рисков заказчика и изготовителя.

Последние две характеристики являются важнейшими количественными показателями качества существующих методик числового измерительного контроля. В силу сложности и громоздкости изложения предложенные авторами [22, 24, 25] методики контроля во многих метрологических задачах контроля не получили должного применения, причиной чему на наш взгляд является неадекватность использованных математических моделей для каждого из видов контроля.

Математической основой современных теорий контроля и погрешностей являются теория вероятностей и математическая статистика. Отсюда, успешное решение задач контроля зависит от того, насколько правильно выбран математический аппарат, используемый при их решении. Чтобы изменить ситуацию к лучшему, в данной работе была сделана попытка получить более простые аналитические выражения для расчета средних рисков контроля.

При проведении операций контроля необходимо также учитывать априорную информацию о свойствах контролируемого объекта и используемых средствах измерений, которая наиболее полно может быть задана в виде распределений значений контролируемого параметра и погрешностей измерения. Это видно из такого простого примера. Если заведомо известно, что контролируемый показатель находится внутри интервала допускаемых значений, то необходимость его контроля отсутствует. Другими словами, алгоритм принятия решения не будет никак зависеть от точности используемых для контроля средств измерений. При увеличении относительного числа некачественных изделий среди контролируемых правило принятия решения должно меняться в сторону ужесточения, при этом должны учитываться также свойства погрешности измерения.

Исходя из выше изложенного, в данной работе предложена методика модифицированного многоступенчатого контроля, частично базирующаяся на исследованиях [24, 25]. Она позволяет повысить качество контроля за счет одновременного уменьшения рисков заказчика и изготовителя. Следует отметить, что разработанная методика рассчитана на использование в процессе контроля измерительных средств одного класса точности, что позволяет дополнительно снизить затраты изготовителя на ее внедрение в производстве. Ее исследованию посвящена данная работа.

1.2 Модифицированный измерительный контроль

1.2.1 Предпосылки возникновения

Целенаправленная человеческая деятельность в области техники всегда связана с процессами измерения и контроля. Эта связь имеет физический и информационный характер. При создании или эксплуатации технических объектов (изделий) основным источником информации являются измерения, заключающиеся в нахождении значений физических величин опытным путем с помощью измерительных средств. Операции контроля включают в себя процедуры измерения. Это понятие более широкое, так как в ходе контроля определяются степень соответствия измеряемых величин допускам, установленным на их значения для обеспечения нормального функционирования объектов. При контроле процедура измерения, имеющая физический характер, сочетается с информационно-логической операцией, состоящей в сопоставлении полученного результата измерения с требованиями к объекту.

Между операциями измерения и контроля существует много общего, но имеются и некоторые различия. В обеих операциях совершается познавательный процесс, предметом изучения являются физические величины, информацию получают в результате физического эксперимента. Различие понятий измерения и контроля определяется целями и формой проводимого эксперимента.

В процессе измерения находится числовое значение (реализация) измеряемой величины в определенных единицах измерения с заданной погрешностью или точностью.

В процессе контроля чаще интересуются степенью принадлежности измеряемой величины полю допусков с заданной достоверностью .

Достоверность контроля определяется погрешностью измерений и полем допуска . Обычно она выражается вероятностными показателями 0,9, 0,95 и выше, и количественно связана с так называемыми ошибками первого и второго рода (ошибка первого рода – когда контроль на самом деле годное изделие относит к категории негодных, ошибка второго рода – отнесение негодного изделия к категории годных), вероятности которых принято трактовать соответственно, как риск изготовителя и риск заказчика. Последние два показателя являются определяющими при оценке достоверности и качества функционирования различных видов контроля. Чем меньше величины данных показателей, тем выше качество и достоверность используемой системы контроля.

Уровень познания истинного значения измеряемой величины часто характеризуют возможностями созданных эталонов как измерительных средств самой высокой точности. Этим фактом часто пользуются разработчики систем контроля, предлагающие для повышения качества контроля производителям использовать средства измерения более высокого класса точности.

Так происходит и при традиционном измерительном контроле [35], который сводится к такой последовательности действий: измерение значения контролируемого параметра, сопоставление результата измерения с границами (границей) нормы, выдаче признака «да» (годен) или «нет» (не годен). Другим часто используемым способом является сужение контрольного допуска по сравнению с нормативным.

При первом способе за повышение достоверности контроля приходится платить необоснованным забракованием значительной доли годных изделий, при втором – удорожанием стоимости процедуры контроля. Далеко не каждого изготовителя устроит такой поворот дела.

В работе [4] был предложен метод контроля, альтернативный традиционному, который не требует для своей реализации использования средств измерений более высокого класса точности, и позволяет существенно снизить риск заказчика, тем самым, повышая качество самой процедуры контроля. Он основан на более полном использовании поступающей во время контроля измерительной информации, и получил название многоступенчатого контроля.

Под термином многоступенчатый здесь следует понимать числовой измерительный контроль, суждение об исходе которого формируется в зависимости от контрольной информации, после одного, двух, трех и большего числа измерений контролируемого параметра.

При этом предполагается, что на его первой ступени проверяются все без исключения изделия, поступившие на контроль, и контроль большинства из них на том и заканчивается. Формально это соответствует контролю по традиционной схеме. Разница лишь в том, что годными изделиями признаются теперь изделия, прошедшие через более густое «сито»: границы контрольной нормы сужены относительно технологической нормы на некоторую, зависящую от используемых средств измерения и сравнения величину . Отсев негодных изделий производится также, как и при традиционном контроле (изделие признается негодным, если результат измерения контролируемого параметра лежит за пределами технологической нормы ).

Через дополнительные циклы проходят лишь так называемые спорные изделия (изделия, для которых на предыдущем цикле не было сделано заключения об их годности или же негодности). К таким изделиям следует относить только те изделия, которые на предыдущем цикле оказались в зоне повышенного риска заказчика – диапазоне изменения результатов измерения контролируемого параметра, в котором возможны ошибки второго рода (когда изделие негодно, а результат контроля годен). Многоступенчатый контроль приведен на рисунке 1.6.

Рисунок 1.6 – Многоступенчатый контроль

Максимальное количество циклов контроля выбирается заранее и определяется, исходя из требований к качеству контроля. Согласно данному контролю, если изделие, дойдя до последнего - го цикла остается спорным, то решение принимается в пользу изготовителя (спорное изделие признается годным).

В [4] было показано, что при использовании многоступенчатого контроля риск заказчика уменьшается в десятки и сотни раз, риск же изготовителя увеличивается не более чем вдвое при числе циклов , стремящемся к бесконечности.

Отличием данного метода контроля от других, ранее разработанных является корректное использование информации о влиянии погрешности измерения на результаты контроля.

Как известно, в процессе контроля на контролируемый параметр накладывается погрешность измерения , так что результат измерения оказывается равным их сумме

,

где – реализация случайной величины .

Исход контроля – качественное суждение «да» (годен) или «нет»(не годен). Из-за несовершенства технических средств возможны ошибочные выводы: «нет» вместо «да», и «да» вместо «нет», именуемые соответственно ошибками первого и второго рода. В случае контроля единичного экземпляра изделий достоверность контроля будет определяться следующей формулой

                                 (1.9)

где – локальный риск заказчика;

      – локальный риск изготовителя;

– реализация случайной величины .

Следует отметить, что в формуле (1.9) в случае положительного исхода контроля (результат контроля «годен») будет существовать только локальный риск заказчика, величина же тождественно равна нулю, в случае же отрицательного исхода контроля, наоборот, будет существовать только локальный риск изготовителя.

Достоверность контроля приведена на рисунке 1.7.

Пусть результат измерения контролируемого параметра принадлежит норме: (где и – нижняя и верхняя границы нормы). В этом случае возможна лишь ошибка второго рода. Она появляется тогда, когда истинное значение контролируемого параметра оказывается либо слева от , либо справа от . Отсюда риск заказчика определится как вероятность объединения двух несовместных событий

                         

где – плотность распределения погрешности измерения.

Рисунок 1.7 – Достоверность контроля при положительном (и

отрицательном () исходах

Если же результат измерения лежит за пределами нормы, то следует говорить об ошибке первого рода и существовании риска изготовителя

                         

Из поведения графиков локальной достоверности контроля (достоверности контроля единичного экземпляра изделий) видно, что как при положительном, так и при отрицательном результатах контроля погрешность измерения приводит к существованию зон, в которых достоверность контроля отлична от единицы.

Они располагаются в окрестности нижней и верхней границ нормы. Использование этих зон при контроле позволяет повысить его качество. Такие зоны при многоступенчатом контроле были названы зонами повышенного риска.

Для изделий попавших в зону повышенного риска требуется дополнительное освидетельствование категории, так как после одного цикла трудно о ней судить. Для изделий же попавших внутрь приемочной нормы требуемая достоверность контроля достигается путем выбора границ приемки, удовлетворяющих требуемому предельно допустимому значению риска заказчика.

При классическом варианте многоступенчатого контроля была выделена лишь зона повышенного риска заказчика, то есть зона, в которой возможны лишь ошибки второго рода. Данный алгоритм показал свою эффективность, и может быть использован при контроле, если требуется обеспечить значительное снижение риска заказчика. Модифицированный контроль, приведенный на рисунке 1.8, возник на предположении о том, что можно снизить одновременно два показателя контроля – как риск изготовителя, так и риск заказчика, за счет расширения зоны повышенного риска . Теперь данная зона покрывает одновременно ошибки первого и второго рода.

Рисунок 1.8 – Модифицированный контроль

1.2.2 Алгоритм проведения контроля

Предлагаемая в данной работе методика модифицированного многоступенчатого контроля предназначена для одновременного снижения как , и .

Модифицированный многоступенчатый контроль осуществляется за - циклов (ступеней) опознавания. Согласно этой методике, во всем диапазоне изменения контролируемого параметра объекта контроля следует выделять следующие множества: норма (технологическая норма ) , внутри нормы выделяется приемочная норма , границы которой удалены от соответствующих границ нормы на некоторую, зависящую от используемых средств измерения и сравнения, величину ; справа и слева от нижней и верхней границ технологической нормы выделяют отрезки длиной , которые определяют границы множества (где , , , )  которое трактуется как зона повышенного риска. Объект, измеренное значение которого попадает в зону повышенного риска относится к категории спорных и возвращается на дополнительное опознавание категории.

Каждая -я ступень контроля, исключая последнюю , сводится к такой последовательности действий: измерение контролируемого параметра , сопоставление результата измерения   ( - погрешность измерения в -м цикле) с границами , и , , выработке суждения о категории изделия.

Если результат измерения попадает внутрь границ , или находится за пределами , , то объект относится соответственно к категории годных или негодных, и его контроль на этом завершается. Если же результат измерения попадает в зону повышенного риска , объект относится к категории спорных и передается на следующий цикл опознавания категории.

Если же, дойдя до последнего - го цикла, объект остается спорным, то решение, в отличие от основной модификации многоступенчатого контроля, не принимается однозначно в пользу изготовителя, то есть изделие не признается однозначно годным, а может быть принято:

1) в пользу заказчика (спорные изделия бракуются);

2) в пользу изготовителя (спорные изделия признаются годными);

3) делятся между заказчиком и изготовителем (спорные изделия, лежащие внутри технологической нормы признаются годными, а изделия, лежащие за ее пределами признаются не годными).

Выбор любого из трех вариантов завершения модифицированного контроля мотивируется целью поставленной перед проведением контроля.

Если требуется обеспечить практическое отсутствие риска заказчика, то незаменимым является первый вариант, при котором стремится к нулю, а риск изготовителя незначительно снижается.

Выбор второго варианта обеспечивает практическое отсутствие риска изготовителя, при незначительном одновременном снижении .

Применение третьего варианта, при одновременном выборе смещения ∆, равным , (если плотность распределения погрешности измерения имеет конечный предел) или несколько больший , (для случая бесконечного распределения), приводит к одновременному снижению, как риска изготовителя, так и риска заказчика.

Алгоритмы проведения модифицированного контроля для каждого из вариантов завершения контроля приведены на рисунке 1.9 - 1.11.

Измерение КП

Подача изделий

Началo

Конец

1

2

3

4

5

6

8

7

9

10

11

12

13

14

15

16

18

17

Рисунок 1.9 – Алгоритм проведения контроля для первого варианта (в пользу заказчика)

1

 

Измерение КП

Подача изделий

Начало

Конец

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

18

17

 

 

 

Рисунок 1.10 – Алгоритм проведения модифицированного контроля для второго варианта (в пользу изготовителя)

Измерение КП

Подача изделий

Начало

Измерение КП

Подача

изделий

Конец

k=1, Nc

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

24

23

 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

Рисунок 1.11 – Алгоритм проведения контроля для третьего варианта (делятся между изготовителем и заказчиком)

Из приведенных алгоритмов видно, что непосредственно перед проведением контроля в память закладываются граничные значения технологической нормы , вычисленные значения приемочной , и расширенной , норм, а также определяется необходимое число циклов контроля и количество изделий подлежащих контролю.

Далее непосредственно реализуются циклы контроля. На первой ступени осуществляется контроль всей партии, состоящей из изделий. При этом реализуется такая последовательность действий: изделия из загрузочного бункера подаются на стенд контроля, где производится измерение контролируемого параметра, затем измеренное значение сравнивается с границами расширенной и приемочной норм, согласно алгоритма выдается заключение о категории изделий, и соответственно результатам контроля изделия попадают в бункеры для годных, спорных и негодных изделий. Идентификаторы , , отображают соответственно число годных, спорных и негодных изделий.

После опустошения загрузочного бункера производится проверка наличия спорных изделий в соответствующем бункере. При наличии таковых включается подача, перемещающая их в загрузочный бункер, число изделий, подлежащих дальнейшей перепроверке устанавливается равным , а сам идентификатор перед проведением следующей ступени контроля обнуляется. После этого производится переход на вторую ступень контроля.

В случае отсутствия спорных изделий работа системы контроля прекращается, и на выходе выдаются числа негодных и годных изделий соответственно, и система готова к приему следующей партии. Кроме числа негодных и годных изделий в качестве результатов контроля могут выдаваться сведения о том, в каком цикле изделие было забраковано, либо признано годным.

В целом же, работа системы контроля продолжается до тех пор, пока не истекут все циклов контроля, либо пока после окончания очередной ступени в бункере для спорных не окажется ни единого изделия. По окончании циклов контроля согласно алгоритма к числу годных либо негодных добавляются спорные изделия.

1.3 Расчет средних рисков контроля

1.3.1 Распределение спорных изделий по циклам

Чтобы количественно оценить эффект предложенной методики, необходимо определить значение рисков заказчика и изготовителя, и сравнить их с соответствующими значениями при традиционном измерительном контроле.

Для выполнения поставленной задачи в начале выясним, как распределяется число спорных изделий по циклам опознавания. Для этого введем в рассмотрение понятие плотности распределения контролируемого параметра в -ом цикле опознавания – , понимая под вероятность того, что произвольное наугад взятое из партии изделие в процессе контроля в -ый раз окажется спорным (для определенности допустим – спорным сверху) и его контролируемый параметр лежит  в интервале . В математической формулировке это определение принимает вид

 (1.10)

где  ,

     - результат измерения контролируемого параметра в -м цикле.

Перепишем формулу (1.10), учитывая при этом, что событие равнозначно событию ,

                     . (1.11)

Поскольку случайные величины независимы, независимы и события, стоящие в круглых скобках (1.11), так что вероятность их совместного наступления в процессе контроля равна произведению их вероятностей

                                     (1.12)

где .

Преобразуем формулу (1.12) к следующему виду

,                    (1.13)

где   – плотность распределения контролируемого параметра ,

       – плотность распределения погрешности измерения в

первом цикле;

                   – плотность распределения погрешности измерения в

-м цикле.

Отсюда следует искомый результат

                                                   (1.14)

где – плотность распределения погрешности в -м цикле опознавания.

Если во всех циклах опознавания используются одни и те же измерительные средства , и контрольные допуски одинаковы, результат принимает вид

                           ,                                    (1.15)

где – плотность распределения погрешности измерения.

Введем следующее обозначение для весового множителя цикла модифицированного контроля

                                                    (1.16)

Тогда с учетом формулы (1.15), выражение для будет иметь вид

                                               (1.17)

Для условий нашей задачи также принимаем, что и имеют равномерный закон распределения

                                                                (1.18)

                                                                      (1.19)

где – максимальная погрешность измерения.

Принимаем также

где (в данном случае при равномерном распределении погрешности измерения отсюда ).

Для нахождения разобьем всю область возможных значений контролируемого параметра на интервалы однотипности :

1) ,

 ,

 ,

 ,

 ;

2) ,

 ,

 ,

 ,

 ;

3) ,

 ,

 ,

 ,

 ;

4) ,

 ,

 ,

 ,

 ;

5) ,

 ,

 ,

 ,

 ;

6) ,

 ,

 ,

 ,

 .

В результате после интегрирования с учетом формулы (1.17) плотность распределения будет равна

,                          (1.20)

Если при этом исходное распределение контролируемого параметра равномерно, поведение имеет вид, приведенный на рисунке 1.12.

Рисунок 1.12 – Распределение спорных изделий

Определив распределение спорных изделий по циклам опознавания, перейдем непосредственно к оценке рисков заказчика и изготовителя. Их нахождение будем производить отдельно для всех трех вариантов завершения модифицированного контроля.

1.3.2 Первый вариант (спорные изделия признаются негодными)

Под риском изготовителя и риском заказчика принято понимать вероятности отнесения контролем (системой контроля) годного изделия к негодным и, наоборот, негодного к годным.

Из приведенного на рисунке 1.8 графика видно, что согласно определению для данного варианта завершения контроля риск изготовителя может быть найден как удвоенная площадь под левой параболической кривой (заштрихованная область)

   .                                        (1.21)

Коэффициент "2" учитывает такое же симметричное поведение в окрестности нижней границы нормы .

В данном случае, при равномерном распределении погрешности измерения вычисляем согласно (1.21)

Отсюда имеем риск изготовителя

                                                                              (1.22)

Риск же заказчика согласно определению и применительно к алгоритму завершения данного варианта контроля, отсутствует, то есть .

1.3.3 Второй вариант (спорные изделия признаются годными)

Как видно, из распределения спорных изделий, в соответствии с рисунком 1.8, для данного варианта риск изготовителя отсутствует, то есть . Риск же заказчика может быть найден как удвоенная площадь под правой параболической кривой

                                           .                                    (1.23)

Коэффициент "2" в (1.23) также учитывает симметричное поведение в окрестности нижней границы нормы .

В данном случае, при равномерном распределении погрешности измерения будет равно

.

Таким образом, имеем

                                         (1.24)

1.3.4 Третий вариант (спорные изделия делятся между заказчиком и

изготовителем)

При данном варианте завершения контроля на последнем –м цикле: если спорное изделие попало внутрь технологической нормы, то оно принимается годным, если спорное изделие выпало из технологической нормы, то оно признается негодным.

Для нахождения средних рисков заказчика и изготовителя при данном варианте завершения модифицированного многоступенчатого контроля нам потребуется знание распределения изделий, признанных годными, и распределения изделий, признанных негодными, соответственно.

Введем в рассмотрение понятие плотности распределения контролируемого параметра изделия, признанного годным – , понимая под вероятность того, что произвольное наугад взятое изделие из партии в процессе контроля в раз окажется спорным (для определенности допустим – спорным сверху), и в – м цикле будет признано годным, и его контролируемый параметр лежит в интервале . В математической формулировке определение будет иметь вид

          (1.25)

Учитывая, что и, отсюда , формула (1.25) примет вид

(1.26)

Поскольку случайные величины независимы, независимы и события, стоящие внутри фигурных скобок, так что вероятность их совместного наступления в ходе контроля равна произведению их вероятностей

Допустим, что в процессе контроля, мы будем использовать одни и те же измерительные средства, тогда формула для будет иметь вид

                 (1.27)

Выражение, стоящее внутри круглых скобок – весовой множитель цикла модифицированного многоступенчатого контроля , другой же интеграл в формуле (1.27) представляет собой ни что иное, как весовой множитель цикла для традиционного многоступенчатого контроля и имеет обозначение . Отсюда выражение (1.27) принимает вид

.                                    (1.28)

Величины, стоящие в правой части выражения (1.28) являются известными, отсюда плотность распределения равна

  (1.29)

Введем в рассмотрение также понятие плотности распределения контролируемого параметра забракованного изделия – , понимая под вероятность того, что произвольное наугад взятое изделие из партии в процессе контроля в раз окажется спорным (для определенности допустим – спорным сверху), а в – м цикле будет забраковано, и его контролируемый параметр лежит в интервале . В математической формулировке определение будет иметь вид

.

Если во всех циклах контроля используются измерительные средства одного класса точности, и контрольные допуски одинаковы, то приведенное выше выражение принимает вид

                                   (1.30)

Введем обозначение для второго интеграла, стоящего в формуле (1.30). Данный интеграл представляет собой не что иное, как коэффициент брака, предложенный при исследовании многоступенчатого контроля . Тогда выражение (1.30) перепишется в виде

                                    .                      (1.31)

Согласно определению, предложенному в начале текста, в наших условиях средние риски для модифицированного контроля и предстают в виде интегралов

                      ;   .                    (1.32)

Коэффициент " 2 " в формуле для учитывает аналогичное распределение изделий в окрестности нижней границы нормы.

Опираясь на формулы (1.27), (1.31) и (1.32), и допустив погрешность равномерно распределенной величиной, можно рассчитать искомые средние риски контроля. Произведем расчет риска изготовителя

Риск же заказчика будет найден следующим образом

В более систематизированной форме выражения приобретают вид

                                 ;   

                                 ,                               (1.33)

где средняя арифметическая погрешность измерения.

Из выражений, представленных в формуле (1.33) видно, что величины и абсолютно одинаковы, и при увеличении числа циклов контроля одновременно снижаются в единицы и десятки раз, что свидетельствует об эффективности выбранного алгоритма контроля.

1.4 Эффект модифицированного контроля

Для каждого из вариантов завершения модифицированного контроля нами были получены соответствующие аналитические выражения для рисков заказчика и изготовителя. Систематизируем полученные результаты для каждого из вариантов:

1) для первого варианта

                                     ,  

                                                      ;

2) для второго варианта

                                                     ,      

                                     ;

3) для третьего варианта

                          ,

                            .

Аналогично классическому многоступенчатому контролю для каждого из вариантов завершения модифицированного контроля произведем вычисление получаемого эффекта.

Эффект контроля можно оценить, сравнив соответствующие значения для рисков изготовителя и заказчика при модифицированном контроле со значениями средних рисков при традиционном измерительном контроле, осуществляемом за один цикл. Значения рисков заказчика и изготовителя для традиционного измерительного контроля определяются по формулам [5]

Эффект контроля может быть оценен как отношения

где – коэффициент определяющий эффект в отношении риска изготовителя;

      – коэффициент определяющий эффект в отношении риска заказчика.

Для первых двух вариантов завершения модифицированного контроля эффект контроля можно оценить лишь для одного из двух рисков, так для первого варианта – эффект в отношении риска изготовителя, который будет определяться следующей формулой


для второго варианта – эффект в отношении риска заказчика

Для третьего варианта можно говорить об эффекте контроля в отношении двух рисков

Для больших

.

Сравнительная диаграмма эффектов контроля в отношении риска изготовителя для первого и третьего вариантов завершения модифицированного контроля приведена на рисунке 1.13.

Сравнительная диаграмма эффектов контроля в отношении риска заказчика для второго и третьего вариантов модифицированного контроля приведена на рисунке 1.14.

Кроме того, был проведен сравнительный анализ эффектов при многоступенчатом и модифицированном видах контроля. На рисунке 1.15 приведены графики эффектов в отношении риска изготовителя, а на рисунке 1.16 сравнительная диаграмма эффектов контроля в отношении риска заказчика.

циклы контроля

– модифицированный контроль (I вариант);

– модифицированный контроль (III вариант);

– традиционный контроль

Рисунок 1.13 – Сравнительная диаграмма (риск изготовителя)

– модифицированный контроль (III вариант);

– модифицированный контроль (II вариант)

Рисунок 1.14 – Сравнительная диаграмма (риск заказчика)

традиционный контроль;

– многоступенчатый контроль;

– модифицированный контроль (II вариант);

модифицированный контроль (III вариант)

Рисунок 1.15 – Графики эффектов (риск изготовителя)

– многоступенчатый контроль;

– модифицированный контроль (III вариант);

– модифицированный контроль (II вариант)

Рисунок 1.16 – Эффект контроля (риск заказчика)

2 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ НИР     

2.1 Актуальность технико-экономического обоснования НИР

Задачей  данного раздела является технико-экономическое обоснование дипломного проекта на тему: "Автоматизированная система многоступенчатого контроля изделий радиоэлектроники с разработкой методов расчета модифицированных систем".

По мере развития выпуска и потребления изделий значимость контроля существенно возрастает. Он оказывается необходимой познавательной операцией на всех стадиях их жизненного цикла. Так, при производстве и техническом обслуживании объектами контроля становятся самые разные артефакты: не только готовые изделия (технологическое оборудование, приборы, установки, системы, транспортные средства и пр.), но также и средства материально-технического обеспечения их производства и технического обслуживания (элементная база, сырье, материалы, полуфабрикаты, энергоносители и пр.). На стадии же применения объектами контроля становятся уже не только сами артефакты, но еще и различные природные реалии, на которые эти артефакты ориентированы (например, физические образы в медицине, картографии, экологии, криминалистике и т.д.). В результате происходит лавинообразное увеличение необходимых объектов контроля, резко возрастают требования к его быстродействию и точности. Соответственно растет и стоимость контроля.

Необходимость возрастания объемов, повышения быстродействия, точности и снижения стоимости контроля приводит к всеобъемлющему обновлению парка его технических средств. На смену ручным устройствам измерительного контроля приходят их автоматические модификации – с цифровым  (содержание АЦП) и аналоговым (содержащие ЦАП) сравнением. Последние же заменяются (и в перспективе будут заменены полностью) автоматическими устройствами неизмерительного  ("допускового") контроля – компараторами (электронными реле), которые уже серийно выпускаются в интегральном исполнении и, в силу своих принципиально новых схемотехнических и конструктивных особенностей, из всех средств контроля зарекомендовали себя как самые быстродействующие, точные надежные, малогабаритные и дешевые.  

В дипломном проекте используется новый вид контроля, который ранее не изучался и на практике не использовался: модифицированный многоступенчатый контроль, осуществляемый за m-циклов (ступеней) опознания.

Для данной разработки аналог отсутствует, но преимущество данного вида контроля заключаются   в быстродействии, надежности и достоверности. Для того чтобы эффективно выполнять свои функции сам контроль должен быть качественным.

Согласно этой методике величины  р1m  и  р2m абсолютно одинаковы, и при увеличении числа циклов контроля одновременно снижаются в единицы и десятки раз, что свидетельствует об эффективности выбранного алгоритма контроля.

В экономическом обосновании важное место отводится оптимизации сроков разработки, так предложенная процедура контроля не требует при своей реализации большого количества времени и применения средств измерений более высокого класса точности, что существенно снижает экономические затраты.

2.2 Расчет сметы затрат на НИР

Смету затрат рассчитываем с учетом специфики выполнения научных работ. Рассчитываем методом сметных калькуляций по отдельным статьям расходов всех видов необходимых ресурсов.

Величину затрат по каждой статье расходов определяем прямым счетом:

1) материальные затраты;

2) амортизация оборудования;

3) расходы на оплату труда;

4) отчисления на социальные мероприятия;

5) расходы на производственные и хозяйственные нужды;

6) прочие расходы.

2.2.1 Расчет стоимости  материалов, покупных  изделий  и  полуфабрикатов

Расчет затрат на материалы, покупные изделия и полуфабрикаты осуществляется по таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Затраты на материалы, покупные изделия и полуфабрикаты

Наименование материала

Количество,

шт.

Цена единицы,

грн.

Сумма,

грн.

1 Ручки

2 Карандаши

3 Линейка

4 Резинка

5 Бумага

6 Ватман

7 Лента для принтера

8 Прочие материалы

2

2

1

1

200

5

2

             -

1,00

0,50

1,50

0,50

0,30

1,50

5,00

              -

2,00

1,00

1,50

0,50

60,00

7,50

10,00

20,00

Итого:

102,50

Итого на покупные изделия на выполнение НИР израсходовано          102 грн. 50 коп.

2.2.2 Расходы на специальное оборудование для научных работ

Для исследовательских работ применяется имеющееся в наличии оборудование.

Амортизация за время его использования составляет долю затрат, приходящуюся на данную научную работу

                                               ,                                          (2.1)

где – сумма амортизационных отчислений, приходящаяся на данную работу, грн.;

, – первоначальная стоимость использованного оборудования, грн.;

– эффективный фонд времени работы оборудования, ч/год;

– норма амортизационных отчислений, %;

– количество часов занятости оборудования при проведении научно-исследовательской работы.

Расчет расходов на амортизационные отчисления используемых при проведении НИР оборудования осуществляется по таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Расчет расходов на амортизационные отчисления используемых при проведении НИР оборудования

Наимено-вание

оборудова-ния

Первона-чальная

стоимость,

грн.

Эффек-тивный фонд времени оборудо-вания,    ч.

Количест-во часов занятости оборудо-вания по теме, ч.

Норма аморти-зацион-ных от-числе-

ний, %

Сумма амор-тизационных отчислений на  работу, грн.

компьютер

1500,00

864

120

12

52,08

принтер

300,00

108

2

12

1,39

Итого:

53,47

,

где – среднее количество рабочих дней за месяц;

                              – среднее количество рабочих месяцев за год;

                    – среднее количество рабочих часов за день.

где – среднее количество дней занятости оборудования при проведении НИР;

                      – среднее количество рабочих часов занятости оборудования в день при проведении   НИР.

                                                            

Согласно формуле (2.1)

Расходы на амортизацию оборудования составляют  53 грн. 47 коп.

2.2.3 Расходы на основную и дополнительную заработную плату научно-производственного персонала.

Определим зарплату для вспомогательного персонала, занятого данной темой, на весь период ее разработки.

Сумму основной заработной платы рассчитываем на основании данных об объеме работ по каждому этапу темы, установленному графиком выполнения НИОКР. Данное количество человеко-дней распределяется по категориям работающих. Дополнительная зарплата укрупненно равна 15%.

Расчет заработной платы по категориям работающих приведен  в таблице 2.3.

Таблица 2.3 – Заработная плата по категориям работающих

Категория  работающих

Трудоемкость,

чел. - дни

Дневная ставка, грн.

Основная зарплата, грн.

Научные работники

Инженеры-конструкторы

Техники

40

30

15

8

6

4

320

180

60

Итого:

560

Дополнительная зарплата

84

Полный фонд зарплаты

644

Оплата за выполненную работу в соответствии с установленными нормами труда составила 560,00 грн. Оплата за труд сверх установленных норм за трудовые успехи, изобретательность и за особые условия труда составила 84,00 грн. Полный фонд заработной платы составляет 644,00 грн.

2.2.4  Расчеты отчисления на социальное страхование

Отчисление на социальное страхование определяем с учетом установленных норм отчислений от полного фонда зарплаты. Норматив отчислений на социальное страхование принимается равным 37%.

Затраты на социальное страхование в соответствии с расчетом будут составлять 238 грн. 28 коп.

2.2.5 Расчеты затрат на производственные и хозяйственные нужды

При проведении НИР на производственные и хозяйственные нужды расходуется электроэнергия.

Расчет затрат на электроэнергию показан в таблице 2.4.

Таблица 2.4 – Расчет затрат на электроэнергию

Наименование источников потребления электроэнергии

Количество часов занятости источников потребления электроэнергии, ч.

Потребляемая мощность источников, кВт

Стоимость

1кВт электроэнергии, грн.

Сумма затрат, грн.

Компьютер

120

0,2

0,25

6

Принтер

2

0,07

0,25

0,04

Освещение

240

0,48

0,25

28,80

Итого:

34,84

Расходы на электроэнергию во время проведения НИР составляют 20 грн. 90 коп.

2.2.6  Расчеты прочих денежных расходов

В прочие денежные расходы включаются общие расходы по аудитории. При укрупненных расчетах принимаем их в размере 25% от суммы основной и дополнительной зарплаты.

Затраты на прочие денежные расходы составляют 161 грн. 00 коп.

По результатам расчетов расходов  за текущий период составляем смету затрат на выполнение НИР, приведенную в таблице 2.5.

Таблица 2.5 - Смета затрат на выполнение НИР

Статья расходов

Сумма, грн.

1 Материалы и покупные изделия

2 Специальное оборудование для научных работ

3 Основная и дополнительная зарплаты

4 Отчисление на социальное страхование

5 Электроэнергия

6 Прочие денежные расходы

102,50

53,47

644,00

238,28

34,84

161,00

Итого:

1234,10

Для проведения НИР за текущий период по результатам расчетов расходы составили 1234 грн. 10 коп.

2.3  План выполнения научных исследований

Для планирования процесса выполнения исследований, оптимизации данного процесса по определенному критерию, контроля и управления этим процессом на практике широко используются сетевые методы планирования и управления.

Как правило, сетевая модель изображается в виде кружков и стрелок.

При сетевом планировании конечная цель исследования (требуемый результат), сформированная в техническом задании, разделяется на ряд более мелких и конкретных целей, частных промежуточных результатов, достижение совокупности которых обеспечивает достижение общей цели.

Каждая частная достигается путем выполнения определенной совокупности работ, а последовательность достижения частных целей на пути к общей цели исследования определяет последовательность работ и связи между ними.

Сетевая модель (сетевой график) является основой для составления календарного плана проведения работ. Основными элементами графика являются: работы и события. При этом под работой подразумевается трудовой процесс, требующий затрат времени и ресурсов, а под событием – факт получения результата одной или совокупного результата нескольких работ, позволяющий начать одну или несколько следующих работ.

Сетевой график  выполнения НИР и линейный график выполнения  НИР приведен в графической части.

Перечень работ представлен в таблице 2.6.

Таблица 2.6 – Перечень работ

Наименование типовых фрагментов и работ

Шифр

работы

Оценка продолж.

предшеств.

следующ.

1. Общие подготовительные работы

0

2,29            

3

2. Согласование и утверждение ТЗ

1

3

2

3. Обзор литературы по входному контролю партии изделий

2

4,5

8

4. Согласование и утверждение плана НИР

3

7

3

5. Выдача заявок на приобретение расходных материалов

4

6

3

6. Получение материалов

5

7

2

7. Проведение исследований

4

8

5

8. Разработка алгоритмов многоступенчатого модифицированного контроля

7

9,15,21

6

9. Разработка алгоритмов многоступенчатого модифицированного контроля (приоритет заказчика)

8

10

6

10. Разработка блок-схемы алгоритма многоступенчатого модифицированного контроля

9

11

3

11. Определение числовых характеристик системы многоступенчатого модифицированного контроля

10

12

4

12. Постановка задач, решаемых на ЭВМ

11

13

2

13. Разработка математического обеспечения решения задачи

12

14

3

14. Подготовка и решение задачи на ЭВМ

13

27

4

15. Разработка алгоритмов многоступенчатого модифицированного контроля (между изготовителем и заказчиком)

8

16

6

16. Разработка блок-схемы алгоритма многоступенчатого модифицированного контроля

15

17

3

Продолжение таблицы 2.6

Наименование типовых фрагментов и работ

Шифр

работы

Оценка продолж.

предшеств.

следующ.

17. Определение числовых характеристик системы многоступенчатого модифицированного контроля

16

18

4

18. Постановка задач, решаемых на ЭВМ

17

19

2

19. Разработка математического обеспечения решения задачи

18

20

3

20. Подготовка и решение задачи на ЭВМ

19

27

4

21. Разработка алгоритмов многоступенчатого модифицированного контроля (приоритет изготовителя)

8

22

6

22. Разработка блок-схемы алгоритма многоступенчатого модифицированного контроля

21

23

3

23. Определение числовых характеристик системы многоступенчатого модифицированного контроля

22

24

4

24. Постановка задач, решаемых на ЭВМ

23

25

2

25. Разработка математического обеспечения решения задачи

24

26

3

26. Подготовка и решение задачи на ЭВМ

25

27

4

27. Анализ полученных решений

13, 19, 25

28

7

28. Технико-экономическое обоснование разработки

27

30

6

29. Составление ориентировочной сметной калькуляции НИР

1

8

4

30. Составление и обоснование ТЗ на систему контроля

28

31

6

31. Разработка текстовых материалов и составление ПЗ

30

-

10

2.3.1  Расчет характеристик событий сетевого графика

Для определения основных параметров сетевого графика необходимо определить ранний и поздний срок совершения события. Зная продолжительность работ можно для любого события определить ранний и поздний срок его наступления.

Ранним сроком совершения событий является момент возможного его свершения в результате своевременного выполнения всех предшествующих его работ. Если событие j является конечным для нескольких работ сетевого графика, то оно может наступить лишь после окончания последней из этих работ, следовательно, ранний срок наступления события будет равен максимуму  из продолжительностей путей предшествующих событию j.

,

где - ранний срок наступления предшествующего события;

                  - ранний срок наступления последующего события;

                    - продолжительность работы.

Поздним сроком свершения событий называется самый поздний момент его свершения, при котором не нарушается общий срок выполнения всего комплекса работ.

,

где - поздний срок наступления предшествующего события;

      - поздний срок наступления последующего события;

                    - продолжительность работы.

Резерв времени по событию равен

.

Для работ сетевого графика полный резерв времени работ, под которым следует понимать время, на которое может быть увеличена работа (продолжительность) при условии возможно раннего ее начала и допустимо позднего ее окончания, равен

.

Свободный резерв времени равен

                                                            .

Расчет параметров сетевого графика приведен в таблице 2.7.

Таблица 2.7 – Параметры сетевого графика

Исходные данные

Для событий

Для работ

0

1

3

3

0

0

0

0

1

2

2

5

3

0

61

0

1

3

2

5

3

0

0

0

2

3

0

5

5

0

0

0

3

4

8

13

5

0

0

0

4

5

3

16

13

0

0

0

4

7

3

18

13

0

2

2

5

6

2

18

16

0

0

0

6

7

0

18

18

0

0

0

7

8

5

23

18

0

0

0

8

9

5

29

23

0

0

0

9

10

6

35

29

0

2

0

9

11

6

35

29

0

0

0

9

12

6

35

29

0

4

0

10

13

3

38

37

2

2

0

11

14

3

38

35

0

0

0

12

15

3

38

39

4

4

0

13

16

4

42

40

2

2

0

14

17

4

42

38

0

0

0

15

18

4

42

42

4

4

0

16

19

3

45

44

2

2

0

17

20

3

45

42

0

0

0

18

21

2

44

46

4

4

0

19

22

4

49

47

2

2

0

Продолжение таблицы 2.7

Исходные данные

Для событий

Для работ

20

23

6

51

45

0

0

0

21

24

3

47

48

4

4

0

22

25

4

55

51

2

2

2

23

25

4

55

51

0

0

0

24

25

4

55

51

4

4

4

25

26

7

62

55

0

0

0

26

27

6

68

62

0

0

0

27

28

6

74

68

0

0

0

28

29

10

84

74

0

0

0

 

дня.

В результате проведенных расчетов критический путь составил 84 дня, который оптимален для проведения НИР по данному дипломному проекту.

2.4 Выводы

Результатом проделанной работы является составление сметы затрат на НИР. Из расчетов по отдельным статьям расходов всех видов необходимых ресурсов видно, что сумма расходов составляет 1234 грн.  Это свидетельствует об экономном использовании ресурсов на производственные и хозяйственные нужды для проведения НИР.

Оптимальный срок разработки дипломного проекта составил 84 дня. Он представлен в виде  сетевого графика, который является основой для составления календарного плана проведения работ.

Данная методика позволяет существенно сократить время контроля изделий, при этом сохранив достоверность и качественность процедур контроля. При своей реализации не требует применения средств измерения более высокого класса точности, что приводит к усилению экономического эффекта.

 

3 ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

3.1 Техника безопасности

3.1.1 Общая характеристика условий проведения занятий в аудитории

Лабораторные работы по предмету "Микропроцессоры и микроЭВМ" проводятся в здании УИПА в аудитории № 413, в городе Харькове. В аудитории имеется восемь рабочих мест для учащихся и одно рабочее место для преподавателя. На каждом столе для учащихся имеется компьютер. Возле стола преподавателя расположена доска. При входе в аудиторию находится вешалка для верхней одежды и имеется шкаф для учебной литературы. Помещение занимает площадь 30 кв. м и имеет объем 120 куб. м. Аудитория оборудована искусственной и естественной системой освещения, естественной вентиляцией и централизованным отоплением.

При работе на компьютерах на учащихся могут действовать следующие опасные и вредные факторы:

- наличие шума на рабочем месте (от вентиляторов, процессоров и аудиоплат);

- наличие напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека;

- наличие статического напряжения;

- наличие электромагнитного излучения;

- наличие напряженности электрического поля;

- прямая и отраженная от экранов блесткость;

- неблагоприятное распределение яркости в поле зрения;

- физические перегрузки статического и динамического действия;

- нервно-психические     перегрузки   (умственное   перенапряжение, перенапряжение анализаторов, монотонность труда, эмоциональные перегрузки).

3.1.2 Электробезопасность

Электрическая сеть, от которой будет питаться оборудование, имеет: рабочее напряжение 220 В, род тока – переменный, режим нейтрали – изолированный.

В аудитории отсутствует токопроводящий пол, относительная влажность воздуха ниже 75%, температура воздуха не превышает плюс 30 °С, отсутствует химически активная среда.

На основании изложенного, аудитория по опасности поражения электрическим током относится к категории помещений без повышенной опасности, согласно ПУЭ [ 30 ].

В зависимости от вида оборудования, номинального напряжения, режима нейтрали условий среды помещения необходимо применять определенный комплекс защитных мер, обеспечивающих достаточную безопасность: контроль   и  профилактика  повреждений  изоляции, защитное отключение, защита от случайного прикосновения к токоведущим частям, электрическое разделение сети, защитное заземление.

Расчет защитного заземления приведен в приложении А.

3.1.3 Окраска помещений и оборудования

Предусмотрена   следующая   окраска   аудитории   в соответствии    с     

СН 181-70  [ 31 ].

Стены, потолок, пол и оборудование аудитории имеют покрытие из материала с матовой фактурой.

Потолок аудитории белого цвета с коэффициентом отражения 70-80%. При этом отраженный от него свет равномерно освещает помещение, устраняет тени и уменьшает рассеянные блики на блестящих поверхностях.

Для окраски стен была применена светло-серая краска с коэффициентом отражения 40-50%, которая больше всего подходит для окраски стен помещения с компьютерами, так как она благоприятно влияет на зрение и снижает общее напряжение.

Электророзетки напряжением 12 В и 36 В должны быть окрашены в цвет, визуально значительно отличающийся от цвета розеток, рассчитанных на напряжение 127 В и 320 В.

3.1.4 Обеспечение безопасности при работе с учебным оборудованием

Основным средством безопасности при работе учащихся за компьютером является установка на заметном и доступном месте аварийного резервного выключателя, который может полностью выключить электрическое питание аудитории, кроме освещения.

             При выполнении работ на компьютерах необходимо соблюдать требования по охране труда, согласно ВДОП 2.00-5.04-96 [ 8 ].

К самостоятельной работе на компьютерах допускаются лица, прошедшие медицинский осмотр, вводный инструктаж по охране труда на рабочем месте, с практическим показом безопасных приемов и методов работы. В дальнейшем они проходят периодические медицинские осмотры – один раз в год, внеплановые инструкции при изменении правил по охране труда, внедрении новой техники, нарушении учащихся требований техники безопасности, при перерывах в работе.

Требования к учащимся при работе за компьютером:

1) запрещается самостоятельно ремонтировать аппаратуру;

2) запрещается класть какие-либо предметы на аппаратуру компьютера, бутерброды и напитки на клавиатуру или рядом с ней – может вывести ее из строя;

3) запрещается   закрывать   чем-либо  вентиляционные   отверстия аппаратуры, что может привести к ее перегреванию и выходу из строя;

4) для  снятия  статического электричества  рекомендуется  время   от времени прикасаться к металлическим поверхностям;

5) для снижения напряженности труда  на  компьютере   необходимо равномерно распределять и чередовать характер работ в соответствии с их сложностью;

6) при  внезапном  прекращении  подачи  электроэнергии выключить компьютер в такой последовательности: периферийные устройства, ВДТ, процессор, стабилизатор напряжения: вынуть штепсельные вилки из розеток;

7) при  обнаружении  признаков горения  (дым, запах гари) отключить аппаратуру, найти источник загорания и принять меры для его ликвидации, уведомить руководителя работ;

8) в случае возникновения  пожара немедленно сообщить в пожарную часть, принять необходимые меры для эвакуации людей и приступить к тушению первичными средствами пожаротушения.

3.2 Гигиена труда

3.2.1 Вредности в аудитории

В аудитории на рабочих местах неблагоприятного воздействия вредных веществ не наблюдается.

3.2.2 Метеорологические условия

Категория работ по степени тяжести – легкая Iа, согласно ГОСТ 12.1.005-88 [ 10 ] и ДСН 3.3.6.042-99 [ 21 ].

Для данного вида деятельности энергозатраты учащегося не превышают 120 Ккал/чел. Работы выполняются сидя и сопровождаются незначительным физическим напряжением. Условия работы оптимальны, так как сохраняется здоровье учащихся и есть предпосылки для высокой трудоспособности.

Исходя из категории работ по степени тяжести, нормы метеорологических условий для рассматриваемого помещения в теплый и холодный периоды года представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Нормы метеорологических условий для рассматриваемого помещения в теплый и холодный периоды года

Период года

Категория работ согласно ГОСТ 12.1-005-88

Температура воздуха, °С

Относительная влажность воздуха, %

Скорость движения ветра, м/с

Оптимальная

Оптимальная

Оптимальная

Холодный

Легкая Iа

22

24

40

60

0,1

Теплый

Легкая Iа

23

25

40

60

0,1

Поддержание  на заданном уровне микроклимата возможно за счет естественной вентиляции, а в холодный период года помещение должно быть оборудовано системой отопления согласно СНиП 2.04.05-91 [ 32 ].

3.2.3 Вентиляция

В связи с тем, что в помещении поддерживается нормальное состояние воздушной среды (температура, относительная влажность, скорость движения воздуха), соответствующее гигиеническим и технологическим требованиям, то можно обойтись только естественной вентиляцией, согласно СНиП 2.04.05-91   [ 32 ]. При этом воздух может поступать в помещение и удаляться из него через специальные предусмотренные проемы, а также через неплотности в наружных ограждениях здания. Воздухообмен через различного рода неплотности (инфильтрация) регулированию практически не поддается.

3.2.4 Освещение

По карте светового климата город Харьков относится к  IV  световому поясу южнее 50 градусов северной широты.

           Зрительная работа – малой точности, имеет IV разряд, контраст объекта различения с фоном – малый, фон – темный, согласно СНиП  II-4-79 [ 33 ] .

Естественное освещение осуществляется в аудитории на рабочих местах учащихся и преподавателя через боковые окна.

С учетом характеристики зрительной работы при боковом освещении, значение    при естественном освещении  - 1%.

Пояс светового климата  IV  южнее 50 градусов северной широты, боковое освещение, световые проемы при отсчете азимутов от севера имеют 45-135 градусов, значение коэффициента солнечности    равно 0,85.

Нормированное значение коэффициента естественной освещенности определяется по формуле

где   – коэффициент светового климата;

         – коэффициент солнечности климата;

         – коэффициент естественной освещенности при рассеянном свете от небосвода.

Искусственное освещение аудитории с рабочими местами, обустроенные компьютерами, оборудовано системой общего равномерного освещения, создающей  условия для выполнения однотипных работ в любом месте освещаемого пространства, так как рабочие и соседние с ними поверхности освещаются практически одинаково, при большой плотности рабочих мест и при отсутствии жестких требований к направлению света.

Как источник света при искусственном  освещении используются люминесцентные лампы типа ЛБ-40, в виде прерванных линий светильников типа ВОЛ, которые размещаются на стенах по периметру аудитории параллельно линии глаз.

Расчет искусственного освещения на ЭВМ приведен в приложении Б.

Естественное освещение должно соответствовать требованиям          ДБН В.2.2-3-97 .

Искусственное освещение на рабочих местах в кабинетах с компьютерами приведено  в таблице 3.2.

Таблица 3.2 – Искусственное освещение на рабочих местах в кабинетах с компьютерами

Характеристика

работы

Рабочая

поверхность

Плоскость

Освещен-ность,Лк

Приме-чание

Работа, преимущественно

с экраном дисплея

компьютера

(50%  и большего

рабочего времени)

Экран

Вертикальная

200

Не всегда

Клавиатура

Горизонтальная

400

Не ниже

Стол

Горизонтальная

400

Не ниже

3.2.5 Шум, вибрация, ультразвук, инфразвук

При работе за компьютером возможны следующие источники шума:

- шум, создающий скоростной CD-ROM;

- шум, создающий вентилятор блока питания сети;

- шум от жесткого диска;

- шум от вентилятора, расположенного на процессоре;

- внешний шум.

Шум оказывает вредное влияние на весь организм и в первую очередь на центральную нервную и  сердечно-сосудистую системы. Длительное воздействие интенсивного шума может привести к ухудшению слуха, а в отдельных случаях к глухоте. Шум неблагоприятно воздействует на учащихся: ослабляет внимание, ускоряет утомление, замедляет скорость психических реакций, затрудняет своевременную реакцию на опасность. Все это снижает работоспособность.

Допустимые значения октавных уровней звукового давления, уровней звуков на рабочих местах в помещениях кабинетов компьютерной техники необходимо принимать согласно с ДсанПІН 5.5.6.009-98 [ 20 ].

Гранично-допустимые уровни шума на рабочем месте приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Гранично-допустимые уровни шума на рабочем месте

Назна-чение поме-щения

Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами, Гц

Уровни звука,

дБ

16

31,5

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

Учеб-ные кабине-ты при работе ПК

85

75

67

57

49

44

40

37

35

33

45

Для обеспечения нормированных уровней шума на рабочих местах  используются шумопоглащающие средства, выбор которых обосновывается специальными инженерно-акустическими расчетами. Используются блоки питания ПК с вентиляторами на резиновых подвесках. Используются термодавители, вмонтированные в блок питания и в критические точки материнской платы, которые позволяют программным путем регулировать моменты включения вентиляторов, а также скорость их оборотов. Устанавливается в операционных системах Windows 9x, Windows  2000, Windows ХР время, обеспечивающее переведение жесткого диска в режим  Stanby (режим сна), если компьютер не работает на протяжении определенного времени. Используются ПК с вентиляторами на процессоре, установленные производителем (ВОХ- процессор). Используются материнские платы формата АТХ, позволяющие регулировать скорость и моменты времени отмыкания вентилятора блока питания от электросети. Используются 24-32-х скоростные CD-ROM, которые создают меньше шума, чем скоростные 48-50-х  CD-ROM.

В результате отсутствия длительных воздействий ультразвуковых и инфразвуковых колебаний на учащихся, особых проблем по борьбе с ультразвуком и инфразвуком не возникает.

3.2.6 Электромагнитные излучения

Мониторы, сконструированные на основе электронно-лучевой трубки, являются источниками электростатического поля, мягкого рентгеновского, ультрафиолетового, инфракрасного, видимого, низкочастотного, сверхнизкочастотного и высокочастотного электромагнитного излучения.

Рентгеновское излучение возникает в результате столкновения пучка электронов с внутренней поверхностью экрана. У нормально работающего монитора уровни рентгеновского излучения не превышают уровень обычного фонового излучения – меньше половины миллиРэм в час – значительно ниже допустимого уровня.

Источником электростатического поля является положительный потенциал, который подается на внутреннюю поверхность экрана для ускорения электронного луча. С внешней стороны к экрану притягиваются отрицательные частицы с воздуха, которые при нормальной влажности имеют высокую проводимость.

Источниками электромагнитного излучения являются блоки питания от сети (частота 50 Гц), система кадровой развертки (5 Гц – 2 кГц), система строчной развертки (2 – 400 кГц), блок модуляции луча (5 – 10 мГц).

Электромагнитное поле имеет электрическую и магнитную составляющие, причем взаимосвязь их достаточно сложная.

Электромагнитные поля возле компьютера (особенно низкочастотные) негативно влияют на человека. Ученые установили, что излучение низкой частоты в первую очередь негативно воздействуют на центральную нервную систему, вызывают головную боль, депрессию, бессонницу, отсутствие аппетита, возникновение синдрома стресса. Особенно воздействуют они на процессы изучения и запоминания. Низкочастотное электромагнитное поле может быть причиной кожных заболеваний, болезней сердечно-сосудистой системы. Оно влияет на белые кровяные тельца, что приводит к появлению опухолей, в том числе и злокачественных.

Согласно ДСанПІН 5.5.6.009-98 [20] , гранично-допустимые уровни шума на рабочем месте приведены в таблице 3.4 [ ].

Таблица 3.4 – Гранично-допустимые уровни электромагнитного излучения на расстоянии 0,5 м от поверхности монитора

Диапазон частот

ГДУ электрического поля, В/м

ГДУ магнитного поля, нТл

5 Гц – 2 кГц

2 кГц – 400 кГц

3 МГц – 30 МГц

25

2,5

0,25

250

25

2,5

Мощность экспозиционной дозы рентгеновского излучения в какой-либо точке на расстоянии 0,05 м от всех поверхностей монитора не должна превышать 0,1 мбер/ч.

Интенсивность ультрафиолетового излучения на расстоянии 0,3 м от экрана не должна превышать в диапазоне длины волн 400-320 нм – 2 Вт/м2, 320-280 нм – 0,002 Вт/м2, 280-200 нм ультрафиолетового излучения не должно быть.

Все современные мониторы, которые выпускаются промышленностью, имеют маркировку Low Radiation (низкое излучение). Самым безопасным является монитор с установленной защитой по методу замкнутого металлического экрана.

В результате такого метода электрическое и электростатическое поля удается понизить до фоновых значений уже на расстоянии 5-7 см от корпуса, а в сочетании с системой компенсации магнитного поля такая конструкция обеспечивает максимальную безопасность для учащихся.

3.2.7  Индивидуальные защитные средства

В связи с тем, что вредные факторы не превышают нормы, то для рабочего места снабжение учащихся индивидуальными защитными средствами не требуется.

3.2.8 Санитарно-бытовое и медицинское обслуживание

Планировка и оборудование аудитории осуществляется в соответствии с гигиеническими требованиями, и рассчитываются на самообслуживание. Имеется гардероб для хранения верхней одежды. Душевые в помещении оборудуются открытыми кабинками. Кабины оборудуются индивидуальными смесителями холодной и горячей воды. Уборные в помещении оборудуются умывальниками и унитазами. Имеется обеспечение питьевой водой. Предусмотрены столовые и буфеты в каждом корпусе. В главном здании на первом этаже имеется медпункт, а на кафедрах – аптечки первой помощи.

3.3 Пожарная безопасность

3.3.1 Пожароопасность здания учебного заведения и помещения

Данное пятиэтажное здание имеет III степень огнестойкости. У него основные несущие конструкции несгораемые (из кирпича), а ненесущие (междуэтажные перекрытия сделаны из дерева зашпаклеванного) – трудносгораемые.

Пожар может возникнуть вследствие причин неэлектрического и электрического характера.

Потенциальными источниками пожаров являются:

- халатное     и     неосторожное  обращение  с  огнем –  курение   в непредназначенном для этого месте;

- неисправность компьютеров и неправильная их эксплуатация;

- неисправность систем отопления;

- короткие замыкания, перегрузки, искрение от нарушения изоляции, что приводит к нагреванию проводников до температуры воспламенения изоляции.

Помещение относится по взрывопожарной опасности к категории В, характеризующейся наличием легковоспламеняющихся, трудногорючих и горючих жидкостей, твердых горючих и трудногорючих веществ и материалов, а также материалов и веществ, способных гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом, согласно ОНТП 24-86 [ 27 ].

Класс пожароопасной зоны – П–IIа, где обращаются твердые горючие вещества, согласно ПУЭ  [ 30 ].

Класс взрывоопасной зоны В–IІа, где выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие пыли или волокна, способные образовать с воздухом взрывоопасные смеси в результате аварий или неисправностей.

Предусмотрена быстрая эвакуация людей из здания. Имеется два выхода из помещения любого этажа, кроме первого, в коридор, ведущий на лестничную клетку, имеющую выход непосредственно наружу.

3.3.2 Средства тушения и обнаружения пожаров

На территории учебного заведения предусмотрен наружный пожарный водопровод с гидрантами, внутренний пожарный водопровод с пожарными кранами.

Для ликвидации начинающихся очагов пожара заведение обеспечено первичными средствами пожаротушения. В зависимости от класса пожара предусмотрен в аудитории один углекислотный огнетушитель ОУ-2 для тушения загораний углекислотой в газообразном или твердом виде. Этот огнетушитель предназначен для тушения различных веществ, а также электроустановок под напряжением до 10 кВ (струя неэлектропроводна).

В коридоре на каждом этаже предусмотрен внутренний пожарный кран (ПК), установленный в шкафах на высоте 1,35 м от пола, ящик с песком  и щиты с противопожарным инвентарем.

Имеется пожарная автоматическая сигнализация и телефонная связь для быстрой и точной передачи сообщения о пожаре и месте его возникновения.

3.4 Экологическая оценка технологического проекта (экологическое воспитание)

Координация усилий различных стран  в сфере экономического образования осуществляется Организацией Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры. Экологическое воспитание призвано формировать природоохранную  позицию.  Экологическое  воспитание  по    Н.Ф. Реймерсу, достигается с помощью комплекса природоохранного и экологического обучения, включающее воспитание в узком смысле слова, школьное и вузовское экологическое просвещение, пропаганду экологического мировоззрения.

Основные цели экологического воспитания в современных условиях, провозглашенные в самых различных манифестах, кодексах, сводах, могут быть сведены к следующим постулатам, которые должны быть осознаны, поняты и признаны всеми:

- всякая    жизнь  самоценна,  уникальна   и  неповторима;    человек ответственен за все живое;

- Природа – была и   всегда  будет   сильнее  человека. Она  вечна и бесконечна. Основой взаимоотношений  с Природой должна стать взаимопомощь, а не противоборство;

- тем более разнообразна биосфера, тем она устойчивее;

- призрак экологического кризиса стал грозной явью; человек оказывает на природную среду недопустимую по масштабам дестабилизирующее воздействие;

- если все оставить, так как есть, то "уже скоро – спустя всего лишь 20 – 50 лет, Земля ответит одуревшему человечеству неотразимым ударом на уничтожение";

- сложившейся в  массовом  сознании  в  течение  многих   лет антропоцентрический тип сознания должен быть вытеснен новым видением мира – экоцентрическим;

- люди  должны   быть  ориентированы  и  готовы к  радикальному изменению системы ценностей и поведения, а именно к отказу  от перепотребления, от установки на многодетную и от экологической безответственности и вседозволенности.

Экологическое воспитание должно базироваться на основном постулате о том, что выход из экологического кризиса  в современных условиях возможен. Ключи к решению глобальной экологической проблемы – в переоценке мировоззренческих ценностей и  в "смене приоритетов", а также в нормализации численности населения через планирование семьи, в неустанной практической работе по реализации основных направлений  в охране окружающей природной среды.

4 ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

4.1 Общие положения

Задачей данного раздела является разработка дидактического проекта на тему: "Многоступенчатый контроль изделий радиоэлектроники". В задачу дидактического проекта входит:

1) характеристика  учебного заведения,  для  которого разрабатывается учебный элемент;

2) определение дидактических  целей  занятий. Определение  знаний и умений в результате материала требуемого разработанного занятия;

3) разработка целей развития;

4) разработка целей воспитания;

5) идентификация и структурирование учебных элементов. Составление информационной модели в виде двойного представления информации;

6) составление логических связей между элементами;

7) анализ учебной документации;

8) определение дидактических параметров дидактического объема и норм времени на каждый учебный элемент;

9) разработка тестов для трех учебных элементов.

4.2 Характеристика учебного заведения

Украинская инженерно-педагогическая академия -  единственное учебное заведение в Украине, которое специализируется в области подготовки инженерно-педагогических кадров для системы профессионального образования. Оно готовит преподавателей, мастеров производственного обучения высшей квалификации для профессионально-технических училищ, техникумов, школ, колледжей, учебных комбинатов, инженеров на производстве, в проектных и научно-исследовательских организациях.

История возникновения академии.

1958 год создан Украинский заочный политехнический институт (УЗПИ).

1990 год  УЗПИ пересоздан в Харьковский инженерно-педагогический институт (ХИПИ).

1994 год  ХИПИ переименован в Украинскую инженерно-педагогическую академию (УИПА).

Украинская инженерно-педагогическая академия сегодня это:

- четвертый уровень аккредитации;

- семь факультетов:  энергетический,  электромеханический, механико-технологический, машиностроительный, химико-технологический, химико-механический, горный;

- 34 кафедры и 16 филиалов на предприятиях, в техникумах, ПТУ;

- семь учебно-научно-производственных комплексов;

- 24 специальности: 14 инженерно-педагогических и 10 инженерных;

- уровни подготовки: бакалавр, специалист, магистр;

- 8000 студентов дневной и заочной формы обучения;

- 400 преподавателей, в том числе 40 профессоров, докторов наук; 240 доцентов, кандидатов наук;

- аспирантура и докторантура;

- спорткомплекс, лыжная база, спортивно-оздоровительный лагерь;

- 5 общежитий (в городе Харькове – 3, в городе Стаханове – 2);

- библиотеки, вычислительный центр, компьютерные классы.

В процессе обучения студенты имеют возможность получить вторую специальность: преподаватель информатики, психолог,  преподаватель охраны труда, экономики и маркетинга, а также 3-4 рабочих разряда по специальности.

4.3 Дидактические цели

В результате изучения данной темы необходимо знать:

1) определение многоступенчатого контроля;

2) структуру многоступенчатого контроля;

3) организацию многоступенчатого контроля;

4) ошибки контроля;

5) вывод  общей  формулы  распределения контролируемого параметра спорных изделий по циклам;

6) определение модифицированного контроля;

7) диапазоны изменения  контролируемого параметра  объекта  при модифицированном контроле;

8) возможные результаты завершения контроля;

9) определение среднего риска изготовителя;

10) недостатки применения многоэтапного контроля;

11) организацию проведения модифицированного контроля;

12) плотность  распределения  контролируемого   параметра   годного изделия;

13) зависимость потерь качества от отношения штрафа при гарантийном контроле;

14) организацию гарантийного контроля;

15) Процедуры многоэтапного контроля;

16) категории изделий в процессе контроля;

17) схему проведения многоступенчатого контроля;

18) порядок спорности изделий;

19) интегральные зависимости риска заказчика;

20) терминологию риска изготовителя;

21) графическое вычисление риска заказчика;

22) расчетные формулы риска изготовителя;

23) плотность распределения  погрешности  линейной аппроксимации риска заказчика;

24) среднюю  арифметическую  погрешность линейной аппроксимации риска изготовителя;

25) контрольный допуск многоступенчатого контроля и его выбор.    

В результате изучения данной темы необходимо уметь:

1)  дать определение многоступенчатого контроля;

2)  изобразить структуру многоступенчатого контроля;

3)  объяснить приоритет потребителя при многоступенчатом контроле;

4)  выбрать контрольную норму при гарантийном контроле;

5)  изобразить схему многоэтапного контроля;

6)  назвать процедуры многоэтапного контроля;

7)  объяснить неэффективность применения многоэтапного контроля;

8)  определить потери качества контроля;

9) охарактеризовать устройство сравнения при многоступенчатом контроле;

10) дать определение риска заказчика;

11)  вывести общую формулу распределения контролируемого параметра спорных изделий по циклам;

12) находить распределение контролируемого параметра спорных изделий по циклам в случаях идентичных измерительных средств;

13) дать определение модифицированного контроля;

14) объяснить эффективность применения модифицированного контроля;

15) определять средние риски заказчика;

16) определять плотность распределения контролируемого параметра забракованного изделия при одновременном снижении риска изготовителя и риска заказчика;

17) определять плотность распределения контролируемого параметра годного изделия при одновременном снижении риска изготовителя и риска заказчика;

18) изобразить математическую модель среднего риска изготовителя;

19) дать терминологию локального риска заказчика;

20) графически вычислять локальные риски изготовителя и заказчика;

21) найти плотность распределения погрешности Симпсона при линейной аппроксимации локального риска заказчика;

22) найти среднюю арифметическую погрешность линейной аппроксимации локального риска изготовителя;

23) определять категории изделий в процессе контроля;

24) определять контрольный допуск многоступенчатого контроля и выбирать его;

25) дать характеристику одной из процедур многоступенчатого контроля.

4.4 Цели развития

В ходе проведения данного занятия мы планируем развивать у учащихся такие способности, как:

1) образное мышление;

При проведении контроля изделий радиоэлектроники студент должен представлять его окончательный результат и в связи с этим планировать свои действия на повышение качества контроля (уменьшать вероятность ошибки  1-ого рода – риска изготовителя или вероятность ошибки 2-ого рода – риска заказчика). И при манипулировании этим окончательным результатом в памяти и развивается образное мышление.

2) восприятие зрительной информации;

Весь результат деятельности учащегося отображается на бумаге, то есть практически всю информацию учащийся получает через зрительные рецепторы. Для него представляет интерес и некоторые элементы в отдельности и вся информация в целом. Тем самым развивается более легкое и быстрое восприятие зрительной информации.

3) мыслительные операции;

Для достижения поставленной цели, а также наиболее рациональных путей решения поставленной задачи (повышение качества контроля) учащийся включает свой мыслительный аппарат. Нам необходимо только показать возможные пути повышения качества контроля, а студент уже будет сам их комбинировать для более быстрого и качественного решения поставленной задачи, применяя такие внутренние процессы, как анализ, синтез, обобщение и сопоставление.

4) кратковременная и долговременная память.

Развивая предыдущие свойства учащихся, мы тем самым задействуем различные виды памяти, развивая их при этом естественным образом.

4.5 Цели воспитания

В ходе проведения данного задания мы планируем воспитывать у студентов следующее:

1) умение работать в коллективе;

Когда перед группой студентов поставить определенную задачу, то нужно, чтобы каждый четко осознавал, что от его личного вклада в решении задачи зависит успех всей группы, чтобы он "болел душой" за конечный результат и искренне радовался достигнутому успеху.

2) усидчивость;

В процессе работы студент должен целенаправленно прорабатывать материал, не отвлекаясь на все постороннее. Чтобы идти от простых задач к задачам более высоких уровней, мыслительный процесс должен быть непрерывным. Необходимым условием этого является усидчивость.

3) настойчивость;

Решение не любой задачи происходит с первого раза, часто что-то не получается и приходится вновь и вновь начинать все сначала. Не делая этого, не  будет получен конечный результат. Такая целеустремленность и упорство в достижении цели будет развивать в учащемся настойчивость.

4) внимательность;

В связи с тем, что изучаемый материал состоит в основном из формул, то необходима особая внимательность. Чтобы избежать ненужных ошибок в решении задачи и тем самым сократить время на подготовку или усвоение нового материала,  нужно максимально сфокусировать свое внимание на конкретной задаче, не отвлекаясь на предыдущие темы или что-то другое. Способствует такой внимательности правильно организованное рабочее место, тишина в аудитории и желание добиться успеха.

5) порядочность.

В любом обществе всегда ценились такие человеческие качества, как ум, доброта, отзывчивость, честность, но наиболее значимым считается порядочность. Народная мудрость гласит, что нужно относиться к другим людям так, как ты хотел бы, чтобы относились к тебе. Если бы все студенты следовали данному совету, то были бы лучше взаимоотношения, было бы больше доверия между педагогом и учащимся. Студент должен быть не только в действии, но даже в своих помыслах честным по отношении к себе и другим.

4.6 Определение дидактических параметров и норм времени.

Определение дидактических параметров дидактического объема  и норм времени на каждый учебный элемент приведено в таблице 4

Таблица 4.1 - Определение дидактических параметров дидактического объема  и норм времени на каждый учебный элемент

Наименование

учебного элемента

1 Многоступенчатый контроль

1

2

1

2

1

73

511

511

2 Определение

1

2

1

2

1

56

392

392

3 Структура

1

2

1

2

1

63

441

441

4 Предпосылки

1

2

1

2

1

54

378

378

5 Организация многоступенчатого контроля

1

2

1

2

1

67

469

469

6 Ошибки контроля

1

2

1

2

1

55

385

385

7 Распределение контролируемого параметра спорных изделий по циклам

1

2

1

2

1

49

343

343

8 Модифицированный контроль

1

2

1

2

1

67

469

469

9 Объект контроля

1

2

1

2

1

35

245

245

10 Измерительное устройство

1

2

1

2

2

32

448

448

11 Устройство сравнения

1

2

1

2

2

31

434

434

12 Приоритет потребителя

1

2

1

2

1

72

504

504

13 Гарантийный контроль

1

2

1

2

1

59

413

413

14 Многоэтапный контроль

1

2

1

2

1

63

441

441

15 Контрольный допуск и его выбор

1

2

2

3

1

21

210

210

16 Категории изделий в процессе контроля

1

2

1

2

1

17

119

119

17 Порядок спорности изделий

1

2

1

2

1

34

238

238

18 Схема проведения многоступенчатого контроля

1

2

1

2

1

42

294

294

19 Полярность спорности

0

1

1

2

1

33

66

66

20 Локальные риски

1

2

1

2

1

56

392

392

21 Средние риски

1

2

1

2

1

57

399

399

22 Постановка задачи

1

2

1

2

1

65

455

455

23 Вывод общей формулы

1

2

2

3

1

85

850

850

Продолжение таблицы 4.1

Наименование

учебного элемента

24 Случай идентичных измерительных средств

1

2

1

2

1

33

231

231

25 Определение

1

2

1

2

1

50

350

350

26 Диапазоны изменения контролируемого параметра объекта

1

2

2

3

1

25

250

250

27 Организация проведения модифицированного контроля

1

2

1

2

1

66

462

462

28 Завершение контроля

1

2

1

2

1

82

574

574

29 Эффективность модифицированного контроля

1

2

1

2

1

67

469

469

30 Идеальный измеритель

1

2

1

2

2

37

518

518

31 Сумматор С1

1

2

1

2

2

26

364

364

32 Сумматор С2

1

2

1

2

2

26

364

364

33 Идеальный компаратор

1

2

1

2

2

38

532

532

34 Вопрос о гарантии качества контроля

1

2

1

2

1

45

315

315

35 Организация гарантийного контроля

1

2

1

2

1

57

399

399

36 Выбор контрольной нормы

1

2

1

2

1

45

315

315

37 Оптимизация гарантийного контроля

1

2

1

2

1

57

399

399

38 Зависимость потерь качества от отношения штрафа

1

2

1

2

1

74

518

518

39 Схема многоэтапного контроля

1

2

2

3

1

52

520

520

40 Процедуры многоэтапного контроля

1

2

1

2

1

25

175

175

41 Выводы о неэффективности применения многоэтапного контроля

1

2

1

2

1

52

364

364

42 Контрольная норма

1

2

2

3

1

21

210

210

43 Технологическая норма

1

2

2

3

1

25

250

250

Продолжение таблицы 4.1

Наименование

учебного элемента

44 Зона повышенного риска

0

1

2

3

1

37

111

111

45 Годные

1

2

1

2

1

17

119

119

46 Негодные

1

2

1

2

1

19

133

133

47 Спорные

1

2

1

2

1

24

168

168

48 Циклы опознания спорных изделий

1

2

1

2

1

35

245

245

49 Измерение значения контролируемого параметра изделия

1

2

1

2

1

32

224

224

50 Сопоставление результата измерение с границами контрольной и технологической нормами

1

2

1

2

1

27

189

189

51 Выработка суждения о категории изделия

1

2

1

2

1

29

203

203

52 Изделия спорные снизу

0

1

1

2

1

20

40

40

53 Изделия спорные сверху

0

1

1

2

1

23

46

46

54 Риск заказчика

1

2

1

2

1

33

231

231

55 Риск изготовителя

1

2

1

2

1

34

238

238

56 Риск заказчика

1

2

1

2

1

32

224

224

57 Риск изготовителя

1

2

1

2

1

31

217

217

58 Технологическая норма

1

2

2

3

1

23

230

230

59 Приемочная норма

1

2

2

3

1

21

210

210

60 Зона повышенного риска

0

1

2

3

1

33

99

99

61 Измерение контролируемого параметра

1

2

1

2

1

35

245

245

62 Сопоставление результата измерения с уставками

1

2

1

2

1

37

259

259

63 Выработка суждения о категории изделий

1

2

1

2

1

34

238

238

64 Выдача результатов о спорности изделий

1

2

1

2

1

55

385

385

65 Выдача результатов о браковке изделий

1

2

1

2

1

47

329

329

66 Выдача результатов о годности изделий

1

2

1

2

1

45

315

315

Продолжение таблицы 4.1

Наименование

учебного элемента

67 Погрешность измерения

1

2

2

3

2

21

420

420

68 Погрешность сравнения

1

2

2

3

2

20

400

400

69 Качество контроля

1

2

1

2

1

24

168

168

70 Потери качества контроля

1

2

1

2

1

25

175

175

71 Технологический контроль

1

2

1

2

1

15

105

105

72 Контроль ОТК

1

2

1

2

1

13

91

91

73 Госприемка

1

2

1

2

1

11

77

77

74 Входной контроль потребителя

1

2

1

2

1

21

147

147

75 Линейная аппроксимация

1

2

1

2

2

70

980

980

76 Расчетные формулы

1

2

2

3

1

76

760

760

77 Графическое вычисление

1

2

1

2

1

63

441

441

78 Терминология

1

2

1

2

1

55

385

385

79 Интегральные зависимости

1

2

1

2

2

75

1050

1050

80 Линейная аппроксимация

1

2

1

2

2

76

1064

1064

81 Расчетные формулы

1

2

2

3

1

79

790

790

82 Графическое вычисление

1

2

1

2

1

63

441

441

83 Терминология

1

2

1

2

1

55

385

385

84 Интегральные зависимости

1

2

1

2

2

75

1050

1050

85 Определение

1

2

1

2

1

30

210

210

86 Математическая модель

1

2

1

2

2

35

490

490

87 Определение

1

2

1

2

1

30

210

210

88 Математическая модель

1

2

1

2

2

35

490

490

89 Одновременное снижение риска заказчика и риска изготовителя

1

2

1

2

1

42

294

294

90 Отсутствие риска изготовителя

1

2

1

2

1

44

308

308

91 Отсутствие риска заказчика

1

2

1

2

1

45

315

315

92 Формулы

1

2

2

3

1

37

370

370

93 Средняя арифметическая погрешность

1

2

2

3

2

42

840

840

Продолжение таблицы 4.1

Наименование

учебного элемента

94 Средняя квадратичная погрешность

1

2

2

3

2

44

880

880

95 Графики

1

2

2

3

1

37

370

370

96 Плотность распределения погрешности

1

2

2

3

2

57

1140

1140

97 Плотность распределения контролируемого параметра годного изделия

1

2

2

3

1

55

550

550

98 Плотность распределения контролируемого параметра забракованного изделия

1

2

2

3

1

53

530

530

99 Равномерное

1

2

2

3

2

20

400

400

100 Арксинуса

1

2

2

3

2

22

440

440

101 Симпсона

1

2

2

3

2

21

420

420

102 Нормальное

1

2

2

3

2

23

460

460

103 Двойное экспоненциальное

1

2

2

3

2

24

480

480

104 Средние риски заказчика

1

2

1

2

1

33

231

231

105 Средние риски изготовителя

1

2

1

2

1

35

245

245

Первая дидактическая характеристика учебного материала – уровень усвоения .

Она имеет следующие значения:

- отсутствует какое – либо понятие о существовании чего – либо;

- уровень знакомства с информацией;

- уровень запоминания информации;

- решение нестандартных задач.

Второй дидактический элемент – коэффициент абстрактности учебного материала.

Он имеет следующие значения:

- обычное изложение материала;

- структурирование, классификация, табличная подача информации;

- наличие философских категорий при изложении материала.

Третий дидактический параметр – осознанности восприятия учебного материала .

Он имеет следующие значения:

- изложение материала без использования информации с других дисциплин;

- изложение материала из близ лежащей или текущей дисциплины;

- использование материала из несмежных областей.

Дидактический объем материала определяется по формуле

,

где - количество слов.

Для учащегося средняя скорость восприятия одно слово за секунду.

Время изложения всего материала определяется по формуле

,

где - дидактический объем материала;

                  - скорость изложения материала.

секунд.

Время изложения материала 11часов.

4.7 Анализ учебной документации.

Анализ учебной документации приведен в таблице 4.2.

Таблица 4.2 – Анализ учебной документации

Дисциплины

Темы

Учебные элементы

Основы метрологии

Погрешности измерения.

1 Погрешность измерения

2 Погрешность сравнения

3 Средняя арифметическая   погрешность

4  Средняя квадратичная погрешность.

Высшая математика

1 Плотности распределения погрешностей.

2 Интегральные исчисления:

   - неопределенный           интеграл;

   - определенный интеграл.

1 Равномерное

2 Арксинуса

3 Симпсона

4 Нормальное

5 Двойное экспоненциальное

6 Плотность распределения погрешности

7 Линейная аппроксимация

Элементы и устройства вычислительной техники и связи

Устройства на базе сумматоров.

1 Измерительное устройство

2 Устройство сравнения

3 Идеальный измеритель

4 Идеальный компаратор

5 Сумматор

Математические основы теории электронных систем

1 Системы и их модели.

2 Элементы теории вероятности.

1 Математическая модель

2 Интегральные зависимости

4.8 Разработка тестов для трех учебных элементов

Тесты для первого элемента – зависимость потерь качества от отношения штрафа.

Тесты первого уровня:

1) под качеством контроля понимают свойство контроля соответствовать своему назначению?

а) да

б) нет

Ответ: а;

2) на рисунке 4.1 приведено множество значений контролируемого параметра.  Указать в какой из областей будут лежать годные изделия.

                                       

                                               

а)

б)

в)

                                         

Рисунок 4.1 – Множество значений контролируемого параметра

Ответ:  б;

3) расположите в порядке соответствия.

        1)                              а) показатель качества идеального контроля

        2)                                               б) потери качества контроля

        3)                                 в) показатель качества реального контроля

Ответ: 1-б, 2-а, 3-в.

Тесты второго уровня:

4) заполните пропуск.

.

Ответ: ;

5) при каких исходах контроля появляются значения случайных величин , и , выступающие в качестве штрафов.

Ответ: случайная величина   приписывается тогда, когда контроль не ошибается,   - приписывается при ошибке первого рода, - при ошибке второго рода;

6) определить потери  качества контроля, если  показатель качества идеального контроля равен , а показатель качества реального контроля равен  .

Ответ:

 .

Тесты третьего уровня:

7) постановка задачи: найти отклонения    таким, чтобы показатель качества контроля был минимальным.

Ответ: Потери качества системы контроля описываются взвешенной суммой рисков изготовителя и заказчика. В качестве весов в этой сумме выступают штрафы за ошибки I и II рода , .

                                          ,                                              (4.1)        

                                                 ,                                                                                                                 

                                              ,                                                          (4.2)                                                                     

                                             ,                                                  

                                              ,                                                (4.3)

 ,                                                      

 

                                      .                                                         (4.4)

Подставим (4.4) в (4.3).

      ,                                                  

                                                    .                                              (4.5)

Подставим (4.5) с учетом (4.2) в (4.1).

                                  .                  (4.6)                 

     Оптимизировать функцию (4.6) –  значит взять производную от этой функции по параметру и приравнять ее к нулю.

,

,

,

.

Тесты для второго элемента – плотность распределения погрешности.

Тесты первого уровня:

1) является ли данное обозначение обозначением плотности распределения погрешности?

а) да

б) нет

Ответ: а;

2) выберите правильную формулу для определения плотности распределения при нормальном распределении погрешности.

а)  

                                     б)   

    в)

Ответ: в;

3) расположите в порядке соответствия плотности распределения погрешностей, приведенные на рисунке 4.2.

1)

               

                        2e

2)

б) Равномерное

а) Симпсона

                        

3)

в) Арксинуса

Рисунок 4.2 – Плотности распределения погрешностей

Ответ: 1-в, 2-а, 3-б.

Тесты второго уровня:

4) заполните пропуск.             

 

Ответ: ;

5) из каких погрешностей состоит обобщенная погрешность измерения?

Ответ: измерительной и компараторной погрешностей;

ε

6) найти среднеквадратическое и среднеарифметическое отклонения погрешности, имеющей равномерный закон распределения, приведенный на рисунке 4.3.

Ответ:

                         

                                            

Рисунок 4.3 – Равномерный закон распределения

,

,

.

Тесты третьего уровня:

           7) заданы измерительная погрешность  ε1  и компараторная погрешность ε2.

Плотности распределения равномерны, приведены на рисунке 4.4. Найти .

Ответ:

 

                                      

                        

                                              

                  

Рисунок 4.4 – Плотности распределения

1-ый участок:

,

.

Замена переменных:

,

,

,

,

,

,

.

2-ой участок:

,

.

3-ий участок:

,

.

4-ый участок:

,

.

5-ый участок:

,

.

Тесты для третьего элемента – контрольный допуск и его выбор.

Тесты первого уровня:

1) является ли диапазон изменения контролируемого параметра, изображенный на рисунке 4.5 диапазоном изменения контролируемого параметра при традиционном многоступенчатом контроле?

a) да

б) нет

                                                                                      y   

Рисунок 4.5 – Диапазон изменения контролируемого параметра

Ответ: б;

2) выберете правильный интервал изменения контролируемого параметра технологической нормы.

                                                         а)

                                                         б)

                     в)

Ответ: а;

3) расположите в порядке соответствия.

1)                                а) технологическая норма

  2)                                б) зона повышенного риска

                         3)                              в) контрольная норма

Ответ: 1-а, 2-в, 3-б.

Тесты второго уровня:

4) заполните пропуск.

                                             

Ответ:;

5) на сколько непересекающихся множеств разбивается весь диапазон изменения контролируемого параметра при многоступенчатом контроле?

Ответ: на два непересекающихся множества норма и ненорма  ;

6) заданы значения контролируемого параметра , , , . Изобразить на рисунке 4.6 диапазоны изменения контролируемого параметра, соответствующие контрольной норме (), технологической норме () и зоне повышенного риска ().

Ответ:                                                       

                                                             

                                                                                                         

                                                                                           

Рисунок 4.6 – Диапазоны изменения контролируемого параметра

Тесты третьего уровня:

7) что будет, если, дойдя до последнего – го цикла объект контроля останется спорным?

Ответ: решение принимается в пользу изготовителя, то есть выдается положительный исход контроля.

4.9 Составление логических связей между элементами

Согласно структурно–логической схеме, приведенной на плакате, имеют место следующие типы логических связей между элементами,  приведенные в таблице 4.3.

Таблица 4.3 - Типы логических связей между элементами

Типы связей

Номер элементов

Множество – элемент

1-7, 11-13, 14-18, 19-20, 21-23, 24-28, 33-37, 38-40, 41-43, 44-46, 48-50, 51-52, 53-54, 55-56, 57-59, 60-62, 63-65, 68-69, 70-73, 74-78, 79-83, 84-85, 86-87, 88-90, 91-95, 98-102

Целая часть

29-30,31-32, 47

Объект - характеристика

66, 67, 96, 97

4.10 Выводы

В ходе разработки дидактического проекта на тему: "Многоступенчатый контроль изделий радиоэлектроники" были получены следующие результаты:

1) составлена характеристика учебного заведения, для которого разрабатывается учебный элемент;

2) определены дидактические цели занятия;

3) разработаны цели развития;

4) разработаны цели воспитания;

5) составлена идентификация и структурирование учебных элементов;

6) составлены логические связи между элементами;

7) проведен анализ учебной документации;

8) определены дидактические параметры дидактического объема и норм времени на каждый учебный элемент;

9) разработаны тесты для трех учебных элементов.

                                   

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Радиоэлектроника – одна из динамичных отраслей промышленности. Для нее характерно крупномасштабное производство изделий с высокими функциональной сложностью и быстродействием. При производстве приборов радиоэлектроники приходится решать сложные задачи, связанные с машинным проектированием, технологией и экспериментом. Опыт показывает, что решение таких задач сопряжено с большими усилиями по обоснованию достоверности информации, точности измерений и интерпретации правильности полученных результатов. Все это заставляет уделять большое внимание вопросам метрологического обеспечения, в частности, вопросам организации операций контроля на производстве.

Как известно, наиболее распространенным видом контроля на производстве является числовой измерительный контроль. Недостаточная эффективность данного вида контроля приводит к необходимости разработки новых более совершенных методов контроля, позволяющих повысить качество организации самой процедуры контроля.

Разработка таких методов контроля особенно актуальна для такой быстро прогрессирующей отрасли, как радиоэлектроника. Данные обстоятельства побудили нас заняться систематизацией отечественных публикаций, посвященных проблеме повышения качества контроля, переосмыслением ранних представлений и результатов работ. В настоящей дипломной работе на основе полученных сведений, более углубленной проработке вопросов теории контроля, была предложена новая методика числового измерительного контроля, получившая название модифицированного многоступенчатого контроля. Данная методика позволяет повысить достоверность и качество организации контроля за счет одновременного снижения таких показателей качества контроля как риск изготовителя и заказчика, которые характеризуются как вероятности ошибок контроля первого и второго рода соответственно.

Модифицированный многоступенчатый контроль осуществляется за циклов: на первом цикле контролируется непосредственно вся партия изделий, на последующих – лишь изделия, результат измерения которых попадает в зону повышенного риска, то есть зону, в которой возможны ошибки контроля. Такие изделия в работе получили название спорных. Для данной системы контроля был разработан математический аппарат исследования, должное внимание уделено вопросам выбора размера приемочного и расширенного допусков контроля (учитывается влияние погрешности измерения и сравнения на результаты контроля), детально разработаны алгоритмы проведения контроля, а также определен эффект контроля путем сравнения характеристик разработанной системы с процедурой традиционного числового измерительного контроля.

В результате сравнения был сделан вывод, что система модифицированного контроля является достаточно эффективной, и может быть с успехом внедрена на производстве. Подтверждение этому приведено также в экономическом разделе, где был составлен сетевой и линейный графики, рассчитана смета затрат, и произведена оценка эффективности данной научно-исследовательской работы.

В рамках раздела охраны труда и окружающей среды были разработаны меры техники безопасности, производственной санитарии и пожарной безопасности,  экологическая оценка технологического проекта. Произведен расчет защитного заземления и расчет искусственного освещения на ЭВМ.

В рамках педагогического раздела был разработан дидактический проект подготовки специалиста по теме «Многоступенчатый контроль изделий радиоэлектроники». В котором была составлена характеристика учебного заведения, определены дидактические цели занятия, разработаны цели развития, цели воспитания, составлена идентификация и структурирование учебных элементов, составлены логические связи, проведен анализ учебной документации, определены дидактические параметры, разработаны тесты.

                       СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Болычевцев А.Д. и др. Локальные риски: термины, формулы, анализ // Измерительная техника.- № 3, 2000. – С. 12-16.

2. Болычевцев А.Д. Качество контроля // Измерительная техника.-№11, 1984. – С. 3-5.

3. Болычевцев А.Д. Средние риски. Элементы теоретико-методологического анализа // Измерительная техника.- № 9, 2001. – С. 29-32.

4. Болычевцев А.Д. Числовой измерительный контроль повышенного качества // Измерительная техника.- № 5, 1990. – С. 3-5.

5. Болычевцев А.Д. Элементы теории числового измерительного контроля // Метрология.- № 6, 1989. – С.3-13.

6. Бондаревский А. С. Метод оценки точности контроля, не требующий знания закона распределения контролируемого параметра // Измерительная техника.- № 6, 2001. – С. 3-8.

7. Бронштейн И.Н. Справочник по математике. – М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1954.- 608 с.

8. ВДОП 2.00-5.04-96. Инструкция по охране труда при работе на компьютерах.

9. Вентцель Е.С. Теория вероятностей: учебник для вузов. – М.: Физматгиз, 1964.- 576 с.

10. ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования.

11. ГОСТ 16504- 81. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения.

12. ГОСТ 2.004- 88. ЕСКД. Общие требования к выполнению конструкторских и технологических документов на печатающих и графических устройствах вывода ЭВМ.

13. ГОСТ 2.104- 68. ЕСКД. Основные надписи.

14. ГОСТ 2.105- 95. ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.

15.  ГОСТ 2.106- 96. ЕСКД. Текстовые документы.

16. ГОСТ 2.304- 81. ЕСКД. Шрифты чертежные.

17. ГОСТ 2.321- 84. ЕСКД. Обозначения буквенные.

18.ГОСТ 7.32- 91. Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления.

19. Дипломное проектирование. Методические указания по выполнению экономического обоснования решений в научно-исследовательских дипломных проектах для студентов специальностей 21.01.01.; 21.01.03. Л.С.Красикова. – Харьков, ХИПИ, 1992. -48.

20. ДсанПІН 5.5.6.009-98. Влаштування і обладнання кабінетів компютерної техніки в навчальних закладах та режим праці учнів на персональних компютерах.

21. ДСН 3.3.6.042-99. Санітарні норми мікроклімату виробничих приміще

22. Камхин Я.Б. Исследование эффективности двухступенчатого автоматического контроля размеров изделий моделированием на ЭЦВМ // Измерительная техника.- № 7, 1972. – С.16-20.

23. Кобевник В.Ф. Охрана труда. – К.: Высш. школа, 1990. – 286 с.: ил.

24. Коченов М.И. - В кн.: Вопросы точности и надежности в машиностроении. – М.: Издательство АН СССР, 1962.- 250 с.

25. Лучкин С.Л. Об одном способе повышения достоверности результатов контроля // Метрология. - № 9, 1976. – С. 10-15.

26. Методика и примеры. Обоснование средств автоматизации дипломных проектов. Лобунец В.И., Олейник Л.У., Пелихов Е.Ф., - Харьков, высш. школа, 1984. – 128 с.

27. ОНТП 24-86. Общесоюзные нормы технологического проектирования. Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности.

28. Охорона праці: Навчальний посібник. Бедрій Я.І. – Львів, в-во „еК.К.К.о”,1997. – 258 с.: іл.

29. Охрана труда: Учебник для студентов вузов / Князевский Б.А., Долин П.А., Марусова Т.П. и др.; Под ред. Б.А. Князевского. – 2-ое изд., перераб. и доп. – М.: Высш. школа, 1982. – 311 с., ил.

30. Правила устройства электроустановок. ПУЭ. – М.:Энергоатомиздат, 1986.

31. СН 181-70. Указания по проектированию цветовой отделки интерьеров производственных промышленных предприятий.

32. СНиП 2.04.05-91. Отопление, вентиляция и кондиционирование.

33. СНиП II-4-79. Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования.

34. Справочник по гигиене труда / Под ред. Б.Д. Карпова, В.Е. Ковшило. – 2-е изд., доп. и перераб. – Л.:Медицина,1979. – 448

35. Сретенский В. Н. Метрологическое обеспечение производства приборов микроэлектроники. – М.: Радио и связь, 1988. -144 с.

36. Федюшин А. И. Об одном показателе качества многоступенчатого контроля //Автоматика. Автоматизация. Электротехнические комплексы и системы. -№1, 2002. – С. 56-61.

37. Фрумкин В. Д.  Достоверность контроля средств радиоизмерений и контрольные допуски. – М.: Издательство стандартов, 1975.- 286 с.

Приложение А

(обязательное)

РАСЧЕТ ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Дано:

,

 ,

  ,

грунт – глина.

                                          Решение:

,

  ,

,

,

   .

– расчетное сопротивление растекания вертикальных электродов.

,

.

                                          ,

                                         .

Количество вертикальных электродов определяем по формуле в соответствии с данными, принимаем отношение , отсюда .

                                                  ,

,

                                                  ,

                                                  .

Определяем расчетное сопротивление растекания горизонтального электрода

,

.

,

              где – длина горизонтального электрода.

.

              – сечение стальной полосы 5x12 мм.

Находим сопротивление растекания принятого нами группового заземления.

,

-  условие выполняется.

Вывод: проектируемый заземлитель – контурный, состоит из семи вертикальных стержневых электродов длиной 3 м и диаметром 10мм и горизонтального электрода в виде стальной полосы длиной 36 м, сечением 5x12 мм, заглубленных в землю на 0,8 м.

Приложение Б

(обязательное)

РАСЧЕТ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ НА ЭВМ


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

50737. Формули Нютона через кінцеві різниці 108.5 KB
  Мета. Навчитися обчислити значення функції при даному значенні аргумента, використовуючи формули Н’ютона через кінцеві різниці. Обладнання. Лист формату А4, ручка, олівець, програмне забезпечення С++.
50738. Финансовый контроль в бюджетных организациях 706 KB
  Цель и задачи работы обосновать значимость финансового контроля в комплексе государственных мероприятий РФ; провести анализ процесса финансового контроля, выявить проблемы, присущие этим процессам и обозначить возможные направления их решения
50739. Знаходження значення інтеграла по формулам Ньютона-Котеса 33.5 KB
  Мета. Навчитися знаходити значення інтеграла по формулам Ньютона-Котеса. Скласти програму. Устаткування: папір формату А4, ПК, С++.
50740. Знаходження інтеграла за формулами прямокутників 33.5 KB
  Мета. Навчитися знаходити значення інтегралу за формулами прямокутників. Скласти програму. Устаткування. папір формату А4, ПК, С++
50741. Знаходження інтегралу за формулами трапецій 31 KB
  Мета. навчитися знаходити значення інтегралу за формулами трапецій. Скласти програму. Устаткування: папір А4, ручка, ПК, програмне забезпечення С++.
50742. Обчислення інтегралу по формулі Сімпсона. Складання алгоритму 54 KB
  Мета. Навчитися обчислювати інтеграл по формулі Сімпсона; склаcти алгоритм. Устаткування: папір формату А4, ПК, С++
50743. Знаходження коренів нелінійного рівняння методом хорд 117.5 KB
  Мета. навчитися відокремлювати корені рівняння графічно та уточнювати методом хорд. Обладнання: лист формату А4, ручка, олівець, лінійка, програмне забезпечення С ++.
50744. Знаходження коренів нелінійного рівняння методом дотичних 133.5 KB
  Встановити корні рівняння графічно та уточнити один з них методом хорд з точністю до 0,001.Відділити корні рівняння аналітично та уточнити один зних методом хорд з точністю до 0,001.
50745. Знаходження коренів нелінійного рівняння комбінованим методом хорд та дотичних 28 KB
  Мета. Навчитися уточнювати корені нелінійного рівняння комбінованим методом хорд та дотичних. Обладнання. Лист формату А4, ручка , олівець, лінійка, програмне забезпечення С ++.