2010x - Автотранспортный факультет

Министерство образования и науки РФ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Владимирский государственный университет
НАНОМЕТРОЛОГИЯ, УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ И ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ
ВЕЛИЧИН В МАШИНОСТРОЕНИИ И АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИИ “НаноУКМА-2010”
Материалы I Международной научно-технической конференции
1-2 ноября 2010 г.
г. Владимир
Под общей редакцией кандидата технических наук, доцента
Ю.А. Орлова
Владимир 2010
УДК 629.1
ББК 39.3
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ:
Ю.А. Орлов – ответственный редактор, канд. техн. наук, доцент
А.Г. Сергеев – член редколлегии, доктор техн. наук, профессор
В сборник включены материалы I Международной научно-технической конференции
“Нанометрология, управление качеством и измерения механических величин в
машиностроении и автомобилестроении “НаноУКМА-2010”, которая состоялась 1-2 ноября
2010 года на базе кафедры “Управление качеством и техническое регулирование” ВлГУ.
Сборник содержит результаты научных исследований по проблемам измерения механических
величин в машиностроении, автомобилестроении и наноотрасли.
© Владимирский государственный университет, 2010
2
СОДЕРЖАНИЕ
Аблаев А.А. Формирование наноструктур поверхностей автомобильных деталей
импульсным лазерным напылением
7
Афанасьев В.Г., Сравнительный анализ показателей общей физической
подготовленности студентов в зависимости от типа темперамента
10
Бочкарёв А.С. Разработка методики оценки уровня качества измерительных
процессов при измерении опасных и вредных факторов в аккредитованной в
ССОТ испытательной лаборатории
15
Галкин А.Ф., Герке М.Н., Жаренова С.В., Шаманская Е.Л. Формирование
поверхностных наноструктур при взаимодействии фемтосекундных лазерных
импульсов со стеклоуглеродом
18
Гераниной Г.А. Методологический потенциал русского мыслителя В.В.
Зеньковского в вопросе религиозного воспитания и образования
20
Денисов С.В. Методика оценки эффективности метрологического обеспечения
процессов технического обслуживания и ремонта автотранспортных средств
25
Ерышева В.А. Образование и конституционный принцип светскости в
российском праве.
27
Исакова К. С., Эйдельман Г. И. Методика расчета допусков на контролируемые
параметры при оценке качества диагностирования технических систем
29
Касаткин Ф.П., Касаткина Э.Ф. Разработка системы управления долговечностью
стационарных газодизельных двигателей
Касаткина Э.Ф., Маркелова М.А. Контроль удовлетворенности потребителей
33
35
Касаткина Э.Ф., Маркелова М.А.Использование методики 8D в управлении
производством
38
Кириллов А.Г., Ратников А.С. О повышении износостойкости гильз цилиндров
автомобильных двигателей
41
Кириллова Н.Е. Роль инновационных технологий в формировании здорового
образа жизни и повышении эффективности занятий физической культурой
студентов высших учебных заведений
44
Киселева Т.А. Оценка качества системы контроля при производстве изделий из
стронциевых ферритов
49
Крупейников
К.В.
Некоторые
аспекты
категориального
характеризующего преступления против свободы совести
51
аппарата,
3
Куприянов В.Е., Морозова О.С. Особенности математического моделирования
цифровых средств измерений при планировании измерительных задач по оценке
качества автотранспортных средств при их производстве
55
Куприянов В.Е., Хроменкова К.А. Метрологическое обеспечение измерительных
средств и систем управления технологическими процессами производств –
основа качества производимой продукции.
58
Кучина О.К. Оценка характеристик достоверности статистического контроля
технологических процессов по X - контрольной карте
63
Кучина О.К. Разработка методики имитационного моделирования показателей
качества системы статистического контроляпри производстве автомобильных
компонентов по количественному признаку
64
Маковецкий В.А., Маковецкая-Абрамова О.В. Исследование напряжённодеформированного состояния композитных материалов методом фотоупругости
66
Маковецкий В.А. Маковецкая-Абрамова О.В Неразрушающий наноконтроль
качества
и
определение
механических
напряжений
в
элементах
машиностроительных конструкций с применением лазерной голографии
69
Медведев Ю.А. Фасетный метод сканирования изображений
71
Медведев Ю.А. Многодвигательный электрогидравлический привод в
системах автоматического управления
74
Медведев Ю.А., Бужин И.Ю. Инновационные методы обработки изображений на
базе фасетной технологии
80
Мельникова Е.В., Быстров Д.В. Методика определения достоверности
косвенного многопараметрического контроля параметров
наномодифицированной косметики
83
Мищенко З.В., Авруйский Д.Б., Баландина В.В. Разработка критерия
эффективности статистического контроля качества ТО и Р АТС
86
Нечаева И.И, Новиков И.А., Лукьянова В.М., Щитко В.С. Социальное здоровье
студентов как фактор получения качественного образования
90
Орлов Д.Ю., Арефьев Е.В., Лешина А.М.Автоматизация моделирования бизнеспроцессов ГК “АВТОТРАКТ” на основе нотации IDEF0
94
Орлов Д.Ю., Арефьев Е.В., Лешина А.М.Объективные факторы создания систем
менеджмента качества на автотранспортных предприятиях
96
Орлов Д.Ю., Арефьев Е.В., Лешина А.М.Оценка эксплуатационной погрешности
электооборудования в системе качества
98
Орлов Д.Ю.,
менеджмента
99
Арефьев Е.В., Лешина А.М. Интегрированные системы
– основа оптимизации управления автотранспортным
4
предприятием
Орлов Д.Ю., Арефьев Е.В. Автоматизация статистического регулирования в
процессах управления на примере предприятий автотранспорта
101
Орлов Ю. А., Жидко О. Е., Корнилов С. Е. Дифференциальный роликовинтовой
электропривод для создания микро и наноперемещений
103
Орлов Ю. А., Зайцев В. С., Кудрявцев С. М. Исследование технологии
108
изготовления
и
возможности
использования
дифференциального
роликовинтового механизма для создания нановибраций.
Орлов Ю.А., Серёгина А.А. Контроль качества деталей автомобилей по
параметрам микронеровностей
113
Орлов
Ю.А.,
Серёгина
А.А.
Контроль
деталей автомобилей с помощью калибров
114
гладких
цилиндрических
Орлов Ю.А., Серёгина А.А. Метрологическая экспертиза – цели и задачи
115
Орлов Ю.А., Серёгина А.А. Универсальные инструменты для микрометрических
исследований качества изготовления деталей
116
Петрова И.В. Оценка показателей возможностей технологических процессов
производства автомобильных компонентов
117
Родина А.А. Использование Хs – карты для оценки качества технологического
процесса производства автокомпонентов при условно-нормальном законе
распределения выборки
119
Романов В.Н., Гордеева С.П.Применение компьютерных технологий при работе
проектных команд
122
Романов В.Н., Гордеева С.П. Компьютерная программа для разработки
технологических процессов
124
Сальников Н.А. Методика синтеза метрологического обеспечения поверки
счетчиков активной энергии в условиях априорной недостаточности информации
126
СергеевА.Г. Увидеть невидимое или накануне третьей революции …
нанотехнологической
128
Сергеев А.Г. От гармонизации стандартов - к всемирной системе метрологии
134
Сергеев А.Г., Мищенко З.В., Авруйский Д.Б. Расчет характеристик
достоверности контроля уровня качества процессов в системе качества вуза
138
Сергеев А.Г., Мищенко З.В., Баландина В.В. Расчет неопределенности
экспертных оценок уровня качества бизнес-процессов на АТП по априорным
данным
143
Смирнова Е.В., Смирнов В.Г. Проблемы развития малоэтажного строительства
146
5
во Владимирской области и пути их решения.
Солобаев М.И. Оценка эффективности анализа измерительных процессов
параметров ДВС
152
Суслов И.Е. Повышение качества эксплуатации автотранспортных средств
156
Суслов И.Е. Стратегии метрологического обеспечения
технического состояния автотранспортных средств
прогнозирования
160
Суслов И.Е. Расчет достоверности прогнозирования технического состояния
163
автотранспортных средств
Терегеря В.В., Перов А.А. Метрология в нанотехнологии
Терегеря В.В., Перов А.А. Развитие нанометрологии как ключевого звена в
развитии наноиндустрии
Терегеря В.В., Перов А.А. Нанокомпоненты и трибология в автомобилестроении
168
173
176
Ульянкин С.В. Педагогическая технология формирования нравственно-волевой
активности студентов в процессе занятий физической культурой
179
Эйдельман Г.И., Мищенко З.В., Орлов Д.Ю. Наноматериалы в автохимии
189
6
ФОРМИРОВАНИЕ НАНОСТРУКТУР ПОВЕРХНОСТНОСТЕЙ АВТОМОБИЛЬНЫХ
ДЕТАЛЕЙ ИМПУЛЬСНЫМ ЛАЗЕРНЫМ НАПЫЛЕНИЕМ
А.А. Аблаев,
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Часто употребляемое определение нанотехнологии, как комплекса методов работы с объектами
размером менее 100 нанометров недостаточно точно описывает как объект, так и отличие
нанотехнологий от традиционных технологий и научных дисциплин.
Объекты нанотехнологий, с одной стороны, могут иметь характеристические размеры указанного
диапазона:
-наночастицы, нанопорошки, а именно объекты, у которых три характеристических размера
находятся в диапазоне до 100 нм;
-нанотрубки, нановолокна, а именно объекты, у которых два характеристических размера
находятся в диапазоне до 100 нм;
-наноплёнки, а именно объекты, у которых один характеристический размер находится в
диапазоне до 100 нм.
С другой стороны, объектом нанотехнологий могут быть макроскопические объекты, атомарная
структура которых контролируемо создаётся с разрешением на уровне отдельных атомов.
Формирование структур с контролируемым разрешением на уровне атомов может быть
проведено с использованием различных методов, при которых за счёт введения в тело энергии
происходит диссоциация атомов с последующей эмиссией ионов – атомов материала (вещества) и
направленным массопереносом на мишень, осуществляемым, например, за счёт наложения
электромагнитного поля (ионно - плазменное вакуумное напыление). Переход материала изделия
на более высокий энергетический уровень с формированием плазмы может быть проведен за счёт
создания на поверхности теплового источника, например, при воздействии мощным импульсом
излучения лазера. Возможность лазерного излучения удалять («выбивать») многокомпонентные
материалы из поверхностных слоев и способствовать их нанесению на подложку (деталь) с
образованием стехиометрических моно- и многослойных покрытий с особыми свойствами
используется в настоящее время как процесс, который получил название импульсное лазерное
напыление покрытий (ИЛН).
Сегодня ИЛН – метод получения покрытий с заданными параметрами разрешения на уровне
отдельных атомов успешно конкурирует с молекулярно-лучевой эпитаксией (МЛЭ), химическим
вакуумным испарением (ХВИ), физическими методами напыления (радиочастотные,
магнетронные, ионные).
Исследования фундаментального понимания роста пленок и их морфологических изменений при
лазерном напылении прекрасно оттеняют свойства ИЛН при сравнении с традиционными
7
технологиями такими, как например, МЛЭ. Молекулярно-лучевая эпитаксия - это идеальный
аналог, поскольку здесь имеется солидная база теоретического и практического знания о
структурах поверхностей, эффектах напряжений, атомистических механизмах, модах роста и
инкорпорирования присадок, примесей и легирующих элементов во время роста пленок. Имеется
два существенных различия между МЛЭ и ИЛН, которые широко признаны:
1) в ИЛН напыляемые элементы «прибывают» и осаждаются не непрерывно, а короткими
импульсами порядка 10-100 мкс;
2) в ИЛН напыляемые частицы имеют кинетическую энергию порядка 10-100 эВ, что, примерно
на 2 порядка величин выше, чем при МЛЭ.
Эти два существенных различия и вносят огромный вклад и придают морфологии роста
покрытий при лазерном напылении такую необычайность.
При лазерном напылении используют импульсный лазер для абляции материала мишени и
генерации потока материала для образования покрытия. Первая существенная разница с
традиционными технологиями, например - МЛЭ заключается в мгновенном депонировании
материала на подложку и росте покрытия. При МЛЭ типичная скорость роста может быть только 1
монослой в секунду, и часто наблюдают практически равновесный рост. При ИЛН возможен рост
покрытия с такой же средней скоростью, но обычным является рост со скоростями на 3-5 порядков
величины превышающими равновесный. Средняя скорость роста покрытия ограничена только
частотой повторения лазерных импульсов, которая может резко меняться без каких либо
временных задержек. Таким образом, рост покрытий в ИЛН процессе имеет существенный
потенциал в ряде фундаментальных кинетических процессов, в отличие от традиционных методов.
Характеристики импульсного лазерного напыления, которые представляют собой наибольший
интерес:
1. Процесс ИЛН состоит из периодических импульсов управляемого роста покрытий, за
которыми следуют сравнительно продолжительные периоды непрерываемой релаксации
поверхности, позволяющие этим двум конкурирующим процессам осуществляться независимо
друг от друга и, соответственно быть исследованными по отдельности.
2. При соответствующем режиме абляции, ионизированные и нейтральные продукты абляции
могут иметь кинетическую энергию в диапазоне от менее 1 до многих сотен эВ. Различная
кинетическая энергия частиц может быть использована для изучения спектра явлений, в том числе
низкотемпературной эпитаксии и поверхностных процессов сегрегации и консолидации.
3. Мгновенный поток частиц, образующих покрытие, может варьироваться независимо от
кинетической энергии испаренных лучом частиц, средней скорости роста, а также средней
подвижности атомов в поверхностных слоях подложки.
4. Имеются многочисленные дополнительные практические достоинства методов ИЛН, в том
числе, так называемый конгруэнтный трансфер материала от мишени, послойный контроль
покрытий с использованием множества мишеней, возможность создания абляции практически
любого материала, возможность напыления в реактивных атмосферах для легирования или
формирования компаундных слоев.
Импульсная природа процесса ИЛН и управление режимами импульсов допускает смену режима
для каждого объекта. Таким образом, становится возможным изготовление сложных композиций
материалов с совершенно различными свойствами, - например, как система полимер-металл, где
используют совершенно различные режимы напыления для каждого из компонентов,
соответственно, для полимера и металла. В одной из работ была блестяще решена задача
нанесения поликарбонатной пленки со слоем кристаллического серебра внутри. Для получения
8
образца потребовалась плотность энергии порядка 60 мДж/см 2 для слоя поликарбоната и в 80 раз
более высокая плотность энергии для депонирования кристаллического серебра (Ag) – примерно 5
Дж/см 2 .
Выводы:
1. Представленные в обзоре данные наглядно показывают широкие возможности использования
импульсного лазерного напыления для получения наноструктурированных материалов и плёнок.
2. Научно – исследовательскими организациями США и Европейских стран получены основные
зависимости процессов нанесения покрытий с использованием энергии лазеров и проведена
оптимизация лазерных систем.
3. На основе полученных научных, технических и технологических результатов налажено
серийное производство автоматизированного лазерного оборудования для реализации процессов
получения наноструктурированных материалов (покрытий, плёнок).
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.
J. T. Cheung and H. Sankur. CRC Crit. Rev. S o l i dState Mater. Sci. 15, 63-109 (1988)
2.
S. Fahler, M. Stormer, and H. U. Krebs, Appl. Surf. Sci. 109/110, 433 (1997).
3.
R. Kelly, and J. E. Rothenberg, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 7/8, 755
4.
(1985).
5.
R. K. Singh and J. Narayan, PLD - a versatile thin film technique,- Phys. Rev. B 41, 8843
(1990).
6.
B. Holzapfel, B. Roas, L. Schultz, P. Bauer, and G. Saemann-Ischenko, Appl. Phys. Lett. 61,
3178 (1992).
7.
A. A. Gorbunov, W. Pompe, A Sewing, S. V. Gaponov, A. D. Akhsakhalyan, G. Zabrodin, I.
A. Kaskov, E. B. Klyenkov, A. P. Morozov, N. N. Salaschenko,
8.
R. Dietsch, H.Mai, and S. Vollmar, Appl. Surf. Sci. 96-98 649 (1996).
9.
C. R. Guarnieri, R. A. Roy, K. L.Saenger, S. A. Shivashankar, D. S. Lee, and J. J. Cuomo,
Appl. Phys. Lett. 53, 532 (1988).
10.
C. M. Foster, K. F. Voss, T. W. Hagler, D. Mihailovic, A. J. Heeger, M. M. Eddy, W. L.
Olsen, and E. J. Smith, Solid State Comm. 76, 651 (1990).
11.
S. R. Shinde, S. B. Ogale, R. L. Greene, T. Venkatesan, P. C. Canfeld, S. L. Budko, G.
Lapertot, and C. Petrovic, Appl .Phys. Lett. 79, 227 (2001).
12.
E. Fogarassy, C. Fuchs, A. Slaoui, and J. P. Stoquert, Appl. Phys. Lett.57, 664 (1990).
13.
M. Balooch, R. J. Tench, W. J. Siekhaus, M. J. Allen, A. L. Connor, and D. R. Olander, Appl.
Phys. Lett. 57, 1540 (1990).
14.
N. Biunno, J. Narayan, S. K. Hofmeister, A. R. Srinatsa, and R. K. Singh, Appl. Phys. Lett. 54,
1519 (1989).
15.
H. Kidoh, T. Ogawa, A. Morimoto, and T. Shimizu, Appl. Phys. Lett. 58, 2910 (1991).
16.
J. A. Martin, L. Vazquez, P. Bernard, F. Comin, and S. Ferrer , Appl. Phys. Lett. 57, 1742
(1990).
17.
R. F. Curl and R. E. Smalley, Scientific American, October 1991, 32.
18.
S. G. Hansen and T. E. Robitaille, Appl. Phys. Lett. 52, 81 (1988).
19.
H. U. Krebs and O. Bremert, Appl. Phys. Lett. 62, 2341 (1993).
20.
A. J. M. Geurtsen, J. C. S Kools, L. de Wit, and J. C. Lodder, Appl. Surf. Sci. 96-98, 887
(1996).
21.
32. R. Gupta, M. Weisheit, H. U. Krebs, and P. Schaaf, Phys. Rev. B 67, 75402 (2003).
22.
J.J. Beltrano, L.Torrisi, A.M. Visco, N. Campo and E. Rapisarda. Pulsed laser deposition (pld)
technique to prepare biocompatible thin films, - Advances in Science and Technology Vol. 49 (2006)
pp. 56-61; online at http://www.scientific.net Trans Tech Publications, Switzerland
9
23.
Chen, Y.; Lu, T.; Zhang, X.; Vittoria, C.; Harris, V.G. A Flux Screening Technique for Growth
of High-Quality Ferrite Films by Pulsed Laser Deposition, IEEE Transactions on Magnetic, Volume
42, Issue 10, Oct. 2006 pp. 2888 - 2890
24.
Masayuki Okoshi, Kouji Higashikawa and Mitsugu Hanabusa. Wavelength Dependence of
Femtosecond Pulsed Laser Deposition of Zinc Oxide Films,-The Japan Society of Applied Physics,
Department of Electrical and Electronic Engineering, Toyohashi University of Technology, June
2000.
25.
S. Hahakura, K. Fujino, M. Konishi and K. Ohmatsu. Development of HoBCO coated
conductor by PLD method, - Energy and Environmental Technology Research Laboratories,
Sumitomo Electric Industries, Ltd., October 2003.
26.
S. Nishio, T. Chiba, A. Matsuzaki, and H. Sato, J. Appl. Phys. 79, 7198 (1996).
27.
J. Dechant: Ultrarotspektroskopische Untersuchungen an Polymeren, (Akademie Verlag,
Berlin 1972).
28.
S. Fahler and H. U. Krebs, Appl. Surf. Sci. 96-98, 61 (1996).
29.
J. C. S. Kools, T. S. Baller, S. T. De Zwart, and J. Dieleman, J. Appl. Phys. 71, 4547 (1992).
30.
W. Demtroder and W. Jantz, Plas. Phys. 12, 691 (1970).
44. M. Suchea, S. Christoulakis, M. Katharakis, N. Katsarakis and G. Kiriakidis.Surface
characterization of ZnO transparent thin films. Journal of Physics: Conference Series, 10(2005) 147–
150.
45.
M. Liu et al. Effects of focus lens position on pulsed laser deposition of ZnO films, - Eur.
Phys. J. Appl. Phys. 34, 73-76 (2006).
46.
Yolanda Y. Villanueva, Da-Ren Liu and Pei Tzu Cheng. Pulsed laser deposition of zinc oxide,
- Department of Physics, Ateneo de Manila University, Loyola Heights, Quezon City, Philippines,
Available online 2 November 2005.
47.
W. Yang, R. D. Vispute, S. Choopun, R. P. Sharma, T. Venkatesan, H. Shen. Optimization of
laser energy fluence in pulsed laser deposition of ZnO on Al2O3. Materials Research Society, 2003.
48.
Masayuki Okoshi, Kouji Higashikawa and Mitsugu Hanabusa. Wavelength Dependence of
Femtosecond Pulsed Laser Deposition of Zinc Oxide Films,- Department of Electrical and Electronic
Engineering, Toyohashi University of Technology, accepted for publication December 14, 2000.
49.
А.Н. Жерихин и др. Лазерное напыление пленок ZnO на кремниевые и сапфировые
подложки. Квантовая электроника, 2003, т. 33, №11, сс. 975-980.
50.
S. Hahakura, K. Fujino, M. Konishi and K. Ohmatsu. Development of HoBCO coated
conductor by PLD method. Energy and Environmental Technology Research Laboratories, Sumitomo
Electric Industries, Ltd., Available online 24 June 2004.
51.
Agnieszka Radziszewska et al. Preparation and microstructure of Al-Mg thin films deposited
by PLD, - AGH University of Science and Technology, Poland, Poster at E-MRS Fall Meeting 2006,
Symposium A, by A. Radziszewska, 2006-05-20.
52.
Guo, Ting (1995). "Self-Assembly of Tubular Fullerenes". J. Phys. Chem.99: 10694 - 10697.
53.
Guo, Ting (1995). "Catalytic growth of single-walled manotubes by laser vaporization". Chem.
Phys. Lett.243: 49 - 54.
УДК 621.741:72:621.375
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОБЩЕЙ ФИЗИЧЕСКОЙ
ПОДГОТОВЛЕННОСТИ СТУДЕНТОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТИПА
ТЕМПЕРАМЕНТА.
Афанасьев В.Г.
10
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
В последнее время в научно-методологических источниках все чаще напоминают, что
состояние здоровья населения, в том числе и студенческой молодежи, имеет тенденцию в
сторону регресса, который отождествляют показателями общей физической подготовки и
подготовленности организма личности. Как известно, общая физическая подготовка – это
процесс совершенствования физических качеств, направленный на всестороннее физическое
развитие, а подготовленность - результат подготовки, который направлен на формирование
физической культуры и сохранение и укрепление здоровья личности студента в условиях вуза.
Но, по нашему мнению, уровень развития общей физической подготовленности личности
студента в вузе, недостаточно позитивно оценивают по той причине, где отсутствуют
определяющие факторы личности.
Личность, как указано в научно-методологических источниках – это индивид как субъект
социальных отношений и сознательной деятельности. Далее источники напоминают, что
личность свое развитие осуществляет в результате деятельности управляемой системой
мотивов, присущей данной личности. Каждая личность характеризуется своей активностью,
стремлением выходить за собственные пределы, направленностью и т.д.
Цель настоящей работы – это изучение и сравнительный анализ уровня развития
результатов общей физической подготовленности личности студента по годам обучения в
зависимости от типа темперамента.
Для реализации поставленной цели были выдвинуты следующие задачи:
- определить уровень развития общей физической подготовленности личности студента
по годам обучения в зависимости от типа темперамента;
- на основании полученных результатов дать практические и рекомендательные
предложения.
Поставленные задачи осуществлялись в результате изучения и анализа полученных
результатов двигательных качеств, которые входят в структуру общей физической подготовки.
Например, качество выносливости оценивалось по результатам беговой дисциплины – 3000 м.,
быстроты – 100 м., силовой выносливости – подтягивание на перекладине, скоростно-силового
качества – прыжок в длину с места. Типы темперамента определялись по модифицированной
методике В. Белова, 1971 г.
В исследованиях принимали участие студенты Владимирского государственного
11
университета, в том числе: сангвиников – 78 чел., холериков – 48 чел., флегматиков – 131 чел.,
меланхоликов – 15 чел. Испытательные контрольно-нормативные тестирования по указанным
двигательным качествам проводились с первого по третий курс обучения. Но к сравнительному
анализу подверглись показатели в начале первого и конце третьего года занятий. Итак,
сравнительный
анализ
полученных
результатов,
которые
были
извлечены
в
ходе
исследовательской деятельности, свидетельствуют, что «сангвиник», как субъект, обладающий
одним из четырех основных типов темперамента, характеризующийся высокой психической
активностью, энергичностью, работоспособностью, быстротой и живостью движений,
разнообразием и богатством мимики, быстрым темпом речи, за три года занятий по дисциплине
«физическая культура», двигательное качество выносливости регрессировалось на 19 с., при
р<0,01. При этом балльная оценка «отлично» улучшилась от 12,0 до 26,6%, в то же время
оценка «ноль», что обозначает число студентов не сдавших нормативные требования,
увеличилась от 14,0 до 33,3%.
Качество быстроты у сангвиника имеет прогрессирующую динамику и составляет 0,2%,
при р<0,01. Но высшая балльная система «отлично» уменьшилась от 7,0 до 6,6%. Показатели
силовой выносливости, как количество подтягивания на перекладине, снизилось от 10,2 до 10,0
раза. Балльная оценка «отлично» осталась на исходном уровне, было и осталось в 20,0%, а
оценочное число «ноль» уменьшилось, от 6,0 до 1,0%. Полученные результаты у типа
темперамента сангвиник свидетельствуют, что данный тип за время учебных занятий не
улучшая основные свои двигательные качества, связанные аэробными возможностями
организма, которые являются определяющими факторами в оценке здоровья организма. Тип
темперамента
«холерик» характеризуется
высоким
уровнем
психической
активности,
энергичностью действий, резкостью, стремительностью, силой движений, их быстрым темпом,
порывистостью. Он склонен к резким сменам настроения, вспыльчив, нетерпелив, подвержен
эмоциональным срывам, иногда бывает агрессивен. И.П. Павлов относил холерика к сильному
неуравновешенному типу темперамента. Студенты, относящиеся к данному типу за три года
учебных занятий: по физическому воспитанию аэробную работоспособность сохранили
практически на исходном уровне, то есть 3000 м. преодолевали в начале первого года обучения
за 13 мин. 31 с., то в конце третьего курса – 13 мин. 38 с., регресс составил 7 с. при р>0,5.
Подтверждением отрицательной динамики в результатах бега являются показатели балльной
оценочной системы, особенно не получившие ни одного балла, число которых в начале первого
года обучения значилось – 19,0%, то в конце третьего курса оно достигало до 26,9%.
Аналогичные изменения наблюдаются и в результатах физической нагрузки анаэробного
режима, которая заключалась в выполнении 100 м. беговой дистанции. Технические результаты
12
по годам обучения не изменились, как на первом, так и на третьем курсах равнялись – 14,2 с. В
то же время нулевая оценка в баллах увеличилась от 19,0% до 33,7%, что напоминает о
неблагоприятном уровне развития анаэробных возможностей организма у студентов-холериков.
Положительная динамика наблюдается в качестве силовой выносливости (подтягивание на
перекладине). В конце третьего курса этот показатель у холериков улучшился на 7,0%, оценка
«отлично» от 25,0% до 40,0%, а нулевая оценка, после третьего курса вообще незначилась.
Своеобразные изменения произошли в скоростно-силовом качестве, как прыжок в длину с
места. За три года учёбы студенты-холерики результат данного теста сумели улучшить всего на
2,0 см., р>0,5, оценка пять баллов снизилась от 15,0 до 13,0%, а нулевая оценка
прогрессировала: от 6,0% на первом до 0,0% на третьем курсе. Полученные результаты
свидетельствуют, что тип темперамента – холерик, за время учебно-тренировочных занятий в
вузе (три года) свои двигательные качества существенно, до статистической достоверности не
прогрессировал.
Из числа студенческой молодежи, по нашим анкетным данным, большей степени
относятся к типу темперамента флегматик, который характеризуется низким уровнем
психической активности, медлительностью, невыразительностью мимики. По мнению И.П.
Павлова, флегматик относится к сильным, уравновешенным, инертным типам нервной
системы, что подтверждается результатами наших исследований. Например, технический
результат бега на 3000 м., двигательная деятельность, процесс которого проходит в аэробном
режиме, у типа флегматик за три года занятий физическим воспитанием в вузе ухудшился на
13,0 с. при р<0,05. Правда, оценка пять баллов увеличилась на 5,3%, но заметно
прогрессировалась нулевая оценка, от 19,0 до 26,9%. А показатели анаэробной мощности,
которая оценивалась по техническим результатам 100 м. дистанции, регрессировались от 14,4 с.
до 14,5 с. Положительная динамика в оценке пять баллов, от 10,0 до 13,3%, в то же время
отрицательное изменение нулевой оценки, то есть было 28,0 стало 33,7%. Некоторый прогресс
наблюдается в качестве силовой выносливости, он изменился на 0,8 раза, что соответствует
показателям баллов. Например, пять баллов сократился на 13,0%, а нулевая оценка от 5,0% до
0,0%.
Подобные изменения наблюдаются и в скоростно-силовых показателях, так технический
результат в прыжках с места прогрессировался на 5,0 см., оценка пять баллов на 3,0%, а нулевая
оценка снизилась от 20,0 до 14,0%.
Итак, полученные результаты по двигательным качествам свидетельствуют, что тип
флегматик за годы учебы в вузе не в полной мере получил развитие физической
13
подготовленности.
Особое место занимает, среди типов темперамента, тип меланхолик, который отличается
от
других
тем, что
он
характеризуется
низким
уровнем
психической
активности,
замедленностью движений, сдержанностью моторики, быстрой утомляемостью, ранимостью,
замкнутостью, отчужденностью. И.П. Павлов считал, что у представителей меланхолического
темперамента преобладает тормозной процесс при слабости как возбуждения, так и
торможения.
Показатели двигательных качеств у типа меланхолика так же отличается от показателей
других типов темперамента. Например, оценочные временные показатели аэробной мощности
меланхолики за время занятий физическим воспитанием ухудшили до 17,0 с. при р<0,05. Но
при этом положительно изменилась оценка пять баллов от 6,0 до 15,3%, а нулевая имеет
отрицательную динамику, от 27,0 до 31,0%.
Своеобразные изменения произошли в показателях анаэробной производительности
организма. Так, технический результат в беге на 100 м. изменился от 14,9 до 14,5 с., но р>0,05.
При этом нужно заметить, что оценка пять баллов как в начале первого года обучения, так и в
конце третьего курса значилась 0,0%, а нулевая оценка уменьшилась от 53,0 до 46,3%.
По двигательным качествам силовой выносливости, подтягивание на перекладине,
произошли положительные сдвиги. За три года, но очень незначительные, было 8,3, стало 8,8
раза. При этом, оценка пять баллов снизилась от 14,0 до 0,0% к концу третьего года обучения, а
нулевая оценка от 20,0 до 9,0%. Аналогичные изменения наблюдаются в скоростно-силовых
качествах, как прыжок в длину с места. Технический результат, за три года учебных занятий,
студенты-меланхолики улучшили этот показатель на 8,0 см. Но оценка пять баллов сократилась
от 14,0 до 8,0%, хотя нулевая уменьшилась от 20,0 до 8,0%.
Таким образом, на основании вышеизложенного исследовательского, методологического
материала можно сделать рекомендательные выводы:
- определенные знания по личностным свойствам студенческой молодежи, как тип
темперамента, позволяет более объективно оценить уровень развития функциональной
подготовленности организма, особенно с использованием двигательных качеств из структуры
общей физической подготовки;
-
технический
результат
и
оценочная
балльная
система-ноль
аэробной
производительности организма свидетельствуют, что студенты со всеми типами темперамента
14
за годы занятий физическим воспитанием в вузе до достоверной степени не сумели
прогрессировать аэробную подготовленность;
- необходимо обратить внимание в процессе функциональной подготовки, как в условиях
вузовских, так и самостоятельных формах занятий: сангвиникам – на развитие двигательных
качеств – силовой выносливости; типам холерика – максимальной интенсивности и скоростносилового направления; флегматикам – силовой выносливости и максимальной интенсивности;
меланхоликам – особенного отношения на подготовку максимальной интенсивности и силовой
выносливости;
- настоятельно можно рекомендовать с целью улучшения уровня функциональной
подготовленности студентов, как будущих специалистов, шире использовать самостоятельные
формы занятий физическим воспитанием, так как учебная программа для вузов, в которых
предусмотрено двухразовое занятие в недельном цикле, недостаточно позволяет целостного
развития личности, в том числе общей физической подготовленности.
УДК 621.3.049
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ УРОВНЯ КАЧЕСТВА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ
ПРОЦЕССОВ ПРИ ИЗМЕРЕНИИ ОПАСНЫХ И ВРЕДНЫХ ФАКТОРОВ В
АККРЕДИТОВАННОЙ В ССОТ ИСПЫТАТЕЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ
Бочкарёв А.С.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
В системе сертификации работ по охране труда (ССОТ) аккредитованная испытательная
лаборатория должна иметь систему менеджмента качества (СМК). Согласно требованиям ГОСТ
Р ИСО 9001:2008 необходимо проводить мониторинг качества основных и вспомогательных
процессов.
К основным процессам в аккредитованной в ССОТ испытательной лаборатории относят:
 инструментальные измерения вредных и опасных факторов производственной среды;
 оценку тяжести, напряженности трудового процесса и эргономических показателей;
 оценку травмобезопасности рабочих мест;
 оценку обеспеченности работников эффективными СИЗ.
К вспомогательным процессам относятся:
 поверка средств измерения;
 оформление документов согласно требованиям НТД;
 ведение финансовой документации;
 актуализация нормативного фонда;
 прочее.
Наиболее важным с точки зрения мониторинга является процесс измерения уровня
опасных и вредных факторов.
Качество этих процессов можно оценить согласно методике, предложенной в ГОСТ Р
51814.5-2005 «Анализ измерительных и контрольных процессов».
Анализ измерительных и контрольных процессов целесообразно применять для:
15
 первоначального оценивания параметров статистических характеристик измерительных
и контрольных процессов;
 периодического подтверждения статистических характеристик измерительных и
контрольных процессов между проведениями поверок средств измерений и контроля;
 внеочередного подтверждения статистических характеристик измерительных и
контрольных процессов в случаях замены, модернизации, ремонта средств измерительной
техники, увеличения количества несоответствий измеряемого параметра и т.д.
Недостатком данной методики является невозможность её использования при
односторонних допусках на измеряемые параметры, а также невозможность обеспечить
значение измеряемого параметра в середине поля допуска, нецелесообразности больших
объёмов выборок, а также постоянных условий эксперимента(существенная зависимость
условий эксперимента от внешних факторов.
В данной работе решается задача разработки методики оценки уровня качества
измерительных процессов при измерении опасных и вредных факторов в аккредитованной в
ССОТ испытательной лаборатории.
Методика включает в себя следующие этапы:
 оценивание смещения и линейности смещения измерительного процесса;
 оценивание сходимости и воспроизводимости результатов измерений;
 оценивание приемлемости измерительного процесса.
1) Оценка постоянного смещения выполняется по формуле
B
где
d
d
или B 
,
USL  X ý
X ý  LSL
- это средняя парная разница между средними арифметическими измерений эксперта и
кандидата в эксперты,
,
- число помещений;
- это разность средних в серии
измерений эксперта и кандидата в эксперты в одном помещении, , , - это средние
арифметические измерений эксперта и кандидата в эксперты в одном помещении.
Формула выбирается в зависимости от того, какая из границ допуска отсутствует.
При определении постоянного смещения предлагается следующие условия проведения
эксперимента:
1. рекомендуется выбрать 5 помещений в аттестуемой организации;
2. измерения должны проводиться в течении рабочего дня аттестуемой организации;
3. измерения опасных и вредных факторов проводятся поочерёдно экспертом и кандидатом
в каждом помещении с интервалом не более 5 минут;
4. действия по п.1-3 повторяются 3 раза.
Рекомендуемое приемлемое значение Bне более 5%.
2) Определение линейности постоянного смещения осуществляется на основе значения
парного коэффициента корреляции Пирсона

R XB 

1 n
 B  Bi X  X i
n i 1
xb

,
где
,
– значения измеряемого параметра, выбранные из множества значений согласно
условиям проведения эксперимента, приведённым ниже, и их среднее арифметическое; , –
постоянные смещения по каждому выбранному значению, рассчитанные по формулам
приведенным в разделе 2);
– СКО результатов измерения и постоянного смещения.
Условиями проведения эксперимента являются:
• для формирования представительной выборки с максимально возможной зоной разброса
измеряемого параметра [min; max] выбирается 5 аттестуемых организаций с числом рабочих
мест не менее 5 в каждой организации;
16
• каждое рабочее место в указанных организациях измеряется поочерёдно экспертом и
кандидатом в эксперты аналогично условиям определения постоянного смещения;
• из полученного множества выбирается 5 значений контролируемого параметра, в них
входят минимальное и максимальное значения и три приблизительно равномерно
распределенных значения контролируемого параметра из серии измерений, полученных
экспертом.
Эксперт выполняет статистическую обработку данных по формулам определения
постоянного смещения и коэффициента корреляции. При значении коэффициента от 0 до 0,75
линейную зависимость смещения можно считать незначительной. Если значение коэффициента
лежит в интервале от 0,75 до 0,9, то его следует учитывать в дальнейших расчётах. При
значении коэффициента более 0,9 линейная зависимость считается значимой и
систематическую составляющую необходимо устранять.
3) Определение сходимости и воспроизводимости проводится в тех же условиях, в которых
проводят сбор данных для определения линейности смещения, однако на этом этапе эксперт не
принимает участия. Сбор данных осуществляется двумя кандидатами в эксперты.
Для каждого помещения рассчитывают среднее значение результатов измерений
каждым из кандидатов, и размах результатов измерений
каждым из кандидатов.
Xi 
X i1  X i 2
;
2
R i  max X i   min X i  ,
где
– результаты измерений, полученные каждым из кандидатов в i-м помещении.
Средний размах
находят как среднее арифметическое размахов по каждому из
помещений.
Размах значений измеряемого фактора
находят по формуле
R p  max X i  min X i .
Оценку СКО сходимости и воспроизводимости измерительного процесса
определяют
по формуле
 
Sm 
 
R
,
D2
где
- константа вычисления СКО с помощью размаха, приведенная в таблице в приложении
Ж ГОСТ Р 51814.5-2005.
4) Оценивание приемлемости измерительного процесса проводят по формуле
%R & R 
R&R
100 ,
maxX   min X 
где – относительная сходимость и воспроизводимость;R&R– сходимость и воспроизводимость,
рассчитываемая по формуле
,
определяют исходя из уровня значимости α и
таблицы значений функции Лапласа,
- СКО сходимости и воспроизводимости,
рассчитанное во формулам из п. 3); max X  , min X  - соответственно максимальное и
минимальное значения из всех полученных обоими кандидатами.
На основании величины относительной сходимости и воспроизводимости эксперт делает
выводы о приемлемости измерительного процесса. При значениях менее 10 измерительный
процесс считается приемлемым. При значениях от 10 до 30 измерительный процесс может
быть приемлем в зависимости от важности применения, стоимости средств измерения и т.д.
Значения более 30 свидетельствуют о том, что измерительный процесс требует улучшений.
Библиографический список
1. ГОСТ Р 51814.5-2005 «Анализ измерительных и контрольных процессов»
17
ФОРМИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ НАНОСТРУКТУР ПРИ
ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ФЕМТОСЕКУНДНЫХ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ СО
СТЕКЛОУГЛЕРОДОМ
Галкин А.Ф., Герке М.Н., Жаренова С.В., Шаманская Е.Л.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Введение
Интерес к формированию лазерными импульсами поверхностных структур вызван
практическим применением разработки и созданием элементов микросистемой техники,
возможностью изменять поглощательную и отражательную способность среды, изменение
возможности сращиваться с биологическими тканями и др [1].
Исследования в этом направлении показывают, что на форму и пространственный
период получаемых структур влияет ряд факторов: число импульсов излучения, интенсивность
излучения, поляризация лазерного излучения, первоначальная шероховатость поверхности [2],
род вещества. Так, например, в работе [3] получено, что период структуры GaN сапфир до 40
импульсов не зависит от числа импульсов. В работе [4] при количестве импульсов больше 200
пространственный период нанорельефа на поверхности металла скачкообразно уменьшается в
два раза. При уменьшении интенсивности излучения от 3,7 Дж/см2 до 0,8 Дж/см2 [3] период
структур уменьшается от 703 нм до 235 нм. Ориентация поверхностных структур может
зависеть от поляризации излучения, причем ориентация структур может быть как
перпендикулярно полю волны [5], так и параллельно[1]. Для разных полупроводников (GaP,
InP, InAs, Si) получаются разные периоды [5]. Кроме того, на рельеф поверхности оказывает
влияние интерференция падающей волны с поверхностными плазмон-поляритонами.
Интерес к стеклоуглероду обусловлен его широким применением в науке, технологии,
медицине благодаря особым свойствам. Стеклоуглерод – изотронный газонепроницаемый,
твердый и прочный материал, сочетающий свойства графита и стекла, способный выдерживать
быстрый многократный нагрев с последующим быстрым охлаждением. Стеклоуглерод
применяется в виде технологической оснастки в высокоагрессивных средах, в производстве
полупроводниковых материалов, в электрокардиостимуляторах, так как обладает хорошей
биологической совместимостью с живыми тканями.
Экспериментальная установка
Мишень, в качестве которой использовался образец стеклоуглерода с содержанием
углерода 99,9%, подвергалась воздействию сфокусированного луча фемтосекундной лазерной
установки. Основные характеристики ФЛ (в наших экспериментах): длина волны излучения
800 нм, частота повторения импульсов 100 Гц, длительность 60 фс, энергия в импульсе
~10 мДж, средняя мощность излучения изменялась в диапазоне 750÷850 мВт.
Усилитель яркости на парах меди CVL-10 позволял получить оптические изображения
области лазерного воздействия до 16000 изображений в секунду с экспозицией до 20 нс. Для
регистрации изображений установлен 1,3 мегапиксельной матричный CMOS-сенсор, что
позволяло обеспечить ввод изображений со скоростью 5000 кадров в секунду. Плата
контроллера VS 2001 позволила обеспечить передачу информации в виде последовательности
кадров с разрешением 1280х1024 пикселей в компьютер припоследующей обработки и анализе.
Результаты эксперимента
18
1. Формирование поверхностных структур
На рис. 1 представлен отдельный кадр видеозаписи воздействия фемтосекундного
лазерного излучения на образец стеклоуглерода при горизонтальном движении предметного
столика относительно лазерного луча, относящиеся к различным моментам времени. Скорость
движения столика 1 мм/c.
Рис. 1. Воздействие фемтосекундного лазерного излучения на стеклоуглерод в движении
Светлое пятно на кадрах – это пятно подсветки лазерного усилителя на парах меди.
Темное пятно справа – область воздействия фемтосекундного лазерного излучения до начала
движения координатного столика, левее – структурная область, получающаяся при движении
столика. Кольцеобразная область образовалась до движения столика.
Форма периодической структуры определяется формой лазерного пятна, а именно его
передней части по отношению к направлению движения луча относительно мишени.
(На рис. 1 луч относительно мишени как бы движется справа налево). Изменяя частоту
следования импульсов, форму лазерного пятна и скорость координатного столика можно
сформировать нужную поверхностную структуру.
Шаг периодической структуры порядка 0,01 мм при скорости столика 1 мм/с, что
соответствует частоте 100 Гц, отсюда можно сделать вывод о том, что периодичность
структурной области определяется частотой следования импульсов ФЛ и скоростью луча
относительно мишени.
Другим способом формирования поверхностных структур является интерференционный.
На поверхности расплава стеклоуглерода при движении мишени относительно лазерного луча
образуется интерференционная структура. На рис.2 представлена интерференционная картина,
полученная с помощью электронного микроскопа Quanta-700-3D с увеличением 800X. Период
структуры ~5 мкм. При ещё большем увеличении обнаружено, что интерференционные области
состоят из наноструктур размером 70-100 нм.
19
Рис. 2. Поверхность стеклоуглерода после воздействия лазерного излучения
При неподвижном положении мишени исследовались зависимости периода структур на
поверхности стеклоуглерода от длительности воздействия (количества импульсов). Получена
немонотонная зависимость с отличием на порядок (от 2 до 20 мкм).
Отметим, что кроме стеклоуглерода периодические структуры также получены на
поверхности кремния и титана. Эти материалы предполагают отдельного рассмотрения.
Выводы
Установлено, что при воздействии фемтосекундной лазерной системы на стеклоуглерод
на его поверхности образуются структуры, периодичность которых определяется частотой
следования импульсов и скоростью движения координатного столика. Форма структур зависит
от формы передней части лазерного пятна в направлении движения луча относительно мишени.
На поверхности расплава стеклоуглерода обнаружены гидродинамические волны, в
результате интерференции которых образуются интерференционные поверхностные
периодические структуры, которые состоят из наноструктур размером 70-100нм.
Литература
1. В.С. МакинУпорядоченное наноструктурирование полупроводников фемтосекундным
излучением, Фотоника, 2009, №2, с. 16-20.
2. TakuroTomita, KeitaKinoshita, Shigeki Matsuo and Shuichi Hashimoto :Effectofsurface
roughening on femtosecond laser-induced ripple structures, Applied Physics Letters, Vol.90, No.15,
pp.153115-1-153115-3, 2007
3. Wang X., Lim G. Subwavelength periodic ripples formation on GaN surface by femtosecond
laser pulses. – Surface Review and Lett., 2005,v.12.
4. В.С. Макин, Р.С. Макин, А.Я.Воробьев, Чунлей Гуо. Диссипативные наноструктуры и
универсальность Фейгенбаума в неравновесной нелинейной динамической системе металл –
мощное поляризованное ультракороткое импульсное излучение, Письма в ЖТФ, 2008, том 34,
вып. 9, с. 55-64
5. Borowiec A., Haugen H. Subwavelength ripple formation on the surface of compound
semiconductors irradiated with femtosecond laser pulses.–Appl. Phys. Lett., 2003, v.42.
МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ РУССКОГО МЫСЛИТЕЛЯ В.В.
ЗЕНЬКОВСКОГО В ВОПРОСЕ РЕЛИГИОЗНОГО ВОСПИТАНИЯ И ОБРАЗОВАНИЯ
Геранина Г.А
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
20
Осмысление философско-методологических основи потенциала русской философской мысли
имеет большое значение для современного российского общества, характеризующегося
мировоззренческим и культурным многообразием, для отечественной педагогики и современного
российского общества, где очевидны кардинальные изменения места и роли религии в жизни социума,
где в различных слоях и группах, в том числе считающих себя «нерелигиозными», вырос интерес к
религии как социокультурному явлению. Это породило потребность в объективных научных знаниях о
религии, которую должна удовлетворять система образования в структуре государственной и
муниципальной школы. Процесс этот, однако сталкивается с трудностями. В этой связи представляет
научный интерес описанная В.В.Зеньковским концепция религиозного воспитания и обучения личности,
способная выступить как один из источников концепций и идей, позволяющих развивать ценные
современные методические технологии, теоретическая рефлексия над которыми может содействовать
развитию и внедрению знаний о религии в сфере образования.
В.В.Зеньковский в своей работе «Наша эпоха» проводит глубокий анализ первой половины ХХ
века, указывая на то, что для общества свойственна двойственность, «весь мир проходит ныне через
период глубокой варваризации, несмотря на все блестящие завоевания науки и техники»1. В этой работе
говорит о противопоставлениях и конфликтах в социальной жизни, когда «особенно важно задуматься
над резким контрастом между изумительным богатством нашей эпохи (в разных сферах) и той духовной
растеренностью, которая присуща современному человеку»2.
Он отмечает, что культура в
историческом времени становится все более независимой от религии, т.е. появляется т.н. «нейтральная
культура», которая развивается изолировано от нее и идет своим путем, «именно это и является
источником все возрастающего раздробления человеческого духа, его растеренности и
неустроенности»3. Одной из причин двойственности в духовной атмосфере России является то, что в
свое время общество смешало в своем движении два противоположных исторических движения –
христианские стремления, живущие в православии, и внехристианские, идущие из Западной Европы, где
на смену христианству пришел гуманизм. По этому поводу он высказывается, что «гуманизм был и
остается как бы цитаделью современного дехристианизированного сознания, - он ведь питает как раз те
лучшие запросы души, которые рождаются из живущей в сердце правды Евангельского благовестия. За
гуманизм держится и будет держаться европейское человечество, поскольку оно не окончательно
подпало под власть варваризации (как будто неожиданно, а на самом деле неизбежно связанной с
дехристианизацией европейских народов»4. Зеньковский в этой фразе ставит знак равенства между
варваризацией и дехристианизацией, сравнивая неверующих с варварами.
Аналогично он высказывается и в работе «Церковь и школа» указывая на двойственность
окружающего мира: «Культура нового времени несет в себе невыносимую двойственность: с одной
стороны в ней не только не угасли, но даже окрепли и как-то выросли христианские силы, а в то же
время в ней так глубоко развились внехристианские и антихристианские стремления»5.
Методологически значимой в философском наследии В.В. Зеньковского считается
взаимодействие школы и церкви. Фактически между ними сложилась глубокая пропасть, корни которой
возникли еще задолго до советской власти, «тот разрыв школы и Церкви, который совершен советской
Прот. В.Зеньковский Наша эпоха. Издание Религиозно-Педагогического кабинета при Православном
Богословском институте в Париже, 1952, с.5
2
Прот. В.Зеньковский Наша эпоха. Издание Религиозно-Педагогического кабинета при Православном
Богословском институте в Париже, 1952, с. 7
3
Прот. В.Зеньковский Наша эпоха. Издание Религиозно-Педагогического кабинета при Православном
Богословском институте в Париже, 1952, с. 8
4
Прот. В.Зеньковский Наша эпоха. Издание Религиозно-Педагогического кабинета при Православном
Богословском институте в Париже, 1952, с. 29
5
Зеньковский В.В.Церковь и школа// Вопросы религиозного воспитания и образования. Издание религиознопедагогического кабинета при православном богословском институте в Париже. Вып.1, Париж, 1927, с.37
1
21
властью, не есть поэтому выдумка большевиков, он существовал и углублялся давно, вследствие
внешнего характера фактической связи школы с Церковью»6.
В советские времена явно делались попытки убрать религию, на смену которой создавалась
«своя» - советская - идеология. «Многоговоряще то обстоятельство, что народные массы, по
свидетельству самых активных безбожников, воспринимаю и оценивают натиск коммунизма и
связанную с ним антирелигиозную пропаганду не как нейтрализацию религии, а как определенную
самоочевидную попытку подменить одну религию другой, «инорелигией», «советской верой»7 - писал
В.В.Зеньковский.
Зеньковский В.В. был не только философов, но и известным социальным психологом и
педагогом. Он подчеркивал, что школа является функцией общества и поэтому нельзя реформировать
ее без здорового общества, тогда как «современная действительность, - указывал он, - напоминает
одичавшие поля, где рядом растут сорные травы и культурные растения, где перепутано глубокое и
мелкое, истинное и ложное, подлинное и извращенное»8.
Кроме того, религиозная школа невозможна без христианского окружения, ибо «немыслима
целостная, религиозная школа вне соответственной среды… Но когда думают, что сама школа может
стать исходной точкой такой новой среды, основой социального преобразования, то становятся на путь
педагогического утопизма»9.
Одной из методологически значимых и наиболее полемичных в философском наследии
Зеньковского В.В. можно считать проблему соотношения веры и разума, науки и религии. Он писал:
«Единство разума и веры нам, однако, не дано, но оно задано. Обе стихии духа свободны и могут иногда
расходиться – и часто нужны духовные усилия, чтобы восстановить это единство. Поэтому природа
разума как познавательной силы не заключает в себе никаких трудностей для единства веры и знания»10
.
В.В.Зеньковский в работе «Наша эпоха» утверждает, что виновником в разъединении науки и
религии является Фома Аквинский, «Благодаря ему на Западе возобладали и в философии и в научных
изысканиях мотивы, чуждые христианству, - можно сказать, христианство в этой области как бы
отступило перед «естественным разумом»11.
Одними из основополагающих идей его концепции духовного воспитания личности выступают
целостность и иерархичность.
Методологической основой философской концепции Зеньковского является христианская
антропология. В своей работе «Проблемы воспитания в свете христианской антропологии»
В.В.Зеньковский обратил внимание на то, что личностное начало каждого человека связано с наличием
в нем образа Божия. Христианство признает поврежденность человеческой природы, первородным
грехом, в связи с чем, считает Зеньковский, создалась в человеке коренная двойственность, -
Зеньковский В.В. Церковь и школа// Вопросы религиозного воспитания и образования. Издание религиознопедагогического кабинета при православном богословском институте в Париже. Вып.1, Париж, 1927, с.37
7
Зеньковский В.В. Церковь и школа// Вопросы религиозного воспитания и образования. Издание религиознопедагогического кабинета при православном богословском институте в Париже. Вып.1, Париж, 1927, с. 60
8
В.В.Зеньковский
9
Проф. Зеньковский В.В. Проблемы воспитания в свете христианской антропологии. Часть 1. Общие принципы.
Париж, 1934, с.32
10
В.В.Зеньковский Основы христианской философии. М., 1996, с.22
11
Прот. В.Зеньковский Наша эпоха. Издание Религиозно-Педагогического кабинета при Православном
Богословском институте в Париже, 1952, с. 17-18
6
22
«греховность, конечно, проникла во весь состав человека, во все его функции, отчего создалось в
человеке, в его глубине коренная двойственность »12 . Мыслитель утверждал, что каждый человек
уникален, имеет свою внутреннюю потенцию, которая отличает его от других. Однако, несмотря на это
всех людей объединяет идеи образа Божьего. «Но правильное учение о человеке должно истолковать и
то, что человечество в целом, при всей существенности и сле различий между людьми, едино именно в
свете идеи образа Божия»13 - писал он.
В.В.Зеньковский противопоставляет в личности ребенка две сущности: внутреннюю (духовную)
и внешнюю (эмпирическую), он писал, что необходимо различать «это глубокое «Я», как лоно
самосознания, как центр духовной жизни, как непроизводный фактор самовидения, -и эмпирическое
«Я»14. Эмпирическое «Я», согласно Зеньковскому формируется в результате опыта в социальной жизни
и связано с тварным происхождением человека. «Эмпирическое «Я», как центр нашего эмпирического
самосознания, беспорно «питается» из социального опыта»15 - писал Зеньковский В.В. При этом
духовное начало определяет абсолютную единичность личности и является залогом его
целостности.«Самосознание имеет своим объектом именно эту глубину и неисчерпаемость жизни
внутри человека – и поэтому самосознание есть в то же врем сознание своего единства, своего «Я»,
своего своеобразия, отдельности. Здесь же вспыхивает и сознание своего противопоставления другим
людям, миру, даже Богу – в глубине себя человек находит не только внутренний мир, не только одно и
то же «Я» , но и силу противостояния всему, что не есть личность, силу свободы. Здесь открывается
какая то черта абсолютности я, во всяком случае какой то ответ Абсолюта – именно в этой возможности
противоставлять себя всему, что не есть «Я»16. Таким образом, согласно Зеньковскому личность у
каждого человека имеет два начала, которые обеспечивают ее целостность.
Кроме этого, у каждого человека, имеется еще одна закономерность реальной судьбы,
именуемая «крестом». Каждая личность, по убеждению Зеньковского имеет «свой» крест, «путь
человека определяется не простой сопряженностью духа и психофизической стороны, но в нем
обнаруживается своя – для каждого человека особая – закономерность, которую зовут «судьбой»,
которая в христианстве именуется «крестом»»17 . Именно «крест» обеспечивает индивидуальность и
своеобразие каждого человека, «тайна креста в нас есть тайна нашего своеобразия»18 , то есть
внутреннего закона, по которому может быть восстановлена утраченная целостность в человеке.
«Крест» есть логика духовного развития человека, «…и это имеет существеннейшее значение для
педагогической мысли – надо уметь видеть сквозь внешнюю цепь событий в жизни человека ту
последнюю глубину, в которой раскрывается «крест» человека – его духовные задачи, логика его
духовного пути»19. Таким образом, крест имеет большое значение в выборе методов, средств,
принципов и целей духовного воспитания. И определяет задачи образования, основанные на связи с
религией, «мы должны «оличноствовать», сделать «своими» и вместить в сущность нашей личности
Проф. Зеньковский В.В. Проблемы воспитания в свете христианской антропологии. Часть 1. Общие принципы.
Париж, 1934, с.59
13
Проф. Зеньковский В.В. Проблемы воспитания в свете христианской антропологии. Часть 1. Общие принципы.
Париж, 1934, с.63
14
Проф. Зеньковский В.В. Проблемы воспитания в свете христианской антропологии. Часть 1. Общие принципы.
Париж, 1934, с.68
15
Проф. Зеньковский В.В. Проблемы воспитания в свете христианской антропологии. Часть 1. Общие принципы.
Париж, 1934, с.68
16
Проф. Зеньковский В.В. Проблемы воспитания в свете христианской антропологии. Часть 1. Общие принципы.
Париж, 1934, с.65
17
Проф. Зеньковский В.В. Проблемы воспитания в свете христианской антропологии. Часть 1. Общие принципы.
Париж, 1934, с.80
18
Проф. Зеньковский В.В. Проблемы воспитания в свете христианской антропологии. Часть 1. Общие принципы.
Париж, 1934, с.83
19
Проф. Зеньковский В.В. Проблемы воспитания в свете христианской антропологии. Часть 1. Общие принципы.
Париж, 1934, с.82
12
23
задачи, стоящие перед нами и связанные с тем, что мы призваны жить в Боге»20.
В центре образования должен стоять не социальный заказ, а воспитание уникальной,
самодетерминирующейся, целостной личности, стремящейся к наиболее полной реализации своего
внутреннего потенциала. Воспитание, согласно мыслителю, должно быть лично ориентировано на
нахождение «своего» креста и воплощения его в реальной жизни. Тема пути, поиска, борьба влияния - те
методологические основания, которые философ реализует в своих фундаментальных исследованиях.
Вопросы религиозного воспитания и образования были в центре внимания мыслителя, однако мы
наблюдаем в его работах новую терминологию.
Зеньковский В.В. употребляет в своих сочинениях термин «религиозное обоснование
педагогики», стремясь построить педагогическую систему в свете православия. Он был убежден, что
«вопрос религиозного обоснования педагогики есть поэтому, прежде всего вопрос об осознании
внутреннего сродства. Внутренней, органической близости и единства педагогических интуиций и
религиозной сферы»21. Он признает, что такое религиозное обоснование чуждо многим современным, в
том числе, и религиозным педагогам.
Мыслитель признает наличие в обучении религиозной и нерелигиозной (светской) педагогики.
Не отрицая светского образования, он отмечает, что в методологическом плане они неравноправны, «все
же признание формальной возможности и «методологического» равноправия религиозной и
безрелигиозной педагогики не означает их равноценности, не означает одинаковой их силы в постановке
и разрешении педагогических проблем, одинаковой возможности для них охватить эти проблемы,
оставаясь верными их исходной основе»22 . Он сам отдает предпочтение именно религиозной
педагогике, при этом, однако, выступая против идейного их сближения, если оно не дано в стадии
интуиции: «но всякое идейное сближение педагогической и религиозной мысли, если оно не дано уже в
стадии интуиции, осуждено на то, чтобы остаться внешним, совершенно искусственным и поэтому
бесплодным»23.
Другой, безусловно, методологически важной является проблема свободы, которая не
противоречит, по убеждению Зеньковского В.В. религиозному обоснованию педагогики. «Свобода
онтологически возможна лишь потому, что душа сопряжена с Бесконечностью»24 . Человек как
носитель свободной воли, сам несет ответственность перед Богом, и вправе, сам пройти свой путь
духовного воспитания.
Ведущие идеи Зеньковского: - идея личности как носительница духовного начала;
-идея «креста» как своеобразного и единичного пути, который человеку предстоит пройти в
своем духовном становлении; - идея первородного греха как отчуждения, повлекшего за собой
раздвоение духовности. Все эти идеи обусловили основные методологические установки
В.В.Зеньковского.
Проф. Зеньковский В.В. Проблемы воспитания в свете христианской антропологии. Часть 1. Общие принципы.
Париж, 1934, с.83
21
Проф. Зеньковский В.В. Проблемы воспитания в свете христианской антропологии. Часть 1. Общие принципы.
Париж, 1934, с. 27
22
Проф. Зеньковский В.В. Проблемы воспитания в свете христианской антропологии. Часть 1. Общие принципы.
Париж, 1934, с. 20
23
Проф. Зеньковский В.В. Проблемы воспитания в свете христианской антропологии. Часть 1. Общие принципы.
Париж, 1934, с.27-28
24
Проф. Зеньковский В.В. Проблемы воспитания в свете христианской антропологии. Часть 1. Общие принципы.
Париж, 1934, с.77
20
24
УДК 621.3.049
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ПРОЦЕССОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА
АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
Денисов С.В.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Качество метрологического обеспечения процессов ТО и Р автотранспортных средств зависит
от соответствия параметров систем автотранспортных средств оптимальным или допустимым
значениям. С 22 сентября 2010 года на территории Российской Федерации вводится «Технический
регламент о безопасности колёсных транспортных средств. Согласно требованиям этого
нормативного акта закрепляются требования к автотранспортным средствам категорий: M, N, L, O и
их внедорожные модификации G производимые или ввозимые на территорию Российской
Федерации, а так же используемые на дорогах общего пользования. Таким образом указанный
федеральный закон регламентирует требования к техническим процессам ТО и Р транспортных
средств. Для оценки состояния уровня качества процессов ТО и Р автотранспортных средств
требованиям этого регламента и регламентов производителей целесообразно использовать
экономические показатели. Количественно качество процессов ТО и Р можно оценить величиной
средних потерь ССР от несоответствия значений параметров систем автотранспортных средств
оптимальным значениям или допускам. Схема оценки средних потерь для одного контролируемого
параметра представлена на рис. 1.
С
X
f(X)
XН
XНОМ
XВ
X
Рис. 1. Схема зависимости экономических потерь от отклонения контролируемых параметров от
оптимальных значений и допусков
Качество процессов ТО и Р множеству параметров. Часть параметров безопасности
определяются как количественный признак, допуска на которые указаны в техническом регламенте «
О безопасности колёсных транспортных средств. Другая часть параметров рассматривается как
альтернативные признаки.
В работе рассмотрена методика оценки эффективности метрологического обеспечения
процессов технического обслуживания и ремонта автотранспортных средств.Величина средних
потерь ССР для одного контролируемого параметра X представляет собой математическое ожидание
от произведения функции потерь С(Х) и функции плотности распределения значений
контролируемого параметра f(X), и определяется из выражения
25
С СР  М С  X  f  X  


X С  X  f  X  dX .
(1)

По АТП средние суммарные потери ССР можно представить в виде суммы
L Mk N j
L M k N j  

С СР   М С X k , j ,i  f X k , j ,i      X k , j ,i С X k , j ,i  f X k , j ,i dX k , j ,i  ,
k 1 j 1 i 1
k 1 j 1 i 1   

 

(2)
где L – количество учитываемых видов автотранспортных средств; Mk – число рассматриваемых
систем k-го вида автотранспортных средств; Nj – количество контролируемых параметров,
характеризующих техническое состояние j-й системы автотранспортного средства.
Как следует из выражения (2) для оценки величины ССР необходимо располагать полным
перечнем и последовательностью контрольных операций, а также законов распределения значений
всех контролируемых параметров. Для определения перечня и последовательности контрольных
операций в структуре технологического процесса ТО и Р автотранспортных средств используют
метод функционального моделирования изложенный в стандарте Р 51.1.028-2001. Метод
функционального моделирования предусматривает определение контекстной функции АТП с
последующей ее декомпозицией на составляющие. Число уровней декомпозиции определяется
наличием всех функций контроля параметров автотранспортных средств в схеме технологического
процесса ТО и Р (рис. 2). При этом на нижнем уровне декомпозиции стоимость средних потерь от
несоответствия значений параметров систем автотранспортных средств оптимальным значениям или
допускам для каждой функции определяется из выражения (1). Суммарные средние потери для
функций высшего уровня определяется как сумма потерь функций, полученных в результате
декомпозиции.
Контекстная функция АТП
l=1
Уровень функций ТО и Р видов автотранспортных средств
l=1
l=2
l=l+1
l=L
Уровень функций ТО и Р систем l-го вида автотранспортных средств
j=1
j=2
j=j+1
j=M
Уровень функций ТО и Р контролируемых параметров j-й системы
i=1
i=2
i=i+1
i=N
Рис. 2. Схема декомпозиции процессов ТО и Р автотранспортных средств на АТП
Предложенная методика позволяет оценить суммарные средние потери от разброса значений
контролируемых параметров автотранспортных средств для технологических процессов ТО и Р
автотранспортных средств АТП. А также позволяет определить функции технологического процесса
26
соответствующие наибольшим потерям. Полученные результаты позволяют целенаправленно
проводить реинжиниринг бизнес-процессов АТП с целью внедрения системы качества.
ОБРАЗОВАНИЕ И КОНСТИТУЦИОННЫЙ ПРИНЦИП СВЕТСКОСТИ В
РОССИЙСКОМ ПРАВЕ
Ерышева В.А.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Рост авторитета и влияния Русской Православной Церкви на современное общество и, как
следствие, возрождение и строительство повсеместно храмов, стали приметой современной
России. Однако, поскольку Российская Федерация в соответствии с Конституцией является
светским государством, это обстоятельство вызывает в обществе неоднозначные оценки.
Духовная жизнь современных россиян идеологически существенно отличается от
советского времени. Изменения эти коснулись, прежде всего, провозглашением в основном
законе государства – Конституции РФ, таких естественных прав и свобод человека и
гражданина, наряду с правом на жизнь, права на свободу совести и вероисповедания, право на
свободу мысли и слова, права каждого на образование, обязательностью основного общего
образования, право на свободу литературного, художественного, научного, технического и
других видов творчества, правовой защитой собственности, правом каждого на пользование
учреждениями культуры и на доступ к культурным ценностям.
Согласно ст. 14 Конституции РФ Российская Федерация является светским25
государством. Никакая религия26 не может устанавливаться в качестве государственной или
обязательной. Религиозные объединения отделены от государства и равны перед законом27.
Через несколько лет эта конституционная норма о светском государстве фактически дословно
была воспроизведена в ч. 1 ст. 4 Федерального закона от 26 сентября 1997 г. N 125-ФЗ "О
свободе совести и о религиозных объединениях". Однако этот закон внес некоторые
дополнения, которые касались того что вправе и что не должно делать государство в лице своих
органов:
- не вмешиваться в определение гражданином своего отношения к религии и религиозной
принадлежности, в воспитание детей родителями или лицами, их заменяющими, в соответствии
со своими убеждениями и с учетом права ребенка на свободу совести и свободу
вероисповедания;
Термин "светский" был введен в оборот Мартином Лютером в трактате "О светской власти" (1523 г.) и
означает "мирской, гражданский, не религиозный".
25
Религия - универсальный термин, под которым понимается совокупность духовных ценностей,
вероучений, основанных на их божественном происхождении (см., напр.: В.И. Даль. Толковый словарь живого
великорусского языка. М.: Слово, 2004. С. 132; Энциклопедия социологии. М., 2002. С. 206; Философский словарь.
М., 2006. С. 93, 94).
26
27
Нерсесянц В.С. Общая теория права и государства: Учебник для вузов. М.: Норма; Инфра-М, 2007. С.
278.
27
- не возлагать на религиозные объединения выполнение функций органов
государственной власти, других государственных органов, государственных учреждений и
органов местного самоуправления;
- не вмешиваться в деятельность религиозных объединений, если она не противоречит
Федеральному закону "О свободе совести и о религиозных объединениях";
- обеспечивать светский характер образования в государственных и муниципальных
образовательных учреждениях
Свобода совести в этическом плане - это право человека свободно мыслить и поступать в
соответствии со своими убеждениями. Это его независимость в моральной самооценке, его
поступков, мыслей. Но исторически свобода совести приобрела более узкое понимание свобода в области религии. Она стала рассматриваться в плане конкретных взаимоотношений взаимоотношений государства и церкви. В соответствии со ст. 28 Конституции РФ свобода
совести означает право человека исповедовать любую религию или не исповедовать никакой,
отправлять религиозные культы и обряды и осуществлять атеистическую пропаганду, т.е.
законодатель закрепил право каждого верить в существование Бога либо вего несуществование.
И в этом ключе одним из самых дискуссионных вопросов является вопрос о внедрении в
образовательный процесс основ православной культуры.
В светских государствах в настоящее время каких-либо существенных разногласий между
церковью и государством не наблюдается. Положение церкви в государстве достаточно
стабильное и не подвергается каким-либо кардинальным изменениям. По-видимому, это
достигается совместной работой органов государства и церкви, результатом которой стало
принятие решений, удовлетворяющих обе стороны.
Однако, надо полагать, что все же государство имеет преимущественный потенциал
воздействия на положение церкви путем принятия законов, которые обязательны для
исполнения всеми участниками правоотношений в государстве.
В современной России ведутся большие дискуссии по поводу того, является ли
Российская Федерация светским государством.
С юридической точки зрения это неоспоримый факт, так как это закреплено в
Конституции РФ (ст. 14) и Федеральном законе "О свободе совести и о религиозных
объединениях" (ст. 4).
Светское государство - конституционно-правовая характеристика государства,
означающая отделение церкви от государства, разграничение сфер их деятельности.
Конституция РФ (ст. 24) запрещает устанавливать какую бы то ни было религию в качестве
государственной или обязательной.
Такая характеристика означает, что государство и религиозные объединения отделены
друг от друга, т.е. они взаимно не вмешиваются в дела друг друга.
Представляется, что необходимо находить приемлемые в светском государстве и обществе
способы развития религиозной грамотности населения и взаимодействия светской школы и
28
религии, а не сводить этот вопрос исключительно к введению в школах и вузах религиозных
предметов, в том числе к преподаванию основ православной культуры или религиозных
традиций избранных конфессий. К сожалению, на фоне настойчивых попыток добиться
введения преподавания "Основ православной культуры" в светских школах и более широкого
распространения преподавания "Теологии" во многих вузах уменьшается количество часов на
преподавание «Религиоведения» или даже прекращается его преподавание ввиду отсутствия
необходимых мер поддержки развития этой науки со стороны Минобразования России даже на
таких специальностях, как например «Социально-культурный сервис и туризм», хотя кто, как
не специалист в этой области должен быть грамотен и в этой сфере. Как же быть с религиозным
туризмом, как разновидностью туризма?28. Следует полагать, что именно из-за закрепления
положения светскости РФ необходимо на деле поддерживать эту позицию, а именно,
разрабатывать и вводить учебную дисциплину, связанную с основами основный
вероисповеданий в РФ, для того чтобы конституционально закрепленная свобода совести была
материально подкреплена. Только тогда, когда человек прочувствует разницу определенных
вероисповеданий, он может сделать сознательный тот или иной выбор в пользу одной из них, а
может, и остаться свято убежденным и верующим в то, что все поддается объяснению с точки
зрения разума и законов естествознания, ибо неверующим человек по-сути быть не может.
1.
2.
3.
4.
Библиографический список:
Конституция Российской Федерации (принята на всенародном голосовании 12 декабря 1993 г.)
«Российская газета» от 25 декабря 1993 г.. N237.
Федеральный закон от 26.09.1997 N 125-ФЗ (ред. от 23.07.2008)"О свободе совести и о
религиозных объединениях"(принят ГД ФС РФ 19.09.1997) "Собрание законодательства РФ",
29.09.1997, N 39, ст. 4465,"Российская газета", N 190, 01.10.1997.
Нерсесянц В.С. Общая теория права и государства: Учебник для вузов. М.: Норма; Инфра-М,
2007.
Беляева А.В. Проблемы преподавания религиоведения в Ярославской области // Проблемы
регионального религиоведения и актуальные вопросы преподавания религиоведения в высшей
школе. Материалы IV Российской конференции 10 - 11 декабря 2002 г. М., 2003. С. 130 - 133.
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ДОПУСКОВ НА КОНТРОЛИРУЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПРИ
ОЦЕНКЕ КАЧЕСТВА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Беляева А.В. Проблемы преподавания религиоведения в Ярославской области // Проблемы
регионального религиоведения и актуальные вопросы преподавания религиоведения в высшей школе. Материалы
IV Российской конференции 10 - 11 декабря 2002 г. М., 2003. С. 130 - 133.
28
29
Исакова К. С., Эйдельман Г. И.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Системный подход к вопросам управления техническими системами (ТС) требует
рассматривать систему управления качеством их технического обслуживания (ТО) и ремонта
как неотъемлемую часть управления. Система управления качеством ТО и ремонта служит для
обеспечения на заданном уровне коэффициента технической готовности, безотказности,
долговечности ТС, эффективного их использования с минимальными финансовыми и
трудовыми затратами.
Проблема качества при ТО и ремонте ТС во многом определяется уровнем
метрологического обеспечения (МО). Одним из эффективных способов повышения
эксплуатационных показателей ТС является применение технического диагностирования.
Техническое диагностирование предполагает определение технического состояния объекта
диагностирования с определенной точностью. Поэтому для обеспечения качества системы ТО
и ремонта ТС необходимо использовать принципы метрологического обеспечения.
Для обеспечения поддержания в период эксплуатации стабильности эксплуатационных
свойств, включая сохраняемость показателей безопасности, в нормативных документах
предъявляются требования эксплуатационной безопасности, подтверждение соответствия
которым осуществляется во время периодических технических осмотров ТС. В целях
обеспечения безопасной эксплуатации ТС устанавливаются требования и правила обеспечения
безопасности при выполнении работ по их техническому обслуживанию и ремонту.
При сложных функциональных связях между отдельными узлами систем АТС, как правило,
невозможно непосредственно определить допустимые пределы изменения отдельных
контролируемых параметров, характеризующих их техническое состояние. Поэтому для оценки
технического состояния систем АТС выделяют показатели качества их функционирования. С
помощью этих показателей однозначно определяют техническое состояния систем АТС и
качество выполнения ими заданных функций.
Значение показателя качества рассчитывается по математической модели, связывающей
значения диагностических параметров и показателя качества. Расчет значения показателя качества
ведется на основе измеренных значений контролируемых параметров. Для определения области
работоспособности системы АТС на значения показателя качества накладывают ограничения. В
случае, если в разрабатываемой системе контроля и диагностирования невозможно выполнить
непосредственный расчет значения показателя качества, т.е. реализовать косвенный контроль по
показателю, то определяются допуска на контролируемые параметры, и контроль проводится
непосредственно по этим параметрам.
Результат ξ косвенного измерения определяется на основании измеренных значений
x1 ,..., xn и заранее известной функции   f x1 ,..., xn  . Так как каждое xi , где i  1,...n измерено с
соответствующей погрешностью  i , то задача расчета погрешности   результата ξ косвенного
измерения сводится к суммированию всех n погрешностей измерения xi. Но доля отдельных
погрешностей  i , в результирующей погрешности   может быть различной в зависимости от
вида функции и соотношения между собой независимых переменных xi.
АТС можно считать исправным, если выполняется условие:
Ð2èíä ((1 èçì (t k );...;  n èçì (t k )), )  Ð2 äîï ,
30
где ξ1изм; … ;ξnизм – результаты косвенного измерения контролируемых показателей.
Для решения задачи оценки ошибок первого и второго рода при диагностировании при
оценке одного показателя качества имеем
B
 f ( (t
P1èíä (t k ,  äîï ) 
k
 f ( (t
)) p( y (t k )    (t k )) d (t k )
,
A

k
)) p( y (t k )    (t k )) d (t k )

B
P2èíä (t k ,  äîï )  1 
 f ( (t
k
)) p( y (t k )    (t k )) d (t k )
,
A

 f ( (t
k
)) p( y (t k )    (t k )) d (t k )

а при оценке группы, состоящей из нескольких АТС, получаем
BB
  f ( (t )) p( y (t )  
k
P1 (tk ,  äîï )  1 
k

(tk )) dy (tk )d (tk )
AA
,
B
 f ( (t ))d (t )
k
k
A
BB
P2 (t k ,  äîï )  1 
  f ( (t
k
AA
B
  f ( (t
k
)) p( y (t k )    (t k )) dy (t k )d (t k )
,
)) p( y (t k )    (t k )) dy (t k )d (t k )
 A
где y  (t k )   (t k )    (t k ) -
измеренное значение контролируемого показателя; f ( (t k )) –
безусловное распределение контролируемого показателя в
p ( y  (t k )    (t k )) – плотность вероятности погрешности измерения.
tk
момент
времени;
Для многопараметрического контроля получаем:
P1 
1
 R 1
R
1
 R 1
 R
R
 ... 
1
 ...  f ( (t k )1 ,... (t k ) R ) p(( y (t k )    (t k ))1 ;...
 1
 ...   ...  f ( (t


1

) ,... (t k ) R ) p (( y (t k )    (t k ))1 ;...
k 1
R
...; ( y (t k )    (t k )) R )d ( y (t k )    (t k )) R )....d ( y (t k )    (t k )) R ) n d (t k )1 ...d (t k ) R
...; ( y (t k )    (t k )) R )d ( y (t k )    (t k )) R )....d ( y (t k )    (t k )) R ) n d (t k )1 ...d (t k ) R
P2 
1
 R 1
R
1
 R 1
 R
 ... 
,
 ...  f ( (tk )1,... (tk ) R ) p(( y (tk )   (tk ))1;...
1
 1
R

1
 R
 ...   ...  f ( (tk )1,....
...; ( y (tk )    (tk )) R )d ( y (tk )    (tk )) R )....d ( y (tk )    (tk )) R ) n d (tk )1...d (tk ) R
...;  (tk ) R )d (tk )1...d (tk ) R
.
Таким образом, условие возможности реализации системы контроля и диагностирования, для
случая косвенного контроля запишется:
31
P1 (tk ,   )  Ð1 Ä и P2 (tk ,   )  Ð2 Ä .
Таким образом, методика расчета допусков на контролируемые параметры
при
косвенных измерениях будет состоять:
– определения зависимостей, связывающих между собой значения параметров АТС X ={Xj},
где j=1,...,N (N - число контролируемых параметров) и множеством показателей качества АТС
 =f(X)={   }, где =1,...,R, (R - число показателей качества);
– нахождения допустимых значений показателей качества  Ä , соответствующих исправному
состоянию систем АТС;
– установления диапазона предельных значений контролируемых параметров X ÃÐ ,
соответствующих области описания математической моделью технического состояния АТС, в
котором осуществляется расчет допусков;
– определения влияния дополнительной погрешности j-го контролируемого параметра  äîï j
на суммарную погрешность   измерения.
– расчет допусков контролируемых параметров
ÕÄ
соответствующих
выполнению
условий P1 (t k ,  äîï )  Ð1Ä и P2  (t k ,  äîï )  Ð2 Ä ;
– если в предыдущем пункте не найдено решение Х Д соответствующее выполнению условий
обеспечения допустимых характеристик достоверности контроля, то выполняется поиск границ
допусков Х Д Р , Х Д Р соответствующих выполнению условий P1 (t k ,  äîï )  Ð1Ä и P2  (t k ,  äîï )  Ð2 Ä ;
1
2
– выбор способа уменьшения величин P1 (t k ,  äîï ) и P2  (t k ,  äîï ) в области [ Х Д Р1 ; Х Д Р 2 ];
– проверка выполнения условий P1 (t k ,  äîï
)  Ð1 Ä и P2  (t k ,  äîï )  Ð2 Ä .
С учетом назначения контрольных допусков выражения для ошибок первого и второго рода
запишутся:
j j/
 f
P1 j ( /j ,t k ,   )  1 
j
( (t k )) p j ( y  (t k )    (t k ))dy  (t k )d (t k )
 j  j /
,
 i/
f
j
( (t k ))d (t k )
 /j
j j/
 f
P2 j ( ,t k ,   )  1 
/
j
j
( (t k )) p j ( y  (t k )    (t k ))dy  (t k )d (t k )
 j  j /
,
/
 i
 f
j
( (t k )) p j ( y  (t k )    (t k ))dy  (t k )d (t k )
   /j
P2 j ( /j ,t k ,   )  P2 äîï ; j  1; n ,
при
n
P
j 1
2 äîï j
 P2 äîï .
Данная методика расчета допусков контролируемых параметров при контроле и
диагностировании технического состояния АТС дает возможность установить положение границ
полей допусков контролируемых параметров с учетом полноты проводимого контроля и
32
дополнительной погрешности, возникающей при косвенном многопараметрическом контроле с
учетом наработки АТС.
УДК 658.562:693/695
КОНТРОЛЬ УДОВЛЕТВОРЕННОСТИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ
Касаткина Э.Ф., Маркелова М.А.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Possible methods of reception and the analysis of the information on satisfaction of consumers are
considered. The analysis of the given information provides forward planning of quality of production
is the structured method of definition and an establishment of the stages necessary for maintenance of
satisfaction of the consumer by quality of production.
Развитие систем государственной и общественной защиты прав потребителей на качественную
продукцию и услуги не только позволяют потребителю взыскивать с производителя ущерб за
недоброкачественную продукцию или услуги, но и предупреждают появление такой продукции
на рынке, а также ограничивают монополизацию рынка производителем. Контроль за
информацией по удовлетворенности и (или) неудовлетворенности потребителей является
одним из способов оценки работы системы менеджмента качества.
Контролирование удовлетворенности потребителей – это оценивание информации от
потребителей – выполняются или не выполняются их требования.
Слишком часто организации сферы услуг и предприятия осознают необходимость подстраиваться под потребности, предпочтения и ожидания клиентов только после того, как
начнут их терять. Необходимо стремиться к тому, чтобы предоставлять товары или услуги,
отвечающие любым возможным потребностям, и пытаться как можно полнее соответствовать
предпочтениям клиентов.
Стандарт ИСО 9001 требует, чтобы предприятие было ориентировано на удовлетворение
интересов потребителей. Требование стандарта может быть выполнено только в том случае,
если предусмотрены соответствующие методы проверки полноты его реализации. Потребности
и ожидания потребителей должны быть документально оформлены и преобразованы в
конкретные требования к продукции или услугам. Блок схема контроля удовлетворенности
потребителей представлена на рис.1.
33
Рис. 1. Блок-схема процесса «Мониторинг удовлетворенности потребителей»
34
Установив потребности, предпочтения и ожидания потребителей, следует использовать
их в качестве исходных данных для своей системы управления организацией. Так
вырабатываются те требования, выполнения которых ждет от вас потребитель. Эти
требования должны быть преобразованы во внутренние технические условия предприятия
на определенный вид услуг или продукцию, которыми обязан руководствоваться персонал
компании. Основная задача заключается в передаче требований потребителей в
производственные службы. Передача подобной информации представляет собой важный
аспект любого бизнеса. Для этого необходимо:
– обеспечить, чтобы персонал, занимающийся продажами, передавал полный набор
сведений о нуждах и требованиях потребителей сотрудникам производственных
подразделений, а также – подробные данные о всех изменениях, внесенных в заказы;
– организовать прохождение встречного потока информации от производственных
подразделений к персоналу, занимающемуся продажами, для выявления неясностей в
заказах, а также о невозможности выполнить отдельные принятые обязательства;
– в организации может быть несколько групп производственного персонала, и в этих
случаях должен быть налажен четкий обмен информацией между ними с учетом всех
требований, изложенных выше;
– передавать данные о степени удовлетворенности потребителей всем, кого это касается.
При этом должны передаваться сведения, как об успехах, так и о неудачах организации;
– наличие хороших вертикальных коммуникаций между руководителями и
подчиненными и наоборот. Зачастую руководители не склонны прислушиваться к мнению
подчиненных, хотя именно работники, занятые в производственных процессах, знают
свою работу лучше всех остальных сотрудников организации. Поэтому к ним необходимо
прислушиваться и действовать в соответствии с их советами.
Процесс контроля удовлетворенности состоит в организации постоянного наблюдения за
восприятием потребителями (внешними и внутренними) степени выполнения их
требований и ожиданий. Процесс включает в себя анализ входных данных для выявления
проблем, оценки необходимости изменений и принятия корректирующих и
предупреждающих действий. Анализ проводится ежемесячно.
УДК 656.13.05.001
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТЬЮ
СТАЦИОНАРНЫХ ГАЗОДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Касаткин Ф.П., Касаткина Э.Ф.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
The control system of durability of the engine on the basis of the generalised diagnostic
parametre
temperatures
of
the
fulfilled
gases
is
offered.
Algorithmsofsearchofmalfunctionsoftheenginearedeveloped
Цель управления – повышение долговечности двигателей при минимальных
трудовых и материальных затратах – может быть достигнута проведением технических
воздействий именно в тот момент, когда они необходимы, что в свою очередь
обеспечивается введением диагностированием.
Следует отметить, что самая совершенная диагностика будет бесполезной, если при
этом нет рекомендаций обслуживающему персоналу по принятию решений.
35
Диагностирование основывается в большинстве случаев на нескольких признаках. Между
признаками и диагнозами существует причинная связь, знание этих связей обеспечивает
принятие обоснованных решений.
Наиболее важной величиной, характеризующей процесс диагностирования любого
объекта, является информативность диагностических параметров, которые определяются
их чувствительностью к структурным изменениям и однозначностью в постановке
диагноза. Постановка диагноза существенно усложняется, если как в нашем случае,
приходится пользоваться несколькими диагностическими параметрами. При этом
необходимо раскрытие множественных связей между структурными и соответствующими
им диагностическими параметрами и выделение из множества возможных
неисправностей, вызвавших отклонение диагностического параметра, одной наиболее
вероятной. Это может быть достигнуто с использованием алгоритма поиска
неисправностей рис.1, построенного на основе блок-схемы структурно-следственных
связей двигателя.
36
Температура отработавших газов (ТОГ)
ежесуточный контроль
Отклонение ТОГ во всех
цилиндрах
1
2
3
4
5
6
Отклонение ТОГ в отдельных
цилиндрах
7
8
9
10
11
Текущий контроль по
приборам (без
остановки двигателя)
Контроль
качества топлива
угла опережения
впрыска
Углубленное диагностирование (с
остановкой двигателя)
Углубленное
диагностирование
узлов, систем,
механизмов
Замена топлива,
регулировка угла
опережения
Устранение неисправностей
Устранение
неисправностей
Контроль эффективности обслуживания и ремонта
1 – разряжение в картере (состояние ЦПГ); 2 – нагрузка двигателя; 3 – давление впрыска
и поступающего газа; 4 – температура охлаждающей жидкости; 5 – давление
наддувочного воздуха; 6 – угол опережения впрыска; 7 – качество топлива и газа; 8 –
форсунки (закоксование); 9 – ГРМ (герметичность клапанов); 10 – компрессия (ЦПГ); 11
– негерметичность газового стыка.
Рис. 1. Алгоритм поиска неисправностей двигателя
В системе управления долговечностью двигателя в качестве обобщающего
диагностического параметра характеризующего его техническое выбрана температура
отработавших газов в цилиндрах.
При реализации системы управления необходимо организовать получение
оперативной информации о величине температуры отработавших газов в каждом из
цилиндров. При отклонении температуры хотя бы в одном из цилиндров от предельно
допустимых значений информация со всех цилиндров заносятся в специальный журнал.
При этом фиксируются также постоянно регистрируемые данные о работе двигателя
(нагрузка, температура охлаждающий жидкости на входе и выходе, температура топлива,
37
давление масла на входе, давление воздуха перед турбокомпрессором). На основание
полученных данных и с учетом конкретных величин отклонений температуры
предварительно, без остановки двигателя оценивается возможные причины появления
отклонений температуры и назначаются мероприятия по их устранению.
Если проведенные мероприятия не дали положительных результатов (отклонение
температуры отработавших газов продолжает оставаться более предельно допустимых
значений) продолжается поиск неисправностей уже с остановкой двигателя и с
применением средств углубленного диагностирования.
При этом вследствие сложности двигателя как объекта диагностирования на
отклонение основных параметров его работы от нормативных значений разработаны
специальные алгоритмы поиска неисправностей при отклонении величин давления
сгорания в цилиндрах, компрессии в цилиндрах, давления масла, температуры
охлаждающей жидкости.
Однако, применение алгоритмов поиска неисправностей существенно повышает
вероятность быстрого решения задачи, но не гарантирует оптимальность трудовых и
материальных затрат на поиск. Поэтому разработана автоматизированная система поиска
неисправностей двигателя с применением тестовых воздействий на двигатель, обработкой
с применением прикладных программ результатов воздействий, и назначением при
необходимости новых тестовых воздействий.
УДК 658.562:693/695
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДИКИ 8D В УПРАВЛЕНИИ ПРОИЗВОДСТВОМ
Касаткина Э.Ф., Маркелова М.А.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Possible methods of reception and the analysis of the problems arising in the course of
manufacture are considered. The analysis of the received information provides forward planning
of quality of production is a step-by-step method of definition and an establishment of the stages
necessary for maintenance of satisfaction of the consumer by quality of production.
Методика 8D – пошаговый метод решения проблемы, позволяющий в сжатые сроки
определить первопричину несоответствия, разработать и внедрить предупреждающие и
корректирующие мероприятия, а также распространить наработанные решения на
аналогичную продукцию и процессы. Это повышает удовлетворенность потребителя и,
несмотря на возможные в начале большие затраты, сокращает расходы.
Критерии применения 8D:
- наличие количественного описания потребителем последствия, в результате
выявленного несоответствия;
- имеются заказчики процесса 8D, которые испытывают проблемы (ощутили
последствия);
38
- количественные измерения последствия показывают, что имеются отклонения в
показателях качества, заданных потребителем, и что значимость последствия
(критичность, срочность) обосновывает инициирование изменения или доработки
процесса;
- причина возникновения неизвестна;
- сложность симптома превышает возможности одного человека решить проблему;
- имеются необходимые ресурсы для устранения проблемы на уровне корневой
причины и предупреждения ее появления.
Методика 8D состоит из 8 шагов. Устанавливается следующая последовательность
действий (шагов (D)):
- D1: получение рекламаций, организация команды решения проблем;
- D2: описание проблемы;
- D3: краткосрочные меры;
- D4: анализ причин, поиск и установление
экспериментально правильность определения причины;
первопричины
–
доказать
- D5: определение (разработка) корректирующих действий и доказательство их
результативности;
- D6: внедрение мероприятий по устранению несоответствий и контролю их
эффективности в долгосрочном периоде;
- D7: профилактические
возникновения;
мероприятия
для
предотвращения
повторного
- D8: оценка достижения цели (качества решения проблемы) и заключение команды.
Вышеперечисленные шаги выполняются в указанной последовательности
неукоснительно, то есть каждый последующий шаг выполняется только после окончания
предыдущего шага. Последовательность реализации шагов представлены на рис. 1.
Ожидаемые результаты 8D процесса:
- устранение последствий и причин;
- введение предупреждающих действий на постоянной основе.
Завершение методики 8D:
- дает приобретение партнерских навыков;
- способствует решению и предупреждению проблем;
- улучшает качество и производительность;
39
- предотвращает будущие проблемы;
- улучшает удовлетворенность потребителя.
D0
Определение проблемы
D2
D3
Формирование команды
Описание проблемы
Разработка временных
сдерживающих действий
D4 Определение и анализ потенциальных
причин и мероприятий по их устранению
D5
Выбор и проверка окончательных
корректирующих действий
D6 Реализация и анализ окончательных
МЕТОДИКА 8D
D1
корректирующих действий
D7
D8
Предупреждающие действия
Подведение итогов
Рис. 1. Методика 8D
40
О ПОВЫШЕНИИ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ГИЛЬЗ ЦИЛИНДРОВ
АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Кириллов А.Г., Ратников А.С.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Развитие двигателей неизменно связано с форсированием их по нагрузке и
частоте вращения, что обусловливает увеличение силового потока на трущиеся детали и,
как следствие, вызывает интенсификацию изнашивания последних. Ввиду особенностей
условий смазывания и трения, существующих в поршневом двигателе, наиболее
подвержена износу цилиндро-поршневая группа (ЦПГ), более конкретно – сопряжение
«цилиндр-поршневое кольцо».
Наиболее вероятный режим трения в сопряжении «цилиндр-поршневое кольцо» переход от смешанного к граничному, т.к. экспериментально измеренные толщины слоя
масла, а также значения сил трения и износа существенным образом зависят от
характеристик поверхности и наличия антифрикционно-противоизносных присадок в
моторном масле.
Многочисленными наблюдениями установлено, что для сопряжения «цилиндрпоршневое кольцо», работающего в граничном режиме трения, изнашивание протекает по следующим основным трем видам: абразивному, коррозионному
и механическому (усталостное изнашивание или механическое истирание). При этом, в
зависимости от ряда внешних условий может иметь место либо доминирование какоголибо одного из названных механизмов изнашивания, либо их сочетание. Так отклонение
от оптимального теплового состояния работы ДВС (в том числе работа в режиме
холодного пуска), применение некачественных ГСМ вызывает оживление коррозионных
процессов на поверхностях деталей ЦПГ. Однако, при поиске решений названной
проблемы весьма важно отделить влияние внешних факторов от внутренних. Например,
даже в случае нормальной работы системы воздухоочистки, а также применения
качественных (в том числе устойчивых к действию провоцирующих коррозию
окислительных процессов) конструкционных и смазочных материалов, проблема
изнашивания все-таки остается и при этом не становится менее актуальной.
Это обусловлено органически присущему динамике поршневого двигателя,
высокому по величине и существенно неравномерному по времени рабочего цикла,
характеру нагрузки на детали ЦПГ [1], что хорошо подтверждается и иллюстрируется
сопоставлением характеров изменения по осевой высоте цилиндра его осредненного износа
и нормальной нагрузки на цилиндр со стороны поршня и поршневых колец (рис. 1).
80
h, мкм
60
80
N , x100H
60
40
40
20
20
0
0
0
4
8
12
16
0
20
L, х10 мм
(а
4
8
12
16
20
L, x10мм
(б
Рис.1 Сопоставление экспериментального распределения износа
41
(а) и боковой силы поршня на такте «расширение» (б) по осевой
длине цилиндра тракторного дизеля (4Ч 10,5/12)
При отсутствии абразива (равно как и корродирования), характерный вид
распределения износа по высоте цилиндра сохраняется - максимум в верхнем поясе (рис.
1, а) в зоне остановки первого компрессионного кольца – и, главное, четко коррелируется
с характером распределения максимальной зарабочий цикл (такт «расширение»)
нормальной нагрузки (рис.1, б) по высоте цилиндра.
Таким образом, преобладающим видом изнашивания цилиндров, оснащенных
современными устройствами для очистки смазки и воздуха и изготовленных из
коррозионностойких материалов, является молекулярно-механическое изнашивание
(истирание), интенсивность которого увеличивается с ростом скоростного и нагрузочного
режимов работы двигателя.
Очевидно, что снижение износа указанного типа следует искать на пути
сокращения времени непосредственного контактирования трущихся деталей при
одновременном повышении твердости их поверхности. Как известно, важнейшее значение
для повышения износостойкости цилиндров имеет топография поверхностей трения. Это
обусловлено тем, что вершины шероховатого профиля участвуют в формировании
граничных пленок и влияют на соответствующие процессы трения и изнашивания, а
впадины, как и фрагменты микрорельефа, служат своеобразными резервуарами для
смазочного материала, создавая «парциальные» несущие способности [1]. Применяемая в
последние три десятилетия технология плосковершинного хонингования (ПВХ) позволила
в свое время резко повысить надежность работы цилиндров по показателям износо- и
задиростойкости. Согласно действующим заводским технологическим инструкциям,
количественным показателем качества ПВХ принято считать так называемую
маслоемкость поверхности зеркала цилиндра
Q
(100  t p ) RQ  мм3 
 2 ,
2000
 см 
(1)
где RQ – средняя глубина маслоудерживающих впадин, определяемая путем
обработки опорной кривой профиля (кривой Аббота). Вместе с тем, как доказано в работе
[2], оценка маслоемкости по выражению (1) не только противоречит методу немецкого
промышленного стандарта DIN 4776, но и, отражая лишь геометрическую характеристику
- удельный объем, мало связана с показателями, определяющими трение и изнашивание
смазываемой поверхности. Таким образом, можно признать, что объяснение повышения
износостойкости и снижения потерь на трение только ростом маслоемкости шероховатой
поверхности является недостаточным и весьма спорным, что предполагает поиск других
подходов к оценке качества трибологических свойств смазываемой поверхности.
Вышесказанное в такой же степени относится к поверхностям трения с
регулярным и, в особенности, нерегулярным микрорельефом, где признак увеличения
маслоемкости после опубликования работ [3-4 и др.] до сих пор по традиции является
доминирующей характеристикой функциональных свойств, оставаясь вне связи с такими
основополагающими показателями режима работы сопряжения как минимальная толщина
масляного слоя или гидродинамическая несущая способность смазываемой поверхности.
42
На интенсивность и характер изнашивания цилиндров автотракторных ДВС
сильное влияние оказывает макрогеометрия зеркала в продольном и поперечном
сечениях, складывающаяся под суммарным воздействием механических и температурных
факторов. Снижению износа цилиндра способствуют не столько поддержание заданной
чертежной геометрии (прямолинейность осевой и круглость поперечной образующих)
цилиндра, сколько адаптация геометрических и прочностных показателей к характеру и
динамике изменения внешнего силового и температурного нагружения детали.
Как указывалось выше, эффективными способами повышения износостойкости
цилиндра выступают рационализация топографии и оптимизация твердости трущейся
поверхности.
После публикации и апробации известных работ [3-5] в научном сообществе
стали говорить о разработке нового научного направления в области повышения
износостойкости, как бы объединяющего воздействие на топографию и твердость
поверхностей – нанесении микрорельефа путем обкатки либо раскатки профильными
телами вращения. Способ нанесения микрорельефа на зеркало цилиндров путем
поверхностного пластического деформирования (ППД) подкупает своей простотой и
универсальностью: в качестве оснастки хорошо подходят типовые хонинговальные
головки, требующие незначительной доработки в виде оснащения раскаточными
приспособлениями; объектами обработки могут быть как отдельные цилиндры, так и
цилиндровые отверстия в блоке; способ открывает широкие возможности варьирования
режимами; относясь к чистовой обработке поверхностей давлением, метод отличается
безотходностью и т.д.
Начиная с 1982 г. введён в действие (по настоящее время) ГОСТ 24773-81,
регламентирующий классификацию, параметры и характеристики поверхностей с
регулярным микрорельефом (РМР) [6]. Согласно данному стандарту, большинство РМР,
наносимых на зеркало цилиндров методами шариковой или роликовой раскатки,
представляют собой совокупность элементов вогнутой формы с равномерным либо
неравномерным шагом по оси цилиндра (рис. 2).
1
2
Рис.1.5. Эскиз профилограммы РМР, нанесенного
раскаткой шариком (1) и роликом (2)
Как показывает анализ выполненных исследований, так или иначе связанных с
нанесением РМР на внутренние поверхности цилиндров ДВС, решение проблемы
повышения износостойкости сопряжения ЦПГ авторы ищут на основе постановки
следующих целей: повышения маслоемкости поверхности трения цилиндра; упрочнения
(наклепа) поверхности, обработанной при раскатке; уменьшения касательных остаточных
напряжений поверхности в зоне обработки; минимизации вспучивания и последующего
скалывания краев дорожки ППД; получения параметров шероховатости в зоне обработки,
аналогичных равновесным, достигаемым при обкатке (что позволяет сократить время
43
проведения последней) либо достигаемым в результате применения технологии ПВХ (что
открывает возможность замены ПВХ на ППД).
Постановка таких целей заставляет сосредоточиться, главным образом, на
технологическом аспекте проблемы, связанном с поиском оптимальных схем контакта,
совершенствовании конструкции раскатки, нахождением способов устранения
проскальзывания деформирующего тела (шарика, ролика) при качении по поверхности
цилиндра, определением рациональных режимов обработки (нагрузки, подачи, частоты
вращения и осцилляции и т.п.). В то же время топографические и прочностные параметры
элемента микрорельефа не должны иметь такого первостепенного значения, какое им
традиционно придается, лишь по той причине, что осевая длина рабочей поверхности
кольца заведомо превышает осевую длину элемента микрорельефа. Практика испытаний
и эксплуатации свидетельствует в пользу вышеприведенных рассуждений: попадание
фрагментов РПК в элементы РМР зеркала цилиндров не происходит, что вполне
доказывается отсутствием шума, вибрации и поломок поршневых колец, а также
продолжительной и надежной работой сопряжения ЦПГ с нанесенным РМР.
Поэтому, в качестве вывода можно предположить, что первостепенное значение
при стремлении повысить износостойкость сопряжения «цилиндр-поршневое кольцо» на
основе применения РМР следует придавать не столько технологическому обеспечению
процедуры нанесения микрорельефа на трущуюся поверхность цилиндра, сколько
оптимизации гидродинамических и трибологических процессов, протекающих в
подвижном контакте цилиндра с поршневым кольцом.
Список использованной литературы
1.
Путинцев С.В. Снижение механических потерь в автотракторных двигателях
внутреннего сгорания: Дис…докт. техн. наук.-М., 1998.-319 с.
2.
Аналитический обзор методик определения маслоемкости поверхности
зеркала гильзы двигателя внутреннего сгорания/А.П. Минаков, О.В. Ящук, В.Н.
Соколов и др.//Вестник машиностроения.-1999.-№10.-С. 14-16.
3.
Шнейдер Ю.Г. Эксплуатационные свойства деталей с регулярным
микрорельефом.-Л.: Машиностроение, 1982.-248 с.
4.
Шнейдер Ю.Г. Регуляризация микрогеометрии поверхностей.-Л.:ЛДНТП,
1991.-11 с.
5.
Шнейдер Ю.Г. Новые схемы и способы образования регулярных
микрорельефов на поверхностях//Вестник машиностроения.-1995.-№10.-С. 37-38.
6.
ГОСТ 24773. Поверхности с регулярным микрорельефом. Классификация,
параметры и характеристики.-М.: Изд-во стандартов, 1988.-14 с.
РОЛЬ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ФОРМИРОВАНИИ
ЗДОРОВОГО ОБРАЗА ЖИЗНИ И ПОВЫШЕНИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАНЯТИЙ
ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРОЙ СТУДЕНТОВ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ
Кириллова Н.Е.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
44
Обсуждаются наиболее перспективные инновационные пути и условия
формирования здорового образа жизни студенческой молодежи, которые существенно
изменили бы отношение студента к своему образу жизни и повысили эффективность
занятий физической культурой в условиях системы высшего профессионального
образования.
Происходящие в настоящее время социально-экономические и политические
изменения и глубокие обновления различных сторон общественной жизни выдвигают
принципиально новые требования к образованию. Активная модернизация системы
высшего образования России предусматривает переход российских вузов на
многоуровневую структуру. Совершенствование системы обучения предъявляет
современные требования, которые подразумевают качественную направленность в
подготовке
специалиста
новой
формации,
обладающего
профессиональной
компетентностью, способного усваивать большой поток информации, успешного в
различных областях жизнедеятельности и обладающего высокой культурой. Современная
профессиональная деятельность сложна, многогранна и требует от будущих специалистов
максимума работоспособности. Залогом успешной работа - и конкурентоспособности
является здоровье. Воспитание здорового человека одна из важнейших социальнопедагогических проблем стоящих перед современной системой высшего образования
России.
Анализ тенденций современного высшего образования показывает, что научнотехническая революция, стремительное развитие высоких технологий, информационный
бум дали студенчеству не только огромные возможности, но и создали немало проблем.
Сегодня врачи могут сказать, что практически невозможно найти абсолютно здоровых
людей. Отклонения в здоровье, психические нарушения стали носить настолько массовый
характер, что медицина уже сейчас с большим трудом справляется с возросшим потоком
пациентов. На первый план выходят проблемы профилактики заболеваний, пропаганды
здорового образа жизни, необходимости формирования соответствующих установок в
процессе воспитания подрастающего поколения. Однако, как свидетельствует анализ
исследований в данной области большинство представителей студенчества не
ориентировано на ценностное отношение к своему здоровью. В этой связи разработка
системы формирования здорового образа жизни подрастающего поколения является
основополагающим принципом государственной политики России и находит свое
отражение в национальном проекте «Здоровье», в котором наиболее приоритетным
направлением деятельности называется формирование установки на здоровый образ
жизни, формирование культуры здоровья, повышение престижности здоровья.
Вопросы включение высшей школы в решение проблем формирования здорового
образа жизни студентов в настоящее время являются актуальными. Решение этих
вопросов требует переосмысления роли и сущности образования в высших учебных
заведениях. Актуальным является повышение эффективности физической культуры и
спорта в студенческой среде посредствам обновления соответствующих педагогических
форм и методов. В трудах, посвященных различным аспектам названной проблемы,
45
намечается тенденция, отражающая смещение акцента из сферы медицины в педагогику
[3, 9, 10]. В связи с этим ведутся исследования способов сохранения, сбережения здоровья
подрастающего поколения в условиях педагогического процесса и педагогическими
способами. В педагогических и психологических, исследованиях обсуждаются вопросы
здоровья студенческой молодежи, ее образа жизни, изучаются различные аспекты
поведения студенчества в отношении своего здоровья и физических кондиций,
исследуется влияние различных факторов на формирование здорового образа жизни,
анализируется уровень знаний студентов по данной тематике [1, 2, 4, 6, 7]. Однако
существующая в вузах профессионально-педагогическая система организации и
проведения занятий по физической культуре слабо учитывает изменения, происходящие
социокультурной сфере общества. Современные исследователи отмечают, что попытки
реанимировать физкультурно-оздоровительную и спортивно-массовую деятельность в
вузе старыми организационными формами не дают желаемых результатов [5, 9, 7].
На сегодняшний день педагогами обсуждаются наиболее перспективные
инновационные пути и условия формирования здорового образа жизни студенческой
молодежи, которые существенно изменили бы их отношение к своему образу жизни [3, 4,
6, 10]. В этой связи необходимо внедрять опыт новых педагогических технологий,
использовать различные алгоритмы позволяющие переосмыслить роль и сущность
неспециального физкультурного образования в высших учебных заведениях. Наиболее
характерной чертой современной концепции физического воспитания должно стать
повышение роли образовательной направленности инновационными средствами
физической культуры с целью формирования осознанной потребности в физкультурных
занятиях. В этом смысле решить проблему формирования здорового образа жизни
студента мы предлагаем посредством реализации личностно-ориентированной
педагогической стратегии. Данная стратегия предусматривает наличие цели,
педагогических условий и действий, предполагает внедрение определенных методов,
приемов и средств, способствующих пониманию студентом необходимости деятельности
направленной на сохранение здоровья, осознание ценности здорового образа жизни.
Посредством данной стратегии должны осуществляться педагогические способы:
направлять, содействовать, поддерживать, активизировать, способствовать ценностной
ориентации. Основой педагогической стратегии личностного ориентирования студента на
здоровый образ жизни, в современных условиях, на наш взгляд, должно стать внедрение в
учебный процесс вузов инновационных средства и методов, способствующих получению
знаний организации и ведения здорового образа жизни, овладению определенными
способами здоровьесберегающей деятельности.
Практическое решение задач данной стратегии может полноценно осуществляться
инновационными изменениями в рамках учебной дисциплины «физическая культура».
Применительно к педагогическому процессу это может означать введение нового в цели,
содержание, методы и формы обучения и воспитания, организацию совместной
деятельности студента и преподавателя. Мы согласны с утверждением Рапцевич Е.С. о
том, что педагогическая инновация это прежде всего нововведение в педагогическую
деятельность, изменения в содержании и технологии обучения и воспитания, имеющие
целью повышение их эффективности 2. Таким образом, инновационный процесс
формирования и развития содержания системы физического воспитания в вузе нами
46
видится в нескольких направлениях. Прежде всего, в повышении информационного
ориентирования студента на здоровый образ жизни за счет сочетания двух
содержательных компонентов – обязательного (базового) и вариативного. Активное
использование вариативного компонента может быть выражено в усилении теоретикообразовательной направленности физического воспитания с целью информирования
студента о здоровом образе жизни, формирования осознанного выбора ценностных
ориентаций и самореализации личности в любой сфере жизнедеятельности.
Информатизация образования позволит решать задачи развития личности (мышление и
эстетическое восприятие), формирования новой информационной культуры и
информационного
мировоззрения,
увеличит
информационную
ориентацию
образовательного процесса, приведет к преодолению возрастных, временных и
пространственных барьеров, предоставит возможности и перспективы. Информирование
студента по нашему мнению необходимо осуществлять используя современные
информационные и коммуникационные технологии, построенные на профессиональной
основе, вбирающие в себя новейшие достижения научно-технического и социального
прогресса. Внедрение информационных компьютерных технологий является инновацией
современного общества. В нашей стране создана и развивается система федеральных
образовательных Интернет-порталов в рамках федеральной целевой программы «Развитие
единой образовательной информационной среды» (2001-2005 гг.). Эта система
рассматривается как основа единой информационной среды в сфере образования, как на
федеральном, так и на региональном уровне. Компьютерная поддержка системы
физического воспитания даст возможность получения объективной информации и
эффективной ее переработки, позволит самостоятельно добывать знания, создаст условия
для самоконтроля, усилит мотивацию и повысит интерес к занятиям физическими
упражнениями, поможет закрепить полученные на практике знания (E-mail, Web-форумы,
электронные конференции). Одними из перспективных направлений компьютерной
поддержки формирования здорового образа жизни студентов можно назвать
использование интернет и мультимедиа-технологий. Использование тематических
порталов, электронных библиотек и медиатек, специализированного прикладного
программного обеспечения интернет-технологий по нашему мнению даст возможность
дистанционного освоения основ здорового образа жизни. Достоинством дистанционных
технологий является получение знаний в любое удобное время, что позволяет не только
оставаться в привычной обстановке и сохранить привычный ритм жизни, но и выбирать
индивидуальный график. Появляется возможность выбора наиболее подходящих
спортивно-оздоровительных программ. Такая система открывает новые возможности для
самообразования и творческого самовыражения, снимается нервозность и неуверенность в
себе, обусловленные субъективными факторами. Одним из инновационных направлений в
системе информатизации в формировании здорового образа жизни студентов является
применение комплекса веб-камера-компьютер-проектор. Основными достоинствами,
которого является изменение масштаба в режиме on-line, то есть демонстрация на
большую аудиторию и возможность на практике проверить теоретические предположения
в ситуациях, когда проведение эксперимента невозможно. Поэтому Национальный
комитет «Интеллектуальные ресурсы России» поддержал разработку Национальной
программы развития всеобщего и непрерывного образования на основе информационнокоммуникационных технологий (ИКТ). Главная цель программы - создать в каждом месте
47
проживания российских граждан свой центр ИКТ (дистанционного) получения
информации.
Таким образом, стимулом для осознания роли системы физического воспитания в
высших учебных заведениях как элемента компенсации недостатка двигательной
активности и средства формировании здорового образа жизни может стать внедрение
инновационных методик, оказывающих целостное гуманистическое воздействие на
личность, способствующих улучшению состояния здоровья, усилению ориентации на
здоровый образ жизни, повышению уровня физкультурной образованности, приобщению
к другой национальной культуре, получению положительных эмоций.
Литература:
1.
Безматерных Л.Э. Диагностическая эффективность методов количественной
оценки индивидуального здоровья / Л.Э. Безматерных, В.П. Куликов // Физиология
человека. – 1998. – Т. 24 – Вып. 3. – С. 79-85.
2.
Васенков Н.В. Динамика физического состояния и физической
подготовленности студентов / Н.В. Васенков // Теория и практика физ. культуры. – 2008. №5. – С. 91 – 92.
3.
Гусева Н.А. Оптимизация двигательной активности студентов на основе
интеграции учебной и внеучебной деятельности / Н.А. Гусева, В.Г. Шпилько // Теория и
практика физической культуры. – 2008. - № 10. – С. 26-28.
4.
Жолдак В.И. Социологические аспекты здорового образа жизни / В.И.
Жолдак // Здоровый образ жизни: сущность, структура формирование: Тр. Всерос. Науч.практ. конф. – Томск, 1996. – С. 63-77.
5.
Кузин В.В. Концепция информационно-образовательной компании по
пропаганде физической культуры и здорового образа жизни среди детей, подростков и
молодежи / В.В. Кузин, А.Т. Паршиков // Физическая культура: воспитание, образование,
тренировка 2003. - № 1.
6.
Капилевич Л.В. Мониторинг функционального состояния студентов при
использовании спортивно ориентированных форм физического воспитания / Капилевич,
В.Г. Шпилько, Е. Ю. Дьякова, А.В. Кабачкова, В.С. Смирнов, Р.А. Рыжков // Теория и
практика физической культуры. – 2008. - № 10. – С. 29-31.
7.
Лубышева Л.И. Конкретно-социологические исследования стиля жизни как
часть общероссийской системы мониторинга физического здоровья населения,
физического развития детей, подростков, и молодежи / Л.И. Лубышева // Мониторинг
физического развития, физической подготовленности различных возрастных групп
населения: матер.первой Всерос. науч.– практ. конф. – Нальчик: Кааб.- Балк. ун-т, 2003. –
С. 64 – 68.
8.
Рапацевич, Е. С. Педагогика. Большая современная энциклопедия/Е. С.
Рапацевич.- Минск: Современное слово. - 2005.- с. 198.
9.
Рожков П.А. Развитие физической культуры и спорта – приоритетное
направление социальной политики государства / П.А. Рожков // Теория и практика
физической культуры. – 2002. - № 1. – С. 2-8.
48
10.
Щербина В.А. Применение инновационных технологий физического
воспитания для формирования здорового образа и стиля жизни студентов технического
вуза / В.А. щербина. М.: - изд-во «МПА – ПЕСС», 2007. – 319 с.
УДК 621.3.049
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ
ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТРОНЦИЕВЫХ ФЕРРИТОВ
Киселева Т.А.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Магниты из магнитотрвердого материала феррита стронция востребованная
продукция, т.к. обладает широкой областью применения: экология, гальваническое
производство,
медицина,
электротехника,
радиотехника,
автоматика,
электромеханика. В автомобильной промышленности они используются при
производстве регуляторов холостого хода, электроусилителей руля, охранных систем,
бесконтактных систем зажигания, бензонасосов, приводов стеклоочистителей,
электровентиляторов и др.
Контроль ферритового материала осуществляется по трем основным
параметрам: Нc - коэрцитивная сила; Мr - остаточная намагниченность; Мs намагниченность насыщения. Характерной особенностью данного случая контроля
является наличие одностороннего допуска на Нc , Мr ,Мs., а контроль является
многопараметрическим. Взаимосвязь между параметрами представлена на рис. 1.
Рис.1 Взаимосвязь параметров ферритового материала
При разработке системы косвенного многопараметрического контроля ферритового
материала основным метрологическим критерием является обеспечение допустимых
величин ошибок первого и второго рода
Р1Р1Д и Р2Р2Д,
где Р1, Р2 – значения ошибок первого и второго рода при контроле; Р1ДОП, Р2ДОП – значения
допустимых ошибок первого и второго рода.
49
Значения Р1 и Р2 рассчитываются следующим образом
Р1= Р1ИЗМ, Р2= Р2ИЗМ,
где Р1ИЗМ, Р2ИЗМ – ошибки первого и второго рода, вызванные погрешностями измерения
значений контролируемых параметров.
Если на основании априорной информации известно, что зона рассеяния какого либо
контролируемого параметра практически не выходит за границы области
работоспособности, или этот параметр невозможно измерить, то может быть принято
решение о нецелесообразности измерения его значений. Принятие такого решения
приведет к тому, что часть бракованных магнитов будет признана годной к
использованию, т.е. приведет к внесению дополнительной ошибки второго рода.
Получены выражения для расчета значений усредненных ошибок первого и второго
рода Р1ИЗМ, Р2ИЗМ с учетом полноты проводимого контроля:
    
 
P1 ИЗМ 
 


  
 





 3







  X i  X Дi 
f
X

f
X
2

f
X
при

1
3
 i 1
 


 0 иначе





 3


 f X 1   f X 2   f X 3  при    Xi  Xi   XДi 
 i 1
 dX 1 .dX 2dX 3  dX 1dX 2 dX 3


0 иначе




    
P2 ИЗМ 
 
   


  
 


 f  X 1   f  X 2   f  X 3  при

0 иначе


 f X 1   f X 2   f X 3  при
 
0 иначе


3

  X i  X Дi 
 i 1
 



3

   Xi  Xi   XДi 

 i 1
 dX 1dX 2dX 3  dX 1dX 2 dX 3




где Х1, Х2, Х3 соответствуют Нc - коэрцитивной силе, Мr - остаточной намагниченности,
Мs – намагниченности насыщения; ΔХ1, ΔХ2, ΔХ3 погрешности измерения указанных
параметров. Условиями попадания в допуски Хiє XiД являются: Hc≥ Hcдоп, Mr≥ Mrдоп, Ms≥
Ms доп.
Расчет значений Р1ИЗМ, Р2ИЗМ представляет собой многомерную задачу и проводится
методом Монте-Карло в следующей последовательности:
1. генерация матрицы псевдослучайных чисел соответствующих композиции законов
распределения значений контролируемых параметров {Х1,Х2,Х3}i, где i=1,…,NТ; NТ –
количество генерируемых комбинаций псевдослучайных чисел;
2. генерация матрицы псевдослучайных чисел соответствующих композиции законов
распределения погрешностей измерения контролируемых параметров {Х1,Х2,Х3}i, где
i=1,…,NТ; NТ – количество генерируемых комбинаций псевдослучайных чисел;
3. расчет величин Р1ИЗМ, Р2ИЗМ по следующим формулам
50
P1 ИЗМ
 
3

1  NТ 1 при   X ij  X Дj  

 i 1
 
 
N Т  i 1 
 0 иначе


 
 
3

1  NТ 1 при    X il  X kl   X Дl    

 l 1

 
N Т  k 1 
 0 иначе


 
P2 ИЗМ
 
3

1  NТ 1 при   X ij  X Дij 

  
 j 1
 
N Т  i 1 


 0 иначе
 
3

1  NТ 1 при    X il  X kl   X Дl    

 l 1

 
N Т  i 1 
 0 иначе


 
Таким образом, полученные выражения позволяют рассчитать вероятности ошибок первого и
второго рода, вызванных погрешностями измерения контролируемых параметров ферритового
материала при косвенном многопараметрическом контроле в зависимости от полноты
проводимого контроля.
НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ КАТЕГОРИАЛЬНОГО АППАРАТА,
ХАРАКТЕРИЗУЮЩЕГО ПРЕСТУПЛЕНИЯ ПРОТИВ СВОБОДЫ СОВЕСТИ
Крупейников К.В.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Свобода совести является одним из основных достижений современного общества. Она,
как основной принцип демократии, закреплена в Конституции РФ и обеспечивает стабильное
состояние политической системы государства. Неспособность государства защитить
основные демократические права человека, в том числе свободу совести, приводит к подрыву
общественного порядка, провоцируя экстремизм и насилие. Вопросы соблюдения свободы
совести и корректного категориального аппарата являются своеобразным показателем
стабильности политического и социального положения общества.
При наличии кризисной ситуации в социальных и политических сферах общества
национальные и религиозные конфликты выливаются в вооруженные столкновения с
тяжелыми последствиями, в виде человеческих жертв и уничтожения материальных
ценностей.
Экстремизм (от латинскогоextremus) – приверженность к крайним мерам, взглядам.
Проявления экстремизма носят политический или социальный характер, возникая на почве
национальной, расовой или религиозной ненависти и основаны на нетерпимости к людям
другой национальности, иных политических взглядов, социального положения и
вероисповедания.
В настоящее время в Российской Федерации существуют несколько радикально
51
настроенных экстремистских организаций. По уголовному законодательству РФ
преступления, совершенные на почве расовой, национально или религиозной вражды
относятся к «квалифицированным».
Для того, чтобы охарактеризовать преступления на религиозной почве и выявить
криминологические перспективы их развития необходимо в первую очередь выявить
социальные причины и условия религиозной преступности, а также их индивидуальные
причины и условия, кроме того определить методы профилактики данных преступлений.
Как правило, специфические режимы возникают в отдельных регионах во время
возрастания религиозной розни. Преступные организации моментально приспосабливаются
к данным условиям и искусственно создают такие ситуации для решения своих преступных
задач. Криминальные группировки направляют свою деятельность, в многонациональных
районах, на создание конфликтных ситуаций с целью обострения религиозных и
национальных отношений.
Такая деятельность опасна потому, что она направлена на разжигание религиозной
неприязни между людьми и служит созданию благоприятной обстановки для совершения
преступлений с целью увеличения криминального капитала.
Для создания религиозной неприязни руководители преступных организаций создают
специальные подразделения с целью распространения провокационных слухов о нападениях
на культовые и жилые помещения, а также для совершения насильственных преступлений
(убийство, изнасилование, разбой, грабеж, массовые беспорядки и т.д.).данные преступные
деяния в жизни стали:
 толчком к созданию новых специализированных преступных групп;
 источником дополнительных сил и средств для функционирующих преступных
организаций;
 полигоном для апробирования имеющихся у преступной организации сил и средств, а
также руководящих начал лидерами группировки;
 политическим заявлением представителям местной власти и бизнеса о себе и своих
возможностях;
 инструментом для достижения конкретных экономических и политических целей;
 возбудителем доверия со стороны населения к лидерам группировки как «третейским
судьям» между конфликтующими сторонами и т.д. i
Криминальные структуры заинтересованы в развитии национальных, расовых и
религиозных конфликтов в массовые беспорядки. Законодательство РФ предусматривает
уголовную ответственность за преступления экстремистского характера.
Так, ч. 2 ст.105 УК РФ предусматривает ответственность за совершение убийства по
мотиву национальной, расовой, религиозной ненависти или вражды либо кровной мести.
Данное преступление наказывается лишением свободы на срок от 8 до 20 лет либо
пожизненным лишением свободы, ответственность наступает с 14 - летнего возраста.
Статьи 111, 112, 117 УК РФ предусматривают ответственность за умышленное
причинение тяжкого вреда здоровью и умышленное причинение средней тяжести вреда
52
здоровью, а также истязание по мотиву расовой, национальной, религиозной ненависти или
вражды. Наказание за данные преступления предусмотрено в виде длительного лишения
свободы.
Кроме преступлений против жизни и здоровья граждан, совершенных на почве
экстремизма, Уголовный кодекс РФ предусматривает ответственность за преступления
против конституционных прав и свобод человека и гражданина.
Ст. 136 УК РФ – дискриминация, т.е. равенства прав и свобод человека и гражданина в
зависимости от его пола, расы, национальности, языка, отношения к религии и по другим
основаниям, воспрепятствование осуществлению права на свободу совести и
вероисповеданий, проведению собрания, митинга или участию в них.
В соответствии со ст.28 Конституции РФ каждому в Российской Федерации
гарантируется свобода совести и вероисповедания, включая право исповедовать любую
религию или не исповедовать никакой. В то же время, Федеральным законом «О свободе
совести и религиозных объединениях» запрещается создание и деятельность религиозных
объединений, цели и действия которых противоречат закону.
Ст.239 УК РФ установлена ответственность за создание, руководство либо участие в
деятельности религиозного или общественного объединения, деятельность которого
сопряжена с насилием над гражданами или иным причинением вреда их здоровью либо с
побуждением граждан к отказу от исполнения гражданских обязанностей или к совершению
иных противоправных деяний. Уголовно наказуема и пропаганда указанных деяний.
Уголовный кодекс РФ предусматривает также ответственность за ряд преступлений против
общественной безопасности и общественного порядка, которые могут быть совершены из
экстремистских побуждений. Это – массовые беспорядки, хулиганство и вандализм
(ст.ст.212, 213, 214 УК РФ). Ответственность за организацию и участие в массовых
беспорядках наступает с 16 лет, за хулиганство и вандализм – с 14 лет. Наказывается
вандализм достаточно крупным штрафом либо обязательными или исправительными
работами либо арестом.
Ст.ст.243-244 УК РФ предусматривают ответственность за уничтожение или
повреждение памятников истории и культуры и за надругательство над телами умерших и
местами их захоронения. За указанные преступления предусмотрено наказание в виде
штрафа в значительных размерах, либо обязательных или исправительных работ, либо ареста
или лишения свободы, в зависимости от тяжести совершенных действий.
Главой 29 УК РФ предусмотрена ответственность за преступления против основ
конституционного строя и безопасности государства.
К числу таких преступлений относятся публичные призывы к осуществлению
экстремистской деятельности, в том числе с использованием средств массовой информации
(ст. 280 УК РФ). Кроме того, уголовно наказуемым деянием является возбуждение
ненависти либо вражды, а равно унижение человеческого достоинства по признакам пола,
расы, национальности, языка, происхождения, отношения к религии, принадлежности к
какой-либо социальной группе (ст.282 УК РФ), а также за организацию экстремистского
53
сообщества и экстремистской организации (ст.ст.282-1, 282-2 УК РФ). При этом лица,
добровольно прекратившие участие в экстремистском сообществе либо в экстремистской
организации, в отношении которой судом принято вступившее в законную силу решение о
ликвидации или запрете деятельности, освобождается от уголовной ответственности, если в
их действиях не содержится иных составов преступленийii.
Указанные преступления имеют высокую общественную опасность, поэтому
некоторые ученые, а также работники правоохранительных органов, высказывают мнение о
снижении возраста уголовной ответственности за преступления экстремистского характера с
16 лет до 14.
Законодательство РФ допускает свободу вероисповедания, и государство, в целом,
поддерживает это на практике, но для некоторых нетрадиционных религиозных конфессий
эти условия, в последнее время,
ухудшились. Государство постоянно говорит о
недопустимости антисемитизма и ксенофобии в обществе, но встречаются случаи
применения насилия на религиозной почве, хотя, на практике, трудно определить, что
послужило причиной такого насилия – религия, национальные предрассудки или то и другое
вместе взятое. В свою очередь, некоторые нормы Федерального закона «О свободе совести»
включают в себя положения, позволяющие государству ограничивать деятельность
религиозных организаций и устанавливают порядок их ликвидации, т.е. роспуска как
юридического лица.
Все вышеперечисленное служит началом формирования механизма массовых
беспорядков, а непосредственной их организацией может стать:
 выступление определенного лица непосредственно перед людьми;
 распространение
листовок,
демонстрации
плакатов,
содержащих
соответствующие оценки, призывы, лозунги;
 распространение соответствующих брошюр, статей, книг, видеокассет и др.;
 распространение инструкций, настраивающих лиц одного вероисповедания
против другого;
 предъявление устно или через СМИ лицам другого вероисповедания
определенных требования, а также угрозы расправы;
 выступление в СМИ, связанное с нарушением равноправия граждан в данном
вопросеiii.
Данная информация вызывает отрицательное отношение к некоторым религиозным
группам, к ограничению их прав, и в конечном итоге, к насильственным действиям против
них. Она помогает разжиганию религиозной ненависти, признаками которой являются:
 формирование отрицательного образа религии;
 утверждение о превосходстве одной религии над другой.
Мотив как факультативный элемент субъективной стороны преступления,
совершенного на почве религиозной ненависти –это внутреннее осознанное побуждение,
выражающее сильную неприязнь к лицам, исповедующим иную религию, не исповедующим
никакой религии или атеистам. Мотив является отягчающим признаком и служит
индивидуализации уголовной ответственности.
54
УДК 389.30.10
ОСОБЕННОСТИ
МАТЕМАТИЧЕСКОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ
ЦИФРОВЫХ
СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ПРИ ПЛАНИРОВАНИИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ЗАДАЧ ПО
ОЦЕНКЕ
КАЧЕСТВА
АВТОТРАНСПОРТНЫХ
СРЕДСТВ
ПРИ
ИХ
ПРОИЗВОДСТВЕ
Куприянов В.Е., Морозова О.С.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Предлагается вариант построения структурной схемы математической модели
цифровых средств измеренийпри планировании измерительных задач по оценке качества
автотранспортных средств при их производстве, приводятся математические зависимости
выходных сигналов всех элементов предлагаемой структурной схемы, включая уравнение
преобразования в целом цифрового средства измерений.
В настоящее время в измерительной технике, используемой для оценки качества
технического состояния автотранспортных средств при их производстве и эксплуатации,
широкое применение нашло импульсное и цифровое представление измерительных
сигналов, обработку которых выполняют цифровые средства измерения (ЦСИ).
В современных ЦСИ входная механическая измеряемая величина, отражающая
параметры реального физического процесса, как правило, с помощью измерительного
преобразователя преобразуется в электрическую аналоговую величину, а затем
автоматически преобразуется в соответствующую дискретную величину с последующим
представлением результата измерения в цифровой форме.
При моделировании ЦСИ в его структуре можно выделить две части: аналоговую и
цифровую, при этом взаимодействие между ними должно обеспечиваться аналогоцифровыми и цифроаналоговыми преобразователями (АЦП и ЦАП). Кроме того, входным
устройством аналоговой части, как правило, является аналоговый измерительный
преобразователь (АИП), преобразующий входную аналоговую измеряемую величину
одной физической природы в физическую величину другой физической природы (как
правило, электрической природы). Функцию цифровой части в ЦСИ выполняет цифровой
измерительный преобразователь (ЦИП), осуществляющий преобразование цифровой
последовательности с выхода АЦП в последовательность цифровых результатов
измерений. Таким образом, структурная схема ЦСИ, которая может быть использована
при его математическом моделировании, имеет вид представленный на рис.1.
Рис.1. Структурная схема математической модели
55
цифрового средства измерения
Для линейного ЦСИ математическая модель АИП представляется без учета
аддитивной погрешности линейным дифференциальным уравнением следующего вида:
n
 ai
i 0
m
diz
d jx
,

k
b
1 j
dt i
dt j
j 0
(1)
где ai , i  0, m; b j  0, m — постоянные коэффициенты, причем a0  b0  1 ;
k1 — коэффициент чувствительности АИП; z(t) — выходная величина АИП.
Интегральная связь междувыходной и входной величинами, соответствующая
уравнению (1), имеет вид
t
z t   k1  w10    xt   d ,
0
где
w10   - нормированная весовая функция АИП, отличная от нуля
при   0, Tr  .
АЦП преобразует аналоговую величину z(t) в последовательность z* (tn), п = 1, 2, ...,
где каждый член последовательности z*(tn) есть не что иное, как результат измерения
величины z(tn), представленный в цифровой форме. Таким образом, по существу АЦП
является средством измерения, измеряющим величину z(t) в дискретные моменты
времени tn,n = 1, 2, ..., равноудаленные друг от друга. ЦСИ, будучи СИ, оно, естественно,
воспроизводит единицу величины [z], на основе которой формирует результат измерения
в соответствии с выражением, определяющем результат измерения
z * t n   k 2 z t n   h2 ,
где k 2  1 q z - коэффициент чувствительности АЦП; q z 
(2)
z   1
z 0
- размер
единицы величины z, воспроизводимой АЦП; [z]0 — единица величины z,
воспроизводимая государственным эталоном; h2 — составляющая, обусловленная
округлением числа за счет ограниченной длины разрядной сетки АЦП, внутренними
шумами АЦП и возмущениями, действующими на величину z(t).
Цифровое вычислительное устройство выполняет роль цифрового измерительного
преобразователя (ЦИП), преобразующего последовательность z*(tn),n = 0, 1, ... в
последовательность результатов измерений у (tn), n = 0, 1,... Для линейного ЦИП
математическая модель представляется линейным уравнением следующего вида:
56
r3 1
y t n   k 3  w30 z * t n   ,
(3)
 0
где k 3 - коэффициент чувствительности ЦИП; w30 ,
нормированная дискретная весовая функция ЦИП, причем
  0, r3  1 r3 1
 w30  1 .
 0
Можно показать, что, в результате дополнительных преобразований и уточнений
выражений (2) и (3), уравнение преобразования ЦСИ представляется в следующем виде
r3 1
r1 1

r 1

yt n   k1k 2 k3  w30  w10  x t n     k  w0 xt n   ,
 0
где
k  k1k 2 k 3
 0
-
коэффициент
 0
чувствительности
r1 1
w0   w30(   ) w10  ,   0, r  1; r  r1  r3  1,
 0
(4)
ЦСИ;
r1  Tr t .
Коэффициенты w0 ,  в уравнении (4) называют нормированными весовыми
коэффициентами, а их упорядоченная совокупность - нормированной дискретной весовой
функцией. Эта функция совместно с коэффициентом чувствительности представляет
собой математическую модель ЦСИ в форме дискретной весовой функции kw0 , где
  0, r  1.
При этом следует заметить, что под дискретной весовой функцией понимают
реакцию ЦСИ на измеряемую величину, являющуюся единичной импульсной
последовательностью вида
 1 при n  0,
xt n   t n   
 0 при n  0.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Назаров Н.Г. Метрология. Основные понятия и математические модели:
Учеб.пособие для вузов - М.: Высш.шк.,2002. - 348 с.
2.
Классен К.Б. Основы измерений. Электронные методы и приборы в
измерительной технике. – М.: Постмаркет,2000. -287с.
УДК 681.518.3 (075.8)
57
МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ
СИСТЕМ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ
УПРАВЛЕНИЯ
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ
СРЕДСТВ
И
ПРОЦЕССАМИ
ПРОИЗВОДСТВ – ОСНОВА КАЧЕСТВА ПРОИЗВОДИМОЙ ПРОДУКЦИИ
Куприянов В.Е., Хроменкова К.А.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Предлагается, с целью поиска путей совершенствования системы метрологического
обеспечения (МО) предприятия, вначале проведение качественной оценки каждого
единичного показателя
качества системы МО, используя не менее трёх уровней
показателей качества, а затем в целом качественной оценки уровня организации
метрологической
службы
ранжирования, используя
предприятия. Приводится
6 уровней весов
пример
составления
матриц
(весомости) комплексных и единичных
показателей качества, а также предлагается вариант базы данных для автоматизации учёта
и контроля состояния измерительных средств и систем на предприятии с применением
персональных вычислительных машин.
Одним из определяющих факторов эффективной деятельности предприятий
производящих различные виды продукции является стандартное качество производимой
ими продукции. Качество – понятие объективное и не изменяется от правильности или
ошибочности его оценки, при этом показатель качества продукции – это количественная
характеристика одного или нескольких свойств продукции, составляющих её качество.
Для достижения оптимального качества продукции необходимо обеспечить наиболее
благоприятное соотношение факторов и условий, его определяющих. Эти факторы можно
подразделить на субъективные и объективные, причём метрологическое обеспечение
предприятия является одним изобъективных факторов.
Решение
проблемы
повышения
качества
производимой
продукции
требует
дальнейшего совершенствования и обеспечения достоверности получения информации
средствами измерений, системами контроля и управления параметрами технологических
процессов производства. При этом основной задачей является предотвращение
технологического брака в процессе формирования качества продукции. Для этого
необходимо объективно и достоверно оценивать её качество в ходе производства и
хранения.
Это возможно на основе сбора, обработки, анализа и хранения информации о
состоянии контролируемого объекта (продукции) при качественном метрологическом
58
обеспечении. Основным средством получения информации о состоянии контролируемого
объекта являются измерения, качество которых зависит от точности используемых
измерительных
средств
и
уровня
их
метрологического
обеспечения
(МО).
Метрологическое обеспечение измерений – это комплекс нормативно-технических
документов, устанавливающих правила и положения, относящиеся к обеспечению
точности измерений.
Техническую основу МО предприятия при производстве продукции составляют:
- система государственных эталонов;
- обязательные государственные испытания измерительных средств;
- система государственной поверки и аттестации измерительных средств;
- система передачи размеров физических величин от эталонов к рабочим средствам
измерений с использованием поверочных схем;
- система стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов (при
необходимости).
В настоящее время в производственную деятельность предприятий производящих
различные виды продукции нашло широкое внедрение вычислительной техники, которая
в совокупности со средствами измерений, испытаний и контроля обеспечивает высокое
качество производимой продукции при соответствующем метрологическом обеспечении.
Для автоматизации метрологических работ и решения задач МО на предприятии
целесообразно создание и использование программно-метрологического комплекса,
решающего следующие задачи: аналитические; обработки информации программнометрологического
комплекса;
обработки
данных
по
служебным
обязанностям
пользователя комплекса; обработки данных по всем основным показателям МО
предприятия.
При создании МО на предприятии необходимо создание его информационной
модели. В основе информационной модели процессов МО лежат структура и содержание
документов, которые применяются при оформлении работ по МО, согласно действующим
нормативно-техническим документам. Для автоматизации управления МО требуется
объединить в единую информационную базу документы, составляющие основу
деятельности метрологической службы. Для этого необходимо:
59
- проанализировать и отобрать документы и показатели МО;
- формализовать показатели работ по МО, т.е. упорядочить их в виде формул и
матриц ранжирования;
- установить терминологию для показателей по МО;
- составить словарь данных для документов по МО и их реквизитов.
Состояние системы МО можно оценить: по характеристикам состояния системы
(относительная и номинальная оценки); по виду состояния системы (фактическая и
нормативная); по степени оценки состояния (единая и комплексная).
Единичный показатель качества системы МО rki можно определить, используя
выражение вида:
rki 
x fi
x pi
,
где x fi - фактическое значение i – го показателя; x pi - значение регламентирующего
показателя в нормативно-технических документах.
Фактическое значение i – го показателя x fi определяется выражением вида:
x fi  x pi / xái ,
где xái  величина показателя, соответствующая базисному значению.
Комплексный показатель качества системы МО необходимо определять, применяя
выражение вида:
R   ri  wi ,
где wi - коэффициент весомости показателя ri .
С целью поиска путей совершенствования системы МО предприятия, целесообразно
вначале проведение качественной оценки каждого единичного показателя
качества
системы МО, используя не менее трёх уровней показателей качества, например, таких как:
низкий (н), средний (ср), высокий (в), а затем в целом качественной оценки уровня
организации
метрологической службы предприятия, применяя также не менее трёх
60
уровней показателей качества.
Наполнение каждого уровня единичного или комплексного показателя качества
системы МО необходимо производить в соответствии с оцениваемым видом работ,
причём с целью удобства математической обработки матриц целесообразно производить
разбиение каждого уровня на 6 подуровней, так как при составлении матриц
ранжирования предлагается, например, использовать следующие
6 уровней весов
(весомости) комплексных и единичных показателей качества, которые называются
формулой ранжирования:
РД
1
СТО
МЭ
МВИ
Поверка
2
3
4
5
Ремонт
6
Используя формулу ранжирования, например, матрица ранжирования может иметь
вид, представленный на Рис.1, а матрица фактического состояния по одному из
единичных показателей качества системы МО на Рис.2.
i-й показатель
№
качества
подуровня
Д
1
С
Э
М
ВИ
М
П
оверка
1
,5
2
,5
3
,8
0
,8
1
,0
2
,0
3
,0
1
,6
0
,4
1
,5
1
,5
2
,6
1
,5
2
,0
4
,2
0
,8
2
,0
2
,0
4
,0
1
,0
0
1
2
3
2
3
4
5
6
Р
ТО
Р
емонт
5
6
4
6
,5
,0
4
,5
4
,5
5
,0
5
,5
4
,5
5
,0
4
,5
5
,5
5
6
61
,8
,8
,0
,,0
,0
,0
Рис.1. Матрица ранжирования i-й показателя качества системы МО
i-й показатель
Р
ТО
С
Э
М
ВИ
М
П
оверка
1
с
с
с
в
в
с
2
с
н
с
в
в
с
3
в
в
с
в
с
н
4
в
в
в
с
н
с
5
с
с
в
с
в
с
6
в
с
с
в
с
н
Д
№ подуровня
качества
Р
емонт
Рис.2. Матрица фактического состояния i-ого показателя качества системы МО
В матрице фактического состояния отражается состояние работ по каждому
показателю,
зафиксированному
в
матрице
ранжирования
путём
проставления
соответствующего индекса – В, С или Н.
Обработка
матриц
производится
по
специальной
методике,
используя
соответствующий алгоритм.
Для автоматизации учёта и контроля состояния измерительных средств и систем на
предприятии целесообразно использовать ПЭВМ. Для информационного обеспечения
процесса контроля состояния измерительных средств и систем на предприятии
необходимо создать базу данных, пример которой приводится в докладе.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Благовещенская М.М., Злобин Л.А. Информационные технологии систем
управления технологическими процессами. Учебн. для вузов – М.: Высш.шк., 2005 -768 с.
62
2. Тарасенко А.П. Теоретические основы, метрология, стандартизация и
сертификация измерительных и информационных технологий – М.: МГОУ, 2001 -458 с.
УДК 62-82/-83
ОЦЕНКА ХАРАКТЕРИСТИК ДОСТОВЕРНОСТИ СТАТИСТИЧЕСКОГО
КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПО X - КОНТРОЛЬНОЙ
КАРТЕ
КучинаО.К.
(Россия, г. Владимир, ОАО «Автоприбор»)
Основными методами статистического регулирования технологических процессов
(ТП) являются контрольные карты (КК). Погрешность определения выборочных
статистик КК и вида закона их распределения зависят от закона распределения
контролируемых параметров, величины погрешности измерения контролируемых
параметров и закона ее распределения, а также от объема выборки. Наиболее
распространенными критериями оценки эффективности КК являются функция мощности
критерия обнаружения разладки ТП, оперативная характеристика и средняя длины серии
(СДС) выборок налаженного и разлаженного ТП.
Вероятность ошибки второго рода при условии независимости погрешности
измерения и контролируемого параметра при нормальном распределении с
математическим ожиданием μ0 и стандартным отклонением σдля налаженного ТП и
соответственно μ1 и σдля разлаженного ТП примет вид

 2   2

  FX  a В , 1 ,
n

2
2


  F a ,  ,    
X  Н
1

n



.


(1)
где   - среднее квадратическое отклонение погрешности измерения контролируемого
параметра; FX - функция распределения нормального закона.
Значение СДС с учетом погрешности средства измерения будет определяться по
формуле
1
.
(2)
L1 
2
2 
2
2 
 

  
    

1   FX  a В , 1 ,
 FX  a Н , 1 ,


 
n
n
 



 
На рис. 1 приведены оперативные характеристики для
X -карты от n и
  1   0   для независимых КП и погрешностей измерения при   0,01   T  1 6 .
63
1
n=1
n=3
n=5
n=10
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
Рис. 1. Оперативная характеристика X -карты от n и  для независимых КП и
погрешностей измерения при   0,01 и   T  1 6 .
Полученные выражения позволяют оценить характеристики достоверности
статистического контроля качества технологических процессов для X - контрольной
карты с учетом метрологических характеристик используемых средств измерений.
УДК 62-82/-83
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА СИСТЕМЫ СТАТИСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПРИ
ПРОИЗВОДСТВЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ КОМПОНЕНТОВ ПО
КОЛИЧЕСТВЕННОМУ ПРИЗНАКУ
Кучина О.К.
(Россия, г. Владимир, ОАО «Автоприбор»)
Основными характеристиками достоверности статистического контроля качества
технологического процесса (ТП) являются вероятности ошибок первого и второго рода,
средняя длина серии выборок и оперативная характеристика. Аналитические выражения
для расчета указанных характеристик в зависимости от погрешности измерения
контролируемого параметра могут быть получены только при нормальных законах
распределения погрешности и контролируемого параметра. В остальных случаях для
расчета характеристик используются численные методы, в частности статистическое
моделирование.
Состояние технологического процесса в статистически управляемом состоянии в
любой момент времени будет описываться значениями контролируемого параметра
X 0  FX1 0,1, Q X  f  0 ,   ,
(1)
где FX1 - обратная функция распределения вероятностей контролируемого параметра Х;
0,1 - случайная величина, имеющая равномерное распределение в интервале 0, 1 ; X 0
- значение контролируемого параметра при налаженном состоянии; QX - вектор
параметров закона распределения контролируемого параметра, соответствующих
математическому ожиданию  0 и среднему квадратическому отклонению  .
64
Результаты измерения контролируемого параметра Y0 в статистически управляемом
состоянии при условии независимости контролируемого параметра и погрешности его
измерения определяются как сумма значений случайных величин
Y0  X 0    FX1 0,1, Q X  f  0 ,    F1 0,1, Q  f M  ,    ,
(2)
1
где  - абсолютная погрешность измерения контролируемого параметра; FX
- обратная
функция распределения вероятностей контролируемого параметра; Q - вектор
параметров закона распределения погрешности измерения контролируемого параметра,
соответствующих математическому ожиданию M  и среднему квадратическому
отклонению   . При отсутствии неисключенной систематической погрешности можно
принять M   0 .
Влияние особых причин приводит, к изменению среднего арифметического и
увеличению дисперсии значений контролируемого параметра. В общем случае величины
среднего арифметического и дисперсии будут функциями времени. Поэтому влияние
особых причин на значение контролируемого параметра целесообразно представить в
виде случайного процесса
Y1  X 0    E t   FX1 0,1, Q X  f  0 ,    F1 0,1, Q  f M  ,     E t  , (3)
где E t  - случайный процесс, моделирующий влияние особых причин на изменение
значений контролируемого параметра.
Учитывая, что для расчета величин  , L1 рассматривается разлаженное состояние
ТП с заданной степенью разладки по среднему арифметическому и среднему
квадратическому отклонению, то выражение (3) в общем виде можно представить как
Y1  FX1 0,1, Q X  f 1 ,  1   F1 0,1, Q  f M  ,   .
(4)
Статистическая модель должна учитывать конечный объем выборки значений
контролируемого параметра. С этой целью каждое состояние ТП целесообразно
представить как вектор значений случайной величины с числом элементов равным объему
выборки
- в налаженном состоянии
Y0i  FX1  i 0,1, Q X  f  0 ,    F1  i 0,1, Q  f M  ,   , i  1,..., n , (5)
- в разлаженном состоянии
Y1i  FX1  i 0,1, Q X  f 1 ,  1   F1  i 0,1, Q  f M  ,   , i  1,..., n . (6)
Статистическое имитационное моделирование основано на генерации вектора или
матрицы псевдослучайных чисел моделирующих заданный закон распределения
случайной величины. Следовательно, генерация матрицы значений контролируемого
параметра для случая, когда ТП находится в состоянии статистической управляемости
x0  FX1 rand n, m , Q X  f  0 ,   ,
(7)
где x0 - матрица значений контролируемого параметра в статистически управляемом
состоянии ТП с числом строк n и количеством столбцов m; rand n, m - функция
генерации матрицы псевдослучайных чисел по равномерному закону в диапазоне 0, 1 с
числом строк n и количеством столбцов m.
Генерация матрицы значений контролируемого параметра для случая, когда ТП
находится в состоянии статистической управляемости с учетом погрешности измерения,
выполняется по формуле
y0  x0   ,   F1 rand n, m, Q  f M  ,   ,
65
y 0  FX1 rand n, m , Q X  f  0 ,    F1 rand n, m , Q  f M  ,    ,
(8)
где  , y 0 - матрицы значений результатов измерений контролируемого параметра в
статистически управляемом состоянии ТП и погрешности его измерения с размерностью
n-m.
Генерация матрицы значений контролируемого параметра для разлаженного ТП по
математическому ожиданию и среднему квадратическому отклонению выполняется по
формуле
y1  FX1 rand n, m, QX  f 1 ,  1   F1 rand n, m, Q  f M  ,   , (9)
где y1 - матрица значений результатов измерений контролируемого параметра в
разлаженном состоянии ТП с размерностью n-m.
По результатам моделирования матриц результатов измерений y 0 и y1 выполняется
расчет статистик соответствующих выбранной контрольной карте. Результатом расчет
является вектор с числом элементов равным m. Например, при использовании карты
средних арифметических расчет статистики выполняется по формуле
y0  mean y0  , y1  mean y1  ,
(10)
где y - вектор выборочных средних арифметических; mean - функция для расчет средних
арифметических значений по столбцам матрицы y.
Вероятность ошибки первого рода определяются как отношение числа статистик не
попадающих в контрольные границы при налаженном состоянии ТП, например для карты
средних арифметических

1 m 1, если y0i  a Н , a В 
.

m i 1 0, иначе
(11)
Вероятность ошибки второго рода определяются как отношение числа статистик
попадающих в контрольные границы при заданной степени разладке ТП, например для
карты средних арифметических

1 m 1, если y1i  a Н , a В 
.

m i 1 0, иначе
(12)
Границы регулирования для контрольной карты могут быть определены как
процентили выборочной статистики соответствующие заданным вероятностям для
одностороннего или двустороннего контрольных пределов. Для карты средних
арифметических расчет границы регулирования определяются как
a Н  prctile  2 100%, y0 , a В  prctile 1   2 100%, y0  ,
(13)
где prctile - функция для расчета процентилей по выборке средних арифметических в
налаженном состоянии ТП y 0 .
Разработанная методика и полученные выражения позволяют моделировать
распределения значений контролируемых параметров по количественному признаку с
учетом влияния метрологических характеристик средств измерений и параметров
выборочного контроля.
УДК 621.791.052:539.414
ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ
КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ ФОТОУПРУГОСТИ
66
Маковецкий В.А. Маковецкая-Абрамова О.В.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
(Россия, г. Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский университет Сервиса
Экономики)
In work physicomechanical properties of composit materials with changing on body
coordinates mechanical characteristics are considered. Concrete cases of modeling of welded
connections are considered by a poljarizatsionno-optical method. Modern laser methods of
research of deformation and pressure are used.
Специфическая особенность нанотехнологии - межотраслевой характер.
Применение лазера накачки (DPSS или Ar+) это и метрология оптических частот. В
современной технике широкое применение находят механически неоднородные
композитные материалы и соединения. В частности, к механически неоднородным,
относятся сварные и клеевые соединения. В качестве примеров механически
неоднородных материалов можно привести многослойные металлы, армированные
пластмассы.
В работе рассмотрено напряжённо-деформированное состояние кусочноразрывного тела, склеенного или сваренного из двух частей – мягкой (М) и твердой (Т).
Записаны основные уравнения теории упругости и теории пластичности для данного
механически неоднородного соединения. Отмечается, что упругие постоянные и
механические характеристики материалов, входящие в эти уравнения являются
функциями координат точек тела. Экспериментально показано, что на линии раздела “L”
материалов “M” и “T” возможен разрыв нормальных напряжений, параллельных этой
линии. Нормальные напряжения перпендикулярные линии “L”, атакже касательные
напряжения по обе стороны от неё, в соответствии с условием одинаковы, то есть:
GTijvL= GMijvL ,
(1),
где GTij, GMij- тензор напряжений для материаловТ и М не равные по значению, vL
– единичный вектор к поверхности разрыва. В работе применён экспериментальноаналитический способ построения линий скольжения в пластически неоднородных
соединениях на основании данных поляризационно-оптического метода.
Поляризационно-оптическим методом моделируются плоские и объёмные
механически неоднородные соединения. Модели создавались путём склеивания
разномодульных оптически чувствительных материалов. Механическая неоднородность
моделировалась так же вклеивания в модели из оптически чувствительного материала ЭД6М пластичных прослоек из свинца, олова, припоя ПОС. Вклеивались как прямоугольные
по форме прослойки, так и фигурные –X,V-образные. Склеивание осуществлялось клеем
холодного отверждения на основе эпоксидных диановых смол с отвердителем ПЭПА, так
же на основе амино-фенольного отвердителя АФ-2.
Для исследования деформаций в сварных соединениях методом фотоупругих
покрытий были изготовлены поляризационно-оптические установки одностороннего
монтажа V и T –образного типа, где использовались лампы СВДШ-500, ДнаС-18.
67
Установка T-образного типа изготовлена на базе поляризационного микроскопа МП-7.
Приведены результаты исследований напряжений в моделях механически
неоднородных соединений. Методом разности касательных напряжений произведена
расшифровка картин изохром и изоклин. Характер эпюр иллюстрирует неоднородность
напряженного состояния в зоне склейки материалов “М” и “Т”.
Основные результаты исследования и выводы по выполненной работе можно
сформулировать следующим образом:
1. Разработана
методика
экспериментального
исследования
напряженнодеформированного состояния механически неоднородных соединений с помощью
поляризационно- оптического метода.
2. На основании разработанной методики исследованы модели оптически
чувствительных материалов с прямоугольными и фигурными прослойками. Эпюры
напряжений, полученные путем моделирования гомогенных и композитных
прослоек, иллюстрируют неоднородность напряженного состояния при
растяжении, сжатии и чистом изгибе в зоне стыка разнородных материалов,
указывают на концентрацию и разрывы напряжений на линии склейки этих
материалов.
3. Методом оптически чувствительных вклеек получены эпюры напряжений на
контактных поверхностях в объемных моделях с мягкими прослойками круглого и
прямоугольного сечения.
4. Исследовано распределение деформаций и напряжений в около шовной зоне
термического влияния сварных соединений из термоупрочненных сталей 19Г и
17ГС. Обнаружено, что при чистом изгибе в мягкой прослойке пластины возникает
объемное напряженное состояние. Максимальные деформации и напряжения
действуют в зонах, отстоящих от поверхности пластин примерно на ¼ высоты
сечения.
5. Исследовано распределение деформаций и напряжений около v-образных сварных
стыков толстостенных труб паропроводов из жаропрочной стали 15XIMIФ. В
зависимости от режима сварки и последующей термообработки сварного
соединения можно добиться благоприятного распределения деформации в около
шовной зоне, когда шов и основной металл деформируется равномерно.
Рациональным режимом сварки толстостенных труб из стали 15XIMIФ- является
сварка без предварительного подогрева кромок и с последующим отпуском
сварного соединения при температуре 7400С.
6. Методом муаровых полос и методом фотоупругих покрытий определены
коэффициенты концентрации деформаций и напряжений в угловых сварных швах в
зависимости от геометрической формы шва и степени механической
неоднородности. Показано, что геометрическая форма сварного шва имеет
существенное значение лишь при упругом нагружении. За пределом упругости
определяющее влияние приобретает механическая неоднородность сварных
68
соединений, которая влечет за собой значительную локализацию деформаций в
зонах мягкой прослойки.
Список использованной литературы:
1. Маковецкий В.А., Азаркевич Л.Б. Оптически чувствительный материал.
Авторское свидетельство №313104, Бюллетень изобретений №26, 1971
2. Маковецкий В.А., Ситников Л.Л. Исследования упруго-пластических
деформаций механически неоднородных сварных соединений. Сборник научных статей
VII Всесоюзной конференции по поляризационно-оптическому методу исследования
напряжений, Таллин 1971.
3. Маковецкий В.А., Маковецкая-Абрамова О.В Экспериментальное построение
решения задачи Прандля полуобратным методом Международная конференция по
дифференциальным уравнениям и динамическим системам/ Тезисы докладов - Владимир.2000.-с.99-101
4. АблаевА.А., Маковецкий В.А., Маковецкая-Абрамова О.ВСвойства
нанокерамических покрытий, наплавленным лазерным излучением на предприятиях
технического сервиса. СПб: Изд-во ГУСЭ Сборник научных статей II Международный
форум “Инновационные технологии в сервисе” 2010.
УДК 621.791.052:539.414
НЕРАЗРУШАЮЩИЙ НАНОКОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ
МЕХАНИЧЕСКИХ ПОВРЕЖДЕНИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЛАЗЕРНОЙ
ГОЛОГРАФИИ
Маковецкий В.А. Маковецкая-Абрамова О.В.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
(Россия, г. Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский университет Сервиса
Экономики)
Для изучения динамики нанообъектов в режиме реального времени необходимо сочетание
строго синхронизированных ультракоротких импульсов излучения с очень высоким
пространственным
разрешением.
При
этом,
чтобы
по
дифракционной
картине
восстановить форму объекта в каждый момент времени, нужно решать сложную задачу
обратного преобразования Фурье. Альтернативой является голографическая методика,
основанная на интерференции двух лучей, которые рассеиваются на объекте с некоторой
69
задержкой по времени.
Формирующаяся при этом голограмма представляет собой
когерентную суперпозицию голографических узоров от » 1000 наночастиц, оказавшихся в
области действия пучка, ширина которого составляет около 20 мкм. Она содержит
информацию о структуре наночастиц в момент времени t = 2l/c после начала распада. Ее
компьютерный анализ позволяет определить форму наночастиц, а также распределение
плотности в наночастицах [1].
В настоящей работе экспериментально с применением поляризационно-оптического
метода [2] метода фотоупругости лазерной голографической интерферометрии методом
Муара и спекл-интерферометрии исследован характер износа реальных деталей
машиностроения.
работоспособности
Перед
исследователями
кривошипного
была
подшипника
поставлена
шатуна
задача-повышение
двигателя
М-62.
Для
экспериментального подтверждения закономерностей износа поверхностного слоя пальца
методом фотоупругости проводилось исследование распределения усилия по телам
качения при сжатии и растяжении шатуна. Модели шатунов, пальцев, роликов были
изготовлены из активного материала ЭД-6M, в натуральную величину. Нагружение их
осуществлялось различными силами, натяг и зазор в подшипнике создавался путем
изменения диаметра пальца. Анализ картин изохром в моделях серийных шатунов показал
неблагоприятное распределение усилий по телам качения при сжатии шатуна. Поэтому в
данной работе наряду с серийным шатуном был рассмотрен вариант шатуна с
измененным стержнем. Были построены графика распределения усилий P0 по роликам Pf.
При сжатии шатунов получились следующие результаты:
1. Предложенный шатун при прочих равных условиях позволяет значительно снизить
контактные напряжения под наиболее нагруженным роликом до 20%.
2. С увеличением зазора максимальные контактные напряжения в подшипнике
возрастают во всех рассматриваемых вариантах. Лучший результат получен при
натяге 20 мк.
3. Увеличение числа роликов с 12 до 18 уменьшает контактные напряжения
в
нижней головке шатуна на 17%.
При растяжении шатунов распределение усилий в кривошипном подшипнике
серийного шатуна происходит значительно равномернее ( разница составляет 3%)
чем при с сжатии.
70
Список использованной литературы
1.H.N.Chapmanetal., Nature 448, 676 (2007).
2.Фрохт М.М. Фотоупругость Т. I и II Москва, Гостехиздат,1948,1950.
3. Маковецкий В.А., Азаркевич
Л.Б. Оптически чувствительный материал.
Авторское свидетельство №313104, Бюллетень изобретений №26, 1971
4. Маковецкий В.А., Маковецкая-Абрамова О.В Экспериментальное построение
решения задачи Прандля полуобратным методом Международная конференция по
дифференциальным уравнениям и динамическим системам/ Тезисы докладов - Владимир.2000.-с.99-101
5.
АблаевА.А.,
Маковецкий
В.А.,
Маковецкая-Абрамова
О.ВСвойства
нанокерамических покрытий, наплавленным лазерным излучением на предприятиях
технического сервиса. СПб: Изд-во ГУСЭ Сборник научных статей II Международный
форум “Инновационные технологии в сервисе” 2010.
ФАСЕТНЫЙ МЕТОД СКАНИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ
Медведев Ю.А.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Статья посвящается реализации параллельных способов сканирования
изображений, а также снятия квадратичной зависимости размера выходного файла от
входного уровня разрешения сканирования (ppi). Приводятся результаты реализации
скоростных процедур анализа окрестности пиксела путем снятия зависимости его
место-положения от габарита изображения.
Предлагаемый фасетный метод сканирования изображений ориентирован на
повышение эффективности реализации процессов как сканирования оригинала, так и на
его обработку в темпе сканирования с целью получения различных образов. Например,
контурного образа, шумового образа, векторного образа и т. п.
Будем различать два способа сканирования:
- с помощью ПЗС (CCD) – линейки (планшетные, роликовые и тому подобные
сканеры);
- с помощью (CCD, CMOS) матриц (цифровые фото и видеокамеры).
71
Понятие “Эффективность” различно для этих способов или в первом случае,
речь идет о снятии зависимости размера выходного файла от входного разрешения
сканирования (ppi) до 60%; получения пакета образов, в том числе базового (согласно
заводской настройки). Структура пакета довольно широкая. Набор образов можно
шкалировать от иконического (уменьшенный в десятки раз образ оригинала), до
полиграфического (увеличенного в десятки раз). В качестве полигона испытаний можно
взять планшетный сканер EskoScan 3648 [1], с рабочей областью сканирования 914х1219
мм, при физическом разрешении (ppi) 2540x2540. Глубина цвета 36, количество уровня
серого 4096. Здесь в качестве полигона взят “тяжелый” в прямом (вес 900кг, стоимость от
200 тыс.$) и в переносном (высокие выходные параметры сканирования, дорогая “мастернастройка”) смыслах сканер.
С точки зрения предлагаемого метода сканирования, нас интересует предельная
площадь захвата, то есть ширина 20540 дискрет и длина – 27455 дискрет. Для предельного
ppi выходной размер файла (серая настройка – 12 бит) составляет около 810Мбайт. Для
цветного 2,4 Гбайт. При фас-сканировании ожидаемые размеры выходных файлов –
240Мб и 480Мб. Это опорная (начальная) скан-компрессия. Введение режимов
допкомпрессий, например, по линии регуляризации хаоса первого уровня, требует
некоторых изменений в TWAIN-драйверах. Вопросы такого (тактического) уровня в
настоящей работе не рассматриваются.
Во–втором случае, речь идет о трех основных критериях: скорость сканирования
в десятки раз выше существующих; объем хранения кадра (серии кадров) без потерь на
уровне JPEG; гибкость редактирования кадра (серии кадров) на уровне TIFF. В качестве
полигона сравнительных испытаний берется зеркальная камера Canon EOS – 1Ds Mark II
со следующими основными, нас интересующими, параметрами:
1. Элемент формирования изображения – CMOS16,7 мегапикселей;
2. Тип цветового фильтра – основные цвета RGB;
3. Формат записи JPEG и \ или RAW;
4. Размер изображения для JPEG: высокое разрешение с высоким качеством –
4992 х 3328 (около 5,5 Мб); среднее разрешение с высоким качеством – 3600 х 2400
(около 3,2Мб); низкое разрешение с высоким качеством – 2496х1664 (около 1,9 Мб). Для
RAW: высокое разрешение с высоким качеством – 4992 х 3328 (около 14,6 Мб);
72
5. Одновременная запись в форматах RAW и JPEG;
6. Скорость непрерывной съемки: 4 кадра \ сек; максимальное число кадров в
серии при непрерывной съемке – 32 (в формате JPEG), 11 (в формате RAW).
Улучшающее воздействие предлагаемый метод может оказать на позиции 3…6.
Здесь не рассматриваются (хотя они и положительные) воздействия на процессор DIGIC
II по встроенным функциям Picture Styles, изменения ПОDigital Photo Professional и т.п.
Для реализации улучшающих воздействий устанавливаются следующие требования:
А. Каждому светочувствительному элементу CMOS-сенсора
“приварить”
определенное (3-х байтовое) число, если речь идет о площадке сканирования размером
несколько выше от 59049х59049 дискрет (10-фасет). Такую матрицу общего применения
придется долго ждать. Поэтому, предельную матрицу нужно иметь размером 6561х6561
дискрет. Она накрывает возможности выше указанного изделия.
В. Процессорную видеопамять вывести в одномерный режим доступа. Это
очевидно в силу физического (линейного) размещения совокупностей пикселов. Тогда,
пусть DDR2, “теряет” строб-сигнал и сопутствующей ей антураж (по линиям HY, STR),
Тогда быстродействие доступа к графическому файлу увеличивается от 50%.
С. Изменить существующие алгоритмы распознавания, сжатия, редактирования и
средств визуализации. Здесь мы отметим только одну способность фасета: хранение
данных об изображении в компактном виде, то есть любая опция к данным не требует
реархивации под требуемое пространство. Компактность предполагает изменение
структуры данных по потерям или без потерь, но с удержанием механизма пирамидальноиерархической схемой визуализации, подачи его вплоть до краевых конфигураций, на
дифференциальные уравнения за один порядок от стартового.
Для обработки изображения можно ориентироваться на следующие возможности:
- пирамидально-параллельный съем и размещение в памяти кадра оригинала, в
пределе время съема кадра равно времени обращения к одному элементу CMOS;
-
ликвидация
эквидистантных
операций,
что
значительно
разгружает
процессор;
- ввод процедур автоматической классификации областей изображения, что
позволяет избирательно применять наиболее эффективный (из свыше десяти) алгоритм
компрессии конкретной области, в том числе допускается применение одномерных ДКП
73
(ДВП).
При съемке очередью возможен межкадровый режим сжатия либо с целью хранения
короткого ролика, либо с целью автоматического выявления, например, из десятка
кадров, наиболее приемлемого и т. д. Эти прикладные приложения специфицируются
отдельно.
Фасетная форма, в отличие от растровой, имеет повышенный экстенсионал, то
есть “накрывает” существующие или априори нам неизвестные опции в классах
обработки изображений. Это дает возможность, не меняя кристалл, наращивать
(например, через прошивочную кросс-платформу типа “Сменная датирующая крышка
EOS Link ES – E1”) дополнительные возможности. Это распространяется на
всю
технологию обработки изображений, если имеет место быть платформа фасетного
представления изображения.
Литература
1.
Шарыгин, М.Е. Сканеры и цифровые камеры / Шарыгин М.Е. – БХВ Санкт-Петербург, 2000.
УДК 62-82/-83
МНОГОДВИГАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД В
СИСТЕМАХ АВТОМАТИЧЕСКОГО
Ю.А. Медведев
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Многодвигательный привод применяется практически во всех областях техники.
Работа нескольких двигателей на общую нагрузку широко применяется в
резервируемых
системах
управления
летательных
аппаратов
[1-3], в приводах прокатных станов [4-5], в бумаго- и картоноделательных машинах [6],
в подъемно-транспортных и землеройных машинах [7], в рулевых установках
надводных и подводных кораблей [8], в системах управления динамических
моделирующих стендов [9-11]. В каждом случае многодвигательный привод
характеризуется видом многодвигательного соединения и его особенностями.
В общем случае многодвигательный привод, рассматриваемый в настоящей
работе, представляет собой несколько независимых приводов с индивидуальными
параметрами каждого канала, работающих на общую нагрузку. Как правило,
объединяемые приводы одинаковы по типу, количеству и конструктивному
исполнению применяемых элементов и, в идеальном случае, характеризуются
одинаковыми статическими и динамическими свойствами. Работая на общую нагрузку,
приводы оказываются взаимосвязанными через нее, то есть образуют многосвязную
систему управления.
74
Конструктивное исполнение многодвигательного привода зависит от
особенностей управляемого объекта и чаще всего определяется требованиями
получения большего движущего момента и высокого ускорения. Применение
многодвигательного привода в тяжелых установках позволяет за счет увеличения числа
валопроводов механизма уменьшить нагрузки каждого из них при заданном
допустимом ускорении, что благоприятно отражается на распределении усилий в
поворотном устройстве механизма. Этот эффект наибольший, когда момент инерции
нагрузки и ее скорость достаточно велики.
Иногда требуемые габариты исполнительного механизма системы управления
таковы, что невозможно конструктивно разместить один двигатель на полную
мощность. В этих случаях приходится использовать несколько двигателей меньшей
мощности, что позволяет применить более добротные двигатели меньшего размера. В
определенных случаях благодаря применению многодвигательного привода удается
упростить конструкцию исполнительного механизма, например, при симметричной
установке двух двигателей вместо одного на рамке карданного подвеса динамического
стенда отпадает необходимость в создании противовеса для балансировки рамки
относительно ее оси вращения, что упрощает конструкцию и исключает
необоснованное увеличение момента инерции рамки.
Для получения особых свойств исполнительного механизма системы управления
бывает удобно использовать многодвигательный привод. Например, для достижения
пониженных скоростей и улучшенных тормозных свойств исполнительного механизма
можно получить механические характеристики, получаемые наложением, когда часть
двигателей работает в двигательном, а другие двигатели - в тормозных режимах.
Применение многодвигательных приводов в так называемых "объединенных"
следящих системах [12-14] позволяет получить высокую динамическую точность и
увеличить полосу пропускания частот.
Вопросам теории и практики многодвигательных силовых приводов и следящих
систем посвящены работы российских и зарубежных ученых и инженеров. Проблемные
вопросы многодвигательных приводов рассматриваются, например, в работах: П.Ф.
Клубникина [13], В.Н. Прокофьева [15-19], Л.А. Сенько [20,21], Б.В.Новоселова [22,23]
и др.
Наибольшее распространение в настоящее время получили многодвигательные
приводы, имеющие два вида механических передач между двигателями и нагрузкой:
жесткое и дифференциальное соединения. Жесткое многодвигательное соединение
характеризуется одной степенью свободы движения, например, соединение через
зубчатые редукторы и обычно выполняется с одинаковыми передаточными
отношениями между двигателями и нагрузкой.
При дифференциальном соединении получается передача с двумя и более
степенями свободы. Двигатели воздействуют на общую нагрузку – объект
регулирования – через силовой механический дифференциальный редуктор [15]. К
объектам с дифференциалом относятся также объекты регулирования с динамическим
дифференциалом, в которых силовой дифференциал отсутствует, однако перемещение
75
выходной координаты равно полусумме
двигателей [28].
перемещений
валов исполнительных
Применение дифференциального многодвигательного соединения по сравнению с
жестким встречается чаще и обычно вызвано некоторыми особенностями системы
управления. В частности, дифференциальное соединение принципиально необходимо
при создании следящего привода с комбинированным управлением, когда связь по
возмущающему воздействию вводится на выходе привода [13]. В случае одинаковых
двигателей при симметричном дифференциале [29] многодвигательный привод
работает как система с одной степенью свободы, то есть как привод с жестким
соединением двигателей.
В работе рассматриваются свойства многодвигательных электрогидравлических
приводов с жестким и дифференциальным соединениями. Основное внимание уделено
исследованию гидроприводов, используемых в качестве исполнительных устройств
систем автоматического управления (САУ) с детерминированными входными
воздействиями, но со случайными вариациями численных значений параметров жестко
соединенных однотипных, одинаковых по мощности двигателей и управляющих
устройств. Рассматривается тип объектов, в которых применение многодвигательного
гидропривода является принципиально необходимым, в частности в системах
управления трехстепенными динамическими стендами для полунатурного
моделирования САУ беспилотных летательных аппаратов [9].
Известны исследования многоканальных систем автоматического управления
[23], в которых многодвигательные исполнительные устройства реализованы в виде
грубого и точного (опорного) каналов регулирования.
В течение ряда лет нами проводились исследования гидроприводов со
случайными вариациями параметров, разрабатывались методики анализа и синтеза
САУ с многодвигательными исполнительными механизмами. Получен ряд авторских
свидетельств на изобретения [25-27].
Разработка
вопросов
теории
и
практики
многодвигательных
электрогидравлических приводов, являющихся исполнительными элементами САУ,
имеет важное народнохозяйственное значение, т.к. предполагает повысить
быстродействие, точность управления, эксплуатационную надежность, качество
выполняемых технологических процессов и, следовательно, повысить их
экономическую эффективность.
Учитывая некоторые особенности многодвигательных электрогидравлических
приводов необходимо было применить системный вероятностный подход к
многокритериальному анализу и синтезу приводов со случайными вариациями
параметров, рассмотрев на единой научной основе взаимосвязанные вопросы
компоновки многодвигательных соединений, статики, динамики, энергетики и
надежности гидропривода.
В публикациях [24-44] даны ответы на многие поставленные в настоящей работе
76
вопросы.
Литература
1.
Белевитин, Б.В. Резервирование электрогидравлических сервомеханизмов
для систем управления / Б.В. Белевитин, М.П. Селиванов, И.М. Крассов. Приборы и
системы управления. 1970, № 2.
2.
Инженерные исследования гидроприводов летательных аппаратов / Под.ред.
проф. Д.Н. Попова М., Машиностроение, 1978.
3.
Крымов, Б.Г. Исполнительные устройства систем управления летательными
аппаратами / Б.Г. Крымов, Л.В. Рабинович, В.Г. Стеблецов. М.: Машиностроение,
1987.
4.
Дружинин, Н.Н. Исследование многодвигательного электропривода
непрерывных станов с учетом упругости механических звеньев / Н.Н. Дружинин // Сб.
"Электропривод и автоматизация промышленных установок". Труды 3-го Всесоюзного
совещания по электроприводу, 1960.
5.
Козлов, Н.П. Анализ дифференциальных электромагнитных элементов для
систем автоматического управления / Н.П. Козлов, И.М. Крассов, Л.П. Левин //
Приборостроение, 1964, № 1.
6.
Барышников,
В.Д.
Автоматизированные
многодвигательные
электроприводы картоноделательных машин. Диссертация / В.Д. Барышников.
Ленинград. 1968.
7.
Волков, Д.П. Динамика электромеханических систем экскаваторов / Д.П.
Волков, Д.А. Каминская. М.: Машиностроение, 1971.
8.
Гудков, В.С. Переходные процессы в приводах с механическим
дифференциалом / В.С. Гудков. Электричество, 1956, № 10.
9.
Карев, В.И. Динамические стенды для физического моделирования систем
управления летательных аппаратов (обзор) / В.И. Карев, А.М. Плунгян. Вопросы
ракетной техники. №№10, 11, 12, 1964.
10. А.с. 1564407(СССР). Устройство для имитации нагрузок в гидроприводе.
Авт. изобрет. А.Н. Иванов, В.П. Кузнецов, В.А. Коруков; кл. F 15В 19/60. Опубл. в БИ,
1990, № 18.
11. Характеристики современных комплексов и стендов США для испытаний
ЖРД и ступеней ракет. Техн. отчет, 1963.
12. Клубникин, П.Ф. Объединенные следящие системы с двумя приводами. Ж. /
П.Ф. Клубникин. «Автоматика и телемеханика», 1959, № 2.
13. Клубникин, П.Ф. Вопросы теории многомерных комбинированных систем с
общим выходом / П.Ф. Клубникин. В кн. "Теория и методы построения систем
многосвязного регулирования". М.: Наука, 1973.
14. Осмоловский,
П.Ф.
Итерационные
многоканальные
системы
автоматического управления / П.Ф. Осмоловский. М. Сов.радио. 1969.
15. Прокофьев, В.Н. Приемистость привода с механическим дифференциалом /
В.Н. Прокофьев. Электричество, 1964, №11.
77
16. Прокофьев,
В.Н.
Количественная
оценка
эффекта
дробления
исполнительных двигателей следящих систем / В.Н. Прокофьев "Гидроавтоматика",
1965.
17. Прокофьев, В.Н. Замечания к статье П.Ф. Клубникина / В.Н. Прокофьев
АиТ, 1965, №4.
18. Прокофьев, В.Н. Динамические свойства гидропередачи с несколькими
гидромоторами / В.Н. Прокофьев. Машиноведение, 1965, №10.
19. Прокофьев, В.Н. О влиянии эффекта дробления на частотные
характеристики объемного гидропривода / В.Н. Прокофьев, Б.П. Борисов. Изв. Вузов
Машиностроение, 1966, №2.
20. Сенько,
Л.А.
Исследование
энергетических
характеристик
многодвигательного привода с жестким соединением валов гидромоторов / Л.А.
Сенько, В.П. Середкин, Г.С. Штейгард // В сб. Гидроприводы и гидроавтоматика.
Труды 5-й Ленинградской научно-технической конференции. Л.: 1968.
21. Сенько, Л.А. Динамика многодвигательных следящих систем / Л.А. Сенько.,
С.С. Столбовая, Н.П. Чуркин. М.: Машиностроение. 1983.
22. Новоселов, Б.В. Проектирование следящих приводов с дифференциальными
исполнительными механизмами / Б.В. Новоселов, Д.В. Бушенин, В.А. Кузнецов.
Владимир, 1981.
23. Кузнецов, Б.И. Проектирование многоканальных систем оптимального
управления / Б.И. Кузнецов, Б.В. Новоселов, И.Н. Богаенко, Н.А. Рюмшин. Киев,
Техника. 1993.
24. Авт. cвид. 877159 (СССР) Двухдвигательный привод /Авторы изобретения
Ю.А. Медведев , В.П. Кузнецов,; кл.F15 B 11/22. Опубл. в БИ. 1981. № 40.
25. Авт. свид. 855297 (СССР) Гидромеханическая передача/Авторы изобретения
Ю.А. Медведев , В.П. Кузнецов, Ю.В. Титов,; кл. 16H 39/00. Опубл. в БИ, 1981, № 30.
26. Авт. свид. 981710 (СССР) Двухканальное распределительное устройство.
/Авторы изобретения Ю.А. Медведев, В.П. Кузнецов,; /кл. F 15В 3/00. Опубл. в БИ,
1982. № 46.
27. Медведев, Ю.А. Вероятностный подход к расчету многодвигательного
гидропривода / В.П. Кузнецов, Ю.А. Медведев. "Пневматика и гидравлика "Приводы и
системы управления. Выпуск 9. М.: Машиностроение, 1982, 8 с.
28. Медведев, Ю.А. Исследование влияния упругости механической передачи
на устойчивость электрогидравлического следящего привода дроссельного
регулирования / Ю.А. Медведев, В.П. Кузнецов // В сб. тезисы НТК "Ученые института
- народному хозяйству". Владимир, 1983.
29. Блейз, Е.С. Динамика электромашинных следящих приводов / Е.С. Блейз,
Ю.Н. Семенов, Б.К. Чемоданов, Н.М. Якименко. М.: Энергия, 1967.
30. Методы улучшения характеристик гидравлических систем управления
больших ракет (обзор). "Вопросы ракетной техники". 1965, №5
31. Прокофьев, В.Н. О синхронизации распределения нагрузок в
многодвигательном приводе при стационарном режиме работы / В.Н. Прокофьев, Н.А.
Сенько, В.П. Середкин // Изв. Вузов, Машиностроение, 1967, №5
78
32. Прокофьев, В.Н. О влиянии динамической подачи на частотную
характеристику объемного гидропривода / В.Н.
Прокофьев // Автоматика и
телемеханика, 1966, №8.
33.
Медведев, Ю.А. Анализ влияния разброса значений параметров
гидроусилителей на динамику систем автоматического управления / Ю.А. Медведев,
В.П. Кузнецов. Библиогр. указатель ВИНИТИ РАН «Депонированные научные работы»
(№111 – В2010), 2010, № 4, б/о 34. 12 с.
34.
Медведев, Ю.А.
Стохастический характер свойств систем
автоматического управления с многодвигательным электрогидроприводом / Ю.А.
Медведев, В.П. Кузнецов. Библиогр. указатель ВИНИТИ РАН «Депонированные
научные работы» (№112 – В2010), 2010, № 4, б/о 40. 15 с.
35.
Медведев, Ю.А. Анализ многодвигательного электрогидропривода как
исполнительного элемента систем автоматического управления / Ю.А. Медведев, В.П.
Кузнецов. Библиогр. указатель ВИНИТИ РАН «Депонированные научные работы»
(№113 – В2010), 2010, № 4, б/о 36. 17 с.
36.
Медведев,
Ю.А.
Энергетический
расчёт
многодвигательных
электрогидравлических приводов со случайными параметрами / Ю.А. Медведев, В.П.
Кузнецов. Библиогр. указатель ВИНИТИ РАН «Депонированные научные работы»
(№114 – В2010), 2010, № 4, б/о 42. 19 с.
37.
Медведев, Ю.А. Надёжность многодвигательных электрогидравлических
приводов со случайными параметрами / Ю.А. Медведев, В.П. Кузнецов. Библиогр.
указатель ВИНИТИ РАН «Депонированные научные работы» (№115 – В2010), 2010, №
4, б/о 39. 12 с.
38.
Медведев, Ю.А. Исследование компоновок многодвигательных
электрогидравлических приводов / Ю.А. Медведев, В.П. Кузнецов. Библиогр. указатель
ВИНИТИ РАН «Депонированные научные работы» (№116 – В2010), 2010, № 4, б/о 38.
10 с.
39.
Медведев, Ю.А. Энергетическая обеспеченность многодвигательного
электрогидравлического привода со случайными параметрами / Ю.А. Медведев, В.П.
Кузнецов. Библиогр. указатель ВИНИТИ РАН «Депонированные научные работы»
(№117 – В2010), 2010, № 4, б/о 41. 10 с.
40.
Медведев, Ю.А. Анализ динамических свойств многодвигательного
электрогидропривода с помощью функций чувствительности / Ю.А. Медведев, В.П.
Кузнецов. Библиогр. указатель ВИНИТИ РАН «Депонированные научные работы»
(№118 – В2010), 2010, № 4, б/о 35. 10 с.
41. Medvedev, Yu. A. Multimotor Electrohydraulic Drives in Automatic Control
Systems / Yu. A. Medvedev, V. P. Kuznetsov // Russian Enginering Research, 2010, Vol. 30,
No. 10, pp. 980 – 988. Allerton Press (USA), 2010.
42.
Медведев, Ю.А. Анализ многодвигательного электрогидравлического
привода как исполнительного элемента систем автоматического управления / Ю.А.
Медведев, В.П. Кузнецов // Вестник Машиностроения, 2010, №10. С. 15-22.
43.
Medvedev, Yu. A. Properties of a Multimotor Electrohydraulic Drive with
Random Parameter Variation / Yu. A. Medvedev, V. P. Kuznetsov // Russian Enginering
Research, 2010, Vol. 30, No. 10, pp. 851 – 855. Allerton Press (USA), 2010.
79
44.
Медведев, Ю.А. Методика анализа свойств многодвигательного
электрогидравлического привода со случайными вариациями параметров / Ю.А.
Медведев, В.П. Кузнецов // Вестник Машиностроения, 2010, №9. С. 3-7.
ИННОВАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ НА БАЗЕ
ФАСЕТНОЙ ТЕХНОЛОГИИ
Ю.А. Медведев, И.Ю. Бужин
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Фасетная технология обработки изображений (далее –
FAS-технология)
отличается от существующих
наличием механизма управления сегментацией
изображений. Сегментация изображения - это наиболее сложная часть обработки
изображения. Классически, сегментация направлена на выделение в изображении
отдельных точек (пикселей), фиксацию областей одной яркости пикселей, выделение
контуров и т. п. FAS технология расширяет понятие “Сегментация” до параметризации
результатов сегментации, то есть результатом сегментации является его формальное,
например, в виде уравнения (линий, площадей, дисперсий и т. п.), представление.
Обычные средства параметризации - выделим наиболее массовые как: фиксация
контуров цепными кодами Фримена; запись “прямых” с помощью преобразования
Хафа; операторы дилатации и эрозии иконически сложных объектов (например, легкие
человека или просачивание воды через плотину и т. д.). Средства сегментации начал
системно создавать Робертс еще в 1965г. (оператор Робертса). Дальнейшим усилением
этих средств являются операторы Превитта (1970г.), Собеля (1984г.), операторы типа
“лаплас - гауссиан” (1985-1999г.), которые сегодня активно используются начиная от
систем технического зрения и кончая выделением бари -точек на отпечатках пальцев
или лицах, направлены на повышение качества (информативности) восприятия
изображения, но только за счет повышения ресурсов процессора, которые уже
ограничены. Понятие “Бари” – топологический параметр: по П.С. Александрову барицентрический центр симплексов; по А.Пуанкаре - аттрактор. Перед тем, как
применять эти и подобные операторы, необходимо выставить начальные условия их
включений (обычные правила решения дифференциальных уравнений). Эти условия
существуют в виде субъективных оценок значения яркости (цветности и т. п.), далее Jпорог как нулевого условия включения этих операторов, то есть речь идет о задании
числовых значений J-порога, которые в высшей степени субъективны при реализации
практически любых приложений. Например, для фрактальных отображений J =0.75.
Хотя для того, чтобы найти прямую в хаосе, нужен J=0.85 и выше. Подробно эти
разъяснения рассмотрены в книгах {1,2}. Есть и другие источники (Internet) . FAS –
технология не оперирует понятием “J-порог”. Оно является производным от фасетной
формы представления изображения. Здесь, для общего восприятия этой разницы,
укажем разницу работ струйного и лазерного принтеров. FAS- технология
представляет, на глубинном уровне , изображение по принципу работы лазерного
принтера. Понятие “Сегментация” по FAS -технологии трактуется как разложение
изображения на три типа смысловых (семантических) областей по топологическим
80
(качественным) критериям: компактные области, то есть совокупность пикселей (далее
- ФАСЕТ) состоит из одинаковых их значений, имеющих площадь не обязательно
плотную (могут быть дыры); регулярные области, то есть ФАСЕТ, имеющий
протяжённость (длину) или задает границу компакта; хаотичные области, то есть
ФАСЕТ не лежащий в выше указанных, но имеющий свои параметры, например,
дисперсию. Далее, эти области, подвергаются количественной обработке:
определяются формы конфигурации фасета, вычисляются размеры его площади, длины
контуров, производится идентификация совокупностей к уравнениям прямых или дуг
или к эталонным иконикам и т. п. Это позволяет быстро и качественно решать
проблемы по следующим практическим приложениям.
1.Системы технического зрения (СТЗ), то есть системы, встроенные в
производственные процессы с целью контроля количества и качества выпускаемой
продукции в темпе ее изготовления или в темпе движения “оператор-учетчик”.
П р и м е р ы. (Пункт 1.1. дается в расширенном толковании. Таким образом
можно раскрыть и другие).
1.1.Контроль размеров выпускаемой продукции (размеры прецизионной
шайбы).
П р о б л е м а: анализ изображения с высокой точностью, пусть до 5микрон.
Тогда, для шайбы с внешним диаметром, пусть в 50мм, область анализа для
процессора, будет 10000х10000 дискрет или в стандартном исполнении оптического
сенсора (8 бит) составит 100Мбайт. Соотношение между простой передачей и
анализом, как правило, 1:15 и выше, то есть при скорости движения 2шайбы/сек.
процессору необходимо “перемалывать” от 3Гбайт/сек. Сегодня, решение этой
проблемы заключается либо в создании спецпроцессоров, либо ставить на линию 4-8
процессоров стандартного исполнения. В первом случае, стоимость спецпроцессора
составит от $5тыс. Если изменить размеры объекта или его форму, то нужен новый
спецпроцессор и плюс новая математика. Решение проблемы: увеличение скорости
анализа и гибкости настройки. FAS-технология позволяет увеличить скорость анализа
от 10 раз и не делать новые программы для СТЗ аналогичных задач. Достаточно
настроить таблицы решений.
1.2.Обнаружение механических дефектов (трещины, сколы, пустоты и т. п.).
1.3. Определение положения и параметров деталей на конвейере или в
пространстве.
1.4.Выявление качества продукции по цвету, прозрачности и т. д.
Отметим, что FAS-технологию можно использовать для любых типов сенсоров:
оптических, рентгеновских, инфракрасных, ультразвуковых и др.
81
2. Специализированные системы обработки изображений, то есть системы,
использующие в обработке специальные средства.
П р и м е р ы. (Пункт 2.1. дается в расширенном толковании.)
2.1. Обработка медицинских изображений (рентгено-, томо-, узиграфия и т.п.).
П р о б л е м а: хранение медицинских изображений возможно только в сжатом
виде без потерь. На один объект (пациента) до его выздоровления, как правило,
расходуется около 10Мбайт/месяц. При этом, если их сотни и курс лечения от
6месяцев, то база снимков может превышать 10Гбайт. Проблема их базирования с
целью идентификации паталогий и\или трендов воздействия лечащих средств
очевидна. Во-первых, надо в снимках пациента выделять для лечащего врача
патологию изображений, то есть цепь улучшающих или ухудшающих изменений; вовторых – аналогичные изменения у других пациентов с похожим диагнозом. Сегодня
для врача это недоступно.
2.2. Системы идентификации специализированных объектов (отпечатки
пальцев, лица и т. п.).
2.3. Обработка картографических изображений (геодезия, топопланы и т. п.).
2.4. Системы скрытых видео наблюдений (охранные, распознающие и т. п.).
FAS -технология для этого класса обработки изображений не является
альтернативой, в силу наличия специфических параметров идентификации.
Однако,FAS-технология позволяет в несколько раз повысить скорость доступа к этим
параметрам. Наличие существующих схем идентификации в открытом виде, может
3. Обработка изображения, ориентированного на массового пользователя,
то есть это системы, затрагивающие небольшое количество пожеланий, но которые
могут иметь тираж в десятки миллионов.
П р и м е р ы. (Пункт 3.1. поясняется более подробно.)
3.1. Расширение
сканирования.
возможностей
существующих
аппаратных
средств
П р о б л е м а: повышение качества сканирования, например, бытовых сканеров,
связано с аппаратной реализацией алгоритмов типа AAT, ACL, DPT фирмы
VidarSystems, которые используются в профессиональных сканерах, стоимостью от
$15тыс. до $200тыс. Сам по себе блок-оптимизатор этих сканеров стоит от $2.2тыс., это
при стоимости бытового сканера от $120. В понятие “Качество” профессиональных
сканеров входят опции, позиционирующие, пусть две точки, с точностью до 0,05%. Но
есть опции, которые отвечают за повышение качества сканирования, сжатие выходного
изображения (скан- файл), его представление на мониторе в разложенном виде (шумы,
пятна, контуры и т. п.). Эти опции и подлежат распространению на бытовые и офисные
82
сканеры. Общее количество сканеров свыше 20 млн. Их изготавливают не более15
фирм.
3.2. Сжатия видео фильмов, то есть обработка видео потоков по схеме
декодера 200:1 или кодирование производится за 200 тактов, а декодирование за 1такт.
3.3. Передача изображений по каналам с низкой пропускной способностью
(не выше 1.5 Кбайт/сек.) в оперативном режиме. Схема декодера 1.5: 1, степень сжатия
от 100 раз и выше.
3.4. Построение декодеров для широковещательных видео потоков
(телевидение, видео конференции). Схема декодера 2:1, сжатие от 30раз и выше.
Особое требование –
качество изображений для телевидения высокой четкости на большом экране.
FAS- технология для применения по п.3 должна быть оптимизирована, вплоть
до аппаратных схем. Наиболее сложной проблемой здесь является поддержание
критерия качество/степень сжатия, которая решается путем групповой оценки
экспертами.
Библиографический список
1.Гонсалес, Р. Цифровая обработка изображений. / Р.Гонсалес, Р. Вудс //М.:
Техносфера, 2006. – 1072 с.
2.Яне, Б. Цифровая обработка изображений. / Б. Яне // М.: Техносфера,
2007.– 831с.
УДК 62-82/-83
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОСТОВЕРНОСТИ КОСВЕННОГО
МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ
НАНОМОДИФИЦИРОВАННОЙ КОСМЕТИКИ
Мельникова Е.В., Быстров Д.В.
(Россия, Владимир, ВГГУ, Узбекистан, Ташкентский Государственный Технический
Университет)
Наиболее интересными свойствами, благодаря которым наночастицы оксида цинка и
диоксида титана получили свое распространение, являются их антибактериальных и фотокаталитические свойства. На настоящий момент частицы ZnO и TiO2 используются в
качестве антисептиков в зубной пасте и косметике, краске, пластике и текстиле. Благодаря
фотокаталитической активности и поглощению света в УФ диапазоне оксид цинка и
диоксид титана получили широкое распространение в солнцезащитных кремах [1].
Сравнительный анализ солнцезащитных кремов показал, что из 1200 кремов 228 содержат
оксид цинка, 363 содержат диоксид титана и 73 содержат оба этих элемента [2]. При этом
в 70% кремов, содержащих диоксид титана, и в 30% кремов, содержащих оксид цинка, эти
элементы находились в форме наночастиц. Фотокаталитическая активность частиц ZnO и
TiO2 заключается в том, что под действием света эти частицы способны захватывать
83
электроны близлежащих молекул. Если наночастицы находятся в водном растворе, то этот
процесс ведет к образованию активных форм кислорода, преимущественно гидроксил
радикалов. В последнее время проводятся работы, в которых показано, что
фотокаталитическая активность может оказывать токсическое воздействия на клетки и
ткани. Так, показано, что TiO2 является генотоксичным, т.е. вызывает разрывы нитей
ДНК, в клетках человека и рыб, под действием света и может способствовать старению
организма за счет образования активных форм кислорода.
Уровень токсичности наномодифицированной косметики зависит от размеров и
формы наночастиц, их химического состава,
кристаллической структуры и т.д.
Зависимость уровня токсичности от указанных выше факторов выражается в виде
регрессионной модели, получаемой методами планирования эксперимента. Эта
математическая модель может быть использована для реализации системы косвенного
многопараметрического контроля свойств наномодифицированной косметики.
При разработке системы косвенного многопараметрического контроля уровня
токсичности наномодифицированной косметики основным метрологическим критерием
является обеспечение допустимых величин ошибок первого и второго рода
Р1Р1Д и Р2Р2Д,
где Р1, Р2 – значения ошибок первого и второго рода при контроле; Р1ДОП, Р2ДОП – значения
допустимых ошибок первого и второго рода.
Значения Р1 и Р2 рассчитываются следующим образом
Р1=Р1М+Р1ИЗМ, Р2=Р2М+Р2ИЗМ,
где Р1М, Р2М – методические ошибки (рис. 1) первого и второго рода, вызванные
погрешностями аппроксимации области значений параметров {Х1, Х2,…,ХN},
соответствующих
требованиям
нормативной
документации
(НД)
Y(Х1,
Х2,…,ХN)[YН,YВ], множеством независимых допусков контролируемых параметров, где
Y – значение обобщенного показателя качества наномодифицированной косметики, Y Н,
YВ – нижняя и верхняя границы допуска обобщенного показателя; N –число
контролируемых параметров; Р1ИЗМ, Р2ИЗМ – ошибки первого и второго рода, вызванные
погрешностями измерения значений контролируемых параметров (рис. 1).
Область
соответствующая
соответствующа
Р2М
я
Р2М
x2
x 2
Область
соответствующая
Р1М
x 1
x1
x 2
Область
соответствующая
Р2ИЗМ
Область, соответствующая
Р1ИЗМ
x 1
Граница допуска по
обобщенному
показателю качества
Границы допусков
по контролируемым
параметрам x1, x2
84
Рис. 1. Схема возникновения ошибок первого и второго рода при косвенном
многопараметрическом контроле по двум контролируемым параметрам
Если на основании априорной информации известно, что зона рассеяния какого либо
контролируемого параметра практически не выходит за границы области соответствия
требованиям НД, или этот параметр невозможно измерить, то может быть принято
решение о нецелесообразности измерения его значений. Принятие такого решения
приведет к тому, что часть несоответствующих образцов косметики по этому параметру
будет занесена в категорию сответствующих, т.е. соответствует внесению дополнительной
ошибки второго рода.
Получены выражения для расчета значений усредненных ошибок первого и второго
рода Р1М, Р2М, Р1ИЗМ, Р2ИЗМ с учетом полноты проводимого контроля


 n

f X    f X N  при   X i  X Дi   Y X   Yд 


    
 dXdX N
 i 



  
иначе





PМ


P M 







P
ИЗМ






   
    
   

ИЗМ




   
    
  





 n

f X     f X N  при   X i  X Дi   Y X  YД 




 i 



иначе




 n


f X     f X N  при   X i  X i   X Дi 

 dXdX N  dXdX N

 i 




иначе




P


 n

f X     f X N  при   X i  X Дi   Y X   YД 



 dXdX N
 i 



иначе










 n

f X     f X N  при   X i  X Дi   Y X  YД 




 i 



 иначе


f X     f X N  при


 иначе

 n

  X i  X i   X Дi 


 dXdX N  dXdX N
 i 





где n – множество контролируемых параметров по которым проводится контроль, nN, ХДi –
границы поля допуска i-го контролируемого параметра; f(Х1)…f(ХN) – композиция
законов распределения значений контролируемых параметров; f(Х1)…f(ХN) –
композиция законов распределения погрешностей измерения контролируемых
параметров; X - вектор значений контролируемых параметров.
Расчет значений Р1М, Р2М, Р1ИЗМ, Р2ИЗМ представляет собой многомерную задачу и
проводится методом Монте-Карло в следующей последовательности:
1. генерация матрицы псевдослучайных чисел соответствующих композиции законов
распределения значений контролируемых параметров {Х1,Х2,…,Хn}i, где i=1,…,NТ; NТ –
количество генерируемых комбинаций псевдослучайных чисел;
2. генерация матрицы псевдослучайных чисел соответствующих композиции законов
распределения погрешностей измерения контролируемых параметров {Х1,Х2,…,Хn}i,
где i=1,…,NТ; NТ – количество генерируемых комбинаций псевдослучайных чисел;
85
3. расчет величин Р1М, Р2М, Р1ИЗМ, Р2ИЗМ по следующим формулам
PM


 n
N
 при  X ij  X Дij
  Т 

 

 j
N Т  i   



иначе



P M 
P
ИЗМ

NТ


 n

 N Т 

при
X ij  X Дij


 
 j
 i   



иначе
 




 n
N

  Т 
 при   X ij  X Дj
  

 j
N Т  i   




иначе




N
  Т


N Т  k 


P
ИЗМ













  YX i  YД  






 YXi  YД  

 n

  при   X il  X kl   X Дl 



 l 



иначе




 n
N

  Т 
 при   X ij  X Дij
  

 j
N Т  i   




иначе




N
  Т


N Т  k 



  YX i   YД  












  YXi  YД  

 n

  при   X il  X kl   X Дl 



 l 



иначе















.


















Таким образом, полученные выражения позволяют рассчитать точечные оценки
методических ошибок первого и второго рода, и вероятностей ошибок первого и второго рода,
вызванных погрешностями измерения контролируемых параметров при косвенном
многопараметрическом контроле в зависимости от полноты проводимого контроля
токсичности наномодифицированной косметики.
Библиографический список
1. http://nano-technology.org/novoe/nanochastitsyi-i-novyie-svoystva-izvestnyihmaterialov.html
2. Хесин А.И., Химичев В.А., Воронин М.М. Влияние радиоизлучения аппарата дмвтерапии на метаболизм радионуклидов в организме человека. - "Национальная
безопасность и геополитика России", №3-4(44-45), 2003.
УДК 621.3.049
РАЗРАБОТКА КРИТЕРИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СТАТИСТИЧЕСКОГО
КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ТО И Р АТС
Мищенко З.В., Авруйский Д.Б., Баландина В.В.
(Россия, Владимир, ВлГУ)
86
Эффективность системы статистического контроля качества технологического
процесса (ТП) технического обслуживания (ТО) и ремонта (Р) автотранспортных средств
(АТС) будет определяться достоверностью и точностью получаемой измерительной
информации. Качество получаемой информации определяется уровнем метрологического
обеспечения. Целью метрологического обеспечения системы статистического контроля
качества является повышение ее уровня эффективности за счет оптимального выбора
контролируемых параметров, средств измерений и методов статистического
регулирования ТП.
Критерий эффективности системы статистического контроля качества должен
учитывать: вид и схему технологического процесса ТО и Р АТС; статистические свойства
контролируемых параметров ТП и их динамические свойства; периодичность контроля;
влияние погрешности измерения на величины ошибок первого и второго рода при
статистическом контроле качества; потери от необнаруженного брака и необоснованных
регулировок операций ТП; потери от брака в статистически управляемом и
неуправляемом состояниях; затраты, связанные с организацией системы контроля, в
частности стоимость используемых средств измерений.
Комплексным критерием эффективности системы статистического контроля
качества ТП ТО и Р АТС служит стоимостной критерий, представляющий суммарные
средние удельные потери от ошибок первого и второго рода при контроле, потерь от
брака и затрат на организацию системы контроля. Для определения степени приближения
уровня эффективности системы статистического контроля качества к желаемому
результату целесообразно от приведенной суммарной стоимости перейти к относительной
величине суммарных потерь.
С учетом вышесказанного критерий эффективности  системы статистического
контроля качества примет вид:

где C пр




C  пр  C  пр
C  пр 

ц
ц
 100 % ,
100 %  1 
C  пр
C  пр 



(1)
- средние суммарные приведенные затраты на организацию системы
статистического контроля качества ТП и потери от брака, регулировок ТП и ошибок
первого и второго рода при контроле; C пр ц - целевое значение средних суммарных
приведенных затрат на организацию системы статистического контроля и потери от брака,
регулировок ТП и ошибок первого и второго рода при контроле.
По аналогии с [1] величина средних суммарных приведенных затрат C пр
складывается из составляющих:
C пр  Cбр пр  C пр  C рег пр  Cизм пр ,
(2)
где C бр пр - средние приведенные потери от брака; C пр - средние приведенные потери от
необоснованных регулировок ТП, т.е. от ошибок первого рода; C рег пр - средние
приведенные затраты на регулировки ТП по правильным сигналам о разладке; Cизм пр средние приведенные затраты на организацию системы статистического контроля
качества ТП при ТО и Р АТС.
87
Средние приведенные потери на одно АТС C бр пр от брака определяются по формуле
[1]
C бр пр  С б изд
Bq 0  L1q1
,
B  L1  E
(3)
где С б изд - стоимость ущерба от одного бракованного изделия; С б прт - среднюю
стоимость ущерба от брака в условной партии; N - объем условной партии; B - среднее
число партий, выпущенных при налаженном состоянии ТП; E – удельное среднее время
регулировки ТП, E 
T рег

; L1 - средняя длина серии выборок технологического процесса
в разлаженном состоянии;  - периодом выпуска условной партии АТС; q 0 , q1 вероятности брака при налаженном и разлаженном состояниях ТП.
Средние приведенные потери на одно АТС от одной регулировки ТП в случае
ложного отказа C пр примут вид
p
B
C  пр  0  С рег 
С рег ,
N
NL0 B  L1  E 
(4)
где С рег - стоимость одной регулировки технологического процесса по рассматриваемому
контролируемому параметру;  - риск первого рода; N – число АТС за рассматриваемый
период времени; p 0 - стационарная вероятность Марковского процесса в налаженном
состоянии ТП.
Средние приведенные потери на одно АТС по результатам правильных регулировок
технологического процесса C рег пр определяются по формуле
L1 С рег
p
1   ,
C рег пр  1 С рег 1   
N
N B  L1  E 
(5)
где  - риск второго рода; p1 - стационарная вероятность Марковского процесса в
налаженном состоянии ТП.
Приведенные затраты на измерение контролируемого параметра в расчете на одно
АТС примут вид
Cизм пр 
n
С ИЗМ ,
N
(6)
где СИЗМ - средняя стоимость измерения одного изделия по одному параметру, n – объем
выборки.
Значение средней стоимости СИЗМ будет определяться как


СИЗМ  С ПР СИ  С ПР пов  С ПР ОП  С ПР эксп 
 С

С
С
С
  СИ  пов  ОП  эксп 
M
M
M 
 Т ок  M
,
(7)
где СПР СИ - приведенная к одному АТС стоимость используемых средств измерений по
контролируемому параметру; С ПР пов - приведенная к одному АТС стоимость одной
поверки средства измерения; СПР ОП - приведенная к одному АТС заработная плата
88
оператора; СПР эксп - приведенные к одному АТС эксплуатационные затраты средства
измерения; ССИ - стоимость средств измерений по контролируемому параметру; Спов стоимость одной поверки средства измерения (для случая ежегодного межповерочного
интервала); СОП - среднегодовая заработная плата оператора; Сэксп - среднегодовые
эксплуатационные затраты средства измерения; Т ок - срок окупаемости средства
измерений; M – среднее число АТС ремонтируемых в год.
СДС в разлаженном состоянии L1 определяется как
L1 
1
1
,

1   1  FX aВ , X , X   FX aН , X , X 
где β — риск потребителя, т.е. вероятность признать неуправляемый ТП как
статистически управляемый; F X - закон распределения статистики по которой ведется
управление ТП; a В , a Н - верхняя и нижняя границы регулирования;  X ,  X математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение рассматриваемой
статистики. F X определяется
на
основе
композиции
законов
распределения
контролируемого параметра и погрешности его измерения. В настоящее время в
большинстве случаев используют нормальную аппроксимацию для F X без учета влияния
погрешности средств измерений, например в ГОСТ Р 50779.41, 50779.42, 50779.43.
Для определения величины β при произвольных законах распределения параметра и
погрешности измерения целесообразно использовать статистическую модель
контролируемого параметра [2]. Статистическое моделирование включает этапы:
1. Генерация
матрицы
значений
результатов
измерений
контролируемого
параметра y1 для разлаженного ТП по математическому ожиданию и/или среднему
квадратическому отклонению с размерностью n-m:




y1  FX1 U n , m ,Q X  F1 U n , m ,Q ,
где F X1 , F1 - обратные функции распределения вероятностей контролируемого
параметра и погрешности его измерения; U n , m  - матрица равномерно распределенных
псевдослучайных чисел с размерностью n-m; QX , Q - векторы параметров законов
распределения F X1 , F1 ; n – объем выборки, определяется планом контроля; m – объем
генерируемой выборки, определяет погрешность моделирования.
2. По результатам моделирования y1 выполняется расчет статистик соответствующих
выбранному методу контроля. Результатом расчета является вектор с числом элементов
равным m. Например, для карты средних арифметических расчет выполняется по формуле
y1  mean  y1  ,
где y1 - вектор выборочных средних арифметических; mean - функция расчета среднего
арифметического значения.
3. Вероятность ошибки второго рода определяются как отношение числа статистик
попадающих в контрольные границы при заданной степени разладке ТП, например для
карты средних арифметических
89

1 m 1, если y1i  a Н , a В 
.

m i 1 0, иначе
На рис. 1-3 приведены зависимости СДС для КК среднего арифметического, среднего
квадратического
отклонения
(СКО)
и
размаха в зависимости от
степени разрегулировки ТП
и объема выборки. Для
карты среднего степень
разрегулировки
определяется
как
отношение
  1   0   ,
Рис. 1. СДС для карты
Рис. 2. Зависимость СДС
где  1 ,  0 - математическое
среднего
для карты СКО от
ожидание для налаженного
от смещения среднего δ
приращения b
и разлаженного ТП; σ0 –
СКО для налаженного ТП. Для карт СКО и размаха степень разрегулировки ТП
определяется как b  1 0 , где σ1 - СКО для
разлаженного ТП. Зависимости на рис. 1-3 получены при
   X  1 5 , где   ,  X - СКО погрешности измерения
и контролируемого параметра и равномерных законах
распределения
последних.
Номера
зависимостей
соответствуют объемам выборок 1–n=5, 2–n=10, 3–n=20.
Рис. 3. Зависимость СДС
для
карты
размаха
от
приращения b
Полученные выражения позволяют рассчитать
суммарные средние приведенные к одному АТС затраты
на организацию системы многопараметрического
статистического контроля и потери от брака,
необоснованные регулировочные операции с учетом
погрешности измерения при внезапной разладке ТП.
Библиографический список
1. Илларионов О.И. Проектирование контрольных карт на основе критерия полной
вероятности брака // Методы менеджмента качества. – 2003. – № 6. – С. 32–36.
2. Данилевич С.Б., Княжевский В.В. Имитационная модель выборочного
измерительного многопараметрического контроля // Методы менеджмента качества. –
2004. – № 3. – С. 49–53.
СОЦИАЛЬНОЕ ЗДОРОВЬЕ СТУДЕНТОВ КАК ФАКТОР ПОЛУЧЕНИЯ
КАЧЕСТВЕННОГО ОБРАЗОВАНИЯ
90
Нечаева И.И, Новиков И.А, Лукьянова В.М, Щитко В.С
(Россия, Владимир, ВлГУ)
Выявление качества образования невозможно без определения позиции тех, кто
является конечным потребителем продукции образовательного и воспитательного
процессов, то есть студентов вузов и как следствие будущих специалистов. Как известно
выбор профессионального образования обусловлен различными факторами: социальной
ориентацией абитуриентов; мировоззренческо-ценностными установками личности;
факторами риска, определёнными как внешней средой, так и её внутренней(личностной)
частью; социальными признаками престижа той или иной профессиональной
специальности.
В процессе обучения оценка эффективности и качества образования зависит от
степени удовлетворения процессом получения знаний, методами и формами их подачи,
наличие самостоятельной работы. Необходимо также учитывать оптимальное сочетание
общеобразовательной, профессиональной, гуманитарной подготовки студентов.
В то же время многое в решении данных задач зависит и от самого студента, его
физического, психического и социального здоровья. Поэтому в данной статье ставятся
задачи, связанные с рассмотрением понятия и феномена социального здоровья студентов,
его качеств, свойств, влияния на образовательный процесс. В самом общем виде
социальное здоровье представляет собой сложный социальный феномен, возникающий в
процессе взаимодействия индивидов с социальной средой и отражающей уровень этого
взаимодействия. Социальное здоровье обуславливается, с одной стороны, статусноролевыми и аксиологическими характеристиками самой личности, а с другой –
специфическим влиянием ближайшего окружения и
общества в
целом
(детерминированного существующим социальным укладом).
Социальное здоровье представляет собой интегративный показатель совокупности
определенных объективных и субъективных социальных характеристик личности.
Социальное здоровье – феномен гармоничного отношения личности с социальной средой,
отношения к себе и своему месту в социальной структуре, обуславливающий её
жизнеспособность, оптимальность функционирования в социальной среде.
Таким образом, социальное здоровье, с одной стороны есть продукт социального
взаимодействия индивида и общества, а с другой - результат статусных и поведенческих
ориентаций личности, выбранной схемы жизнедеятельности. Методологической основой,
определяющей параметры социального здоровья личности, в том числе и студента, можно
считать феномен социализации.
Основным элементом, выделенным в ходе системного анализа социального
здоровья, является личность студента. В процессе социализации, выступая объектом и
субъектом общественных отношений, студент осваивает определенную систему
социальных, мировоззренческих, культурных норм и ценностей. Но надо заметить, что это
усвоение имеет определенные особенности:
1.
Это усвоение происходит не «автоматически», а в результате постоянного
отбора тех качеств, которые студент воспринимает в качестве наиболее значимых для
91
себя. Такими значимыми можно считать внутренние психологические личностные
качества, черты характера, например, как трудолюбие, честность, порядочность,
принципиальность, целеустремленность, активная жизненная позиция, творческая
энергия,
стремление
к
материальному
благополучию,
стремление
к
самосовершенствованию и др.; хорошее физическое здоровье, физическое совершенство,
стремление вести здоровый образ жизни; мировоззренческие жизненные ценности,
которые могут определять ценностное ядро личности студента, такие как, интересная
насыщенная жизнь, выявление собственной яркой индивидуальности, интересная
профессия и работа в обозримом будущем, надежные и верные друзья, служение Родине,
хорошая семья, свобода человека и реализация его прав и свобод, что в целом необходимо
как и для самой личности, так и для её успешной образовательной и трудовой
деятельности.
2.
Процессы социализации и формирования базовых качеств социального
здоровья студентов различаются у студентов младших курсов, попавших в новую
социальную среду, новый социальный институт (высшее образовательное учреждение) с
ее новыми нормами, качествами, законами и т.д., и студентов старших курсов, где
происходит резкое расширение жизненного пространства личности, что включает в себя
изменение уровня и характера образования, общения, социального ролевого статуса,
активности в общественной и трудовой деятельности, смысложизненных, ценностных и
мировоззренческих установок.
3.
Сложность и противоречивость процессов общей социализации студентов и
подготовки их как специалистов обуславливается также наличием риска неблагоприятных
воздействий внешней (социальной) и внутренней среды.
Риск рассматривается как явление и характерные условия жизнедеятельности, а
также саму деятельность в ситуации перехода от неопределенности к определенности и
наоборот. Группообразующим свойством молодежи риск становится в связи с
переходным состоянием молодости как фазы жизненного пути, что сопряжено с активным
выбором собственной социальной позиции и образцов идентичности.В современном мире
риск выступает важнейшим фактором развития молодежи. Испытывая риск, молодежь, с
одной стороны, становится объектом влияния макросоциальных явлений, развивающихся
вне ее деятельностного участия, т. е. объективных и независимых опасностей. С другой молодые люди сами являются субъектами рискованной деятельности, провоцируя
риск посредством социальных инноваций, самореализации в процессе своего становления
как субъекта общественных отношений. Проникая в механизм социального развития, риск
обусловливает его противоречивость, продуцируя различные социальные проблемы.
Таким образом, риск рассматривается в двух аспектах - объективном (средовом) и
субъективном (деятельностном).
Средовая составляющая выражается в состоянии неопределенности, внешних
опасностях и угрозах, отраженных в условиях жизни индивидов и групп. Деятельностная в акте выбора индивидов и групп, т.е. в особом роде деятельности, связанной с риском. С
учетом выделения двух его сторон риск определяется как категория, отражающая: вопервых, характеристику условий жизнедеятельности социальных субъектов в состоянии
перехода от ситуации неопределенности к ситуации определенности (или наоборот); во92
вторых, саму деятельность в данных условиях, когда появляется обоснованная
возможность выбора при оценке вероятности достижения предполагаемого результата,
неудачи или отклонения от цели, с учетом действующих морально-этических норм.
Данный подход наиболее адекватно отражает: 1) специфику переходного состояния
российского общества, не выходящего из состояния перманентного реформирования, что
пролонгирует неопределенность и приводит к эскалации риска; 2) специфику молодежи
как становящегося субъекта общественных отношений, находящегося в ситуации
статусных переходов, рискующего в процессе самореализации и испытывающего влияние
объективных условий среды риска.
Объективный риск связан с разрушением прежних основ социального порядка,
последующей социальной неопределенностью, непредсказуемостью и незащищенностью.
Неопределенность представляет собой невозможность адекватной рефлексии социальных
субъектов в связи с нарастающей нестабильностью социальной реальности.
Нестабильность в данном контексте выступает не как синоним неопределенности, а как
важнейшая ее характеристика, получающая наиболее адекватную эмпирическую
верификацию.
Преодоление субъективного риска во многом определяется возможностями
самореализации студента. Для самореализации личности важны оценка и самооценка
самого образовательного процесса, его учебной и воспитательной составляющего, целей
образования, оценка выбора специальности и профессии (факультета), удовлетворенность
процесса обучения, участие в определенных сферах жизни учебного заведения,
использование не только основной, но и дополнительной информации особенно в рамках
самоподготовки.
В то же время образовательные цели студентов, их участие в учебно-воспитальном
процессе часто не коррелируется с усвоением диапазона социально-значимых норм,
накоплением социального опыта, формированием личностных качеств. Особенно данный
социальный риск присущ студентам младших курсов, которые в силу недостаточной
социальной зрелости зачастую интериоризируют противоречащие друг другу нормы и
ценности, что становится причиной их конфликтных взаимодействий с социальным
окружением личностных кризисов. Подобная ситуация складывается в отношении
ценностей физического, психического и собственного социального здоровья, которые
априори признаются значимыми, но в повседневной жизнедеятельности студента
уступают место иным более существенным с его точки зрения. Соответственно,
формируемая система потребностей, ценностей студента далеко не всегда отвечает
требованиям сохранения его здоровья.
Необходимо отметить, что важнейшим защитным механизмом реакции личности
(студента) на действия неблагоприятных факторов внешней и внутренней среды является
самоохранительное поведение личности. Самосохранительное поведение, выступающая
объективным показателем социального и психического здоровья, имеет универсальный
характер, проявляющийся в его соотнесённости со всеми сферами жизнедеятельности
студента: оно является компонентом контактного (общения), творческого,
образовательного, потребительского, трудового, досугого видов поведения.
93
Выделим прежде всего позитивную направленность самосохранительного
поведения, которая соответствует цели сохранения и укрепления социального и
психического здоровья, чувства самоудовлетворения, осознанности самореализации,
раскрытия творческих сущностных сил личности. Формула позитивной направленности
может быть представлена в виде смысловой ценностной доминанты личности: «сам себя
образующий и создающий сегодня, сейчас, в данное мгновение». Максимально
положительную направленность самосохранительное поведение студента приобретает
тогда, когда имеющийся у него достаточный объём знаний о правилах сохранения
социального здоровья, о ценностных ориентациях, социальных нормах, процессов
самосозидания, будущей трудовой деятельности и её целях позволяют ему
соответствующим образом организовывать свою повседневную жизнедеятельность,
минимизируя вредное воздействие внутренних и внешних факторов среды, тем самым
снижая степень и значимость рисков на формирование социально активной и психически
здоровой личности студента.
Формирование такой личности в значительной мере обусловлено также состоянием
её социального самочувствия. Именно социальное самочувствие влияет на
индивидуальный образ жизни молодого человека, на его отношение к социуму, является
одной из основных детерминант молодёжной активности. Социальное самочувствие
характеризует субъективную сторону социального здоровья и отражает уровень
восприятия и оценки студентом своего общего состояния. Оптимальный уровень
социального самочувствия студента характеризуется осознанием им своей определённой
значимости в социальной группе, удовлетворённостью своим социальным статусом в
семье, в социальной группе, студенческой группе, а также в социальном благополучии.
Социальное самочувствие может осуществляться на чувственно – эмоциональном уровне,
на уровне мировоззренческо – ценностной оценке и самооценке, на уровне гражданского
самоопределения. Индикаторами социального самочувствия могут являться следующие
показатели: удовлетворённость личности различными аспектами жизнедеятельности,
успехами в овладении выбранной профессии: уверенность в своём будущем,
удовлетворённость в реализации своих творческих возможностей и способностей, в
решении конкретных актуальных жизненных проблем, в участии различных сторонах
общественной жизни, положительного восприятия государственной политики по
отношению к молодёжи. В целом состояние оптимальности социальное здоровье
приобретает в сочетании высокого уровня социального самочувствия и
самосохранительного поведения.
Наконец, создание условий для выражения самореализации личности и снижения
значимости факторов риска требует подготовку её для самостоятельной жизни и
успешной интеграции в обществе, что может быть выражено в определённой формуле «5
сам»: самоизменение, саморазвитие, самореализация, самостоятельное жизнетворчество,
самочувствие.получение качественного образования.
АВТОМАТИЗАЦИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ БИЗНЕС-ПРОЦЕССОВ ГК
«АВТОТРАКТ» НА ОСНОВЕ
НОТАЦИИ IDEF0
94
Орлов Д.Ю., Арефьев Е.В., Лешина А.М.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Во время прохождения преддипломной практики в группе компаний (ГК) «АвтоТракт» для моделирования были выделены процессы: обеспечение процесса гарантийного
ремонта, организация и проведение технического обслуживания автомобилей,
организация и проведение ремонта автомобилей, организация и проведение
предпродажной подготовки автомобилей, процесс продаж автомобилей, процесс продаж
автомобилей с пробегом, оказание услуг по ремонту и окраске кузовов автомобилей,
процесс продажи автозапчастей.
Анализ документации ГК «Автотракт» (руководство по качеству, документированные
процедуры, паспорта процессов и др.) показал, что в большой организации целесообразно
применять средства автоматизации моделирования бизнес-процессов, например
AllFusionProcessModeler. Это позволит повысить результативность описания,
автоматизации, реинжиниринга и декомпозиции процессов.
Объединим процессы осуществления гарантийного, технического обслуживания и
платного ремонта автомобилей в один (рис.1).
Определим входы и выходы процесса, управляющее и обеспечивающее воздействие и
проведем его декомпозицию (рис.2).
Для этого разобьем основной процесс на три подпроцесса, которые в свою очередь
могут быть еще разбиты на подпроцессы. При этом необходимо соблюдать принципы
контекста, функциональной декомпозиции и ограничения сложности составляющие
основу нотации IDEF0.
USED AT:
AUTHOR: Кашицына Е.В.
DATE: 21.04.2009
WORKING
PROJECT: М од ел ь осущ ествления
гарантийного, техническ ого обслуживания ил и
платного ремонта автомобилей
NOTES: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
REV:
DRAFT
12.05.2009
READER
DATE CONTEXT:
TOP
RECOM M ENDED
PUBLICATION
должностные инструкц ии
бл анк -заявка
заявка от менед жера
готовый автомоб ил ь
соб ственность к лиента (автомоб ил ь, док ументы)
гарантийный талон
Осуществл ение гарант., техоб сл уживания
или платного ремонта автомобилей
потреб ности кл иента
отчет
0р.
0
Персонал
NODE:
TITLE:
A-0
оборуд ование
Осуществление гарант., техобслуживания или
платного ремонта автомобилей
NUM BER :
Рис. 1 Основной процесс
95
USED AT:
AUTHOR: Кашицына Е.В.
DATE: 21.04.2009
WORKING
PROJECT: М од ел ь осущ ествления
гарантийного, техническ ого обслуживания ил и
платного ремонта автомобилей
NOTES: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
REV:
DRAFT
12.05.2009
READER
DATE CONTEXT:
RECOM M ENDED
PUBLICATION
бл анк -заявка
A-0
должностные инструкц ии
заявка от менед жера
гарантийный талон
к узовной ремонт
автомоб илей
потреб ности кл иента
соб ственность к лиента
(автомоб иль, д ок ументы)
готовый автомоб ил ь
отчет
0р.
1
пок раск а
автомоб илей
0р.
2
ремонт автомоб ил ей
0р.
Персонал
NODE:
TITLE:
A0
3
оборуд ование
Осуществление гарант., техобслуживания или
платного ремонта автомобилей
NUM BER :
Рис. 2 Декомпозиция основного процесса
Процессный подход, используемый в новой версии международных стандартов серии
ГОСТ Р ИСО 9001-2008, требует применения специальных средств для описания и
классификации процессов, составляющих деятельность организации. Качество становится
более техничным. В общем, базовые методы сами по себе уже не могут обеспечить того
уровня чувствительности и анализа, который необходим для изучения комплексных
систем, для улучшений в таких сферах, где величина исследуемого эффекта очень мала. А
поскольку большинство организаций – это сложные системы, применение новых методов
автоматизации моделирования бизнес-процессов будет иметь важное значение для
достижения результативности и эффективности.
В данной работе работы показано, что одним из таких средств описания сети
процессов может являться методология функционального моделирования IDEF0 и
система автоматизации AllFusion Process Modeler.
ОБЪЕКТИВНЫЕ ФАКТОРЫ СОЗДАНИЯ СИСТЕМ МЕНЕДЖМЕНТА
КАЧЕСТВА НА АВТОТРАНСПОРТНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
Орлов Д.Ю., Арефьев Е.В., Лешина А.М.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Российские компании, занятые в сфере автомобильного сервиса, еще только-только
начинают осознавать необходимость создания и сертификации СМК. С другой стороны,
некоторые предприятия автомобильного сервиса пока не видят в этом необходимости и,
более того, пребывают в полном неведении о стандартах ISO серии 9000. Так что
преимущественно реальными покупателями услуг по созданию и сертификации СМК
сегодня являются средние, относительно крупные (до 1 тыс. человек) и, в большей
степени, по-настоящему крупные предприятия автосервиса. Еще одна существенная черта
к портрету покупателя этих услуг: он должен сознавать необходимость оптимизации
своего бизнеса и ко всему трезво оценивать сегодняшнюю "суровую реальность" рынка,
96
которая включает в себя нижеприведенные объективные факторы.
Факторы государственного регулирования. Законодательством ряда стран (а с 2000 г.
и российским) во всех спорных ситуациях, связанных с качеством и безопасностью услуг
в сфере автосервиса, требуется подтверждение соответствия поставляемой на рынок
услуги современному научно-техническому уровню. Наличие документированной СМК
освобождает предприятие, занятое в сфере автомобильного сервиса от угрозы
наступления отдельных видов административной, уголовной и имущественной
ответственности, а также от необходимости оплаты специальных экспертиз и процедур по
подтверждению современного научно-технического уровня поставляемой услуги.
Нетарифные барьеры. Наличие на предприятии поставщика сертифицированной
системы качества позволяет ему без дополнительных финансовых, временных и
организационных издержек преодолеть устанавливаемые рядом стран технические
(нетарифные) барьеры. Они устанавливаются для услуг в сфере автосервиса в виде
требований к ее качеству и безопасности, а также к неизменности характеристик этой
услуги. Это требование также удовлетворяется наличием на предприятии
документированной и сертифицированной СМК.
Факторы гражданско-правовых отношений. Получение госзаказа. В России и ряде
зарубежных стран получение государственного заказа связывается прежде всего с
наличием на предприятии сертифицированной системы качества. Это требование не
является столь жестко обязательным, как, например, при лицензировании, но все же его
проще выполнить, чем обходить. При этом государственные органы исполнительной
власти в России обязаны поддерживать поставщиков услуг для нужд государства в
вопросах разработки и сертификации систем качества (Постановление Правительства
РФ от 02.02.1998 г. за № 113).
Условия тендеров. По условиям большинства тендеров и других конкурсных форм
размещения заказов на выполнение услуги в сфере автосервиса на рынке от поставщика
требуется наличие сертифицированной СМК. В принципе, любой покупатель продукции
(услуг) в любой момент может потребовать от своих поставщиков подтверждения того,
что у них создана и сертифицирована СМК. Более того, "выбор поставщика" - один из 20
элементов, составляющих ISO 9000-9003.
Факторы
рыночного регулирования.
Сертификация СМК обеспечивает
предприятию-владельцу сертификата необходимый уровень доверия на рынке. Во-первых,
сертификат является общепринятой гарантией качества. Во-вторых, для малоизвестного,
начинающего производителя сертификат, выданный авторитетным органом, является
своего рода рекомендательным письмом, от которого во многом зависит успешный дебют
на рынке, особенно в такой сфере, как автосервис. В-третьих, для известных компаний
сертификат - это VIP-пропуск на те рынки (в том числе зарубежные), куда вход
ограничен.
Стабильность поставок. Реноме отечественной экономики таково, что стабильность
поставок даже от известных российских фирм нуждается в дополнительном
подтверждении. Таким общепризнанным подтверждением опять же является сертификат
97
на соответствие системы качества стандартам ISO серии 9000. Его наличие избавляет от
проверок третьей стороной - распространенной практики, которая, как правило, чревата
промышленным и техническим шпионажем. Страхование, факторинг и другие виды
поддержки финансовыми институтами сделок на выполнение автомобильного сервиса на
отечественный рынок требуют подтверждения стабильности фирмы в части рисков,
связанных с качеством и безопасностью предоставляемой услуги. Эти риски и
обусловленная ими имущественная ответственность существенно снижаются при наличии
сертифицированной СМК. Это, в свою очередь, позволяет привлечь солидных
страховщиков и инвесторов, а также снизить ставки по страховке и кредиту.
Совершенствование модели бизнеса. "Скрытое производство". Нередко объемы
работ по исправлению брака, или "скрытое производство", составляют от 30 до 40
процентов трудозатрат. При внедрении системы качества "скрытое производство"
становится явным.
ОЦЕНКА ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ПОГРЕШНОСТИ
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ В СИСТЕМЕ КАЧЕСТВА
Орлов Д.Ю., Арефьев Е.В., Лешина А.М.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
В процессе эксплуатации транспортного средства возникает необходимость оценки
эксплуатационной погрешности электрооборудования и электронных измерительных систем.
Для этого целесообразно использовать элементы теории автоматического управления.
Эксплуатационная погрешность возникает под влиянием внешних возмущений
z j , j  1, 2, k , под действием которых изменяются значения ВП звена и ВДФ в
соответствии с зависимостями:


pi  pi z1, z2 , z .
k
Если изменения внешних воздействий zi относительно их номинальных значений zi0
невелики, то при их анализе можно ограничиться линейными членами разложения этих
зависимостей в степенной ряд
piэк 
k  p 
   z i   z j .
j 1
j 0
Поэтому суммарная эксплуатационная погрешность [1] составит
xэк  x  
n m 1   f 
n m 1
 K    p   piэк   K
i 1
i 1
i 0

k  1 n m 1   f   
 


 
j 1 
i 1 K   pi 0  
  K  
где
k  p 
 f 
i
 

  z   z j 
 p 
i 0 j 1
j 0

k
k
pi  
x  z 
  z 

xэк ,


z
j
j
j
j
zj  
j 1
j 1
0 
zjx - коэффициенты влияния j - того возмущения на погрешность звена,
98
xэк - частные эксплуатационные погрешности.
j
Последняя сумма представляет собой принцип суперпозиции погрешностей, используя
которую можно пренебречь механизмом возникновения эксплуатационной погрешности и
представить ее в виде отдельных частных погрешностей, и определять каждую из них
экспериментально, независимо друг от друга.
В этом случае зависимости
 
x
xэк   
j zj
j
являются функциями влияния внешних возмущений на погрешность средства измерения.
Вероятностные характеристики эксплуатационной погрешности имеют вид
k
M [ xэк ] 
 zjx  M [ z j ],
 2 [ xэк ] 
2
k 
x    2 [ z ].

  z j 
j
j 1
j 1
Неполнота априорных сведений о фактическом распределении возмущений заставляет и
большинстве случаев пользоваться равномерным распределением.
Поэтому, если предельные значения отклонений внешнего возмущения z j составляют z jН
и z jВ , то
2
 z  z

z jН  z jВ
jВ
jН 
M [ z j ] 
,  2 [ z j ]  
.
2
12
На основе данной методики был разработан и включен в систему
The automated Quality Management instruments [2] модуль контроля, анализа и оценки
эксплуатационной погрешности.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Лукас В. А. Теория автоматического управления. – М.: Недра, 1990.
2. Брюханов В. Н. и др. Теория автоматического управления. – М: Высшая школа, 2000 г.
3. Д.Ю. Орлов, КузнецовР.А. The automated Quality Management instruments.
Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ, 2008
ИНТЕГРИРОВАННЫЕ
СИСТЕМЫ
МЕНЕДЖМЕНТА
–ОСНОВА
ОПТИМИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯАВТОТРАНСПОРТНЫМ ПРЕДПРИЯТИЕМ
Орлов Д.Ю., Арефьев Е.В., Лешина А.М.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Сложившаяся на сегодняшний день ситуация в мировой экономике заставляет искать
99
новые пути повышения эффективности функционирования автотранспортных
предприятий. Финансовые трудности диктуют необходимость организационноструктурной реорганизации и реинжиниринга бизнес-процессов предприятия.
Стохастическая динамика поведения экономики в современных условиях создает
трудности в применении стандартных методов и подходов управления предприятием,
планирования ресурсов, кадрового, финансового и прочего обеспечения. Необходима
полная оптимизация всех процессов с применением современных инструментов
автоматизации и моделирования на основе принципов формализации, структурного и
объектно-ориентированного анализа.
Международные стандарты менеджмента (MSS)
Универсальные
Стандарт
Область применения
ISO 9001
Система менеджмента качества
ISO 14001
Система экологического
менеджмента
OHSAS 18001
Система управления охраной труда
SA 8000
Социальная ответственность
Специализированные промышленные
Стандарт
Отрасль промышленности
QS 9000
Автомобильная
Решением этой задачи может являться внедрение современной интегрированной
системы управления автотранспортным предприятием на основе международных
стандартов систем менеджмента (MSS – ManagementSystemStandards) указанных в
таблице. Особый интерес в сложившихся условиях, представляет стандарт SA 8000, как
надежный и эффективный способ проявления социальной ответственности, улучшения
репутации компании и повышение ее торговой марки, обеспечение качества и роста
производительности труда.
Целесообразность создания максимально интегрированных систем менеджмента
автотранспортных предприятий очевидна:
 интегрированная система обеспечивает большую согласованность действий внутри
организации, усиливая тем самым синергетический эффект, заключающийся в том, что
общий результат от согласованных действий выше, чем простая сумма отдельных
результатов;
100
 интегрированная система минимизирует функциональную разобщенность
организации, возникающую при разработке автономных систем менеджмента;
в
 создание интегрированной системы, как правило, значительно менее трудоемко, чем
нескольких параллельных систем;
 число внутренних и внешних связей в интегрированной системе меньше, чем
суммарное число этих связей в нескольких системах; объем документов в
интегрированной системе значительно меньше, чем суммарный объем документов в
нескольких параллельных системах;
 в интегрированной системе достигается более высокая степень вовлеченности
персонала в улучшение деятельности организации;
 способность интегрированной системы учитывать баланс интересов внешних сторон
организации выше, чем при наличии параллельных систем;
Организационно-методическим фундаментом для создания интегрированных систем
должны служить стандарты ISO серии 9000. Это обусловлено тем, что базовые понятия и
принципы, сформулированные в этих стандартах, в наибольшей мере соответствуют
понятиям и принципам общего менеджмента. При этом особую значимость представляет
процессный подход, который не опосредованно (как это имеет место при функциональном
подходе), а непосредственно отражает реальные процессы, осуществляемые в
современном бизнесе. Немаловажно и то, что введение в действие стандартов ISO серии
9000 в исторической ретроспективе предшествовало введению в действие других
международных стандартов на системы менеджмента и во многом предопределило
методологию их построения.
АВТОМАТИЗАЦИЯ СТАТИСТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ В ПРОЦЕССАХ
УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ НА ПРИМЕРЕ ПРЕДПРИЯТИЙ
АВТОТРАНСПОРТА
Орлов Д.Ю., Арефьев Е.В., Лешина А.М.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
В настоящее время многие предприятия применяют статические методы практически
на всех стадиях жизненного цикла, как для анализа и контроля качества, так и для
разработок новых технологий и принятия правильных управленческих решений.
Существующий математический аппарат методов статистического регулирования на
основе серии ГОСТ Р 50779 гармонизирован с международными стандартами
менеджмента качества ISO 9001:2008 и позволяет успешно решать эти задачи.
Тем не менее на практике инженеры отделов технического контроля (ОТК)
сталкиваются с проблемой применения серии ГОСТ Р 50779 вследствие чрезмерно
большой (хотя и не сложной) вычислительной нагрузки и трудностями конкретного
применения.
Проведенный анализ показал возможность автоматизации вычислительного процесса с
101
помощью специализированного программного обеспечения (ПО) Statistica, Minitab, QStat,
Excell, Calc и др. Модуль «промышленная статистика» пакета Statistica позволяет решать
достаточного много задач статистического регулирования (карты контроля качества,
анализ процессов, планирование эксперимента, шесть сигма) и может быть рекомендован
к внедрению на промышленных предприятиях и предприятиях автотехобслуживания.
Проведем анализ воспроизводимости и повторяемости измерительной системы с
помощью Statistica. Рассматриваемый параметр - наружный диаметр втулки головки блока
цилиндров. В плане эксперимента учитывается влияние двух операторов и трех партий
выпускаемой продукции. Объем выборки три элемента.
Для этого составим матрицу плана (рис. 1), оценим дисперсии методом размахов
(рис. 2).
Рис. 1. Итог плана
Рис. 2. Оценка дисперсии методом
размахов
Рассмотрим описательные статистики по операторам (рис. 3) и деталям (рис. 4).
Рис. 3. Описательные статистики по
операторам
Рис. 4. Описательные статистики по
деталям
Построим график повторяемости и воспроизводимости (рис. 5) и составной график
по операторам и деталям (рис. 6)
Рис. 5. График повторяемости и
воспроизводимости
Рис. 6. Составной график по
102
операторам и деталям
Отсюда следует, что систему нельзя использовать, так как отношение дисперсии
воспроизводимости и повторяемости к общей дисперсии превышает 1/3.
К сожалению для развертывания автоматизированных рабочих мест (АРМ) на базе
Statistica 8.0 потребуются значительные капиталовложения, что не всегда приемлемо для
малых и средних предприятий, особенно в период общемирового экономического
кризиса. Поэтому автором разработано специализированное ПО [1,2,3], которое может
являться альтернативой, решая задачи не поддерживаемые пакетом Statistica и в
соответствии с требованиями национальных стандартов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Орлов Д.Ю., Иванова А.Д. Система информационной поддержки процессов
обеспечения качества предприятия. Свидетельство об официальной регистрации
программ для ЭВМ.г. Москва, Роспатент, 2009.
2. Орлов Д.Ю., Суслов И.Е. The automated quality management support assurance measure
system. Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ.г. Москва,
Роспатент, 2009.
3. Орлов Д.Ю., Кузнецов Р.А. The automated Quality Management instruments.
Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ.г. Москва, Роспатент,
2009.
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ РОЛИКОВИНТОВОЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ДЛЯ
СОЗДАНИЯ МИКРО И НАНОПЕРЕМЕЩЕНИЙ
Орлов Ю. А., Жидко О. Е., Корнилов С. Е.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
В соответствии с существующими направлениями экономического и социального
развития России ставится задача поднять качество продукции автомобилестроителей до
уровня лучших зарубежных аналогов. А это значит, что новые и модернизированные
автомобили должны отличаться высокой производительностью с небольшими
эксплуатационными расходами топлива. Решить эту проблему помогает широкое
использование дизельных двигателей. Кроме того, должна быть более совершенной и
система регулирования топливоподачи у них. Увеличение экономичности за счет
возможных путей совершенствования системы регулирования топливоподачи дизельных
двигателей представлены в настоящей работе.
Как показали исследования конструкции механических подач станочных приводов,
электромеханические приводы имеют довольно высокий к. п. д. (до 0,8…0,9), обладают
малыми габаритами и весом, большой надежностью, удобны в эксплуатации, очень легко
стыкуются с электрическими системами управления.
103
Планетарные передачи с резьбовыми роликами относятся к узлам
общемашиностроительного применения, так же как и шариковые передачи, которые на
сегодняшний день достаточно широко используются в электромеханических приводах.
Использование в качестве исполнительного механизма планетарного передачи с
длинными резьбовыми роликами по сравнению с шариковинтовыми передачами
планетарными передачами обеспечивают более высокую редукцию, более высокую
долговечность и меньший момент инерции [I]. Эти характеристики являются
определяющими при выборе исполнительного механизма для регулирования
топливоподачи, поскольку наряду с быстродействием его долговечность должна быть
сопоставима с долговечностью автомобиля, т. е. наработка в часах должна составлять не
менее 10 000 ч. Эту конструкцию роликовинтовой передачи целесообразнее всего следует
взять в качестве базы при проектировании электромеханического привода для
регулирования топливоподачи автомобиля.
Конструкция и принцип действия привода на базе роликовинтовой передачи (рис.
1) следующие. Планетарная передача с длинными резьбовыми роликами, используемая в
приводе, содержит центральный винт 1 с зубчатыми венцами 2, ролики-сателлиты 3 с
зубчатыми венцами 4, ходовую гайку 5, опорные гайки 6, коронные колеса 7. Опорные
гайки 6 с коронными колесами 7 закрепляются в корпусе привода 8, а ходовая гайка 5
имеет возможность поступательного перемещения, относительно этого корпуса. Углы
подъема резьбы деталей выполнены таким образом, что ролики-сателлиты 3 при качении
не имеют осевого перемещения, относительно центрального винта 1 и гаек 6. Зубчатые
венцы 2, 4 и коронные колеса 7 обеспечивают качение роликов-сателлитов относительно
центрального винта и опорных гаек без проскальзывания, т.е обеспечивают постоянство
передаточного отношения. Ходовая гайка получает осевое перемещение при вращении
винта и через штифты 8 приводит в движение втулку 9, соединенную с рычагом привода
реек топливного насоса высокого давления.
Рис. 1 Привод на базе роликовинтовой передачи.
Расчет основных параметров силовой передачи электропривода на базе передачи с
длинными роликами для регулирования топливоподачи автомобиля приведен по методике
[1], позволяющей оценить привод по кинематической и силовой характеристикам,
быстродействию и по условиям контактной выносливости. Результаты представлены в
таблице.
Основные параметры силовой передачи электропривода для регулирования
104
топливоподачи.
Таблица
№
п.п.
1
Ед
. изм.
Наименование параметра
2
1. Исходные данные
Величина
3
4
м
20
Н
40
м/
0,04
м
±0,010
1
Полное перемещение рейки
2
Усилие нормальное
3
Скорость перемещения минимальная
4
Точность позиционирования рейки
5
м
Ресурс
Ч
2. Кинематические и силовые параметры электродвигателя*
10 000
1
Частота вращения при V=40 мм/с и S=
ми
2 400
2
1мм
Усилие на гайке
3. Быстродействие привода
Н
50
1
Момент инерции передачи
кг
5,0*10-8
2
Момент инерции электродвигателя
кг
5,7*10-7
м
с
н
-1
м2
м2
Электромеханические
постоянные
с
электровремени
Электромеханические
постоянные
4
С
времени
4. Долговечность по условию контактной выносливости
привода
Динамическая грузоподъемность за 106
1
Н
оборотов винта
3
2
Долговечность
передачи
эквивалентной нагрузке 40 Н
при
3
Долговечность передачи при частоте
вращения п=2 400 мин-1
0,015…0,0
2
0,0154…0,
0205
3 000
мр
98
ч
300 000
д/об
На базе проведенных исследований и анализа разработана конструкция привода
для регулирования топливоподачи автомобиля с дизельным двигателем. (см. рис. 2)
105
Рис. 2 Конструкция привода для регулирования топливоподачи автомобиля с
дизельным двигателем
Электромеханический привод для регулирования топливоподачи в топливном
насосе высокого давления (ТНВД) дизельного двигателя состоит из собственно привода
на базе роликовинтовой передачи с длинными резьбовыми роликами (2), закрепленной на
приливе крышки ТНВД крепится цанга (3) электродвигателя (5). Соединение
электродвигателя и привода осуществляется муфтой (4), весь привод закреплен на
основании (1).
Ходовая гайка привода сообщает возвратно-поступательное движение втулке (6),
которая соединяется тягой (7) с рычагом привода реек (8) ТНВД. Втулка (4) в верхней
части соединена возвратной пружиной с корпусом ТНВД {2}.
Возможная реализация роликовинтовых механизмов в различных конструкциях
представлена на рис. 3.
106
а) Домкрат для поднятия грузов
б) Привод для создания
поступательных перемещений,
например, в условиях низких
температур.
в) Привод поступательного
перемещения для
общемашиностроительного применения
г) Привод поступательного
перемещения без зубчатого венца и с
объемным сепаратором
Рис. 3 Примеры реализации роликовинтовых механизмов в различных
конструкциях
На основании проведенных исследований по конструкции электромеханических
приводов на базе роликовинтовых передач получены следующие выводы.
1. Для силовой части электропривода для регулирования топливоподачи
автомобиля целесообразно использовать в качестве базы передачу с длинными винтовыми
роликами.
2. Приведенные расчеты доказали, что выбранный привод удовлетворяет
кинематическим и силовым требованиям, практически не снижает быстродействия
электропривода.
3. Долговечность передачи по контактной выносливости резьбовых
поверхностей обеспечит эксплуатацию привода на срок до капитального ремонта
автомобиля.
4. Для расширения возможностей электрического привода для создания
наноперемещений
существующая схема после незначительных конструктивных
107
изменений может быть дополнена вторым опорным шаговым двигателем. Наличие
дискретных движений опорного и исполнительного двигателей позволит создать
перемещения от 100 до 500 нанометров.
Литература:
1. Козырев В. В. Сравнение параметров шариковых и роликовых передач
винт-гайка. -М.: Вестник машиностроения, №11, 1983, с.30-34.
2. Боровков В. П., Козырев В. В. , Медведев Ю. А., Орлов Ю. А. Привод для
регулирования топливоподачи дизельного двигателя. Проспект ВДНХ, Москва 1988 г.
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ВОЗМОЖНОСТИ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО РОЛИКОВИНТОВОГО
МЕХАНИЗМА ДЛЯ СОЗДАНИЯ НАНОВИБРАЦИЙ
Орлов Ю. А., Зайцев В. С., Кудрявцев С. М.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Как известно, роликовинтовые передачи (РВП) обладают рядом достоинств по
сравнению с другими видами передач, предназначенных для преобразования
вращательного в поступательное движение, в частности, по грузоподъемности и
жесткости. Однако эти преимущества могут быть реализованы при достаточно высокой
точности их изготовления.
Из конструкции передачи (рис. 1) следует, что профиль резьбы на роликах –
сателлитах выполнен круговинтовым (рис. 2), а профиль резьбы на гайке и на роликах
(рис. 3) – линейчатый. Благодаря этому между резьбами роликов, винта и гайки
обеспечивается точечный контакт в месте их сопряжения. Резьба на гайках и винте
выполняется многозаходной.
Рис. 1 Планетарная передачи винт-гайка с длинными резьбовыми роликами
108
1-центральный винт; 2-зубчатые венцы на винте; 3-ролики-сателлиты; 4-зубчатые
венцы на роликах; 5-ходовая гайка; 6-опорные гайки; 7-коронные зубчатые колеса.
Рис. 2 Схема выполнения резьбы на роликах
Рис. 3 Схема выполнения резьбы винта и гайки
Угол профиля резьбы равен 90º. Допуск на угол профиля для получения передачи с
первым классом точности должен быть равен ±3, а накопленная погрешность на длине 300
мм не должна превышать 0,005 мкм.
За основу технологи изготовления РВП может быть принят техпроцесс
производства шариковинтовых передач (ШВП).
Как и для шариковинтовой передачи, в качестве материала заготовки винта и
роликов можно рекомендовать сталь 8ХФ, а для материала гайки сталь 38Х2МЮА.
Выбор данного сортамента стали обусловлен наличием у нее после
соответствующей термообработки износостойкого наружного слоя с твердостью НRС
58…62 и более вязкой сердцевины (сталь 8ХФ). Это позволяет осуществлять рихтовку
винта. Материал гайки обеспечивает работу в условиях трения и имеет малые деформации
при термической обработке.
109
Получение деталей передачи с заданной точностью возможно при соблюдении
определенной последовательности механической и термической обработки. Предлагается
следующий ориентировочный маршрут техпроцесса изготовления ролика (аналогично и
винта).
Ном
ер
операции
Наименование и содержание
операции
1
2
Оборудо
-вание
3
Приспособл
ения и инструмент
4
Резец Т5К10
05
Токарная
16К20
ШЦ-0,05
СЦ Ф2,5
10
Термическая (улучшение)
Эл.
Печь
Ц-75
ИЧ-0,01
15
Слесарная (рихтовка)
Пресс
На стойке
ПВК24АСМ
К5
20
Круглошлифовальная
3132 (3Б
162)
600х203х63
ИЧ-0,01 на
стойке. Люнет
25
30
35
Токарная (разметочная)
Зубофрезерная
(зубошлифовальная)
Зубошевенговальная
16К20
5303ПТ
(5В 830)
5701
Резец Т5К10
Фреза
червячная m=0,5,
Ф50 мм
Шевер
m=0,5
Центра, ИЧ0,01
40
Контрольная
Нормалемер
,
Микрометр,
110
Проволочки
,
Ф 0,716
45
Термическая (Закалка до НRС
58-62) Т=900ºС, t=0,25)
Эл.
Печь
Керосин.
Масло веретенное
Ц-75
50
Термическая (стабилизация)
Т=180ºС, t=16ч (в вертикальном
положении)
Эл.
Печь
Призмы
Ц-75
ИЧ-0,01
55
Слесарная (рихтовка)
Пресс
На стойке
60
3132 (3Б
162)
Круглошлифовальная
ПВК24АСМ
К5
600х203х63
65
70
Сверлильная
центров)
(доводка
5100
Швейцария
3132
(3Б162)
Круглошлифовальная
Круг
конический
ПВК24АСМ
К5
600х203х63
Шарошка
Круг КА250 мм
75
Резьбошлифовальная
(предварительная)
80
Термическая
(старение
масле Т=250ºС
t=24ч
вертикальном положении)
85
Моечная
90
Круглошлифовальная
5822Б3
(Матрикс
ММS82)
в
в
230х450х24
Станфорд.
Англия.
Микроскоп БМИ1Ц
Эл.печь
Призмы
Ц-75
Моечная
машина ОСМ-1
3132
Т=35÷75ºС
ПВК
111
(окончательная)
24АОМ2-К5
600х209х63
Шарошка.
Круг
КА250
Англия
5822В3
95
Резьбошлифовальная
(окончательная)
(Матрик
с ММ582)
230х450х24
Проволочки
Ф 0,716
Микроском
5МИ-щ
100
105
Моечная
Моечная
машина ОСМ-1
Контрольная
Машина
для проверки
шага ходовых
винтов МС 14К
NA2CO3
Ориентировочный маршрутный техпроцесс изготовления гайки
Но
мер
операции
Наименование и содержание
операции
1
05
2
Оборудо
-вание
3
Токарная
16К20
Приспособл
ения и инструмент
4
Резец
Т5К10
ШЦ-0,05
10
15
20
Слесарная
Термическая
58…62)
2А125
(Закалка
Круглошлифовальная
НРС
Эл.печь
Ц-75
316М
ШЦ-0,05
Приспособл
ения и инструмент
ПВК 24
112
(ЗУ 142)
АОМ2-К5
ЗА24
25
Внутришлифовальная
(СШ
162)
ПВК 24
АОМ2-К5
Круг КА250
30
Резьбошлифовальная
ЗМ823
35
Моечная
ОСМ-1
Англия.
Микроскоп БМИ щ
NA2CO3
Машина
контролирующ
ая
40
Контрольная
Карл
Цейс
Ориентировочный техпроцесс изготовления зубчатого венца
Ном
ер
Наименование и содержание
операции
Оборудо
-вание
Приспособл
ения и инструмент
ШЦ-0,05
005
Токарная
162К20
Микрометр
Проводочки
010
Зубодолбежная
015
Термическая (Закладка)
5А12
(5111)
Долбяк
m=0,5
Эл.печь
Ц-75
020
Промывочная
025
Контрольная
ОСМ-1
NA2CO3
Как следует из конструкции передачи (рис. 1) ходовая гайка 5 может иметь
зубчатый венец, связанный через шестерню с опорным шаговым электродвигателем.
113
Исполнительный шаговый двигатель может быть соединен с центральным винтом 1.
Знакопеременное перемещение гайки 5 на уровне нановибраций может быть получено
путем изменения частоты вращения исполнительного двигателя.
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ДЕТАЛЕЙ АВТОМОБИЛЕЙ ПО ПАРАМЕТРАМ
МИКРОНЕРОВНОСТЕЙ
Орлов Ю.А., Серёгина А.А.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
При контроле и измерении шероховатости поверхностей пользуются методом
визуальной оценки, контактными и бесконтактными профильными методами, к которым
относятся: методы светового сечения, теневой проекции, микроинтерференционный и
растровый методы. В тех случаях, когда не представляется возможным непосредственно
измерить шероховатость поверхности, с измеряемой поверхности снимают слепок и
определяют параметры шероховатости поверхности по слепку.
При визуальной оценке поверяемую поверхность сравнивают с образцами шероховатости поверхности, которые выпускают по ГОСТ 9378-93 (ИСО 2632-1-85 и ИСО
2632-2-85). Образцы шероховатости изготовляют плоскими или цилиндрическими с
поверхностью сравнения не менее 30 × 30 мм. На каждом образце наносят номинальное
значение параметра Rа в микрометрах. По требованию заказчика вместе с параметром Rа
может быть нанесено действительное значение параметра Rz как справочное. Образцы
шероховатости комплектуются в наборы или изготовляются отдельными образцами по
видам обработки и материалам, из которых они изготовлены. Сравниваемые поверхности
и образцы шероховатости должны иметь тот же вид обработки и материал.
Сравнение поверхностей детали и образца невооруженным глазом дает удовлетворительные результаты только для грубых поверхностей (приблизительно от Rа = 0,6 0,8 мкм и более). Точность при визуальной оценке шероховатости может быть повышена
в случае применения лупы или микроскопов сравнения, например, микроскопа модели
МС-48. В некоторых случаях можно производить сравнение поверяемой поверхности с
поверхностью специально изготовленных образцовых деталей.
К приборам, которые производят измерение контактным профильным методом,
относятся профилографы и профилометры. Профилографы регистрируют координаты
профиля поверхности на записывающем приборе. Профилометры измеряют параметры
шероховатости и фиксируют их на шкале. В России профилографы и профилометры
выпускаются по ГОСТ 19300-86 заводом «Калибр». В некоторых моделях профилографы
и профилометры объединены в одном приборе. В качестве щупа в них используется
острозаточенная алмазная игла, перемещающаяся по неровностям. Механические
колебания иглы преобразуются в электрический сигнал. Радиус кривизны вершины иглы
выбирается из ряда 2+2; 5±1; 10±2,5 мкм.
Отечественной промышленностью освоен ряд моделей профилометров и
профилографов: модели 201 и 252 для лабораторных условий, а модели 253, 283 и др. –
для цеховых условий.
114
КОНТРОЛЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ
ДЕТАЛЕЙ АВТОМОБИЛЕЙ С ПОМОЩЬЮ КАЛИБРОВ
Орлов Ю.А., Серёгина А.А.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Для контроля гладких цилиндрических изделий типа валов и втулок, особенно в
крупносерийном и массовом производстве, широко применяют предельные гладкие
калибры (ГОСТ 2216-84). Калибры для валов называются скобами, а для отверстий —
пробками. Комплект калибров состоит из проходного и непроходного.
Годность деталей с допуском от 1Т6 до 1Т17, особенно при массовом и крупносерийном производствах, наиболее часто проверяют предельными калибрами. Комплект
рабочих предельных калибров для контроля размеров гладких цилиндрических деталей
состоит из проходного калибра ПР (им контролируют предельный размер,
соответствующий максимуму материала проверяемого объекта) и непроходного калибра
НЕ (им контролируют предельный размер, соответствующий минимуму материала
проверяемого объекта).
Деталь считают годной, если проходной калибр (проходная сторона калибра) под
действием собственного веса или усилия, примерно равного ему, проходит, а непроходной
калибр (непроходная сторона) не проходит по контролируемой поверхности детали. В
этом случае действительный размер детали находится между заданными предельными
размерами.
Рабочие калибры ПР и НЕ предназначены для контроля изделий в процессе их
изготовления. Этими калибрами пользуются рабочие и контролеры ОТК заводаизготовителя, причем в последнем случае применяют частично изношенные калибры ПР и
новые калибры НЕ.
Для установки регулируемых калибров-скоб и контроля нерегулируемых калибровскоб применяют контрольные калибры К–И, которые являются непроходными и служат
для изъятия из эксплуатации вследствие износа проходных рабочих скоб. Несмотря на
малый допуск контрольных калибров, они все же искажают установленные поля допусков
на изготовление и износ рабочих калибров, поэтому контрольные калибры по
возможности не следует применять. Целесообразно, особенно в мелкосерийном
производстве, контрольные калибры заменять концевыми мерами или использовать
универсальные измерительные приборы.
Валы и отверстия с допуском IT5 и точнее не рекомендуется проверять калибрами, так
как они вносят большую погрешность измерения. Такие детали проверяют
универсальными измерительными средствами.
Для снижения затрат на калибры стремятся увеличить их износостойкость. Так,
износостойкость калибров, оснащенных твердым сплавом, в 50–150 раз выше по
сравнению с износостойкостью стальных калибров и в 25–40 раз выше по сравнению с
износостойкостью хромированных калибров при повышении стоимости калибров только
в 3–5 раз.
115
МЕТРОЛОГИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА – ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ
Орлов Ю.А., Серёгина А.А.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
В документации, по которой изготавливается выпускаемая продукция, требования к
использованию сырья, материалам, комплектующим изделиям, технологическому
процессу, качеству готовой продукции, ее надежности и долговечности выражаются
количественными показателями, которые необходимо измерять (контролировать) на всех
стадиях производства, испытаний и эксплуатации продукции.
Метрологическая экспертиза, будучи неотъемлемой частью технологической
подготовки производства, является, по существу, ее первым этапом; без нее объективный
и достоверный контроль невозможен.
Важной особенностью метрологической экспертизы на всех этапах жизненного цикла
продукции является ее ведущая роль в обеспечении качества.
Разработанная в процессе подготовки производства нормативная, техническая,
конструкторская и технологическая документация, регламентирующая нормы точности,
методы, средства и условия измерений, порядок обработки результатов измерений,
должна быть подвергнута метрологической экспертизе.
Метрологическая экспертиза технической документации решает следующие вопросы:
- получения необходимой метрологической информации для выявления и устранения
причин, влияющих на качество исследований, разработок образцов новой техники и
новых технологий, а также научно-технической, нормативной, конструкторской и
технологической документации;
- повышения технического уровня измерений при осуществлении технологических
процессов;
обеспечения
достоверности,
сопоставимости
и
технико-экономической
эффективности измерений.
УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ МИКРОМЕТРИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ КАЧЕСТВА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Орлов Ю.А., Серёгина А.А.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Для точного измерения наружных и внутренних диаметров, толщин и глубин
применяются микрометрические инструменты. К ним относятся: микрометры различных
конструкций и назначения, микрометрические нутромеры и микрометрические
глубиномеры. Все типы микрометрических инструментов работают по принципу
использования взаимного перемещения винта и гайки. Наибольшее распространение
имеют микрометры. Они выпускаются следующих типов: микрометры гладкие
обыкновенные, микрометры с плоскими вставками, микрометры рычажные, микрометры
резьбовые. Все микрометрические инструменты имеют точность отсчета 0,01 мм.
Микрометры гладкие предназначены для измерения наружных размеров и длин гладких
116
деталей. Согласно стандарту микрометры выпускаются со следующими пределами
измерений: 0—25, 25—50, 50—75, 75—100 и далее через 25 мм до 275—300 мм, а затем
300—400, 400—500 и 500—600 мм.У всех микрометров максимальное перемещение
микрометрического винта составляет 25 мм, что способствует сохранению необходимой
точности. При более длинных винтах точность была бы ниже вследствие накопления
ошибок при изготовлении винта. У трех последних типов микрометров с разницей в
пределах измерения в 100 мм ход винта также равен 25 мм,а увеличение пределов
измерений достигается за счет применения сменных пяток. Микрометр состоит из скобы,
в которую запрессованы с одной стороны неподвижная пятка, с другой — стебель.
Стебель имеет внутри нарезку, в которую ввинчивается микрометрический винт. Винт
неподвижно скреплен с барабаном, к торцу которого привернут корпус трещотки. При
вращении трещотки вращается барабан и микрометрический винт. Трещотка служит для
обеспечения постоянной величины зажатия измеряемых деталей и, следовательно,
точности измерения. Закрепление винта в определенном положении производится
стопором. На стебле вдоль его оси нанесена черта, по обе стороны которой расположена
шкала, где с одной стороны указаны целые миллиметры, с другой стороны —
полумиллиметры. На конической части барабана нанесена круговая шкала, имеющая 50
делений. Шаг микрометрического винта равен 0,5 мм, т. е. за один оборот винт
перемещается на 0,5 мм, а при повороте на одно деление барабана продольное
перемещение составит 0,5 : 50 = 0,01 мм. Отсчет размеров производится по шкале на
стебле (целые миллиметры и полумиллиметры) и по шкале на барабане (сотые доли
миллиметра). Считаются те деления на стебле, которые находятся слева от скошенного
края барабана, и то деление на барабане, которое совпадает с продольной чертой на
стебле. Перед проведением замеров проверяют нулевые положения микрометра. Для этого
при помощи трещотки перемещают микрометрический винт до соприкосновения его с
неподвижной пяткой при пределах измерения 0—25 мм или с установочной мерой при
других пределах измерения. Размер установочной меры должен быть равен нижнему
пределу измерения микрометра. При этом у исправного микрометра должны совпадать
нулевой штрих барабана с продольной чертой стебля, а кромка барабана — с нулевым
штрихом шкалы стебля.
УДК 621.3.049
ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА АВТОМОБИЛЬНЫХ КОМПОНЕНТОВ
Петрова И.В.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Согласно требованиям стандартов ИСО 16949-2009 и ГОСТ Р 51814.1-2009 с
системам менеджмента качества при производстве компонентов автотранспортных
средств потребитель должен подтвердить уровень качества технологических процессов
(ТП) заданным значениям показателей воспроизводимости и пригодности. Критические
значения показателей возможностей процессов устанавливаются потребителем
автокомпонентов и фиксируются в контрактах. Кроме этого указанные показатели
117
должны периодически подтверждаться согласно требованиям ГОСТ Р 51814.4-2005 при
проведении процедуры одобрения производства автокомпонентов (PPAP).
По ГОСТ Р 50779.44-2001 показатели возможностей нормируются для одного
показателя качества ТП при условии нормального распределения его значений. Однако в
большинстве случаев уровень качества ТП характеризуется множеством показателей,
которые также могут быть взаимно коррелированны. В работе решается задача оценки
индексов воспроизводимости и пригодности ТП для многомерного процесса при
произвольном законе распределения по интервальным оценкам.
Индекс воспроизводимости многомерного ТП определяется как отношение мер
допусков и поля рассеивания совместного распределения контролируемых параметров [12]. Индекс воспроизводимости процесса по j-му показателю С pj при двустороннем
симметричном поле допуска и многомерной нормальной модели определяется из
выражения [1]
С pj 
USL j  LSL j
Rj
,
где USLj, LSLj - границы допуска j-го параметра, R j - аналог одномерного рассеивания 6σ
по j-му параметру. Величина R j определяется по формуле
R j  2 c Tj Sc j T 2 n ,
где cj — вектор-столбец из рэлементов, содержащий нули во всех строках, кроме j-й, и
единицу в j-й строке; S — выборочная оценка ковариационной матрицы; n — объем
выборки; T 2 - статистика Хотеллинга.
В статистически управляемом состоянии ТП должно выполняться условие
2
Tt2  Tкр
,
2
где Tкр
- контрольная граница карты Хотеллинга. Следовательно, индекс
воспроизводимости будет рассчитываться как
С pj 
USL j  LSL j
2
2 c Tj Sc j Tкр
n
.
При одностороннем допуске индексы воспроизводимости рассчитываются по
формулам
С puj 
x j  LSL j
USL j  x j
, С plj 
,
Rj
Rj
где x j - среднее арифметическое по j-му показателю качества.
Определив число риндексов воспроизводимости по каждому показателю качества
процесса, за индекс воспроизводимостиCpмногомерного процесса предлагается принять
минимальное из этих значений.
Индекс смещенности процесса по j-му показателю, учитывающий несовпадение
среднего x j с целевым  j , равен
118

2 j  x j

C pkj  C pj 1  k j  C pj 1 
 USL j  LSL j





 .

Расчет параметров законов распределения выполняется по выборочным значениям
контролируемого параметра. Следовательно, индексы СР и СРk будут определяться как
статистики на основе выборочных данных. Таким образом, процедура оценки точности и
стабильности технологического процесса будет представлять собой проверку
параметрических гипотез H0 по следующим неравенствам
CPk  CPk кр , CP  CP кр ,
где CP кр , CPk кр - квантили распределений индексов СР и СРk соответствующие уровню
значимости  . CP кр , CPk кр определяются из выражений


1
1
CP H0 , , CPk кр  FCpk
CP кр  FCp
C pk H 0 , ,
1
1
где FCp
, FCpk
- обратные функции распределения статистик СР и СРkпри условии
справедливости гипотезыH0. Критическое значение уровня значимости  принимают
равным 0,05; 0,01, 0,005, 0,001 исходя из требуемого уровня надежности результата и
полученного объема выборки.
С учетом погрешности измерения значений Х выборочные значения Yможно
представить как Y  X   X , где ΔХ - погрешность измерения значений контролируемого
параметра. Влияние ΔХ и конченого объема выборки приведет к увеличению вероятностей
ошибок первого и второго рода, которые определяются по оперативной характеристике
метода контроля.
Для расчета оперативной характеристики необходимо знать вид и параметры
функций распределения вероятностей FCp , FCpk для j-го показателя параметра. Для их
определения целесообразно использовать метод статистических испытаний. Оперативная
характеристика Pa по индексам воспроизводимостиСР и СРkопределяется как
Pa C P  
1 m 1, C Pi  C P кр
1 m 1, C Pki  C Pk кр
, Pa C Pk    
,


m i 1 0 , иначе
m i 1 0 , иначе
где СРi, СРki - векторы рассчитываются по результатам моделирования результатов
измерений Yj-го показателя для заданных законов распределения X и ΔХ и объема
выборки; m – число генерируемых выборок.
Значения квантилей C P кр , C pk кр рассчитываются как процентили, по моделируемым
векторам выборочных индексов воспроизводимости.
Полученные выражения и методика позволяют оценить соответствие ТП заданным
спецификациям по индексам воспроизводимости и пригодности при произвольных
законах распределения контролируемых параметров и погрешностей измерения на основе
их интервальных оценок.
Библиографический список
119
1. Клячкин В.Н. Оценка воспроизводимости многомерного процесса // Методы
менеджмента качества.–2003.–№ 1.–С. 41–43.
2. Кейн В.Э. Воспроизводимость процесса // Курс на качество. – 1994. – № 2. – С. 87–114.
УДК 621.3.049
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ Хs – КАРТЫ ДЛЯ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА АВТОКОМПОНЕНТОВ
ПРИ УСЛОВНО-НОРМАЛЬНОМ ЗАКОНЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБОРКИ
Родина А.А.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Введение системы метода качества согласно требованию ИСО ТУ 16949 или ГОСТ Р
51814.1-09г. Это предполагаемые внедрения статического метода, для оценки уровня
качества оценки производства качества. ГОСТ Р 51514.3-05 и ГОСТ Р50779.42-99
регламентирует применение контрольных карт Шухарта для оценки статического
управляемости процесса при нормальной аппроксимации измеряемого параметра или
выборочных статистик. При малой выборки нормальной аппроксимация среднего
квадратичного отклонения приводит к росту ошибок 1-2 рода, при контроле процесса это
приведет к существенным ростам экономических потерь. В работе рассматривается задачи
применения использования Хз – карт для оценки качества технологического процесса
производства автокомпонентов при условно-нормальном законе распределения выборки в
условиях ненормального распределения контролируемых параметров при реализации
контрольного процесса.
Применение контрольных карт обусловлено необходимостью оценки точности и
стабильности технологического процесса производства автокомпонентов. Одной из наиболее
распространенных контрольных карт является карта средних арифметических и средних
квадратических отклонений (Xs-карта, рис. 1). Xs-карта позволяет оценить влияние случайных
и систематических погрешностей для m выборок равного объема.
Xs-карта
s-карта
X-карта
si
Xi
UCLX
X
LCL X
UCLS
i
s
i
LCLS
Рис. 1. Контрольная карта средних арифметических и средних квадратических
отклонений
Общие средние величины
X и s определяются по формулам
120
m
∑X
X=
i =
m
m
∑s
i
,
s=
i =
(1)
i
m
где X i , s i - средние арифметическое и среднее квадратическое отклонение i-й выборки.
Для нормальной модели технологического процесса верхние и нижние контрольные
границы UCL X , LCL X , UCL S , LCL S определяются как ±3 средних квадратических
отклонения X i , s i . Однако в некоторых случаях закон распределения измеряемой величины
имеет условно-нормальное распределение или противоречит нормальному. В этих случаях в
качестве исходного предположения о законе распределения измеряемой величины вместо
нормального закона принимают распределение Стьюдента. Для указанной модели
технологического процесса контрольные границы рассчитываются по формулам
UCL X = X + t P  X ,
LCL X = X - t P  X
(2)
UCLS = s + t PS , LCLS = s - t P S
где t P - квантиль распределения Стьюдента при числе степеней свободы равном n и
доверительной вероятности РД,  X - среднее квадратическое отклонение X , S - среднее
квадратическое отклонение s , n – объем выборки.
Для определения контрольных границ при построении Х-карты примем
t PX = E  s ,
(3)
где E  - коэффициент, учитывающий взаимосвязь между величинами контрольных границ и

средним ско. Общую дисперсию выборки  общ
можно разложить на дисперсию по





подгруппам внгр
и межгрупповую дисперсию мжгр
, следовательно общ
.
= мжгр
+ внгр
Поскольку точечной оценкой внутригрупповой дисперсии является среднее ско s = внгр , а
общая дисперсия определяется из отношения  X = общ
t P  общ
n = E внгр .
F = [s ] при
Коэффициент
E
определяется
n,
то выражение (3) примет вид
как
E  = s n [t P ].
Поскольку
 = n,   = n,  , где F – квантиль распределения Фишера с числами
степеней свободы ν1, ν2 и уровнем значимости α, то коэффициент E  равен
E  = Fn ,m, n t P
(4)
Контрольные границы Х-карты рассчитываются по формулам
UCL X = X + E  s , LCL X = X - E  s .
(5)
Учитывая взаимосвязь между средним ско выборки и средним квадратическим
отклонением среднего арифметического s  = F S , выражения (2) можно записать как
UCLS = s + t P s
[
F = s+ tP
]
F = F s , F =  + t P
F,
(6)
121
[
]
F = F s , F =  - t P
F = s - t P
LCLS = s - t P s
F,
где F , F - коэффициенты, учитывающие положение контрольных границ s-карты и средним
ско в зависимости от объема выборки и доверительной вероятности.
При анализе систематических погрешностей рассчитывают средние значения X rv , srv и
контрольные границы Xs-карты UCL Xrv , LCL Xrv , UCL srv , LCL srv за исключением грубых
промахов
m-k
∑X - ∑X
i
X rv =
m-k
k
i =
∑s - ∑s
i
i =
, s rv =
m-k
k
i
i =
i =
i
(7)
,
m-k
где k – количество исключенных измерений из X и s карт.
Для расчета контрольных границ X-карты UCL Xrv , LCL Xrv воспользуемся отношением
 = s rv c , где σ0 - среднее квадратическое отклонение среднего арифметического выборки
за исключением измерений выходящих за контрольные границы; c - коэффициент
взаимосвязи между скорректированной величиной srv , объемом выборки и величиной σ0.
Выполнив подстановку в (4) получим
Fn ,m, n
s
s = E  rv ,
tP
c
(8)
где E4 - коэффициент взаимосвязи контрольных границ UCL Xrv , LCL Xrv и среднего
квадратического отклонения σ0 с учетом доверительной вероятности и объема выборки.
Отсюда E  = c Fn , m,  n t P . Таким образом, контрольные границы скорректированной Xкарты рассчитываются по формулам
UCL X = X + E  s , LCL X = X - E  s .
(9)
Для расчета контрольных границ скорректированной s-карты примем F s = F , где F7 –
коэффициент взаимосвязи величины верхней контрольной границы s-карты UCLsrv и
[
среднего квадратического отклонения σ0. Отсюда,  + t p
коэффициента F7 примет вид
[
F =  + t p
]
F c
]
F s = F s rv c  и выражение для
. Аналогично для нижней контрольной границы
s-карты F s = F , где F8 – коэффициент взаимосвязи величины нижней контрольной
границы s-карты LCL srv и среднего квадратического отклонения σ0, следовательно
[ - t
p
]
[
F s = F s rv c  . Значение коэффициента F8 определяется как F =  - t p
]
F c  . Таким
образом, расчет контрольных границ скорректированной s-карты выполняется по формулам
UCLS = F s rv , LCLS = F s rv .
Полученные
выражения
позволяют
провести
(10)
анализ
влияния
случайных
и
систематических погрешностей технологического процесса при условно-нормальном законе
122
распределения выборки на характеристики качества технологического процесса производства
автокомпонентов при помощи Xs-карты.
ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ РАБОТЕ ПРОЕКТНЫХ
КОМАНД
Романов В.Н. Гордеева С.П.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
С 2002 года на ОАО «Завод «Автоприбор» начались работы по внедрению
требований стандарта ИСО/ТУ 16949:2002 (сегодня это ИСО/ТУ 16949:2008). Одним из
основных направлений стали действия по проектированию и разработке новых изделий.
Это направление кроме п.7.3 ИСО/ТУ еще и регламентировано обязательным
приложением к стандарту «Руководством APQP».
Первое, на что было обращено внимание исполнителей — это организация
проектирования новых изделий. Для каждого вновь разрабатываемого изделия были
созданы межфункциональные проектные команды, в каждую из которых входили
представители отделов главного конструктора, главного технолога, главного метролога,
службы качества, отдела маркетинга, службы закупок, отдела испытания, и других ( в
зависимости от специфики объекта). Эти специалисты включались в работу на ранних
этапах: например, технолог, метролог, снабженец принимали участие в FMEA-анализе
конструкции и процессов, который проводится еще до оформления конструкторской и
технологической документации. Служба закупок начинала работу с поставщиками на
стадии определения требований к закупаемым материалам и комплектующим, когда
происходит выбор потенциальных поставщиков и им выдвигаются требования, в том
числе и по формированию документов для проведения одобрения производства (РРАР) и
т. д.
Второе — для эффективной реализации проекта требовался подробный план работ
(план обеспечения качества - ПОК), который охватывал бы все виды деятельности
проектной команды. Кроме того, этот документ должен быть «живым», т. е. команда
должна иметь возможность отслеживать его реализацию и оперативно вносить туда
дополнения и изменения.
Для решения данной проблемы сначала был выбран формат ПОК. Были опробованы
как обычные документы в формате Word, так и таблицы Excel. Наиболее подходящим
оказался формат MSProject, который позволял формировать графики работ в формате
диаграммы Ганта, «связывать» отдельные пункты плана, отслеживать и регистрировать
их выполнение.
Казалось бы решение было найдено, управление проектом осуществлялось успешно.
Но после того, как появлялись все новые и новые проекты, появилась и новая проблема —
как управлять двумя, тремя и более проектами? Как решить проблему «перегрузки» ряда
специалистов, которые включались практически в каждый новый проект?
123
Проблему помогло решить внедрение программы WebAccess. В связи с этим
изменилась система планирования работы проектных команд Каждый член проектной
команды формирует на базе типового ПОК свою часть работ (за которую он несет
ответственность) и направляет предложения администратору проекта. Администратор
проекта сводит предложения каждого члена команды в общий ПОК, используя программу
MSProject. Специфические требования потребителей по формированию дополнительных
документов также вносятся в ПОК в виде дополнений.
План обеспечения качества содержит следующие графы: «Наименование задачи»
(Taskname), «Дата начала задачи» (Start), «Плановая дата окончания задачи» (Finish),
«Исполнители» (Resourcesnames), «Фактическая дата завершения задачи» (Actualfinish),
«Трудозатраты» (Work), «Фактические трудозатраты» (ActualWork), «Длительность»
(Duration). В качестве исполнителей могут выступать конкретные лица (члены проектной
команды) или подразделения завода (в данном случае в ПОК указывается ФИО
руководителя структурного подразделения). В ПОК обязательно отражаются сроки
проведения анализа проекта. ПОК обсуждается на собрании команды. После согласования
с проектной командой администратор направляет ПОК начальнику ОТОдля проведения
анализа загрузки персонала. Начальник ОТО размещает ПОК в WebAccess и оценивает
загрузку персонала с учетом всех действующих ПОК. В случае превышения трудозатрат
(более 8 часов в день) ПОК корректируется. В случае, если выполнение каких-либо работ
в установленные сроки невозможно из-за недостатка ресурсов и руководитель проекта не
имеет достаточных полномочий для решения данной проблемы, вопрос о привлечении
дополнительных ресурсов или корректировки сроков выполнения проекта выносится на
заседание КУП. После устранения всех замечаний руководитель проекта направляет ПОК
администратору для публикации. После публикации ПОК всем задействованным лицам
направляются по электронной почте уведомления о запланированных мероприятиях, в
которых они являются исполнителями. На основании плана обеспечения качества,
руководители подразделений планируют работу персонала своего подразделения и
обеспечивают необходимыми ресурсами. Просмотр запланированных мероприятий и
отметка о фактических трудозатратах и
выполнении мероприятий осуществляется
исполнителями в СС.452 по мере выполнения задания. При отметке об исполнении
мероприятия в поле «Заметки» необходимо делать краткие комментарии (номер
документа, краткий отчет о проделанной работе).
В случае, если исполнителем является подразделение, то отчет предоставляет
руководитель данного подразделения. Администратор контролирует своевременность
проставления отметки о выполнении работ ответственными исполнителями. В случае
нарушения сроков, информация передается руководителю проекта для определения
причин и разработки корректирующих действий.
Таким образом, мы имеем управляемость внутри проектной команды, более
сбалансированную загрузку персонала, возможность оценивать реализацию проекта
практически в режиме on-line, своевременно выявлять проблемы в проекте, и в целом,
обеспечить реализацию всех необходимых требований ИСО/ТУ 16949 в проектах , так как
все планы обеспечения качества формируются на базе типового шаблона, который
содержит все основные шаги, которая должна пройти проектная команда в своей работе.
124
КОМПЬЮТЕРНАЯ ПРОГРАММА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ
Романов В.Н. Гордеева С.П.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Согласно требованиям ИСО/ТУ 16949 (п. 7.1 и 7.3), организация должна разработать
карты потока процесса (ProcessFlowChart), планы управления. Эти документы заменили
технологические процессы. Кроме того, на всех рабочих местах должны быть рабочие
инструкции. Таким образом, должны быть разработаны три документа, которые
регламентировали одни и те же требования — технологический процесс. Изначально
алгоритм формирования данного комплекта документов строился следующим образом:
сначала технолог формировал карту потока процесса (рисовал ее вручную, используя
AutoCad или аналогичные программы). Затем создавался план управления (в MSWord), а
на основе плана управления — рабочая инструкция (также в MSWord). Поскольку
форматы карты потока процесса, плана управления и рабочей инструкции различны,
создание плана управления, а затем и рабочей инструкции проводится на основе
предыдущих документов, но технологу требуется набирать всю информацию заново.
Отсюда появлялись нестыковки содержания данных документов, которые объяснялись
человеческим факторов, ведь информация переписывалась дважды. Выходом из
создавшейся ситуации стало создание собственного программного продукта «Комплект
технологической документации», суть которого состоит в следующем: создается один раз
технологический набор, т. е. требования к технологическому процессу, определяются
операции, оснащение, необходимый контроль и т. п. И в таком виде информация хранится
в сети. При необходимости, открыв требуемый технабор, технолог выбирает вид
документа, и распечатывает либо карту потока, либо рабочую инструкцию, либо план
управления. Т.о. вероятность расхождения информации в документах сведена к нулю.
Согласование технологических документов также проводится в электронном виде. При
необходимости внесения изменения в технологический набор, создается новая версия и
аннулируется предыдущая. Эта программа позволила сократить и расход бумаги на
предприятии. Поскольку в обязательном порядке на рабочем месте должна быть рабочая
инструкция, печатается только данный документ, в распечатке планов управления и карт
потока нет необходимости, во-первых, всегда можно посмотреть информацию в
компьютере, во-вторых, рабочая инструкция содержит всю информацию и абсолютно
идентична по содержанию с остальными документами, то ею вполне можно
руководствоваться непосредственно в производстве. Планы управления и карты потока
необходимы для согласования с потребителем, для проведения FMEA.
УДК 621.3.049
МЕТОДИКА СИНТЕЗА МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОВЕРКИ
СЧЕТЧИКОВ АКТИВНОЙ ЭНЕРГИИ В УСЛОВИЯХ АПРИОРНОЙ
НЕДОСТАТОЧНОСТИ ИНФОРМАЦИИ
Сальников Н.А.
125
(Россия, Владимир, ВлГУ)
В работе рассмотрена задача синтеза метрологического обеспечения поверки
счетчиков активной энергии с учетом обеспечения требуемой полноты, точности,
продолжительности и стоимости поверки в условиях априорной недостаточности
информации. Синтез метрологического обеспечения поверки счетчиков активной энергии
основан на выборе варианта реализации системы поверки, соответствующего
минимальному значению критерия
Для выбора параметров систематической поверки счетчиков электрической энергии
необходимо учитывать стоимость рабочих эталонов - Cэт. и величину потерь от ошибок
первого и второго рода при поверке - Cп.
Cсист.пов.  Cэт.  Cпов.
где C сист.пов. это суммарная стоимость реализации системы поверки.
Расчет C сист.пов. сложно определить в условиях априорной недостаточности
информации, поэтому целесообразно перейти к относительному показателю Q, при этом
согласно требованиям нормативно технической документации , например ГОСТ 8.022-91
«Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств
измерений силы постоянного электрического тока в диапазоне 1  10 16  30 А» нормируется

или задается предельное значение Р.Э.
 СЧ .
 P P

n
 

Cj
1j
2j
,
Q  min  

K j , при Р.Э.   Р.Э. 
C
max
 СЧ .   СЧ .  ДОП .

j 1  P1 j  P2 j max


(1)
где P1, P2 - значения ошибок первого и второго рода по j параметру; Сj- стоимость средств
поверке по j параметру; Сkmax- максимальная стоимость средств поверки по j параметру
из рассматриваемых вариантов реализации; Kj – коэффициент, учитывающий
продолжительность контроля, определяется из выражения Kj=tj/tmax, где tj - время,
затрачиваемое на поверку сравниваемым средством поверки, tmax - время, затрачиваемое
на поверку средством поверки, имеющим максимальную стоимость.
C j  C Р.Э. j  C ВСП .ОБ . j  C ПОВ.Р.Э.  C РЕМ .ЭКПЛ .Р.Э. M
где M – ожидаемое количество лет эксплуатации
Однако в процессе сбора исходных данных при расчете критерия (1) могут быть
неизвестны: виды законов распределения значений контролируемых параметров и
погрешностей их измерения; среднее квадратическое отклонение разброса значений
контролируемых параметров. В случае отсутствия указанной информации значение
критерия (1) может быть представлено в виде интервальной оценки. Выражение для
расчета относительной погрешности критерия (1) примет вид
126

 РНЗj
H j  РНЗj   РНЗ max

РНЗ max

Q  
РНЗj
C kj
j 1 
Hj 
Kj
 Р
C k max
 НЗ max
n
где  Р
НЗj





(2)
, Р
- относительные погрешности определения вероятности неверного
НЗ max
заключения и максимальной вероятности неверного заключения при поверке
параметру соответственно.
по j-му
При сравнении вариантов реализации системы контроля в случае, когда интервальные
оценки критерия (1) не пересекаются, в качестве предпочтительного выбирается вариант с
меньшим значением точечной оценки. В противном случае, задача выбора решается на основе
проверки параметрической гипотезы о равенстве двух средних генеральных совокупностей с
известными дисперсиями. Для проверки гипотез H0: Q1≠Q2 и H1: Q1=Q2 (рис. 1) рассчитывается
2
2
статистика zнабл  Q2  Q1   Q 2 k   Q1 f , где Q1, Q2 – точечные оценки критерия (1) для двух


сравниваемых вариантов;  Q
 ,  Q  - дисперсии Q1 и Q2, рассчитываются из выражения (2); k,
f – числа степеней свободы Q1 и Q2. Гипотеза H1 принимается, если z набл  Ф /     , где
Ф / - обратная функция Лапласа, α – уровень значимости.
Рис. 1. Схема сравнения вариантов реализации системы поверки в условиях априорной
недостаточности информации
Предложенная методика позволяет провести синтез системы поверки счетчиков активной
энергии с учетом обеспечения требуемой полноты, точности, продолжительности и стоимости
поверки в условиях априорной недостаточности информации.
УДК 621.3.049
УВИДЕТЬ НЕВИДИМОЕ ИЛИ НАКАНУНЕ ТРЕТЬЕЙ РЕВОЛЮЦИИ …
НАНОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ
127
Сергеев А.Г.
(Россия, Владимир, ВлГУ)
Мир сегодня, тем более Россию, трудно удивить какой-либо революцией, которые
происходят постоянно, нередко принимая странные эпитеты – буржуазная,
социалистическая, социальная, великая, бархатная, революция роз (Грузия), оранжевая
(Украина), бунт диких дракул (Молдова) и т.п. Безусловно, влияние подобных революций
на сообщества, где они происходят, велико. Реакция же на них окружающего мира –
весьма неоднозначна. Поэтому мировой опыт свидетельствует, что говорить о них как о
прогрессивном явлении, как правило, не приходится.
Но есть революции, безусловно, имеющие глобальный характер и несущие всему
миру прогресс. Это научно-технические революции. На сегодня можно считать
свершившимися две такие революции.
Первая носила индустриально-энергетический характер. Она преобразовала облик
мира со второй половины XVIII века путем качественного изменения производимой
энергии, машинного производства и перестройкой экономик государств.
Вторая научно-техническая революция – информационная - с 70-х годов ХХ века
связана с качественными изменениями в процессах получения, переработки, передачи и
хранения информации. Полупроводники, интегральные микросхемы, компьютеры и
Интернет на глазах нынешнего поколения людей изменили мир.
С конца ХХ века мир стоит на пороге третьей научно-технической революции –
нанотехнологической. В начале XXI века слова «нанотехнология», «наноиндустрия»,
ранее известные относительно узкому кругу специалистов, стали широко использоваться
практически во всех сферах деятельности человека. Полагают, что термин
«нанотехнологии» впервые ввел в 1974 г. японский исследователь Танигути.
Правда, российский академик А.И. Русанов считает, что само слово «нано» - это
жаргон, внесенный неспециалистами в коллоидную химию. Ученые, давно работающие в
области коллоидной химии с мелкораздробленными частицами, употребляют
классический устоявшийся термин «ультрадисперсные системы». Академик сетует:
«получается, что если выражаться правильным научным языком, то финансирования не
получишь, потому что пропуском сейчас звучит только «нано». Тем не менее,
корректировка определений вряд ли состоится из-за широкого распространения слова
«нано» во всем мире. Само слово «нано» означает одну миллиардную долю чего-либо.
Поэтому нанометр (нм) – миллиардная часть метра (1 нм = 10-9 м). Это примерно размер
атомов, от взаимного расположения и количества которых зависит вид того или иного
вещества, а также его свойства. К нанообъектам относятся все структуры, имеющие
размеры до 100 нм.
Нелишне помнить, что все органические вещества, вирусы, бактерии, животные и
люди образованы всего из трех наименований атомов (с небольшими добавками) –
углерода, кислорода и водорода. Все зависит от формы кристаллической решетки или
структуры химической молекулы, содержащей атомы. Действительно, одни и те же
атомы углерода в одной структуре образуют мягкий графит, а в другой – образец
твердости – алмаз. Ученые говорят: «Твердое тело – это не то, что ощущается твердым, а
то, что имеет упорядоченную структуру».
128
Физики научились манипулировать молекулами и даже строить монокристаллы из
так называемых «квантовых точек» - искусственных атомов. Квантовые точки
представляют собой большие молекулы, состоящие из нескольких тысяч атомов. Самое
замечательное заключается здесь в том, что искусственные атомы реагируют друг на
друга точно так же, как и натуральные, и вступают в те же связи. Проще говоря, вещество,
созданное из искусственных атомов, не будет отличаться по своим свойствам от
природного. Манипулируя числом электронов, можно превратить искусственный свинец в
искусственное серебро или золото - и обратно. Мечта средневековых алхимиков
воплощается в жизнь в XXI веке!
Сегодня нанотехнологии бурно развиваются в таких областях, как информатика,
электроника, медицина, строительство, сельское хозяйство.
Перспективными направлениями развития нанотехнологий для получения новых
структур являются: углеродные, наноструктурированные металлические, керамические и
композиционные материалы; наноматериалы для фотоники; магнитные органические и
полимерные наноматериалы.
Масштабное применение нанотехнологии нашли в космической технике, что
позволит радикально улучшить массо-габаритные характеристики космических
аппаратов, продлить сроки их пребывания на тех или иных орбитах, решить проблемы
энергообеспечения функционирования этих аппаратов. Именно использование
наноматериалов и наномеханизмов может сделать реальностью пилотируемые полеты на
планеты, окружающие Землю.
Таким образом, на сегодня уже определился некийнаномир, включающий:
 нанонауку – изучающую свойства наночастиц и наноструктур и путей синтеза
из отдельных наноэлементовнаносистем;
 нанотехнологии как освоение достижений нанонауки путем разработки и
изготовления наноустройств и наносистем;
 наноиндустрию,
нанотехнологии;
осуществляющую
промышленное
освоение
достижений
 нанометрологию – науку об измерениях физико-химических величин в
нанодиапазоне.
Сегодня получение любого продукта осуществляется по принципу «сверху-вниз».
То есть из большого объема заготовительного материала получают необходимую
продукцию с нужными характеристиками (деталь из большой болванки – заготовки,
металл из большого количества руды, транзистор из большой номенклатуры
комплектующих материалов, рубашку из большого куска полотна и т.п.). При этом в
потребительский продукт в среднем превращается не более 10 % (иногда даже 1,5-2 %)
исходного сырья, остальное идет в отход. Учитывая, что все земные ресурсы ограничены
и конечны, тупиковый путь развития по изложенному принципу очевиден.
Нанотехнологии предлагают процесс «снизу вверх», т.е. создание материалов с
заранее заданными свойствами из отдельных молекул и атомов. Именно так происходит и
в природе, когда из элементарных клеток вырастают разнообразные живые организмы.
Реализация принципа «снизу вверх» и определяет третью фазу научно-технической
129
революции, очевидцами и в разной степени участниками которой все мы, живущие в
начале XXI века, и являемся.
Сегодня нужно говорить о глобальном рынке нанотехнологий, на который мы
выходим. К 2014 г. с их помощью будет производиться примерно 17% продукции в мире.
В развитых странах нанотехнологии уже применяют при производстве 80 групп
потребительских товаров, 600 видов сырьевых материалов, комплектующих изделий и
промышленного оборудования.
Современные исследователи считают, что основанием прогресса в сфере «нано»
стало изобретение в 1948 г. транзистора, который преобразует электрические сигналы.
При производстве изделий технологам на одной полупроводниковой кремниевой
пластине сначала удалось разместить несколько транзисторов, потом – целые схемы,
которые стали называть интегральными. В течение двух десятилетий обычные
интегральные схемы сменились большими, с числом размещенных транзисторов до 10000,
затем сверхбольшими (100000), а сегодня счет идет уже на миллионы. Естественно, что
размеры элементов интегральных схем при этом стремительно уменьшались. В серийных
схемах они сжались до 2-3 микрометров, а в отдельных образцах и до 0,1-0,2 микрометра,
т.е. до 100 нанометров. Таким образом, размеры элементов устремились к размерам атома
в нанометровый диапазон.
Поскольку впервые слово «атом» мир узнал еще в 400 г. до н.э. от
древнегреческого философа Демокрита, то именно его можно считать «отцом»
современной наноиндустрии. На интуитивном уровне человечество всегда пользовалось
нанотехнологиями. Например, установлено, что в древние и средние века при
производстве фарфора, стекла, мозаики, дамасской стали и многого другого
использовались наночастицы золота, серебра (например, знаменитая чаша Ликурга в
Британском музее) и других металлов, придающих изделиям необыкновенный цвет,
устойчивость к внешним воздействиям, твердость и стойкость.
В 1883 г. американский изобретатель Джордж Истмен (основатель компании
«Kodak») изготовил фотопленку. Процесс фотографии также основан на нанотехнологиях,
поскольку его суть – это образование наночастиц серебра под действием солнечного
света.
Дальнейшее развитие научных исследований в сфере нанотехнологий относится
уже к ХХ веку. В 1931 г. немецкие физики Макс Кнолл и Эрнст Руска создали
электронный микроскоп, который впервые позволил исследовать нанообъекты. В эти же
годы в Ленинградском физико-техническом институте (ЛФТИ) проводятся исследования
в области полупроводников, заложившие основы современной электроники. Сотрудник
ЛФТИ Г.А. Гамов 70 лет тому назад теоретически обосновал так называемый эффект
туннелирования, который сегодня широко используется в нанотехнологиях. Г.А. Гамов
впервые доказал возможность преодоления электротоком энергетического барьера даже в
случае, когда его энергия меньше высоты барьера.
Открытие Г.А. Гамова помогло понять свойства и поведение полупроводников и
сверхпроводников. Лишь 30 лет спустя появились туннельные диоды японца Есаки.
В 1982 г. два физика Герд Бинниг и Генрих Рорер в Исследовательской
лаборатории фирмы IBM в Цюрихе (Швейцария) сконструировали прибор совершенно
нового типа, с помощью которого можно было рассматривать отдельные атомы на
130
поверхности. Создателям этого прибора - сканирующего туннельного микроскопа
(сокращенно – СТМ) – в 1986 г. была присуждена Нобелевская премия. В основу
изобретения ученых лег туннельный эффект.
Классическая физика утверждает: «в электрической цепи, разорванной барьером из
изолятора, ток течь не будет». Квантовая же механика допускает, что если барьер
достаточно тонок, то электроны могут «туннелировать» (просачиваться) сквозь него. Чем
тоньше барьер, тем выше вероятность туннелирования электрона.
Сегодня во всем мире создана гамма микроскопов, использующих различные
физические принципы. Эти микроскопы позволяют «разглядывать» структуры материалов
и сплавов с точностью до атома. Реализовано достижение Левши из сказки Н. Лескова.
Первый русский нанотехнолог, сумевший подковать блоху, утверждает, что «увидеть
надписи на гвоздиках, которыми подкована блоха, можно только в мелкоскоп с
увеличением в пять миллионов раз», что в точности соответствует увеличению
современного СТМ!
В нынешних условиях прогресс в области нанометрологии напрямую зависит от
степени участия в разработке проблем наноиндустрии самого государства.
Первой страной, оценившей фантастические возможности нанотехнологии, стали
США. Еще в период 1996-1998 годов США поставили цель – стать мировым лидером
практически во всех видах наноиндустрии. В феврале 2000 года была принята обширная
долгосрочная научно-техническая программа под названием «Национальная
нанотехнологическая инициатива», рассчитанная на 20 лет. Президент США, представляя
эту программу, особо выделил три важных направления:
 создание новых высокопрочных и в то же время сверхлегких материалов;
 разработка и создание сверхмощных информационных систем сверхмалых
размеров;
 ранняя диагностика раковых заболеваний на основе био- и медицинских
микророботов, сравнимых по размерам с биологической клеткой, которые можно вводить
в организм человека для диагностики и адресного уничтожения вирусов или клеток
пораженных тканей.
По данным западного агентства LUXRescarch мировыми лидерами в области
нанотехнологий на сегодня безоговорочно стали США, Япония, Южная Корея и
Германия. За ними устремилась группа «мечтателей». Это страны с высокими темпами
развития в данной сфере – Великобритания, Франция и Китай. На «пятки им наступают»
страны с ограниченными ресурсами, но с развитыми промышленными технологиями –
Швеция. Швейцария, Нидерланды, Сингапур и Израиль.
К сожалению, Россия входит пока в «младшую лигу» и ее окружают: Индия,
Бразилия, Канада и Австралия. Остальные страны мира в «наноаспекте» и не
рассматриваются, хотя известны определенные достижения в этой области, например, в
Украине, Беларуси и Венгрии. Россия уже включилась в «гонку за лидером». Однако
шансы на наш прогресс в наноиндустрии оцениваются невысоко. Дело в том, что по
эффективности наша экономика находится примерно на уровне экономик стран Западной
Европы конца 1960-х годов. Во многих отраслях российской промышленности
производительность труда в четыре-пять раз ниже зарубежной. Это объясняется
131
устаревшими технологиями, несовершенным управлением и низкой квалификацией
кадров. Преодолеть это можно только с помощью мощной науки и образования.
Неблагоприятным является и факт оттока молодых ученых из России. Так, по данным
Национальной ассоциации инноваций, за последние четыре года, то есть после
объявления в России стратегии инновационного развития, страну покинули более 20
тысяч ученых. По оценке этой ассоциации в 2007 г. на развитие науки и инноваций
потрачено около одного триллиона рублей. Однако не создано ни одной перспективной
технологии и ни одного образца электронной техники, которые можно было бы
предложить на рынке. В 2008 г. доля научных разработок составила лишь 0,3% валового
внутреннего продукта. По оценке экспертов, наше отставание от США по
производительности труда оценивается в 84 года. Впору говорить о вековой отсталости…
(Л. Титов, «Гатчинская правда», 16 июня 2009 г.).
За этот же период в России вдвое сократилось количество наукоемких
предприятий. Крупнейшие наши компании, имея огромные доходы, инвестируют в науку
всего 3-7 млн. долларов ежегодно, т.е. практически не финансируют создание новых
технологий в своей стране. В то же время доля средств предпринимателей в
финансировании науки в Японии составляет 75%, в Германии – 67%, а в США – 64%.
Все это привело к тому, что доля российской гражданской продукции в мировом
национальном экспорте в 2008 г. составила всего 0,5% (США – 36%, Япония – 30%,
Германия – 10%, Китай – 6%). Нагрянувший кризис еще более усугубил названные
проблемы в 2009 г.
Тем не менее, надо отметить, что уже в начале XXI века в России в рамках
Федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по
приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 гг. появился раздел
«Индустрия наносистем и материалы».
Приказом № 73 от 05.03.2001 г. Госстандарт (ныне Ростехрегулирование) создает
комитет ТК 441 «Нанотехнологии и наноматериалы», который вошел в Международную
структуру ИСО/ТС 229 «Нанотехнологии».
В 2002 г. при Президиуме Российской Академии наук создается «Научный Совет
по наноматериалам». В дальнейшем в рамках президентской инициативы «Стратегия
развития наноиндустрии» (№ Пр-688 от 24 апреля 2007 г.) разработана Федеральная
целевая программа «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации
на 2008-2010 годы», принятая Правительством Российской Федерации 7 сентября 2007 г..
При этом особое внимание уделяется метрологическому обеспечению
наноиндустрии, отражено в отдельных документах: «Стратегия обеспечения единства
измерений в России на 2008-2010 годы и до 2015 года», принятая Правительством
Российской Федерации от 20 сентября 2007 г. и «Концепция обеспечения единства
измерений, стандартизации, оценки соответствия и безопасности использования
нанотехнологий, наноматериалов и продукции наноиндустрии в Российской Федерации
до 2015 года». В этих документах поставлена цель создания эффективной Российской
системы стандартизации, обеспечения единства измерений, безопасности и оценки
соответствия конкурентоспособных нанотехнологий, наноматериалов и продукции
наноиндустрии, необходимых для реализации высокотехнологичного российского сектора
наноиндустрии, способного паритетно конкурировать с ведущими странами мира на
132
внутреннем и внешнем рынках нанопродукции в ключевых областях обеспечения
обороноспособности, технологической безопасности и экономической независимости
государства, повышения качества жизни населения.
Внимание к нанометрологии обусловлено требованием опережающего развития
метрологии в любых технологических процессах. В нанотехнологиях особую
актуальность приобретает тезис: «Если нельзя правильно измерить, то невозможно
создать».
Следует отметить, что подавляющее число документов рассчитаны до 2015 г.
включительно. Это объясняется тем, что с 2015 г. страна должна перейти в область новых
технико-технологических реалий и более совершенных социально-экономических
взаимоотношений.
Руководство осуществлением планов в области наноиндустрии возложено на
специально созданнуюгоскорпорацию «РОСНАНО». К сожалению, оценку деятельности
этой корпорации на сегодня нельзя отнести к удовлетворительной. По данным директора
Форсайт-центра Высшей школы экономики А. Соколова только 5% разработок в данной
отрасли соответствуют мировому уровню, а «сами ученые не относят
нашунаноиндустрию к «локомотивам» в отличие от космоса или авиации». Вклад
российских ученых в мировую нанотехнологическую науку постоянно снижается и
сегодня (2009 г.) составляет всего 1,5%, хотя еще в 2000 г. этот вклад был на уровне 6%.
Уже сейчас мы сталкиваемся с очевидным фактом: приборы микроскопии
становятся все более сложными и громоздкими по мере проникновения в ранее
недосягаемые тайны мира малых объектов. Дальнейшее усложнение этих приборов,
увеличение затрат на их изготовление определяются необходимостью разрешения новых
все более сложных проблем. Здесь уместно провести аналогию с развитием
экспериментальной ядерной физики, где получение информации о свойствах микрочастиц
вещества, из которых состоят ядра атомов, связано с созданием сложнейших и, как
правило, чрезвычайно громоздких и дорогих приборов и установок. Получение
информации, раскрывающей тайны микромира, оплачивается высокой ценой.
Кроме того, сегодня еще не решена проблема оценки влияния нанотехнологий на
окружающую среду и самого человека. Существуют предпосылки, что это влияние еще
более пагубно, чем воздействие на окружающий мир радиации, вследствие высокой
проницаемости наночастиц. Так это или нет, пока не установлено. Для этого нужны
специалисты и дорогостоящие исследования, которые государство не должно отдавать на
откуп сомнительным менеджерам.
Очень важно, что к решению поставленных задач привлечены вузы России,
занимающиеся различными аспектами наноиндустрии. Сейчас в этой работе участвуют
около 30 вузов страны. Среди них и Владимирский государственный университет (ВлГУ),
на базе которого организован Центр коллективного пользования. Центр оснащен
современным оборудованием, позволяющим проводить исследования во многих
направлениях наноиндустрии: моделировании структуры, составов и процессов синтеза
новых наноматериалов с заданными физико-химическими свойствами; практической
реализации таких материалов; диагностике наноструктурированных образцов;
метрологическом обеспечении нанотехнологий.
133
Кроме того, вузы, задействованные в наноисследованиях, выполняют и основное
свое предназначение – подготовку кадров, в том числе, и в сфере наноиндустрии.
Исторический опыт науки свидетельствует, что произведенные при этом затраты
интеллектуальных и материальных ресурсов, безусловно, окупаются в технике, физике,
химии, биологии, медицине и сельском хозяйстве.
УДК 006(075.32)
ОТ ГАРМОНИЗАЦИИ СТАНДАРТОВ - К ВСЕМИРНОЙСИСТЕМЕ
МЕТРОЛОГИИ
Сергеев А.Г.
(Россия, Владимир, ВлГУ)
Рассмотрена ситуация, сложившаяся в России и связанная с отставанием ее в наукоемких
производствах. С целью преодоления воздвигнутых Западом технических барьеров реален
один путь – гармонизация стандартов и нормативов с зарубежными странами и поддержка
Всемирной системы метрологии.
Сегодня, несмотря на победные газетные реляции о подъеме нашей экономики, о
возрождении науки, факты говорят о другом. Экономический вклад России в «мировой
продукт» составляет всего 2,3 %, а доля США, например, 32 %. Доля России в наукоемкий
продукт на мировом рынке не превышает 0,5 %. Из 100 научно-технических разработок
лишь 6-8 доходят до рынка и только половина из них приносит коммерческий успех. Так
чему же удивляться, что экономика страны держится на нефтегазовой игле?
С другой стороны, совершенно очевидно, что выйти из создавшейся ситуации без
научно-технического взаимодействия с Западом России в ближайшее время не удастся.
Конечно, сегодня в мире идет война технологий и не надо питать иллюзий, что в
отношениях между странами есть какое-либо другое восприятие, чем уважение к силе. Не
случайно Западом выстроены так называемые технические барьеры.
В мировой практике экономическое пространство, в котором свободно
перемещаются через границы государств товары, капитал, трудовые ресурсы, информация
туда, где для них складываются более выгодные условия, считается эффективно
работающим рынком. Создание такого рынка возможно, если государства будут
принимать меры, направленные на устранение тарифных и технических (нетарифных)
барьеров. Под техническим барьером понимаются различия в требованиях национальных
и международных (зарубежных) стандартов, приводящие к дополнительным по
сравнению с обычной коммерческой практикой затратам средств и/или времени для
продвижения товаров на соответствующий рынок.
С целью ликвидации таких технических барьеров в международных
взаимоотношениях и повышения качества выпускаемой продукции конкретизации
ответственности за произведенные услуги Правительством Российской Федерации (РФ)
27.12.2002 г. утвержден Федеральный Закон (ФЗ)
№ 184-ФЗ «О техническом
регулировании», принятый к исполнению с 01.07.2003 г.
134
По терминологии ФЗ «Техническое регулирование – это правовое регулирование
отношений в области установления, применения и исполнения обязательных требований к
продукции (работ, услуг), а также в области установления и применения на добровольной
основе требований к продукции, процессам производства, эксплуатации, хранения,
перевозки, реализации и утилизации, выполнению работ или оказанию услуг и правовое
регулирование отношений в
области оценки соответствия».
Таким образом, основной причиной принятия данного ФЗ стала необходимость
максимального сближения позиций по техническому законодательству с развитыми
зарубежными странами, прежде всего со странами Евросоюза и США. Только при
указанной гармонизации наш бизнес может вписаться в современное экономическое
пространство, чтобы адекватно реагировать на все происходящие изменения и быть
готовым к конкуренции.
Другая причина – необходимость снятия избыточных административных барьеров,
налагаемых государством на предпринимательскую инициативу и бизнес граждан. В
первую очередь речь идет об инвентаризации обязательных требований государства к
участникам хозяйственной деятельности. Чрезвычайно широкий и плохо упорядоченный
набор обязательных требований, содержащийся в государственных стандартах,
санитарных правилах и нормах, строительных нормах и правилах и во множестве
отраслевых документов, ограничивает предпринимательскую деятельность.
Несмотря на обилие всяческих стандартов, рынок переполнен некачественной,
опасной, контрафактной продукцией. Подсчитано, что не выполняется около 80%
обязательных, но явно избыточных норм.
Единственный выход – разделить технические документы таким образом, чтобы в
одних были обязательные требования, а в других - добровольные.
Государство будет контролировать производителей по таким глобальным
категориям, как защита жизни, здоровья, имущества граждан, охрана окружающей среды,
предупреждение действий, вводящих в заблуждение. Все. Остальной контроль возьмет на
себя сам рынок, как это делается сейчас в Европе, где в итоге добровольные стандарты,
принятые на основе предложений производителей, регулируют потребительский рынок и
ставят заслон некачественной продукции. Именно эта идея и была положена в основу
концепции реформы технического регулирования, которая была реализована в ФЗ «О
техническом регулировании».
В условиях формирования с участием России единого общеевропейского
экономического пространства и в целях сокращения необоснованных административных
и технических барьеров в торговле необходимы сближение и гармонизация
законодательства ЕС и европейских стандартов EN.
В соответствии с Законом под обязательное действие технического регулирования
попадают не все продукты деятельности, а только прямо указанные в технических
регламентах. Например, требования к функционированию единой сети связи РФ
устанавливаются законодательством в области связи.
135
Действие настоящего ФЗ не распространяется и на государственные
образовательные стандарты, положения (стандарты) о бухгалтерском учете и правила
аудиторской деятельности, стандарты эмиссии ценных бумаг и проспектов эмиссии
ценных бумаг. Таким образом, действие этого закона не распространяется на
нематериальные услуги – услуги связи, медицины, ветеринарии, туризма и т.п.
Юридические последствия реализации ФЗ просматриваются в повышении
эффективности правового регулирования в области обеспечения единства измерений при
устранении возможных противоречий между производителем и пользователем продукции
и услуг.
В качестве методической основы для использования ФЗ в сфере метрологии,
стандартизации и сертификации могут выступать комплекс стандартов ГОСТ Р ИСО 5725
и Руководство РМГ 43-2002 по оценке точности измерений.
Эти стандарты являются переводом (с английского) международных стандартов
ИСО 5725. Стандарты построены таким образом, что основополагающим является ГОСТ
Р ИСО 5725-1-2002, в котором установлены основные положения и определения всех
применяемых терминов. Остальные пять стандартов – это фактически методические
пособия (даже – учебные пособия – по степени детализации и количеству примеров) по
способам определения правильности и прецизионности методов и результатов измерений.
Этот комплекс предполагает, что в условиях вступления России в ВТО (Всемирную
торговую организацию) необходимо не только сблизить российскую нормативную базу с
международной, но и иметь возможность реализации своих идей и предложений по
развитию принципов метрологии за пределами РФ. При этом возникает необходимость
взаимоувязки указанного стандарта с понятием «неопределенности» измерений,
введенного РМГ 43-2001.
Как отмечают некоторые метрологи термин «погрешность» как разница между
истинным и измеренным значениями не совсем корректен. Дело в том, что истинное
значение величины никогда не известно, оно не достижимо и его замена эталонным
значением, как правило, – неправомерна. Эталон это лишь некое приближение к
истинному значению. Поэтому реально можно оценить лишь область (протяженность), в
которой находится искомое значение, т.е. оценить неопределенность результата
измерения. Таким образом, неопределенность – это показатель разброса средних значений
в любых
условиях
выполнения измерений. Наиболее рельефно термин
«неопределенность» выступает при рассмотрении неметрических шкал, где термин
«погрешность» вообще теряет смысл.
Указанные стандарты направлены на прямое применение международных правил
планирования и проведения экспериментов по оценке показателей точности результатов
измерений (испытаний, анализа), обработке и использованию результатов этих
экспериментов на практике, в том числе при разработке, аттестации и стандартизации
методик выполнения измерений (МВИ), состава и свойств веществ и материалов, а также
для контроля качества выполнения измерений, испытаний, анализа в испытательных
лабораториях при оценке компетентности лабораторий в соответствии с требованиями
136
ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2000.
Задача стандартов ИСО 5725 – регламентация экспериментальных процедур
определения показателей точности как прямых, так и косвенных измерений.
Отечественных стандартов, аналогов ИСО 5725, где был бы систематизирован
имеющийся универсальный подход к оценке точности измерений, нет.
Введение комплекса рассматриваемых документов позволит повысить
эффективность работ по гармонизации стандартов на методы контроля (испытаний,
измерений, анализа) продукции с международными стандартами ИСО и национальными
стандартами развитых стран и избежать разногласий между поставщиком и получателем
при изготовлении продукции и ее испытании, по оказанию услуг на любом уровне, в том
числе, при экспортно-импортных операциях.
В настоящее время Международное Бюро Мер и Весов (МКМВ), Международная
организация законодательной метрологии (МОЗМ) и Международное сотрудничество по
аккредитации лабораторий (ИЛАК) тесно работают над созданием Всемирной системы
метрологии.
В январе 2006 г. этими организациями принята общая декларация, которая ставит
задачи каждой из этих трех организаций, а также их общие и взаимосвязанные функции. В
данной декларации также подчеркивается важность Соглашений о взаимном признании
этих организаций, которые представляют основу объединенной международной системы
измерений в промышленности и торговле. Декларация, в частности, направлена на то,
чтобы привлечь интерес Правительств и других официальных структур к участию в
данных Соглашениях и максимально расширить зону их применения.
Первичной мотивацией данной декларации стала 22-я Генеральная Конференция
Мер и Весов, на которой национальные делегации единогласно утвердили резолюцию,
определяющую значимость взаимного признания измерительных эталонов калибровки и
испытаний.
Соглашение ИЛАК укрепляет взаимное доверие органов по аккредитации к их
способности определить компетентность лаборатории в выполнении испытаний или
калибровки. Если показано, что результаты испытаний или калибровки получены в
аккредитованной лаборатории, взаимное доверие позволяет признать эти результаты на
международном уровне. В конечном итоге это способствует снятию некоторых
технических барьеров на пути развития международной торговли. Соглашение ИЛАК
создает основу для реального воплощения идеальной ситуации: однократное испытание
продукта и последующее повсеместное признание результатов испытаний.
Международному Комитету Мер и Весов (МКМВ) было предложено разработать
декларацию о значимости и применении Соглашения о Взаимном Признании (CIPMMRA)
в области торговли, промышленности и законодательной деятельности.
Резолюция также приглашает государства-члены Метрической Конвенции
содействовать развитию Соглашения CIPMMRA, которое является основой для принятия
сертификатов калибров и измерений, выданных национальными метрологическими
137
институтами,
а
также
аккредитованными
лабораториями,
которые
продемонстрировать прослеживаемость к Международной системе единиц (SI).
могут
При подготовке декларации МКМВ признал, что Соглашение MRA должно быть
дополнено аналогичными соглашениями, разработанными МОЗМ и ИЛАК. Фактически,
все три соглашения являются взаимосвязанными между собой и направлены на
поддержку эквивалентности и принятия прослеживаемых к SI измерений во всем мире.
Целью данной международной системы измерений является предоставление
пользователю результатов измерений, которые могут приниматься повсеместно без
необходимости проведения дополнительных измерений. Важнейшей особенностью
данной системы является тот факт, что ее использование может помочь снизить влияние
технических барьеров в торговле, а также обеспечить стабильную основу для научных и
прочих измерений.
УДК 621.3.049
РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ДОСТОВЕРНОСТИ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ
КАЧЕСТВА ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМЕ КАЧЕСТВА ВУЗА
Сергеев А.Г., Мищенко З.В.,Авруйский Д.Б.
(Россия, Владимир, ВлГУ)
В общем случае уровень качества процессов в ВУЗе определяется по совокупности
обобщенных показателей. Обобщенные показатели качества являются функциями
измеряемых параметров – критериев качества. Многие измеряемые параметры
образовательных, управленческих, вспомогательных процессов и процессов выполнения
научно-исследовательских работ являются качественными или ординарными признаками.
Для определения их значений используются экспертные оценки, основанные на
проведении репрезентативных измерений.
Неоднозначность экспертных оценок будет приводить к неопределенности
обобщенного показателя качества. По аналогии с РМГ 43-2001, под неопределенностью
репрезентативных измерений, и как следствие экспертных оценок уровня качества
образовательных, управленческих, вспомогательных процессов и процессов выполнения
научно-исследовательских работ, понимается параметр, связанный с результатом
измерений и характеризующий рассеяние значений, которые могли бы быть обоснованно
приписаны измеряемой величине. Если значение обобщенного показателя качества будет
находиться в зоне допустимых значений, то возможно принятие необоснованного
решения о выполнении корректирующих или предупреждающих действий - ошибка
первого рода (рис. 1), или невыполнении последних, если процесс вышел за границы
допустимых значений - ошибка второго рода (рис. 2).
При контроле уровня качества одного процесса свойства системы контроля
целесообразно описывать индивидуальными вероятностями ошибок 1-го и 2-го рода. Т.е.
вероятности ошибок первого Р1 и второго Р2 рода будут зависеть от результата
экспертной оценки обобщенного показателя качества. Для расчета вероятностей ошибок
138
первого Р1 и второго Р2 рода необходимо определить оперативную характеристику
контроля по обобщенному показателю качества процесса.
Оперативная характеристика контроля показывает вероятность признания процесса
соответствующим установленным требованиям в зависимости от значения статистики
обобщенного показателя качества ~y , объема выборки nпри проведении репрезентативных
измерений X i , закона распределения вероятностей
обобщенного показателя от критериев качества
f X i 
и вида зависимости
Y  f  X1 , X 2 ,...,X N  .
(1)
где X i может быть как результатом однократного репрезентативного измерения, так и
статистикой полученной по результатам многократных репрезентативных измерений.
В практике контроля качества процессов в ВУЗе часто используется односторонний
нижний допуск (рис. 1, 2), т.е. процесс признается соответствующим установленным
требованиям, если
~
y  YД ,
(2)
где Y Д - допустимое значение показателя качества.
Рис. 1. Схема расчета
оперативной
характеристики и
возникновения ошибки
первого рода
Рис. 2. Схема расчета
оперативной
характеристики и
возникновения ошибки
второго рода
Оперативная характеристика контроля по одному обобщенному показателю качества
при одностороннем нижнем допуске (2) примет вид
P~
y 

~
 f Y y dY  1  F Y Д  ,
(3)
YД
где f, F – условная функция распределения плотности вероятности и функция
распределения вероятностей статистики обобщенного показателя качества Y для
полученного результата измерения ~y , например среднего арифметического, медианы и
т.д.; Y Д - допустимое значение обобщенного показателя качества;
~y - результат
измерения обобщенного показателя качества.
В общем случае двустороннего допуска процесс признается соответствующим
установленным требованиям, если
139
YН  ~
y  YВ ,
(4)
где YН , YВ - нижняя и верхняя границы допуска обобщенного показателя качества.
Оперативная характеристика контроля процесса при двустороннем допуске (4)
примет вид
P~
y 
YВ
~
 f Y y dY  F YВ   F YН  .
(5)
YН
Уровень качества процесса в ВУЗе, как правило, оценивается по нескольким
обобщенным показателям качества, т.е. имеет место многопараметрический контроль.
Результаты многопараметрического контроля по обобщенным показателям качества
представляются в виде лепестковой диаграммы (рис. 3).
Распространенное правило принятия решения о соответствии процесса
установленным требованиям при одностороннем нижнем допуске состоит в
одновременном выполнении условий
~
yi  YДi , i=1,…,L,
(6)
где ~yi - статистика i-го обобщенного показателя качества; Y Дi - допустимое значение i-го
обобщенного показателя качества; L – количество обобщенных показателей качества.
Рис. 3. Лепестковая диаграмма при контроле процесса по вектору
обобщенных показателей качества
Оперативная характеристика контроля многомерного процесса P y ,Y Д  с учетом
независимости обобщенных
определяется по формуле

показателей

L

качества
и
совокупности
условий
(6)

P y ,Y Д   P yi ,Y Дi 
i 1
,
 
 L
~
    f Yi yi d Yi    1  F Y Дi
 i 1
i 1 Y Дi


L
где

 
(7)
y - вектор результатов измерений обобщенных показателей качества; Y Д - вектор
допусков на обобщенные показатели качества.
140
При двустороннем допуске многомерный процесс признается соответствующим
установленным требованиям, если выполняются условия
YНi  ~
y i  YВi ,
(8)
где YНi , Y Вi - нижняя и верхняя границы допуска i-го обобщенного показателя качества.
Оперативная характеристика в случае множества условий (8) с учетом выражения (7)
будет рассчитываться по формуле
 L
L YВi
P y ,Y Д     f Yi ~
yi d Yi    F YВi   F YНi  .
 i 1
i 1 YНi





(9)
В метрологии для описания распределения вероятностей неопределенности
результата измерения используют как наилучший и наихудший случаи нормальный и
равномерный законы. При нормальном законе f ~y  , характерном распределению
статистик при большом объеме выборки и соответствующим случаю, когда на
обобщенный показатель качества воздействует множество факторов с приблизительно
одинаковой дисперсией, выражения (3), (5) примут вид
P~y  

1
е
2 ~y

YД
P ~
y
YВ

YН
1
2 ~y

е

Y  ~y 2
2 2~y
Y  ~y 2
2 2~y
 Y Д  ~y 

dY  1  F / 
  ~y  ,


Y  ~
Y  ~
y 
y 
,
dY  F /  В
 F/ Н
  ~y 
  ~y 




(10)
(11)
где F / - функция распределения вероятностей стандартизованного нормального закона.
Оперативная характеристика для вектора независимых обобщенных показателей
качества y распределенных по нормальному закону при одностороннем нижнем и
двустороннем допусках с учетом выражений (7), (9) примет вид


Yi  ~yi 2





L
2
1
2 ~y i
P y ,Y Д    
е
d Yi  

i 1 Y Дi 2 ~
yi

 ,


~
L 
 Y Дi  yi 

  1  F / 
  ~y i 

i 1 







L YВi
1

Yi  ~yi 2
2 2~y i
P y ,Y Д    
е
i 1 YНi 2 ~y i

L 
Y  ~
 Y  ~y 
yi 
i 
   F /  Вi
 F /  Нi




~
~


yi 
y i 
i 1 




d Yi  

 .
(12)
(13)
В случае если вид закона распределения вероятностей обобщенного показателя
качества необходимо определить по априорным данным на основе распределения
результатов экспертных оценок, то целесообразно использовать метод статистических
141
испытаний. Этот метод позволяет получить аппроксимацию функции распределения
вероятностей обобщенного показателя качества и выполнить расчет оперативной
характеристики контроля процесса.
При контроле процесса по нескольким обобщенным показателям качества
оперативная характеристика определяется методом статистических испытаний в
следующей последовательности:
1.
Генерация выборки псевдослучайных чисел xij , i=1,…,n, j=1,…,N, где n – объем
выборки результатов репрезентативных измерений,N –число измеряемых критериев
качества, в соответствии с заданным законом распределения, математическим ожиданием
и средним квадратическим отклонением xij . В качестве последних используются их
точечные оценки ~x ,  ~ , или априорно заданные значения. Генерируются выборки x
j
xj
ij
для критериев качества связанных с обобщенным показателем Yl , l=1,…,L, где L – число
обобщенных показателей качества в векторе y .
2.
Расчет выборочных случайных величин ~x j , j=1,…,N, в соответствии с заданным
видом статистик результатов репрезентативных измерений.
3.
Расчет по формуле (1) выборочной статистики ~y обобщенного показателя
качества.
4.
Повторение этапов 1-3 и формирование выборки статистик ~yi , моделирующей
закон распределения f ~y  , с размерностью i=1,…,M элементов.
5.
Расчет среднего выборки ŷ 
1 M~
 yi , i=1,…,M, которое будет принято за результат
M i 1
экспертной оценки по обобщенному показателю качества.
6.
Повторение п. 1-5 для каждого из обобщенных показателей качества Yl , l=1,…,L, в
векторе
y . В результате должна быть сформирована матрица
~
y li и вектор средних ŷ l ,
i=1,…,M, l=1,…,L, моделирующие свойства вектора обобщенных показателей качества.
7.
Оперативная характеристика многопараметрического контроля процесса по
независимым обобщенным показателям качества при двусторонних допусках будет
определяться по формуле
L  1 M 1,  ~
yli  YНl    ~
yli  YВl  
P ŷ       ~
.
~
l 1  M i 10 ,  yli  YНl    yli  YВl 
(14)
Вероятности ошибок при контроле уровня качества процесса согласно указанной
модели можно представить как индивидуальные риски, которые будут определяться по
формулам:


 
P2 ŷ ,Y Д   P ŷ ,Y Д ,
P1 ŷ ,Y Д  1  P ŷ ,Y Д , ŷ  Y Д ,
ŷ  Y Д .
(15)
.82)
Полученные выражения позволяют рассчитать характеристики достоверности
контроля уровня качества образовательных, управленческих, вспомогательных процессов
и процессов выполнения научно-исследовательских работ в ВУЗе на основе результатов
репрезентативных измерений показателей качества с учетом используемой модели
обобщенного показателя качества и используемой методики экспертной оценки.
142
УДК 621.3.049
РАСЧЕТ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ЭКСПЕРТНЫХ ОЦЕНОК УРОВНЯ
КАЧЕСТВА БИЗНЕС-ПРОЦЕССОВ НА АТП ПО АПРИОРНЫМ ДАННЫМ
Сергеев А.Г., Мищенко З.В., Баландина В.В.
(Россия, Владимир, ВлГУ)
Оценка уровня качества бизнес-процессов (БП) является одним из основных
требований при сертификации систем менеджмента качества по ГОСТР Р ИСО 9000 на
предприятии, в том числе на автотранспортном предприятии (АТП). Уровень качества
принимаемых управленческих решений в системе качества АТП зависит от объема и
достоверности получаемой информации о состоянии БП.
Уровень качества бизнес-процессов на АТП определяется по совокупности
обобщенных показателей. Обобщенные показатели качества являются функциями
измеряемых параметров. Для определения их значений часто используются экспертные
оценки, основанные на результатах репрезентативных измерений параметров БП. Такой
подход к определению уровня качества приводит к неопределенности получаемых
результатов оценки.
Неопределенность результатов измерений принято описывать параметром, связанным
с результатом измерений и характеризующим рассеяние значений, которые могли бы быть
обоснованно приписаны измеряемой величине. Таким образом для расчета
неопределенности экспертной оценки уровня качества необходимо знать ее
вероятностную модель.
При разработке
особенности:
вероятностной
модели
необходимо
учитывать
следующие

Экспертная оценка уровня качества БП может быть основана на результатах
репрезентативных измерений нескольких критериев или обобщенных показателей. Т.е.,
оценивание уровня качества выполняется по результатам измерения нескольких
параметров. И только в редких случаях уровень качества БП определяется на основе
результата однократного измерения.

Результат измерения критерия или обобщенного показателя качества является
статистикой, получаемой в результате репрезентативных измерений. В качестве статистик
могут быть использованы результат однократного измерения, средне арифметическое,
медиана или мода многократных измерений, или любая другая статистика.

Модель результата измерения уровня качества БП должна учитывать возможность
кластеризации мнений экспертов и как следствие результатов экспертных оценок.
Исходя из вышесказанного функция плотности распределения вероятностей для
множества результатов прямых репрезентативных измерений примет вид
N
K 
f X     p l  f X il X jl  ...  X Nl
l 1
i 1

 ,

(1)
где X - вектор результатов репрезентативных измерений; f X  - функция плотности
распределения вероятностей вектора X ; pl – вероятность кластеризации мнений экспертов
143
для l кластера, l=1,…,K; K – количество значимо отличающихся групп мнений экспертов
или кластеров в результатах экспертных оценок в пространстве факторов X ;
f X il X jl  ...  X Nl - условная функция плотности распределения вероятностей значений


результатов репрезентативных измерений i-го параметра в l-м кластере, i=1,…,N;N –
количество измеряемых критериев или качества.
При определении значения неопределенности экспертной оценки по априорным
данным целесообразно использовать энтропийный подход, позволяющий получить
величину неопределенности как наиболее вероятное значение без использования заданной
доверительной вероятности для любого закона распределения значений репрезентативных
измерений параметров БП.
Величина энтропии по Шеннону для одного параметра H  X X изм  примет вид
H  X X изм   

 f X

X изм   ln f  X X изм   dX ,
где f  X X изм  - функция распределения
репрезентативных измерений Xизм параметра X.
плотности
вероятности
результатов
Закон распределения f  X X изм  может быть представлен как известная
теоретическая модель, аппроксимация закона распределения или
ядерная
непараметрическая оценка. При проведении экспертной оценки на вид закона
распределения f  X X изм  будет существенно влиять используемая методика получения
оценки Xизм параметра X. И если для определения значения Xизм используется группа
экспертов, то неопределенность параметра Х будет зависеть от разброса значений
отдельных оценок экспертов, т.е. f  X X изм  будет определяться суммой законов
распределения неопределенностей отдельных измерений.
Для расчета величины энтропии экспертной оценки, в общем случае, целесообразно
использовать метод статистических испытаний и в качестве H  X X изм  принять ее
точечную оценку. Точечная оценка H  X X изм  определяется по формуле
m
H  X X изм     f  X i X изм   ln f  X i X изм   X 
i 1
m n
ni
 n 
 
 ln  i   X    i  lnni   lnn  X 
 n  X 
i 1 n  X
i 1 n
m
,
(1)
где n – объем выборки псевдослучайных чисел xi, i=1..n, моделирующих распределение
f  X X изм  ; ni – частота попадания значений Х в i интервал; m – число интервалов
группирования случайной величины Х; ΔX –длина интервала группирования.
Значение неопределенности экспертной оценки u(X) соответствующее H  X X изм 
определяется по формуле
(2)
u X   1 2  e H  X X изм  .
Количество информации I в экспертной оценке параметра X будет определяться по
формуле
144
k
 
I  H  X   H  X X изм     p j ln p j 
j 1
m
,
(3)
n
  i  lnni   lnn  X 
i 1 n
где pj – вероятность получить j-ю бальную оценку; k – число возможных баллов при
проведении экспертной оценки согласно используемой методике.
Если уровень качества БП определяется через обобщенный показатель Y, как функция
от p измеряемых параметров


Y  f X 1 , X 2 ,..., X p ,
(4)
то для оценки величин H Y Yизм  , u(Y), I по формулам (1), (2) и (3) необходимо
сформировать выборку значений псевдослучайных чисел yi, i=1..n, моделирующую
распределение f Y Yизм  . Для расчета yi, i=1..n, необходимо подставить результаты
генерации выборок измеряемых параметров xij, i=1..n, j=1..p, в формулу (4).
В связи с этим для определения функции распределения плотностей вероятностей
обобщенного показателя f Y  целесообразно использовать метод статистических
испытаний. Аппроксимация функции плотности вероятности будет выполняться согласно
выражению f Y   ni nY по сгруппированной выборки псевдослучайных чисел,
моделирующих распределение функции плотности вероятности обобщенного показателя
качества, т.е.

Y
 

;Y  Y 
1, y i  Y 
2
2 
1


,
f Y  


n Y i 1 
Y
Y 

0 , y i  Y 
;Y 

2
2 


n
(5)
где yi - вектор псевдослучайных чисел моделирующих распределение обобщенного
показателя качества f Y  ;  Y - длина интервала группировки по обобщенному
показателю качества Y; n – объем выборки псевдослучайных чисел генерируемой для
моделирования распределения f Y  . С учетом зависимости обобщенного показателя
качества (4) выражение (5) примет вид

Y
 

;Y  Y 
1, f x1i , x 2i ,...,x Ni   Y 
2
2 
1


,
f Y  

n Y i 1 
Y
Y 

0 , f x1i , x 2i ,...,x Ni   Y 
;Y 

2
2 


n
(6)
где x ji - вектор псевдослучайных чисел моделирующих распределение j-го критерия
качества.
Если уровень качества БП оценивается по множеству независимых обобщенных
показателей качества, то вероятностная модель результата экспертной оценки в общем
виде примет вид
145


 Yl
 Yl  



1
,
f
x
,
x
,...,
x

Y

;
Y




l
1
i
2
i
Ni
l
l

N
2
2  
1 nl 

f Y    


 

l 1  nl  Yl i 1 
0, f l x1i , x 2i ,..., x Ni   Yl  Yl ; Yl  Yl  

2
2  



,(7)
где f Y  - многомерная функция плотности вероятности обобщенных показателей
качества процесса.
Уровень качества сложных БП на АТП оцениваются, как правило, на основе вектора
обобщенных показателей качества Y  Y1 ;Y2 ;...;Yr  , где r – число обобщенных показателей
качества. В многомерном случае энтропия по Шеннону H Y Yизм  будет определяться по
формуле
H Y Yизм   
 



..  f Y Yизм   ln f Y Yизм   dY1 ..dYr ,
 
где f Y Yизм  - функция совместного распределения плотности вероятности обобщенных
показателей
качества
Y1; Y2 ;...;Yr .
В
случае
независимых
Y1 ; Y2 ;...;Yr
функция
f Y Yизм будет представлять собой произведение функций распределения плотности
вероятности отдельных обобщенных показателей.
По аналогии с (1) точечная оценка H Y Yизм  будет определяться по формуле

m1 mr

H Y Yизм     ..  f Y Yизм   ln f Y Yизм   Y1  ...  Yr  
i 1 j 1
ni .. j


 ln 
  Y1  ...  Yr   ,
i 1 j 1 n  Y1  ...  Yr 
 n  Y1  ...  Yr  
m1 mr
ni .. j
   .. 
m1 mr
   .. 
ni .. j
i 1 j 1 n
  

 ln ni .. j  lnn  Y1  ...  Yr 
где ni .. j - массив частот совместного распределения обобщенных показателей качества;
m1,.., mr – число интервалов группировки по обобщенным показателям качества;
Y1 ,...,Yr - длины интервалов группировки по обобщенным показателям качества.
Количество информации для многомерной экспертной оценки по обобщенным
показателям качества примет вид
k1
kr
I  H Y   H Y Yизм     ..  pl ..d ln pl ..d  
l 1 d 1
 m1 mr ni .. j

   .. 
 ln ni .. j  lnn  Y1  ...  Yr  
 i 1 j 1 n

 

,
где p l ..d - многомерный дискретный ряд распределения бальных оценок обобщенных
показателей качества процесса; k1,..,kr – число возможных баллов по обобщенным
показателям качества при проведении экспертной оценки согласно используемой
методике.
Полученные выражения позволяют рассчитать неопределенность экспертной оценки
уровня качества БП АТП в общем случае для вектора обобщенных показателей качества с
146
учетом влияния множества факторов на результаты репрезентативных измерений.
Полученные результаты могут быть использованы для оценки вероятностных свойств
используемой системы показателей и системы управления БП.
ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ МАЛОЭТАЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА ВО
ВЛАДИМИРСКОЙ ОБЛАСТИ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ
Смирнова Е.В., Смирнов В.Г.
(Россия, Владимир, ВлГУ)
Жилищная проблема столь глубоко вошла в
многим представляется едва ли не вечной. Основы
были заложены еще в доперестроечный период.
разрушение как стройкомплекса страны в целом,
частности.
жизнь современного общества, что
существования настоящего кризиса
В период перестройки произошло
так и Владимирского региона29 в
Темпы строительства малоэтажного жилья растут во всем мире, в том числеив
России. Однако в нашей странедо показателей США и Европы еще очень далеко, в том
числе потому, что ей на федеральном уровне не уделялось должного внимания30. Только с
началом перестройки данное направление получило развитие на государственном уровне
(серия ГЦП и ФЦП «Жилище» с 1993 по 2010 годы31).
Потребность в жилье относится к первейшим потребностям человека и имеет свои
особенности, которые включают как качественные, так и количественные параметры
жилья. По результатам опроса32, а также информации Госстроя России33, на сегодняшний
день до 70% семей россиян не удовлетворены жилищными условиями 34. Одним из путей
решения этой проблемы является малоэтажное строительство35.
Приоритетное развитие малоэтажного домостроения актуализирует проблемы его
комплексного ресурсного обеспечения, которые являются
многогранными,
специфичными и требуют системных решений — от четкого порядка выделения
земельных участков до обеспечения высокой комфортности частных домов.
ВыполненныйSWOT-анализ
внутренней
и
внешней
среды
малоэтажного
Этажи созидания. 40 лет Владимирскому территориальному управлению строительства 1968-2008гг. – Владимир,
Собор, 2008.- С.12.
30 Р.С. Игтисамов. К вопросу о типизации объектов малоэтажной застройки и направлениях развития строительства
малоэтажных жилых зданий, Известия КазГАСУ, №1 (11)
31ГЦП "Жилище". Одобрена Постановлением Совета министров- Правительства РФ от 20.06.1993 г. № 595.
29
32 Жилье: комплексный взгляд / под общ.ред.В. М. Агапкина. Науч. ред. А. В. Черняк, В. 3. Черняк. — М.:
А.В.Ч., 2001. – С.136. ISВN 5-9011876-01-6.
33 Актуальные проблемы строительства жилья (монография) / под общ.ред. Генералова - Владимир: ВОООВОИ, 2006. –
С.38.
34Большая
часть опрошенных отметила недостаточную площадь квартиры – 61, 1%, 42, 2% граждан не
устраивает планировка, 26,2% – тип дома, 16, 6% - район проживания.
35http://your-ecology.narod.ru/article2.html
147
домостроения отражен в табл. 1.
Таблица 1.
SWOT-анализ внутренней и внешней среды малоэтажного строительства
(фрагмент)
Сильные стороны:
- наличие земельных участков;
наличие
программы
малоэтажного строительства;
- наличие программы развития
инженерной инфраструктуры;
- наличие программы развития
села;
- наличие программы развития
молодых семей;
наличие
количества
организаций;
значительного
строительных
Слабые стороны:
- отсутствие разработанных и утвержденных
генеральных планов поселений;
- недостаточные мощности по газоснабжению,
водоснабжению, воотведению, электроснабжению;
- недостаточное количество сетей инженерной
инфраструктуры;
- значительный процент населения с доходами
ниже 2 прожиточных минимумов;
отсутствие
девелоперов;
Возможности:
ипотечного
-
тарифы
на
коммунальное
Угрозы:
- несоблюдение земельного законодательства по
регулированию рынка земельных участков;
использование
схем
- снижение
софинансирования с участием СПК; строительства;
- расширение сети фермерских
хозяйств;
организаций
- отсутствие программ развития малоэтажного
строительства в МО и поселениях;
наличие
материальновысокие
технической базы для малоэтажного обслуживание
строительства
расширение
кредитования;
крупных
финансирования
малоэтажного
- увеличение дотационности бюджетов МО;
- снижение закупочных цен на продукцию
- использование инновационных сельских товаропроизводителей;
разработок при строительстве (новые
- уменьшение из-за миграции сельского
материалы, конструкции);
населения и поселков городского типа в города;
- развитие строительства экодомов
- снижение рабочих мест в селах и поселках;
и автономных усадеб (автономное
водоснабжение,
очистные
разрушение,
износ
социальной
сооружения,
альтернативные
инфраструктуры в селах и поселках из-за
148
источники энергии);
недофинансирования;
создание
кооперативных
- повышение затрат при малоэтажном
организаций при МО по застройке;
строительстве (снижение прибыльности);
развитие
комплексной
- уменьшение доступности к знаниям
малоэтажной застройки;
современных решений по застройке сел и
- восстановление в различных поселений
организационно-правовых формах
сельских строительных комбинатов
Массовая доступность современного малоэтажного жилища зависит как от наличия
и цены земельных участков и инфраструктурного их обеспечения, так и от успешности
решения проблем создания комфортных условий проживания в малоэтажном доме,
которые обеспечиваются системами инженерного оборудования (водоснабжение и
водоотведение, теплоснабжение, электроснабжение, связь и др.).
При достаточном и экономически доступном внешнем коммуникационном
обеспечении территорий малоэтажной застройки эта проблема решается довольно просто.
Но такие решения имеют сегодня высокие стоимостные ограничения и к тому же могут
быть реализованы только на участках массовой малоэтажной застройки, т.е. при создании
новых поселений. Для индивидуального домостроения вне поселений такие решения
бесперспективны, и в основном именно для сегмента доступного малоэтажного жилища.
Кардинальным решением проблемы внешних инженерных коммуникаций и в
значительной степени проблемы инженерного оборудования нового малоэтажного
жилфонда может и должно стать масштабное производство и применение оборудования и
установок для получения альтернативных источников энергии и в перспективе создание
альтернативных систем жизнеобеспечения малоэтажного жилфонда36.
По ряду причин, прежде всего из-за отсутствия массового промышленного
производства оборудования и установок и явной недооценки перспективной
экономической и экологической эффективности, альтернативная энергия в настоящее
время стоит дороже традиционных способов ее получения. Нарастающая острота в
мировом потреблении энергоресурсов и актуализация экологических проблем, непростые
вопросы инфраструктурного обеспечения территорий массовой малоэтажной застройки,
неизбежный рост тарифов на энергоснабжение логично обусловят радикальный поворот к
альтернативным источникам энергии.
При разработке стратегии развития малоэтажного строительства должна быть
учтена и общепланетарная тенденция постепенного отхода от урбанистики к
36
Альтернативные источники используют энергию ветра, солнца, потенциал разницы температур подземных
слоев и наружной поверхности земли (тепловые насосы), получение биогаза при переработке отходов
жизнедеятельности человека, животных, растений и др. Комплексное применение таких источников — основа
автономных систем жизнеобеспечения малоэтажных домов и серьезный элемент «умного дома», обеспечивающего
автоматическое регулирование энергопотребления в доме и параметров комфортности в нем.
149
равномерному расселению по пригодным для проживания и деятельности территориям37.
Совокупность правовых актов, нормативно-технических и организационнометодических документов, регламентирующих порядок создания (проектирования или
конструктирования), изготовления и применения любой продукции, условно образует
техническую конституцию каждого производства и каждой отрасли.Малоэтажное
жилищное строительство такой конституции в настоящее время не имеет.
В соответствии с ФЗ «О техническом регулировании»38, введенным с 1 июля 2003
года, правовую основу взаимоотношений и обеспечения безопасности при изготовлении и
потреблении продукции должны создавать технические регламенты, принимаемые в
основном федеральными законами. К настоящему времени отечественный стройкомплекс
не имеет ни одного техрегламента.
Нормативную базу малоэтажного домостроения должны составить национальные
стандарты, стандарты организаций, своды правил (СП)39. Однако, приходится
констатировать отсутствие в отечественном малоэтажном жилищном строительстве
современной нормативной базы.
Проблемное поле малоэтажного жилищного строительства обширно и
специфично40. Особенности малоэтажного домостроения, как и его общие с
многоэтажным жилищным строительством проблемы, должны иметь комплексное
организационно-структурное обеспечение41.
Отсутствие отраслевого штаба, координирующего действия в данной сфере весьма
негативно сказывается как на формировании, так и на реализации стратегических и
тактических задач малоэтажного домостроения42. Поэтому малоэтажное домостроение,
как один из явных приоритетов Жилищного национального проекта, не имеет сейчас ни
37
Высказанные еще в позапрошлом веке мысли о развитии земной цивилизации на основе равномерного
расселения людей вполне могут быть реализованы в нынешнем столетии именно на российских просторах. Это
естественным образом разрешит многие проблемы современных мегаполисов и остудит подогреваемое некоторыми
политиками развивающихся стран противостояние «мирового города» и «мировой деревни». Разработчиками проекта
техрегламента на малоэтажные жилые здания определено, что на основе и в развитие и обеспечение этого регламента
необходимо разработать 2— 3 национальных стандарта, около 20 СТО, несколько СП и десятки справочноинформационных и методических пособий, рекомендаций и т.п. материалов. Для этого необходимы время, солидные
средства, коллективы специалистов и, естественно, понимание этих необходимостей на государственном уровне и в
формирующемся бизнес-сообществе отечественных домостроителей. Пока что такого понимания не отмечается.
38
ФЗ «О техническом регулировании» от 24.12.2002г. №184-ФЗ.
Фактически имеются устаревший ГОСТ 11047-90 «Детали и изделия деревянные для малоэтажных жилых и
общественных зданий. Технические условия», СНиП 31-02-2001 «Дома жилые одноквартирные»,
40
Многоэтажный дом может возвести только специализированная строительная организация, а в малоэтажном
индивидуальном домостроении вполне оправдан так называемый хозспособ, т.е. строительство дома самим
застройщиком. Без проектной документации построить многоэтажный дом просто немыслимо, а малоэтажный дом
Градостроительный кодекс РФ разрешает возводить без детальных проектных решений.
39
41
Такое обеспечение должно иметь свои ресурсы в виде государственных и региональных управленческих
структур, научных, образовательных, проектных, консультационных, информационно-аналитических, финансовых и др.
организаций, которые системно, профессионально и оперативно решают задачи, определяемые проблемным полем
именно малоэтажного домостроения. Краткий анализ этих ресурсов свидетельствует не только о большом их дефиците,
но и кризисном состоянии некоторых из них.
42
Верхние эшелоны федеральной власти не располагают системной, оперативной и достоверной информацией о
состоянии и проблематике малоэтажного жилищного строительства
150
комплексной государственной программы, ни даже концепции своего развития.
Следствием такого положения является отсутствие системного организационноструктурного обеспечения всех аспектов развития малоэтажного жилищного
строительства.
Эта сфера отечественного стройкомплекса сегодня не располагает необходимым
научным, проектным, информационно-аналитическим и методическим потенциалом. По
этой причине, в частности, отсутствует современное нормативно-техническое
обеспечение. Серьезную озабоченность вызывает нарастающий и практически не
решаемый дефицит технических специалистов и квалифицированного рабочего персонала
для домостроительных предприятий. Надежды властных структур на решение кадровой
проблемы бизнес-сообществами в сфере малоэтажного домостроения по целому ряду
причин представляются тщетными.
Декларируемый государством уход из отраслей конкретной экономики не
обеспечен четкими организационно-методическими принципами. Поэтому создание
вертикально интегрированных структур (холдингов, компаний и т.п.) и
профессиональных объединений (ассоциаций, союзов и др.) в области малоэтажного
домостроения как перспективно эффективных участников рынка не может (и, видимо, не
должно) рассматриваться и оцениваться как достаточное и единственное условие решения
всех проблем малоэтажного домостроения и тем более замены государственной политики.
Перспективно устойчивый рост объемов малоэтажного домостроения может и
должен быть обеспечен только при четком осознании сложности его проблемного поля,
системном разрешении проблем и планомерном ресурсном обеспечении на основе
государственной программы, учитывающей, консолидирующей и решающей задачи всех
уровней власти43.
Среди факторов, которые мешают развитию малоэтажного строительства, можно
выделить пожарные нормы, по которым у нас расстояние между домами должно быть не
менее 8 метров, тогда как в США - 1,5 метра.
Для этого нужен госзаказ, необходимо строить много муниципального жилья и
совмещать его на одних территориях с частной малоэтажной застройкой, чтобы окупались
предварительные затраты, связанные с инженерной подготовкой территорий. Нужны
объемы и заказы, спланированные на 5—10 лет вперед. «Если на определенной
территории хотя бы половина домов будет строиться погосзаказу, то вторая половина —
рыночная — так или иначе будет продана, а освоение территории не будет убыточным»44.
Применительно к нашей действительности можно обозначить три главных
направления, по которым необходимо проводить модернизацию, развитие, технические и
ВикторКИСЛЫЙ, кандидаттехническихнаук. Журнал «Строительство». Официальное издание
Российского Союза строителей. №11, 2008.
44
Журнал «Строительство» №7- 8, 2008. - С.26-30
43
151
цивилизационные прорывы. Это — вещи45, среды46, оргструктуры47.
Связь градостроительных программ с каждым из этих направлений очевидна, как
и их социальная преобразующая сила. Более того, через градостроительство становится
возможен непосредственный перевод действий чисто материального плана в социальный,
демографический, да и духовный планы. Связанные программными задачами ресурсы
получают предписанный канал трансляции — в дома, усадьбы, поселения, их
обустройство для собственной жизни народа48.
Учитывая особенности, описанные в данной статье, можно добиться значительных
результатов в малоэтажном строительстве и добиться значительного расселения
населения по пригородным территориям и тем самым разгрузить город и решить
жилищную проблему.
Список используемой литературы
1. Актуальные проблемы строительства жилья (монография) под общ.ред.
Генералова Б.В.− Владимир: ВОООВОИ, 2006. − 186 с.
2. ВикторКИСЛЫЙ, к.т.н. Журнал «Строительство». Официальное издание
Российского Союза строителей. №11, 2008 г.
3. ГЦП "Жилище". Одобрена Постановлением Совета министров - Правительства
РФ от 20.06.1993 г. № 595.
4. Жилье: комплексный взгляд / под общ.ред.В. М. Агапкина. Науч. ред. А. В.
Черняк, В. 3. Черняк. — М.: А.В.Ч., 2001. — 976 с. ISВN 5-9011876-01-6.
5. Кривов А.С., Крупнов Ю.В. Дом в России. Национальная идея. – М.: ОЛМА –
ПРЕСС, 2004. – 416 с.
6.Федеральный закон от 24.12.2002г. №184-ФЗ «О техническом регулировании».
7.Этажи созидания. 40 лет Владимирскому территориальному управлению
строительства 1968-2008гг. – Владимир, Собор, 2008.− 232с
8.http://your-ecology.narod.ru/article2.html
УДК 621.3.049
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ АНАЛИЗА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ
ПАРАМЕТРОВ ДВС
45
Направление «вещи» касается стратегии выхода на мировой уровень конкурентоспособности по созданию и
продвижению на мировые рынки определенных видов продукции высоких технологий, стратегий развития технологий и
производств, рассчитанных на внутренний рынок, а также всех продуктов интеллектуальной собственности.
46 Направление «среды» — совокупность стратегий по развитию сред жизнедеятельности народонаселения —
градостроительства, жилищного и других видов строительства, природопользования, экологической реконструкции,
инженерно-коммунальных инфраструктур.
47 Направление «оргструктуры» — совершенствование государственных управленческих структур и методов
их взаимодействия с негосударственными.
48 Кривов А.С., Крупнов Ю.В., Дом в России. Национальная идея. – М.: ОЛМА – ПРЕСС, 2004. – С. 218.
152
Солобаев М.И.
(Россия, Владимир, ВлГУ)
Оценка эффективности произведена на основе показаний комплекса ИВК "ДВС".
Комплекс используется при проведении стендовых испытаний ДВС и при исследовании
быстропротекающих процессов в ДВС и его агрегатах.
Комплекс используется: для измерения параметров двигателя внутреннего сгорания
(далее ДВС) и его агрегатов при проведении стендовых испытаний; для проведения
исследований быстропротекающих рабочих процессов в ДВС и его агрегатах.
Комплекс ИВК"ДВС" функционирует в виде многоканальной измерительной и
вычислительной системы сбора информации (на базе компьютера) и комплекта датчиков
установленных на ДВС в соответствующих местах.
Комплекс ИВК "ДВС" может быть использован на следующих этапах разработки и
производства двигателей и его агрегатов:

научные исследования ДВС и его агрегатов;

разработка опытных образцов ДВС и его агрегатов;

серийное производство ДВС и его агрегатов.
Комплекс ИВК "ДВС" выполняет следующие функции:

Измерение параметров ДВС и его агрегатов посредством специальных датчиков,
установленных на ДВС (и его агрегатах).

Измерение быстропротекающих рабочих процессов в ДВС и его агрегатах.

Обработка экспериментальных данных средствами персонального компьютера
(входящего в состав комплекса ИВК "ДВС") с использованием специального
программного обеспечения.

Визуальное представление измерительной информации, результатов ее обработки
и анализа в графическом и табличном виде на экране цветного дисплея входящего
в состав компьютера комплекса ИВК "ДВС".

Печать измерительной информации и результатов ее обработки в графическом и
табличном виде при помощи принтера входящего в состав комплекса.

Архивирование и копирование экспериментальных данных и результатов их
обработки (в виде файлов) всеми средствами персонального компьютера.
Комплекс ИВК "ДВС" обеспечивает измерение следующих параметров:

Измерение низких и высоких давлений газов и жидкостей, например:
o
давление в цилиндре ДВС;
o
давление в топливопроводе высокого давления (ТНВД);
o
давление во впускном коллекторе и в выпускном коллекторе;
o
давление перед компрессором;
o
давление наддува (после компрессора);
o
давление картерных газов.

Измерение угла поворота коленчатого вала.

Измерение положения верхней мёртвой точки (ВМТ).
153

Измерение рабочего хода иглы форсунки (устройство топливоподачи).

Измерение температур газа, жидкости
Специальное программное обеспечение "EngineCapture" установлено на компьютере
комплекса. Программное обеспечение ориентировано на русскоязычного пользователя и
представляет собой открытую программную платформу, которая превращает компьютер в
удобный инструмент для выполнения полного цикла работ с измерительной
информацией.
Представление экспериментальных данных в графическом и табличном виде по углу
поворота коленвала (индикаторные диаграммы); пересчет диаграммы по ходу поршня;
анализ равномерности работы по циклам; обработка индикаторной диаграммы,
определение среднего индикаторного давления; определение характеристики
тепловыделения; определение текущей температуры рабочего тела в цилиндре, расчет
среднего индикаторного давления насосных ходов (функция интегрирования);
определение скорости нарастания давления (функция дифференцирования); анализ
внутреннего теплового баланса по составляющим; определение дифференциальной и
интегральной характеристик впрыска, более подробно о программе "EngineCapture"
можно посмотреть в руководстве пользователя программным обеспечением комплекса
ИВК"ДВС".
Измерительно-вычислительный комплекс ИВК "ДВС" функционирует на базе
персонального компьютера (ПК) типа IBM РС со специальным программным
обеспечением и включает в себя комплект измерительной аппаратуры с комплектом
датчиков. Специальное программное обеспечение для персонального компьютера (ПК)
ориентировано на русскоязычного пользователя и работает под операционной системой
типа Windows 98. Программа обеспечивает полный цикл измерения, обработки, хранения
и представления измерительной информации на дисплее ПК в графическом и табличном
виде.
На базе данного комплекса и производимыми
им технологическими (ТП)
процессами рассчитаем эффективность измерительных
процессов параметров
ДВС.Индекс воспроизводимости многомерного ТП определяется как отношение мер
допусков и поля рассеивания совместного распределения контролируемых параметров [12]. Индекс воспроизводимости процесса по j-му показателю С pj при двустороннем
симметричном поле допуска и многомерной нормальной модели определяется из
выражения [1]
С pj 
USL j  LSL j
Rj
,
где USLj, LSLj - границы допуска j-го параметра, R j - аналог одномерного рассеивания 6σ
по j-му параметру. Величина R j определяется по формуле
R j  2 c Tj Sc j T 2 n ,
где cj — вектор-столбец из рэлементов, содержащий нули во всех строках, кроме j-й, и
единицу в j-й строке; S — выборочная оценка ковариационной матрицы; n — объем
выборки; T 2 - статистика Хотеллинга.
154
В статистически управляемом состоянии ТП должно выполняться условие
2
,
Tt2  Tкр
где
2
Tкр
-
контрольная
граница
карты
Хотеллинга.
Следовательно,
индекс
воспроизводимости будет рассчитываться как
С pj 
USL j  LSL j
2
2
c Tj Sc j Tкр
.
n
При одностороннем допуске индексы воспроизводимости рассчитываются по
формулам
С puj 
x j  LSL j
USL j  x j
, С plj 
,
Rj
Rj
где x j - среднее арифметическое по j-му показателю качества.
Определив число риндексов воспроизводимости по каждому показателю качества
процесса, за индекс воспроизводимостиCpмногомерного процесса предлагается принять
минимальное из этих значений.
Индекс смещенности процесса по j-му показателю, учитывающий несовпадение
среднего x j с целевым  j , равен

2 j  x j

C pkj  C pj 1  k j  C pj 1 
 USL j  LSL j





 .

Расчет параметров законов распределения выполняется по выборочным значениям
контролируемого параметра. Следовательно, индексы СР и СРk будут определяться как
статистики на основе выборочных данных. Таким образом, процедура оценки точности и
стабильности технологического процесса будет представлять собой проверку
параметрических гипотез H0 по следующим неравенствам
CPk  CPk кр , CP  CP кр ,
где CP кр , CPk кр - квантили распределений индексов СР и СРk соответствующие уровню
значимости  . CP кр , CPk кр определяются из выражений


1
1
CP H0 , , CPk кр  FCpk
CP кр  FCp
C pk H 0 , ,
1
1
где FCp
, FCpk
- обратные функции распределения статистик СР и СРkпри условии
справедливости гипотезыH0. Критическое значение уровня значимости  принимают
равным 0,05; 0,01, 0,005, 0,001 исходя из требуемого уровня надежности результата и
полученного объема выборки.
С учетом погрешности измерения значений Х выборочные значения Yможно
представить как Y  X   X , где ΔХ - погрешность измерения значений контролируемого
параметра. Влияние ΔХ и конченого объема выборки приведет к увеличению вероятностей
ошибок первого и второго рода, которые определяются по оперативной характеристике
метода контроля.
155
Для расчета оперативной характеристики необходимо знать вид и параметры
функций распределения вероятностей FCp , FCpk для j-го показателя параметра. Для их
определения целесообразно использовать метод статистических испытаний. Оперативная
характеристика Pa по индексам воспроизводимостиСР и СРkопределяется как
Pa C P  
1 m 1, C Pi  C P кр
1 m 1, C Pki  C Pk кр
, Pa C Pk    
,


m i 1 0 , иначе
m i 1 0 , иначе
где СРi, СРki - векторы рассчитываются по результатам моделирования результатов
измерений Yj-го показателя для заданных законов распределения X и ΔХ и объема
выборки; m – число генерируемых выборок.
Значения квантилей C P кр , C pk кр рассчитываются как процентили, по моделируемым
векторам выборочных индексов воспроизводимости.
Полученные выражения и методика позволяют оценить соответствие ТП заданным
спецификациям по индексам воспроизводимости и пригодности при произвольных
законах распределения контролируемых параметров и погрешностей измерения на основе
их интервальных оценок.
Библиографический список
1. Клячкин В.Н. Оценка воспроизводимости многомерного процесса // Методы
менеджмента качества.–2003.–№ 1.–С. 41–43.
2. Кейн В.Э. Воспроизводимость процесса // Курс на качество. – 1994. – № 2. – С. 87–114.
3. www.oooproton.narod.ru/ivkdvs.htm.
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ЭКСПЛУАТАЦИИАВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
И.Е. Суслов
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Качество жизни рассматривается как система показателей, характеризующих
степень реализации жизненных стратегий людей, удовлетворения их жизненных
потребностей. Программные улучшения качества жизни рассматривается как социальный
проект, направленный на увеличение возможностей людей решать свои проблемы,
добиваться личного успеха и индивидуального счастья.
Частным случаем улучшения качества жизни можно рассмотреть повышение
качества эксплуатации автотранспортных средств (АТС), применяемых при пассажирских
и грузоперевозках. Основной целью эксплуатации автотранспортных средств является
снижение затрат на поддержание работоспособности автомобиля в заданных условиях
эксплуатации и надлежащее выполнение поставленных задач. Выполнить эту задачу
можно при управлении изменением технического состояния (ТС) автомобиля, основанном
на знании физических процессов разрушения деталей, агрегатов, узлов АТС по мере их
изнашивания, основных факторов, определяющих интенсивность изнашивания в заданных
156
эксплуатационных условиях.
Для повышения качества эксплуатации АТС на основе прогнозирования его ТС,
необходимо знать закономерности изменения технического состояния автомобилей в
процессе эксплуатации. Для этого необходимо собирать статистическую информацию,
позволяющую установить функциональную зависимость рассматриваемого параметра ТС,
определяющего работоспособность автомобиля в зависимости от различных факторов.
Для определения функциональных зависимостей, описывающих закономерности
изменения параметров ТС автомобилей от различных факторов, применяются
специальные методы, что позволяет повысить точность определения технического
состояния автомобилей, автоматизировать получение и хранение информации о ТС
автомобилей, выдачу результатов прогнозирования работоспособности автомобиля в
заданных эксплуатационных условиях.
Реализация всех этих задач возможна при наличии полноценной статистической
информации об изменении технического состояния АТС в прошлом, его состоянии в
момент прогнозирования и методики прогнозирования изменения технического состояния
АТС. Для прогнозирования работоспособности автомобиля необходимо иметь результаты
статистического исследования закономерностей изменения ТС основных узлов и
сопряжений, оформленные в удобную для последующей обработки форму.
Эффективность прогнозирования зависит от точности измерительных средств
определения технического состояния, методов прогнозирования, от величины затрат на
получение данных о техническом состоянии агрегатов автомобиля при необходимой
точности прогноза. Это также важно учитывать при проведении исследований, их
планировании и обработке результатов этих исследований.
Прогнозирование некоторых свойств автомобиля в широком понимании можно
назвать определение количественных или качественных характеристик этих свойств на
последующий интервал времени (наработки) с использованием сведений о прошлом и
настоящем исследуемого автомобиля. В основном для автотранспортных средств
наиболее актуальными являются количественные оценки технического состояния, т.к.
оценка технического состояния автомобилей осуществляется по диагностической
информации основная масса, которой является результатов измерений с применением
средств технической диагностики (СТД), включающих в себя средства измерений.
Из приведенного следует, что одной из характерных особенностей любого
прогноза является использование прошлого опыта для получения оценок будущего. Таким
образом, очевидно, что объем и характер информации, используемой и доступной к
моменту прогноза, в существенной степени сказывается на методах получения прогноза и
степени его достоверности. Поэтому необходимо разработать комплекс процедур
получения, обработки и использования информации, получаемой при эксплуатации АТС.
Информацию об автомобиле, имеющуюся к моменту прогноза, будем называть
априорной. Информацию, полученную в результате прогнозирования, назовем
апостериорной.
При прогнозировании ТС возможна, следующая постановка задачи. Наблюдается
изменение параметра технического состояния совокупности АТС в интервале времени Т .
157
Требуется вычислить значение времени безотказной работы совокупности АТС с
некоторой достоверностью. Решение этой задачи сводится к продлению случайного
процесса изменения параметра ТС за пределы известных статистических данных.
Возможна другая постановка задачи. Совокупность АТС наблюдается в интервале
времени Т . Затем в этом интервале времени наблюдается изменение параметра ТС одного
конкретного АТС из данной совокупности. По наблюдениям изменения параметра ТС
требуется определить значение времени безотказной работы совокупности АТС с
некоторой достоверностью. В данном случае объектом исследования является изменение
параметра ТС одного отдельно взятого автомобиля.
Последняя постановка в наибольшей степени отражает специфику задач
прогнозирования, возникающих при техническом обслуживании (ТО) и эксплуатации
АТС. Ее характерной особенностью является то, что исследованию подвергается
некоторая часть генеральной совокупности, либо вообще одно АТС. Сведения же обо всей
генеральной совокупности являются априорной информацией, которая должна быть
использована при вычислении апостериорных значений исследуемой части генеральной
совокупности. Поскольку наиболее распространенным вариантом этой задачи является
прогнозирование параметров ТС одного отдельно взятого АТС, то назвать такое
прогнозирование можно индивидуальным. Это объясняется следующим: условия, при
которых осуществляется эксплуатация автомобилей, даже одной и той же модели,
обеспечивают влияние на режимы работы его агрегатов и систем, вызывая ускорение или
замедление интенсивности изменения параметров технического состояния. К таким
условиям относят природно-климатические условия, дорожные условия, режим работы
подвижного состава. В различных условиях эксплуатации реализуемые показатели
технического состояния автомобилей за одинаковую наработку будут различаться.
Поэтому прогнозировать следует изменение параметра ТС для конкретного АТС.
Предположим, что прогнозируемым параметром ТС АТС является реализация
случайной величины x(t ) , обусловленная интервалом времени от момента контроля t n до
некоторого момента в будущем tn l . Если бы удалось по известным значениям x(t n ) ,
x(tn 1 ) , …, x(tn  r ) точно определить значение параметра ТС автомобиля x(tnl ) в
некоторый момент tn l в будущем, то этим бы решалась задача безошибочного
(достоверного) прогнозирования. Однако случайный характер процесса изменения
параметра ТС автомобиля в принципе не позволяет получить точного решения задачи. Как
показано на рис. 1, случайный процесс после момента t n может развиваться по-разному,
что иллюстрируется пунктирными продолжениями реализации x(t ) . Например, наработка
на отказ АТС или его агрегата является случайной величиной и зависит от ряда факторов:
качества материалов деталей; точности обработки деталей; качества сборки; качества
технического осмотра (ТО) и ремонта (Р); квалификации персонала; условий
эксплуатации; качества применяемых эксплуатационных материалов и т. п. Случайными
величинами являются расход материалов, значение параметра технического состояния в
определенные моменты времени и т.д.
В тех случаях, когда для принятия решения об исправности АТС используется
время жизни узла, агрегата АТС и т.д., будем говорить о прогнозировании надежности.
Если же используется непосредственно будущее значение реализации, будем говорить о
прогнозировании технического состояния.
Разница между прогнозированием надежности и прогнозированием технического
158
состояния автомобиля заключается в том, что при решении каждой из этих задач
рассматриваются разные сечения случайного процесса изменения прогнозируемого
параметра х(t ) . При прогнозировании надежности основу составляют моменты первого
пересечения прогнозируемого параметра АТС х(t ) предельно допустимых значений
[ xH , xB ] (для двустороннего допуска на параметр технического состояния АТС), т.е.
сечения параллельные оси абсцисс. При прогнозировании технического состояния основу
представляют характеристики процесса в сечениях, перпендикулярным оси абсцисс (рис.
1).
f (Т Ж ) – функция плотности распределения
времени безотказной работы АТС;
f ( x(tn  l )) – функция плотности распределения
прогнозируемого параметра.
Рис. 1. Прогнозируемые характеристики случайного
процесса
В настоящее время насчитывается более 150 методов прогнозирования, но число
основных методов, повторяющихся в различных вариациях, гораздо меньше.
Применительно к автомобильному транспорту разработаны методы прогнозирования и
управления технической эксплуатации автомобилей. Широкое распространение методы
прогнозирования получили при оценке остаточного ресурса. В общем случае речь идет об
аппроксимации индивидуальной реализации, связанной с износом аналитической
зависимостью, параметры которой определяются по результатам диагностирования на
предпрогнозном периоде с последующей экстраполяцией на интервале упреждения до
достижения предельного состояния.
Значения прогнозируемого параметра
x(t n ) ,
x(t n 1 ) ,
x(t n  2 ) , …,
x(t n  r ) ,
полученные до момента прогнозирования в результате ТО и Р АТС с использованием
средств измерений и учетом их погрешностей, не являются истинными, т.к. погрешность
измерений приводит к деформации закона распределения параметра и вместо истинной
159
величины x будет зарегистрирована случайная величина x  x и этот ряд представляется
как
x(t n )  x(t n ) , x(t n 1 )  x(t n 1 ) , …, x(t n  r )  x(t n  r ) ,
где x(t i ) – доверительный интервал (погрешность), в котором с заданной
доверительной вероятностью находится истинное значение диагностического параметра
АТС в i-й момент времени (наработки). Значение x(ti ) непосредственно зависит от
уровня метрологического обеспечения автотранспортного предприятия. Поэтому встает
задача определения расчетным путем оценки результирующей погрешности по известным
оценкам ее составляющих. На АТП при организации ТО и Р АТС должны быть
разработаны процедуры для обеспечения сбора и сохранности этой информации.
Задачей прогнозирования технического состояния АТС, является установление
математической модели исследуемой зависимости изменения прогнозируемого параметра
от времени эксплуатации (наработки) АТС. Определение модели включает в себя
указание вида модели и определение значений ее параметров (коэффициентов), но, как
было показано, значения прогнозируемого параметра АТС не могут быть определены
точно, следовательно, и модель тоже. Поэтому неизвестные коэффициенты моделей
изменения параметров технического состояния АТС также являются случайными
величинами и будут вычислены с погрешностью
a0  a0 , a1  a1 ,, ak  ak ,
отсюда и результат прогнозирования x(tn  l ) будет получен с погрешностью
 x(tn  l ) , т.к. даже если отсутствует погрешность модели изменения параметров
технического состояния АТС, всегда существует погрешность измерения.
По ГОСТ 20911 – 89 прогнозирование технического состояния – определение
технического состояния объекта с заданной вероятностью на предстоящий интервал
времени. Таким образом, кроме значения технического состояния АТС в будущем
необходимо вычислить достоверность прогнозирования. По значению достоверности
прогнозирования можно оценить риск, связанный с решениями, основанными на
прогнозировании технического состояния АТС. При прогнозировании имеют место
ошибки типа «ложный отказ», когда делается ошибочное заключение о том, что АТС
откажет в прогнозируемый период (ошибка первого рода), и «пропущенный отказ», когда
делается неверное заключение о том, что АТС в прогнозируемый период сохранит свою
работоспособность (ошибка второго рода). Ошибки прогнозирования оцениваются
соответствующими вероятностями их возникновения РIПР и PIIПР. Вероятности этих
ошибок зависят от точности предсказания значений прогнозируемых параметров АТС.
УДК 629.114.4:004.89
СТРАТЕГИИ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
И.Е. Суслов
160
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
When diagnosing vehicle possible false results of measurements of its inefficient,
particular, issued by the measuring instrument. They can cause an unnecessary restoration.
Among such consequences and causes the appearance of the correct results of measurements of
the output parameter for the technical condition limit value. Missed failure causes disruption, the
ability of vehicle until the occurrence of breakdowns and cessation of operation or accident-nym
situations. In view of these arguments in the article the scheme of functioning of the vehicle,
takes into account the purpose and quality of carried out with the measurements and the
preparation of the vehicle to use.
Объем, частота проведения и точность измерений зависят от того, как
изменяется техническое состояние (ТС) автотранспортного средства (АТС) во времени,
т.е. от характера происходящих в нем деградационных процессов. Если параметры АТС
стабильны и не изменяются во времени (с наработкой), то необходимость в их измерениях
для управления техническим состоянием отсутствует, и наоборот. Поэтому при оценке
эффективности измерений и метрологического обеспечения (МО) необходимо в качестве
исходных данных знать основные характеристики деградационных процессов в АТС.
Деградационные процессы в АТС сказываются на изменении параметров ТС. Поэтому для
оценки эффективности МО необходимо знать, как изменяются эти параметры во времени
(с наработкой).
Основная цель технического обслуживания (ТО) состоит в предупреждении и
отдалении момента достижения изделием предельного состояния, а также обеспечение
требований санитарно-гигиенических норм и правил. Техническое обслуживание должно
обеспечивать безотказную работу подвижного состава в пределах установленных
периодичностей по воздействиям, включенным в перечень операций. Если при
техническом обслуживании нельзя убедиться в полной исправности отдельных узлов, то
их следует снимать с автомобиля для контроля на специальных приборах и стендах.
Операции технического обслуживания необходимо проводить с предварительным
контролем.
Основным
методом
выполнения
контрольных
работ
является
диагностирование, которое предназначено для определения технического состояния
автомобиля, его агрегатов, узлов и систем без разборки и является технологическим
элементом технического обслуживания. Цель диагностирования при техническом
обслуживании заключается в определении действительной потребности в производстве
работ, выполняемых не при каждом обслуживании, и прогнозировании момента
возникновения отказа или неисправности.
Содержание работ по метрологическому обеспечению, порядок чередования
метрологических операций, частота их повторения определяются главным образом
стратегий технического обслуживания и ремонта, представляющей собой систему правил,
на основании которых назначается техническое обслуживание (ремонт) АТС.
Техническое обслуживание подвижного состава по периодичности, перечню и
трудоемкости выполняемых работ подразделяется на следующие виды: ежедневное
161
техническое обслуживание (ЕО); первое техническое обслуживание (ТО-1); второе
техническое обслуживание (ТО-2); и другое периодическое обслуживание (например, для
автомобилей, оснащенных дополнительным оборудованием не транспортного назначения
– буровая установка, моечно-уборочная установка и др.); сезонное техническое
обслуживание (СО).
В действующей системе ТО и ремонта для технического обслуживания
рекомендуется устанавливать расчетные периодичность, трудоемкость и простои.
В настоящее время широко обсуждается идея эксплуатации систем по
состоянию. Суть ее состоит в том, что периодичность и объем работ по техническому
обслуживанию и ремонту заранее не устанавливаются, а определяются для каждого
агрегата, узла и системы (эксплуатируемых в одинаковых условиях) на основе
результатов измерения параметров. Использование этих данных позволяет существенно
повысить безотказность агрегатов, узлов и систем в процессе эксплуатации и
одновременно снизить эксплуатационные затраты. Большое значение при этом имеет
различная скорость протекания деградационных процессов в различных агрегатах, узлах и
системах и, как следствие, разная периодичность, полнота и точность измерения
параметров.
При диагностировании АТС возможны ложные результаты измерений о его
неработоспособности, выдаваемые средствами измерений. Они могут вызвать проведение
ненужных восстановительных работ. К подобным последствиям приводит и появление
верного результата измерений о выходе параметра ТС за предельно допустимое значение.
Пропущенный отказ вызывает нарушения работоспособности АТС вплоть до
возникновения поломок и прекращения эксплуатации или аварийным ситуациям. С
учетом этих рассуждений составлена схема процесса функционирования АТС,
учитывающая целевое назначение и качество выполняемых при этом измерений (рис. 1).
Рис. 1. Схема функционирования АТС
162
При подготовке АТС к эксплуатации проводятся, как правило, измерения
для контроля работоспособности. Правильное определение работоспособного состояния
АТС заканчивается принятием решения о допущении его к применению, неправильное
приводит к проведению неоправданных разборочно-сборочных и проверочных работ,
простою АТС. Верное заключение об отказе АТС вызывает необходимость выполнения
работ по локализации места отказа, ремонту и послеремонтной проверке. Неверное
заключение об отказе приводит к применению неработоспособного АТС. Схема
подготовки АТС к применению представлена на рис. 2.
Рис. 2. Схема подготовки АТС к эксплуатации
Как следует из анализа АТС как объектов измерений, при построении
моделей метрологического обеспечения необходимо учитывать стратегию технического
обслуживания и ремонта АТС. Лишь при учете перечисленных особенностей АТС как
объектов измерений можно оптимально решить технические, методические и
организационные вопросы МО прогнозирования ТС АТС.
УДК 629.114.4:004.89
РАСЧЕТ ДОСТОВЕРНОСТИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО
СОСТОЯНИЯ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
Суслов И.Е.
(Россия, Владимир, ВлГУ)
The paper presents the calculation of the unconditional and conditional probabilities of
errors of the first and second kind of forecasting technical condition of vehicles, taking into
account distributions of the probability density of the projected parameter and density
distribution of the probability of error in forecasting
163
Запишем условие пригодности автотранспортного средства АТС к
выполнению возложенной на него задачи. Если АТС считается работоспособным при
нахождении его параметра в области [ xH ; xB ] , условие его пригодности к выполнению
задачи запишется в виде
xÍ  x(t )  x , t n  t  t nl .
(1)
где xÍ , x – соответственно верхнее и нижнее предельно допустимые
эксплуатационные значения прогнозируемого параметра технического состояния АТС,
обусловленные технической документацией (ГОСТами, отраслевыми нормативами,
заводскими инструкциями и т.п.). При эксплуатации АТС характер изменения
прогнозируемого параметра имеет тенденцию возрастать или убывать. Поэтому в общее
условие (1) следует подставлять номинальное значение прогнозируемого параметра и то
верхнее или нижнее предельное значение, к которому стремится прогнозируемый
параметр АТС.
Сформулируем постановку задачи индивидуального прогнозирования
технического состояния (АТС). Пусть состояние АТС, его узла или агрегата определяется
некоторым параметром технического состояния, изменение в результате наработки (во
времени) которого описывается случайной прогнозирующей функцией õ(t ) . Пусть также
определена область допустимых значений [ x H ; x B ] (общий случай для двустороннего
допуска), при нахождении значений прогнозируемого параметра в пределах которой АТС
считается исправным. Если изменение параметра технического состояния АТС
происходит в «одну сторону», что наиболее характерно для элементов автомобиля в
следствие износа, то вместо x H или x B используется номинальное значение
прогнозируемого параметра АТС.
В результате диагностирования конкретного автомобиля получен ряд
значений реализации функции x(t n ) , x(t n1 ) , x(t n2 ) , …, x(t nr ) , описывающая изменения
значения прогнозируемого параметра конкретного АТС в интервале [t nr , t n ] . На основе
имеющихся результатах диагностирования требуется спрогнозировать значение этого
параметра для момента времени t n l . Таким образом, получение прогнозируемого
значения параметра автомобиля является осуществлением классической задачи
экстраполяции
случайных
процессов.
Под
воздействием
различного
рода
эксплуатационных факторов значение этого параметра во времени случайным образом
изменяется. В результате будущее значение параметра технического состояния АТС
можно рассматривать как случайную величину наиболее полной характеристикой которой
является плотность распределения будущих значений параметра f ( x(t nl )) .
АТС признается годным к выполнению задачи на интервале τ – интервал
прогноза на выполнение задачи АТС, если условию (1) удовлетворяет результат прогноза
x(t nl ) ïð , который неизбежно, как это было показано в пункте 2.1, содержит погрешность
x(t nl ) ïð  x(t nl )  x(t nl ) .
(2)
164
Таким образом, АТС считается годным, если
x Í  x(t nl ) ïð  x  .
(3)
Замена условия пригодности (1) на (3) приводит к ошибочным решениям, в
результате чего какая-то часть пригодных к выполнению задачи АТС бракуется и
наоборот. Таким образом в совокупности АТС, поступающих на диагностирование, в
общем случае можно выделить три категории:
А) АТС, уже отказавшие к моменту диагностирования. Вероятность их
наличия в априорной совокупности PÀ 
xÍ

f  x(t n ) dx(t n ) 


 f x(t n ) dx(t n ) ,
где f ( x(t n )) –
xÂ
плотность вероятности прогнозируемого параметра в момент диагностирования t n .
В) АТС, работоспособные в момент диагностирования, но непригодные для
выполнения запланированной задачи, т.е. такие которые откажут в процессе ее
выполнения. Вероятность их наличия в априорной совокупности равна
 xÂ
PÂ  1  PA 1   f ( x(t n l ))dx(t n l )
 x
Í

xÂ

xÂ

xÍ
xÂ
f ( x(t n l ))dx(t n l )
xÍ
 f ( x(t n )) dx(t n )

f ( x(t n )) dx(t n )  ,


где
– вероятность того, что прогнозируемый параметр
xÍ
x(t nl ) будет в допустимых пределах [ xH ; xB ] в момент t n l , при условии, что в момент
диагностирования t n он также был в пределах [ xH ; xB ] .
априорной
С) АТС, пригодные для выполнения задачи. Вероятность их наличия в
совокупности
равна
 xÂ
PC  1  PA   f ( x(t n l )) dx(t n l )
x
 Í
xÂ

xÍ
 xÂ
f ( x(t n )) dx(t n )    f ( x(t n l )) dx(t n l ) .
 x
 Í
Все эти объекты в результате диагностирования и прогнозирования
технического состояния АТС должны быть разделены на пригодные и непригодные к
эксплуатации и выполнению задачи. Однако, из-за неизбежности ошибок
диагностирования, а, следовательно, и прогнозирования АТС делятся на признанные
пригодными (П) и признанные непригодными (НП).
Для оценки достоверности прогнозирования обозначим условные
вероятности ошибок прогнозирования: ÐIÏÐóñë – условная вероятность ошибки I рода,
связанная с признанием непригодным фактически пригодного АТС; ÐIItnÏÐóñë – условная
вероятность
ошибки
II рода,
связанная
с
признанием
пригодным
фактически
l
неисправного АТС; ÐIItnÏÐóñë
– условная вероятность ошибки II рода, связанная с
признанием пригодным фактически работоспособного, но не пригодного к выполнению
задачи АТС.
165
Используя эти обозначения по формуле умножения вероятностей,
определим вероятности всех возможных несовместных исходов прогнозирования
технического состояния АТС (рис. 1):
Í
1
–
АТС
пригодным
x(t nl )  xÍ ; x  ,
пригодно, но признано непригодным
x(t nl )  xÍ ; x  ,
пригодно
и
признано
x(t nl ) ïð  x Í ; x   :
Ð( Í 1 )  PC 1  ÐIÏÐóñë  ;
Í
2
–
АТС
x(t nl ) ïð  x Í ; x  
Ð( Í 2 )  PC ÐIÏÐóñë ;
Í
3
– АТС непригодно и признано непригодным
x(t nl ) ïð  x Í ; x  

x(t nl )  xÍ ; x  ,

l
;
Ð( Í 3 )  PB 1  ÐIItnÏÐóñë
Í
4
–
АТС
непригодно,
но признано пригодным
x(t nl ) ïð  x Í ; x  
x(t nl )  xÍ ; x  ,
l
;
Ð( Í 4 )  PB ÐIItnÏÐóñë
Í
5
–
АТС
неисправно
и
признано
непригодным
x(t nl ) ïð  x Í ; x  

x(t n )  xÍ ; x  ,

Ð( Í 5 )  PA 1  ÐIItnÏÐóñë ;
Í
6
–
АТС
неисправно,
но
признано
x(t nl ) ïð  x Í ; x  
пригодным
x(t n )  xÍ ; x  ,
Ð( Í 6 )  PA ÐIItnÏÐóñë .
166
Рис. 1. Схема возможных исходов прогнозирования технического состояния АТС
Приведенные выражения позволяют определить вероятности ошибок
прогнозирования I и II рода. В данном случае, ошибка первого рода соответствует исходу
Í 2 прогнозирования технического состояния АТС, откуда
PIÏÐ  PC ÐIÏÐóñë .
Ошибка второго рода появляется при реализации исходов Í
l
PIIÏÐ  PB ÐIItnÏÐóñë
 PA ÐIItnÏÐóñë .
(4)
4
и Í 6 ,т.е.
(5)
Совокупность вероятностей PIÏÐ и PIIÏÐ характеризуют достоверность
прогнозирования технического состояния, а также задает среднюю долю АТС, ошибочно
отнесенных к соответствующим категориям.
Условная вероятность ÐIItnÏÐóñë того, что уже неисправное АТС признают
пригодным к выполнению задачи, стремится к нулю при диагностировании с помощью
средств измерений. Такая ситуация может возникнуть из-за халатности оператора, в
отсутствии диагностирования, не использовании методик выполнения измерений,
использовании неповеренных приборов и т.д. Накладываемые условия при решении
задачи прогнозирования с учетом влияния метрологического обеспечения исключают
такие ситуации, поэтому выражение (5) запишется
l
PIIÏÐ  PB ÐIItnÏÐóñë
(6)
Согласно вышеизложенному при прогнозировании технического состояния
непригодными к эксплуатации признаются АТС неисправные к моменту
диагностирования и АТС, которые откажут в процессе выполнения задачи.
167
Из выражений (2) и (3) следует, что общей причиной возникновения ошибок
прогнозирования является погрешность вычисления истинного значения параметра
технического состояния АТС x(t nl ) , т.к. это значение не может быть вычислено точно.
Погрешность
прогнозирования
вероятности
f (x(t nl )) .
x(t nl )
распределена
Следовательно,
результат
с
некоторой
плотностью
прогнозирования
x(t nl ) ïð ,
представляет собой случайную величину, плотность распределения которой f ( x(t nl ) ïð ) .
Тогда вероятность ошибки первого рода равна произведению событий x(t nl )  xÍ ; x  ,
x(t nl )  xB  x(t nl ) либо x(t nl )  xH  x(t nl ) . Располагая законами распределений
прогнозируемого параметра f ( x(t nl )) и случайной погрешности в оценке этого параметра
f (x(t nl )) нетрудно вычислить вероятность ошибки первого рода
PIÏÐ 
xÂ

xÍ
xH  x ( tn  l )
 


dx(t n l ) .




f ( x(t n l ))
f

x
(
t
)
d

x
(
t
)

f

x
(
t
)
d

x
(
t
)
n

l
n

l
n

l
n

l

 x  x( t )


 B n l

(7)
Соответственно с учетом (7) по формуле (4) можно вычислить условную
вероятность ошибки прогнозирования I рода
xÂ

ÐIÏÐóñë 
xÍ
xH  x ( tn  l )
 


dx(t n l )




f ( x(t n l ))
f

x
(
t
)
d

x
(
t
)

f

x
(
t
)
d

x
(
t
)
n

l
n

l
n

l
n

l

 x  x(t )


 B nl

.
xÂ
 f ( x(t nl ))dx(t nl )
xÍ
(8)
Аналогично получаем выражения для вероятности ошибки прогнозирования
второго рода, которая возникает при одновременном выполнении условий x(t nl )  xÍ ; x 
и xH  x(t nl )  x(t nl )  xB  x(t nl ) . Вероятность этого события запишется в виде

 xB  x (tn  l )

 xB  x (tn  l )









  f ( x(t n l ))
f

x
(
t
)
d

x
(
t
)
dx
(
t
)

f
(
x
(
t
))
f

x
(
t
)
d

x
(
t
)
n l
n l 
n l
n l 
n l
n  l  dx (t n  l )





xÂ
 xH  x (tn  l )

 xH  x (t n  l )

.(9)
xÍ
PIIÏÐ
Используя формулу (9), из выражения (6) определим условную вероятность
ошибки II рода, связанную с признанием пригодным фактически работоспособного, но не
пригодного к выполнению задачи АТС

 xB  x (t n  l )

 xB  x (t n  l )



  f x(t n l ) dx(t n l ) dx(t n l )


f
(
x
(
t
))
f

x
(
t
)
d

x
(
t
)
dx
(
t
)

f
(
x
(
t
))
n l 
n l
n l 
n l
n l 





xÂ
 xH  x (t n  l )

 xH  x (t n  l )


xÂ
xÂ
 f ( x(t n ))dx(t n )   f ( x(t nl ))dx(t nl )
xÍ
l
ÐIItnÏÐóñë
xÍ
xÍ
.(10)
168
Таким образом, для расчета вероятностей ошибок прогнозирования
технического состояния АТС необходимо знать распределение плотности вероятности
прогнозируемого параметра в моменты времени (t n ) и (t nl ) и распределение плотности
вероятности погрешности в момент времени (t nl ) , которое непосредственно зависит от
характеристик погрешности измерений в моменты диагностирования.
УДК 621.3.049
МЕТРОЛОГИЯ В НАНОТЕХНОЛОГИИ
Терегеря В.В., Петров А.А.
Рассмотрены
исследования
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
возможности использования наноматериалов
и
методы
их
Для наночастиц доля атомов, находящихся в тонком поверхностном слое (его
толщину принимают как правило порядка 1 нм), по сравнению с мезо- и микрочастицами
заметно возрастает. Действительно, доля приповерхностных атомов будет
пропорциональна отношению площади поверхности частицы S к ее объёму V . Если
обозначить характерный размер частицы (кристаллита ) как D, то:
S /VD2/D3 1/D.
У поверхностных атомов, в отличии от находящихся в объеме твердого тела,
задействованы не все связи с соседними атомами. Для атомов находящихся на выступах и
уступах поверхности ненасыщенность связей еще выше. В результате в
приповерхностном слое возникают сильные искажения кристаллической решетки и даже
может происходить смена типа решетки.
Для наночастиц весь материал будет работать как приповерхностный слой,
толщина которого оценивается в диапазоне порядка 0,5…20 мкм. Можно также указать на
тонкие физические эффекты, проявляющиеся в специфическом характере взаимодействия
электронов со свободной поверхностью.
Важным фактором, действующим в наноматериалах является также склонность к
появлению кластеров. Облегчение миграции атомов (групп атомов) вдоль поверхности и
по границам раздела, и наличие сил притяжения между ними, которые для
наноматериалов больше по сравнению с традиционными материалами, часто приводят к
процессам самоорганизации островковых, столбчатых и других кластерных структур на
подложке. Здесь перспективы применения связаны с тем, что металлические материалы с
наноструктурой обладая повышенной по сравнению с обычным структурным состоянием
твердостью и износостойкостью [2].
Другим направлением в этой области является использование
полинанокристаллических алмазов и алмазоподобных покрытий, а также сверхтвердых
веществ на базе фуллеренов (например сфероподобными молекулами С60) и фуллеритов
(легированных фуллеренов, например FexC60). Наноструктурные многослойные пленки
169
сложного состава на основе кубического BN, C3N4, TiC, TiN, Ti(Al,N), обладающие очень
высокой или ультравысокой (до 70 ГПа) твердостью хорошо зарекомендовали себя при
трении скольжения, в том числе ряд пленок – в условиях ударного износа [1].
Отмечаются хорошие триботехнические свойства пленок с аморфной и
наноструктурой из углерода и нитрида углерода, а также из TiC, TiN и TiCN. В качестве
самосмазывающихся покрытий для космической техники предлагаются многофазные
наноструктурные покрытия на основе TiB2-MoS2c твердостью 20Гпа и коэффициентом
трения скольжения по стали 0,05. Металлические нанопорошки добавляют к моторным
маслам для восстановления трущихся поверхностей.
В ряде случаев для надежного функционирования изделий необходимо обеспечить
высокие водо- и маслоотталкивающие свойства их поверхности. Примерами таких
изделий могут служить автомобильные стекла, остекление самолетов и кораблей,
защитные костюмы, стенки резервуаров для хранения жидкостей, строительные
конструкции и т.п. В этих целях разработано покрытие на основе наночастиц оксида
титана с размерами 20-50 нм и полимерного связующего. Данное покрытие резко снижает
смачиваемость поверхности водой, растительным маслом и спиртовыми растворами.
Схема наноориентированных технологий обработки поверхности показана на рис. Данные
методы можно условно подразделить на две большие группы – технологии, основанные
на физических процессах и технологии, основанные на химических процессах. Среди всех
наноориентированных технологий обработки поверхности на сегодняшний день наиболее
перспективными являются ионно-вакуумные технологии нанесения покрытий (т.н. PVD и
CVD технологии). Полученные такими способами слои отличаются высокой адгезией, а
температурное воздействие на материал основы как правило минимальное. Для
исследования наноматериалов в принципе могут применяться практически те же методы,
что и для исследования обычных кристаллических материалов. Однако у наноматериалов
существует особая специфика, которая заключается в предъявлении повышенных
требований к разрешающей способности методов, а именно возможность исследовать
участки поверхности образцов с размерами менее 100-200 нм. Таким образом, можно
выделить ряд методов структурного и химического анализа, применение которых
170
позволяет учесть специфику наноматериалов [3]. Ниже представлены основные из таких
методов.
Электронная микроскопия.
По сравнению со световыми микроскопами использование электронного луча с малой
длиной волны позволяет существенно увеличить разрешающую способность.
В настоящее время используются несколько конструкций электронных
микроскопов: просвечивающие, растровые (сканирующие), эмиссионные и
отражательные. Наибольшее применение при исследованиях наноматериалов нашли
методы просвечивающей и растровой электронной микроскопии. Просвечивающая
электронная микроскопия.
Просвечивающая электронная микроскопия дает возможность получить в одном
эксперименте изображения с высоким разрешением и микродифракционные картины
одного и того же участка образца. Современные просвечивающие электронные
микроскопы обеспечивают разрешение до 0,1 нм и размер участка, с которого снимается
микродифракционная картина - до 50 нм.
Растровая электронная микроскопия (РЭМ)
В растровом электронном микроскопе изображение исследуемого объекта
формируется при сканировании его поверхности точно сфокусированным (5-10 нм) лучом
электронов. Такой луч часто называют электронным зондом. Диаметр зонда может
составлять 5-1000 нм. При взаимодействии электронов с поверхностью исследуемого
материала протекает ряд сложных процессов, приводящих к появлению излучений
различной природы. Эти излучения можно регистрировать с применением различных
приборов и датчиков. Для формирования картины поверхности используют отраженные
электроны и вторичные электроны. Создаваемые ими сигналы после их регистрации
приборами усиливают, а затем используют для модуляции яркости изображения на
электронно-лучевой трубке, развертка которой синхронна со смещением электронного
зонда. Таким образом, между каждой точке на поверхности образца ставится в
соответствие точка на экране электронно-лучевой трубки. Яркость изображения точки
пропорциональна интенсивности сигнала от соответствующей точки на изучаемой
поверхности.
Важным достоинством растровой электронной микроскопии является сочетание большой
разрешающей способности (до 10 нм, а при использовании специальных катодов из
гексаборида лантана – до 5 нм) с большой глубиной фокуса (при разрешении 10 нv она
составляет 1 мкм). Это позволяет проводить высококачественные исследования
поверхности шероховатых обрацов.
Спектральные методы исследования
К спектральным методам обычно относят методы исследования поверхности твердых тел,
основанные на анализе энергетических спектров отраженных излучений, возникающих
при облучении изучаемого материала электронами, ионами и фотонами. Таких методов в
171
настоящее время известно несколько десятков. Однако не все из этих методов имеют
преимущественное или особенное применение в области исследования наноматериалов.
Электронная Оже-спектроскопия (AES)
Этот метод основан на энергетическом анализе вторичных Оже-электронов.
Эффект Оже назван по имени французского физика, открывшего его в 1925 г. Падающий
электрон выбивает электрон внутренней оболочки атома. В результате возбуждения
атомов на поверхности образца наблюдается эмиссия вторичных электронов.анализ
энергетических спектров Оже-электронов позволяет судить о химическом составе
поверхностного слоя исследуемого вещества, а в ряде случаев также дает сведения о
химических связях атомов в нем. В приборах реализующих электронную Ожеспектроскопию энергия электронов в падающем пучке составляет 0,1-3 кэВ. При этом
исследуется состав поверхности на глубине 0,5-3,0 нм.
Масс-спектроскопия вторичных ионов
Метод обладает высокой чувствительностью и позволяет определять все химические
элементы, включая водород и гелий. Разрешение по глубине составляет 1-10 нм, а по
поверхности зависит от устройства формирования ионного пучка и может составлять от 3
мм до 500 нм, а при использовании специальных источников ионов и до 40 нм.
Лазерный микрозондовый анализ
Метод позволяет исследовать все виды материалов и анализировать как положительные,
так и отрицательные ионы всех химических элементов, а также разрешать изотопы и
идентифицировать органические радикалы. Недостатком метода является достаточно
низкая точность определения количественного содержания элементов (для основных
элементов погрешность до 10 %, а для элементов, присутствующих в очень малом
количестве – до 30 %).
Сканирующие зондовые методы исследования
Данная группа методов является наиболее широко используемой в области
наноматериалов и нанотехнологий. Основная идея всех методов данной группы
заключается в использовании зонда – устройства считывания информации с поверхности
исследуемого материала.исследования могут проводиться без существенного
повреждения объекта и с достаточно простой подготовкой его поверхности (например
только полировка отдельного участка).
Сканирующая туннельная микроскопия (STM)
В этом методе в качестве зонда используется электропроводящее острие. Между
зондом и образцом создается электрическое напряжение порядка 01-10 В. В зазоре
возникает туннельный ток величиной около 1-10 нА, который зависит от свойств и
конфигурации атомов на исследуемой поверхности материала. Этот ток регистрируется
приборами. Ограничениями метода сканирующей туннельной микроскопии являются
обязательность электропроводности материала исследуемого образца и необходимость
172
высокого или сверхвысокого вакуума и низких температур (до 50-100 К) для получения
высоких разрешений.
Атомно-силовая микроскопия (AFM)
В этом методе регистрируют изменение силы взаимодействия кончика зонда (иглы)
с исследуемой поверхностью.
Узким местом метода является стойкость материала иглы. Однако для большинства
исследуемых материалов твердости алмазной или фуллеритовой иглы вполне хватает.
Магнитосиловая зондовая микроскопия (MFM)
Данный метод фактически является разновидностью предыдущего. Отличие
заключается в том, что кончик иглы кантилевера выполняется из магнитного материала
или игла имеет ферромагнитное покрытие. Использование магнитосиловой зондовой
микроскопии особенно перспективно при исследованиях тонких пленок ферромагнетиков,
например для целей электроники.
Сканирующая микроскопия ближней оптической зоны (SNOM)
В этом методе , иногда называемом также ближнепольной оптической
микроскопией, в качестве зонда используется световой волновод (стекловолокно),
сужающийся на конце, обращенном к исследуемому образцу Метод позволяет достигать
разрешения до 10 нм. В ряде приборов самого последнего поколения с использованием
нанотехнологий лазер и фотоприемник стали располагать на кончике иглы атомносилового микроскопа, что позволяет объединять возможности обоих методов.
Библиографический список
Андриевский Р.А. Наноструктурные материалы – состояние разработок и
применение//Перспективные материалы. 2001. № 6.
Нанотехнологии в ближайшем десятилетии. Прогноз направления развития//Под ред.
М.К.Рокои др. М.: Мир, 2002. С. 292.
Алфимов С.М. и др. Развитие в России работ в области нанотехнологий.//Нано- и
микросистемная техника. 2004. № 8.
УДК 621.3.049
РАЗВИТИЕ НАНОМЕТРОЛОГИИ КАК КЛЮЧЕВОГО ЗВЕНА В РАЗВИТИИ
НАНОИНДУСТРИИ
Терегеря В.В., Петров А.А.
173
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Рассмотрены пути развития нанометрологии как основы инфраструктуры индустрии
наносистем и материалов
Во всем мире идет стремительное развитие нанотехнологии в научном,
техническом и прикладном плане, включая решение многих экономических и социальных
задач, что предопределяет необходимость системного подхода как в организации самих
научных исследований, так и во внедрении их результатов в различные сферы
экономической жизни общества.
История развития науки и техники неразрывна связана с развитием системы,
методов и средств измерений. Переход к нанотехнологии поставил перед наукой и
техникой ряд новых специфических задач, обусловленных малыми размерами элементов
и структур, с которыми имеет дело нанотехнология.
Все страны вступившие в нанотехнологический прорыв, прекрасно представляют
необходимость опережающего развития метрологии, поскольку именно уровень точности
и достоверности измерений способен либо стимулировать развитие соответствующих
отраслей экономической жизни общества, либо служить сдерживающим фактором.
Специфической особенностью нанотехнологий является их междисциплинарный
характер, при котором одно и то же явление, обусловленное масштабным эффектом,
может быть использовано в различных отраслях экономической жизни общества:
информационные технологии, медицина, фармокология, производство новых материалов
материаловедение, сельское хозяйство, диагностика болезней на ранних стадиях, экология
и многое другое.
Междисциплинарный характер нанотехнологий, различная терминология и
различные исследовательские, технологические и измерительные подходы и методы,
используемые в различных отраслях различными научными центрами и лабораториями,
привели к разобщенности, затрудняющей осуществление успешного обмена технической
информации[2]. Решение этих первоочередных задач даст мощный импульс развитию
нанотехнологий и их практическим применениям и внедрениям в различных отраслях.
Поэтому появилось новое направление в метрологии – нанометрология, с которой связаны
все теоретические аспекты метрологическог обеспечения единства измерений в
нанотехнологиях. В первую очередь – это эталоны физических величин и эталонные
установки, а также стандартные образцы состава, структуры и свойств для обеспечения
передачи размера единиц физических величин в нанодиапазоне. Во – вторых, это
аттестованные или стандартизованные методики измерений физико-химических
параметров и свойств объектов нанотехнологий, а также методики калибровки (поверки)
самих средств измерений, применяемых в нанотехнологиях. В – третьих, это
метрологическое сопровождение самих технологических процессов производства
материалов, структур, объектов и иной продукции нанотехнологий[1].
Если использование интерферометрии в передаче размера единицы длины в
области больших длин не встречает принципиальных трудностей и ограничено лишь
пространственно-временной когерентностью источника эталонного излучения, то
линейные измерения объектов, характеризующихся значениями размеров меньших и
174
много меньших длины волны излучения (λ = 632.99139822нм), требуют принципиально
нового подхода.
В реальной практике измерения геометрических параметров объектов в
нанометровой области проводятся с помощью растровых электронных и сканирующих
зондовых микроскопов, расположенных у потребителя. Для обеспечения единства
измерений необходимо проводить калибровку этих сложных измерительных устройств по
эталонным образцам-мерам малой длины, выполненным в виде рельефных шаговых
структур с заданными шириной, высотой (глубиной) и формой профиля.Именно такие
трехмерные меры малой длины – материальные носители размера, позволяющие
осуществлять комплексную калибровку и контроль основных параметров растровых
электронных и сканирующих зондовых микроскопов, предназначены для перевода этих
сложных устройств для визуализации исследуемого объекта в разряд средств измерений,
т.е. в разряд приборов для измерений линейных размеров объектов исследования,
обеспечивающих привязку измеряемых величин в нанометровой области к Первичному
эталону единицы длины – метру (рис.1).
500nm
Рис.1. Изображение элементов меры
Аттестация меры осуществляется на эталонной трехмерной интерферометрической
системе измерений наноперемещений (рис.2).
175
z
Z-ЛИИН
x
Y
X- ЛИИН
Y- ЛИИН
Рис.2. Схема эталонной трехмерной лазерной интерферометрической
схемы измерений перемещений. ЛИИН – лазерный интерференционный
измеритель перемещений
Аттестуются шаг меры и размеры верхних и нижних оснований выступов и канавок
(ширина линии), а также высота (глубина) рельефа. При одном и том же шаге структуры
возможно изготовление меры с ширинами линии в диапазоне 10…1500нм и высотой
рельефа 100…1500нм. Меры позволяют по одному изображению меры в растровом
электронном микроскопе или даже по одному сигналу, осуществлять калибровку
микроскопа (определить увеличение микроскопа, линейность его шкал и диаметр его
электронного зонда).
Использование мер для калибровки и аттестации атомно-силовых микроскопов
позволяет автоматизировать линейные измерения и создавать на основе растровых
электронных микроскопов автоматизированные измерительные комплексы.
Использование методов и средств калибровки и аттестации растровых электронных
и сканирующих зондовых микроскопов производителями этих приборов позволит им
176
создавать новые приборы с лучшими характеристиками, которые в свою очередь позволят
продвинуться дальше на пути развития нанотехнологии.
Библиографический список
1. Алферов Ж.И. и др. Наноматериалы и нанотехнологии//Нано-и микросистемная
техника. 2003. №8. С. 3-13.
2. Тодуа П.А.//Российские нанотехнологии. 2007. № 1-2.
УДК 539.2:621.3.049.77
НАНОКОМПОНЕНТЫ И ТРИБОЛОГИЯ В АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИИ
Терегеря В.В., Петров А.А.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Рассмотрены пути применения нанокомпонентов в автомобилестроении.
Вклад поршневых колец в механические потери двигателя составляет около 45%.
Несмотря на все достижения по совершенствованию ДВС, связанные с требованиями
норм «Евро-2», «Евро-3», «Евро-4» и т.д. по большому счету являются
малоэффективными. КПД двигателя как был низким, так и остался; удельный расход
топлива снижается на доли процента. Отдача от вложения огромных средств в разработку
двигателей, работающих на альтернативных видах топлива является далекой
перспективой и еще долго придется иметь дело с сотнями миллионов традиционных ДВС.
Поэтому необходимо методически определять и устранять «слабые» звенья в их
конструкции.
Одно из определенных «слабых» звеньев в конструкции – это уплотнение между
поршнем и цилиндром. Существующая жесткая схема поршневого уплотнения приводит к
частой замене компрессионных колец, поршней и расточке гильз цилиндров. Необходимы
конструктивные и технологические решения, один из которых – отказ от
гарантированного термодинамического зазора в системах «поршневое кольцо –
поршневые канавки» или «поршневое кольцо – цилиндр». Нужна саморегулирующаяся
схема, способная автоматически реагировать на все термодинамические и механические
(изнашивание) изменения, происходящие в двигателе в процессе его работы и
поддерживать «беззазорность» в соединениях.
Поиск альтернативных чугуну и стали материалов в виде модифицированного
нанокомпозитного пластика теоретически позволяет значительно упростить процесс
изготовления различных деталей двигателя (гильз цилиндров, поршневых колец),
177
повысить их точность изготовления и другие параметры тем самым удовлетворяя
растущие год от года требования к показателям экономичности и снижению токсичности
выхлопа двигателей.
Наночастицы, напылённые на поверхность цилиндра методом испарения
графитовых электродов в электрической дуге в среде гелия, ведут себя как ионы в
свободном растворе и стремятся обеспечить и поддерживать во всем объеме равновесие, а
любой перепад концентрации, вызванный, к примеру царапиной от сухого трения кольца
о гильзу, выравнивается за счет диффузии. Кроме того пластик гораздо легче, а его
использование в конструкциях двигателя позволит значительно улучшить коррозионную
устойчивость деталей, снизить уровень шумов двигателя, уменьшить технологические
допуски. В сопряжениях, где механические напряжения превышают критические
целесообразно использовать сплавы включающие в себя нанотрубки, существенно
повышающие износостойкость и прочность.
Конечно, создание каких-то деталей из наночастиц состоящих из миллиардов и
триллионов атомов сейчас и в обозримом будущем, производить экономически
невыгодно, но использование нанокомпонентов уже сегодня вполне возможно.
Другое динамично развивающееся направление в области нанотехнологий
автомобилестроения – это разработка и производство высокоэффективных
антифрикционных, противоизносных и охлаждающих присадок основанных на физикохимических процессах и технологиях.
Измельчённые до наноразмеров частицы материалов Ti (Cu) претерпевают
существенные изменения. У таких частиц количество атомов на их поверхности
превышает количество атомов, находящихся внутри частицы. К тому же атомы, что
расположены на поверхности, часто отличаются по своим свойствам от тех, что внутри и
они более активны и всегда готовы к реакции и у них задействованы не все связи с
соседними атомами. Для атомов находящихся на выступах и уступах поверхности
ненасыщенность связей ещё выше. В результате в приповерхностном слое возникают
сильные искажения кристаллической решётки и даже может происходить смена типа
решетки, образуя гораздо более плотный и износостойкий защитный слой благодаря
плотной сетке поперечно-межмолекулярных связей наночастиц. Для наночастиц весь
материал будет работать как приповерхностный слой, толщина которого оценивается в
диапазоне порядка 0,5…20мкм.
Поскольку масляная пленка в ВМТ и НМТ успевает вытекать из зоны контакта
через лабиринт, созданный микрошероховатостями сопрягаемых поверхностей (рис.1),
происходит её
178
Зона адгезионного
взаимодействия
Верхнее компр.
кольцо (ВКК)
Масло
Рабочая поверхность
цилиндра
разрушение на участках фактического контакта.
Рис.1. Схема трибосопряжения ВКК – рабочая поверхность цилиндра
Введение таких нанокомпонентов в моторное масло позволяет в более полной мере
реализовать эффект избирательного переноса. Опытным путем установлено, что
применение таких составов приводит к сокращению расхода топлива на 2…7%, износу
деталей в 1,5…2,5 раза, увеличению мощности двигателя на 2…4%.
Список использованной литературы
В.В.Терегеря и др. Влияние анизотропных жидкостей на работу узлов трения//Вестник
машиностроения.- 1996. - №9.
А.А. Федоров и др. Расчет температуры в зоне контакта гильзы цилиндра дизельного
двигателя//Двигателестроение. – 2007. - №3.
Кузнецов, Н.Ф. Классификация причин преступности в криминологии / Н.Ф.
Кузнецов // Вопросы изучения преступности и борьбы с нею. - М., 2003. – С. 17.
i
Луценко, В.В. Пусть весь мир поставит их вне закона / В.В. Луценко // Бизнес и
безопасность в России. – 2001. - № 4. – С. 2.
ii
Миннекаева, А.Ф. Религиозная преступность в России / А.Ф. Миннекаева //
Автореф. дис. к.ю.н. – Москва, 2006. –С.5.
iii
179
ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ФОРМИРОВАНИЯ НРАВСТВЕННОВОЛЕВОЙ АКТИВНОСТИ СТУДЕНТОВ В ПРОЦЕССЕ ЗАНЯТИЙ ФИЗИЧЕСКОЙ
КУЛЬТУРОЙ
Ульянкин С.В.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
Целью исследования является поиск эффективных путей нравственно-волевого
самовоспитания студентов как необходимого условия подготовки к активным занятиям
физической культурой в рамках учебного процесса.
Задачи исследования:
1. Исследовать теоретические предпосылки и педагогические возможности
самовоспитания студентов при занятии физической культурой в высших учебных
заведениях.
2. Изучить педагогические технологии физического и нравственно-волевого
самовоспитания студентов при занятиях различными видами физической
культуры.
3. Проверить эффективность экспериментальной программы по физическому и
нравственно-волевому самовоспитанию студентов вузов в процессе учебных
занятий по физической культуре в рамках учебного плана и в условиях спортивнооздоровительного лагеря.
Методы исследования
Для решения поставленных задач использовались следующие методы:
1. Изучение литературных источников:
- Изучение проблемы самовоспитания в спортивной педагогике, психологии и
теории и методики физического воспитания.
- Исследование проблемы физического и нравственно-волевого самовоспитания
в литературных источниках различного масштаба.
- Применение психодиагностических методик выявления
особенностей студентов различных факультетов, занимающихся
культурой в отделениях по видам спорта.
личностных
физической
- Анализ средств и методов физического и нравственно-волевого
самовоспитания студентов вузов в процессе занятий физической культурой.
2. Анализ передового и массового опыта по физическому и нравственноволевому самовоспитанию студентов вузов во Владимирской области:
- Изучалась документации планирования и учета воспитательной работы в
вузах в течение учебного года, в летний период – в спортивно-оздоровительных
лагерях, при этом особое внимание было сосредоточено на планах и отчетах о
180
воспитательной работе и руководству процессом самовоспитания студентов.
3. Устное и письменное интервьюирование педагогов и студентов по
вопросам самовоспитания физических и нравственно-волевых качеств:
- Устное интервьюирование проводилось в
индивидуальных бесед с преподавателями и студентами.
форме
групповых
и
- Материалы бесед дополнялись анкетированием преподавателей и студентов
во время учебных занятий
по физической культуре, а также в спортивнооздоровительном лагере.
4. Педагогические наблюдения за действиями преподавателей и студентов во
время учебных занятий, спортивных соревнований, в период пребывания в
спортивно-оздоровительном лагере:
- Уделялось внимание владением преподавателями методами воспитания и
руководства самовоспитанием студентов, занимающихся в различных учебных
отделениях.
- Применению студентами методов и методических приемов физического и
нравственно-волевого самовоспитания.
- Выявление условий и факторов, влияющих на физическое и нравственноволевое самовоспитание студентов разных вузов г. Владимира.
5. Диагностические методики были направлены на следующее:
- Определялись ценностные ориентации и мотивация студентов к физическому
и нравственно-волевому самовоспитанию.
- Трудности в работе преподавателей по осуществлению процесса физического
и нравственно-волевого самовоспитания студентов с различным уровнем готовности к
такой работе.
- Трудности, испытываемые студентами по самовоспитанию своих физических
и нравственно-волевых качеств.
- Физическая и психоэмоциональная готовность студентов к самовоспитанию.
- Уровень тревожности
соревнованиями.
студентов перед сдачей зачетов и спортивными
- Уровень воспитанности студентов, в том числе склонность к вредным
привычкам.
- Стили педагогического общения
способствующие процессу самовоспитания.
преподавателей
со
студентами,
- Выявление критериев оценки по показателям:
181
а) физической подготовленности;
б) познания самого себя;
в) проявление нравственно-волевых качеств;
г) спортивного результата и выполненных зачетных требований.
6. Педагогический эксперимент:
- Предварительный эксперимент (1 год)
- Основной педагогический эксперимент (2 года)
7. Методы математической статистики.
Основные результаты исследования
Исследование литературных источников и специальных исследований
позволяет утверждать, что исследованию проблемы связи физического и нравственноволевого самовоспитания в отечественной педагогической науке всегда уделялось
серьезное
внимание.
Однако,
эти
исследования
в
основном
касались
общеобразовательных школ. Исследование деятельности педагогов, работающих в
высших учебных заведениях, осуществляющих работу по самовоспитанию, до недавнего
времени оставалось без внимания ученых.
Педагогика и психология воспитания и самовоспитания раскрывает как
внешние воздействия на воспитанников со стороны (родителей, педагогов), так и
внутренние механизмы усвоения необходимых норм поведения, происходящие во время
этих воздействий (мотивы, интересы, потребности, идеалы, стимулы и т.д.).
Традиционный подход к теории и методики воспитательной работы
предполагает концепцию, при которой отдельно раскрывается методика формирования
мировоззрения или умственное воспитание. Нравственное, трудовое, эстетическое,
физическое, экологическое, религиозное и другие направления воспитания и
самовоспитания.
В настоящее время поднимаются все чаще проблемы взаимосвязи
воспитания и самовоспитания здорового образа жизни,
избавление от связи
нравственности и воли от вредных привычек.
Нравственно-волевое самовоспитание является неотъемлемым элементом
учебно-тренировочного и воспитательного процесса. В нашем исследовании сделан
акцент на три группы показателей: 1) познание самого себя; 2) нравственно-волевые и
физические качества; 3)выполнение зачетных требований и спортивные результаты.
В ходе исследований выявились специфические трудности, которые
испытывают студенты в своем физическом и нравственно-волевом самовоспитании (n =
182
560 человек).
Таблица № 4
Волевые
качества
Ответственност
До
эксперимента
5,40
Средние
Достоверность
данные
различий
После
эксперимента
7,0
t
P
- 4,88
0,00
ь
1
Самостоятельно
5,03
6,95
-6,70
сь
0,00
1
Настойчивость
4,90
6,85
-7,56
0,00
1
Смелость
5,30
6,75
-4,74
0,00
1
Физическая
подготовка
4,93
Владение
методами
самовоспитания
4,94
Спортивные
зачетные требования и
результаты
5,43
Организованнос
5,75
6,80
-5,28
0,00
1
6,85
-8,36
0,00
1
7,0
-5,19
0,00
1
6,75
-3,49
ть
0,00
1
Дисциплиниров
анность
6,0
Исполнительнос
6,50
7,00
-4,21
0,00
1
6,75
-1,11
ть
незн
ач.
Таблица 5.
183
Трудности в физическом и нравственно-волевом самовоспитании студентов
на основе массового исследования в вузах Владимирской области ( 560 человек)
Наименование трудностей
%
студентов,
различные трудности
указавших
на
В процессе учебных занятий.
1. Боязнь падение
2. Боязнь болевых ощущений
3. Боязнь насмешек со стороны
товарищей
4. Боязнь при изучении новых
элементов техники избранного вида
спорта
112 (20%)
82 (14,6%)
326 (58,2%)
292 (52,1%)
184
В свободное время
1.
2.
3.
4.
Трудности соблюдения
спортивного режима (питания,
сна, отдыха)
Недобросовестное
выполнение домашних
заданий преподавателя по
развитию физических качеств
и отработке технических
действий
Трудности систематического
ведения дневника
самоконтроля
Трудности в преодолении
вредных привычек
428 (76,4%)
216 (38,6%)
394 (70,4%)
256 (45,7%)
185
В предзачетный,
предсоревновательный и
соревновательный периоды:
к
182 (32,5%)
2. Нарушение полноценного отдыха
и с этим самочувствия
480 (85,?%)
3.
Зачетные
требования
по
физической
культуре
и
масштаб
соревнований
324 (57,9%)
1. Трудности в
зачетным соревнованиям
подготовке
4. Трудности, связанные с местом
проведения
соревнований
(переезд,
климатический
и
временной
пояс,
оторванность от привычных условий места
жительства)
510 (91,1%)
186
В условиях учебно-тренировочных
сборов и спортивно-оздоровительного
лагеря
1.
Трудности,
связанные
с
проживанием в одной комнате (симпатии,
антипатии)
2.
Трудности,
связанные
с
избирательным отношением к различным
видам труда (элементарному, общественнополезному, тренировочному и др)
460 (82,1%)
306 (54,6%)
3. Выявление установленных правил
поведения (режим, обязанности дежурного,
выполнение временных поручений)
4. Трудности в общении с
представителями одной весовой категории,
соперниками и партнерами для участия в
соревнованиях от одной команды
5.
Трудности,
связанные
с
отсутствием
своего
тренера
(самостоятельное выполнении установок
тренера на время учебно-тренировочных
сборов)
502 (89,6%)
312 (55,7%)
6. Трудности, связанные с отдыхом и
восстановлением и восстановлением после
2-3-разовых спортивных тренировок
7.
Учет
индивидуальных
особенностей
организма
и
уровень
спортивного мастерства
456 (81,4%)
288 (51,4%)
187
В результате двухгодичного педагогического эксперимента, проводимого в
процессе учебных занятий, в условиях спортивно-оздоровительного лагеря у студентов,
участвующих в эксперименте значительно повысились показатели проявления
физических и нравственно-волевых качеств выполнения зачетных требований и
спортивных результатов, а также общей воспитанности студентов экспериментальных
групп. (24 человека).
Динамика изменений физических, нравственно-волевой активности при
выполнении зачетных требований
и спортивных результатов студентов в ходе
педагогического эксперимента предоставлены в следующей таблице.
Заключение
Анализ изучения литературных источников убедительно доказывает
важность и необходимость нравственно-волевого самовоспитания студентов как
приоритетного для физического и нравственно-волевого развития.
В работе важно учитывать трудности, которые испытывают преподаватели
и студенты в своей работе по физическому и нравственно-волевому самовоспитанию.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Литература
Бабаков А.И., Логинов Л.В. Роль физической культуры, спорта и туризма в
сохранении и обогащении национальных традиций в воспитании и образовании
детей и молодежи // российские и американские университета на пороге 3
тысячелетия. – Владимир, 2001. – с. 117-119.
Дикунов А.М., Бурачук М.Ю. Самовоспитание спортсменов // Теория и практика
физической культуры. – 184 с. - №4. – с.20.
Донцов И.А. «Самовоспитание личности. – М., 1984. – 285 с.
Исаев А.А. Теоретические основы развития целостной системы воспитания в
массовом детско-юношеском спорте: Автореф.дис. … д-ра пед.наук. – М., 1999. –
78 с.
Лесгафт П.Ф. Семейное воспитание ребенка и его значение. – М.: Педагогика,
1991. с. 10-20, 21-29, 29-45, 45-54, 55-73, 139-143.
Михеев А.И. Система воспитательной работы со спортсменами: Дис. …д-ра
пед.наук. – М., 1996. – 460 с.
Селевко Г. Руководство по организации самовоспитания школьников / Г.Селевко. –
М., 2000. – 135 с.
Филин В.П., Бабаков А.И., Кочнев А.П., Никифоров Э.А. Исследование проблем
воспитания и самовоспитания юных борцов // Физическая культура: воспитание,
образование, тренировка. – 1999. - №3-4. – с.2-6.
Цзен Н.Ф., Пахомов Ю.В. Психотехнические игры в спорте. – М., Физкультура и
спорт, 1985. 160 с.
188
УДК 006(075)
ББК 26.23
НАНОМАТЕРИАЛЫ В АВТОХИМИИ
Эйдельман Г.И. , Мищенко З.В., Орлов Д.Ю.
(Россия, г. Владимир, ВлГУ)
В статье рассматриваются нанотехнологические препараты автохимии для безразборного
сервиса различных механизмов, контроль наноматериалов.
Наноматериалы и нанотехнологии находят всё большее применение в различных
химических препаратах для автомобильной промышленности, называемых потребителями
попросту "автохимией" и "автокосметикой". К таким разработкам относятся различные ремонтноэксплуатационные присадки и добавки к топливу и смазочным материалам, а также
лакокрасочные покрытия, шампуни, полироли и некоторые другие товары.
Совместное использование теоретических положений и практических достижений
трибологии (греч. tribos – трение, logos – наука – изучает контактное взаимодействие твердых тел
при их относительном движении, включая весь комплекс вопросов трения, изнашивания, смазки)
и нанотехнологии, позволяет использовать трение, не как разрушительное явление природы, а как
самоорганизующийся созидательный процесс, в том числе для безразборного восстановления
агрегатов и узлов техники в процессе их непрерывной эксплуатации.
Под безразборным сервисом (англ. service – производить осмотр и текущий ремонт)
подразумевается комплекс технических и технологических мероприятий, направленных на
проведение операций технического обслуживания и ремонта узлов и механизмов без проведения
разборочно-сборочных операций с применением передовых разработок химической
промышленности. Безразборный сервис может включать операции обкатки (приработки),
диагностики, профилактики (сезонной подготовки), автохимического тюнинга, очистки и
восстановления, как отдельных соединений, так и агрегатов и механизмов в целом [1-3].
Теоретическими предпосылками безразборного сервиса (восстановления) явились
исследования в теории самоорганизации, предсказанной бельгийским физиком и физикохимиком
русского происхождения Ильей Романовичем Пригожиным (лауреат Нобелевской премии по
химии 1977 г., с 1991 г. является иностранным членом Российской академии наук – РАН.)
В прикладном плане безразборный сервис базируется на научных открытиях российских
ученых. К ним в первую очередь, относится явление избирательного переноса при трении
(эффекта безызносности), открытое и исследованное Д.Н. Гаркуновым и И.В. Крагельским [.
Другим немаловажным открытием в этой области является эффект пластифицирования
поверхностей трения в присутствии поверхностно-активных веществ (ПАВ), сделанное Петром
Александровичем Ребиндером и его учениками.
Теоретическую возможность создания условий безызносного трения подтверждает факт
открытия в 1969 г. эффекта аномально низкого трения (АНТ) твердых тел, обнаруженного группой
189
ученых Аскольдом Александровичем Силиным, Евгением Анатольевичем Духовским, Виктором
Львовичем Тальрозе и др. На основании дальнейших исследований, в том числе во ВНИИ оптикофизических измерений, было выявлено, что при облучении тончайшего поверхностного слоя
вещества ускоренными атомами происходит его переход в упорядоченное состояние. Силин А.А.
позднее в своей книге «Трение и мы» (1987 г.) пишет: «Экспериментально подтверждалось, что
фундаментальной причиной трения служит отнюдь не механическое деформирование дорожки, а
адгезионный эффект, сконцентрированный в тончайшем поверхностном слое. Реализация такого
эффекта, основанного на непрерывном обмене адгезионных связей, требует толщины слоя всего
10–7 см (1,0 нм), т.е. порядка удвоенной толщины атома. Таким образом, опыты с эффектом АНТ в
данном случае однозначно подтверждали адгезионную теорию сухого трения.
Безразборный сервис транспортных средств является дальнейшим развитием исследований
в этих областях и, как видно из приведенных выше данных, в основном базируется на положениях
нанонауки. Термин стал широко применяться в последовавших за этим многочисленных
публикациях и нескольких монографиях по данному новому научно-практическому направлению.
В условиях недостатка финансовых средств у большинства населения, определенного
дефицита доступных качественных топливно-смазочных материалов проблема поддержания в
работоспособном состоянии отечественной и импортной техники может быть во многом решена за
счет применения специальных ремонтно-эксплуатационных препаратов, в том числе
разработанных на основе наноматериалов и нанотехнологий.
Известные автохимические препараты для безразборного сервиса автотракторной техники
могут быть отнесены к нанотехнологическим разработкам по трем основным критериям:
применение в их составе наноразмерных частиц (ультрадисперсные алмазы,
металлические порошки, политетрафторэтилен (PTFE), модифицированный графит и т.д.);
использование компонентов, полученных (произведенных)
нанотехнологий, например золь-гель технологии (рекондиционеры);
с
использованием
формирование на поверхностях трения вследствие взаимодействия с активными
компонентами этих препаратов защитных наноразмерных (наноструктурированных) покрытий и
структур (ионные металлоплакирующие присадки, кондиционеры, геомодификаторы).
Все вышеперечисленные свойства в той или иной мере присущи практически всем
ремонтно-восстановительным препаратам автохимии, применяемых для безразборного сервиса
(восстановления) автотехники. В одних случаях, они являются определяющими для того, чтобы
быть отнесенными к нанотехнологическим препаратам, а в других, могут быть отнесены к
вспомогательным (дополнительным) эффектам. Например, во всех препаратах наряду с
макрочастицами могут находиться и наноразмерные частицы. Следует также отметить тот факт,
что практически все вопросы трибологии связаны с изучением процессов, протекающих в
поверхностном слое (межфазной границе) контактируемых деталей.
При этом самым простым наноматериалом препарата автохимии или автокосметики могут
служить фрагменты вещества, измельченные до наноразмерного состояния или полученные
каким-то другим физическим или химическим способом, имеющие хотя бы в одном измерении
протяженность не более 100 нм и проявляющие качественно новые свойства (физико-химические,
функциональные, эксплуатационные и др.). Это могут быть и сферические (многогранные)
частицы (наноразмерные частицы металлов, алмаза, кремния диаметром 14…50 нм), нановолокна
190
(например, PTFE - новолокна политетрафторэтилена - диаметр нановолокон 40…60 нм),
пластинки монтмориллонита (наноразмерные слоистые частицы монтмориллонита - толщина не
более 100 нм) или иглы серпентина.
Реально диапазон рассматриваемых объектов гораздо шире – от атомов и молекул до их
кластеров и полимерных органических молекул, содержащих свыше 100 атомов и имеющих
размеры даже более 1 мкм в одном или двух измерениях. Принципиально важно, что они состоят
из небольшого числа атомов, и, следовательно, в них уже в значительной степени проявляются
дискретная атомно-молекулярная структура вещества, квантовые эффекты, энергетика развитой
поверхности наноструктур.
В соответствии с вышесказанным, в настоящее время к нанотехнологическим препаратам
автохимии для применения в качестве и присадок и добавок к смазочным материалам
автотракторной техники следует отнести следующие разработки:
Приработочные препараты на основе наноалмазов (Lubrifilm Di-amond Run In, Fenon
Nanodiamond Green Run и др.). Входящие в состав присадок наноалмазы (диаметром 4…6 нм) и
кластерный углерод структурируют масляную пленку, увеличивают ее динамическую прочность,
действуют на кристаллическую решетку поверхности металла, упрочняя ее, формируют новые
поверхности трения, уменьшая граничное трение и износ (особенно при больших нагрузках и
дефиците смазочного материала). В результате сокращается время обкатки и оптимизируется
качество трущихся соединений, улучшается работа двигателя, экономятся топливо и масло, а
также снижаются вредных выбросов и облегчается запуск двигателя
Кондиционеры металла (Energy release, SMT2 и др.) В результате трибохимических
реакций (образования, распада и восстановления в зоне трения соединений металла с активными
молекулами продукта) эти кондиционеры образуют защитный граничный слой (20 – 40 нм).
Защитный слой приобретает пластичные и упругие свойства, антифрикционные качества и
одновременно стойкость к высоким нагрузкам.
Рекондиционеры (Old Chap, Tensai). Препараты созданы с применением золь-гель
технологии. Наряду с образованием на поверхностях трения защитных слоев дополнительно
способствуют
повышению
несущей
способности
(прочности)
масляной
пленки.
Полимолекулярная система препарата, включающая в себя наноразмерные комплексы (кластеры)
органических веществ, структурирует граничную масляную пленку и увеличивает адгезию масла к
металлу.
Восстановительные присадки или реметаллизанты (Return Metal, Renom Engine NanoGuard
и др.) Содержат маслорастворимые или порошковые металлорганические соединения. Реализуют
трибохимический («ионный») механизм металлоплакирования поверхностей трения за счет
образования
(восстановления)
на
поверхности
трения
металлосодержащей,
наноструктурированной защитной пленки. Присадки способствуют «лечению» нано- и
микродефектов поверхностей трения и восстановлению их работоспособности.
Геомодификаторы (Fenom nanotechnology, RVS и др.) Препараты автохимии на основе
минералов естественного и искусственного происхождения (нано- и микроуровня) получили
наименование «геомоди-фикаторы», «геоактиваторы», «ремонтно-восстановительные составы»
(РВС-технология) или «ревитализанты». Попадая на поверхности трения вместе с маслом или в
составе пластичной смазки, инициируют процесс формирования на трущихся поверхностях
191
металлокерамической наноразмерной структуры с высокой износостойкостью и малым
коэффициентом трения.
Применение ремонтно-восстановительных препаратов для безразборного сервиса
определяется техническим состоянием автомобиля. При этом необходимость того или иного
воздействия или препарата оценивается на основании результатов технической диагностики. По
результатам диагностирования назначается либо профилактические препараты, более «мягкого»
действия, либо препараты, обеспечивающие более интенсивное воздействие на трущиеся
соединения и агрегаты автомобиля.
Рассмотренные нанопрепараты позволяют: значительно повысить из-носостойкость
деталей; сократить продолжительность и улучшить качество приработки поверхностей трения;
эффективно повысить задиростойкость и снизить питтинг контактирующих поверхностей в
тяжело нагруженных парах трения; понизить температуру работающих узлов, уровень шума и
вибрации.
В этой связи немаловажное значение имеет контроль наноматериалов, составляющих
основу нанотехнологических препаратов, применяющихся в качестве присадок и добавок к
смазочным материалам автотракторной техники.
Их увидеть-то не просто, не то, что измерить. Обычной линейкой тут не обойдешься. Так в
метрологии появился новый раздел, который получил название «нанометрологии», изучающей
способы передачи принятых единиц измерения от эталона к объектам, линейные размеры которых
лежат в интервале 0,1 – 100 нм. В 1997 г. Консультативный комитет по длине рекомендовал
принять за новый эталон измерения длины излучение стабилизированного He-Ne/J2 лазера
λ=632,99139822 нм. Такой эталон позволяет определить метр с ошибкой, не превышающей 0,02
нм, т.е. с точностью до одного атомного слоя.
Однако механически изготовленные приборы не позволяют измерять длину наноотрезков.
Это делают с помощью сложных приборов – электронных и атомно-силовых микроскопов, однако
для их применения нужно провести калибровку, то есть создать специальные «нанолинейки».
Создавать «нанолинейки» с использованием интерферометров начали в начале 90-х годов
прошлого века. Современный интерферометр позволяет измерять перемещение тел с точностью
до долей диаметра атома, это достигается детектированием изменения картин интерференции 3-х
световых потоков, от одного источника лазерного излучения. Пожалуй, наибольшего успеха в
области создания «нанолинеек» добились исследователи Массачусетского технологического
института, которые методом растровой интерференционной литографии на пластине с
фоторезитом диаметром 300 мм нанесли периодические насечки, создав, таким образом,
своеобразную линейку с ошибкой измерения длины в 1,1 нм. Не отстает от мирового прогресса и
Россия, где производятся аналогичные «линейки» для измерения длин наноотрезков с ошибкой от
0,5 до 3 нм. Поддалась измерению и масса наночастиц: с развитием масс-спектроскопии оказалось
возможным зарегистрировать массы отдельных нанокластеров и макромолекул. На сегодня уже
разработаны ГОСТ’ы и технические условия, которым должны соответствовать коммерческие
наноматериалы.
Литература
http://www.nanometer.ru/2009/07/19/avtohimia_156241.html
Балабанов Виктор Иванович - доктор технических наук, профессор, действительный член
192
Международной академии проблем качества (отделение проблем безызносности машин и
механизмов). Эксперт Государственной корпорации «Российская корпорация нанотехнологий»
(ГК «Роснано»).Нанотехнологические препараты автохимии
http://www.nanometer.ru/2008/12/18/nanoazbuka_54964.html
Гудилин Евгений Алексеевич- доктор технических наук, профессор, член-корреспондент,
кафедра неорганической химии МГУ. Нанометрология (nanometrology).
193