Управление качеством

3

Управление качеством

Содержание

Введение

1. Понятие надежности продукции

1.1 Понятие и требования и методы определения надежности

1.2 Показатели надежности

2. Особенности расчета надежности продукции ФГУП Новосибирский завод полупроводниковых изделий

2.1 Требования к надежности полупроводниковых изделий

2.2 Анализ надежности попупроводниковых изделий

Заключение

Список литературы

Введение

Целью данной работы является раскрытие такого вопроса как оценка надежности продукции.

Важнейшим источником роста эффективности производства является постоянное повышение технического уровня и качества выпускаемой продукции. Для технических систем характерна жесткая функциональная интеграция всех элементов, поэтому в них нет второстепенных элементов, которые могут быть некачественно спроектированы и изготовлены.

Таким образом, современный уровень развития НТП значительно ужесточил требования к техническому уровню и качеству изделий в целом и их отдельных элементов.

Системный подход позволяет объективно выбирать масштабы и направления управления качеством, виды продукции, формы и методы производства, обеспечивающие наибольший эффект усилий и средств, затраченных на повышение качества продукции.

Системный подход к улучшению качества выпускаемой продукции позволяет заложить научные основы промышленных предприятий, объединений, планирующих органов.

Задачи данной работы рассмотреть:

1. Надежность продукции и методы ее определения;

2. Показатели надежности;

3. Провести анализ методики надежности полупроводниковых изделий - продукции, выпускаемой ФГУП Новосибирским заводом полупроводниковых изделий.

1. Понятие надежности продукции

1.1 Понятие, требования и методы определения надежности

Одной из основных характеристик качества продукции является ее надежность. Для оценки надежности и времени жизни применяются различные статистические методы, описание которых можно найти в книгах Lawless (1982), Nelson (1990), Lee (1980, 1992), and Dodson (1994); функция интенсивности (риска) для распределения Вейбулла описывается также в разделе Распределение Вейбулла, функция надежности, функция риска. Заметим, что похожие статистические процедуры используются также в анализе выживаемости , а в книге Lee (1992) дается введение в эти методы для медико-биологических исследований; замечательный обзор со множеством инженерных примеров можно найти в работе Dodson (1994).

Надежность устройства или образца продукции является важным показателем качества. Особенный интерес представляет количественная оценка надежности, позволяющая оценить ожидаемое время жизни или, в инженерных терминах, время безотказной работы прибора [2].

Основными признаками, по которым подразделяют изделия при задании требований по надежности, являются:

ѕ определенность назначения изделия;

ѕ число возможных (учитываемых) состояний изделий по работоспособности в процессе эксплуатации;

ѕ режим применения (функционирования);

ѕ возможные последствия отказов и (или) достижения предельного состояния при применении и (или) последствия отказов при хранении и транспортировании;

ѕ возможность восстановления работоспособного состояния после отказа;

ѕ характер основных процессов, определяющих переход изделия в предельное состояние;

ѕ возможность и способ восстановления технического ресурса, (срока службы);

ѕ возможность и необходимость технического обслуживания;

ѕ возможность и необходимость контроля перед применением;

ѕ наличие в составе изделий средств вычислительной техники.

Для описания времен отказов образцов, поставленных на испытание, традиционно используется распределение Вейбулла, названное в честь шведского исследователя Валоди Вейбулла (Waloddi Weibull), применявшего его для описания времен отказов разного типа; в России исследование этого распределения связано с именем известного русского математика Б.В. Гнеденко, бывшего долгие годы профессором Московского Университета, и часто называется распределением Вейбулла-Гнеденко.

Часто при проведении анализа надежности естественно рассматривать вероятность отказа в течение малого интервала времени при условии, что в начале интервала отказа не произошло. Такая функция называется функцией риска или функцией интенсивности отказов и формально определяется следующим образом:

h(t) = f(t)/(1-F(t))

где h(t) обозначает функцию интенсивности отказов или функцию риска в момент t, f(t)- плотность, а F(t) - функцию распределения времен отказов. Для большинства исследуемых изделий (компонент, устройств и т.д.) функция интенсивности имеет форму U-образной кривой: на ранней стадии жизни изделия риск его выхода из строя (отказ) достаточно велик (так называемая детская смертность), далее интенсивность отказов уменьшается до определенного предела, а затем вновь увеличивается из-за старения (износа) изделия до тех пор, пока все детали не выйдут из строя.

Например, автомобили в начале эксплуатации часто имеют несколько мелких дефектов, приводящих к поломке. После того как автомобиль прошел обкатку, риск его выхода из строя существенно уменьшается. Затем интенсивность отказов (поломок) возрастает, достигая в конце концов своего максимального значения (обычно после 20 лет эксплуатации или 250000 миль пробега практически всякий автомобиль выходит из строя).

Надежность - свойство изделия сохранять способность к выполнению своих функций в заданных условиях эксплуатации [12].

Требования по надежности - совокупность количественных и (или) качественных требований к безотказности, долговечности, ремонтопригодности, сохраняемости, выполнение которых обеспечивает эксплуатацию изделий с заданными показателями эффективности, безопасности, экологичности, живучести и других составляющих качества, зависящими от надежности изделия, или возможность применения данного изделия в качестве составной части другого изделия с заданным уровнем надежности.

К основным фундаментальным понятиям теории надежности относятся надежность и отказ.

Большинство специалистов по теории надежности разделяют характеристики надежности на две группы: количественные и качественные. Количественное определение надежности не может быть принято по тому, что надежность определяется множеством количественных характеристик и ни одна из них не может в полной мере выражать это понятие. Поэтому таким может быть только качественное определение, характеризующее определенные свойства конкретного изделия. Чаще всего же стремятся использовать количественные характеристики, так как качественное определение надежности не позволяет выразить надежность математически (числом). Это вызвало необходимость создать основные критерии, с помощью которых можно было бы количественно оценить надежность различных элементов, дать сравнительную оценку надежности различных изделий.

Критериями надежности могут быть и различные отношения действительной и идеальной характеристик работы. Характеристикой надежности называют количественное значение критерия надежности для конкретной детали, узла, системы и т.д. Количественная оценка надежности позволяет: производить расчет надежности; сформулировать требования, предъявляемые к надежности вновь разрабатываемой методике оценки надежности; рассчитать предполагаемые сроки службы изделия, сроки планового ремонта и профилактических работ.

1.2 Показатели надежности

Показатели надежности характеризуют свойства безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

Безотказность показывает свойство изделия непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки, выражающееся в вероятности безотказной работы, средней наработке до отказа, интенсивности отказов.

Безотказность - свойство надежности товара сохранять работоспособность в течение некоторой наработки в часах без вынужденных перерывов.

К показателям безотказности относятся вероятность безотказной работы, средняя наработка до первого отказа, наработка на отказ, интенсивность отказов, параметр потока отказов, гарантийная наработка (расчет см. ГОСТ 27.002-83). Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Безотказность свойственна объекту в любом из режимов его эксплуатации. Именно это свойство составляет главный смысл понятия надежности. Однако оно не исчерпывает всего содержания надежности. Любой, даже самый высокий, уровень безотказности системы не дает абсолютной гарантии того, что отказ не возникнет. Причем, последствия отказа в большинстве случаев зависят не от самого факта его появления, а от того, насколько быстро может быть восстановлена утраченная объектом работоспособность, т.е. устранен отказ. В связи с этим все объекты делятся на две группы - восстанавливаемые или ремонтируемые объекты и невосстанавливаемые.

Ремонтопригодность -- это свойство изделия, заключающееся в приспособленности его к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения ремонтов и технического обслуживания. Единичными показателями ремонтопригодности являются вероятность восстановления работоспособного состояния, среднее время восстановления. Восстановляемость изделия характеризуется средним временем восстановления до заданного значения показателя качества и уровнем восстановления.

Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в приспособлении к предупреждению причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Радионов В.В. Управление качеством: Учебное пособие.-Новосибирск: НГАЭиУ, 1996.-255-361с.

Процесс эксплуатации технической системы включает время не только его непрерывного функционирования, но также плановые и неплановые перерывы в работе, при транспортировании, хранении и т.п. Плановые перерывы в работе осуществляются с целью проведения технических обслуживаний (регламентных работ), ремонтов, контрольных проверок и т.д. Внеплановые - в основном связаны с устранением возникших отказов. В общем случае длительность применения объекта, измеряемая техническим ресурсом или сроком службы, ограничена не его отказом, а переходом в предельное состояние. Под предельным понимается состояние объекта, при котором его дальнейшее применение по назначению недопустимо или нецелесообразно, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно. ГОСТ 27.002-83

Ремонтопригодность объекта оценивается коэффициентом готовности (технического использования), который определяется по формуле

(1)

где

То - средняя наработка на отказ восстанавливаемого объекта, ч;

Тв - среднее время восстановления объекта после отказа, ч. Адлер Ю.П., Щепетова С.Е. Бюджетные системы - инструмент управления качеством//ФБК. Финансовые и бухгалтерские консультации. 2001. - № 6. - С. 77-91

Сохраняемость -- свойство продукции сохранять исправное и работоспособное, пригодное к потреблению состояния в течение после хранения и транспортирования. Единичными показателями сохраняемости могут быть средний срок сохраняемости и назначенный срок хранения.

Сохраняемость свойств качества объекта характеризует долю снижения важнейших показателей назначения, надежности, эргономичности, экологичности, эстетичности (дизайна), патентоспособности по мере использования объекта. Каждый показатель имеет свою функцию и, соответственно, долю снижения первоначальных показателей. В общем виде эта функция имеет следующий вид (рис. 1).

Рис. 1. Функция сохраняемости показателей качества объекта по мере его использования (хранения)

Форма кривой на рис. 1 показывает, что в первое время использования объекта (Тн) показатели его качества не ухудшаются. А затем начинается ежегодное снижение (ухудшение) показателей качества, и чем больше срок службы (применения) объекта, тем больше доля ежегодного снижения. К сожалению, в настоящее время мало результатов исследований в этой области. Имеются сведения только по некоторым свойствам некоторых объектов. Например, производительность тракторов через 2-3 года снижается на 2-5% ежегодно, металлорежущих станков - на 2-3%.

Долговечность -- свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной технического обслуживания и ремонтов. Единичными показателями долговечности являются средний ресурс, средний срок службы. Понятие «ресурс» применяется при характеристике долговечности по наработке изделия, а «срок службы» -- при характеристике долговечности по календарному времени.

Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Долговечность характеризует свойство надежности с позиции предельной длительности сохранения работоспособности объекта с учетом перерывов в работе (на рис. 1 - это срок Tпр). Сохранение работоспособности объекта в пределах срока службы или срока до первого капитального ремонта зависит не только от режима и организационно-технических условий работы, мероприятий восстановительного характера, проводимых в это время, но также способности сохранять эти свойства во времени. Кремнев Г.Р. Управление производительностью и качеством: 17-модульная программа для менеджеров «Управление развитием организации». Модуль 5. - М.: ИНФРА-М, 1999.-159с.

К показателям долговечности объекта относят нормативный срок службы (срок хранения), срок службы до первого капитального ремонта, гамма-процентный ресурс (это наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью) и др. показатели. ГОСТ 27.002-83

2. Особенности расчета надежности продукции ФГУП Новосибирский завод полупроводниковых изделий

2.1 Требования к надежности полупроводниковых изделий

При выпуске полупроводниковых изделий (ППИ) принято считать, что любая представительная выборка состоит из трёх различных по надёжности групп: группа, характеризуемая интенсивностью отказов l, точно соответствующая требованиям технических условий (ТУ) на изделия; группа более надёжная и группа изделий, менее надёжная по сравнению с ТУ [1]. Практика показывает, что разброс интегральных схем ИС по надёжности составляет 2-3 и более порядков. Зачастую потребителю необходимы для особо важной аппаратуры более надёжные изделия, а при соответствии по надёжности требованиям ТУ - исключение из поставляемой партии изделий менее надёжных.

Известно, что надёжность любого изделия, заложенная при конструировании, обеспечивается технологическим процессом изготовления. Технологические отбраковочные испытания ППИ (диодов, транзисторов и интегральных схем), объём которых устанавливается изготовителем в зависимости от вида приёмки, конструктивно-технологических особенностей изделия, технических и экономических возможностей изготовителя, служат для повышения надёжности партий изделий путём отделения потенциально ненадёжных изделий [3]. Отбраковочные испытания ППИ и, в первую очередь, электротермотренировка занимают много времени, используют сложное громоздкое стендовое оборудование и требуют больших затрат электроэнергии и площадей для его размещения.

В связи с этим в настоящее время большое распространение получили так называемые альтернативные диагностические методы отбраковки потенциально ненадёжных изделий с меньшими экономическими затратами, но не с менее, а зачастую и с более эффективными результатами. Замена, например, электротермотренировки альтернативным диагностическим методом требует достоверности результатов диагностики не менее 95% [4].

2.2 Анализ надежности попупроводниковых изделий

При задании требований по надежности определяют (выбирают) и согласовывают между заказчиком (потребителем) и разработчиком (изготовителем) изделия:

ѕ типовую модель эксплуатации (или несколько моделей), применительно к которой (которым) задают требования по надежности;

ѕ критерии отказов по каждой модели эксплуатации, применительно к которой задают требования по безотказности;

ѕ критерии предельных состояний изделий, применительно к которым установлены требования по долговечности и сохраняемости;

ѕ понятие "выходной эффект" для изделий, требования по надежности к которым установлены с использованием показателя "коэффициент сохранения эффективности" Kэф;

ѕ номенклатуру и значения показателей надежности (ПН), применительно к каждой модели эксплуатации;

ѕ методы контроля соответствия изделий заданным требованиям по надежности (контроля надежности);

ѕ требования и (или) ограничения по конструктивным, технологическим и эксплуатационным способам обеспечения надежности, при необходимости, с учетом экономических ограничений;

ѕ необходимость разработки программы обеспечения надежности.

Типовая модель эксплуатации изделий должна содержать:

ѕ последовательность (циклограмму) этапов (видов, режимов) эксплуатации (хранения, транспортирования, развертывания, ожидания применения по назначению, применения по назначению, технического обслуживания и плановых ремонтов) с указанием их продолжительности.

ѕ характеристику принятой системы технического обслуживания и ремонта, обеспечения запасными частями, инструментов и эксплуатационными материалами;

ѕ уровни внешних воздействующих факторов и нагрузок для каждого этапа (вида, режима) эксплуатации;

ѕ численность и квалификацию обслуживающего и ремонтного персонала.

Способ выделения из партии интегральных схем повышенной надёжности включает в себя снятие зависимости критического напряжения питания (КНП - минимальное напряжение питания, при котором интегральных схем сохраняет работоспособность в пределах норм, определяемых техническими условиями) от температуры и воздействие электростатическим разрядом. Суть способа поясняется схемой, приведённой на рис. 2.

Рисунок 2. Схема работ при выделении интегральных схем повышенной надёжности

На первом этапе проводят разделение интегральных схем по методу КНП на две партии, имеющие соответственно пониженную надёжность и надёжность не ниже, чем по ТУ, следующим образом. Снимается зависимость КНП исследуемой ИС от температуры в интервале 10-100?С и регистрируются значения КНП с использованием информативного параметра. Вычисляется площадь под кривой и сравнивается с площадью эталонной кривой:

S1 = Sэт - Sиссл1.

Если S1 > 0, то надёжность партии ИС не ниже, чем по ТУ; если S1 0, то надёжность партии ИС пониженная. После первого этапа выбирается партия ИС с надёжностью не ниже, чем по ТУ.

На втором этапе на ИС этой партии воздействуют потенциалом электростатического разряда, составляющим половину опасного. Затем проводят разделение ИС методом КНП следующим образом. Снимается зависимость КНП исследуемой ИС от температуры в интервале 10-100?С и регистрируются значения КНП с использованием информативного параметра. Затем температуру повышают до максимальной температуры перехода и выдерживают ИС в течение 24-48 часов, производя отжиг дефектов.

Далее вычисляется площадь под кривой и сравнивается с площадью кривой, полученной на 1 этапе:

S2 = Sиссл1 - Sиссл2.

Если S2 > 0, то надёжность партии ИС повышенная; если S2 0, то надёжность партии ИС не ниже, чем по ТУ.

Данная методика разделения применяется для анализа надежности интегральных схем типа К561ЛН2. После разделения партии интегральных схем, состоящей из 100 схем, было получено, что партия, имеющая пониженную надёжность, составляет порядка 2%, партия с соответствующей ТУ надёжностью - 70%, с повышенной надёжностью - 28%.

Заключение

Надежность товара - сложное свойство качества, которое зависит от безотказности, ремонтопригодности, сохраняемости свойств и долговечности товара.

Надежность представляет собой понятие связанное прежде всего с техникой. Его можно трактовать как “безотказность”, “способность выполнять определенную задачу” или как "вероятность выполнения определенной функции или функций в течение определенного времени и в определенных условиях".

Как техническое понятие “надежность” представляет собой вероятность (в математическом смысле) удовлетворительного выполнения определенной функции. Поскольку надежность представляет собой вероятность, для ее оценки применяются статистические характеристики.

Результаты измерения надежности доложены включать данные об объеме выборок, о доверительных границах, о процедурах выборочного исследования и др.

В технике применяется также понятие “удовлетворительное выполнение”. Точное определение этого понятия связано с определением его противоположности - “неудовлетворительного выполнения” или “отказа”.

Отказы системы могут быть обусловлены конструкцией деталей, их изготовлением или эксплуатацией.

В современных условиях большое внимание уделяется надежности электронного оборудования.

Общему понятию “надежности” противостоит понятие “собственно надежность” образца оборудования, которая представляет собой вероятность безотказной работы в соответствии с заданными техническими условиями при установленных проверочных испытаниях в течение требуемого промежутка времени. При испытаниях надежности измеряется “собственно надежность”. Она представляет по существу “операционную надежность” оборудования и является следствием двух факторов: “собственно надежности” и “эксплуатационной надежности”. Эксплуатационная надежность, в свою очередь, обусловлена соответствием аппаратуры ее использованию, порядком и способом оперативного применения и обслуживания, квалификацией персонала, возможностью ремонта различных деталей, факторами окружающей среды и др.

На каждую характеристику, подлежащую измерению, в технических условиях задается допуск, нарушение которого рассматривается как “отказ”. Допуск, определяющий отказ, должен быть оптимальным с необходимой надбавкой на износ деталей, т. е. он должен быть шире нормального заводского допуска. Поэтому заводские допуски устанавливают с учетом того, что детали со временем изнашиваются.

В практической части работы автор попытался рассмотреть действующую методику оценки надежности продукции, применяемую ФГУП Новосибирский завод полупроводниковых изделий (для схем типа К561ЛН2).

В работе показано, что предприятие ФГУП Новосибирский завод полупроводниковых изделий выпускает качественную продукцию. Так, при проверке надежности было установлено, что партия имеющая пониженную надёжность, составляет порядка 2%, партия с соответствующей ТУ надёжностью - 70%, с повышенной надёжностью - 28%.

Список литературы

1. ГОСТ 27.003-90. Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности

2. Адлер Ю.П. Восемь принципов, которые меняют мир//Стандарты и качество. 2001 - № 5/6. - 122с.

3. Адлер Ю.П., Щепетова С.Е. Бюджетные системы - инструмент управления качеством//ФБК. Финансовые и бухгалтерские консультации. 2001. - № 6. -96с.

4. Гличев А.В. Основы управления качеством продукции. - М.: Стандарты, 1998.-538с.

5. Конти Т. Самооценка в организациях. -- М: Стандарты и качество, 2003. -- 327 с.

6. Кремнев Г.Р. Управление производительностью и качеством: 17-модульная программа для менеджеров «Управление развитием организации». Модуль 5. - М.: ИНФРА-М, 1999.-487с.

7. Лапидус В.А. Всеобщее качество (TQM) в российских компаниях. -- М: Новости, 2003. -- 431 с.

8. Радионов В.В. Управление качеством: Учебное пособие.-Новосибирск: НГАЭиУ, 1996.-633с.

9. http://www.bportal.ru/branches/info.asp?id=10300&branch=201

10. Современный подход к оценке надежности изделий электронной техники //http://rf.atnn.ru/s6/Nadejnost.htm

11. Асауленко Ю.Б., Чуварыгин Б.В. Анализ возможностей отбраковочных испытаний комплектующих элементов РЭА // Надежность и контроль качества. 1989. № 11. С. 26-32.

12. Горлов М.И., Андреев А.В. Отжиг электростатических дефектов // Известия вузов. Электроника, 2001. № 2.С. 35-39.

13. Горлов М., Ануфриев Л., Строгонов А. Отбраковочные технологические испытания как средство повышения надежности партий ИС // Chip News. 2001. № 5. С. 22-26.

14. Горлов М.И., Ануфриев Л.П., Бордюжа О.Л. Обеспечение и повышение надёжности полупроводниковых приборов и интегральных схем в процессе серийного производства / Под. ред. Горлова М.И. Минск: Интеграл. 390 с.