На стадии проектирования создается опытный образец с возможной отдельной проверкой работоспособности ответственных сборочных единиц, отдельных элементов конструкции и материалов сопряжений. Созданный опытный образец проходит стендовые испытания или проверяется работоспособность в условиях эксплуатации. Результаты испытания машины дают информацию о показателях их надежности на стадии создания опытных образцов. Для сохранения периода испытаний используют стендовые испытания на форсированных режимах. Однако результаты испытаний в основном используются для корректировки модели аналитических расчетов.

Программу испытаний строят на последовательной проверке работоспособности сборочных единиц, механизмов, систем и машины в целом.

Разработка проектной документации сложной техники происходит в 5 этапов: разработка технических предложений; эскизное проектирование; техническое проектирование; изготовление опытных образцов; экспериментальная отработка.

Недостатки, вскрытые на любом из этапов проектирования, устраняют путем корректировки конструкторской и эксплуатационной документации.

Создание принципиально новой конструкции машин связано с большими изменениями технологического процесса производства, а также с заменой оборудования, обеспечивающими необходимую точность изготовления. С целью отладки технологического процесса выпускается установочная партия изделий, по которой проводится тщательный контроль соответствия документации выпускаемым изделиям и их качества.

Качество изготавливаемого изделия определяется методом и режимами обработки, применяемым оборудованием, уровнем автоматизации и методами контроля. Отклонения в изготавливаемых деталях от назначенных величин влияют на эксплуатационные свойства изделий. Так, износостойкость обработанной поверхности будет зависеть от химического состава и структуры материала, его твердости, пределов усталости и прочности, связанных с технологией получения металла и термохимическими процессами его обработки, а также от рельефа поверхности и остаточных напряжений, зависящих от методов и режимов обработки.

Усталостная прочность зависит от характеристики материала, состояния поверхностных слоев и наличия технологических дефектов (трещины, раковины, твердые включения, задиры и др.).

При изготовлении машины необходимое качество обеспечивается не только качеством изготовления деталей, но и качеством сборки машины и ее сборочных единиц, методов доводки и других показателей технологического процесса.

При эксплуатации машины реализуется ее надежность, заложенная при проектировании и изготовлении. Причем ее работоспособность зависит от методов и условий эксплуатации, выполнения принятой системы технических обслуживании и ремонтов, применяемых режимов работы и других факторов воздействия.

Для реализации заложенного в конструкцию изделия ресурса необходимо выполнять ТУ по их эксплуатации и отслеживать изменение выходных параметров в процессе изменения наработки с начала эксплуатации. Определение остаточного ресурса при проведении плановых мероприятий по обслуживанию и ремонту позволит исключить отказы машин на объекте.

К другим новым направлениям повышения надежности с целью повышения эффективности эксплуатации относятся: прогнозирование надежности по расчетным схемам, максимально приближенным к реальным объектам, методология проектирования технических объектов, устойчивых по отношению человеческих ошибок, расчетная оценка безопасности объектов к редким природным и техногенным воздействиям. Приведенные направления являются наиболее перспективными в научных исследованиях. Полученные результаты найдут применение при обосновании норм показателей надежности на стадии проектирования и эксплуатации машин.

Одно из перспективных направлений повышения работоспособности — применение технических средств, позволяющих отслеживать техническое состояние машины, оптимизировать режимы ТО и ремонтов и своевременно переходить на оптимальные режимы, прогнозировать работоспособность в зависимости от уровня повреждений, фиксировать перегрузки на конструкцию и т.д.

Современный уровень развития науки и техники позволяет достичь любых показателей надежности машин. Принятие решения о необходимости повышения качества изделий должно опираться на экономический анализ.

Имеются широкие возможности повышения качества машин за счет изменения конструкции, применения качественных материалов и различных вариантов технологического процесса, а также использования прогрессивных методов и средств при сохранении и восстановлении их работоспособности.

Однако затраты на эти мероприятия могут быть значительны и эффект от повышенной возможности их не возместит. Целесообразность принимаемого решения должно обеспечивать наибольший экономический эффект от использования машины по назначению с учетом затрат в сфере производства и эксплуатации машины.

Анализируя зависимость (5.28), можно выделить четыре периода при эксплуатации машины. Первый период продолжительностью t от 0 до t0K связан с минимальными эксплуатационными затратами и отрицательным экономическим эффектом (период окупаемости t0K). За этот период стоимость выполненных работ сравнивается с суммой затрат на приобретение машины и суммой эксплуатационных затрат за этот период.

Второй период начинается при t = t0K, когда работа машины начинает давать доход, и заканчивается, когда интенсивность роста эксплуатационных затрат сравнивается с интенсивностью роста C(t). Здесь (AC(t) > AC3, что способствует росту прибыли. Однако при выполнении машиной своих функций по назначению снижаются ее выходные параметры (количество производимой продукции в единицу времени падает при снижении времени нахождения машины в работоспособном состоянии). Процесс снижения выходных параметров машины сопровождается ростом интенсивности затрат на поддержание и восстановление ее работоспособности и наступает момент времени *опт, после которого ДСЭ(() > АС(ф что приводит к снижению прибыли.

Наступает третий период времени t > опт, при котором машину эксплуатировать нецелесообразно (при наличии возможности замены новой или модернизированной), поскольку рост затрат на сохранение и восстановление работоспособности превышает прибыль от стоимости выполняемых работ.

Использование машины при t > tonT приведет к снижению суммарного экономического эффекта и при t, соответствующем равенству С(() = Си + Сэ(ф заканчивается третий период и начинается период эксплуатации, при котором суммарный экономический эффект будет иметь отрицательное значение, т.е. убыточное производство. Изменение суммарного экономического эффекта во времени Эщ является основной характеристикой для оценки целесообразности использования машины по назначению.

Увеличение затрат на повышение выходных технических характеристик машины способствует росту AC(t) и ДСэ(4) (с увеличением интенсивности работы машины увеличиваются расходы на поддержание и восстановление ее работоспособности). Если дополнительные средства при создании новой машины будут направлены только на повышение надежности, то ДС(() возрастет, а АСЭ(4) соответственно снизится, но при неизменных выходных технических характеристиках получение высокой прибыли будет ограничено. Здесь важно распределять дополнительные затраты на повышение выходных технических характеристик машины и на повышение ее надежности, чтобы Э(4<шт) принимало максимальное значение при условии AC(t) > АСЭ.