Свойства надежности – Надежность работы технологического оборудования и изделий — понятие свойства, требования, расчет, анализ, методы и показатели

Содержание

Свойства надежности

Надежность — способность изделия выполнять заданные функции в заданных режимах и условиях применения (технического обслуживания, ремонта, хранения, транспортирования и др.), сохраняя свои эксплуатационные показатели в течение заданного промежутка времени или требуемой наработки на отказ, т.е. способность товара противостоять действию факторов, оказывающих отрицательное влияние на качество товара в течение требуемой наработки.

Наработка — продолжительность или объем работы изделия, измеряемые в различных единицах (сутках, годах, килограммах и др.).

Надежность это комплекс свойств, который в зависимости от назначения и условий эксплуатации может включать в себя долговечность, безотказность, ремонтопригодность и сохраняемость.

В зависимости от вида изделия, его назначения и условий эксплуатации или потребления надежность может оцениваться в большей степени свойствами одной из групп, составляющих надежность. Например, если изделие невосстанавливаемое, то для него в комплекс свойств надежности не входит ремонтопригодность. Для продовольственных товаров в комплекс свойств надежности входят в основном свойства сохраняемости.

В процессе эксплуатации или потребления изделия испытывают различные воздействия, которые оказывают влияние на свойства надежности.

Процесс, вызывающий изменение показателей качества и протекающий во времени, называют изнашиванием, а его конечный результат — износом. Износ происходит под воздействием различных факторов: механических, физико-химических, биологических и комбинированных.

Изделия в процессе эксплуатации могут подвергаться различного рода механическим воздействиям, например трению, изгибу, растяжению и др. Процесс постепенного разрушения (изменения свойств) изделия от многократного повторения небольших механических воздействий называется утомлением — одним из видов изнашивания. Оно протекает без существенных потерь массы, локализуется в отдельных частях изделия, как правило, в местах дефектов структуры или в местах максимального воздействия изнашивающих факторов.

Механические воздействия, которые испытывают изделия при эксплуатации, вызывают внешний и внутренний износ. При внешнем износе начинает разрушаться поверхность изделия. При этом может уменьшаться толщина изделия, масса, прочность на участке износа. Степень износа в этом случае зависит от структуры поверхности, свойств материала и интенсивности изнашивающих воздействий, например износ под действием трения.

Внутренний механический износ сопровождается изменением структуры материала, вследствие чего изменяются его механические свойства. При внутреннем износе внешний вид изделия до определенного момента не изменяется. Хотя упругие и пластические свойства материала могут снижаться, он может приобретать жесткость, хрупкость. Для определения внутреннего износа проводят механические испытания на растяжение, изгиб и т.д.

К физико-химическим факторам относятся действие света, тепла, атмосферы воздуха, влаги, моющих средств, загрязнений, органических растворителей, температуры и др. В результате этих воздействий могут изменяться потребительские свойства товаров в целом.

К биологическим факторам износа относят воздействие плесневых грибов, микроорганизмов, повреждения насекомыми и др. К комбинированным факторам относят действие светопогоды (комбинированное воздействие атмосферных факторов: света, влаги, температуры, воздуха), стирки, истирания с утомлением и др.

Наряду с физическим износом происходит и моральный износ изделий, т.е. изделия устаревают по форме, конструкции, технико-экономическим показателям и др. Моральный износ связан с изменением отношения потребителя к товару при изменении потребностей.

Долговечность характеризует способность изделия сохранять свою работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта (для технически сложных товаров). Под работоспособностью понимают состояние изделия, в котором оно способно выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативными документами.

Полная или частичная потеря работоспособности называется отказом. Отказы классифицируют: по причинам и характеру возникновения, характеру проявления, возможности и сложности устранения. Причинами возникновения отказов могут быть: конструктивные ошибки и недостатки, производственные недостатки, неправильная эксплуатация и техническое обслуживание, внешние факторы, некачественный ремонт.

К ошибкам и недостаткам конструкции относятся: недостаточная прочность отдельных элементов или конструкции в целом; неудачная компоновка узлов; нетехнологичность конструкции, вызванная выполнением заготовок, механической и термической обработкой, сборкой и разборкой; недостаточная защищенность конструкции от попадания влаги, пыли, нагревания; неудобство обслуживания и др.

К производственным недостаткам относятся скрытые дефекты (раковины, рыхлости, мелкие трещины, инородные включения, неоднородность материала), некондиционные материалы, нарушение технологии изготовления и (или) сборки и др.

Неправильная эксплуатация и техническое обслуживание также являются причиной возникновения отказов. Они могут быть вызваны нарушением правил эксплуатации, несоблюдением правил технического обслуживания из-за низкой квалификации обслуживающего персонала, из-за неисправности вспомогательных механизмов и т.д.

К внешним факторам, вызывающим отказы, относятся высокая или низкая температура, повышенная влажность, повышенное или пониженное атмосферное давление, загрязненность воздуха и др. К внешним факторам можно отнести колебания тока в электрической цепи, которые оказывают влияние на работу электроприборов.

Некачественный ремонт является результатом несоответствия материала, технологии изготовления (методов, режимов, точности и качества обработки) и сборки первоначальным условиям изготовления, а также плохого контроля над проведением и результатами ремонта.

По характеру возникновения отказы могут быть внезапными, постепенными и периодическими. Внезапные отказы невозможно предусмотреть заранее. Постепенные отказы накапливаются с течением времени или циклов наработки. Причиной постепенных отказов может быть износ, перегревание, усталостные явления, старение, деформации. Периодические отказы повторяются через определенные интервалы времени по мере накопления причин, приводящих к отказу.

По характеру проявления отказы могут быть явными, скрытыми, независимыми и зависимыми.

Явный отказ обнаруживается при внешнем осмотре (например, спущенное колесо автомобиля).

Скрытый отказ обнаруживается при непосредственном задействовании данной функции (например, разрыв тормозного шланга автомобиля, уменьшение толщины тормозных колодок автомобиля).

Независимым называется отказ, который не вызван отказом других элементов работающей системы. Отказ какого-либо элемента системы, произошедший в результате отказа других ее элементов, является зависимым. Отказ может быть случайным или явно закономерным.

В зависимости от сложности устранения различают отказы, устраняемые в порядке технического обслуживания при среднем или капитальном ремонте. В зависимости от места устранения различают отказы, устраняемые в условиях эксплуатации и в стационарных условиях.

Безотказность — способность изделия сохранять свою работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки. Например, два телевизора прослужили 10 лет, но один телевизор побывал в ремонте 1 раз, а другой — 10 раз. Таким образом, безотказность первого телевизора в 10 раз выше, чем второго.

Сохраняемость характеризует способность изделия выполнять заданные функции после хранения и транспортирования. Так, сохраняемость батарейки определяется скоростью саморазряда: чем выше скорость саморазряда, тем меньше сохраняемость батарейки. О факторах, оказывающих влияние на сохранение качества товаров, говорилось выше. Долговечность продовольственных товаров определяется условиями хранения, т.е. сливается с сохраняемостью.

Ремонтопригодность характеризует особенности конструкции и способа изготовления изделия, которые заключаются в приспособленности его к техническому обслуживанию, ремонту и др. Например, особенностью конструкции автомобиля «Москвич» было то, что детали кузова крепились винтами, что облегчало замену крыльев (ремонт).

 

Похожие статьи:

poznayka.org

Свойства надежности. Основы товароведения

Свойства надежности

Надежность — ϶ᴛᴏ способность изделия выполнять заданные функции в заданных режимах и условиях применения (технического обслуживания, ремонта, хранения, транспортирова-ния и др.), сохраняя ϲʙᴏи эксплуатационные показатели в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки на отказ. Наработка — ϶ᴛᴏ продолжительность или объем работы изделия, измеряемые в различных единицах (сутках, годах, килограммах и др.).

Надежность — ϶ᴛᴏ комплексное ϲʙᴏйство, кᴏᴛᴏᴩое в зависимости от назначения и условий эксплуатации может включать: долговечность, безотказность, ремонтопригодность, сохраняемость. Стоит сказать, для продовольственных товаров в комплекс ϲʙᴏйств надежности входят в основном ϲʙᴏйства сохраняемости.

В процессе эксплуатации или потребления изделия испытывают различные воздействия, кᴏᴛᴏᴩые оказывают влияние на ϲʙᴏйства надежности.

Процесс, вызывающий изменение показателей качества и протекающий во времени, называют изнашиванием, а его конечный результат — износом. Износ происходит под воздействием различных факторов: механических; физико-химических; биологических; комбинированных.

Долговечность характеризует способность изделия сохранять ϲʙᴏю работоспособность до наступления предельного состояния при соблюдении условий правильного использования.

Под работоспособностью понимают состояние изделия, в кᴏᴛᴏᴩом оно способно выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах установленных требований. К основным показателям долговечности ᴏᴛʜᴏϲᴙтся: срок службы, годности, реализации (в зависимости от группы товаров), ресурс.

Срок службы — ϶ᴛᴏ календарная продолжительность использования изделия до момента возникновения предельного состояния. Исчисляется срок службы единицами времени, а также другими единицами измерения (метрами, килограммами и др.). Срок службы устанавливается для товаров длительного пользования, а также для комплектующих изделий (деталей, узлов, агрегатов).

Срок годности — ϶ᴛᴏ период, по истечении кᴏᴛᴏᴩого товар считается непригодным для использования по назначению и подлежит списанию. Срок годности устанавливается на продукты питания, парфюмерно-косметические товары, медикаменты, товары бытовой химии и пр.

Срок реализации устанавливается на скоропортящиеся товары (молочные и мясные товары, торты, пирожные и пр.).

Ресурс — ϶ᴛᴏ наработка изделия до предельного состояния, определенного в нормативных документах. Выражается ресурс в километрах пробега (мотоцикл), часах работы (магнитофон), в числе срабатываний (выключатель) и пр.

Свойства безотказности — ϶ᴛᴏ способность изделия сохранять ϲʙᴏю работоспособность в течение некᴏᴛᴏᴩого времени или некᴏᴛᴏᴩой наработки. К примеру, два телевизора прослужили 10 лет, но один телевизор побывал в ремонте 1 раз, а другой — 10 раз. Исходя из всего выше сказанного, мы приходим к выводу, что безотказность первого телевизора в 10 раз выше, чем второго. Свойства безотказности характеризуются такими показателями, как: вероятность безотказной работы; наработка на отказ; интенсивность отказов; параметр потока отказов.

Вероятность безотказной работы — ϶ᴛᴏ вероятность того, что в пределах заданной наработки не возникнет отказа. В условиях реальной эксплуатации вероятность безотказной работы — ϶ᴛᴏ вероятность отсутствия изменений в изделии, делающих ϶ᴛᴏ изделие непригодным для дальнейшего использования. К примеру, для летних платьев — ϶ᴛᴏ вероятность отсутствия изменений окраски в условиях реальной эксплуатации.

Наработка на отказ — ϶ᴛᴏ среднее значение наработки ремонтируемого изделия между отказами. За ϶ᴛᴏт показатель принимается, например, средний промежуток времени между химической чисткой изделия, если загрязнение изделия в процессе эксплуатации принято за отказ.

Интенсивность отказов характеризует вероятность отказа неремонтируемого изделия в единицу наработки после данного момента наработки при условии, что отказ до ϶ᴛᴏго момента не возник. К примеру, если швейное изделие находилось в эксплуатации 10 месяцев и не имело отказов, то интенсивность отказов покажет вероятность появления отказа для данного изделия в следующий месяц эксплуатации, если месяц принят за единицу наработки.

Параметр потока отказов — ϶ᴛᴏ среднее количество отказов ремонтируемого изделия в единицу наработки, взятое для рассматриваемого момента наработки. К примеру, мужские брюки находятся в эксплуатации 12 месяцев. В случае если принять за отказ потерю внешнего вида материала, из кᴏᴛᴏᴩого изготовлены брюки, то восстановлением можно считать глажение изделия. Тогда параметр потока отказа будет равен числу необходимых глажений в месяц, взятых для любого момента наработки.

Свойства сохраняемости характеризуют способность изделия выполнять заданные функции после хранения и транспортирования. Так, сохраняемость батарейки определяется скоростью саморазряда. Чем выше скорость саморазряда, тем меньше сохраняемость батарейки. К показателям сохраняемости ᴏᴛʜᴏϲᴙт: гамма-процентный срок сохраняемости; средний срок хранения; средний срок транспортирования.

Средний срок сохраняемости товаров имеет значение для установления гарантийных сроков.

Показатели сохраняемости имеют большое значение для продовольственных товаров. Единичными показателями сохраняемости могут служить параметры температурной обработки, наличие консервантов (бензойная кислота, сорбиновая кислота), наличие антиоксидантов (сернистый ангидрид и др.) и др.

Ремонтопригодность характеризует особенности конструкции и способа изготовления изделия, кᴏᴛᴏᴩые заключаются в приспособленности его к техническому обслуживанию, ремонту и пр. К показателям ремонтопригодности ᴏᴛʜᴏϲᴙтся: вероятность восстановления в заданное время; средняя оперативная продолжительность гарантийного, планового, текущего, срочного ремонта и ремонта на дому; средняя оперативная трудоемкость ремонта и технического обслуживания.

xn--80aatn3b3a4e.xn--p1ai

1.3 Надежность и свойства надежности товара

Надежность —
сложное свойство объекта сохранять во
времени в установленных пределах
значения всех параметров, характеризующих
способность выполнить требуемые функции
в заданных режимах и условиях применения,
технического обслуживания, ремонтов,
хранения и транспортирования.

Надежность
является одним из важнейших
сложных свойств объекта,
совокупность которых образует
его качество.

В
зависимости от критерия надежности
различают следующие подгруппы:
долговечность, безотказность,
ремонтопригодность и сохраняемость.

Долговечность
— способность товаров сохранять
работоспособность до наступления
предельного состояния или установленного
времени технического обслуживания и
ремонта.

Долговечность
— свойство непродовольственных товаров
длительного пользования. Оно нехарактерно
для товаров продовольственных, а также
непродовольственных, предназначенных
для непосредственного потребления, в
ходе которого они частично или полностью
безвозвратно утрачиваются (например,
парфюмерно-косметические товары).
Долговечность как показатель сохранения
функционального назначения зачастую
приходит в противоречие с социальным
назначением. Так, многие непродовольственные
товары, обладающие значительной
долговечностью, морально устаревают,
утратив социальное назначение. Это
относится к одежде, обуви, головным
уборам, некоторым сложнотехническим
товарам.

Показателями
долговечности могут служить срок
эксплуатации изделий, ресурс и др.

Срок
эксплуатации — продолжительность
эксплуатации товаров, в течение которой
они выполняют свои основные функции.

Ресурс
— предельная возможность эксплуатации
товаров, зафиксированная в нормативных
документах. Например, число часов работы,
количество включений и выключений
(выключатели).

Безотказность
— способность товаров выполнять
функциональное назначение без
возникновения дефектов, из-за которых
невозможна или затруднена их дальнейшая
эксплуатация.

Безотказность
характеризуется сроками, в течение
которых товары эксплуатируются без
сбоев и отказов, а также количеством
возникающих в течение обусловленного
периода дефектов.

Безотказность
как свойство надежности наиболее часто
применяется для сложнотехнических
товаров (бытовой техники), оборудования,
транспортных средств и т.п.

Показателями
безотказности могут служить средняя
наработка до первого отказа, интенсивность
отказов, вероятность безотказной работы.
Последний показатель означает, что в
пределах заданной наработки отказ не
возникает.

Ремонтопригодность
— способность товаров восстанавливать
свои исходные свойства, в первую очередь
функциональное назначение, после
устранения выявленных дефектов. Ремонтные
работы проводятся для восстановления
основных свойств товаров, утраченных
при эксплуатации или вследствие
возникновения дефектов. Ремонт возможен
лишь при наличии запасных деталей или
комплектующих изделий.

Ремонтопригодность
характерна для многих непродовольственных
товаров, особенно сложнотехнических,
которые по этому свойству подразделяются
на ремонтопригодные и ремонтонепригодные.

Ремонтопригодные
товары после «возникновения дефектов
и их устранения могут быть использованы
по назначению. К таким товарам можно
отнести большинство бытовой техники и
многие комплектующие изделия к ним
(например, автомобили, телевизоры, многие
марки утюгов).

Ремонтонепригодные
товары не подлежат ремонту из-за
определенных конструктивных особенностей
или отсутствия запасных деталей.
Например, непригодны к ремонту
электрические лампы, батарейки, некоторые
типы розеток, штепселей, авторучек
одноразового действия и т.п. У этих
товаров безотказность совпадает с
долговечностью.

Ремонтопригодность
тесно связана с долговечностью, так как
позволяет увеличивать срок эксплуатации
товаров. Это потребительское свойство
наряду с долговечностью может быть
положено в основу формирования
предпочтений для того сегмента
потребителей, которые отличаются
бережливостью или не имеют достаточных
материальных средств для частых повторных
покупок товаров аналогичного назначения.

Для
такого сегмента потребителей реализация
этого свойства зависит от трех факторов:
наличия запасных деталей, материалов,
комплектующих изделий; платы за услуги
по ремонту товаров; возможности проведения
ремонтных работ самим потребителем.

Снабжение
реализуемых товаров запасными деталями,
комплектующими изделиями, инструкциями
по самостоятельному проведению части
ремонтных работ может рассматриваться
как средство создания потребительских
предпочтений (товар с «подкреплением»).
Например, к одежде могут быть приложены
дополнительные пуговицы, лоскуты той
же ткани; к бытовой технике — дополнительные
комплектующие детали, которые наиболее
часто выходят из строя. Это способствует
реализации ремонтопригодности товаров
так же, как низкая плата за ремонтные
работы, производимые организациями
бытового обслуживания. При высоких
тарифах на ремонтные услуги
ремонтопригодность товаров может не
использоваться потребителями. Например,
если ремонт дешевой обуви, одежды,
бытовой техники стоит дорого, потребитель
предпочитает покупать новые товары, а
вышедшие из строя утилизировать.

Показателями
ремонтопригодности служат параметр
потока отказов, гарантийная наработка,
наработка на отказ, сроки ремонта.

Параметр
потока отказов — среднее количество
отказов восстановленного изделия в
единицу времени на определенный срок.

Гарантийная
наработка — срок эксплуатации изделия,
который гарантирует изготовитель при
соблюдении условий эксплуатации.

Наработка
на отказ — относительный показатель,
который характеризуется отношением
суммарной наработки восстанавливаемого
изделия к суммарному ожидаемому числу
его отказов в течение этой наработки.

Сохраняемость
— способность поддерживать исходные
количественные и качественные
характеристики без значительных потерь
в течение определенного срока, если же
эти потери происходят, то они должны
быть экономически оправданы.

Сохраняемость
присуща всем потребительским товарам,
так как хранение — неизбежный этап
любого товародвижения. Особенно важно
это свойство для пищевых продуктов.
Хранение начинается с момента выпуска
готовой продукции и продолжается, до
утилизации товара.

Этап
хранения условно можно разделить на
два периода: складского хранения у
изготовителя, в оптовой и розничной
торговле; домашнего хранения у потребителя.

Сохраняемость
товаров обусловлена их структурой или
строением, химическим составом и
свойствами веществ, наличием защиты от
неблагоприятных внешних воздействий
(упаковка, защитные покрытия), зависит
от условий и сроков хранения.
Многофакторность, определяющая это
свойство, требует для обеспечения
сохраняемости профессиональных знаний
и умения.

Во
время первого периода хранения товароведы,
материально ответственные лица и
специалисты технических служб осуществляют
контроль за своевременным установлением
и поддержанием заданного режима хранения,
соблюдением сроков хранения, что
позволяет сохранить товары с наименьшими
потерями.

Во
втором периоде хранения товаров до их
потребления или во время эксплуатации,
когда они не используются (находятся в
нерабочем состоянии), потребитель не
всегда знает, как правильно и как долго
можно хранить приобретенные товары.
Поэтому для сохранения качественных,
а иногда и количественных характеристик
товаров необходимо информировать
потребителя об условиях и сроках хранения
их с помощью маркировки или эксплуатационных
документов.

Показателями
сохраняемости потребительских товаров
являются потери, выход товарной
(стандартной) продукции, сроки хранения.
Сохраняемость тесно связана с безопасностью
многих товаров, особенно скоропортящихся
пищевых продуктов, так как важнейшей
целью хранения является обеспечение
безопасности.

studfiles.net

Свойства надежности и их показатели — КиберПедия

Теория надежностиизучает процессы старения машин, механизмов, оборудования, т.е. изменение их качества во времени.

Надежность — это свойство машины выполнять заданные функции, сохраняя во времени установленные эксплуатационные показатели в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям: использования, текущего обслуживания и ремонта, хранения и транспортирования.

Изменение показателей эксплуатационных свойств машин, приданных им при проектировании и изготовлении, обусловлено их взаимодействием с факторами, характеризующими эксплуатационные условия -нагрузочные, скоростные, климатические и др.

Поскольку качество машин неодинаково, а число эксплуатационных факторов большое и их действие на машину в каждый данный момент может быть неодинаково, то в аналитической форме это взаимодействие отразить весьма сложно и,как правило, невозможно.

Поэтому для определения количественных характеристик надежности применяют статический метод,а в качестве математического аппарата теорию вероятности.

Основным понятием теории надежности является отказ.

 

 

 

Отказ— это событие, заключающееся в нарушении работоспособности машины, т.е. такое состояние, при котором машина не способна выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями .технической документации (стандартами, ТУ и пр.).

Внезапный отказ характеризуется скачкообразным внезапным изменением одного или нескольких заданных параметров, определяющих работоспособность машины.

К таким отказам относятся поломки (поломка листов рессор) и разрывы конструкционных материалов. Появление таких отказов объясняется возникновением таких нагрузок, на которые конструкция не рассчитана.

Постепенный отказ характеризуется постепенным изменением одного или нескольких заданных параметров машины. Эти отказы возникают из-за износа и старения конструкционных материалов.

Например, постепенное падение мощности двигателя из-за износа поршневых колец гильз цилиндра, потеря прогиба рессоры из-за старения металла её листов.

Независимый отказ не обусловлен отказами других элементов машины.

Зависимый отказ возникает из-за повреждений или отказов других элементов машины.

Например, отказы клапанов газораспределительного механизма двигателя могут возникать из-за дефектности самих клапанов (независимый отказ), но они возникают также из-за нарушения зазора между клапаном и толкателем (зависимый отказ).


Конструкторский отказ — отказ в результате нарушения установленных правил и норм конструирования.

Производственный отказ – в результате нарушения установленного процесса изготовления или ремонта объекта.

Эксплуатационный отказ – в результате нарушения установленных правил и условий эксплуатации машины.

Методы устранения (замена элементов, восстановление регулировочных параметров) зависят от видов отказов. Они могут возникать, во-первых, из-за выхода из строя деталей, сборочных единиц, агрегатов, т.е. элементов конструкции, и, во-вторых, из-за разрушения взаимосвязи между работоспособными элементами, что исключает нормальное выполнение функций данной системой или механизмом.

В связи с различными причинами нарушения работоспособности безотказность машин следует рассматривать с позиций элементной и функциональной надёжности схем. К первой из них относят отказы, при устранении которых необходимо заменять элементы конструкций, а ко второй – отказы, устраняемые регулировочными, очистительными и другими аналогичными работами.

Частота появления отказов отражает свойство безотказностимашины.

Устранение отказов связано с простоем машины, т.е. с исключением ее из процесса эксплуатации на некоторое время (на ремонт), а, следовательно, и с трудовыми и материальными затратами.

Простой и затраты зависят от свойства ремонтопригодности машин.

Отказ применительно к детали определяет ее ресурсв часах работы до предельного состояния. Это понятие относится к свойству долговечности.

Отказ детали не определяет, как правило, долговечность машины в целом. Однако увеличение числа отказов приводит к необходимости изъятия этой машины из эксплуатации, что и определяет ее долговечность.

Таким образом, надежность машины обуславливается свойствами безотказности, ремонтопригодности и долговечности.


Для количественной характеристики этих свойств применяют показатели надежности.Они могут быть единичнымиили комплексными.Единичные показатели надежности относятся к одному из свойств, а комплексные — к нескольким.

Свойство безотказности оценивают: вероятностью безотказной работы, средней наработкой на отказ, интенсивностью отказов, параметром потока отказов.

Наработка— это продолжительность или объем работы машины.

Свойство долговечности оценивают:техническим ресурсом, гамма-процентным ресурсом, средним ресурсом, назначенным ресурсом, средним ресурсом между капитальными ремонтами, средним ресурсом до списания.

Одновременно применяют показатели, отражающие сроки службы.

Срок службы— это календарная продолжительность эксплуатации машины от ее начала или возобновления эксплуатации после среднего или капитального ремонта до наступления предельного состояния.

Предельное состояние— это такое состояние машины, при котором ее дальнейшая эксплуатация становится невозможной по соображениям техники безопасности, невозможности выполнения своих функций, снижения эффективности эксплуатации ниже допустимой, необходимости проведения среднего или капитального ремонта.

Признаки (критерии) предельного состояния устанавливают документацией на данную модель машины.

Свойство ремонтопригодностиоценивают вероятностью восстановления в заданное времяи средним временем восстановления.

Комплексные показатели надежности— коэффициент готовности и коэффициент готовности и коэффициент технического использования, а также показатели трудоемкости и стоимости выполнения работ.

Коэффициенты готовности и технического использования оценивают простои машин при текущем обслуживании и ремонте.

cyberpedia.su

Свойства надежности технических систем. — Мегаобучалка

 

Надежность является сложным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения состоит из сочетаний свойств: безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости (рис. 1.4).

Безотказность — свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки. В основном безотказность рассматривается применительно к режиму работы объекта, но во многих случаях необходима оценка безотказности при хранении и транспортировке объекта.

Долговечность — свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Объект может перейти в предельное состояние, оставаясь работоспособным, если, например, его дальнейшее применение по назначению станет недопустимым по требованиям безопасности, экономичности, эффективности и безвредности.

Ремонтопригодность — свойство объекта, заключающееся в приспособлении к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и к поддержанию, восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов.

Совместно с надежностью ремонтопригодность характеризует способность системы выполнять заданные функции в любой момент времени. Чем надежнее система и чем выше ее ремонтопригодность, тем реже она отказывает и меньше простаивает, т.е. тем выше вероятность застать систему в любой момент времени в исправном состоянии.

Ремонтопригодность совместно с надежностью определяют эффективность действия системы. Если система достаточно надежна и редко отказывает, но, имея низкую ремонтопригодность, требует больших затрат времени на профилактику и восстановление, то она не всегда может конкурировать с системой, которая менее надежна, но зато время ее простоя, потребное на профилактику и восстановление, мало. Кроме того, она совместно с надежностью определяет стоимость эксплуатации, необходимое количество резервных систем, объем ремонтных средств и т.п. В связи с этим понятие ремонтопригодности является важным понятием в теории надежности.

Ремонтопригодность представляет собой совокупность технологичности при техническом обслуживании и ремонтной технологичности объектов. Затраты времени и труда определяются в заданных условиях выполнения операми технического обслуживания и ремонта в части организации, технологии, материально-технического обеспечения, квалификации персонала.

Понятие ремонтопригодности относится к системам длительного использования.

Сохраняемость — свойство объекта сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и(или)транспортирования.

Сохраняемость объекта зависит от большего числа факторов, большинство из которых являются случайными. Поэтому оценить этот параметр можно с помощью вероятностных методов. Сохраняемость является достаточно сложным параметром, поэтому никакой одной характеристикой невозможно оценить его полностью. Для достаточно полной оценки необходимо иметь несколько критериев и количественных характеристик.

Особенность ТС состоит в том, что в условиях ее хранения преобладают постепенные отказы из-за ухудшения характеристик элементов вследствие их старения. При этом даже для однотипных элементов зависимость параметров системы от времени является случайной функцией.

Существует большой класс систем, время хранения которых соизмеримо с временем их работы, а иногда во много раз его превосходит.

 

 

            
  
Свойство
надежность
 
  
 
 
Безотказность
 
 
Долговечность
 
 
Ремонтопригодность
 
 
Сохраняемость
 
 

 

 

Рисунок 1.4

 

 

Лекция № 2.

Основные количественные показатели надежности технических систем

 

Цель: Рассмотреть основные количественные показатель надежности

 

Время: 4 часа.

 

Вопросы: 1. Показатели оценки свойств технических систем.

2. Основные показатели безотказности.

3. Основные показатели ремонтопригодности, долговечности и сохраняемости.

4. Комплексные показатели надежности.

5. Основные законы распределения случайных величин, используемые в теории надежности.

 

 

megaobuchalka.ru

Надёжность — это… Что такое Надёжность?

Надёжность — свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. [1]

Интуитивно надёжность объектов связывают с недопустимостью отказов в работе. Это есть понимание надёжности в «узком» смысле — свойство объекта сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки. Иначе говоря, надёжность объекта заключается в отсутствии непредвиденных недопустимых изменений его качества в процессе эксплуатации и хранения. Надёжность тесно связана с различными сторонами процесса эксплуатации. Надёжность в «широком» смысле — комплексное свойство, которое в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации может включать в себя свойства безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости, а также определённое сочетание этих свойств.

Для количественной оценки надёжности используют так называемые единичные показатели надёжности (характеризуют только одно свойство надёжности) и комплексные показатели надёжности (характеризуют несколько свойств надёжности).

Основные определения

  • Безотказность — свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.[1]
  • Ремонтопригодность — свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.[1]
  • Долговечность — свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность от начала эксплуатации до наступления предельного состояния, то есть такого состояния, когда объект изымается из эксплуатации.
  • Сохраняемость — свойство объекта сохранять работоспособность в течение всего периода хранения и транспортировки.
  • Живучесть — свойство объекта сохранять работоспособность в экстремальных ситуациях.
  • Достоверность
  • Отказ — событие, заключающиеся в полной или частичной утрате работоспособности.
  • Сбой — самоустраняющийся отказ или однократный отказ, устраняемый незначительным вмешательством оператора.[2]
  • Наработка — время или объём работы.[3]
  • Ресурс — наработка от начала эксплуатации до наступления предельного состояния.
  • Срок службы — календарная продолжительность от начала эксплуатации до наступления предельного состояния.

Надёжность как наука

Надёжность как наука развивается в трёх направлениях:

  1. Математическая теория надёжности занимается разработкой методов оценки надёжности и изучением закономерностей отказов.
  2. Статистическая теория надёжности занимается сбором, хранением и обработкой статистических данных об отказах.
  3. Физическая теория надёжности изучает физико-химические процессы, происходящие в объекте при различных воздействиях.

Теория надежности

Теория надежности является основой инженерной практики в области надежности технических изделий. Часто безотказность определяют как вероятность того, что изделие будет выполнять свои функции на определенном периоде времени при заданных условиях. Математически это можно записать следующим образом:

,

где — функция плотности времени наработки до отказа, а t – продолжительность периода времени функционирования изделия, в предположении, что изделие начинает работать в момент времени t=0. Теория надежности предполагает следующие четыре основных допущения:

  • Отказ рассматривается как случайное событие. Причины отказов, соотношения между отказами (за исключением того, что вероятность отказа есть функция времени) задаются функцией распределения. Инженерный подход к надежности рассматривает вероятность безотказной работы как оценку на определенном статистическом доверительном уровне.
  • Надежность системы тесно связана с понятием «заданная функция системы». В основном рассматривается режим работы без отказов. Однако, если в отдельных частях системы нет отказов, но система в целом не выполняет заданных функций, то это относится к техническим требованиям к системе, а не к показателям надежности.
  • Надежность системы может рассматриваться на определенном отрезке времени. На практике это означает, что система имеет шанс (вероятность) функционировать это время без отказов. Характеристики (показатели) надежности гарантируют, что компоненты и материалы будут соответствовать требованиям на заданном отрезке времени. Поэтому иногда надежность в широком смысле слова означает свойство «гарантоспособности» [4]. В общем случае надежность относится к понятию «наработка», которое в зависимости от назначения системы и условий ее применения, определяет продолжительность или объем работы. Наработка может быть как непрерывной величиной (продолжительность работы в часах, километраж пробега в милях или километрах и т.п.), так и целочисленной величиной (число рабочих циклов, запусков, выстрелов оружия и т.п.).
  • Согласно определению, надежность рассматривается относительно заданных режимов и условий применения. Это ограничение необходимо, иначе невозможно создать систему, которая способна работать в любых условиях. Внешние условия функционирования системы должны быть известны на этапе проектирования. Например, Марсоход создавался совершенно для других условий эксплуатации, чем семейный автомобиль.

Программа обеспечения надежности

Для достижения необходимой надежности могут быть использованы различные методы и средства. Каждая система предполагает свой уровень допустимой надежности, так как последствия отказов различных систем могут значительно различаться. Так, надежность точилки для карандашей может превышать надежность пассажирского самолета, однако последствия и стоимость их отказов сложно сравнить.

Программа обеспечения надежности (ПОН) является документом, который определяет организационно-технические требования и мероприятия (задачи, методы, средства анализа и испытаний), направленные на обеспечение заданных требований к надежности, а также уточняет требования заказчика по определению и контролю надежности. Определение надежности (reliability assessment) заключается в определении численных значений показателей надежности изделия. Контроль надежности (reliability verification) состоит в проверке соответствия изделия заданным требованиям по надежности [ГОСТ 27.002-89]. Различают расчетный, расчетно-экспериментальный и экспериментальный методы определения и контроля надежности.

В расчетном методе определения надежности расчет надежности основан на использовании показателей надежности по справочным данным о надежности элементов, по данным о надежности изделий-аналогов и другой информации, имеющейся к моменту оценки надежности. Расчетно-экспериментальный метод определения надежности (Analytical-experimental reliability assessment) основан на процедуре определения показателей надежности элементов экспериментальным методом, а показателей надежности системы в целом – с использованием математической модели. Экспериментальный метод определения надежности (Experimental reliability assessment) основан на статистической обработке данных, получаемых при испытаниях или эксплуатации системы или ее составных частей и элементов.

ПОН разрабатывается на ранних стадиях проектирования и реализуется на всех этапах жизненного цикла изделия. В техническом плане основным объектом ПОН является оценивание и достижение готовности и стоимости эксплуатации (затраты на запасные части, техническое обслуживание и ремонт, транспортные услуги и т.п.). Зачастую требуется нахождение компромисса между высокой готовностью и затратами, или например, поиск максимального отношения «готовность/стоимость». В ПОН рассматриваются порядок и условия проведения испытаний на надежность, критерии их завершения и принятия решений по результатам испытаний.

Нормирование надежности

Для любой системы одной из первых инженерных задач надежности является адекватное нормирование показателей надежности, например в терминах требуемой готовности. Нормирование надежности — это установление в проектной или иной документации количественных и качественных требований к надежности. Требования по надежности относятся как к самой системе и ее составным частям, так и к планам испытаний, к точности и достоверности исходных данных, формулированию критериев отказов, повреждений и предельных состояний, к методам контроля надежности на всех этапах жизненного цикла изделия. Например, требования по ремонтопригодности могут включать в себя показатели стоимости и времени восстановления. Оценивание эффективности процессов технического обслуживания и ремонта является частью процесса FRACAS (failure reporting, analysis and corrective action system – система отчетов об отказах, анализа и коррекции действий).

Прогнозирование и повышение надежности

Прогнозирование надежности (reliability prediction) включает в себя разработку соответствующих расчетных моделей для каждого показателя надежности системы и оценивание входных параметров этой модели в виде параметров надежности компонентов этой систем для решения конечной задачи – оценки выходных параметров надежности системы. Разработка расчетных моделей является частью общего процесса идентификации объекта, который включает в себя получение и анализ информации о критериях качества функционирования, отказов и предельных состояниях, структуре объекта, составе и взаимодействии элементов. Параметры модели надежности компонентов учитывают их уровни нагруженности, возможные режимы эксплуатации.

Прогнозирование надежности является одной из наиболее общепринятых форм анализа надежности (reliability analysis). Прогнозирование надежности используется для оценивания проектных возможностей системы, сравнения альтернативных проектных решений, определения областей потенциальных отказов и контроля процессов повышения надежности.

Прогнозирование надежности играет большую роль в инженерной практике, в том числе и при планировании мероприятий по повышению показателей надежности. Повышение надежности может быть осуществлено как при проектировании, так и при производстве объекта, а также непосредственно при его эксплуатации. Основными методами повышения надежности являются резервирование, уменьшение интенсивности отказов элементов, уменьшение среднего времени восстановления, мероприятия по совершенствованию системы технического обслуживания и ремонта.

Прогнозирование надежности позволяет также обосновать объем и номенклатуру запасных элементов.

Существуют справочники и стандарты (например, MIL-HDBK-217, Bellcore/Telcordia для электронных изделий, NSWC для механических устройств), которые позволяют сформировать данные об интенсивности отказов или средней наработки между отказами (MTBF), которые используются в качестве входных параметров математической модели надежности системы. Для создания математической модели надежности технических систем наиболее часто используются программные средства, реализующие такие технологии, как анализ видов, последствий и критичности отказов (АВПКО), структурные схемы надежности (ССН) или деревья неисправностей. Прогнозирование надежности позволяет также обосновать объем и номенклатуру запасных элементов.

Параметры системной надежности

При анализе параметров системной надежности учитывается структура системы, состав и взаимодействие входящих в нее элементов, возможность перестройки структуры и алгоритмов ее функционирования при отказах отдельных элементов.

Наиболее часто в инженерной практике рассматривают последовательное, параллельное, смешанной (последовательно- параллельное и параллельно-последовательное) соединение элементов, а также схемы типа «K из N», мостиковые соединения.

По возможности восстановления и обслуживания системы подразделяются на восстанавливаемые и невосстанавливаемые, обслуживаемы е и необслуживаемые. По режиму применения (функционирования) – на системы непрерывного, многократного (циклического) и однократного применения.

В основном в качестве параметра надежности используется среднее время до отказа (MTTF), которое может быть определено через интенсивность отказов или через число отказов на заданном отрезке времени. Интенсивность отказов математически определяется как условная плотность вероятности возникновения отказа изделия при условии, что до рассматриваемого момента времени отказ не произошел. При увеличении интенсивности отказов, среднее время до отказа уменьшается, надежность изделия падает. Обычно среднее время до отказа измеряется в часах, но также может выражаться в таких единицах как циклы и мили.

В других случаях надежность может выражаться через вероятность выполнения задачи. Например, надежность полетов гражданской авиации может быть безразмерной, или иметь размерность в процентах, как это делается в практике системной безопасности. В отдельных случаях успешным результатом системы может являться единоразовое срабатывание. Это актуально для систем, которые рассчитаны на срабатывание всего 1 раз: например, подушки безопасности в автомобиле. В этом случае задается вероятность срабатывания или, как, например, для ракет, вероятность попадания в цель. Для таких систем мерой надежности является вероятность срабатывания. Для восстанавливаемых систем может задаваться такой параметр, как среднее время восстановления (ремонта) и время проверки (тестирования).Часто параметры надежности задаются в виде соответствующих статистических доверительных интервалов.

Моделирование надежности

Моделирование надежности – это процесс прогнозирования или исследования надежности компонент или системы до ее ввода в эксплуатацию. Наиболее часто для моделирования надежности систем используются методы анализа деревьев неисправностей и структурных схем надежности. Входные параметры для моделирования надежности систем могут быть получены из разных источников, то есть из справочников, отчетов об испытаниях и эксплуатации и т.п. В любом случае, данные должны быть использованы с большой осторожностью, так как прогнозы верны только тогда, когда данные получены при тех же условиях, при которых компоненты будут применяться в системе.

Часть данных о прогнозировании может быть получена по результатам исследований двух основных видов:

  • анализа физики отказов, при котором исследуются механизмы возникновения отказов, например, механизм усталостного разрушения или деградации от химической коррозии;
  • анализа результатов стресс-испытаний, эмпирического метода, при котором подсчитывается число компонентов системы, отказавших при разных уровнях внешнего воздействия.

Для систем, в которых точно можно определить время отказа (что не дано для систем с плавающими параметрами), может быть определена эмпирическая функция распределения времени отказа Это делается чаще всего при проведении испытаний с повышенным уровнем стресса (ускоренные испытания). Эти испытания делятся на две основные категории:

  • определение распределения отказов ранней стадии эксплуатации при наблюдении снижающейся интенсивности отказов, что является первой частью ванно-образной кривой интенсивности отказов. Здесь обычно используют умеренный уровень нагрузок. Они прикладываются на ограниченном отрезке времени, который называют временем цензурирования. Именно поэтому здесь определяется только часть функции распределения.
  • безотказовые наблюдения (нулевые эксперименты), которые дают возможность получить лишь ограниченную информацию о распределении отказов. В этом случае испытания проводятся на коротком отрезке времени на малой по объему выборке, что позволяет получить только верхнюю границу оценки интенсивности отказов. Во всяком случае, это удобно для заказчика.

Для исследования средней части распределения, которая чаще всего определяется свойствами материалов, необходимо применять повышенные нагрузки на достаточно малом отрезке времени. В таких видах ускоренных испытаний применяются несколько степеней нагрузки. Часто эмпирическое распределение этих отказов параметризируется законом Вейбулла или лог-нормальным распределением.

Общей практикой моделирования «ранней» интенсивности отказов является использование экспоненциального распределения. Это менее сложная модель для распределения времени отказа, содержащая только один параметр – постоянную интенсивность отказов. В этом случае для в качестве критерия согласия может быть использован критерий хи-квадрат для оценки постоянства интенсивности отказов. По сравнению с уменьшающейся интенсивностью отказов это довольно пессимистическая модель и требует проведения анализа чувствительности.

Надежность на этапе проектирования

Надежность на этапе проектирования является новой дисциплиной и относится к процессу разработки надежных изделий. Этот процесс включает в себя несколько инструментов и практических рекомендаций и описывает порядок их применения, которыми должна владеть организация для обеспечения высокой надежности и ремонтопригодности разрабатываемого продукта с целью достижения высоких показателей готовности, снижения затрат и максимального срока службы продукта. Как правило, первым шагом в этом направлении является нормирование показателей надежности. Надежность должна быть «спроектирована» в системе. При проектировании системы назначаются требования к надежности верхнего уровня, затем они разделяются на определенные подсистемы разработчиками, конструкторами и инженерами по надежности, работающими вместе. Проектирование надежности начинается с разработки модели. При этом используют структурные схемы надежности или деревья неисправностей, при помощи которых представляется взаимоотношение между различными частями (компонентами) системы.

Одной из наиболее важных технологий проектирования является введение избыточности или резервирование. Резервирование – это способ обеспечения надежности изделия за счет дополнительных средств и (или) возможностей, избыточных по отношению к минимально необходимым для выполнения требуемых функций (ГОСТ 27.002). Путем введения избыточности совместно с хорошо организованным мониторингом отказов, даже системы с низкой надежностью по одному каналу могут в целом обладать высоким уровнем надежности. Однако, введение избыточности на высоком уровне в сложной системе (например, на уровне двигателя самолета) очень сложно и дорого, что ограничивает такое резервирование. На более низком уровне системы резервирование реализуется быстро и просто, например, использование дополнительного соединения болтом.

Существует много методик анализа надежности, специфических для отдельных отраслей промышленности и приложений. Наиболее общие из них следующие.

  • Анализ видов и последствий отказов (АВПО)
  • Имитационное моделирование надежности
  • Анализ опасностей (Hazard analysis)
  • Анализ структурных схем надежности (RBD)
  • Анализ деревьев неисправностей
  • Ускоренные испытания
  • Модели ускорения жизни
  • Модели деградации
  • Анализ роста надежности
  • Вейбулл-анализ (анализ эмпирических данных испытаний и эксплуатации)
  • Анализ смеси распределений
  • Устранение критичных отказов
  • Анализ ремонтопригодности, ориентированной на безотказность
  • Анализ диагностики отказов
  • Анализ ошибок человека-оператора

Инженерные исследования проводятся для определения оптимального баланса между надежностью и другими требованиями и ограничениями. Существенную помощь при инженерном анализе надежности могут оказать программные комплексы для расчета надежности.

Испытания на надежность

Испытания на надёжность проводятся для того, чтобы на более ранних этапах жизненного цикла изделия обнаружить потенциальные проблемы, обеспечить уверенность, что система будет отвечать заданным требованиям.

Испытания на надежность могут проводится на разных уровнях. Сложные системы могут испытываться на уровне компонент, устройств, подсистем и всей системы в целом. Например, испытания компонент на воздействие внешних факторов может выявить проблемы перед тем, как они будут обнаружены на более высоком уровне интеграции. Проведение испытаний на каждом уровне интеграции до испытания всей системы с одновременным развитием программы испытаний позволяет снизить риск неудачи такой программы. Расчет надежности производится на каждом уровне испытаний. При этом часто используются такие методы как анализ роста надежности и системы отчета и анализа отказов и корректирующих действий (FRACAS). Недостатками таких испытаний являются время и затраты. Заказчики могут пойти на некоторый риск и отказаться от испытаний на более низких уровнях.

Некоторые системы принципиально не могут подвергаться испытаниям, например, из-за чрезмерно большого числа различных тестов или жестких ограничений по времени и затратам. В таких случаях могут быть использованы ускоренные испытания, методы планирования экспериментов и моделирование.

Отметим, что сегодня все чаще и чаще применяются так называемые ускоренные испытания в динамически меняющейся среде для оценивания качества и надежности высококачественной и высоконадежной продукции, в том числе и структурно-сложных систем с учетом их старения, усталости, износа и деградации в ходе их эксплуатации. Для этого за последние двадцать лет в статистике ускоренных испытаний разработаны специальные модели ускорения жизни (см., например,Nelson (1990), Meeker and Escobar (1998), Singpurvalla (1995)), которые хорошо адаптированы для статистического анализа данных об отказах, наблюденных как при меняющихся во времени стрессах (нагрузках, ковариантах), так и при наличии деградационных процессов, которые также могут зависеть от этих стрессов.

Надежность и безопасность

Надежность в инженерной практике отличается от безопасности отношением к видам опасностей, с которыми она имеет дело. Надежность в технике главным образом связана с определением стоимостных показателей. Они относятся к тем опасностям в смысле надежности, которые могут перерасти в аварии с частичной потерей доходов для компании или заказчика. Это может произойти из-за потери по причине неготовности системы, неожиданно высоких затрат на запасные части и ремонт, перерывов в нормальной работе и т.п. Безопасность относится к тем случаям проявления опасности, которые могут привести к потенциально тяжелым авариям. Требования по безопасности функционально связаны с требованиями по надежности, но характеризуются более высокой ответственностью. Безопасность имеет дело с нежелательными опасными событиями для жизни людей и окружающей среды в том же смысле, что и надежность но не связана напрямую со стоимостными показателями и не относится к действиям по восстановлению после отказов и аварий. У безопасности другой уровень важности отказов в обществе и контроля со стороны государства. Безопасность часто контролируется государством (например, атомная промышленность, космос, оборона, железные дороги и нефтегазовый сектор).

Отказоустойчивость

Надежность может быть увеличена при использовании резервирования «2 из 2» на уровне компонент или системы, но это может привести к снижению безопасности за счет увеличения вероятности ложной тревоги (например, ложное срабатывание тормозной системы поезда). Отказоустойчивые мажоритарные системы (логика голосования «2 из 3») может увеличить как надежность, так и безопасность на системном уровне. Такие методы являются общей практикой в аэрокосмических системах, в которых требуется постоянная готовность и недопустимость опасных отказов

Оценка надежности техники при эксплуатации

После того, как система изготовлена, осуществляется мониторинг ее надежности, оцениваются и корректируются недоработки и недостатки. Мониторинг включает в себя электронное и визуальное наблюдение за критическими параметрами, выявленными на стадии проектирования при разработке дерева неисправностей. Для обеспечения заданной надежности системы данные постоянно анализируются, используя статистические методы, такие как Вейбулл-анализ и линейная регрессия. Данные о надежности и оценки параметров являются ключевыми входами для модели системной логистики.

Одним из наиболее общих методов для оценивания надежности техники при эксплуатации являются системы отчетов, анализа и коррекции действий (FRACAS). Систематический подход к оцениванию надежности, безопасности и логистики основан на отчетах об отказах и авариях, менеджменте, анализе корректирующих/предупреждающих действий.

Организация работ по надежности

Системы любой сложности разрабатываются организациями, такими как коммерческие компании или государственные учреждения. Организация работ по надежности (инжиниринг надежности) должна быть согласована со структурой компаний или учреждений. Для небольших компаний работы по надежности могут быть неформальными. С ростом сложности задач возникает необходимость формализации функций по обеспечению надежности. Так как надежность важна для заказчика, заказчик должен видеть некоторые аспекты организации этих работ.

Существует несколько типов организации работ по надежности. Менеджер проекта или главный инженер проекта может иметь в непосредственном подчинении одного или более инженеров по надежности. В более крупных организациях обычно образуется отдельное структурное подразделение, которое занимается анализом надежности, ремонтопригодности, качества, безопасности, человеческого фактора, логистикой. Так как работа по обеспечению надежности особенно важна на этапе проектирования, часто инженеры по надежности или соответствующие структуры интегрированы с проектными подразделениями.

В отдельных случаях компания создает независимую структуру, которая занимается организацией работ по надежности.

Обучение инженеров по надежности

Некоторые высшие учебные заведения подготавливают инженеров по надежности. Другой формой подготовки специалистов в области надежности могут быть аккредитованные при высших учебных заведениях или колледжах учебные программы или курсы. Инженер по надежности может иметь профессиональный диплом именно по надежности, но для большинства работодателей это не требуется. Проводятся многочисленные профессиональные конференции, реализуются отраслевые программы подготовки кадров по вопросам надежности. К международным организациям инженеров и ученых в области надежности относятся IEEE Reliability Society, American Society for Quality (ASQ) и Society of Reliability Engineers (SRE).

См. также

Литература

  • Вентцель Е.С. Теория вероятностей. -М.:1969.
  • Надежность технических систем/ Под ред. И.А.Ушакова. –М.:1985.
  • Надежность и эффективность в технике: Справочник. В 10 т. –М.: Машиностроение, 1990.
  • Рябинин И. А. Надежность и безопасность структурно-сложных систем. СПб.: Издательство Санкт-Петербургского университета, 2007 г., 278 с.
  • Рябинин И. А. «История возникновения, становления и развития логико-вероятностного анализа в мире» в сборнике «Моделирование и Анализ Безопасности и Риска в Сложных Системах: Труды Международной научной школы МА БР — 2011»
  • Рябинин И. А., Струков А.В. — «Кратко аннотированный список публикаций зарубежный периодический изданий по вопросам оценивания надежности структурно-сложных систем» в сборнике «Моделирование и Анализ Безопасности и Риска в Сложных Системах: Труды Международной научной школы МА БР — 2011».
  • Струков А.В. «Анализ международных и российских стандартов в области надежности, риска и безопасности».
  • A.Avizienis, J.-C. Laprie and B. Randell «Fundamental Concepts of Dependability». Research Report No 1145, LAAS-CNRS, April 2001
  • Nelson W. Accelerated Testing: Statistical Models, Test Plans, and Data Analysis.- New York: J.Wiley and Sons,(1990).
  • Meeker W.Q., Escobar, L.A. Statistical Methods for Reliability Data.- New York: J.Wiley and Sons,(1998).
  • Singpurvalla N. Survival in Dynamic Environments. «Statistical Science», (1995), v.1, 10, p.86-103.
  • Bagdonavicius V.B., Nikulin, M.S. Accelerated Life Models: Modeling and Statistical Analysis.- Boca Raton: Chapman&Hall/CRC, 2002.
  • Антонов А.В., Никулин М.С. Статистические модели в теории надежности. М.: Абрис: 2012.

Ссылки

  • Струков А.В. «Анализ международных и российских стандартов в области надежности, риска и безопасности».

Примечания

dic.academic.ru

Что такое надежность? Показатели надежности: определение и характеристика

Свойство объекта выполнять определенные приданные ему функции, сохраняя при этом эксплуатационные характеристики в определенных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям применения, – это надежность. Показатели надежности могут быть самыми разными, но именно от них во многом зависит качество выполнения того или иного изделия.

Составляющие

Есть три основных составляющих данного определения:

  • выполнение установленных функций;
  • время, необходимое для этого;
  • определенные условия эксплуатации.

Если говорить о выполнении заданных функций, то здесь стоит отметить два понятия, которые относятся к теоретическому и практическому пониманию того, что представляет собой надежность. Показатели надежности с этой точки зрения следующие: исправность и работоспособность указанного изделия.

Работоспособность и исправность

Работоспособность представляет собой определенное состояние объекта, при котором у него сохраняется возможность выполнять указанные функции с параметрами, определяемыми технической документацией. При этом стоит отметить тот факт, что работоспособность и исправность неправильно отождествлять, поскольку вторая представляет собой такое состояние, при котором он полностью соответствует установленным требованиям в технической документации.

Время – это еще один немаловажный элемент, который подразумевает надежность. Показатели надежности в данном случае включают в себя это понятие далеко не случайно, так как физическая сущность надежности заключается в том, что любое изделие должно в обязательном порядке в течение определенного времени сохранять свои технические параметры.

Другие составляющие

Помимо этого, определение надежности включает в себя также условия эксплуатации. Для технических систем, которые функционируют в разных условиях, может быть характерным разное время до появления первых случаев отказа.

Нужно правильно понимать, какой широкий смысл несет в себе термин «надежность». Показатели надежности включают в себя большой диапазон качества без какого-то конкретного определения их количественной оценки и определенных свойств. Однако в процессе установления надежности определенного объекта или же общей технической системы появляется потребность в раскрытии тех понятий и свойств, которые входят именно в комплексный показатель. К примеру, для специализированного оборудования различных электростанций в числе подобных понятий следующие:

  • долговечность;
  • ремонтопригодность;
  • безотказность.

И сами они также зависят еще от целого ряда других параметров.

Вторичные показатели

Если говорить о том, от чего зависят основные параметры надежности, можно выделить три основных фактора. Это:

  • Качество. Показатели качества (надежности) включают в себя совокупность свойств, по которым определяется степень пригодности того или иного технического устройства для использования его по прямому назначению.

Качество непосредственно зависит от того, каким способом применяется то или иное изделие. К примеру, если специализированный паротурбинный блок, который был спроектирован изначально для несения базовых нагрузок, будет использоваться в особом маневренном режиме, то подобная эксплуатация в конечном итоге начнет крайне негативно сказываться на его состоянии и, соответственно, на его качестве, а также появятся низкие результаты, когда производится расчет показателей надежности.

  • Живучесть. Представляет собой способность определенного технического устройства препятствовать каким-либо серьезным нарушениям, а также исключать процесс развития всевозможных аварий и физической неисправности оборудования.
  • Безопасность. Определенное свойство технических устройств, которое предусматривает отсутствие возможности появления каких-либо ситуаций, являющихся опасными для людей и окружающей их среды. Таким образом, в процессе того как проводится расчет показателей надежности, учитываются и эти особенности.

В ходе рассмотрения вопросов надежности работы различных сложных систем рассматривается также такое понятие, как устойчивость в связи с отказом работы отдельных элементов. В отдельных же случаях также может применяться понятие «сохранность».

Что это?

Сохранность представляет собой свойство любого оборудования пребывать в исправном состоянии во время его хранения. Как и другие показатели надежности систем, она предусматривает возможность изделия поддерживать свои основные технические характеристики в установленных пределах. Если подразумевать, что хранение представляет собой неотъемлемую часть эксплуатации, то сохранность — это надежность в условиях хранения.

Можно сказать, что данный параметр является достаточно сложным, и его довольно трудно будет оценить какой-то определенной характеристикой, так как критериями сохранности могут выступать любые показатели надежности изделий.

Главной особенностью данного понятия является то, что здесь преобладают постоянные отказы из-за снижения установленных характеристик комплектующих, что происходит по причине их старения. Сохранность представляет собой достаточно важное техническое понятие, и в комплексе с надежностью позволяет определить надежность того или иного оборудования в разных состояниях. Это является тем более важным по той причине, что у большого количества оборудования присутствуют какие-то определенные сроки хранения, которые равны или даже превышают установленный рабочий срок. Определение показателей надежности работы технических систем включает в себя еще очень большое количество других факторов, которые различаются по своей природе.

Пример

В качестве примера можно рассмотреть надежность работы паротурбинного энергоблока, которая включает в себя:

  • качество материалов, использующихся в процессе производства;
  • совершенство разработанной конструкции;
  • используемую технологию изготовления;
  • применяемую технологию перевозки и монтажа оборудования;
  • качество применяемого топлива;
  • условия эксплуатации и обслуживания устройств.

И это только краткий список того, что включает в себя характеристика показателей надежности. Создание и применение новых, непрерывно усложняющихся установок предусматривает необходимость в постоянном обеспечении их все более и более высокой степени надежности. Именно поэтому была разработана специализированная «теория надежности», которая в последнее время стала пользоваться довольно широким распространением.

Теория

Сегодня предусмотрен математический аппарат теории надежности, который довольно часто используется в практике решения огромнейшего количества самых разнообразных задач, которые появляются в процессе производства и эксплуатации различного оборудования. Таким образом, основные понятия, которыми определяются показатели надежности (долговечности) оборудования, включают в себя:

  • систему;
  • объект;
  • элемент.

Формулировка данных понятий полностью соответствует основному философскому представлению о целом и элементе. Различные технические объекты, которые рассматриваются в данной теории надежности, представляются в виде всевозможных систем, являющихся совокупностью функционально взаимосвязанных и взаимодействующих между собой элементов. Данная система предназначается для того, чтобы выполнять заданную целостность программы. В качестве элементов рассматриваются отдельные части системы, которые могут осуществлять самостоятельное выполнение определенных задач.

Выбор системы, а также различных образующих ее частей является весьма произвольным. Если используется расширенная постановка задачи, то любая система в конечном итоге становится частью более крупной системы, а любые элементы разбиваются на части, в свою очередь, превращающиеся в его элементы. Таким образом, деление различного оборудования на элементы и системы непосредственно зависит от того иерархического уровня, на котором решаются поставленные задачи.

ГОСТом понятие системы и элемента объединяется в один термин – «объект».

Что он собой представляет?

Объектом принято называть определенное устройство системы или отдельного ее элемента, которое принимается с целью изучения каких-то конкретных его свойств вне всевозможных связей с другими частями.

В процессе эксплуатации как всей системы в целом, так и отдельного ее элемента могут появляться такие случаи, при которых возникает полная или же частичная утрата их функциональных свойств. Подобную потерю работоспособности в теории надежности принято называть отказом, и он представляет собой одно из основных понятий.

Отказ и его особенности

Отказ представляет собой любое событие, которое предусматривает нарушение или же полное прекращение работоспособности рассматриваемого объекта. При этом он бывает:

  • внезапным или постепенным;
  • зависимым или независимым;
  • частичным или окончательным.

Если отказ какого-то определенного элемента не предусматривает отказ остальных частей, его принято называть независимым, в то время как выход из строя прибора по причине поломки других элементов именуется зависимым.

Внезапные отказы, исходя из названия, возникают абсолютно неожиданно без каких-либо заметных признаков их появления, в то время как постепенные предусматривают износ или старение материала, слишком длительное воздействие чрезмерных нагрузок, что приводит к постепенному снижению характеристик при полном или частичном сохранении работоспособности используемого оборудования.

Окончательные или полные отказы – это такая форма выхода из строя оборудования, при которой система теряет свою работоспособность или же параметры преодолевают допустимые пределы до того момента, пока причина отказа не будет устранена. Частичные же приводят только к активации предупредительной сигнализации, а также к необходимости снижения рабочих параметров до определенного уровня.

Помимо всего прочего, стоит отметить тот факт, что особое место уделяется отказам или их совокупностям, которые являются причиной перехода объекта в предельное состояние, при достижении которого его последующее применение по прямому назначению является нецелесообразным или недопустимым.

Как обеспечивается надежность оборудования в процессе производства?

Чтобы обеспечивались высокие показатели надежности и долговечности различных изделий, нужно правильно соблюдать технологии изготовления и монтажа любой системы. Анализ статистической информации свидетельствует о том, что в преимущественном большинстве случаев аварийные остановки специализированного оборудования являются причиной соответствующих технологических дефектов, поэтому современные производители стараются использовать целый ряд специализированных мероприятий, которые позволяют еще на стадии изготовления и установки минимизировать риски возникновения неполадок в различных системах.

Вне зависимости от того, какие основные показатели надежности старается обеспечить производитель, им должна проводиться работа в следующих направлениях:

  • Увеличение степени заводской готовности посредством выпуска оборудования в надежном исполнении. К примеру, трубопроводы, турбины, котлы и специализированное оборудование для водоподготовки может поставляться укрупненными блоками, при этом преимущественное большинство сборочно-сварочных работ переносится с первоначальной монтажной площадки в заводской цех, так как в подобных условиях гораздо проще добиться предельно высокого качества работы.
  • Широкое использование самых современных технологий обеспечения контроля качества на каждой отдельной стадии производства, начиная от входного контроля различных полуфабрикатов и исходных материалов до обеспечения контроля финишных процедур, натурных или же стендовых тестирований. Целесообразность проведения входного контроля была неоднократно подтверждена статистикой дефектов, которые были обнаружены в ходе проведения специализированного контроля различных изделий.
  • Использование прогрессивных технологических производственных устройств с программным управлением, которые позволяют максимально детально обрабатывать комплектующие и изготавливать изделие с максимальной точностью.
  • Механизация и автоматизация сложных процедур, расширение использования прогрессивных технологий.

Практикой уже неоднократно было доказано, что использование современного оборудования в процессе производства, а также полноценное соблюдение установленных режимов работы позволяет в значительной мере определить надежность конечного изделия. При этом нужно правильно понимать особенности производства того или иного оборудования или каких-либо изделий, а также основные факторы риска, чтобы использовать все необходимые меры для их устранения или минимизации. Благодаря этому оценка показателей надежности всегда будет высокой вне зависимости от того, в какой именно сфере ведется работа.

fb.ru