Функции распределения и надёжности наработки до отказа

По причине возникновения отказы разделяют на

· конструктивные;

· производственные;

· эксплуатационные.

Конструктивные – это отказы, которые возникают по причине свя­занной с несовершенством или нарушением установленных правил и/или норм проектирования и конструирования объекта.

Производственные – это отказы, связанные с несовер­шенством или нарушением технологического процесса изготовления или ремон­та (на ремонтном предприятии) объекта.

Эксплуатационные – это отказы, связанные с нарушением правил и/или условий эксплуатации, при возникновении непредусмотренных внешних воздействий или воздействий высокой интенсивности.

По степени нарушения работоспособности отказы разделяют на

· полные;

· частичные.

Полные – это отказы, после которых функционирование объекта полностью прекращается.

Частичные – это отказы, после которых может продолжать­ся функционирование объекта с ухудшенными показателями.

По характеру внешних проявлений отказы разделяют на

· очевидные (яв­ные);

· скрытые (неявные).

Очевидные (явные) – это отказы, которые обнаруживаются непосредственно после возникнове­ния.

Скрытые (неявные) – это отказы, которые соответственно не обнаруживаются непосредственно после возникнове­ния.

По характеру устранения отказы разделяют на

· устойчивые;

· самоустраняющиеся (сбои);

· перемежающиеся.

Устойчивые – это отказы, которые всегда требуют проведения мероприятий по восстановлению работоспособности объекта.

Самоустраняющиеся – это отказы, или сбои, которые устраняется в результате естественного возвращения объекта в работоспособ­ное состояние без участия или при незначительном вмешательстве оператора, причем время устранения отказа мало или близко к нулю.

Перемежающиеся – это отказы, которые представляют собой многократно возникающие самоустраняющиеся отказы одного и того же характера. Как правило, для его устранения требуется вмешательство оператора.

По связи с предшествующим отказом отказы разделяют на

· первичные;

· вторичные.

Первичные – это отказы, которые не являются следствием ранее возникших отка­зов.

Вторичные – это отказы, которые являются следствием ранее возникших от­казов.

Повреждение – это событие, которое заключается в переходе объекта из исправного в неисправное (но работоспособное) состояние.

Восстановление – этособытие, которое заключается в пе­реходе объекта из неработоспособного в работоспособное со­стояние.

Невосстанавливаемые – это объекты, восстановление которых непосредственно после отказа счи­тается нецелесообразным или невозможным.

Восстанавли­ваемые – это объекты, которые восстанавливаются непосредственно после отказа.

Один и тот же объект в различных условиях применения может быть отнесён как к невосстанавливаемым, так и к восстанавливаемым.

Пример. Объект, расположенный в необслуживаемом помещении, куда запре­щен доступ персонала во время работы технологического агре­гата, относится к невосстанавливаемым, если персонал сразу же после отказа может начать восстановление то к восстанавливаемым.

Схема основных состояний и событий, характерных для вос­станавливаемых объектов, приведена на рис.1.1.

Наработка и ресурс

Наработка – это продолжительность или объём работы объекта.

Наработка до отказа – это наработка объекта от начала эксплуатации до возникновения первого отказа. Вели­чина наработки до отказа зависит от случайных отклонений технологических ус­ловий изготовления отдельных элементов от номинальных, раз­личия условий транспортировки, монтажа, наладки и не будет одинаковой у различных объектов даже при абсолютно одинако­вых условиях эксплуатации. К тому же сами условия эксплуа­тации (температура, вибрация, качество технического обслу­живания, частота включения и т. д.) в определенной степени отличны друг от друга, поэтому эта величина случайна. Наработка до отказа не всегда измеряется единица­ми времени, а может измеряться и числом включений (срабатываний, циклов). Однако для большей час­ти объектов наработка до отказа измеряется единицами времени.

Наработка между отказами – это наработка объекта от окончания восстановления его работоспособного состояния после отказа до возникновения следующего отказа.

Технический ресурс – это наработка объекта от начала эксплуатации или возобновления эксплуатации после ремонта до наступления предельного состояния.

Технический ресурс может быть регламентирован, например, от начала эксплуатации до среднего или капитального ремонта, от среднего до капитального ремонта и т. п. Если регламентация отсутствует, то имеется в виду ресурс от начала эксплуатации до достижения предельного состояния после всех видов ремонтов.

Назначенный ресурс – это суммарная наработка объекта, при достижении которой эксплуатация должна быть прекращена независимо от его состояния.

Срок службы – это календарная продолжительность эксплуатации (в том числе, хранение, ремонт и т. п.) от ее начала до наступления предельного состояния.

Пример. На рис. 1.2 приведен график эксплуатации объекта.

– начало эксплуатации;

, – моменты отключения объекта по технологи­ческим причинам;

, , – моменты включения объекта в рабо­ту;

– момент вывода объекта в ремонт;

– момент прекращения эксплуатации;

– момент отказа объекта.

Технический ресурс (нара­ботка до отказа)

.

Назначенный ресурс

.

Срок службы

.

Надежность

Надежность – это свойство объекта сохранять во времени в ус­тановленных пределах значения всех параметров, характери­зующих его способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях эксплуатации, технического обслуживания, хранения и транспортировки.

Понятие надёжности имеет ряд особенностей:

· надёжность, как свойство объекта, не может быть выражена количественно;

· надёжность объекта проявляется с течением времени;

· надёжность зависит от условий эксплуатации и режимов применения объекта.

Надежность включает в себя четыре составляющие:

· безотказность;

· ремонтопри­годность;

· долговечность;

· cохраняемость.

Безотказность – этосвойство объекта сохра­нять работоспособность (выполнять свои функции с эксплуа­тационными показателями не хуже заданных) в течение тре­буемого интервала времени непрерывно, без вынужденных перерывов. Безотказность является наиболее важной компо­нентой надежности, так как она отражает способность дли­тельное время функционировать без отказов. Безотказность объектов в решающей степени влияет на эффективность их ис­пользования и определяется количеством и безотказностью составляющих, режимом их работы, наличием резервирования, па­раметрами окружающей среды (температурой, запыленностью) и др.

Ремонтопригодность – это свойство объекта, которое заключа­ется в его приспособленности к предупреждению, обнаруже­нию и устранению причин возникновения отказов, а также поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Ре­монтопригодность зависит от структуры и составляющих объекта, а также от ис­пользования средств встроенного контроля работоспособности и диагностики. Следует отметить, что характеристики ремон­топригодности существенно зависят не только от свойств са­мого объекта, но и от квалификации обслуживающего персо­нала и от организации эксплуатации.

Долговечность – это свойство объекта сохранять работоспо­собность до наступления предельного состояния при установленной системе технического об­служивания и ремонта. Долговечность объекта зависит от долговечности технических средств и от подверженности объекта моральному старению.

Сохраняемость –это свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность объекта выполнять требуемые функ­ции в течение и после хранения и/или транспортирования. Сохраняемость ха­рактеризует поведение объекта в условиях, весьма существенно отличающихся от условий эксплуатации. Прежде всего во время хранения и транспортирования объект находится в выключенном состоянии. Кроме того, есть различия в тем­пературе окружающей среды, влажности, других климатических условиях, ме­ханических нагрузках.

Раздел 2 Показатели надежности невосстанавливаемых объектов

Показателями надежности – это количественные ха­рактеристики одного или нескольких свойств, составляющих надежность объекта.

Показатели надежности представляются в двух формах

· вероятностная;

· cтатистическая.

Вероятностная форма представляет собой некую аналитическую зависимость, в то время как статистическая форма получается по результатам испытаний на надежность и строится для некоторой совокупности объектов.

Основными показателями надёжности невосстанавливаемых объектов являются показатели безотказности.

Функции распределения и надёжности наработки до отказа

Наработка до отказа , как и любая иная случайная величи­на, описывается функцией распределения . Эта функция определяется как вероятность случайного события, которое заключатся в том, что наработка до отказа меньше некоторой заданной нара­ботки

. (2.1)

Эта вероятность рассматривается как функция во всем диапазоне возможных значений величины . Функция распределения любой случайной величины явля­ется неубывающей функцией времени .

Примерный вид функ­ции дан на рис. 2.1.

Рис. 2.1 Примерный вид функции распределения и функции надежности

Так как значения не могут быть отрицательны, то . При величина стремится к единице.

Кроме вероятностного определения функ­ции , для нее можно привести и статистические определения, которые используются при испытаниях на надежность.

Обозначения ста­тистических определений далее будут отмечаться волнистой чер­той сверху.

Для рассмотрения статистических определений показателей надежности невосстанавливаемых объектов предположим:

· на испытания поставлено одинаковых объектов;

· условия испыта­ний одинаковы;

· испытания каждого из объектов проводятся до его отказа.

Обозначим число объектов, отказавших к момен­ту , т. е. на интервале .Очевидно, что , а при величина .

Статистическим определением функции распределения яв­ляется функция

, (2.2)

причем при величина ,а при .

График функции распределения пред­ставляет собой ступенчатую линию со скачками, кратными в моменты отказов (рис. 2.1). С ростом числа испытываемых объектов функция распределения сходит­ся по вероятности к распределению .

Так как события, которые заключаются в наступлении или не на­ступлении отказа к моменту , являются противоположными, то в соответствии с (2.1) введем еще одну функцию

, (2.3)

которую часто называют функцией надежности. Так как при объект работоспособен, то . С увеличением вре­мени монотонно убывает, а при величина .Примерный вид функции показан на рис. 2.1.

Статистическое определение функции надежности следует из (2.2)

, (2.4)

где - число объектов, работоспособных к моменту времени .