2014-02-03
13987
2. Классификация систем в зависимости от возможности корректировки их свойств в
процессе функционирования.
3. Характеристики всех аспектов надежности системы:
– показатели безотказности;
– показатели долговечности;
– показатели сохраняемости;
– показатели ремонтоспособности.
Для характеристики свойств надежности используют определенные показатели, базовыми из которых являются наработка, ресурс, срок службы, срок сохраняемости.
Наработка характеризует продолжительность или объем работы системы (измеряется в часах, числе циклов, километрах).
Ресурс – суммарная наработка, исчисляемая от начала эксплуатации системы или ее возобновление после ремонта до перехода в предельное состояние.
Срок службы исчисляется так же, как и ресурс. Отличие состоит в том, что срок службы измеряется в единицах календарной продолжительности.
Срок сохраняемости – календарная продолжительность хранения или транспортировки объекта, в течение и после которой значения показателей надежности сохраняется в установленных пределах.
Базовые показатели не могут полностью характеризовать различных по своему назначению систем. Их перечень должен быть дополнен в соответствии с видами систем. Классификация видов систем в зависимости от возможности корректировки их свойств в процессе функционирования приведен на рис. 1.5.
Рис. 1.5.
Для определения названных видов систем необходимо дать понятие мероприятий, с помощью которых корректируются свойства систем, а именно: ремонта и технического обслуживания.
Техническое обслуживание – предупредительное мероприятие, проводимое по плану и включающее в себя контрольно-диагностические, крепежные, заправочные, регулировочные, моечные, уборочные и некоторые другие работы. Характерной особенностью ТО является выполнение этих работ как правило без разборки узлов и механизмов системы.
Ремонт – операция по восстановлению и поддержанию работоспособности системы, устранения неисправностей, возникающих при работе и выявленных при Т.О.
В зависимости от того, предусмотрены нормативно-технической и конструкторской документацией для данной системы операции ТО, системы подразделяются на обслуживаемые и необслуживаемые.
В зависимости от того, предусмотрены соответствующей документацией операции ремонта, системы подразделяют на ремонтируемые и неремонтируемые.
В зависимости от того возможно или невозможно у данной системы восстановление работоспособного состояния в рассматриваемой ситуации системы подразделяют на восстанавливаемые и невосстанавливаемые.
Приведенные определения очевидны, но требуют единственного пояснения, устанавливающего связь между понятиями "ремонтируемой" и "восстанавливаемой" системы: в зависимости от ситуации ремонтируемая система может быть восстанавливаемой (например, ремонт при наличии соответствующего оборудования) и невосстанавливаемой.
Из определения систем следует, что для одного типа систем важнейшими являются характеристики, определяющие один свойства надежности, а для другого типа систем – другие. Так. для необслуживаемых и неремонтируемых систем важнейшими являются характеристики безотказности и их показатели, а для обслуживаемых и ремонтируемых – не только показатели, характеризующие безотказность, а в основном показатели долговечности.
Таблица показателей, использующихся для качественной характеристики свойств надежности, имеет следующий вид.
Дадим определения и поясним сущность перечисленных показателей, характеризующих свойства надежности.
Вероятность безотказной работы (
)– вероятность того, что при определенных режимах эксплуатации системы на заданном отрезке времени (t), отказ не возникает. Статистическую оценку 
вероятности безотказной работы получают, обработав результаты испытаний на надежность больших выборок.
, (1.1)
где 
– общее число объектов в выборке;
– число объектов, отказавших к моменту времени – t.
Вероятность безотказной работы называют также функцией надежности, а ее дополнение до 1, т.е. 
– функцией риска.
Гамма-процентная наработка до отказа 
определяет интервал времени 
, в котором обеспечивается безотказная работа системы с вероятностью g. Увеличение вероятности g приводит к уменьшению значения 
.
Интенсивность отказов 
определяется как вероятность отказа невосстанавливаемой системы в единицу времени после данного момента времени при условии, что до этого момента времени отказ не возникал:
.
Статистическая оценка 
интенсивности отказов определена зависимостью:
; (1.2)
где: – число отказавших объектов в выборке в интервале времени от 
до 
;
– интервал времени;
– среднее число исправно работающих объектов в интервале .
;
где 
и 
– число исправно работающих объектов в начале и конце интервала , соответственно.
Рассмотренные показатели характеризуют безотказность системы в простейшем случае – эксплуатации до первого отказа. Но свойство безотказности характеризует в определенной мере и надежность восстанавливаемых систем, при эксплуатации которых допустимы многократно повторяющиеся отказы. Эти отказы не должны приводить к серьезным последствиям и требовать значительных затрат на восстановление работоспособности.
Важным показателем безотказности восстанавливаемых систем служит параметр потока отказов – отношение математического ожидания числа отказов системы за достаточно малую наработку к значению этой наработки:
; (1.3)
где 
– число отказов, наступивших от начального момента времени до достижения наработки t.
Статистическая оценка параметра потока отказов для наиболее простого – стационарного потока определяется зависимостью:
.
Еще одним показателем безотказности восстанавливаемых систем служит наработка на отказ – среднее значение наработки восстанавливаемой системы между отказами (Т).
Статистическая оценка 
определится:
(1.4)
Приведенные характеристики безотказности невосстанавливаемых систем , , тесно связаны между собой, причем значение или позволяет вычислить значения остальных.
Вероятность безотказной работы , как количественная характеристика определенного аспекта надежности обладает следующими достоинствами:
¾ характеризует изменение надежности во времени;
¾ охватывает большинство факторов, существенно влияющих на надежность системы, а поэтому достаточно полно характеризуют надежность;
¾ сравнительно просто может быть получена расчетным путем, что позволяет во-многом решить проблему надежности на этапе проектирования;
¾ является удобной характеристикой надежности, как простейших элементов, так и сложных систем.
Указанные достоинства явились причиной широкого практического распространения этой характеристики.
Однако имеет ряд недостатков, в числе которых тот, что является достаточно полной характеристикой только для невосстанавливаемых систем.
Интенсивность отказов , сохраняя достоинства позволяет выделить характерные участки работы системы (рис. 1.6), что делает возможным правильную организацию процесса эксплуатации системы.
Рис. 1.6
Интенсивность отказов – наиболее удобная характеристика для систем разового применения.
Ресурс – это величина, характеризующая запас возможной наработки системы. Более точно, ресурс – сумма интервалов безотказной работы системы до разрушения или другого предельного состояния.
Гамма – процентный ресурс (или гарантированный ресурс) – ресурс, которым обладают не менее, чем g – процентов эксплуатируемых систем, где g – гарантированная вероятность
Единицы для измерения ресурса выбираются к каждой отрасли и к каждому классу систем. Так для самолетов и авиационных двигателей мерой ресурса служит налет в часах, для автомобилей – пробег в километрах и т.п.
Срок службы – понятие тесно связанное с ресурсом и определяемое, как календарная продолжительность эксплуатации объекта до перехода его предельное состояние и измеряемое в единицах времени. Связь между гамма-процентным ресурсом и гамма-процентным сроком службы аналогична.
Характеристика сохраняемости
Срок сохраняемости определяется как календарная продолжительность хранения и (или) транспортирования объекта, в течение и после которой значения показателей надежности сохраняются в установленных пределах.
Гамма-процентный срок сохраняемости – срок сохраняемости, которым обладают не менее чем g – процентов эксплуатируемых систем.
Характеристики ремонтопригодности
Время восстановления определяется календарной продолжительностью операций по восстановлению работоспособного состояния системы или продолжительностью операций по техническому обслуживанию и ремонту.
Характеристики комплексные
Коэффициент технического использования – отношение ресурса системы к сумме ресурса и времени восстановления работоспособности.
Коэффициент готовности – отношение продолжительности безотказной работы системы за заданный период эксплуатации к сумме этой продолжительности и продолжительности ремонтов за тот же период эксплуатации.
