Глава 1. Общие сведения по теории надежности

Система - это совокупность элементов, взаимодействующих между собой в процессе выполнения заданных функций.

Элемент системы – это составная часть системы, которая рассматривается без дальнейшего разделения как единое целое; внутренняя структура элемента при данном рассмотрении не является предметом исследования.

Режим работы системы - вполне определенная ее конфигурация, состав элементов, организация ее работы, рабочий ритм и другие факторы, изменение которых приводит к изменению выходного эффекта.

Система «человек-техника» - это такая система, в которой субъект труда находится не непосредственно у объекта труда, а удален от него и осуществляет управление, используя информационную модель.

Ячейка - отдельная конструкция, не имеющая самостоятельного функцио­нального назначения.

Узел - несколько деталей, ячеек, объединенных для выполнения определен­ных функций, но не имеющих самостоятельного эксплуатационного назначения.

Устройство - соединение деталей, узлов, имеющее самостоятельное экс­плуатационное назначение (блок питания).

Прибор - группа блоков, имеющая конструктивно самостоятельное назначе­ние.

Установка - группа приборов.

Автоматизированные системы (АС) – это определенное количество компьютеров, промышленных контроллеров, устройств числового программного управления станками и промышленными роботами, устройств управления транспортными средствами и другими технологическими установками, объединенных локальными вычислительными сетями и обеспечивающих сбор, обработку, хранение и передачу управляющей информации.

Исправное состояние — состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Неисправное состояние — состояние объекта, при котором он не соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Работоспособное состояние — состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Неработоспособное состояние — состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Примечание: для сложных объектов возможно деление их неработоспособных состояний. При этом из множества неработоспособных состояний выделяют частично неработоспособные состояния, при которых объект способен частично выполнять требуемые функции.

Предельное состояние — состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.

Критерий предельного состояния — признак или совокупность признаков предельного состояния объекта, установленные нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документацией.

Примечание: в зависимости от условий эксплуатации для одного и того же объекта могут быть установлены два и более критериев предельного состояния.

Дефект — каждое отдельное несоответствие продукции устанавливаемым требованиям.

Повреждение — событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохранении работоспособного состояния.

Сбой - кратковременное нарушение работоспособности системы (элемента), после ко­торого ее (его) работоспособность либо восстанавливается оператором без проведения ремонта, либо самовосстанавливается.

Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособности системы (элемента), т. е. в переходе ее (его) из работоспособного в неработоспособное состояние.

Критерий отказа — признак или совокупность признаков нарушения работоспособного состояния объекта, установленные в нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Конструктивный отказ — отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленных правил и (или) норм проектирования и конструирования.

Производственный отказ — отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленного процесса изготовления или ремонта, выполняемого на ремонтном предприятии.

Эксплуатационный отказ — отказ, возникший по причине, связанной с нарушением установленных правил и (или) условий эксплуатации.

Деградационный отказ — отказ, обусловленный естественными процессами старения, изнашивания, коррозии и усталости при соблюдении всех установленных правил и (или) норм проектирования, изготовления и эксплуатации.

Функциональный отказ – отказ объекта, в результате которого наступает прекращение его функционирования, непредусмотренное регламентированными условиями производства или в конструкторской документации.

Параметрический отказ – отказ объекта, при котором сохраняется его функционирование, но происходит выход значений одного или нескольких параметров технологического процесса за пределы, установленные в нормативно-технической или конструкторской и технологической документации.

Восстановление - событие, заключающееся в переходе системы из неработоспособного в работоспособное состояние.

Невосстанавливаемыесистемы – это системы, восстановление которых непосредственно после отказа считается нецелесообразным или невозможным.

Восстанавливаемые системы – это системы, в которых проводится восстановление непосредственно после отказа.

Надежность и безопасность АС - это ее защищенность от случайных или преднамеренных вмешательств в нормальный процесс ее функционирования, выражающийся в хищении или изменении информации, а также в нарушении ее работоспособности.

Надежность — 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.

Примечание 1: в данном и последующих определениях под объектом понимается как отдельный элемент (составная часть системы), так и система в целом, представляющая собой совокупность элементов, взаимодействующих между собой в процессе выполнения требуемых функций.

Примечание 2: надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или определенное сочетание этих свойств.

Безотказность — свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.

Долговечность — свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность — свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

Сохраняемость — свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способности объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и (или) транспортирования.

Живучесть - свойство АС сохранять работоспособность (полностью или частично) в условиях неблагоприятных воздействий, не преду­смотренных нормативными условиями эксплуатации.

Достоверность информации - свойство АС выдавать достоверную информацию при возникновении в ней сбоев.

Достоверность функционирования – это свойство АС производить безошибочно преобразование, хранение и передачу информации.

Отказоустойчивость - свойство АС продолжать выполнение задан­ных функций после возникновения одного или нескольких сбоев или отказов от­дельных элементов.

Конфигурация - совокупность и способ взаимодействия программных и аппаратных средствАС, направленных на выполнение рабочего задания.

Реконфигурация - изменение состава и способа взаимодействия программ­ных и аппаратных средств АС с целью исключения отказавших элементов.

Избыточность - дополнительные программные и аппаратные средства, возможности алгоритма для выполнения дополнительных функций, предназна­ченных для повышения надежности АС.

Эффективность – свойство АС выдавать некото­рый полезный результат (эффект) при использовании ее по назначению.

Эффективность номинальная - это эффективность АС при безотказном ее состоянии.

Эффективность реальная - это эффективность реальнойАС, не об­ладающей идеальной надежностью.

Эффективность техническая - это технический эффект, полученный при использовании АС (количество переданной информации, снижение затрат времени и т. п.).

Эффективность экономическая - степень выгодности экономических затрат при использовании АС.

Коэффициент сохранения эффективности – этоотношение значения показателя эффективности за заданный период эксплуатации к номинальному значению данного показателя, определяемому при условии, что отказы АС в течение того же периода эксплуатации не возникают.

Показателями надежности называются количественные характеристики одного или нескольких свойств, составляющих надежность АС.

Наработка — продолжительность или объем работы объекта.

Примечание: наработка может быть как непрерывной величиной (продолжительность работы в часах, километраж пробега и т. п.), так и целочисленной величиной (число рабочих циклов, запусков и т. п.).

Наработка до отказа — наработка объекта от начала эксплуатации до возникновения первого отказа.

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

Ресурс — суммарная наработка объекта от начала его эксплуатации или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние.

Срок службы — календарная продолжительность от начала эксплуатации объекта до перехода в предельное состояние.

Срок сохраняемости — календарная продолжительность хранения и (или) транспортирования объекта, в течение которой сохраняются в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность объекта выполнять заданные функции.

Примечание: по истечении срока сохраняемости объект должен соответствовать требованиям безотказности, долговечности и ремонтопригодности, установленным нормативно-технической документацией на объект.

Остаточный ресурс — суммарная наработка объекта от момента контроля его технического состояния до перехода в предельное состояние.

Примечание: аналогично вводятся понятия остаточной наработки до отказа, остаточного срока службы и остаточного срока хранения.

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

Примечание: по истечении назначенного ресурса объект должен быть изъят из эксплуатации и должно быть принято решение, предусмотренное соответствующей нормативно-технической документацией, — направление в ремонт, списание, уничтожение, проверка и установление нового назначенного срока и т. д.

Назначенный срок службы — календарная продолжительность эксплуатации, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния.

Примечание: по истечении назначенного срока службы объект должен быть изъят из эксплуатации и должно быть принято решение, предусмотренное соответствующей нормативно-технической документацией, — направление в ремонт, списание, уничтожение, проверка и установление нового назначенного срока и т. д.

Назначенный срок хранения — календарная продолжительность хранения, при достижении которой хранение объекта должно быть прекращено независимо от его технического состояния.

Примечание: по истечении назначенного срока хранения объект должен быть изъят из эксплуатации и должно быть принято решение, предусмотренное соответствующей нормативно-технической документацией, — направление в ремонт, списание, уничтожение, проверка и установление нового назначенного срока и т. д.

Восстановление — процесс перевода объекта в работоспособное состояние из неработоспособного состояния.

Вероятность безотказности работы — вероятность того, что в пределах заданной наработки отказа объекта не возникает.

Интенсивность (частота) отказов – условная плотность вероятности отказа системы в момент времени t при условии, что до этого момента отказы не возникали.

Средняя наработка на отказ — отношение суммарной наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки.

Средний ресурс — математическое ожидание ресурса.

Средний срок службы — математическое ожидание срока службы.

Примечание: при использовании показателей долговечности следует указывать начало отсчета и вид действий после наступления предельного состояния (например, гамма-процентный ресурс от второго капитального ремонта до списания). Показатели долговечности, отсчитываемые от ввода объекта в эксплуатацию до окончательного снятия с эксплуатации, называются гамма-процентный полный ресурс (срок службы), средний полный ресурс (срок службы).

Поток отказов – это последовательность отказов, происходящих один за другим в случайные моменты времени.

Простейший поток отказов (стационарный пуассоновский поток) – это поток, обладающий свойствами ординарности, стационарности и отсутствия последействия.

Стационарность потока отказов означает, что вероятность появления определенного числа отказов за определенный интервал времени длительностью t не зависит от того, где располагается на оси времени этот интервал, а зависит только от длительности этого интервала, т. е. плотность потока появления отказов постоянна во времени и вероятностные характеристики потока отказов не зависят от времени.

Ординарность потока отказов означает практическую невозможность возникновения двух и более отказов одновременно в течение малого промежутка времени t.

Отсутствие последействия потока отказов означает, что вероятность возникновения фиксированного числа отказов на интервале времени t не зависит от того, сколько отказов возникло до этого момента времени.

Нестационарный пуассоновский поток - это поток, обладающий свойством ординарности и отсутствием последействия, но не обладающий свойством ста­ционарности.

Комплексные показатели надежности – этопоказатели, отражающие одновременно безотказность и ремонтопригодность.

Коэффициент готовности – этовероятность того, что система окажется работоспособной в произвольно выбранный момент времени в установившемся процессе эксплуатации.

Коэффициент вынужденного простоя - вероятность того, что система ока­жется неработоспособной в произвольный момент времени в промежутках между плановыми ремонтами

Коэффициент планируемого применения – это доля периода эксплуатации, в течение которой система не должна находиться на плановом техническом обслуживании и ремонте

Коэффициент оперативной готовности - это вероятность того, что система окажется работоспособной в произвольно выбранный момент времени в установившемся режиме эксплуатации и что, начиная с этого момента, система будет работать безотказно в течение заданного интервала времени t.