Основные используемые понятия надежности

3.1. Общие понятия.

Объект — предмет определенного целевого назначения, рассма­триваемый на стадиях жизненного цикла продукции (исследования и обоснование разработки, разработка, производство, эксплуатация, капитальный ремонт).

Объектами могут быть системы и их элементы, в частности: сооружения, установки, технические устройства, изделия, машины, аппараты, приборы и их части, агрегаты, комплектующие изделия и отдельные детали.

Качество продукции - совокупность ее свойств, обуславливающих пригодность продукции для удовлетворения определенных потребностей.

Одним из свойств этой совокупности является надежность.

Надежность — свойство объекта, заключающееся в его способно­сти выполнять определенные задачи в определенных условиях эк­сплуатации.

Надежность — сложное свойство, включающее, в свою очередь, такие свойства, как:

- безотказность,

- долговечность,

- ремонтопригодность,

- сохраняемость

- или сочетание этих свойств объекта.

Количественно надежность объекта оценивается с помощью показателей надежности.

Значения показателей надежности объекта могут изменяться на различных стадиях его создания и существования — в процессах проектирования, производства и эксплуатации, что связано с уровнем качества этих процессов, подго­товки персонала и т. п.

Система — объект, представляющий собой совокупность эле­ментов, взаимодействующих в процессе выполнения определенного круга задач и взаимосвязанных функционально.

Элемент (системы) — объект, представляющий собой простей­шую часть системы, отдельные части которого не представляют само­стоятельного интереса в рамках конкретного рассмотрения.

Понятия система и элемент выражены друг через друга, поскольку одноизних следовало бы принять в качестве исходного, постулировать.

Понятия эти относительны: объект, считавшийся системой в одном исследовании, может рас­сматриваться как элемент, если изучается объект большего масштаба.

Деление системы на элементы зависит:

- от характера рассмотрения (функцио­нальные, конструктивные, схемные или оперативные элементы),

- от требуемой точности проводимого исследования,

- от объек­та в целом

- от технических и научных “вкусов” исследователя.

Безотказность — свойство объекта непрерывно сохранять работо­способность.

Долговечность — свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов.

Ремонтопригодность — свойство объекта, заключающееся в при­способленности к выполнению его ремонтов и технического обслужи­вания.

Сохраняемость — свойство объекта непрерывно сохранять зна­чения установленных показателей его качества в заданных пределах в течение, и после хранения и (или) транспортирования.

Исправность — состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической докумен­тацией.

Неисправность — состояние объекта, при котором он не соответ­ствует хотя бы одному из требований, установленных нормативно-технической документацией.

Работоспособность — состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения основных парамет­ров в пределах, установленных нормативно-технической документа­цией. Основные параметры характеризуют функционирование объекта при вы­полнении поставленных задач и устанавливаются в нормативно-технической до­кументации.

Неработоспособность — состояние объекта, при котором оннеспособен нормально выполнять хотя бы одну из заданных функций.

Понятие “исправность” шире, чем понятие “работоспособность”. Работоспо­собный объект в отличие от исправного удовлетворяет лишь тем требованиям нор­мативно-технической документации, которые обеспечивают его нормальное функ­ционирование при выполнении поставленных задач. При этом он может не удов­летворять, например, требованиям, относящимся только к внешнему виду. Рабо­тоспособный объект может быть неисправным, однако его повреждения при этом не настолько существенны, чтобы препятствовать нормальному функционирова­нию объекта.

Предельное состояние — состояние объекта, соответствующее тех­нической невозможности или нецелесообразности его дальнейшей эк­сплуатации, обусловленное требованиями безопасности или неустрани­мым снижением эффективности.

Невосстанавливаемый объект достигает предельного состояния при воз­никновении отказа или при достижении заранее установленного предельно допу­стимого значения срока службы или суммарной наработки.

Предельно допустимые значения срока службы и наработки устанавлива­ются из соображений безопасности эксплуатации, в связи с необратимым сниже­нием эффективности использования ниже допустимой или в связи с увеличением интенсивности отказов, закономерным для объектов данного типа после установ­ленного периода эксплуатации.

Для восстанавливаемых объектов переход в предельное состояние опреде­ляется наступлением момента, когда дальнейшая эксплуатация невозможна или нецелесообразна вследствие следующих причин:

— становится невозможным поддержание его безопасности, безотказности или эффективности на минимально допустимом уровне;

— в результате изнашивания и (или) старения объект пришел в такое сос­тояние, при котором ремонт требует недопустимо больших затрат или не обеспе­чивает необходимой степени восстановления исправности или ресурса.

Для некоторых восстанавливаемых объектов предельным состоянием счи­тается такое, когда необходимое восстановление исправности может быть осуще­ствлено только при помощи капитального ремонта.

Повреждение — событие, заключающееся в нарушении исправ­ности объекта.

Отказ — событие, заключающееся в нарушении работоспособно­сти объекта.

Повреждение может быть незначительным или значительным. Первое озна­чает нарушение исправности при сохранении работоспособности, второе означает отказ. Однако некоторые незначительные повреждения со временем могут пере­ходить в категорию значительных и тем самым приводить к отказу объекта. На­пример, царапина на металлическом корпусе высоковольтного трансформатора может на первых порах не нарушать его работоспособности, но через некоторое достаточно длительное время коррозия корпуса в этом месте может явиться при­чиной отказа. Некоторые отказы объектов не связаны с их повреждениями. На­пример, ошибочная установка оператором органов управления объектом может привести к несрабатыванию в нужный момент определенных устройств (эксплу­атационный отказ), но при этом объект каких-либо повреждений не имеет.

Восстановление — процесс обнаружения и устранения отказа (повреждения) с целью восстановления его работоспособности (ис­правности).

Восстанавливаемый объект — объект, работоспособность которого в случае возникновения отказа, подлежит восстановлению в рассматри­ваемой ситуации.

Невосстанавливаемый объект — объект, работоспособность которо­го в случае возникновения отказа не подлежит восстановлению в рас­сматриваемой ситуации.

При анализе надежности, особенно при выборе показателей надежности объекта, существенное значение имеет решение, которое должно быть принято в случае отказа объекта. Если в рассматриваемой ситуации восстановление работоспособности данного объекта в случае его отказа по каким-либо причинам признается нецелесообразным ли неосуществимым (например, из-за невозмож­ности прерывания выполняемой функции), то такой объект в данной ситуации является невосстанавливаемым. Таким образом, один и тот же объект в зависимо­сти от особенностей или этапов эксплуатации может считаться восстанавлива­емым или невосстанавливаемым.

Например, аппаратура метеоспутника на этапе хранения относится к вос­станавливаемой, а во время полета в космосе, естественно, является невосстанавливаемой. Более того, даже совершенно один и тот же объект может быть отнесен к тому или иному типу в зависимости от назначения: ЭВМ, используемая для неоперативных вычислений, является объектом восстанавливаемым, так как в случае отказа любая операция может быть повторена, а та же ЭВМ, исполь­зуемая для управления сложным технологическим процессом в металлургии или химии, является невосстанавливаемым объектом, так как отказ или сбой приводит к непоправимым последствиям.

Показатели надежности — количественная характеристика од­ного или нескольких свойств, определяющих надежность объекта.

Наработка — продолжительность или объем работы, выполненный объектом.

Объект может работать непрерывно или с перерывами. Во втором случае учитывается суммарная наработка. Наработка может измеряться в единицах времени, циклах, единицах выработки (гектарах, кубометрах), и других единицах.

Если объект эксплуатируется в различных режимах нагрузки, то, напри­мер, наработка в облегченном режиме может быть выделена и учитываться отдельно от наработки при номинальной нагрузке.

Ресурс — наработка объекта от определенного момента времени до наступления предельного состояния.

Срок службы — календарная продолжительность эксплуатации объекта от определенного момента времени до предельного состояния.

Под “определенным моментом” в двух последних определениях понимается начало эксплуатации или ее возобновление после капитального ремонта.

Срок сохраняемости — продолжительность хранения объекта в определенных условиях,в течение которой сохраняются установлен­ные показатели его качества.

3.2. Характеристики отказов.

Внезапный отказ — отказ, характеризующийся скачкообразным изменением значений одного или нескольких основных параметров объекта.

Постепенный отказ — отказ, характеризующийся постепенным изменением значений одного или нескольких основных параметров объекта.

Независимый отказ элемента — отказ элемента объекта, не обус­ловленный повреждениями и. отказами других элементов объекта.

Зависимый отказ эле мента — отказ элемента объекта, обусловлен­ный повреждениями или отказами других элементов объекта.

Полный отказ — отказ, после возникновения которого использо­вание объекта по назначению невозможно до восстановления его ра­ботоспособности.

Таблица 1