Первый учебный вопрос

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.

Технические системы и составляющие их элементы: признаки и

классификация

В прикладных науках, к которым относится дисциплина «Надежность технических систем и техногенный риск», обобщающим термином «техника» обычно назы­вают совокупность средств человеческой деятельности, созданных для осуществления процессов производства и удовлетворения непроизводственных по­требностей общества. К технике относят все многообразие создаваемых комплексов и изделий, машин и механизмов, производственных зданий и сооружений, приборов и агрегатов, инструментов и коммуникаций, устройств и приспособлений, деталей и электро-радиоизделий.

В технике материализованы знания и производственный опыт, накопленные человечеством в процессе развития общественного производства. Являясь продуктом производства, техника облегчает трудовые усилия человека и увеличивает их эффективность. По мере развития техника последовательно заменяет человека в выполнении технологических функций, связанных с нетворческим физическим и умственным трудом.

Средствами техники пользуются для воздействия на предметы труда при создании материальных и культурных благ, для получения, передачи и превращения энергии; сбора, хранения, переработки и передачи информации; исследования законов развития природы и общества; передвижения и связи; управления обществом; обслуживания быта; обеспечения обороны. Таким образом, техника является средством удовлетворения потребностей (в том числе и средством производства).

Развитие техники выражается в создании новых и усовершенствовании существующих типов машин, оборудования, приборов, в повышении технического уровня производственных процессов, их комплексной механизации и автоматизации, в создании новых материалов, топлива и преобразователей энергии, в производстве более совершенных изделий, улучшении их технико- экономических, функциональных и эстетических характеристик.

В технике под изделием понимают любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии. Использование термина изделие как бы подчеркивает, что образец или техническое средство, о котором идет речь, рассматривается как предмет или продукт производства.

В этом аспекте изделия подразделяют на не специфицированные (не имеющие составных частей) - детали, и специфицированные (состоящие из двух и более составных частей) - сборочные единицы. Составные части сбо­рочной единицы подлежат соединению между собой (собираются) на предприятии -изготовителе. Поставляются и применяются изделия, как готовая техническая продукция, как правило, в составе комплексов или комплектов.

Под комплексом и под комплектом понимают совокупность (два или несколько) изделий, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями. Термин комплекс подчеркивает обязательное взаимодействие входящих в него изделий в процессе применения. Так, вычислительный комплекс - объединение несколь­ких цифровых вычислительных или управляющих машин и других технических средств, используемых с целью повышения производительности или надежности. Добычный комплекс - совокупность средств механизации для выемки полезного ископаемого, применяемых в еди­ном технологическом процессе. Изделия комплекта имеют, как правило, общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера. Примерами комплектов могут служить: комплект запасных частей и принадлежно­стей, комплект инструмента, комплект оборудования и т.д.

Признаки классификации изделий.

Целью классификации изделий как объектов анализа надежности и безопасности является выделение групп изделий, для которых может быть предложен общий подход в вопросах задания требований обеспечения и контроля надежности, обоснования конструкторских, технологических, эксплуатационных параметров. Выбор признаков классификации изделий проводят на основе анализа выделенных ранее групп характеристик:

- условия эксплуатации;

- конструкционные, технологические, эксплуатационные параметры;

- потребительские свойства и их устойчивость.

Для характеристики условий эксплуатации обычно используют перечень воздействующих на изделие факторов и их диапазонов. Такие перечни могут быть со­ставлены для каждого из режимов эксплуатации: хранения, транспортирования, дежурства, применения и т. п.

Проектирование изделий, выбор основных конструктивных параметров, средств защиты от внешних воздействий, экспериментальная отработка должны быть проведены с учетом всего диапазона воздействующих фак­торов и их сочетаний.

Кроме этого, при анализе надежности и безопасности, выборе рациональных способов их обеспечения и контроля бывает важно оценить условия эксплуатации по уровню неопределенности, по природе неопределенности и воспроизводимости условий.

Воздействия могут быть постоянные и переменные, известные, случайные, непредсказуемые и преднамеренные. Комплекс условий может быть воспроизводимым при испытаниях опытных образцов или воспроизводи­мым только при эксплуатации (применении) штатных изделий.

Для характеристики конструкционных и технологических особенностей изделий их различают по объему выпуска, новизне конструкции и (или) технологии.

По объему выпуска различают изделия массового, серийного, единичного производства.

По характеристике потребительских свойств и режимам применения (эксплуатации) различают изделия:

- с одним или несколькими уровнями работоспособности;

- однократного, многократного, периодического, непрерывного применения;

- работающие установленное время, до окончания ресурса, до первого отказа;

- с непрерывным или периодическим контролем; с ремонтом плановым, по техническому состоянию, смешанным.

Основные классы изделий. При использовании введенных признаков классификации изделий выделяется и описывается множество классов.

Ниже даны характеристики трех основных классов изделий с использованием отдельных признаков классификации.

Покупные изделия. Процесс проектирования любого изделия всегда доходит до такого уровня детализации, когда в качестве структурных единиц создаваемого изделия используют готовые изделия, освоенные промыш­ленностью, выпускаемые, как правило, массовым производством, используемые в стабильных (часто облегченных) условиях эксплуатации. Контроль состояния изделий проводят перед сборкой готовой продукции или перед применением; ремонт не предусмотрен. Уровень работоспособности, как правило, один. Используют до первого отказа.

Задачи анализа надежности и безопасности изделий такого класса связаны с накоплением статистики о результатах применения и оцениванием фактического уровня надежности. Знание уровня надежности и последствий отказов изделия позволяет правильно применять его, используя, если необходимо, резервирование как основной путь защиты от последствий отказов.

Изделия крупной серии. Их применяют в широком диапазоне внешних воздействий, причем конкретные условия эксплуатации конкретного образца проявляются только в процессе эксплуатации. Контроль и ремонт, как правило, носит периодический характер. Применение осуществляется в периодической или непрерывной форме, до полного исчерпания ресурса.

При разработке нового изделия, как правило, расширяется диапазон условий эксплуатации или усовершенствуется конструкция и технология.

Оценку надежности и безопасности будущего изделия проводят на стадии проектирования по информации, собранной по результатам работы изделий-аналогов. Основные проблемы создания связаны с отработкой новых решений (конструкции, технологии, эксплуатации). По результатам опытной эксплуатации подбирают рациональные режимы контроля и ремонта.

Уникальные сооружения. Построенное в единственном экземпляре сооружение работает в условиях переменных (возможно, случайных), предсказуемых с некоторым упреждением воздействий. В процессе его создания используют апробированные ранее решения. Встраиваемая в него система непрерывного контроля и обслуживания гарантирует своевременное обнаружение неисправностей и предотвращение поломок и аварий. При этом используются решения перевода сооружения на облегченные режимы работы (с меньшей производительностью), вплоть до остановки на ремонт.

Техническая система. Термин «система» имеет широкий диапазон значений. В науке и технике система - множество элементов, понятий, норм с отношениями и связями между ними, образующих некоторую целостность. Так можно говорить о системе элементов вычислительной машины, системе сигналов линии связи, системе допусков и посадок. В теории управления под системой понимают совокупность взаимодействующих устройств управления и управляемого объекта. В этом смысле система является некоторой абстрактно выделяемой частью техники, изделия и т. д., удобной для изучения, исследования.

Примерами технических систем являются: система телевещания, система обслуживания и ремонта бытовой радиоаппаратуры, автотранспорта. Можно говорить о создании, разработке, изготовлении технической системы. Но, в то же время, термином «техническая система» подчеркивается, что образец техники (техническое средство) рассматривается как средство удовлетворения потребности (средство производства, средство достижения некоторой цели). Когда говорят, что завод изготовил и поставил систему управления некоторого изделия, например, космического корабля, то имеют в виду, что по­ставлена аппаратура (устройство управления), которая без управляемого объекта системой управления в строгом техническом смысле не является.

Под элементом системы понимают часть системы, предназначенную для выполнения определенных функций и неделимую на составные части при данном уровне рассмотрения. Двойственность рассмотрения одних и тех же образцов техники в качестве составных частей (сборочных единиц) некоторых изделий и одновременно в качестве элементов некоторых систем объясняется тем, что в процессе создания техническое средство выступает как предмет производства, а в процессе применения - как средство удовлетворения потребности (средство производства).

Ранжирование свойств и классификационных признаков сложных технических систем необходимо, прежде всего, для выбора методологии и аппарата моделирования их поведения в реальных процессах создания и применения.

Дата добавления: 2014-01-11