Лекция № 3. Основные понятия экспертизы и диагностики

Под надежностью в широком смысле понимают приспособленность системы (естественной, искусственной) к выполнению в течение заданного времени функций в соответствии с ее предназначением в определенных условиях окружающей среды. Так, предназначением биологических систем является выживание, и их надежность характеризуется способностью существовать во времени в естественных условиях обитания. Для искусственных, в частности, технических систем предназначение определяется, а условия окружающей среды выбираются и регулируются по замыслу людей и представляют собой условия функционирования, хранения и обслуживания, т.е. эксплуатации. С учетом этого надежность технических систем представляет их приспособленность к выполнению всех функций в соответствии с целевым назначением. Она характеризует стабильность, сохраняемость во времени всех существенных с точки зрения применения свойств системы.

Обеспечение надежности является одной из основных инженерных проблем, без разрешения которой немыслим технический прогресс. Низкая надежность технических средств автоматизированных систем обработки информации и управления (АСОИУ) резко уменьшает эффективность их использования и увеличивает стоимость. Это иллюстрируется рис.1.1, где:

P(t) – вероятность безотказной работы;

W_Э – затраты на эксплуатацию;

W_И – затраты на изготовление.

затраты

w_и + w_э

w_и

P(t)

Р_опт(t) 1

w_э

Рис.1.1

Очевидно, что затраты на изготовление и затраты на эксплуатацию находятся в противоречии. Для малонадежных АСОИУ стоимость изготовления не высока, однако требуются значительные затраты на обслуживание, восстановление и ремонт в процессе эксплуатации, и наоборот, при существенных затратах на изготовление высоконадежных АСОИУ стоимость их эксплуатации резко уменьшается. В частном случае, приведенном на рис.1.1, оптимальное соотношение затрат на изготовление и эксплуатацию достигается при обеспечении надежности Р_ОПТ(t).

Особое значение проблема обеспечения высокой надежности АСОИУ приобрела для систем военного назначения. Это связано с необходимостью поддержания объектов в высокой степени готовности к боевому применению, причем критерий готовности является доминирующим по отношению к стоимости изготовления и эксплуатации и находится в прямой зависимости от надежности системы. Для таких систем вводят интегральный показатель качества – эффективность, являющийся мерой полезности системы в целом.

Для дальнейшего изложения основ теории надежности необходимо ввести ряд понятий. Большинство из них определены ГОСТ 27.002-83. “Надежность в технике. Термины и определения” [21], остальные являются общепринятыми. Они приведены, например, в [24].

Объект – техническое изделие определенного целевого назначения, рассматриваемое в периоды проектирования, производства, испытаний и эксплуатации.

Объектами могут быть различные системы и их элементы.

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

Элемент системы – объект, представляющий собой простейшую часть системы, отдельные части которого не представляют самостоятельного интереса, т.е. элемент не расчленяется на части на данном уровне рассмотрения.

Разумеется, что понятия системы и элемента являются относительными и в одном исследовании объект является системой, а в другом может рассматриваться как элемент.

Надежность – свойство объекта сохранять во времени и установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.

Следует отметить, что надежность является сложным свойством, включающим безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой 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 предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов.

Сохраняемость – свойство объекта сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и (или) транспортирования.

Понятие надежности тесно связано с понятием о его качестве, при этом качество определяется как совокупность свойств объекта, характеризующих возможность и целесообразность применения его по назначению. Для АСОИУ такими свойствами могут быть быстродействие, достоверность информации, степень автоматизации процесса и т.п. Надежность является одним из свойств качества, но оно не является самостоятельным, а характеризует сохраняемость основных свойств объекта во времени.

В зависимости от значений характеристик основных свойств объекта различают следующие технические состояния.

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

Неисправное состояние – состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской документации.

Работоспособное состояние – состояние объекта, при котором значение всех его параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской 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 документации.

Предельное состояние – состояние объекта, при котором его дальнейшее применение по назначению недопустимо или нецелесообразно, либо восстановление его исправного или работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.

В процессе эксплуатации объект может переходить из одного состояния в другое (рис. 1.2) под воздействием событий: повреждения, отказа, восстановления, ремонта.

Дефект – каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям.

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

Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.

Различают [21, 23, 24, 29] следующие виды отказов (табл.1.1).

Внезапный отказ – отказ, характеризующийся скачкообразным изменением одного или нескольких основных параметров системы.

Постепенный отказ – отказ, характеризующийся постепенным изменением одного или нескольких основных параметров.

Маскируемый отказ – отказ, который после возникновения не устраняется сам по себе, но появляется лишь в определенных режимах работы системы.

Конструкционный отказ – отказ, возникающий вследствие ошибок конструктора.

Производственный отказ – отказ, возникающий вследствие нарушения или несовершенства технологического процесса изготовления объекта или комплектующего изделия.

Эксплуатационный отказ – отказ, возникающий вследствие нарушения установленных правил эксплуатации или вследствие влияния непредусмотренных внешних воздействий.

Типичный отказ – отказ, типичный для данной конструкции или технологии изготовления при определенных условиях эксплуатации.

Случайный отказ – отказ, являющийся следствием единичных проявлений каких-либо ошибок или дефектов.

Обратимый отказ – устойчивый отказ, который самоустраняется после окончания внешнего воздействия (теплового, механического и т.п.).

Необратимый отказ – отказ, который самопроизвольно не устраняется после окончания внешнего воздействия.

Для устранения повреждений и отказов предназначены процессы восстановления и ремонта.

Восстановление – процесс обнаружения и устранения отказа (повреждения) с целью восстановления его работоспособного (исправного) состояния.

Ремонт – комплекс операций по восстановлению исправного или работоспособного состояния объекта и восстановлению ресурса объекта или его элементов.

Наработка до отказа – наработка объекта от начала его эксплуатации до возникновения первого отказа.

Восстанавливаемый объект – объект, для которого в рассматриваемой ситуации проведение восстановления работоспособного состояния предусмотрено в нормативно-технической и (или) конструкторской документации.

Невосстанавливаемый объект – объект, для которого в рассматриваемой ситуации проведение восстановления работоспособного состояния не предусмотрено в нормативно-технической и (или) конструкторской документации.

Следует подчеркнуть, что каждый технический объект в течение жизненного цикла проходит множество этапов, основные из которых отображены на рис. 1.3.

Исследование и обоснование разработки [2] включают проработку, научно-исследовательские работы, разработку технического предложения.

Разработка предполагает опытно-конструкторские работы, начиная от эскизного проектирования до изготовления рабочей документации на опытные образцы, опытную отработку и разработку документации для серийного производства.

Эксплуатация объекта включает в себя следующие основные процессы: приведение в готовность к применению по назначению, поддержание в этой готовности, применение по назначению, хранение, транспортирование, техническое обслуживание, восстановление исправного, работоспособного состояния, ремонт. В процессе эксплуатации могут проводиться доработки и модернизация. Заканчивается жизненный цикл снятием с эксплуатации по достижении предельного состояния либо вследствие замены объекта на более совершенный.

Дата добавления: 2014-01-13