Надежность, сохраняемость и безотказность

Понятие отказа. Классификация отказов

Область исследования и средства теории надежности

Основные понятия теории надежности

Надежность является одним из самых важных показателей современной техники. Современные мир требует, чтобы используемые человеком технические объекты были максимально надежными. Отказы таких объектов, как инфраструктурные объекты, объекты транспорта и т.п. приводят к большим экономическим потерям и даже смертям. Поскольку не существует абсолютно надежных технических устройств, требуется уметь повышать надежность систем за счет изменения внутренней структуры объектов, резервирования, выбора оптимальной стратегии обслуживания и т.п.

Всё большая взаимосвязанность многих важных для промышленности и населения систем приводит к увеличению роли теории надежности в проектировании и эксплуатации техники.

Надежность – свойство технического объекта сохранять свои характеристики (параметры) в определенных пределах при данных условиях эксплуатации.

Теория надежности – это наука, изучающая закономерности отказов технических устройств, причины и модели их возникновения. Основными объектами её изучения являются:

• критерии надежности технических систем;
• методы анализа надежности в процессе проектирования или эксплуатации технических систем;
• методы синтеза надежных технических систем;
• пути обеспечения и повышения надежности техники;
• математические модели функционирования систем различного назначения;
• влияние надежности на риски использования техники.

Базой математического аппарата теории надежности являются различные разделы математики:

• теория вероятностей;
• математическая статистика;
• математическая логика;
• теория случайных процессов;
• теория массового обслуживания;
• теория графов;
• теория оптимизации;
• и др. дисциплины

Существуют разные подходы к надежности:

• физический – изучает физические процессы, приводящие к старению, потере качеству и отказу технической системы;
• статистический – изучает статистические данные об отказах, эмпирически определяет показатели надежности технических систем;
• математическая – использует математические модели для анализа надежности технических систем или синтеза надежных систем.

В этом курсе рассматриваются математический и статистический подход к надежности.

Центральное понятие теории надежности – отказ.

Отказ – событие, после возникновения которого характеристики технического объекта (параметры) выходят за допустимые пределы. Отказ – понятие, которое необходимо определять для каждого вида техники.

Критерий отказа – признак, согласно которому устанавливается факт возникновения отказа.

Существуют различные классификации отказов. Рассмотрим их.

По типу:

• отказы функционирования, при которых прекращается выполнение объектом основным функций;
• отказы параметрические, при которых параметры объекта изменяются в недопустимых пределах.

По природе возникновения:

• случайные отказы – обусловлены непредсказуемыми перегрузками, дефектами материала, ошибками персонала, сбоями системы управления и т.п.;
• систематические отказы – обусловлены закономерными явлениями, вызывающими постепенно накопление повреждений: усталость, износ, коррозия материалов и т.п.

По характеру возникновения:

• внезапный отказ – проявляется в резком (мгновенном) изменении характеристик объекта, характеризуется независимостью момента наступления от времени предыдущей работы;
• постепенный отказ – происходит в результате медленного, постепенного ухудшения характеристик объекта из-за износа и старения;
• перемежающийся отказ – возникающий и исчезающий самоустраняющийся отказ (например, перегрев процессора компьютера).

По причине возникновения:

• конструкционный отказ – проявляется в результате недостатков конструкции объекта, недостатков проектирования;
• производственный отказ – связан с ошибками при изготовлении объекта по причине несовершенства или нарушения технологии;
• эксплуатационный отказ

По возможности дальнейшего использования:

• полный отказ – исключает возможность работы объекта до его устранения;
• частичный отказ – после частичного отказа объект может частично использоваться.

По лёгкости обнаружения:

• явный отказ – отказ, который обнаруживается сразу при его возникновении;
• скрытый отказ – отказ, для обнаружения которого необходимо выполнить какие-то действия.

По времени возникновения:

• приработочные отказы – возникающие в начальный период работы объекта;
• отказы нормальной эксплуатации
• износовые отказы – связанные со старением и износом объекта.

Существуют технические объекты, основным режимом функционирования которых является хранение. К таким объектам относятся системы разового использования: системы вооружения, системы с малым коэффициентом использования, запасные элементы, приборы и устройства, хранящиеся на складе и т.п. Для подобных объектов понятие надежности также применяется, но уточняется под названием «сохраняемость»:

Сохраняемость – свойство технического объекта сохранять свои характеристики (параметры) в процесс хранения.

Также, когда говорят о надежности, часто используют термин безотказности:

Безотказность – способность объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Понятия надежности, сохраняемости и безотказности зачастую отождествляют. Это обусловлено тем, что сохраняемость и безотказность могут характеризоваться теми же показателями, что и надежность: вероятность безотказной работы (хранения), средней наработкой (временем хранения) до отказа и т.п.

Дата добавления: 2014-01-03