Методы расчета надежности

Общие правила расчета надежности технических объектов

Основы расчета надежности технических систем

Повышение надежности сложных технических систем

Основные понятия о надежности сложных технических систем

Сложными называют системы (объекты), в которых отказы отдельных составных частей (элементов, блоков, подсистем) не приводят к полному отказу всей системы (объекта), а вызывают снижение эффективности функционирования. Иначе говоря, сложные системы это такие системы, в которых могут возникать частичные отказы и, следовательно, число состояний такой системы, по крайней мере, больше двух.

Сложные системы характеризуются следующими свойствами:

1)значительным числом состояний системы;

2)многофункциональностью;

3)значительным числом функционально связанных между собой элементов;

4)отсутствием необходимости в одновременной работе всех элементов, блоков и подсистем системы;

5)наличием естественной и искусственной избыточности;

6)многократной восстанавливаемостью;

7)неоднозначностью понятия «отказ».

Для сложных систем оказываются не вполне приемлемыми те показатели, которыми можно характеризовать надёжность простых систем.

Характеристиками сложных систем являются: качество, эффективность, безопасность, долговечность, готовность, живучесть, риск. Все эти характеристики зависят от надёжности системы.

Свойства, обусловливающие надёжность системы – безотказность, ремонтопригодность, долговечность и сохраняемость влияют на полноту и качество выполнения возложенных на систему задач, а, следовательно, влияют на общую оценку функционирования системы.

Понятие безотказности для сложных систем шире, чем для простых. Как отмечалось выше отказ – это событие, заключающееся в нарушении работоспособности, Для сложных систем это нарушение работоспособности может быть полным или частичным, что выражается соответствующим снижением уровня качества функционирования системы. Кроме того, отказ некоторых элементов сложной системы может не приводить к снижению уровня качества функционирования сложной системы при выполнении данной задачи, так как эти элементы не используются в данный момент. Такие отказы также считают частичными отказами системы.

Снижение уровня качества функционирования называют спадом функционирования. Отказы элементов сложной системы могут лишь снижать характеристики её качества и эффективности функционирования.

Понятия качества и эффективности функционирования, в принципе, независимы от понятия надёжности. Ведь можно рассматривать идеальные (абсолютно безотказные) системы и сравнивать их по количественным показателям качества и эффективности функционирования.

Однако, если составные части (элементы) системы могут отказывать, то это существенным образом сказывается на качестве функционирования и выходном эффекте системы. В таких случаях под надёжностью системы следует понимать стабильность показателей качества и эффективности функционирования системы.

Стабильность этих показателей влияет на общую оценку функционирования системы, зависит от надёжности элементов и характеризует надёжность системы в целом.

Обычно используемые показатели, как, например, «параметр потока отказов», «наработка на отказ» и т.п. не могут дать полной оценки надёжности сложной системы, так как они учитывают лишь факт появления или отсутствия отказов в элементах системы и не дают никакого представления о влиянии отказов на конечный эффект функционирования сложной системы, поскольку сложная система может выполнять ту или иную свою задачу, даже если некоторые её элементы отказали.

Показатели качества и эффективности функционирования системы определяются задачами, стоящими перед системой, и только выбор этих показателей окончательно формулирует задачи системы.

Для формулирования задачи системы надо чётко определить критерии эффективности её функционирования. Обычно это задача заказчика. При этом возможно комбинировать различные критерии с их «коэффициентами важности». Тогда возможно получение одного общего критерия, так как сравнивать различные системы и получать однозначный ответ можно только по одному критерию. Когда определён этот критерий, дающий общую оценку функционирования системы, можно говорить о показателях надёжности.

Эксплуатация любой сложной системы представляет собой последовательность различных состояний – хранения, работы, технического обслуживания, ремонта.

К основным направлениям работ по повышению надежности технических систем можно отнести следующие группы мероприятий по повышению

надежности ТС при их проектировании:

- системные;

- структурные (схемные);

- конструктивные;

- эксплуатационные.

К системным методам относятся организационно-экономические мероприятия по стимулированию повышения надежности и ряд технических мероприятий.

Одним из путей стимулирования повышения надежности является включение в стоимость ТС затрат на гарантийные ремонт и обслуживание. При этом разработчик учитывает, что при повышении надежности уменьшаются затраты на гарантийный ремонт и обслуживание, т.е. прибыль становится наибольшей при определенном значении показателя надежности, превышающем максимальна допустимый уровень. В этом случае разработчики и изготовители ТС стремятся узнать этот уровень и достигнуть его. Следовательно, стимулируются точные оценки надежности и ее повышение.

Другим путем стимулирования повышения надежности является планирование расходов на весь срок службы проектируемой ТС.

Технические мероприятия по оформлению показателей надежности проектируемых ТС необходимы при любой системе взаимоотношений заказчика и разработчика.

К техническим мероприятиям относятся учет внешних воздействий на проектируемые технические средства:

а) рабочие (тяжелый ударно-вибрационный режим, температурный режим, агрессивная химическая среда, ядерная реакция);

б) климатические (температура, влажность, примеси в воздухе);

в) биологические (грибок или плесень, насекомые, грызуны).

Структурные (схемные) методы объединяют мероприятия по повышению надежности ТС путем совершенствования принципов их построения.

Эти методы отличаются большим разнообразием и интенсивно развиваются. К ним относятся, например, варианты построения ТС, нечувствительных к появлению отказов, за счет введения избыточных аппаратурных и программных средств. При этом могут использоваться и аппаратные (например, резервированные) и программные (например, сравнение результатов избыточных вычислений) средства. В ряде случаев также могут применяться и аппаратно-программные средства обнаружения отказов элементов и восстановления ТС.

К конструктивным методам относятся мероприятия по созданию или подбору элементов, узлов или блоков ТС, созданию благоприятных режимов работы, принятию мер по облегчению ремонтов и т.д.

Время устранения отказа можно существенно уменьшить путем построения ТС по блочно-узловому способу. При этом все ТС разбиваются на отдельные функционально законченные блоки, которые в электронных системах соединяются между собой кабелями, а в механических – связываются кинематически. Блоки в свою очередь разбиваются на функционально законченные узлы, выполняемые в виде легкосъемных конструкций. При таком построении ТС восстановление состоит в замене выведших из строя блоков или узлов, что значительно ускоряет процесс ввода ТС в строй. Осуществление блочно-узловых конструкций тесно связано с унификацией элементов и систем, которая производится на основе отбора наиболее надежных вариантов. При этом не только повышается надежность ТС, но и снижается их стоимость, и упрощается изготовление. В ряде случаев удается создать очень сложные системы из элементов всего двух-трех типов.

Планирование эксплуатационных мероприятий на стадии проектирования ТС состоит в разработке системы эксплуатационного обеспечения. Проектирование ТС при этом должно осуществляться в соответствии с номенклатурой работ по техническому обслуживанию. Например, для планирования периодического регулирования определяющих параметров ТС необходимо предусмотреть возможность контроля и прогнозирования значений этих параметров и т.д.

Как уже указывалось, структурные (схемные) и конструктивные методы повышения надежности безусловно являются основными для обеспечения соответствующего уровня надежности разрабатываемых ТС.

3.3 Конструктивные способы обеспечения надёжности

Одной из важнейших характеристик сложных технических систем является их надёжность. Требования к количественным показателям надёжности возрастают тогда, когда отказы технической системы приводят к большим затратам материальных средств, либо угрожают безопасности (например, при создании атомных лодок, самолётов или изделий военной техники). Один из разделов технического задания на разработку системы - раздел, определяющий требования к надёжности. В этом разделе указывают количественные показатели надёжности, которые необходимо подтверждать на каждом этапе создания системы.

На этапе разработки технической документации, являющейся комплектом чертежей, технических условий, методик и программ испытаний, выполнение научно-исследовательских расчётов, подготовки эксплуатационной документации и обеспечение надёжности осуществляют способами рационального проектирования и расчётно-экспериментальными методами оценки надёжности.

Существуют несколько методов, с помощью которых можно повысить конструктивную надёжность сложной технической системы. Конструктивные методы повышения надёжности предусматривают создание запасов прочности металлоконструкций, облегчение режимов работы электроавтоматики, упрощение конструкции, использование стандартных деталей и узлов, обеспечение ремонтопригодности, обоснованное использование методов резервирования.

Анализ и прогнозирование надёжности на стадии проектирования даёт необходимые данные для оценки конструкции. Такой анализ проводят для каждого варианта конструкции, а также после внесения конструктивных изменений. При обнаружении конструктивных недостатков, снижающих уровень надёжности системы, проводят конструктивные изменения и корректируют техническую документацию.

3.4 Технологические способы обеспечения надёжности изделий в процессе изготовления

Одним из основных мероприятий на стадии серийного производства, направленных на обеспечение надёжности технических систем, является стабильность технологических процессов. Научно обоснованные методы управления качеством продукции позволяют своевременно давать заключение о качестве выпускаемых изделий. На предприятиях промышленности применяют два метода статистического контроля качества: текущий контроль технологического процесса и выборочный метод контроля.

Метод статистического контроля (регулирования) качества позволяет своевременно предупреждать брак в производстве и, таким образом, непосредственно вмешиваться в технологический процесс.

Выборочный метод контроля не оказывает непосредственного влияния на производство, так как он служит для контроля готовой продукции, позволяет выявить объём брака, причины его возникновения в технологическом процессе или же качественные недостатки материала.

Анализ точности и стабильности технологических процессов позволяет выявить и исключить факторы, отрицательно влияющие на качество изделия. В общем случае, контроль стабильности технологических процессов можно проводить следующими методами: графоаналитическим с нанесением на диаграмму значений измеряемых параметров; расчётностатистическим для количественной характеристики точности и стабильности технологических процессов; а также прогнозирования надёжности технологических процессов на основе количественных характеристик приведенных отклонений.

3.5 Обеспечение надёжности сложных технических систем в условиях эксплуатации

Надёжность технических систем в условиях эксплуатации определяется рядом эксплуатационных факторов, таких как, квалификация обслуживающего персонала, качество и количество проводимых работ по техническому обслуживанию, наличие запасных частей, использование измерительной и проверочной аппаратуры, а также наличие технических описаний и инструкций по эксплуатации.

В первом приближении можно принять, что все отказы, возникающие в процессе эксплуатации, являются независимыми. Поэтому надёжность всей системы при предположении независимости отказов равна:

R = R₁٠ R₂٠ R₃ (3.1)

где R₁; R₂; R₃ - вероятности безотказной работы системы соответственно по непрогнозируемым внезапным отказам, внезапным отказам, которые могут быть предотвращены при своевременном техническом обслуживании, и постепенным отказам.

Одной из причин отсутствия отказов элементов системы является качественное техническое обслуживание, которое направлено на предотвращение прогнозируемых внезапных отказов. Вероятность безотказной работы системы, обусловленная качеством обслуживания, равна:

(3.2)

где R_i^об – вероятность безотказной работы i –го элемента, связанная с техническим обслуживанием.

По мере совершенствования обслуживания значение вероятности безотказной работы R_об приближается к единице.

Замена элементов с возрастающей во времени интенсивностью отказов возможна во всех сложных технических системах. С целью уменьшения во времени интенсивности отказов вводят техническое обслуживание системы, которое позволяет обеспечить поток отказов у сложных систем с конечной интенсивностью в течение заданного срока эксплуатации, т.е. сделать близким к постоянному.

В процессе эксплуатации при техническом обслуживании интенсивность отказов системы, с одной стороны, имеет тенденцию к увеличению, а с другой стороны, - тенденцию к уменьшению в зависимости от того, на каком уровне проведено обслуживание. Если техническое обслуживание проведено качественно, то интенсивность отказов уменьшается, а если это обслуживание проведено плохо, то увеличивается.

Используя накопленный опыт, можно всегда выбрать тот или иной объем функционирования, который обеспечит нормальную работу системы до очередного технического обслуживания с заданной вероятностью безотказной работы. Или, наоборот, задаваясь последовательностью объемов функционирования, можно определить приемлемые сроки проведения технического обслуживания, обеспечивающего работу системы на заданном уровне надёжности.

3.6 Пути повышения надёжности сложных технических систем при эксплуатации

Для повышения надёжности сложных технических систем в условиях эксплуатации проводят ряд мероприятий, которые можно подразделить на следующие четыре группы:

1) разработку научных методов эксплуатации;

2) сбор, анализ и обобщение опыта эксплуатации;

3) связь проектирования с производством изделий;

4) повышение квалификации обслуживающего персонала.

Научные методы эксплуатации включают в себя научно обоснованные методы подготовки изделия к работе, проведения технического обслуживания, ремонта и других мероприятий по повышению надёжности сложных технических систем в процессе их эксплуатации. Порядок и технологию проведения этих мероприятий описывают в соответствующих руководствах и инструкциях по эксплуатации конкретных изделий. Более качественное выполнение эксплуатационных мероприятий по обеспечению надёжности изделий машиностроения обеспечивается результатами статистического исследования надёжности этих изделий. При эксплуатации изделий большую роль играет накопленный опыт. Значительную часть опыта эксплуатации используют для решения частных организационно-технических мероприятий. Однако накопленные данные необходимо использовать не только для решения задач сегодняшнего дня, но и для создания будущих изделий с высокой надёжностью.

Большое значение имеет правильная организация сбора сведений об отказах. Содержание мероприятий по сбору таких сведений определяется типом изделий и особенностями эксплуатации этих изделий. Возможными источниками статистической информации могут быть сведения, полученные по результатам различных видов испытаний и эксплуатации, которые оформляются периодически в виде отчетов о техническом состоянии и надёжности изделий.

Изучение особенностей их поведения дает возможность использовать накопленные данные для проектирования будущих изделий. Таким образом, сбор и обобщение данных об отказах изделий - одна из важнейших задач, на которую должно быть обращено особое внимание.

Эффективность эксплуатационных мероприятий во многом зависит от квалификации обслуживающего персонала. Однако влияние этого фактора неодинаково. Так, например, при выполнении в процессе обслуживания довольно простых операций влияние высокой квалификации работника сказывается мало, и наоборот, квалификация обслуживающего персонала играет большую роль при выполнении сложных операций, связанных с принятием субъективных решений (например, при регулировании клапанов и систем зажигания в автомобилях, при ремонте телевизора и т.д.).

3.7 Организационно-технические методы по восстановлению и поддержанию надёжности техники при эксплуатации

Известно, что в процессе эксплуатации изделие определенное время используют по назначению для выполнения соответствующей работы, некоторое время она транспортируется и хранится, а часть времени идет на техническое обслуживание и ремонт. При этом для сложных технических систем в нормативно-технической документации устанавливают виды технических обслуживании (TO-1, TO-2,...) и ремонтов (текущий, средний или капитальный).

На стадии эксплуатации изделий проявляются технико-экономические последствия низкой надёжности, связанные с простоями техники и затратами на устранение отказов и приобретение запасных частей. С целью поддержания надёжности изделий на заданном уровне в процессе эксплуатации необходимо проводить комплекс мероприятий, который может быть представлен в виде двух групп — мероприятия по соблюдению правил и режимов эксплуатации; мероприятия по восстановлению работоспособного состояния.

К первой группе мероприятий относятся обучение обслуживающего персонала, соблюдение требований эксплуатационной документации, последовательности и точности проводимых работ при техническом обслуживании, диагностический контроль параметров и наличие запасных частей, осуществление авторского надзора и т.п.

К основным мероприятиям второй группы относятся корректирование системы технического обслуживания, периодический контроль за состоянием изделия и определение средствами технического диагностирования остаточного ресурса и предотказного состояния, внедрение современной технологии ремонта, анализ причин отказов и организация обратной связи с разработчиками и изготовителями изделий.

Многие изделия значительную часть времени эксплуатации находятся в состоянии хранения, т.е. не связаны с выполнением основных задач. Для изделий, работающих в таком режиме, преобладающая часть отказов связана с коррозией, а также воздействием пыли, грязи, температуры и влаги. Для изделий, находящихся значительную часть времени в эксплуатации, преобладающая часть отказов связана с износом, усталостью или механическим повреждением деталей и узлов. В состоянии простоя интенсивность отказов элементов существенно меньше, чем в рабочем состоянии. Так, например, для электромеханического оборудования это соотношение соответствует 1:10, для механических элементов это соотношение составляет 1:30, для электронных элементов 1:80.

Необходимо отметить, что с усложнением техники и расширением областей её использования возрастает роль этапа эксплуатации техники в суммарных затратах на создание и использование технических систем. Затраты на поддержание в работоспособном состоянии за счет технических обслуживании и ремонтов превышают стоимость новых изделий в следующее число раз: тракторов и самолетов в 5-8 раз; металлорежущих станков в 8-15 раз; радиоэлектронной аппаратуры в 7-100 раз.

Техническая политика предприятий должна быть направлена на снижение объемов и сроков проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту техники за счет повышения надёжности и долговечности основных узлов.

Консервация машины в состоянии поставки помогает сохранить её работоспособность, как правило, в течение 3-5 лет. Для поддержания надёжности машины в процессе эксплуатации на заданном уровне объем производства запасных частей должен составлять 25-30 % стоимости машин.

Общие правила расчета надежности технических объектов (изделий) определены ГОСТ 27.301 – 95. В соответствии с этим стандартом расчет надежности - это процедура определения значений показателей надежности объекта с ис­пользованием методов, основанных на их вычислении по справочным данным о надежности элементов объекта, по данным о надежности объектов-аналогов, данным о свойствах материалов и другой ин­формации, имеющейся к моменту расчета.

Надежность объекта рассчитывают на стадиях жизненного никла и соответствующих этим стадиям этапах видов работ, установленных программой обеспечении надежности объекта или документами, ее заменяющими. Эта программа должна устанавливать цели расчета на каждом этапе видов работ, применяемые при расчете нормативные документы и методики, сроки выполнения расчета и исполнителей, порядок оформле­ния, представления и контроля результатов расчета.

Так на этапе проектирования расчет надежности производится с целью прогнозирования (предсказания) ожидаемой надежности проектируемой системы.

Такое прогнозирование необходимо для обоснования предполагаемого проекта, а также для решения организационно-технических вопросов:

— выбора оптимального варианта структуры;

— способа резервирования;

— глубины и методов контроля;

— количества запасных элементов;

— периодичности профилактики.

На этапе испытаний и эксплуатации расчеты надежности проводятся для оценки количественных показателей надежности. Такие расчеты носят, как правило, характер констатации. Результаты расчетов в этом случае показывают, какой надежностью обладали объекты, прошедшие испытания или используемые в некоторых условиях эксплуатации. На основании этих расчетов разрабатываются меры по повышению надежности, определяются слабые места объекта, даются оценки его надежности и влияния на нее отдельных факторов.

Расчет надежности объектов в обшем случае представляет собой процедуру последовательного поэтапного уточнения оценок показателей надежности по мере отработки конструкцни и техноло­гии изготовления объекта, алгоритмов его функционирования, правил эксплуатации, системы техни­ческого обслуживания и ремонта, критериев отказов и предельных состояний, накопления более полной и достоверной информации о всех факторах, определяющих надежность, и при менения более адекватных и точных методов расчета и расчетных моделей.

Расчет надежности на любом этапе видов работ, предусмотренном планом программы обеспечении надежности, включает:

- идентификацию объекта, подлежащего расчету;

- определение целей и задач расчета на данном этапе, номенклатуры и требуемых значений рассчи­тываемых показателей надежности;

- выбор мотода(ов) расчета, адекватного(ых) особенностям объекта, целям расчета, наличию не­обходимой информации об объекте и исходных данных для расчета;

- составление расчетных моделей для каждого показателя надежности;

- получение и предварительную обработку исходных данных для расчета, вычисление значений показателей надежности объекта и, при необходимости, их сопоставление с требуемыми;

- оформление, представление и зашиту результатов расчета.

Идентификация объекта для расчета его надежности включает получение и анализ следующей информации об объекте, условиях его эксплуатации и других факторах, определяющих его на­дежность:

- назначение, области применения и функции объекта;

- критерии качества функционирования, отказов и предельных состояний, возможные послед­ствия отказов (достижения объектом предельного состояния) объекта;

- структура объекта, состав, взаимодействие и уровни нагруженности входящих в него элементов, возможность перестройки структуры и/или алгоритмов функционирования объекта при отказах отдельных его элементов;

- наличие, виды и способы резервирования, используемые в объекте;

- типовая модель эксплуатации объекта, устанавливающая перечень возможных режимов эксплуа­тации н выполняемых при этом функций, правила и частоту чередования режимов, продолжитель­ность пребывания объекта в каждом режиме и соответствующие наработки, номенклатуру и парамет­ры нагрузок и внешних воздействий на объект в каждом режиме;

- планируемая система технического обслужинания (ТО) и ремонта объекта, характеризуемая ви­дами, периодичностью, организационными уровнями, способами вылолнения, техническим оснаще­нием и материально-техническим обеспечением работ по его ТО и ремонту;

- распределение функций между операторами и средствами автоматического диагностирования (контроля) и управления объеектом, виды и характеристики человеко-машинных интерфейсов, опре­деляющих параметры работоспособности и надежности работы операторов;

- уровень квалификации персонала;

- качество программных средств, применяемьх в объекте;

- планируемые технология и организация производства при изготовлении объекта.

Полпота идентификации объекта на рассматриваемом этапе расчета его надежности опреде­ляет выбор соответствующего метода расчета, обеспечивающего приемлемую на данном этапе точность при отсутствии или невозможности получения части информации.

Источниками информации для идентификации объекта служит конструкторская, техноло­гическая, эксплуатационная и ремонтная документация на объект в целом, его составные части и комплектующие изделия о составе и комплектах, соответствующих данному этапу расчета надежно­сти.

Методы расчета надежности подразделяют:

- по составу рассчитываемых показателей надежности,

- по основным принципам расчета.

По составу рассчитываемых показателей различают методы расчета:

- безотказности,

- ремонтотопригодности,

- долговечности,

- сохраняемости,

- комплексных показателей надежности (методы расчета коэффициентов готовности, технического использования, сохранения эффективности и др.).

По основным принципам расчета свойств, составляющих надежность, или комплексных показателей надежности объектов различают:

- методы прогнозирования,

- структурные методы расчета,

- физические методы расчета,

Исходными данными для расчета надежности объекта могут быть:

- априорные данные о надежности объектов-аналогов, составных частей и комплектующих изде­лий рассматриваемого объекта по опыту их применения в аналогичных или близких условиях;

- оценки показателей надежности (параметры законов распределения характеристик надежности) составных частей объекта и параметров примененных в объекте материалов, полученные экспериментальным или расчетным слособом непосредственно в процессе разработки (изготовления, эксплуата­ции) рассматриваемого объекта и его составных частей;

- расчетные и/или экспериментальные оценки параметров нагружениости примененных в объекте составных частей и элементов конструкции.

Источниками исходных данных для расчета надежности объекта могут быть:

- стандарты и технические условия на составные части объекта, применяемые в нем комплектую­щие элементы межотраслевого применения, вещества и материалы;

- справочники по надежности элементов, свойствам веществ и материалов, нормативам продолжи­тельности (трудоемкости, стоимости) типовых операций ТО и ремонта и другие информационные материалы;

- статистические данные (банки данных) о надежности объектов-аналогов, входящих в их состав элементов, свойствах применяемых в них веществ и материалов, о параметрах операций ТО и ремонта, собранные в процессе их разработки, изготовления, испытаний и эксплуатации;

- результаты прочностных, электрических, тепловых и иных расчетов объекта и его составных частей, включая, расчеты показателей надежности составных частей объекта.

При наличии нескольких источников исходных данных для расчета надежности объекта приоритеты в их использовании или методы объединения данных из разных источников должны быть установлены в методике расчета. В расчете надежности., включаемом в комплекг рабочей документации на объект, предпочтительным должно быть применение исходных данных из стандартов и технических условий на составные части, элементы и материалы.

Адекватность выбранного метода расчета и построенных расчетных моделей целям и задачам расчета надежности объекта характеризуют:

- полнотой использования в расчете всей доступной информации об объекте, условиях его эксплу­атации, системе ТО и ремонта, характеристиках надежности составных частей, свойствах применяемых в объекте веществ и материалов;

- обоснованностью принятых при построении моделей допущений и предположений, их влиянием на точность и достоверность оценок показателей надежности;

- степенью соответствия уровня сложности и точности расчетных моделей надежности объекта доступной точности исходных данных для расчета. Степень адекватности моделей и методов расчета надежности оценивают путем:

- сопоставления результатов расчета и экспериментальной оценке показателей надежности объектов-аналогов, для ко­торых применялись аналогичные модели и методы расчета;

- исследования чувствительности моделей к возможным нарушениям принятых при их построении допущений и предположений, а также к погрешностям исходных данных для расчета;

- экспертизы и апробации применяемых моделей и методов, проводимых в установленном порядке.

Для расчета надежности объектов применяют методики, к которым предъявляются определенные требования:

- типовые методики расчета, разрабатываемые для группы (вида, типа) однородных по назначе­нию и принципам обеспечения надежности объектов, оформляемые в виде соответствующих норма­тивных документов (государственных стандартов, стандартов предприятия и др.);

- методики расчета, разрабатываемые для конкретных объектов, особенности конструкции и/или условий применения которых не допускают применения типовых методик расчета надежности. Указан­ные методики, как правило, включают непосредственно в отчетные документы по расчету надежности или оформляют в виде отдельных документов, включаемых в комплект документации соответствую­щего этапа разработки объекта.

Типовая методика расчета надежности должна содержать:

- характеристику объектов, на которые распространяется методика, в соответствии с установлен­ными настоящим стандартом правилами их идентнфнкации;

- перечень рассчитываемых показателей надежности объекта в целом и его составных частей, методы, применяемые для расчета каждого показателя;

- типовые модели для расчета показателей надежности и правила их адаптации для расчета надежкости конкретных объектов, соответствующие этим моделям алгоритмы расчета и, при наличии, программные средства;

- методы и соответствующие методики оценки параметров нагруженности составных частей объек­тов, учитываемые в расчетах надежности;

- требования к исходным данным для расчета надежности (источники, состав, точность, достовер­ность, форма представления) и непосредственно сами исходные данные, методы объединения разнородных исходных данных для расчета надежности, получаемых из разных источников;

- решающие правила для сопоставления расчетных значений показателей надежности с требуемыми, если результаты расчета применяют для контроля надежности объектов;

- методы оценки погрешностей расчета показателей надежности, вносимые принятыми для используемых моделей и методов расчета допущениями и предположениями;

- методы оценки чувствительности результатов расчета к нарушениям принятых допущений и/или к погрешностям исходных данных;

- требования к форме представления результатов расчета показателей надежности и правила зашиты результатов расчета в соответствующих контрольных точках показателей надежности и при экспертизах проектов объектов.

Методика расчета надежности конкретного объекта должна соде ржать:

- информацию об объекте, обеспечивающую его идентификацию для расчета надежности в соот­ветствии с требованиями настоящего стандарта;

- номенклатуру рассчитываемых показателей надежности и их требуемые значения;

- модели для расчета каждого показателя надежности, принятые при их построении допущения и предположения, соответствующие алгоритмы вычисления показателя надежности, применяемые программные средства, оценки погреш­ностей и чувствительности выбранных (построенных) моделей;

- исходные данные для расчета и источники их получения;

- методики оценки параметров нагруженностн объекта и его составных частей или непосредственно оценки указанных параметров со ссылками на соответствующие результаты и методики прочностных, тепловых, электрических и иных расчетов объекта.

Результаты расчета надежности объекта оформляют в виде раздела пояснительной записки к соответствующему проекту (эскизному, техническому) или в виде самостоятельного документа в виде отчета и др., содержащего:

- цели и методику (ссылку на соответствующую типовую методику) расчета;

- расчет значения для всех показателей надежности и заключения об их соответствии установленным требованиям надеж­ности объекта:

- выявленные недостатки конструкции объекта и рекомендации по их устранению с оценками эффективности предлагаемых мер с точки зрения их влияния на уровень надежности:

- перечень составных частей и элементов, лимитирующих надежность объекта, или по которым отсутствуют необходимые данные для расчета показателей надежности, предложения по включению в программу обеспечения надежности дополнитель­ных мероприятий по повышению (углубленному исследованию) их надежности или по их замене на более надежные (отработанные и проверенные);

- заключение о возможности перехода к следующему этапу отработки объекта при достигнутом расчетном уровне его надежности.

Содержание отчетного документа по расчету надежности должно допускать возможность независимой проверки результатов расчета при экспертизе проекта и контроле реализации программы обеспечения надежности.

Расчетные оценки показателей надежности, заключения о их соответствии установленным требованиям и воз­можности перехода к слецуюшему этапу видов работ гю разработке (постановке на производство) объекта, рекомендации по доработкам с целью повышения его надежности включают в акт приемоч­ных испытаний, ести принято решение о контроле надежности объекта расчетным методом.

Как отмечалось выше по основным принципам расчета свойств, составляющих надежность, или комплексных показателей надежности объектов различают:

- методы прогнозирования,

- структурные методы расчета,

- физические методы расчета,

Методы прогнозирования основаны на использовании для оценки ожидаемого уровня надежности объекта данных о достигнутых значениях и выявленных тендециях измезнения показателей надежности объектов-аналогов. (Объекты-анагалоги – это объекты аналогичные или близкие к рассматриваемому по назначению, принципам действия, схем­но-конструктивному построению и технологии изготовления, элементной базе и применяемым мате­риалам, условиям и режимам эксплуатации, принципам и методам управления надежностью).

Структурные методы расчета основаны на представлении объекта в виде логической (структурно-функциональной) схемы, описывающей зависимость состояний и переходов объекта от состояний и переходов его элементов с учетом их взаимодействия и выполняемых ими функций в объекте с последующими описаниями построенной структурной модели адекватной мате­матической моделью и вычислением показателей адежности объекта по известным характеристикам надежности его эле­ментов.

Физические методы расчета основаны на применении математических моделей, описывают их физические, химические и иные процессы, приводящие к отказам объектов (к дости­жению объектами предельного состояния), и вычислении показателей надежности по известным параметрам (загруженнос­ти объекта, характеристикам примененных в объекте веществ и материалов с учетом особенностей его конструкции и техиолопей изготовления.

Методы расчета надежности конкретного объекта выбирают в зависимости от:
- целей расчета и требовалий к точности определения показателей надежности объекта;

- наличия и/или возможности получения исходной информации, необходимой для применения определенного метода расчета;

- уровня отработанности конструкции и технологии изготовления объекта, системы его технического обслуживания и ремонта, позволяющего применять соответствующие расчетные модели надежности.
При расчете надежности конкретных объектов возможно одновременное применение различных методой, например, методов прогнозирования надежности электронных и электротехнических элементов с последующим использованием полученных результатов в качестве исходных данных для расчета надежности объекта в целом или его составных частей различными структурными методами.

Дата добавления: 2014-01-04