Конструкційна відмова приклад. Види відмов та причинні зв'язки

Реферат

З дисципліни

«Надійність технічних системта техногенний ризик»

по темі:

«Причини та види відмов»

Вступ

Перехід об'єкта з одного вищестоящого технічного стану в нижчий зазвичай відбувається внаслідок подій: пошкоджень або відмов. Сукупність фактичних станів об'єкта та виникаючих подій, сприяють переходу у новий стан, охоплює так званий життєвий цикл об'єкта, що протікає у часі і має певні закономірності, що вивчаються в теорії надійності. Що включають такі поняття, як ушкодження, відмова і т.д. Розглянемо ці поняття якомога повноцінніше.

Пошкодження - подія, що полягає у порушенні справного стану об'єкта за збереження працездатного стану.

Відмова - це подія, яка полягає у порушенні працездатного стану об'єкта.

Стосовно відмови і ушкодження розглядають такі критерії, як причину, ознаки, характер та наслідки.

Під критеріями відмови розуміються ознаки, що дозволяють встановити факт порушення працездатності. Найбільш поширеними критеріями відмов є тріщини, порушення регулювань, зношування та ін.

Причинами відмов об'єктів можуть бути дефекти, допущені при конструюванні, виробництві та ремонті, порушення правил і норм експлуатації, різноманітних ушкоджень, а також природні процеси зношування та старіння.

Ознаками відмов об'єктів називаються безпосередні чи непрямі на органи почуттів спостерігача явищ, притаманних непрацездатного стану об'єкта (падіння тиску олії, поява стуків, зміна температурного режимуі т.д.).

Характером відмови (пошкодження) є конкретні зміни в об'єкті, пов'язані з виникненням відмови (обрив дроту, деформація деталі тощо).

У цій роботі я постараюся розглянути класифікацію, причини та наслідки відмов у повному обсязі.

1. Поняття відмови

Під відмовою розуміється подія, що полягає у повній чи частковій втраті працездатності системи.

Відмова може бути пов'язана з порушенням у виконанні будь-яких заданих функцій (відмова функціонування) або з недостатньою кваліфікацією обслуговуючого персоналу, внаслідок якої система не виконує задані функціїзадовільно. Відмови може бути пов'язані зі зміною параметрів чи параметрів системи, тобто. одна з основних функцій виконується погано (відмова за параметром).

2. Класифікація та характеристики відмов

Класифікувати відмови можна в залежності від характеру та особливостей, від моменту виникнення. Перейдемо до класифікації відмов:

За характером зміни параметра до виникнення відмови:

раптова відмова;

поступова відмова.

У зв'язку з іншими відмовами:

незалежна відмова;

залежна відмова.

По можливості подальшого використання після виникнення відмови:

повна відмова;

часткову відмову.

За характером усунення відмови:

стійка відмова;

самоустраняющаяся відмова (збій або відмова, що перемежується).

За наявності зовнішніх проявів:

очевидна (явна) відмова;

прихована (неявна) відмова.

Через виникнення:

конструкційна відмова;

технологічна відмова;

експлуатаційна відмова.

За природою походження:

природна відмова;

штучна відмова (викликаний навмисно).

За часом виникнення відмов:

відмова при випробуваннях;

відмова періоду опрацювання;

відмова періоду нормальної експлуатації;

відмова останнього періоду експлуатації.

3. Характеристика відмов

Поступові (зносні)відмови характеризуються виникненням внаслідок поступового перебігу тієї чи іншої процесу ушкодження, прогресивно погіршує вихідні параметри об'єкта.

Раптові відмовивиникають в результаті поєднання несприятливих факторів та випадкових зовнішніх впливів, що перевищують можливості об'єкта до сприйняття. Раптові відмови характеризуються стрибкоподібним характером переходу об'єкта з працездатного у непрацездатний стан.

Складна відмова включає особливості двох попередніх відмов.

До повним відмовамвідносяться відмови, після яких використання об'єкта за призначенням неможливе (для відновлюваних об'єктів - неможливо до проведення відновлення).

Часткові відмови- відмови, після виникнення яких об'єкт може бути використаний за призначенням, але з меншою ефективністю або коли поза допустимими межами знаходяться значення не всіх, а одного або кількох вихідних параметрів.

Незалежна відмова- відмова, не обумовлена ​​іншими відмовами чи пошкодженнями об'єкта.

Залежна відмова- відмова, зумовлена ​​іншими відмовами чи пошкодженнями об'єкта.

Стійкі відмови- Відмови, які можна усунути тільки шляхом відновлення (ремонту).

Відмови, що усуваються без операцій відновлення шляхом регулювання або саморегулювання, належать до тих, хто самоусувається.

Збій- відмова, що самоусувається, або одноразова відмова, що усувається незначним втручанням оператора.

Відмова, що перемежується- відмова одного і того ж характеру, що багаторазово виникає самоусувається.

Явна відмовавідмова, що виявляється візуально або штатними методами та засобами контролю та діагностування при підготовці об'єкта до застосування або в процесі його застосування за призначенням.

Прихована відмова- відмова, що не виявляється візуально або штатними методами та засобами контролю та діагностування, але виявляється під час проведення технічного обслуговування або спеціальними методами діагностики.

Більшість параметричних відмов належать до категорії прихованих.

Конструктивна відмова- відмова, що виникла з причини, пов'язаної з недосконалістю або порушенням встановлених правил та (або) норм проектування та конструювання.

Виробнича відмова- відмова, що виникла з причини, пов'язаної з недосконалістю або порушенням встановленого процесувиготовлення чи ремонту, що виконується на ремонтному підприємстві.

Експлуатаційна відмова- відмова, що виникла з причини, пов'язаної з порушенням встановлених правил та (або) умов експлуатації.

Деградаційна відмова- відмова, зумовлена ​​природним процесом старіння, зношування, корозії та втоми при дотриманні всіх встановлених правил та (або) норм проектування, виготовлення та експлуатації.

Штучні відмови викликаються навмисно, наприклад, з дослідницькими цілями з метою необхідності припинення функціонування тощо.

Відмови, що відбуваються без навмисної організації їхнього наступу внаслідок спрямованих дій людини (або автоматичних пристроїв), відносять до категорії природних відмов.

Причини та наслідки виникнення відмов

Причини виникнення відмов можуть бути пов'язані з порушенням у виконанні будь-яких заданих функцій (відмова функціонування) або недостатньою кваліфікацією обслуговуючого персоналу, внаслідок якої система не виконує задані функції задовільно. Відмови може бути пов'язані зі зміною параметрів чи параметрів системи, тобто. одна з основних функцій виконується погано (відмова за параметром). Так само причинами відмов об'єктів можуть бути дефекти, допущені при конструюванні, виробництві та ремонті, порушення правил і норм експлуатації, різноманітних пошкоджень, а також природні процеси зношування та старіння.

За ознакою стадії походження дефекти можна поділити на три групи:

Дефекти (помилки) проектування. Сюди можна зарахувати:

недостатню віброзахищеність;

наявність підвищених напруг;

неправильний вибір матеріалів;

неправильне визначення гаданого рівня експлуатаційних навантажень.

Дефекти виробництва (виробничі). До них можна віднести:

дефекти механічної обробки;

дефекти паяння;

дефекти термообробки;

дефекти збирання.

Дефекти експлуатації. Сюди можна зарахувати:

порушення умов застосування;

неправильне технічне обслуговування та ремонт;

наявність перевантажень та непередбачених навантажень;

застосування неякісних експлуатаційних матеріалів.

Також причинами виникнення відмов є:

Конструкційна відмова, викликана недоліками та невдалою конструкцією об'єкта;

Виробнича відмова, пов'язана з помилками при виготовленні об'єкта через недосконалість або порушення технології;

Експлуатаційна відмова, спричинена порушенням правил експлуатації.

характер усунення;

Стійка відмова;

Відмова, що перемежується (виникає / зникає).

До наслідків відмови відносяться явища, процеси та події, що виникли після відмови та у безпосередньому причинному зв'язку з ним (зупинка двигуна, вимушений простий з технічних причин).

Наслідками відмови є:

Легка відмова (легковажна);

Середня відмова (що не викликає відмови суміжних вузлів - вторинні відмови);

Тяжка відмова (що викликає вторинні відмови або призводить до загрози життю та здоров'ю людини).

Подальше використання об'єкта:

Повні відмови, що унеможливлюють роботу об'єкта до їх усунення;

Часткові відмови, у яких об'єкт може частково використовуватися.

Основні показники безвідмовності для невідновлюваних об'єктів

Невідновлюваний об'єкт - це об'єкт, який підлягає відновленню внаслідок відмови.

Імовірність безвідмовної роботи - це можливість, що у межах завдань напрацювання відмова об'єкта немає. Насправді цей показник визначається статистичної оцінкою:

де N o- кількість однотипних об'єктів, поставлених на випробування (які знаходяться під контролем); під час випробувань об'єкт, що відмовив, не відновлюється і не замінюється справним;

n(t)- кількість об'єктів, що відмовили за час t.

З визначення ймовірності безвідмовної роботи видно, що ця характеристика є функцією часу, причому вона є спадною функцією і може набувати значення від 1 до 0.

Графік ймовірності безвідмовної роботи об'єкта

Як видно з графіка, функція P(t)характеризує зміну надійності у часі і є досить наочною оцінкою

Іноді практично доцільно користуватися не ймовірністю безвідмовної роботи, а ймовірністю відмови Q(t).Оскільки працездатність та відмова є станами несумісними та протилежними, то їх ймовірності пов'язані залежністю:

P(t) + Q(t) = 1.(2)

Відповідно до законів теорії ймовірності ймовірність безвідмовної роботи можна визначити за такою формулою:

(3)

де f(t)- Щільність ймовірності (відповідно до закону розподілу).

Таким чином, знаючи щільність ймовірності f(t),легко знайти потрібну величину P(t).

Зв'язок між P(t), Q(t) та f(t)можна інтерпретувати, як показано малюнку 3.

Графічна інтерпретація ймовірності безвідмовної роботи та ймовірності відмови

відмова невпинний напрацювання безвідмовний

Зазначимо, що не завжди як напрацювання виступає час (у годинах, роках). Наприклад, з метою оцінки ймовірності безвідмовної роботи комутаційних апаратів із великою кількістю перемикань як змінної величини напрацювання доцільно брати кількість циклів «включити» - «вимкнути». При оцінці надійності ковзаючих контактів зручніше в якості напрацювання брати кількість проходів струмоприймача по цьому контакту, а при оцінці надійності об'єктів, що рухаються, напрацювання доцільно брати в кілометрах пробігу. Суть математичних виразів оцінки P(t), Q(t), f(t)у своїй залишається незмінною.

Середнім напрацюванням вщент називається математичне очікування напрацювання об'єкта до першої відмови T 1.

(4)

Таким чином, середнє напрацювання дорівнює площі, утвореної кривою ймовірності безвідмовної роботи P(t)та осями координат.

Статистична оцінка для середнього напрацювання повністю визначається за формулою

де N o- кількість працездатних однотипних невідновлюваних об'єктів при t = 0(На початку випробування);

t j- напрацювання до відмови j-го об'єкта.

Зазначимо, що як і у разі визначення P(t)середнє напрацювання може оцінюватися не тільки в годинах (роках), але і в циклах, кілометрах пробігу та іншими аргументами.

Інтенсивність відмов - це умовна щільність ймовірності виникнення відмови об'єкта, яка визначається за умови, що до моменту часу, що розглядається, відмова не настала. З ймовірнісного визначення випливає, що

(6)

Статистична оцінка інтенсивності відмов має вигляд:

(7)

де n(Δ t)- кількість відмов однотипних об'єктів на інтервалі Δ t 𝑖 для якого визначається інтенсивність відмов;

N порівн. 𝑖 - число працездатних об'єктів у середині інтервалу Δ t 𝑖 (Див. малюнок 4).

(8)

Схема визначення N порівн

N 𝑖 +1 - кількість працездатних об'єктів наприкінці інтервалу Δ t 𝑖 .

Якщо при статистичній оцінці інтенсивності відмов час експерименту розбити на досить велику кількість однакових інтервалів Δ tза тривалий термін, результатом обробки дослідних даних буде графік, зображений на малюнку 5.

Крива життя об'єкту

Як показують численні дані аналізу надійності більшості об'єктів лінеаризована узагальнена залежність λ(t) є складною кривою з трьома характерними інтервалами (I, II, III). На інтервалі II (t 2 - t 1) = const. Цей інтервал може становити понад 10 років, він пов'язаний із нормальною експлуатацією об'єктів. Інтервал I (t 1 - 0) часто називають періодом опрацювання елементів. Він може збільшуватися або зменшуватися в залежності від рівня організації відбракування елементів на заводі-виробнику, де елементи з внутрішніми дефектами своєчасно вилучаються з партії продукції, що випускається. Величина інтенсивності відмов у цьому інтервалі багато в чому залежить від якості складання схем складних пристроїв, дотримання вимог монтажу тощо. Увімкнення під навантаження зібраних схемпризводить до швидкого «випалювання» дефектних елементів і після деякого часу t 1 у схемі залишаються тільки справні елементи, і їх експлуатація пов'язана з λ = const. На інтервалі III (t > t 2) через причини, зумовлені природними процесами старіння, зношування, корозії тощо, інтенсивність відмов різко зростає, збільшується кількість деградаційних відмов. Для того, щоб забезпечити λ = const необхідно замінити елементи, що не ремонтуються, на справні нові або працездатні, що відпрацювали час t ≤ t 2 . Інтервал = const відповідає експоненційній моделі розподілу ймовірності безвідмовної роботи. Тут же відзначимо, що при л = const значно спрощується розрахунок надійності і найчастіше використовується як вихідний показник надійності елемента.

Гамма-процентна напрацювання до відмови - напрацювання протягом якої відмова в об'єкті не виникне з ймовірністю γ, вираженої у відсотках, інакше це мінімальна напрацювання до відмови яку будуть мати гамма відсотків об'єктів даного виду. Зазвичай =100%.

Висновок

З усього вище викладеного можна зробити висновок, що це відмова невід'ємна частинабудь-якої техніки. Все має власний термін придатності. Рано чи пізно деталь зношується, деформується, псується тощо, що виводить із експлуатації всю техніку чи частково. Цю подію прийнято називати відмовою. У свою чергу, відмова є поштовхом для розвитку більш сучасної технології.

бібліографічний список

1. Надійність технічних систем: Довідник. / Ю.К. Бєляєв, В.А. Богатирьов, В.В. Болотіна. За ред. І.А. Ушакова - М.: Радіо та зв'язок 1985

Надійність технічних систем. Бобров В.І. Навчальний посібник - Москва: МГУП, 2004

ГОСТ 27.002-89 «Надійність у техніці. Основні поняття, терміни та визначення»

Концепція відмови. Класифікація відмов

Під відмовоюрозуміють повну або часткову втрату виробом працездатності внаслідок догляду одного або кількох параметрів виробу за межі встановлених норм.

За своєю фізичною природою відмова – подія випадкова. Випадковою величиною, що описує відмову, є напрацювання до відмови.

Під напрацюваннямв загальному випадкурозуміють тривалість роботи виробу, виражену в годинах, циклах перемикання або інших одиницях, виходячи з виду та функціонального призначення виробу. Наприклад, для інтегральної мікросхеми напрацювання виявляється у годиннику, для перемикача - в циклах перемикання, для лічильника бета-випромінювання - в імпульсах і т.д. При цьому, якщо виріб працює з перервами, то до сумарного напрацювання включаються лише періоди роботи (функціонування) виробу.

Під напрацюванням до відмовирозуміють напрацювання виробу від моменту вступу в роботу (експлуатацію) до виникнення першої відмови.

Сьогодні існують різні схемикласифікації відмов. Одна із схем, що широко використовується в теорії та практиці надійності РЕУ, представлена ​​в табл.1.1.

Таблиця 1.1

Класифікація відмов РЕУ та їх елементів

Раптовийвідмова - це відмова, що характеризується стрибкоподібною зміною значення одного або декількох параметрів виробу.

Під поступовим(параметричним) розуміють відмову, що виникає в результаті поступової (зазвичай безперервної та монотонної) зміни значень одного або декількох параметрів виробу.

Чіткого кордону між раптовою та поступовою відмовою провести не вдається. У літературі дано таке визначення раптової відмови: це відмова, настання якої не повинно бути передбачено попереднім контролем або діагностуванням.

Збій (тимчасовийвідмова) - це відмова, що самоусувається, або одноразова відмова, що усувається незначним втручанням оператора.

Перемежованийвідмова - це відмова одного і того ж характеру, що багаторазово виникає самоусувається.

Під явнимрозуміють відмову, що виявляється візуально або штатними методами та засобами діагностування при підготовці об'єкта до застосування або в процесі його застосування за призначенням.

Під прихованим (неявним)відмовою розуміють відмову, яка не виявляється візуально або штатними засобами та методами контролю та діагностування, але виявляється при проведенні технічного обслуговування або спеціальними методами діагностування.

Незалежнимназивають відмову, не обумовлену іншими відмовами.

Залежнимназивають відмову, зумовлену іншими відмовами.

Під конструктивнимрозуміють відмову, що виникла з причини, пов'язаної з недосконалістю або порушенням встановлених правил та (або) норм проектування.

Під виробничимрозуміють відмову, пов'язану з недосконалістю або порушенням встановленого процесу виготовлення чи ремонту.

Під експлуатаційнимрозуміють відмову, що виникає через причину, пов'язану з порушенням встановлених правил або умов експлуатації.

Під деградаційнимрозуміють відмову, зумовлену природними процесами старіння, зношування, корозії та втоми при дотриманні всіх встановлених правил і норм проектування, виготовлення та експлуатації.

Концепція відмови. Класифікація відмов - поняття та види. Класифікація та особливості категорії "Поняття відмови. Класифікація відмов" 2017, 2018.

Момент настання відмови завжди випадковий, а причини різноманітні за своєю фізичною природою. Розрізняють раптові та поступові відмови. Якщо вас цікавить автоматичне паркування, радимо відвідати сайт 3390017.ru.

Раптова відмова. Відмова, що характеризується стрибкоподібною зміною одного або декількох параметрів стану машини, називається раптовою. Він зазвичай викликається несподіваним зміною зовнішніх умов чи впливів. Найчастіше це перевантаження внаслідок попадання сторонніх предметів у робочі органи машини, наїзди, ривки при неправильному управлінні тощо. буд. Раптова відмова може виникнути однаково незалежно від тривалості попередньої роботи машини, тобто.

Поступова відмова. Відмова, що характеризується поступовим зміною одного чи кількох параметрів стану машини, називається поступовим. Причиною можуть бути різні процеси, що протікають у її деталях (зношування, корозія, накопичення втомних ушкоджень тощо). Імовірність виникнення поступової відмови підвищується збільшенням тривалості попередньої роботи машини.

Внаслідок несподіваних зовнішніх впливів або поступових процесів у з'єднаннях та деталях виникають дефекти, тобто невідповідність виробу вимогам, встановленим нормативно-технічною документацією.

Дефекти у з'єднаннях деталей. Класифікацію дефектів можна показати як схеми (рис. 2).

Втрата жорсткості. У з'єднаннях та зв'язках послаблюються різьбові та заклепувальні з'єднання, внаслідок чого настає втрата жорсткості. При технічному обслуговуванні необхідно перевіряти кріпильні деталі стуканням та своєчасно підтягувати із зусиллям, визначеним технічними вимогами.

Порушення контакту. Цей дефект виникає внаслідок зменшення площі прилягання поверхонь у деталей, що з'єднуються. В результаті відбувається втрата герметичності з'єднань, збільшуються ударні навантаження, що прискорює процес зношування.

Порушення посадки деталей. Це найбільш поширений дефект у з'єднаннях, що виникає через збільшення проміжку або зменшення натягу.

Порушення розмірних кіл. Цей дефект характеризується зміною співвісності, перпендикулярності, паралельності тощо, внаслідок чого відбувається нагрівання деталей, підвищення навантаження, зміна геометричної форми, руйнування деталей.

Дефекти деталей. Класифікацію дефектів можна показати як схеми (рис. 3).

Зношування. Процес руйнування та видалення матеріалу з поверхні твердого тіла при терті деталей у рухомих з'єднаннях називають зношуванням. Розрізняють зношування механічне, корозійно-механічне та при заїданні.

Механічне зношування відбувається внаслідок механічних впливів. Воно найбільш поширене, причому можливі такі різновиди:

1. абразивне - в результаті ріжучої або дряпаючої дії твердих частинок, що знаходяться у вільному або закріпленому стані;
2. ерозійне – при впливі потоку рідини чи газу;
3. гідроабразивна (газоабразивна) - в результаті дії твердих частинок, зважених у рідині (газі);
4. втомне - внаслідок втомного руйнування при повторному деформуванні мікрооб'ємів матеріалу поверхневого шару;
5. кавітаційне - гідроерозійне зношування під час руху твердого тіла щодо рідини.

Корозійно-механічне зношування відбувається в результаті механічного впливу, що супроводжується хімічною або електричною взаємодією матеріалу із середовищем. Різновиди корозійно-механічного зношування:

1. окисне, при якому основний вплив на зношування має хімічна реакціяматеріалу з киснем або окисним навколишнім середовищем;
2. фреттинг-корозія - зношування дотичних тіл при малих коливальних відносних переміщеннях.

Зношування при заїданні відбувається в результаті схоплювання, глибинного виривання матеріалу, перенесення його з однієї поверхні тертя на іншу і впливу нерівностей, що з'явилися на сполучену поверхню.

Зношування - результат зношування.

Відкладення та наноси. Як дефекти, вони виникають в результаті осадження на поверхні деталей продуктів забруднення олії, палива і води, у вигляді лаків, нагару, смол, накипу і т.д. одиниць.

Запобіжні заходи - ретельна фільтрація матеріалів перед заправкою, попередній відстій палива, видалення відкладень при технічному обслуговуванні, відновлення герметичності порожнин механізму.

Деформації та руйнування. Ці дефекти відбуваються при тривалому впливі на деталі моментів, що крутять, динамічних навантажень і високих температур, що призводить до скручування, вигину, жолоблення, зминання, пластичним деформаціям втомних руйнувань, зламів і тріщин.

Зміна властивостей матеріалу деталей. Цей процес відбувається під дією температур (при цьому змінюється поверхнева твердість), циклічних навантажень (губиться пружність пружин, ресор), хімічних перетворень (сульфатація пластин акумуляторів, затвердіння гумових деталей) і т.д.

Корозія вільних поверхонь. Мимовільне та незворотне руйнування матеріалів внаслідок фізико-хімічної взаємодії з середовищем носить назву корозії. Основні запобіжні заходи - нанесення захисних покриттів (хромування, нікелювання), фарбування поверхонь, застосування інгібіторів.

Для захисту зовнішніх поверхонь машин наносять відпрацьовану олію з інгібітором ІМ (5…7%). Циліндри та повітряну систему двигунів консервують з використанням інгібітора ІП. Систему охолодження консервують інгібітором ІВ, розчинивши 1% у м'якій воді за температури 50…60 °С. Цю воду заливають у систему на 5 хв і зливають.

Допустимі та граничні розміридеталей. Внаслідок зношування рухомого з'єднання, наприклад типу «вал-втулка», розмір отвору збільшується, а валу зменшується. Характер зношування зазвичай протікає по кривій, показаної малюнку 4. Перша ділянка кривої характеризує період приработки (прискорене зміна розміру деталі, т. е. зношування), другий - період нормальної роботи, третій - період аварійного зносу.

Граничний розмір. Зношування в точці переходу прямолінійної ділянки зношування в криволінійний - зону аварійного зносу - називають граничним І пр., тобто таким, при якому подальша експлуатація деталі неможлива або недоцільна через неприпустиме зниження економічних або технологічних показників. Розмір деталі при такому зносі вважається граничним, за ним визначають граничний стандеталей. Напрацювання до граничного стану відповідає повному ресурсу Т п.

Граничний розмір деталі встановлюють на основі економічного, якісного та технічного критеріїв.

Економічний критерій визначається граничним зниженням економічних показників- Втратою потужності, зниженням продуктивності, збільшенням витрати палива, мастила і т.д.

При використанні якісного критерію враховують відхилення якості виконання сільськогосподарських операцій від агротехнічних вимог (глибина закладення насіння, відсоток дроблення зерна тощо).

Технічний критерій характеризується різким прискоренням зношування, що може спричинити аварію.

Під час ремонту можливість повторного використання деталі, що була в експлуатації, визначається за допустимим розміром.

Допустимий розмір встановлюють з умови, щоб залишковий ресурс деталі був не менше міжремонтного Т м. Його визначають на основі зносу І, що допускається. в відповідає зносу, що допускається І д. Деталь під час ремонту вибраковують, якщо її розмір більше (для отвору) або менше (для валу) допускається.

Управління технічним станом машини. У процесі експлуатації відбувається погіршення техніко-економічних показників машини. Для підтримки їх у встановлених межах необхідно керувати технічним станом машини, тобто вимірювати параметри, порівнювати їх з граничними, що допускаються або граничними, визначати залишковий ресурс, призначати вид і обсяг ремонтно-обслуговуючих впливів і виконувати ці роботи.

Операції ТО та ремонту можуть бути плановими, суворо регламентованими або виконуватися за заявками без обмежень будь-якими термінами.

Встановлено три стратегії ТО та ремонту: за потребою (після відмови); регламентована (залежно від напрацювання); за станом (з періодичним контролем – діагностуванням). Дві останні стратегії мають планово-попереджувальний характер.

Найефективніше проведення ремонтно-обслуговуючих впливів за станом, з періодичним чи постійним контролем. Ця стратегія дозволяє отримати максимальну безвідмовність машин при найменших витратах на їх технічне обслуговування та ремонт.

Вступ

Основа класифікації відмов - характер виникнення та особливості перебігу процесів, що призводять до відмови. Відмови можуть бути раптовими та поступовими.

Раптова відмова виникає при стрибкоподібній зміні одного або декількох параметрів об'єкта, що визначають його якість. Такі зміни є наслідком поєднання несприятливих факторів дії. Раптова відмова може виникнути при зростанні механічних навантажень, що перевищують розрахункові, при недотриманні умов експлуатації, наявності прихованих технологічних дефектів, при припиненні подачі мастила і т. п. Втрата працездатності при цьому відбувається раптово, без ознак руйнування.

Поступові відмови відбуваються внаслідок поступового зміни одного чи кількох параметрів об'єкта. Основною причиною їх є знос деталей та процес природного старіння. Поступової відмови передують різні прямі і непрямі ознаки, що дозволяють його прогнозувати.

Принципової різниці між раптовими та поступовими відмовими не існує. Раптові відмови найчастіше є наслідком постійного, але прихованого від очей спостерігача, старіння, що погіршує початкові параметри об'єкта. Так, поступове накопичення втомних напруг призводить до раптової відмови.

Відмови в залежності від їх наслідків можна поділити на залежні та незалежні. Залежні відмови відбуваються внаслідок відмови іншої деталі. Прикладом залежної відмови може бути вихід з ладу поршня при обриві клапана. Незалежні відмови не залежать від відмов інших деталей виробу, що розглядається.

Залежно від причини виникнення відмови поділяють на конструкційні, виробничі та експлуатаційні.

Конструкційна відмова - це відмова, що виникла внаслідок недосконалості або порушення встановлених правил та (або) норм конструювання об'єкта. Відмова, що виникла внаслідок недосконалості або порушення встановленого процесу виготовлення чи ремонту, що виконувався на ремонтному підприємстві, називається виробничою відмовою. Експлуатаційна відмова - це відмова, що виникла внаслідок порушення встановлених правил та (або) умов експлуатації об'єкта.

1. ЗАГАЛЬНІ ПОНЯТТЯ

1.1 Надійність

Reliability, dependability

Властивість об'єкта зберігати у часі у встановлених межах значення всіх параметрів, що характеризують здатність виконувати необхідні функції у заданих режимах та умовах застосування, технічного обслуговування, зберігання та транспортування. Примітка. Надійність є комплексною властивістю, яка в залежності від призначення об'єкта та умов його застосування може включати безвідмовність, довговічність, ремонтопридатність та збереження або певні поєднання цих властивостей.

1.2 Безвідмовність

Reliability, failure-free operation

Властивість об'єкта безперервно зберігати працездатний стан протягом деякого часу або напрацювання.

1.3 Довговічність

Durability, longevity

Властивість об'єкта зберігати працездатний стан до настання граничного стану при встановленій системі технічного обслуговування та ремонту

1.4 Ремонтопридатність

Властивість об'єкта, що полягає у пристосованості до підтримки та відновлення працездатного стану шляхом технічного обслуговування та ремонту

1.5 Збереженість

Властивість об'єкта зберігати в заданих межах значення параметрів, що характеризують здатність об'єкта виконувати необхідні функції, протягом та після зберігання та (або) транспортування

2. СТАН

2.1 Справний стан. Справність

Стан об'єкта, при якому він відповідає всім вимогам нормативно-технічної та (або) конструкторської (проектної) документації.

2.2 Несправний стан. Несправність

Fault, faulty state

Стан об'єкта, при якому він не відповідає хоча б одній із вимог нормативно-технічної та (або) конструкторської (проектної) документації

2.3 Працездатне

Стан Працездатність

Стан об'єкта, при якому значення всіх параметрів, що характеризують здатність виконувати задані функції, відповідають вимогам нормативно-технічної та (або) конструкторської (проектної) документації

2.4 Непрацездатний стан. Непрацездатність

Стан об'єкта, при якому значення хоча б одного параметра, що характеризує здатність виконувати задані функції, не відповідає вимогам нормативно-технічної та (або) конструкторської (проектної) документації.

Примітка. Для складних об'єктів можливе поділ їх непрацездатних станів. При цьому з множини непрацездатних станів виділяють частково непрацездатні стани, при яких об'єкт здатний частково виконувати необхідні функції

2.5 Граничне

Стан об'єкта, при якому його подальша експлуатація неприпустима або недоцільна, або відновлення його працездатного стану неможливе або недоцільне

2.6 Критерій граничного стану

Limiting state criterion

Ознака чи сукупність ознак граничного стану об'єкта, встановлені нормативно-технічною та (або) конструкторською (проектною) документацією.

Примітка. Залежно від умов експлуатації для одного і того ж об'єкта можуть бути встановлені два і більше критеріїв граничного стану

3. ДЕФЕКТИ, ПОШКОДЖЕННЯ, ВІДМОВИ

3.1 Дефект

Недолік, недосконалість

3.2 Пошкодження

Подія, яка полягає у порушенні справного стану об'єкта при збереженні працездатного стану

3.3 Відмова

Подія, яка полягає у порушенні працездатного стану об'єкта

3.4 Критерій відмови

Failure criterion

Ознака чи сукупність ознак порушення працездатного стану об'єкта, встановлені у нормативно-технічній та (або) конструкторській (проектній) документації

3.5 Причина відмови

Яви, процеси, події та стани, що викликали виникнення відмови об'єкта

3.6 Наслідки відмови

Явлення, процеси, події та стани, зумовлені виникненням відмови об'єкта

3.7 Критичність відмови

Failure criticality

Сукупність ознак, що характеризують наслідки відмови. Примітка. Класифікація відмов за критичністю (наприклад за рівнем прямих і непрямих втрат, пов'язаних з настанням відмови, або за трудомісткістю відновлення після відмови) встановлюється нормативно-технічною та (або) конструкторською (проектною) документацією за погодженням із замовником на підставі техніко-економічних міркувань та міркувань безпеки

3.8 Ресурсна відмова

Marginal failure

Відмова, внаслідок якої об'єкт досягає граничного стану

3.9. Незалежна відмова

Відмова, не обумовлена ​​іншими відмовами

3.10. Залежна відмова

Secondary failure

Відмова, зумовлена ​​іншими відмовами

3.11 Раптова відмова

Відмова, що характеризується стрибкоподібною зміною значень одного або кількох параметрів об'єкта

3.12 Поступова відмова

Відмова, що виникає внаслідок поступової зміни значень одного або кількох параметрів об'єкта

3.13 Збій

Відмова, що самоусувається, або одноразова відмова, що усувається незначним втручанням оператора

3.14 Відмова, що перемежується

Intermittent failure

Відмова одного і того ж характеру, що багаторазово виникає самоусувається.

3.15. Явна відмова

Explicit failure

Відмова, що виявляється візуально або штатними методами та засобами контролю та діагностування при підготовці об'єкта до застосування або в процесі його застосування за призначенням

3.16 Прихована відмова

Відмова, що не виявляється візуально або штатними методами та засобами контролю та діагностування, але виявляється при проведенні технічного обслуговування або спеціальними методами діагностики

3.17 Конструктивна відмова

Відмова, що виникла з причини, пов'язаної з недосконалістю або порушенням встановлених правил та (або) норм проектування та конструювання

3.18 Виробнича відмова

Manufacturing failure

Відмова, що виникла з причини, пов'язаної з недосконалістю або порушенням встановленого процесу виготовлення або ремонту, що виконується на ремонтному підприємстві

3.19 Експлуатаційна відмова

Misuse failure, mishandling failure

Відмова, що виникла з причини, пов'язаної з порушенням встановлених правил та (або) умов експлуатації

3.20 Деградаційна відмова

Wear-out failure, ageing failure

Відмова, обумовлена ​​природними процесами старіння, зношування, корозії та втоми при дотриманні всіх встановлених правил та (або) норм проектування, виготовлення в експлуатації

4. ТИМЧАСОВІ ПОНЯТТЯ

4.1 Напрацювання

Тривалість чи обсяг роботи об'єкта. Примітка. Напрацювання може бути як безперервною величиною (тривалість роботи в годинах, кілометраж пробігу тощо), так і цілою величиною (число робочих циклів, запусків тощо).

4.2 Напрацювання до відмови

Operating time to failure

Напрацювання об'єкта від початку експлуатації до виникнення першої відмови

4.3 Напрацювання між відмовами

Operating time between failures

Напрацювання об'єкта від закінчення відновлення його працездатного стану після відмови до виникнення наступної відмови

4.4 Час відновлення

Restoration time

Тривалість відновлення працездатного стану об'єкту

4.5 Ресурс

Useful life, life

Сумарне напрацювання об'єкта від початку його експлуатації або його відновлення після ремонту до переходу в граничний стан

4.6 Строк служби

Useful lifetime, lifetime

Календарна тривалість експлуатації від початку експлуатації об'єкта або його відновлення після ремонту до переходу до граничного стану

4.7 Термін збереження

Storability time, shelf life

Календарна тривалість зберігання та (або) транспортування об'єкта, протягом якої зберігаються в заданих межах значення параметрів, що характеризують здатність об'єкта виконувати задані функції.

Примітка. Після закінчення терміну зберігання об'єкт повинен відповідати вимогам безвідмовності, довговічності та ремонтопридатності, встановленим нормативно-технічною документацією на об'єкт

4.8 Залишковий ресурс

Сумарне напрацювання об'єкта від моменту контролю його технічного стану до переходу в граничний стан. Аналогічно вводяться поняття залишкового напрацювання до відмови, залишкового терміну служби та залишкового терміну зберігання

4.9 Призначений ресурс

Assigned operating time

Сумарне напрацювання, при досягненні якого експлуатація об'єкта має бути припинена незалежно від його технічного стану

4.10 Призначений термін служби

Assigned lifetime

Календарна тривалість експлуатації, при досягненні якої експлуатація об'єкта має бути припинена незалежно від його технічного стану

4.11 Призначений термін зберігання

Assigned storage time

Календарна тривалість зберігання, при досягненні якої зберігання об'єкта має бути припинено незалежно від його технічного стану. Примітка до термінів 4.9.-4.11. Після закінчення призначеного ресурсу (терміну служби, терміну зберігання) об'єкт повинен бути вилучений з експлуатації та має бути прийняте рішення, передбачене відповідною нормативно-технічною документацією - направлення на ремонт, списання, знищення, перевірка та встановлення нового призначеного строку тощо.

5. ТЕХНІЧНЕ ОБСЛУГОВУВАННЯ ТА РЕМОНТ

5.1 Технічне обслуговування

Maintenance

5.2 Відновлення

Restoration, recovery

Процес переведення об'єкта у працездатний стан із непрацездатного стану

5.3 Ремонт

5.4 Об'єкт, що обслуговується

Maintainable item

Об'єкт, для якого проведення технічного обслуговування передбачено нормативно-технічною документацією та (або) конструкторською (проектною) документацією

5.5 Об'єкт, що не обслуговується

Nonmaintainable item

Об'єкт, для якого проведення технічного обслуговування не передбачено нормативно-технічною та (або) конструкторською (проектною) документацією

5.6 Відновлюваний об'єкт

Об'єкт, для якого в даній ситуації проведення відновлення працездатного стану передбачено в нормативно-технічній та (або) конструкторській (проектній) документації

5.7 Невідновлюваний об'єкт

Nonrestorable item

Об'єкт, для якого в даній ситуації проведення відновлення працездатного стану не передбачено у нормативно-технічній та (або) конструкторській (проектній) документації

5.8 Ремонтований об'єкт

Об'єкт, ремонт якого можливий та передбачений нормативно-технічною, ремонтною та (або) конструкторською (проектною) документацією

5.9 Неремонтований об'єкт

Nonrepairable item

Об'єкт, ремонт якого неможливий або не передбачений нормативно-технічною, ремонтною та (або) конструкторською (проектною) документацією

6. ПОКАЗНИКИ НАДІЙНОСТІ

6.1 Показник надійності

Reliability measure

Кількісна характеристика однієї чи кількох властивостей, що становлять надійність об'єкта

6.2 Одиничний показник надійності

Simple reliability measure

Показник надійності, що характеризує одну з властивостей, що становлять надійність об'єкта

6.3 Комплексний показник надійності

Integrated reliability measure

Показник надійності, що характеризує кілька властивостей, що становлять надійність об'єкта

6.4 Розрахунковий показник надійності

Predicted reliability measure

Показник надійності, значення якого визначаються розрахунковим методом

6.5 Експериментальний показник надійності

Показник надійності, точкова чи інтервальна оцінка якого визначається за даними випробувань

Assessed reliability measure

6.6 Експлуатаційний показник надійності

Захищена реаліятивність міри

Показник надійності, точкова чи інтервальна оцінка якого визначається за даними експлуатації

6.7 Екстраполірований показник надійності

Extrapolated reliability measure

Показник надійності, точкова чи інтервальна оцінка якого визначається на підставі результатів розрахунків, випробувань та (або) експлуатаційних даних шляхом екстраполювання на іншу тривалість експлуатації та інші умови експлуатації

ПОКАЗНИКИ БЕЗВІДМОВНОСТІ

6.8 Можливість безвідмовної роботи

Reliability function, survival function

Імовірність того, що в межах заданого напрацювання відмова об'єкта не виникне

6.9 Гамма-відсотковий наробіток до відмови

Gamma-percentile operating time to failure

Напрацювання, протягом якого відмова об'єкта не виникне з ймовірністю, вираженою у відсотках

6.10 Середнє напрацювання до відмови

Mean operating time to failure

Математичне очікування напрацювання об'єкта до першої відмови

6.11 Середнє напрацювання на відмову

Напрацювання на відмову

Mean operating time between failures

Відношення сумарного напрацювання об'єкта, що відновлюється, до математичного очікування числа його відмов протягом цього напрацювання

6.12 Інтенсивність відмов

Умовна щільність ймовірності виникнення відмови об'єкта, яка визначається за умови, що до моменту часу, що розглядається, відмова не виникла

6.13 Параметр потоку відмов

Failure intensity

Відношення математичного очікування кількості відмов об'єкта, що відновлюється, за досить малу його напрацювання до значення цього напрацювання

6.14 Посередній параметр потоку відмов

Відношення математичного очікування кількості відмов об'єкта, що відновлюється, за кінцеве напрацювання до Mean failure intensity значення цього напрацювання. Примітка до термінів 6.8-6.14. Усі показники безвідмовності (як наведені нижче інші показники надійності) визначено як імовірнісні характеристики. Їхні статистичні аналоги визначають методами математичної статистики

ПОКАЗНИКИ ДОВГОВІЧНОСТІ

6.15 Гамма-відсотковий ресурс

Gamma-percentile life

Сумарне напрацювання, протягом якого об'єкт не досягне граничного стану з ймовірністю вираженої у відсотках

6.16 Середній ресурс

Mean life, mean useful life

Математичне очікування ресурсу

6.17 Гамма-відсотковий термін служби

Gamma-percentile lifetime

Календарна тривалість експлуатації, протягом якої об'єкт не досягне граничного стану з ймовірністю, вираженою у відсотках

6.18 Середній термін служби

Математичне очікування на термін служби. Примітка до термінів 6.15-6.18. При використанні показників довговічності слід зазначати початок відліку та вид дій після настання граничного стану (наприклад, гамма-відсотковий ресурс від другого капітального ремонту до списання). Показники довговічності, що відраховуються від введення об'єкта в експлуатацію до остаточного зняття з експлуатації, називаються гамма-відсотковий повний ресурс (термін служби), середній повний ресурс (термін служби)

ПОКАЗНИКИ РЕМОНТОПРИГОДНОСТІ

6.19 Ймовірність відновлення

Probability of restoration,maintainability функція

Імовірність того, що час відновлення працездатного стану об'єкта не перевищить задане значення

6.20 Гамма-відсотковий час відновлення

Gamma-percentile restoration

Час, протягом якого відновлення працездатності об'єкта буде здійснено з time ймовірністю, вираженою у відсотках

6.21 Середній час відновлення

Mean restoration time

Математичне очікування часу відновлення працездатного стану об'єкта після відмови

6.22 Інтенсивність відновлення

(Instantaneous) restoration rate

Умовна щільність ймовірності відновлення працездатного стану об'єкта, визначена для моменту часу, що розглядається, за умови, що до цього моменту відновлення не було завершено

6.23 Середня трудомісткість відновлення

Mean restoration man-hours,mean maintenance man-hours

Математичне очікування трудомісткості відновлення об'єкта після відмови. Витрати часу та праці на проведення технічного обслуговування та ремонтів з урахуванням конструктивних особливостей об'єкта, його технічного стану та умов експлуатації характеризуються оперативними показниками ремонтопридатності

ПОКАЗНИКИ ЗБЕРЕЖНОСТІ

6.24 Гамма-відсотковий термін зберігання

Gamma-percentile storage time

Термін збереження, що досягається об'єктом із заданою ймовірністю, вираженою у відсотках

6.25 Середній термін зберігання

Mean storage time

Математичне очікування терміну збереження

КОМПЛЕКСНІ ПОКАЗНИКИ НАДІЙНОСТІ

6.26 Коефіцієнт готовності

(Instantaneous) availability function

Імовірність того, що об'єкт опиниться у працездатному стані у довільний момент часу, крім запланованих періодів, протягом яких застосування об'єкта за призначенням не передбачається

6.27 Коефіцієнт оперативної готовності

Operational availability function

Імовірність того, що об'єкт опиниться у працездатному стані в довільний момент часу, крім запланованих періодів, протягом яких застосування об'єкта за призначенням не передбачається, і, починаючи з цього моменту, працюватиме безвідмовно протягом заданого інтервалу часу

6.28 Коефіцієнт технічного використання

Steady state availability factor

Відношення математичного очікування сумарного часу перебування об'єкта у працездатному стані за деякий період експлуатації до математичного очікування сумарного часу перебування об'єкта у працездатному стані та простоїв, зумовлених технічним обслуговуванням та ремонтом за той же період

6.29 Коефіцієнт збереження ефективності

Efficiency ratio

Відношення значення показника ефективності використання об'єкта за призначенням за певну тривалість експлуатації до номінального значення цього показника, обчисленого за умови, що відмови об'єкта протягом того ж періоду не виникають

7. РЕЗЕРВУВАННЯ

7.1 Резервування

Спосіб забезпечення надійності об'єкта за рахунок використання додаткових засобів та (або) можливостей, надлишкових щодо мінімально необхідних для виконання необхідних функцій

7.2 Резерв

Сукупність додаткових коштів та (або) можливостей, що використовуються для резервування

7.3 Основний елемент

Елемент об'єкта, необхідний виконання необхідних функцій без використання резерву

7.4 Резервований елемент

Element under redundancy

Основний елемент, на випадок відмови якого в об'єкті передбачено один або декілька резервних елементів

7.5 Резервний елемент

Redundant element

Елемент, призначений до виконання функцій основного елемента у разі відмови останнього

7.6 Кратність резерву

Redundancy ratio

Відношення числа резервних елементів до резервованих елементів, виражене нескороченим дробом

7.7 Дублювання

Резервування з кратністю резерву один до одного

7.8 Навантажений резерв

Active reserve, loaded reserve

Резерв, який містить один або кілька резервних елементів, що знаходяться в режимі основного елемента

7.9 Полегшений резерв

Резерв, який містить один або кілька резервних елементів, що знаходяться в менш навантаженому режимі, ніж основний елемент

7.10 Ненавантажений резерв

Standby reserve, unloaded reserve

Резерв, який містить один або кілька резервних елементів, що знаходяться в ненавантаженому режимі, до початку виконання ними функцій основного елемента

7.11 Загальне резервування

Whole system redundancy

Резервування, у якому резервується об'єкт загалом

7.12 Роздільна резервація

Segregated redundancy

Резервування, при якому резервуються окремі елементиоб'єкта чи їх групи

7.13 Постійне резервування

Continuous redundancy

Резервування, при якому використовується навантажений резерв і при відмові будь-якого елемента в резервованій групі виконання об'єктом необхідних функцій забезпечується елементами, що залишилися без перемикань

7.14 Резервування заміщенням

Standby redundancy

Резервування, при якому функції основного елемента передаються резервному лише після відмови основного елемента

7.15 Ковзне резервування

Sliding redundancy

Резервування заміщенням, при якому група основних елементів резервується одним або декількома резервними елементами, кожен з яких може замінити будь-який з елементів цієї групи, що відмовили.

7.16 Змішане резервування

Combined redundancy

Поєднання різних видів резервування в тому самому об'єкті

7.17 Резервування з відновленням

Redundancy with restoration

Резервування, при якому відновлення основних та (або) резервних елементів, що відмовили, технічно можливе без порушення працездатності об'єкта в цілому і передбачено експлуатаційною документацією

7.18 Резервування без відновлення

Redundancy безвідновлення

Резервування, при якому відновлення основних та (або) резервних елементів, що відмовили, технічно неможливе без порушення працездатності об'єкта в цілому та (або) не передбачено експлуатаційною документацією

7.19 Імовірність успішного переходу на резерв

Probability of successful redundancy

Імовірність те, що перехід на резерв відбудеться без відмови об'єкта, тобто. відбудеться за час, що не перевищує допустимого значенняперерви у функціонуванні та (або) без зниження якості функціонування

8. НОРМУВАННЯ НАДІЙНОСТІ

8.1 Нормування надійності

Reliability specification

Встановлення у нормативно-технічній документації та (або) конструкторській (проектній) документації кількісних та якісних вимог до надійності

Примітка. Нормування надійності включає вибір номенклатури показників надійності, що нормуються; техніко економічне обґрунтування значень показників надійності об'єкта та його складових частин; завдання вимог до точності та достовірності вихідних даних; ормулювання критеріїв відмов, пошкоджень та граничних станів; завдання вимог до методів контролю надійності всіх етапах життєвого циклу об'єкта

8.2 Нормований показник надійності

Спеціальна надійність міри

Показник надійності, значення якого регламентовано нормативно-технічною та (або) конструкторською (проектною) документацією на об'єкт. Примітка. Як нормовані показники надійності можуть бути використані один або кілька показників, включених до цього стандарту, залежно від призначення об'єкта, ступеня його відповідальності, умов експлуатації, наслідків можливих відмов, обмежень на витрати, а також від співвідношення витрат на забезпечення надійності об'єкта та витрат на його технічне обслуговування та ремонт. За погодженням між замовником та розробником (виробником) допускається нормувати показники надійності, не включені до цього стандарту, які не суперечать визначенням показників цього стандарту. Значення нормованих показників надійності враховують, зокрема, при призначенні ціни об'єкта, гарантійного терміну та гарантійного напрацювання

9. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ, ВИЗНАЧЕННЯ І КОНТРОЛЬ НАДІЙНОСТІ

9.1 Програма забезпечення надійності

Reliability support programme

Документ, що встановлює комплекс взаємопов'язаних організаційно-технічних вимог та заходів, що підлягають проведенню на певних стадіях життєвого циклу об'єкта та спрямованих на забезпечення заданих вимог до надійності та (або) на підвищення надійності.

9.2 Визначення надійності

Reliability assessment

Визначення чисельних значень показників надійності об'єкта

9.3 Контроль за надійністю

Reliability verification

Перевірка відповідності об'єкта заданим вимогам до надійності

9.4 Розрахунковий метод визначення надійності

Analytical reliability assessment

Метод, заснований на обчисленні показників надійності за довідковими даними про надійність компонентів та комплектуючих елементів об'єкта, за даними про надійність об'єктів-аналогів, за даними про властивості матеріалів та іншої інформації, що є на момент оцінки надійності

9.5 Розрахунково-експериментальний метод визначення надійності

Analytical-experimental reliability assessment

Метод, за яким показники надійності всіх або деяких складових частин об'єкта визначають за результатами випробувань та (або) експлуатації, а показники надійності об'єкта загалом розраховують за математичною моделлю

9.6 Експериментальний метод визначення надійності

Experimental reliability assessment

Метод, заснований на статистичній обробці даних, одержуваних під час випробувань чи експлуатації об'єкта загалом

10. ВИПРОБУВАННЯ НА НАДІЙНІСТЬ

10.1 Випробування на надійність

Reliability test

Примітка. Залежно від досліджуваної властивості розрізняють випробування на безвідмовність, ремонтопридатність, збереження та довговічність (ресурсні випробування)

10.2 Визначні випробування на надійність

Випробування, що проводяться для визначення показників надійності із заданими точністю та достовірністю

10.3 Контрольні випробування на надійність

Випробування, які проводяться для контролю показників надійності

10.4 Лабораторні випробування на надійність

Випробування, що проводяться в лабораторних чи заводських умовах

10.5 Експлуатаційні випробування на надійність

Випробування, які проводяться в умовах експлуатації об'єкта

10.6 Нормальні випробування на надійність

Лабораторні (стендові) випробування, методи та умови проведення яких максимально наближені до експлуатаційних для об'єкта.

10.7 Прискорені випробування на надійність

Accelerated test

Лабораторні (стендові) випробування, методи та умови проведення яких забезпечують отримання інформації про надійність у більш короткий термін, ніж при нормальних випробуваннях

10.8 План випробувань на надійність

Reliability test programme

Сукупність правил, що встановлюють обсяг вибірки, порядок проведення випробувань, критерії їх завершення та прийняття рішень за результатами випробувань

10.9 Обсяг випробувань на надійність

Scope of reliability test

Характеристика плану випробувань на надійність, що включає кількість випробуваних зразків, сумарну тривалість випробувань в одиницях напрацювання та (або) число серій випробувань

11. ПОЯСНЕННЯ ДО ТЕРМІН, ПРИВЕДЕНИХ У СТАНДАРТІ

11.1 Термінологія

Термінологія з надійності в техніці поширюється на будь-які технічні об'єкти- вироби, споруди та системи, а також їх підсистеми, що розглядаються з погляду надійності на етапах проектування, виробництва, випробувань, експлуатації та ремонту. Як підсистеми можуть розглядатися складальні одиниці, деталі, компоненти або елементи. При необхідності до поняття "об'єкт" можуть бути включені інформація та її носії, а також людський фактор(Наприклад при розгляді надійності системи "машина-оператор"). Поняття "експлуатація" включає, крім застосування за призначенням, технічне обслуговування, ремонт, зберігання і транспортування.

Термін "об'єкт" може відноситися до конкретного об'єкта, і до одного з представників, зокрема до вигаданого представника із серії, партії або статистичної вибірки однотипних об'єктів. На стадії розробки термін "об'єкт" застосовується навмання обраному представнику з генеральної сукупності об'єктів.

Кордонів поняття " надійність " не змінює таке визначення: надійність - властивість об'єкта зберігати у часі здатність до виконання необхідних функцій у заданих режимах та умовах застосування, технічного обслуговування, зберігання та транспортування.

Це визначення застосовують тоді, коли параметричний опис недоцільний (наприклад для найпростіших об'єктів, працездатність яких характеризується за типом "так-ні") або неможливим (наприклад для систем "машина-оператор", тобто таких систем, не всі властивості яких можуть бути охарактеризовані кількісно).

До параметрів, що характеризує здатність виконувати необхідні функції, відносять кінематичні та динамічні параметри, показники конструкційної міцності, показники точності функціонування, продуктивності, швидкості тощо. З часом ці параметри можуть змінюватися.

Надійність - комплексна властивість, що складається в загальному випадку з безвідмовності, довговічності, ремонтопридатності та збереження. Наприклад для об'єктів, що не ремонтуються, основною властивістю може бути безвідмовність. Для об'єктів, що ремонтуються, однією з найважливіших властивостей, що становлять поняття надійності, може бути ремонтопридатність.

Для об'єктів, які є потенційним джерелом небезпеки, важливими поняттями є "безпека" та "живучість". Безпека - властивість об'єкта при виготовленні та експлуатації та у разі порушення працездатного стану не створювати загрози для життя та здоров'я людей, а також для довкілля. Хоча безпека не входить у загальне поняття надійності, проте за певних умов тісно пов'язана з цим поняттям, наприклад, якщо відмови можуть призвести до умов, шкідливих для людей та навколишнього середовища понад гранично допустимі норми.

Поняття "живучість" займає прикордонне місце між поняттями "надійність" і "безпека". Під живучістю розуміють властивість об'єкта, що полягає в його здатності протистояти розвитку критичних відмов з дефектів і пошкоджень при встановленій системі технічного обслуговування та ремонту, або властивість об'єкта зберігати обмежену працездатність при впливах , не передбачених умовами експлуатації, або властивість об'єкта зберігати обмежену працездатність при наявності дефектів або пошкоджень певного виду, а також при відмові деяких компонентів.

Термін " живучість " відповідає міжнародному терміну fail - safe concept . Для характеристики відмовостійкості по відношенню до людських помилок у Останнім часомпочали вживати термін fool-proof concept. У міжнародних документах ІСО, МЕК та ЕОКК поєднання властивостей безвідмовності та ремонтопридатності з урахуванням системи технічного обслуговування та ремонту називають готовністю об'єкта (availability).

11.2 До терміну "Безвідмовність"

Безвідмовність у тому чи іншою мірою властива об'єкту у кожному з можливих режимів існування. В основному безвідмовність розглядається стосовно його використання за призначенням, але в багатьох випадках необхідна оцінка безвідмовності при зберіганні та транспортуванні об'єкта.

Необхідно підкреслити, що показники безвідмовності (пп.6.8-6.14) вводяться або стосовно всіх можливих відмов об'єкта, або стосовно якогось одного типу (типів) відмови із зазначенням на критерії відмови (відмов).

11.3 До терміну "Довговічність"

Об'єкт може перейти в граничний стан, залишаючись працездатним, якщо, наприклад, його подальше застосування за призначенням стане неприпустимим щодо вимог безпеки, економічності та ефективності.

11.4 До терміну "Ремонтопридатність"

Термін "ремонтопридатність" зазвичай трактується у сенсі. Цей термін еквівалентний міжнародному терміну "пристосованість до підтримки працездатного стану" або, коротше, "підтримуваність" (maintainability). Крім ремонтопридатності у вузькому сенсі це поняття включає "обслуговуваність", тобто пристосованість об'єкта до технічного обслуговування, "контролепридатність" і пристосованість до попередження і виявлення відмов і пошкоджень, а також причин їх викликають. Більш загальне поняття "підтримуваність", "експлуатаційна технологічність" (maintenance support, supportability) включає ряд техніко-економічних і організаційних факторів, наприклад, якість підготовки обслуговуючого персоналу.

Допускається додатково до терміну "ремонтопридатність" (у вузькому сенсі) застосовувати терміни "обслуговуваність", "контролепридатність", "пристосованість до діагностування", "експлуатаційна технологічність" та ін.

11.5 До термінів "Зберігання" та "Термін збереження"

У процесі зберігання та транспортування об'єкти піддаються несприятливим впливам, наприклад коливанням температури, дії вологого повітря, вібраціям тощо. В результаті після зберігання та (або) транспортування об'єкт може опинитися в непрацездатному і навіть у граничному стані. Збереженість об'єкта характеризується його здатністю протистояти негативний впливумов та тривалості його зберігання та транспортування.

Залежно від умов та режимів застосування об'єкта вимоги збереження ставлять по-різному. Для деяких класів об'єктів може бути поставлена ​​вимога, щоб після зберігання об'єкт перебував у такому стані, що і до початку зберігання. У цьому випадку об'єкт задовольнятиме вимогам безвідмовності, довговічності та ремонтопридатності, що висуваються до об'єкта на момент початку зберігання.

У реальних умовах відбувається погіршення параметрів, що характеризують працездатність об'єкта, і навіть знижується його залишковий ресурс. В одних випадках достатньо вимагати, щоб після зберігання та (або) транспортування об'єкт залишався у працездатному стані. Найчастіше потрібно, щоб об'єкт зберігав достатній запас працездатності, тобто. мав достатню безвідмовність після зберігання та (або) транспортування. У тих випадках, коли передбачена спеціальна підготовка об'єкта до застосування за призначенням після зберігання та (або) про збереження працездатності, замінюється вимогою, щоб технічні параметри об'єкта, що визначають його безвідмовність і довговічність, зберігалися в заданих межах. Вочевидь, що це випадки охоплюються наведеним у стандарті визначенням поняття сохраняемости.

Вимоги до показників безвідмовності, довговічності та ремонтопридатності для об'єкта, підданого тривалого зберігання, повинні вказуватись у технічному завданні та в окремих випадках можуть бути знижені щодо рівня вимог на новий об'єкт, що не знаходився на зберіганні.

Слід розрізняти збереження об'єкта до введення в експлуатацію та збереження об'єкта під час експлуатації (при перервах у роботі). У другому випадку термін зберігання входить складовою в термін служби.

Залежно від особливостей та призначення об'єктів термін зберігання до введення об'єкта в експлуатацію може включати термін зберігання в упаковці та (або) законсервованому вигляді, термін монтажу та (або) термін зберігання на іншому упакованому та (або) законсервованому більш складному об'єкті.

11.6 До термінів «Справний стан», «Несправний стан», «Працездатний стан», «Непрацездатний стан»

Дані поняття охоплюють основні технічні стани об'єкта. Кожне їх характеризується сукупністю значень параметрів, що описують стан об'єкта, і навіть якісних ознак, котрим не застосовують кількісні оцінки.

Номенклатуру цих параметрів та ознак, а також межі допустимих їх змін встановлюють у нормативно-технічній та (або) конструкторській (проектній) документації.

Працездатний об'єкт на відміну від справного повинен задовольняти лише тим вимогам нормативно-технічної та (або) конструкторської (проектної) документації, виконання яких забезпечує нормальне застосування об'єкта за призначенням.

Працездатний об'єкт може бути несправним, наприклад, якщо він не задовольняє естетичним вимогам, причому погіршення зовнішнього вигляду не перешкоджає його застосуванню за призначенням.

Для складних об'єктів можливі частково непрацездатні стани, при яких об'єкт здатний виконувати необхідні функції зі зниженими показниками або здатний виконувати лише частину необхідних функцій.

Для деяких об'єктів ознаками непрацездатного стану, крім того, можуть бути відхилення показників якості продукції, що виготовляється. Наприклад для деяких технологічних систем до непрацездатного стану може бути віднесено таке, при якому значення хоча б одного параметра якості продукції, що виготовляється, не відповідає вимогам нормативно-технічної та (або) конструкторської (проектної) і технологічної документації.

Перехід об'єкта з одного стану до іншого зазвичай відбувається внаслідок пошкодження чи відмови. Перехід об'єкта зі справного стану до несправного працездатного стану відбувається через пошкодження.

У міжнародних документах ІСО, МЕК та ЄОКК запроваджено більш детальну класифікацію станів. Так, у працездатному стані розрізняють "робочий стан" (operating state) та "неробочий стан" (nonoperating state), при якому об'єкт не застосовується за призначенням. "Неробочий стан" поділяють у свою чергу, на стан чергування (standby state) та стан планового простою (idle, free state). Крім того, розрізняють "внутрішній" непрацездатний стан (internal disabled state), зумовлений відмовою або незавершеністю планового технічного обслуговування (ремонту), і "зовні" непрацездатний стан (external disabled state), обумовлений організаційними причинами. У галузевій документації допускається використання більш детальної класифікації станів, що не суперечить наведеній у цьому стандарті.

11.7 До термінів "Граничний стан" та "Критерій граничного стану"

Перехід об'єкта в граничний стан спричиняє тимчасове чи остаточне припинення експлуатації об'єкта. При досягненні граничного стану об'єкт повинен бути знятий з експлуатації, направлений на середній або капітальний ремонт, списаний, знищений або переданий для застосування не за призначенням. Якщо критерій граничного стану встановлено з міркувань безпеки зберігання та (або) транспортування об'єкта, то при настанні граничного стану зберігання та (або) транспортування об'єкта має бути припинено. В інших випадках при настанні граничного стану слід припинити застосування об'єкта за призначенням.

Для об'єктів, що не ремонтуються, має місце граничний стан двох видів. Перший вид збігається із непрацездатним станом. Другий вид граничного стану обумовлений тим обставиною, що з деякого моменту часу подальша експлуатація ще працездатного об'єкта виявляється неприпустимою у зв'язку з небезпекою чи шкідливістю експлуатації. Перехід об'єкта, що не ремонтується, в граничний стан другого виду відбувається до втрати об'єктом працездатності.

Для об'єктів, що ремонтуються, виділяють два або більше видів граничних станів.

Наприклад двох видів граничних станів потрібно відправка об'єкта в середній чи капітальний ремонт, тобто. тимчасове припинення застосування об'єкта за призначенням.

Третій вид граничного стану передбачає остаточне припинення застосування об'єкта за призначенням. Критерії граничного стану кожного виду встановлюються нормативно-технічною та (або) конструкторською (проектною) та (або) експлуатаційною документацією.

11.7.1 До термінів "Відмова", "Критерій відмови"

Якщо працездатність об'єкта характеризують сукупністю значень деяких технічних параметрів, ознакою виникнення відмови є вихід значень будь-якого з цих параметрів межі допусків. Крім того, критерії відмов можуть входити також якісні ознаки, що вказують на порушення нормальної роботи об'єкта.

Критерії відмов слід відрізняти від критеріїв ушкоджень. Під критеріями ушкоджень розуміють ознаки чи сукупність ознак несправного, але працездатного стану об'єкта.

11.8 До терміну "Критичність відмови"

Поняття критичності відмови введено для того, щоб проводити класифікацію відмов щодо їх наслідків. Подібна класифікація міститься у міжнародних документах ІСО, МЕК та ЄОКК, а також у деяких галузевих вітчизняних документах, наприклад, у нормативно-технічній документації на об'єкти сільськогосподарського машинобудування. Критерієм для класифікації можуть бути прямі і опосередковані втрати, викликані відмовими, витрати праці та часу усунення наслідків відмов, можливість і доцільність ремонту силами споживача чи необхідність ремонту виробником чи третьою стороною, тривалість простоїв через виникнення відмов, ступінь зниження продуктивності при відмові, що призводить до частково непрацездатного стану тощо. Класифікація відмов за наслідками встановлюється за погодженням між замовником та розробником (виробником). Для простих об'єктів ця класифікація не використовується.

При класифікації відмов за наслідками можуть бути введені дві, три та більше категорій відмов. У міжнародних документах ІСО, МЕК, ЕОКК розрізняють критичні (critical) та некритичні (non-critical). Останні поділяють на суттєві (major) та несуттєві (minor) відмови. Межі між категоріями відмов досить умовні.

Відмова однієї й тієї ж об'єкта може трактуватися як критичний, істотний чи несуттєвий залежно від цього, розглядається об'єкт як такий чи є складовою іншого об'єкта. Несуттєва відмова об'єкта, що входить до складу більш відповідального об'єкта, може розглядатися як істотна і навіть критична залежно від наслідків відмови складного об'єкта. Для проведення класифікації відмов за наслідками необхідний аналіз критеріїв, причин та наслідків відмов та побудова логічного та функціонального зв'язку між відмовими.

Класифікація відмов за наслідками необхідна при нормуванні надійності (зокрема для обґрунтованого вибору номенклатури та чисельних значень нормованих показників надійності), а також при встановленні гарантійних зобов'язань.

11.9 До термінів "Раптова відмова" та "Поступова відмова"

Ці терміни дають змогу розділяти відмови на дві категорії в залежності від можливості прогнозувати момент настання відмови. На відміну від раптової відмови, настання поступової відмови передує безперервна і монотонна зміна одного або декількох параметрів, що характеризують здатність об'єкта виконувати задані функції. З огляду на це вдається попередити настання відмови або вжити заходів щодо усунення (локалізації) його небажаних наслідків.

Чіткого кордону між раптовими та поступовими відмовими, проте, провести не вдається. Механічні, фізичні та хімічні процеси, які становлять причини відмов, зазвичай протікають у часі досить повільно. Так, втомна тріщина в стінці трубопроводу або судини тиску, що зародилася з тріщиноподібного дефекту, повільно зростає в процесі експлуатації; це зростання в принципі може бути простежене коштами неруйнівного контролю. Проте власне відмова (настання течі) відбувається раптово. Якщо з будь-яких причин своєчасне виявлення ненаскрізної тріщини виявилося неможливим, то відмову доведеться визнати раптовою.

У міру вдосконалення розрахункових методів та засобів контрольно-вимірювальної техніки, що дозволяють своєчасно виявляти джерела можливих відмов та прогнозувати їх розвиток у часі, дедалі більше відмов ставитиметься до категорії поступових.

У документі дано таке визначення раптової відмови: це відмова, настання якої не може бути передбачене попереднім контролем або діагностуванням.

11.10 До терміну «Збій»

Відмінною ознакою збою є те, що відновлення працездатного стану об'єкта може бути забезпечене без ремонту, наприклад, шляхом впливу оператора на органи управління, усуненням обриву нитки, магнітної стрічки тощо корекцією положення заготівлі.

Характерним прикладом збою служить зупинка ЕОМ, що усувається повторним пуском програми з місця зупинки або її перезапуск спочатку.

11.11 До термінів "Конструктивна відмова", "Виробнича відмова", "Експлуатаційна відмова"

Класифікацію відмов з причин виникнення запроваджено з метою встановлення, на якій стадії створення або існування об'єкта слід провести заходи для усунення причин відмов.

Допускається виділити відмови комплектуючих виробів, що виготовляються не тому підприємстві, де виробляється об'єкт загалом. Відмови комплектуючих елементів також можуть бути конструктивними, виробничими та експлуатаційними. Класифікація не є вичерпною, оскільки можливе виникнення відмов, спричинених двома чи трьома причинами.

11.12 До терміну "Деградаційна відмова"

Аналіз надійності розрізняють ранні відмови, коли проявляється вплив дефектів, не виявлених у процесі виготовлення, випробувань та (або) приймального контролю, та пізні, деградаційні відмови. Останні відбуваються на заключній стадії експлуатації об'єкта, коли внаслідок природних процесівстаріння, зношування тощо. об'єкт або його складові наближаються до граничного стану за умовами фізичного зносу. Імовірність виникнення деградаційних відмов у межах планованого повного чи міжремонтного терміну служби (ресурсу) має бути досить мала. Це забезпечується розрахунком на довговічність з урахуванням фізичної природи деградаційних відмов, а також належною системою технічного обслуговування та ремонту.

В принципі можна практично виключити виникнення ранніх відмов, якщо до передачі об'єкта в експлуатацію провести підробіток, обкатування, технологічний прогін тощо. При цьому відповідно може змінюватись ціна об'єкта.

11.13 До терміну "Напрацювання"

Напрацювання об'єкта, що працює безперервно, можна вимірювати в одиницях календарного часу. Якщо об'єкт працює з перервами, то розрізняють безперервне та сумарне напрацювання. І тут напрацювання також можна вимірювати в одиницях часу. Для багатьох об'єктів фізичне зношування пов'язане не тільки з календарною тривалістю експлуатації, а й з обсягом роботи об'єкта, і тому залежить від інтенсивності застосування об'єкта за призначенням. Для таких об'єктів напрацювання зазвичай виражають через обсяг виконаної роботи або кількість робочих циклів.

Якщо трактувати поняття "час" в узагальненому сенсі - як параметр, який служить для опису послідовності подій і зміни станів, то принципова різниця між напрацюванням і часом відсутня навіть у тому випадку, коли напрацювання є цілою чисельною величиною (наприклад календарний час теж відраховують у днях, місяцях і т.п.). Тому напрацювання та споріднені їй величини (ресурс, залишковий ресурс) віднесені до категорії тимчасових понять.

У міжнародних документах запроваджено детальну класифікацію тимчасових понять, що стосуються напрацювання: необхідне напрацювання (required time), тривалість планового простою (non-required time), тривалість планового простою працездатного об'єкта (idle time) тощо.

11.14 До термінів "Напрацювання до відмови", "Напрацювання між відмовими", "Час відновлення", "Ресурс", "Термін служби", "Термін збереження", "Залишковий ресурс"

Перелічені поняття ставляться безпосередньо взятому індивідуальному об'єкту.

Існує важлива різниця між величинами, що визначаються цими поняттями, і більшістю величин, що характеризують механічні, фізичні та інші властивості індивідуального об'єкта. Наприклад, геометричні розміри, маса, температура, швидкість тощо. можуть бути виміряні безпосередньо (у принципі - у будь-який час існування об'єкта). Напрацювання індивідуального об'єкта до першої відмови, його напрацювання між відмовами, ресурс тощо. можуть бути визначені лише після того, як настала відмова або було досягнуто граничного стану. Поки ці події не настали, можна говорити лише про прогнозування цих величин з більшою чи меншою достовірністю.

Ситуація ускладнена через те, що безвідмовне напрацювання, ресурс, термін служби та термін збереження залежать від великої кількості факторів, частина яких не може бути проконтрольована, а інші задані з тим чи іншим ступенем невизначеності.

Безвідмовна робота конкретно взятого індивідуального об'єкта залежить від якості сировини, матеріалів, заготовок та напівфабрикатів, від досягнутого рівня технології та ступеня стабільності технологічного процесу, від рівня технологічної дисципліни, від виконання всіх вимог щодо зберігання, транспортування та застосування об'єкта за призначенням. Багато об'єктів включають комплектуючі вироби, деталі та елементи, поставлені іншими виробниками. Перелічені вище чинники, впливаючи на працездатність складових частин об'єкта, визначають його працездатність загалом.

Досвід експлуатації об'єктів масового виробництва показує, що як напрацювання до відмови, так і напрацювання між відмовими виявляють значний статистичний розкид. Аналогічний розкид мають також ресурс, термін служби та термін збереження.

Цей розкид може бути характеристикою технологічної культури та дисципліни, а також досягнутого рівня технології. Розкид напрацювання до першої відмови, ресурсу та терміну служби можна зменшити, а їх значення можна збільшити шляхом належного та експериментального відпрацювання кожного індивідуального об'єкта до передачі в експлуатацію. Цей підхід здійснюють особливо відповідальних об'єктів.

Доцільність такого підходу для масових об'єктів має щоразу підтверджуватись техніко-економічним аналізом.

Напрацювання повністю вводиться як для неремонтованих (невідновлюваних), так і для об'єктів, що ремонтуються (відновлюються). Напрацювання між відмовами

визначається обсягом роботи об'єкта від k-го до (k+1)-го відмови

де k = 1, 2 .... Ця напрацювання відноситься тільки до об'єктів, що відновлюються.

Технічний ресурс представляє запас можливого напрацювання об'єкта. Для об'єктів, що не ремонтуються, він збігається з тривалістю перебування у працездатному стані в режимі застосування за призначенням, якщо перехід у граничний стан обумовлений тільки виникненням відмови.

Оскільки середній та капітальний ремонт дозволяють частково чи повністю відновлювати ресурс, то відлік напрацювання при обчисленні ресурсу відновлюють після закінчення такого ремонту, розрізняючи у зв'язку з цим доремонтний, міжремонтний, післяремонтний та повний (до списання) ресурс.

Доремонтний ресурс обчислюють до першого середнього (капітального) ремонту. Число можливих видів міжремонтного ресурсу залежить від чергування капітальних та середніх ремонтів. Післяремонтний ресурс відраховують від останнього середнього (капітального) ремонту.

Повний ресурс відраховують від початку експлуатації об'єкта до переходу в граничний стан, що відповідає остаточному припиненню експлуатації.

Аналогічним чином виділяють види терміну служби та терміну збереження. При цьому термін служби та термін зберігання вимірюють в одиницях часу. Співвідношення значень ресурсу та термін служби залежить від інтенсивності використання об'єкта. Повний термін служби зазвичай включає тривалості всіх видів ремонту.

11.15 До термінів "Призначений термін служби", "Призначений ресурс", "Призначений термін зберігання"

Мета встановлення призначеного терміну служби та призначеного ресурсу забезпечити примусове завчасне припинення застосування об'єкта за призначенням, виходячи із вимог безпеки чи техніко-економічних міркувань. Для об'єктів, що підлягають тривалому зберіганню, може бути встановлений призначений термін зберігання, після якого подальше зберігання неприпустиме, наприклад, вимог безпеки.

При досягненні об'єктом призначеного ресурсу (призначеного терміну служби, призначеного терміну зберігання), залежно від призначення об'єкта, особливості експлуатації, технічного стану та інших факторів, об'єкт може бути списаний, направлений у середній або капітальний ремонт, переданий для застосування не за призначенням, переконсервований ( при зберіганні) або може бути ухвалено рішення про продовження експлуатації.

Призначений термін служби та призначений ресурс є техніко-експлуатаційними характеристиками та не належать до показників надійності (показників довговічності).

Однак при встановленні призначеного терміну служби та призначеного ресурсу беруть до уваги прогнозовані (або досягнуті) значення показників надійності. Якщо встановлено вимогу безпеки, то призначений термін служби (ресурс) повинен відповідати значенням ймовірності безвідмовної роботи стосовно критичних відмов, близьких до одиниці. З міркувань безпеки може бути введений коефіцієнт запасу за часом.

11.16 До термінів "Технічне обслуговування", "Відновлення", "Ремонт"

Технічне обслуговування включає регламентовані в конструкторській (проектній) та (або) експлуатаційній документації операції з підтримки працездатного та справного стану. У технічне обслуговування входять контроль технічного стану, очищення, змащування тощо.

Відновлення включає ідентифікацію відмови (визначення його місця та характеру), налагодження або заміну елемента, що відмовив, регулювання і контроль технічного стану елементів об'єкта і заключну операцію контролю працездатності об'єкта в цілому.

Переведення об'єкта з граничного стану до працездатного стану здійснюється за допомогою ремонту, при якому відбувається відновлення ресурсу об'єкта в цілому. У ремонт можуть входити розбирання, дефектування, заміна або відновлення окремих блоків, деталей та складальних одиниць, складання тощо. p align="justify"> Зміст окремих операцій ремонту може збігатися зі змістом операцій технічного обслуговування.

11.17 До термінів "Об'єкт, що обслуговується", "Об'єкт, що не обслуговується", "Об'єкт, що ремонтується", "Об'єкт, що не ремонтується", "Об'єкт, що відновлюється", "Об'єкт, що не відновлюється"

Під час створення об'єкта передбачають виконання (чи невиконання) технічного обслуговування об'єктів протягом терміну їхньої служби, тобто. об'єкти ділять на технічно обслуговуються та технічно необслуговуються. При цьому деякі об'єкти, що не ремонтуються, є технічно обслуговуваними.

Розподіл об'єктів на ремонтовані та неремонтовані пов'язано з можливістю відновлення працездатного стану шляхом ремонту, що передбачається та забезпечується при розробці та виготовленні об'єкта. Об'єкт може бути ремонтованим, але не відновлюваним у конкретній ситуації.

11.18 До терміна "Показник надійності"

До показників надійності відносять кількісні характеристики надійності, які запроваджують відповідно до правил статистичної теорії надійності. Область застосування цієї теорії обмежена великосерійними об'єктами, які виготовляють і експлуатують у статистично однорідних умовах і до сукупності яких застосовується статистичне тлумачення ймовірності. Прикладом є масові вироби машинобудування, електротехнічної та радіоелектронної промисловості.

Застосування статистичної теорії надійності до унікальних та малосерійних об'єктів обмежене. Ця теорія застосовна для одиничних об'єктів, що відновлюються (ремонтуються), в яких відповідно до нормативно-технічної документації допускаються багаторазові відмови, для опису послідовності яких застосовна модель потоку випадкових подій. Теорію застосовують також до унікальних та малосерійних об'єктів, які у свою чергу складаються з об'єктів масового виробництва. В цьому випадку розрахунок показників надійності об'єкта в цілому проводять методами статистичної теорії надійності за відомими показниками надійності компонентів та елементів.

Методи статистичної теорії надійності дозволяють встановити вимоги до надійності компонентів та елементів на підставі вимог до надійності об'єкта загалом.

Статистична теорія надійності є складовою більш загального підходудо розрахункової оцінки надійності технічних об'єктів, у якому відмови розглядають як наслідок взаємодії об'єкта як фізичної системиз іншими об'єктами та навколишнім середовищем. Так, при проектуванні будівельних спорудта конструкцій враховують у явній чи неявній формі статистичний розкид механічних властивостей матеріалів, елементів та сполук, а також мінливість (у часі та у просторі) параметрів, що характеризують зовнішні навантаженнята впливу. Більшість показників надійності повністю зберігають сенс і за більш загальному підході до розрахункової оцінки надійності. У найпростішої моделірозрахунку на міцність за схемою "параметр навантаження - параметр міцності" ймовірність безвідмовної роботи збігається з ймовірністю того, що в межах заданого часу значення параметра навантаження жодного разу не перевищить значення, яке приймає параметр міцності. При цьому обидва параметри можуть бути випадковими функціями часу.

На стадії проектування та конструювання показники надійності трактують як характеристики імовірнісних або напівімовірнісних математичних моделей об'єктів, що створюються. На стадіях експериментального відпрацювання, випробувань та експлуатації роль показників надійності виконують статистичні оцінки відповідних імовірнісних характеристик.

З метою одноманітності всі показники надійності, перелічені у цьому стандарті, визначено як імовірнісні характеристики. Це також підкреслює можливість прогнозування значення цих показників на стадії проектування.

Показники надійності вводять по відношенню до певних режимів та умов експлуатації, встановлених у нормативно-технічній та (або) конструкторській (проектній) документації.

11.19 До термінів "Одиничний показник надійності" та "Комплексний показник надійності"

На відміну від одиничного показника надійності комплексний показник надійності кількісно характеризує не менше двох властивостей, що становлять надійність, наприклад, безвідмовність і ремонтопридатність. Прикладом комплексного показника надійності є коефіцієнт готовності, стаціонарне значення якого (якщо воно існує) визначають за формулою

Де - середнє напрацювання на відмову;

Середній час відновлення.

11.20 До терміну "Вірогідність безвідмовної роботи"

Імовірність безвідмовної роботи визначається припущенні, що у початковий час (момент початку обчислення напрацювання) об'єкт перебував у працездатному стані. Позначимо через час або сумарне напрацювання об'єкта (надалі для стислості називаємо просто напрацюванням). Виникнення першої відмови – випадкова подія, а напрацювання від початкового моменту до виникнення цієї події – випадкова величина. Імовірність безвідмовної роботи об'єкта в інтервалі від 0 до включно визначають як

Тут - ймовірність події, укладеної у дужках. Імовірність безвідмовної роботи є функцією напрацювання. Зазвичай цю функцію припускають безперервної та диференційованої.

Якщо здатність об'єкта виконувати задані функції характеризується одним параметром, замість (1) маємо формулу

де і - граничні за умовами працездатності значення параметрів (ці значення взагалі можуть змінюватися в часі).

Аналогічно вводять можливість безвідмовної роботи у більш загальному випадку, коли стан об'єкта характеризується набором параметрів з допустимою за умовами працездатності областю значень цих параметрів.

Імовірність безвідмовної роботи пов'язана з функцією розподілу та щільністю розподілу напрацювання до відмови:

Поряд із поняттям "імовірність безвідмовної роботи" часто використовують поняття "ймовірність відмови", яке визначається наступним чином: це ймовірність того, що об'єкт відмовить хоча б один раз протягом заданого напрацювання, будучи працездатним у початковий момент часу. Імовірність відмови на відрізку від 0 до визначають за формулою

Точкові статистичні оцінки для ймовірності безвідмовної роботи від 0 до і для функції розподілу напрацювання повністю даються формулами:

де - Число об'єктів, працездатних у початковий момент часу;

Число об'єктів, що відмовили на відрізку від 0 до.

Для отримання достовірних оцінок обсяг вибірки має бути досить великий

Визначення безвідмовної роботи відповідно до формул (1) та (2) відноситься до об'єктів, які повинні функціонувати протягом деякого кінцевого відрізка часу. Для об'єктів одноразового (дискретного) застосування ймовірність безвідмовної роботи визначають як ймовірність того, що при спрацюванні об'єкта відмова не виникає.

Аналогічно вводять можливість безвідмовного включення (наприклад у робочий режим з режиму очікування).

11.21 До термінів «Гама-відсотковий напрацювання до відмови», «Гама процентний ресурс», «Гама-відсотковий термін служби», «Гама-відсотковий час відновлення», «Гама-відсотковий термін зберігання»

Перераховані показники визначають як коріння рівняння

де - функція розподілу напрацювання повністю (ресурсу, терміну служби).

Зокрема, гамма-відсотковий напрацювання до кінця визначають із рівняння

де – ймовірність безвідмовної роботи.

Як видно з формули (6), гамма-відсоткові показники дорівнюють квантил відповідних розподілів. Якщо ймовірності, що відповідають цим квантилям, виражають у відсотках, то показників безвідмовності зазвичай задають значення 90; 95; 99; 99,5% і т.д. Тоді ймовірність виникнення відмови на відрізку становитиме 0,10; 0,05; 0,01; 0,005 і т.д. Значення, що задаються для критичних відмов повинні бути дуже близькі до 100%, щоб зробити критичні відмови практично неможливими подіями. Для прогнозування потреби в запасних частинах, ремонтних потужностях, а також для розрахунку поповнення та оновлення парків машин, приладів та установок можуть знадобитися гамма-відсоткові показники при більш низьких значеннях, наприклад, при = 50%, що приблизно відповідає середнім значенням.

Статистичні оцінки для гамма-відсоткових показників можуть бути отримані на основі статистичних оцінок або безпосередньо або після апроксимації емпіричних функцій відповідними аналітичними розподілами. Необхідно на увазі, що екстраполювання емпіричних результатів за межі тривалості випробувань (спостережень) без залучення додаткової інформаціїпро фізичну природу відмов може призвести до значних помилок.

11.22. До термінів «Середнє напрацювання до відмови», «Середній ресурс», «Середній термін служби», «Середній час відновлення», «Середній термін зберігання»

Перелічені показники дорівнюють математичним очікуваннямвідповідних випадкових величин, напрацювання до відмови, ресурсу, терміну служби, часу відновлення, терміну збереження.

Середнє напрацювання повністю вираховують за формулою

де - функція розподілу напрацювання до відмови,

Щільність розподілу напрацювання повністю.

З урахуванням (3) виражається через можливість безвідмовної роботи:

Статистична оцінка для середнього напрацювання повністю дається формулою

Тут - число працездатних об'єктів при = 0,

Напрацювання до першої відмови кожного з об'єктів.

Формула (7) відповідає плану випробувань, при якому всі об'єкти випробовуються вщент.

11.23 До терміну "Середнє напрацювання на відмову"

Цей показник введений стосовно відновлюваних об'єктів, при експлуатації яких допускаються відмови, що багато разів повторюються. Очевидно, що це мають бути несуттєві відмови, які не призводять до серйозних наслідків та не потребують значних витрат на відновлення працездатного стану.

Експлуатація таких об'єктів може бути описана наступним чином: у початковий момент часу об'єкт починає працювати та продовжує працювати до першої відмови; після відмови відбувається відновлення працездатності, і об'єкт знову працює повністю і т.д. На осі часу моменти відмов утворюють потік відмов, а моменти відновлень -потік відновлень. На осі сумарного напрацювання (коли відновлення не враховується) моменти відмов утворюють потік відмов. Повний та суворий математичний опис експлуатації об'єктів за цією схемою побудовано на основі теорії відновлення

Визначенню середнього напрацювання на відмову, що наведено у цьому стандарті, відповідає така формула

Тут - сумарне напрацювання, - кількість відмов, що настали протягом цього напрацювання, - математичне очікування цього числа. У загальному випадку середнє напрацювання на відмову виявляється функцією. Для стаціонарних потоків відмов середнє напрацювання на відмову не залежить.

Статистичну оцінку середнього напрацювання на відмову обчислюють за формулою, яка аналогічна формулі (8)

На відміну від формули (8) тут - кількість відмов, які фактично відбулися за сумарне напрацювання.

Формула (9) допускає узагальнення у разі, коли об'єднуються дані, які стосуються групі однотипних об'єктів, які експлуатуються в статистично однорідних умовах. Якщо потік відмов стаціонарний, то у формулі (9) достатньо замінити на суму напрацювань всіх об'єктів, що спостерігаються, і замінити на сумарну кількість відмов цих об'єктів.

11.24 До термінів "Вірогідність відновлення", "Гамма-відсотковий час відновлення", "Середній час відновлення", "Інтенсивність відновлення", "Середня трудомісткість відновлення"

Для комплексної оцінки ремонтопридатності допускається додатково використовувати показники типу питомої трудомісткості ремонту та питомої трудомісткості технічного обслуговування.

11.25 До термінів "Коефіцієнт готовності", "Коефіцієнт оперативної готовності", "Коефіцієнт технічного використання", "Коефіцієнт збереження ефективності"

p align="justify"> Коефіцієнт готовності характеризує готовність об'єкта до застосування за призначенням тільки щодо його працездатності в довільний момент часу.

p align="justify"> Коефіцієнт оперативної готовності характеризує надійність об'єкта, необхідність застосування якого виникає в довільний момент часу, після якого потрібна безвідмовна робота протягом заданого інтервалу часу. Розрізняють стаціонарний та нестаціонарний коефіцієнти готовності, а також середній коефіцієнт готовності.

Коефіцієнт технічного використання характеризує частку часу знаходження об'єкта у працездатному стані щодо загальної тривалості експлуатації. Коефіцієнт збереження ефективності характеризує рівень впливу відмов на ефективність його застосування за призначенням. Для кожного конкретного типу об'єктів зміст поняття ефективності та точний зміст показника (показників) ефективності задаються технічним завданнямта вводяться в нормативно-технічну та (або) конструкторську (проектну) документацію.

11.26 До терміну "Резервування"

Резервування - один із основних засобів забезпечення заданого рівня надійності об'єкта при недостатньо надійних компонентах та елементах. Мета резервування - забезпечити безвідмовність об'єкта загалом, тобто. зберегти його працездатність, коли виникла відмова одного або декількох елементів. Поряд із резервуванням шляхом запровадження додаткових (резервних) елементів знаходять широке застосування інші види резервування. Серед них тимчасове резервування (з використанням резервів часу), інформаційне резервування (з використанням резервів інформації), функціональне резервування, при якому використовується здатність елементів виконувати додаткові функції або здатність об'єкта перерозподіляти функції між елементами, резервування навантаження, при якому використовується здатність елементів сприймати додаткові навантаження понад номінальні, а також здатність об'єкта перерозподіляти навантаження між елементами.

11.27 До термінів "Нормування надійності", "Нормований показник надійності"

При виборі номенклатури показників надійності, що нормуються, необхідно враховувати призначення об'єкта, ступінь його відповідальності, умови експлуатації, характер відмов (раптові, поступові тощо), можливі наслідки відмов, можливі типи граничних станів. При цьому доцільно, щоб загальна кількість нормованих показників надійності була мінімальною; нормовані показники мали простий фізичний зміст, допускали можливість розрахункової оцінки на етапі проектування, статистичної оцінки та підтвердження за результатами випробувань та (або) експлуатації.

При обґрунтуванні чисельних значень показників надійності, що нормуються, необхідно керуватися принципом оптимального розподілу витрат на підвищення надійності, технічне обслуговування та ремонт.

Значення нормованих показників надійності враховуються, зокрема, при призначенні гарантійного терміну експлуатації (гарантійного напрацювання, гарантійного терміну зберігання), які є техніко-економічними (частково комерційними) характеристиками об'єкта та не належать до показників надійності. Гарантійні терміни, показники надійності та ціна об'єкта мають бути взаємопов'язані.

Тривалість гарантійного терміну експлуатації (гарантійного напрацювання, гарантійного терміну зберігання) має бути достатньою для виявлення та усунення прихованих дефектівта визначається угодою між споживачем (замовником) та постачальником (виробником).

11.28 До терміна "Програма забезпечення надійності"

Програма забезпечення надійності - найважливіший документ, що є організаційно-технічною основою для створення об'єктів, що задовольняють заданим вимогам щодо надійності. Програма повинна охоплювати всі чи окремі стадії життєвого циклу об'єкта.

Програма забезпечення надійності включає, зокрема, програму експериментального відпрацювання, яка визначає цілі, завдання, порядок проведення та необхідний обсяг випробувань або експериментального відпрацювання, а також регламентує порядок підтвердження показників надійності на стадії розробки. Програма забезпечення ремонтопридатності встановлює комплекс взаємопов'язаних організаційно-технічних вимог та заходів, спрямованих на забезпечення заданих вимог щодо ремонтопридатності та (або) підвищення ремонтопридатності. Вона розробляється одночасно з програмою забезпечення надійності і є її складовою, або самостійною програмою.

11.29 До терміну "Випробування на надійність"

Випробування на надійність належать до найважливіших складових частин роботи із забезпечення та підвищення надійності технічних об'єктів. Ці випробування залежно від контрольованих (оцінюваних) властивостей, що становлять надійність, можуть складатися з випробувань на безвідмовність, довговічність, ремонтопридатність та збереження. Зокрема, ресурсні випробування належать до випробувань на довговічність.

Планування випробувань та обробка їх результатів проводяться із застосуванням методів математичної статистики. Оцінювання значень показників надійності при визначальних випробуваннях повинно проводитися із заданою точністю (тобто при заданій відносній похибці) та із заданою достовірністю (тобто при заданому рівні) довірчої ймовірності). Аналогічні вимоги пред'являються контрольним випробуванням. Прискорення (форсування) випробувань повинно призводити до зниження точності і достовірності оцінок.

Список літератури

1. Надійність та ефективність у техніці. Довідник о 10 т. (ред. рада: В.С. Авдуєвський (поперед.) та інших. Т.1. Методологія. Організація. Термінологія) Під ред. А.І. Рембези. - М: Машинобудування, 1989. - 224 с.

2. Надійність та ефективність у техніці. Довідник 10 т./Ред. порада: В.С. Авдуєвський (поперед.) та ін. Т.2. Математичні методиу теорії надійності та ефективності / За ред. Б.В.Гнєденко. - М: Машинобудування, 1987. - 280 с.

3. Надійність технічних систем. Довідник/Ю.К.Бєляєв, В.А. Богатирьов, В.В. Болотин та ін. / За ред. І.А.Ушакова - М.: Радіо та зв'язок, 1985. - 608 с.

4. Data Processing Vocabulary. Section 14. Reliability, Maintenance and Availability. - Geneva: ISO 2382, 1976. - 16р.

Основні поняття теорії надійності

Надійність- це властивість об'єкта зберігати свої вихідні характеристики у певних межах за даних умов експлуатації.

Працездатним, називається такий стан системи (елемента), при якому значення параметрів, що характеризують здатність системи виконувати задані функції, знаходяться в межах, встановлених нормативно-технічною або конструкторською документацією.

Непрацездатним, називається стан системи, при якому значення хоча б одного параметра, що характеризує здатність виконувати задані функції, не знаходиться в межах, встановлених зазначеною документацією.

Наприклад, система вимірювання температури є непрацездатною, якщо основний параметр, що характеризує якість її функціонування - похибка вимірювання, перевищує задану величину.

Виправнестан - це такий стан, при якому система відповідає всім вимогам нормативно-технічної та конструкторської документації.

Несправне- за якого є хоча б одна невідповідність вимогам.

Відмінність між справним та працездатним станами полягає в наступному. Працездатна система задовольняє тільки тим вимогам, які істотні для функціонування, і може не задовольняти іншим вимогам (наприклад, щодо збереження зовнішнього вигляду елементів). Система, яка перебуває у справному стані, свідомо працездатна.

Граничнестан - це стан, при якому подальше застосування системи за призначенням неприпустимо або недоцільно. Після попадання в граничний стан може слідувати ремонт (капітальний або середній), в результаті чого відновлюється справний стан, або ж система остаточно припиняє використовуватися за призначенням.

Відмова- подія, що полягає у порушенні працездатності системи, тобто в переході її з працездатного в непрацездатний стан.

Пошкодженням- подія, що полягає в переході системи з справного в несправний та працездатний стан.

Відновленнямназивається подія, що полягає в переході системи з непрацездатного в працездатний стан.

До невідновлюванимвідносять системи, відновлення яких безпосередньо після відмови вважається недоцільним або неможливим, а до відновлюваним- у яких проводиться відновлення безпосередньо після відмови.

Одна і та ж система в різних умовах застосування може бути віднесена до невідновлюваних (наприклад, якщо вона розташована в приміщенні, що не обслуговується, куди заборонено доступ персоналу під час роботи технологічного агрегату) і до відновлюваних, якщо персонал відразу ж після відмови може почати відновлення. Саме поняття «відновлення» слід розуміти не тільки як коригування, налаштування, паяння або інші ремонтні операції по відношенню до тих чи інших технічних засобів, але і як заміну цих засобів.

У принципі переважна більшість систем, застосовуваних для автоматизації технологічних процесів, Підлягає відновленню після відмови, після чого вони знову продовжують роботу. Те саме стосується більшої частини технічних засобів; до невідновлюваних можна віднести тільки такі їх елементи, як інтегральні схеми, резистори, конденсатори і т. п.

Види відмов

Відмовлення можна розрізняти за кількома ознаками.

За характером усунення розрізняють остаточні (стійкі) і відмови, що перемежуються (то виникають, то зникають). Відмоваоб'єкта - подія, полягає в тому, що об'єкт або повністю, або частково втрачає властивість працездатності. За повної втрати працездатності виникає повна відмова, причасткової - часткову відмову.Поняття повного і часткового відмов щоразу мають бути чітко сформульовані перед аналізом надійності, оскільки від цього залежить кількісна оцінка надійності. Вимоги до надійності виробу, і навіть кількісна оцінка надійності без зазначення ознак відмови немає сенсу.

Відмови можуть бути раптовими та поступовими. Ці відмови різні за своєю природою виникнення.

Раптовій відмовіможе не передувати поступове накопичення ушкоджень, і він виникає раптово. Технологія виготовлення сучасних елементів апаратури настільки складна, що не вдається простежити за прихованими дефектами виробництва, які повинні виявлятися на стадії тренування і роботи апаратури. В результаті в сферу експлуатації можуть проникати такі дефектні елементи: резистор з недостатньо міцним кріпленням струмовідводу; напівпровідниковий прилад, у якого товщина проміжної області недостатня; напівпровідниковий прилад, у якого на поверхні напівпровідникового матеріалу застрягла струмопровідна мікрочастка; струмопровідний шар друкованого монтажу, у якого товщина або надмірно мала, або надмірно велика; інтегральна схема, у якої з'єднання виведення з друкованим монтажем недостатньо термінове, і т. д. У процесі експлуатації випадково можуть створитися умови, за яких прихований дефект призводить до відмови виробу (пікові навантаження, тряска і вібрація, температурний стрибок, перешкоди і т.д.). Але несприятливого поєднання несприятливих факторів може і не бути, тоді не буде і раптової відмови. При великому рівні випадкових несприятливих впливів раптова відмова може статися навіть за відсутності прихованих дефектів.

Поступова відмовавиникає в результаті поступового накопичення пошкоджень, головним чином внаслідок зносу та старіння матеріалів.

Виділяти раптові та поступові відмови необхідно, тому що закономірності, яким вони підкоряються, різні. Різними тому повинні бути і способи боротьби з цими відмовами. Для зменшення числа раптових відмов може бути рекомендовано попереднє тренування і приробіток виробів з метою виявлення прихованих дефектів виробництва, а також введення захисту від несприятливих впливів типу перешкод, перевантажень, вібрацій і т. п. Зменшенню кількості поступових відмов може сприяти своєчасна заміна змінних блоків, що виробили технічний ресурс.

Відмова може бути короткочасною. У цьому випадку він називається збоєм.Характерною ознакою збою є те, що відновлення працездатності після його виникнення не потребує ремонту апаратури. Причиною збою може бути або короткочасна відмова апаратури (наприклад, залипання контакту), або короткочасна перешкода, або дефекти програми, що призводять до несприятливих тимчасових характеристик роботи апаратури. Небезпека збоїв полягає в тому, що їх важко і часто навіть неможливо виявити в процесі роботи апаратури, але вони можуть спотворити інформацію настільки, що призведуть до відмови виконання заданої функції.

Відмови в АСУ доцільно поділяти на апаратурні та програмні.

Програмною відмовоювважається подія, у якому об'єкт втрачає працездатність через недосконалість програми (недосконалість алгоритму розв'язання завдання, відсутність програмного захисту від збоїв, відсутність програмного контролю над станом вироби, помилки у поданні програми на фізичному носії тощо. буд.). Програмна відмова усувається шляхом виправлення програми.

Для об'єктів відповідального призначення доцільно виділяти в окрему групу відмови, які можуть призводити до катастрофічних наслідків (загибелі людей тощо). У завданнях надійності необхідно виділяти в окрему групу вимоги щодо забезпечення безпеки.