Г лава 5

• составление перечня возможных отказов для каждого периода эксплуа­тации;

• оценку вероятностных и временных характеристик каждого вида отка­зов из перечня возможных отказов;

• анализ критичности отказов и ранжирование отказов по важности;

• определение возможных последствий отказов, возможности их обнару­жения и устранения (или уменьшения степени опасности).

Анализ должен удовлетворять следующим требованиям, выполнение ко­торых в значительной мере повышает качество проводимых исследований:

• проводиться с достаточной степенью полноты и детализации;

• учитывать физическую природу процессов, протекающих в системе;

• учитывать влияние взаимных отказов, различные режимы работы эле­ментов системы, возможные отказы между элементами (отказы межси­стемных связей и соединений);

— обеспечивать согласованность параметров элементов системы. Анализ процесса эксплуатации системы позволяет получить необходимые

сведения для выявления возможных отказов. Его проводят в следующем по­рядке:

• определяют назначение системы, особенности условий и режимов экс­плуатации и перечень выполняемых задач;

• выделяют основные, обеспечивающие и вспомогательные функции;

• для каждой выявленной функции определяют взаимно однозначные группы статистически независимых выходных параметров, номиналь­ные и предельно допустимые значения каждого параметра;

• определяют виды элементов системы, их функциональные особенно­сти и характер взаимодействия при эксплуатации, наличие резервных элементов, выявляют элементы, не имеющие аналогов;

• определяют условия эксплуатации (основные и резервные режимы ра­боты, возможности работы с измененными выходными параметрами и др.);

• определяют продолжительность каждого периода эксплуатации.

Составление перечня возможных отказов. Он должен обладать достаточ­ной полнотой, определяемой наличием наиболее вероятных и критичных (приводящих к наиболее тяжелым последствиям) отказов, но не может быть избыточным из-за включения в него зависимых отказов. Отказы, воз­никающие по одной и той же причине, могут быть объединены.

Общее число возможных отказов в перечне складывается из общего чис­ла всех выделенных условно независимых параметров по каждой функции системы с учетом возможного числа нарушений предельно допустимых зна­чений по каждому параметру.

При составлении перечня анализируют также ограничения на условия применения изделия, нарушения которых рассматривают как возможные отказы. Далее уточняют перечень при проведении анализа причин, оценке вероятностей возникновения, возможностей обнаружения отказов и их

183

Г лава 5

последствий. Перечни возможных отказов и их причин оформляются в виде отчетов.

Методические основы задания границ системы при анализе опасных со­стояний и отказов состоят в следующем. Только главные, наиболее вероят­ные или критические события должны рассматриваться на начальной ста­дии анализа. Для определения этих событий можно использовать анализ критичности. По мере продвижения исследовательской работы (эксперти­зы) можно включать все более редкие или менее вероятные события или предпочесть не принимать их в расчет.

В принципе окружающие условия — это весь мир, в котором находится данная система. Таким образом, чтобы не отклоняться от намеченной цели,

необходимо установить разумные пределы влияния окружающей среды при проведении исследования с помощью дерева событий или отказов, поскольку эти два подхода предусматривают детальную разработку процесса развития начальных аварийных событий в системе и окружающей ее среде.

При определении границ системы требуется тщательно установить на­чальные состояния элементов. Все элементы, которые имеют более одного рабочего состояния, создают различные начальные условия. Например, на­чальное количество жидкости в баке может быть регламентировано. Собы­тие «бак полный» становится одним начальным состоянием, а «бак пустой» является другим состоянием. Необходимо также точно установить рабочий отрезок времени: например, условия при пуске и остановке могут создавать другого рода опасные условия, отличающиеся от установившихся режимов работы.

Когда достаточное количество информации по системе собрано, можно составить описания вариантов развития процесса (сценариев) и определить конечные события. Затем устанавливают причинные взаимосвязи, ведущие к каждому конечному событию, например при помощи дерева отказа.

Обычно система изображается в виде блок-схемы, показывающей все функциональные (или причинные) взаимосвязи и элементы. При ее построе­нии исключительно важную роль приобретает правильное задание граничных условий, которые не следует путать с физическими границами системы.

Одним из основных требований, предъявляемых к граничным условиям, является задание завершающего (головного) нежелательного события, уста­новление которого требует особой тщательности, поскольку именно для него как для основного отказа выполняется анализ. Кроме того, чтобы проводи­мый анализ был понятен всем заинтересованным лицам, исследователь обя­зан составить перечень всех допущений, принимаемых при определении сис­темы и построении порядка исследования.

Обычно для каждой системы строят несколько маршрутов развития за­вершающего (опасного) события. Впоследствии они могут быть и связаны, но на этапе анализа с ними работают отдельно. Аналогично, если система функционирует в различных режимах, то может понадобиться анализ разви­тия опасных состояний для каждого из режимов.

184

Г ЛАВА 5

Взаимосвязь элементов и топография системы. Система состоит из та­ких элементов, как единицы оборудования, материалы, персонала предпри­ятия (необязательно, чтобы эти элементы были самыми мелкими элемента­ми в системе; они могут быть блоками или целыми подсистемами), которые находятся в определенной окружающей среде и подвержены внешнему воз­действию.

Опасные состояния вызываются одним или несколькими элементами, приводящими к отказам в системе. Окружающая среда, персонал, старение могут влиять на систему только через ее элементы (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Воздействия и взаимосвязь элементов

Каждый элемент системы связан с другими элементами специфиче­ским образом, а идентичные эле­менты могут иметь различные ха­рактеристики в различных системах. Поэтому необходимо уточнять взаи­мосвязи и топографию системы. Взаимосвязи и топографию опреде­ляют, например, путем изучения си­стемы трубопроводов данного пред­приятия, электрических схем, механических соединений, потоков информации, а также физического расположения элементов. Эти связи наилучшим образом можно предста­вить в виде различных схем систе­мы; технических описаний системы, карт технологических потоков и др., которые оказываются полезными в данной работе.

который вызывается быстрым закры-

Например, гидравлический удар, тием клапана и который, в свою очередь, приводит к потере герметичности фланцевого соединения, выявляют при изучении схемы трубопроводов. Взаимовлияние двух расположенных емкостей возможно в случае пожара. Возможные изменения состояния элементов системы, возникающие в резу­льтате других причин, следует также включать в технические описания или в карты логических переходов.

Работа в подготовительный период. Объем подготовительной работы определяется сложностью системы. Работа состоит из четырех основных этапов:

• получение данных;

• обработка данных;

• планирование последовательности проведения исследований;

• организация обсуждений.

185