Методы повышения надежности Мероприятия по повышению надежности при проектировании и изготовлении системы

При проектировании:

выбор наиболее прогрессивных конструктивных решений элементов, подсистем, агрегатов и узлов;

использование высоконадежных элементов, проверенных на заданных режимах работы, а также стандартизованных и унифицированных элементов;

использование материалов с высокими и стабильными характеристиками, имеющих малый разброс параметров;

использование деталей повышенной прочности, имеющих повышенные износостойкость, коррозийную устойчивость и энергопрочность;

применение систем защиты узлов, деталей и систем от вредных воздействий - вибрации, запыленности, ударов и др.;

исключение необходимости при сборке индивидуального подбора, подгонки и пригонки деталей;

рациональная компоновка оборудования, обеспечивающая доступность и удобство осмотра узлов и агрегатов;

обеспечение упрощения правил эксплуатации техники с целью снижения (или исключения) числа ошибок персонала;

резервирование элементов, агрегатов, подсистем.

При изготовлении:

внедрение технических способов обеспечения надежности;

устранение производственных недостатков, вызванных, главным образом, низкой стабильностью производственных процессов, отклонением параметров материалов и готовых изделий от нормы, а также недостаточной надежностью оборудования;

контроль качества и надежности продукции на предприятиях промышленности.

Виды резервированных объектов

Одним из методов существенного повышения надежности при проектировании объектов (систем, агрегатов, элементов) является их резервирование. Резервные объекты различаются показателями и методами оценки надежности.

В зависимости от применяемых показателей и методов оценки надежности можно выделить 4 группы объектов:

1) неремонтируемые объекты, которые эксплуатируются до первого отказа;

2. ремонтируемые объекты, восстановление которых в процессе эксплуатации невозможно;

3. ремонтируемые, восстанавливаемые в процессе эксплуатации объекты, для которых недопустимы перерывы в работе;

4. ремонтируемые, восстанавливаемые в процессе эксплуатации объекты, для которых допустимы кратковременные перерывы в работе.

Примечание 1. В некоторых источниках (технической литературе) объекты 2-й группы считают восстанавливаемыми и используют при оценке их надежности показатели, применяемые для объектов 3-й группы. Это неверно.

Примечание 2. В некоторых случаях группы объектов, рассматриваемые как единая система, могут быть отнесены к объектам 3-й группы.

Методы резервирования

По характеру реакции на появление отказа различают два метода резервирования - пассивное и активное.

При пассивном резервировании объекта отказ одного или даже нескольких элементов не влияет на его работу. Элементы объединены в объект жестко, изменения структуры объекта не осуществляется. Если резервные элементы принимают участие в функционировании объекта наравне с основными элементами, резервирование называют постоянным.

По условиям работы элементов в объекте после отказа одного из элементов пассивное резервирование подразделяется на три вида:

1) объекты с неизменным нагружением, в которых при отказе одного элемента нагружение остальных элементов не изменяется;

2. объекты с перераспределением нагрузки (обычно нагружение оставшихся исправных элементов повышается);

3) объекты с резервированием по нагрузке.

При активном резервировании после отказа структура объекта перестраивается, то есть объект активно реагирует на возникновение отказа; при этом осуществляется замена отказавшего элемента, функции основного элемента передаются резервному только после отказа основного.

По условиям работы резервных элементов в объектах с активным резервированием до возникновения отказа различают:

1. нагруженный резерв — резерв из одного или нескольких резервных элементов, которые работают в режиме основного элемента;

2. облегченный резерв — резерв из одного или нескольких элементов, работающих в режиме меньшей, по сравнению с основным элементом, нагрузки;

3. ненагруженный резерв - резерв из одного или нескольких элементов, пребывающих в ненагруженном состоянии до начала выполнения ими функций основного элемента.

В системах управления подвижными объектами обычно используется резервирование первого либо второго вида, так как время включения резервного элемента после отказа работающего при ненагруженном резерве недопустимо велико.

Оба метода резервирования могут быть осуществлены путем использования различных видов резервных схем. По виду резервной схемы резервирование делится на общее, автономное, раздельное, одиночное, скользящее и с избирательными схемами.

Общее резервирование состоит в резервировании объекта в целом. Благодаря своей простоте этот способ резервирования наиболее известен.

Автономное резервирование состоит в использовании нескольких независимых объектов, выполняющих одну и ту же задачу и работающих автономно.

Раздельным называют резервирование отдельных элементов или группы элементов объекта.

Одиночное резервирование заключается в замене элементов объекта элементарными резервными схемами в виде готовых блоков (ячеек).

Скользящее резервирование применяется в объектах, состоящих из нескольких элементов. Оно заключается в том, что используется наибольшее число резервных элементов, каждый из которых может заменить любой из основных элементов в случае его отказа.

При резервировании с избирательной схемой, сравниваются сигналы на выходах непарного числа параллельно работающих устройств и во внешнюю цепь подается сигнал, равный выходному сигналу большинства устройств. Таким образом, устройства, выходные сигналы которых отличаются (с точностью до заданной величины) от выходных сигналов большинства (что свидетельствует об их неисправности), фактически выключаются из работы.