6.3. Оценка надежности по данным эксплуатации.

Существует два способа опытной оценки количественных характеристик надежности [9]: по результатам специальных испытаний на надежность и по результатам наблюдений за работой объекта в реальных условиях эксплуатации. Эти оба способа имеют свои достоинства и недостатки.

Проведение испытаний на надежность связано с большими трудностями имитации внешних условий и режимов работы, с большой стоимостью организации и проведения испытаний, а часто и с невозможностью их проведения по различным причинам. Однако при таких испытаниях удается получить наиболее полные и разносторонние данные о надежности изделий.

При втором способе стоимость работ по оценке надежности значительно ниже, чем при первом, не требуется имитации усло­вий эксплуатации и режимов работы, не требуется пересчета по­казателей надежности с лабораторных условий на эксплуатацион­ные. Показатели надежности, полученные на основе эксплуата­ционной информации, имеют порою решающее значение, особенно для сложных объектов с большим сроком службы, для которых пока нет проверенных способов определять показатели надежно­сти другим путем.

При оценке показателей надежности судового оборудования по данным эксплуатации необходимо учитывать следующие осо­бенности:

-количество судов и судовых технических средств, с которых по­ступает информация о надежности в процессе эксплуатации, мо­жет изменяться;

-по судовым эксплуатационным документам для большей части оборудования можно установить лишь общее количество отказов за определенный период эксплуатации, но не промежутки времени между отказами;

-отказы судового оборудования могут возникать как во время работы, так и в нерабочие периоды эксплуатации (под воздейст­вием внешних климатических и механических нагрузок).

Стремление получить оценку надежности в возможно корот­кий срок приводит к тому, что определение показателей произво­дится при ограниченном, а порою незначительном количестве ис­ходной информации. В этих условиях следует помнить основное свойство статистических оценок: чем меньшее количество данных использовано при определении показателя, тем ниже точность оценки при заданном уровне достоверности. Точность выборочных оценок показателей надежности определяется с помощью довери­тельных интервалов.

В предыдущих параграфах были рассмотрены общие расчет­ные формулы для определения показателей надежности. Однако при оценке надежности реальных объектов по эксплуатационным данным эти формулы получают дальнейшую конкретизацию.

Рассмотрим, как можно использовать эксплуатационные дан­ные об отказах для определения параметра потока отказов судо­вого оборудования, его изменения в процессе эксплуатации и его зависимости от режимов работы и внешних условий.

Общая формула с учетом изменяющегося в процессе эксплуа­тации количества наблюдаемых объектов и нерегулярного полу­чения информации с судов может быть представлена в следующем виде:

ω_i(t) = Σm_ij / ∆t Σn_ij,

где: m_ij и n_ij - количество отка­зов и количество объектов рассмат­риваемого типа в i-м промежутке времени длитель­ностью ∆t на j-м судне;

Рассчитав ω_i за ряд последо­вательных интервалов времени (например, кварталов), получим ступенчатый график (гистограмму) изменения параметра потока отказов в процессе эксплуатации.

Чтобы установить зависимость безотказности объекта от ре­жимов работы и условий эксплуатации, необходимо определить установившееся значение ω_уст для каждой из групп отказов с уче­том доминирующих факторов их возникновения. Например, ω_p - для рабочих отказов, т. е. отказов, возникших под воздействием рабочих нагрузок, и ω_н - для нерабочих отказов, вызванных воз­действием факторов окружающей среды - внешней вибрации, температуры, влажности и т. д.; в свою очередь, нерабочие отка­зы могут быть разбиты на тропические и умеренные в зависимо­сти от климатической зоны, в которой находилось судно при воз­никновении отказов. Для этих подгрупп определяют значения ω_н.тр и ω_нум. При расчетах следует иметь в виду, что для ω_р, как правило, ∆t принимается в часах работы (наработки), а для ω_н - в единицах времени эксплуатации (квартал, месяц, час).

Результаты такого раздельного анализа могут быть использо­ваны для сравнения надежности объектов, однотипных по назна­чению, но различных по исполнению и условиям эксплуатации. В качестве сравниваемого показателя целесообразно принять па­раметр общего потока отказов, приведенный к одинаковым усло­виям эксплуатации:

ω_об = ω_рk_и + ω_нтрk_тр + ω_нумk_ум,

где: k_и - коэффициент использования объекта или доля времени работы объекта в общем времени эксплуатации;

k_тр, k_ум - соответственно коэффициенты времени эксплуатации объекта (судна) в зонах тропического и умеренного климата.

Эта же формула может быть использована также для определе­ния (прогнозирования) надежности судового оборудования при эксплуатации на различных линиях. Для этого достаточно подста­вить в формулу коэффициенты времени, соответствующие усло­виям эксплуатации на выбранных направлениях, линиях плава­ния. Значения k_и изменяются в широких пределах: 0,005 - для шпи­лей и брашпилей; 0,06÷0,08 - для грузовых кранов и лебедок; 0,3÷0,4 - для механизмов ходового режима; 0,8÷1 - для распредустройств, освещения, некоторых вентиляторов.

Время Т_вi и трудоемкость H_вi- восстановления после отказа зависят от многих факторов: вида (характера) отказа, конструк­тивных особенностей объекта, наличия приспособлений и специн­струмента, количества и квалификации персонала и т.д. Поэтому среднее время ¯Т_в и средняя трудоемкость Н_вi восстановления оп­ределяются как характеристики центра распределения случайных величин. Их положение между наименьшим и наибольшим зна­чениями, наблюдаемыми на практике, зависит от закона распреде­ления. Чаще других здесь применяются экспоненциальное и лога­рифмически нормальное распределения.

Производя оценку показателей ремонтопригодности, не следу­ет смешивать их с комплексными показателями. Например, еще нередко периодичность и среднегодовую трудоемкость и стоимость ТО относят к показателям ремонтопригодности. В действительно­сти же периодичность обслуживания характеризует безотказность объекта и долговечность его элементов, а среднегодовая трудоем­кость ТО является комплексным показателем, характеризующим безотказность (количество необходимых техобслуживаний) и ре­монтопригодность (трудоемкость каждой операции). Также необ­ходимо учитывать существующую практику замены отказавших элементов (форсунок, поршней, топливных насосов и т. д.) на но­вые или отремонтированные с последующим ремонтом снятых элементов. В этом случае время восстановления T_вi будет опреде­ляться только процессом замены, а трудоемкость восстановления Н_вi будет включать также ремонт снятых элементов.