3.3 Качественные и количественные характеристики надежности

Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость в отдельности или определенное сочетание этих свойств, как для объекта, так и его частей.

Теория надежности исследует различные факторы, влияющие на уровень надежности, методы обеспечения и оценки надежности, а также закономерности изменения ее количественных характеристик. Надежность является частью более общего свойства изделия – качества. Технические характеристики объекта даются для некоторого момента времени – это ”точечные” характеристики. Надежность характеризует зависимость точечных характеристик от времени использования объекта.

Свойство надежности может быть приписано различным компонентам объекта. При исследовании надежности часто ставится задача определить причины, приводящие к формированию той или другой стороны надежности для определения путей повышения надежности. Это приводит к делению надежности на разные виды:

Физическая надежность – обуславливается физическими и химическими свойствами, условиями работы, нагружением и т.д.

Схемная надежность – обуславливается уровнем физической надежности отдельных элементов и схемой их взаимосвязи. Схемная надежность может быть повышена за счет резервирования.

Аппаратная надежность – обуславливается состоянием аппаратуры.

Программная надежность – обуславливается состоянием и качеством программного обеспечения.

Функциональная надежность – надежность выполнения отдельных функций, возлагаемых на объект.

Надежность является комплексным свойством и включает в себя такие свойства, как:

Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Наработка – временное понятие, характеризующее продолжительность или объем работы объекта (в часах, циклах, километрах пробега и др.).

Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонта.

Расчет этого показателя зависит от восстанавливаемости объекта.

Невосстанавливаемое изделие – изделие, которое не может быть восстановлено потребителем и подлежит замене.

Восстанавливаемое изделие – изделие, которое может быть восстановлено потребителем.

Ремонтируемый объект – объект, ремонт которого возможен и предусмотрен нормативно-технической, ремонтной и (или) конструкторской (проектной) документацией.

Неремонтируемый объект – объект, ремонт которого невозможен или не предусмотрен нормативно-технической, ремонтной и (или) конструкторской (проектной) документацией.

Сохраняемость – свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способности объекта выполнять требуемые функции в течение хранения и (или) транспортирования.

В каждом конкретном случае оценки или задания надежности изделия следует пользоваться теми сторонами и видами надежности, которые необходимы для характеристик надежности объекта с учетом его целевого назначения.

В прикладной теории надежности в понятие надежности могут включаться дополнительные свойства. Так, для характеристики надежности объектов, являющихся потенциальным источником опасности, используются свойства безопасности и живучести.

Безопасность – свойство в случае нарушения работоспособного состояния не создавать угрозу для жизни и здоровья людей, а также для окружающей среды.

Живучесть – свойство объекта сохранять работоспособность (полностью или частично) в условиях неблагоприятных воздействий, не предусмотренных нормальными условиями эксплуатации.

В основе понятия надежности объекта лежит понятие его отказа.

Отказ – это событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта. По характеру возникновения отказы связаны либо с поломкой отдельных элементов при функционировании, либо с изменением параметров до недоступных пределов.

Для различения отказов их классифицируют. Различают классификацию отказов математическую (вероятностную) и классификацию инженерную (физическую).

По причинам отказов можно разделить отказы на случайные и систематические. Случайные отказы могут быть вызваны перегрузками, дефектами материалов и изготовления, ошибками персонала, сбоями. Чаще всего проявляются в неблагоприятных условиях эксплуатации.

Систематические отказы возникают по причинам, вызывающим постепенное накопление повреждений (время, температура, облучение). Выражаются в виде износа, старения, коррозии, залипания, утечки и т.д.

Отказы внезапные – поломки. Отказы постепенные – износ, старение. По причинам возникновения отказы бывают конструкционные, технологические, эксплуатационные. Отказы нельзя смешивать с дефектами. Дефектом называется каждое отдельное несоответствие объекта требованиям, установленным нормативной документацией. Этот термин применяем ко всем видам промышленной и непромышленной продукции.

Полный отказ ведет к полной потере работоспособности.

Частичный отказ ведет к частичной потере работоспособности.

Математическая классификация отказов:

Постепенные отказы развиваются во времени и связаны со старением, износом, усталостной прочностью и другими факторами изменения свойств материала.

Внезапные отказы – на вероятность их появления не влияет время предыдущей работы.

Совместные отказы – отказы элементов объекта, могущие одновременно появиться в количестве двух и более.

Несовместные отказы – отказы, из которых никакие два не могут появиться вместе.

Независимые отказы – вероятности их появления не зависят друг от друга.

Зависимые отказы – вероятность появления одного отказа связана с вероятностью появления другого.

Инженерная классификация отказов:

1. По выявлению:

• до выполнения функций;

• во время выполнения функций.

2. По последствиям:

• без последствий;

• приводит к невыполнению функций;

• приводит к происшествиям.

3. По причинам:

• конструктивно-производственные ошибки:

• ошибки оперативного персонала;

• внешние или случайные причины.

4. По способу устранения:

• восстановление работоспособности на месте эксплуатации:

• частичный ремонт в ремонтных службах;

• капитальный ремонт;

• списание объекта.

Кроме понятия отказ в прикладной теории надежности и на практике могут использоваться другие понятия, связанные с нарушением работоспособности объекта:

Поломка – повреждение объекта, которое может быть устранено силами экипажа или ремонтных служб, не влекущее гибели людей.

Происшествие – событие, связанное с нарушением функционирования объекта вследствие его разрушения или повреждения.

Авария – полное разрушение объекта или такое его повреждение, что восстановление либо невозможно, либо нецелесообразно (но не влечет гибели людей).

Катастрофа – полное или частичное разрушение объекта, влекущее гибель хотя бы одного человека (если смерть людей в результате происшествия наступает в течение 10 суток после него).