Лабораторные испытания на повреждающую нагрузку.

Элементы со скрытыми пороками и дефектами обла­дают повышенной потенциальной возможностью отказа. Вероятность перехода этой возможности в действитель­ность, т. е. вероятность отказа элемента, сильно зависит от режима работы этого элемента. Пусть, например, в определенном месте системы имеется флюктуация температуры в 300% номинала. Если случайно на этом месте окажется элемент с ослабленной способностью переносить высокую температуру, то вероятность отка­за этого элемента будет большой.

Таким образом, существование объекта в каждый момент времени можно представить как результат борь­бы вредной внешней нагрузки, стремящейся перевести его в неработоспособное состояние, и некоторой случай­ной характеристики качества, сопротивляемости объек­та. Сопротивляемость (прочность) является внутренним свойством объекта наравне с массой, размерами, мо­ментом инерции и т. д.

Для оценки стойкости объектов к внешним воздей­ствиям проводятся испытания на повреждающую на­грузку. Для этого нагрузка постепенно увеличивается до тех пор, пока не откажет испытуемый объект. При этом не обязательно произойдет его разрушение. В ря­де случаев после снятия нагрузки объект остается ра­ботоспособным. (Например, механическое устройство может заклинить из-за изменения размеров движущих­ся частей при повышении температуры, но это устрой­ство может восстановить свою работоспособность при снижении температуры.) Значение повреждающей на­грузки фиксируется. Такие испытания проводятся для группы одинаковых объектов.

Эксплуатационные свойства

Назначение норм долговечности

Долговечность — свойство объекта сохранять работо­способность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ре­монтов. Предельным называют состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена из-за неустранимого нарушения требований безопасности или неустранимого ухода заданных пара­метров за установленные пределы, или неустранимого снижения эффективности эксплуатации ниже допусти­мой, или необходимости проведения среднего или капи­тального ремонта. Признаки (критерии) предельного состояния устанавливаются нормативно-технической до­кументацией на данный объект.

Для неремонтируемых объектов критериями пре­дельного состояния могут быть: отказ объекта, повышен­ная опасность появления отказа или нарушение требований безопасности, достижение определенной на­работки, обусловленной специальными условиями экс­плуатации.

Для ремонтируемых объектов критериями предель­ного состояния могут являться необходимость проведе­ния очередного капитального ремонта, недопустимое снижение эффективности или нарушение требований бе­зопасности, которые не могут быть восстановлены в ре­зультате ремонта.

Некоторые системы практически никогда не достига­ют предельного состояния и снимаются с эксплуатации только в результате морального устаревания.

В этих системах элементы заменяются новыми без ущерба для функционирования.

При оценке долговечности рассматривают техниче­ский ресурс и срок службы. Технический ресурс — наработка объекта от начала эксплуатации (или ее возобновления после среднего или капитального ремон­та) до наступления предельного состояния. Срок службы — календарная продолжительность эксплуа­тации объекта от ее начала (или возобновления после среднего или капитального ремонта) до наступления предельного состояния.

Назначение технического ресурса (срока службы) может производиться по техническим или экономиче­ским показателям. Назначенный ресурс — сум­марная наработка объекта, при достижении которой эксплуатация должна быть прекращена независимо от состояния.

При назначении ресурса по техническим показате­лям объектов учитываются их основное назначение и условия безопасности эксплуатации.

В качестве определяющих параметров используются точность, производительность, запас прочности, герме­тичность и др. При таком назначении ресурса имеется опасность допустить к эксплуатации объект с повышен­ной интенсивностью отказов или повышенным значени­ем другого статистического показателя.

При проектировании промышленных объектов нор­мы долговечности часто назначаются из экономических соображений. При этом назначают оптимальную дол­говечность объектов, т. е. наивыгоднейший экономиче­ский ресурс и срок службы.

При назначении технического ресурса объектов по материальному износу в качестве критерия опти­мальности принимается достижение минимальной себе­стоимости единицы наработки, произведенной с помо­щью данного объекта за весь амортизационный период.

Надёжность систем «Человек и техника»

Надёжность технических систем с операторами. Учёт влияния человека-оператора на надёжность системы.

а) Особенности исследования надежности систем «человек и техника»

Рост значения проблемы надежности за последние годы связан с автоматизацией различных процессов. В автоматических системах резко увеличивается значе­ние безотказной работы каждого отдельного устройства.

В начальный период развития автоматизации ста­рались заменить человека автоматом и все внимание сосредоточивали на обеспечении надежности техниче­ских устройств. При этом деятельность человека вообще не учитывалась.

Однако в ходе научно-технической революции, свя­занной с автоматизацией, стало очевидным, что нельзя ставить вопрос о замене человека автоматом. Можно ставить вопрос лишь об усилении человеческих способ­ностей с помощью автоматики. Это изменение взглядов на роль автоматических систем оказало существенное влияние на понимание проблемы надежности. В настоя­щее время становится общепризнанным, что при рассмо­трении надежности технических систем необходимо как-то учитывать и человека. Однако пока еще нет полной ясности в том, как это делать.

Под надежностью системы «человек и техника» бу­дем понимать ее способность выполнять заданные функции в течение требуемого промежутка времени или тре­буемой наработки, сохраняя при этом свои эксплуата­ционные показатели в заданных пределах.

При рассмотрении системы «человек и техника» мож­но рассматривать или целенаправленную деятельность отдельных лиц и коллективов людей (исполнителей и руководителей работ), использующих частично автома­тизированные технические системы, или более частную задачу взаимодействия оператора (в том числе летчика, техника, водителя и т. д.) с машиной.

Если основное внимание уделяется рассмотрению функционирования технической системы, то для нере­монтируемых систем показателями надежности являются характеристики случайной величины — наработки до отказа системы; для ремонтируемых систем — характери­стики соответствующего потока отказов. При этом лю­бые действия операторов рассматриваются с точки зре­ния их влияния на безотказную работу системы.

Если основное внимание уделяется целенаправленной деятельности коллектива людей (или отдельных лиц), то рассматривается случайная величина — время дости­жения поставленной цели (выполнения плана). При этом в качестве показателей своевременности (надеж­ности) используются характеристики этой случайной величины

Изменения в технических устройствах, действия исполнителей и руководителей работ рассматриваются с точки зрения их влияния на время достижения цели (отказы технических устройств и ошибки исполнителей увеличивают это время).

Таким образом, исследование надежности системы «человек и техника» сводится или к рассмотрению на­дежности технической системы с учетом деятельности оператора, или к рассмотрению своевременности (надеж­ности) выполнения людьми системы работ по достиже­нию заданной цели.

Для исследования надежности технических систем с учетом деятельности операторов введем следующие допущения:

1) появление отказа технической системы и появле­ние ошибки оператора являются независимыми редкими случайными событиями; появление двух и более одно­именных событий за период (t, t + kt) применения систе­мы практически невозможно;

2) способность к компенсации ошибок и к безоши­бочной работе являются независимыми свойствами опе­ратора.

б) Системы с не компенсируемыми ошибками оператора и отказами техники

Невозможность компенсации ошибок и последствий отказов может являться следствием отсутствия обмена информацией между оператором и технической систе­мой, следствием отсутствия самопроверки деятельности оператора и т. д.

Для безотказной работы системы с некомпенсируе­мыми ошибками и отказами необходимо, чтобы техни­ческая система не отказывала и оператор не совершал ошибок.

Системы с некомпенсируемыми ошибками операторов и отказами техники сравнительно редко встречаются на практике. Надежность таких систем можно считать ниж­ней границей надежности системы «человек и техника».

Надежность систем с некомпенсируемыми ошибками и отказами может быть существенно повышена путем применения резервирования операторов с периодической сверкой результатов их деятельности. Если нет жестких ограничений по времени выполнения операторами работ, то эффективность резервирования будет тем выше, чем более разнообразные ошибки совершают операторы.

Вопросы для самопроверки

1. Что понимается под работоспособностью деталей ?

2. Почему важно знать и правильно оценивать работоспособность деталей?

3. Какие критерии работоспособности Вы знаете?