ЛЕКЦИЯ №6 МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ НА ЭТАПЕ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ

Задачи обеспечения надежности при создании системы

Процесс создания системы включает следующие этапы: разработка технического задания; оформление технических заданий (проектные разработки в форме аванпроекта); эскизное проектирование; техническое проектирование (создание макета); опытные (опытно конструкторские) и государственные испытания; серийное производство; сдача в эксплуатацию.

Принято обобщенно различать периоды разработки, производства и эксплуатации системы. Первые два периода - разработки и производства — часто объединяют понятием «создание системы».

Основные задачи обеспечения надежности, решаемые на этапе создания системы, можно разделить на 3 группы.

Первая группа — обоснование требований по надежности (нормирование надежности) основных подсистем. Эти задачи решаются на ранней стадии проектирования и включают предварительную разработку структурных схем подсистем, обоснование принципов их построения и эксплуатации.

Вторая группа - проектирование системы с заданным уровнем надежности. При этом проводятся:

• исследование и количественная оценка эффективности возможных способов обеспечения надежности разрабатываемых подсистем (устройств);

• выбор наиболее эффективных способов обеспечения надежности элементов, подсистем и системы в целом и их реализация в технической и эксплуатационной документации;

— сравнительный анализ вариантов подсистем (системы) и выбор оптимального варианта.

Третья группа - контрольные расчеты надежности вариантов подсистем, подлежащих реализации. К ним относятся: выбор исходных данных, структурный анализ надежности, расчеты достигнутого уровня надежности и оценка точности полученных результатов. (Перечень мероприятий приведен в КПОН, лекция 5)

Порядок расчета надежности

При количественной оценке надежности некоторого сложного объекта необходимо определить вероятность исправной (безотказной) работы p(t). При этом рекомендуется следовать такой методике.

1. Вероятность p(t) должна учитывать три вида отказов: мгновенные, постепенные (параметрические), повторяющиеся. При расчетах принимается допущение о независимости этих отказов. Поэтому

P(t) = p_а(t)p_b(t)p_c(t), (4.8)

где р_а(t), p_b(t), p_c(t), - вероятность мгновенных, постепенных и повторяющихся отказов соответственно

Примечание.

а) Мгновенный отказ - отказ, который невозможно предугадать предварительными исследованиями.

б) Постепенный отказ- отказ, вызванный постепенным (медленным) уменьшением одного или нескольких параметров.

в) Повторный отказ — самоустраняющийся отказ одного и того же характера, возникающий многократно.

Поскольку величина p_c(t) зависит от многих факторов, которые плохо подчиняются учету, то ее определяют экспериментально, а в расчетах принимают равной 1.

2. При расчетах необходимо различать:

• характер функционирования объекта - непрерывный или периодический;

• возможность замены (ремонта) объекта;

• возможность изменения структуры объекта в процессе функционирования.

3. Объект расчленяется (декомпозируется) на отдельные части (подсистемы), для которых легко определяются количественные характеристики надежности. Если отказы соседних частей (подсистем) зависят друг от друга, эти части объединяют, после чего расчетным путем или экспериментально определяется характеристики надежности объединенной подсистемы.

Такие отдельные части объекта называются элементами расчета надежности объекта.

4. Составляется функциональная схема объекта, состоящая из всех элементов расчета надежности, необходимых для выполнения основной заданной функции.

Элементы, которые выполняют вспомогательные функции (сигнализации, контроля и т.п.), учитываются совместно с теми элементами, с которыми они функционируют.

5. Формулируются понятия отказа всего объекта и отдельных элементов расчета надежности.

6. Составляется типовой график функционирования системы с учетом этапов хранения и транспортирования.

5. Выбирается метод расчета надежности.

Нормирование надежности

Нормирование надежности - это назначение (в нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации) количественных и качественных требований к надежности.

Нормирование надежности включает в себя:

• выбор номенклатуры нормируемых показателей:

• технико-экономическое обоснование значений показателей надежности;

- задание требований к точности и достоверности исходных данных;

— формирование критерия отказов, повреждений и граничных состояний;

- задание требований к методам контроля надежности на всех этапах жизненного цикла объекта.

В качестве нормируемых показателей могут быть использованы один или несколько показателей, указанных в предыдущих лекциях (показатели безотказности, долговечности, ремонтопригодности, сохраняемости), в зависимости от назначения объекта, условий эксплуатации, последствий возможных отказов, ограничений на затраты.

По согласованию между заказчиком и разработчиком допускается нормировать показатели надежности, не включенные в государственный стандарт (если эти показатели не противоречат стандартизованным показателям).

Опенка ожидаемых значений показателей надежности на этапах испытаний и эксплуатации, а также оценка степени удовлетворения требований заказчика проводятся в процессе выполнения аванпроекта. При этом используются тактико-технические задание на выполнение аванпроекта, справочные данные о видах отказов и показателях надежности изделии, сведения о надежности аналогов и прототипов.

Наиболее часто нормируются следующие показатели:

• вероятность безотказной работы изделия в течение заданной наработки (заданного времени) t, p(t).

среднее время безотказной работы (наработки на отказ), T_но.