Глава 8. Испытание на надежность

8.1. Сбор информации

Определённый уровень надёжности машины формируется при конструировании, обеспечивается при изготовлении и реализуется в процессе применения её по назначению.

Специалист, занимающийся техническим обслуживанием металлургических агрегатов и машин, должен обеспечить их работоспособность в процессе эксплуатации.

Металлургические машины - это крупногабаритные, уникальные агрегаты, для которых в большинстве случаев невозможны контрольные испытания с целью установления фактического уровня надёжности как в целом для агрегата, так и для отдельных составных его частей.

Установить фактический уровень надёжности возможно только непосредственно в процессе эксплуатации машин, собирая информацию о техническом состоянии оборудования, о нарушениях и причинах нарушения его работоспособного состояния.

При экспериментальных оценках надёжности независимо от того, какое свойство исследуется, всё многообразие оцениваемых показателей сводится к показателям двух типов:

• показатели типа наработки - средняя или g-процентная наработка (до отказа, между отказами, до предельного состояния и т.п.);

• показатели типа вероятности (вероятность безотказной работы, вероятность восстановления за заданное время и т.д.).

При определении показателей типа наработки непосредственно наблюдаемыми величинами являются случайные интервалы: наработки до отказа, на отказ, до предельного состояния, времени восстановления и т.п. Существует 14 планов испытаний на надежность с измерением наработки.

При определении показателей типа вероятности непосредственно наблюдаемыми случайными величинами являются числа событий в испытаниях: число отказов, число предельных состояний, число восстановлений и т.д. В этом случае применяется биноминальный план испытаний.

Информация, собранная по определённым правилам и подвергнутая статистической обработке, позволяет решать задачи, связанные с эффективностью эксплуатации и модернизацией оборудования.

Накопление достаточного объёма информации необходимо для оценивания показателей надёжности с целью:

0. анализа надёжности машин;

1. определения необходимого количества запасных частей;

2. планирования объёма ремонтных работ;

3. установления оптимальных межремонтных периодов;

4. планирования оптимальной периодичности диагностирования.

Выбор того или иного метода оценивания показателей надёжности определяется характером априорных сведений о функции распределения наработок до отказа.

Если вид функции распределения известен, то задача сводится к получению показателей надёжности.

Когда вид функции распределения наблюдаемой случайной величины (наработки) неизвестен или известен лишь предположительно, то процесс оценивания показателей надёжности в качестве обязательных должен включать следующие этапы:

• сбор информации об отказах оборудования;

• статистическая обработка информации;

• оценивание показателей надёжности.

Оценивание показателей надёжности (безотказности) при отсутствии информации о виде функции распределения наработок возможно при использовании так называемых непараметрических методов.

Проведение испытаний в процессе эксплуатации металлургических машин с целью получения оценок показателей надёжности предполагает сбор и накопление необходимого объёма информации об отказах оборудования в соответствии с определённым планом испытаний.

Под испытаниями (наблюдениями) на надёжность обычно понимают испытания на безотказность с оценкой и контролем соответствующих показателей безотказности, вычисляемым по статистическим данным о результатах испытаний.

Главными же факторами в сборе информации о техническом состоянии оборудования являются её объективность и полнота. Обеспечить такие требования при существующем положении дел на металлургических предприятиях весьма сложная задача.

Для сбора информации о техническом состоянии оборудования положением о ТО и Р предусмотрено ведение технической документации (книга бригадиров слесарей по приёмке и сдаче смен, агрегатный журнал) по учёту отказов оборудования. Предполагается, что содержащаяся в них информация должна позволять проводить анализ работы оборудования, планировать объёмы ремонтных работ, осуществлять заказы на изготовление запасных частей. Фактически же эта система не оправдала себя, так как даже при идеальном ведении документации ею очень сложно пользоваться для принятия тех или иных решений из-за большого объёма несистематизированной информации. Документация не содержит полной информации об отказах оборудования, а в агрегатных журналах фиксируются отказы или замены только наиболее ответственных узлов.

В такой ситуации все решения по поддержанию оборудования в работоспособном состоянии принимаются интуитивно на основе прошлого опыта, и невозможен поиск оптимальных решений.

Следовательно опыт эксплуатации металлургического оборудования не может быть в полной мере использован при создании новых металлургических агрегатов.

В соответствии с системой качества JSO 9000 должны быть разработаны и поддерживаться в рабочем состоянии методики выполнения, проверки и отчетности о том, что техническое обслуживание соответствует установленным требованиям. Решение данной проблемы и проблемы оптимальной стратегии техобслуживания возможно только при реализации на предприятиях программы техобслуживания на базе компьютерных систем. В основе таких программ лежат математические модели, предоставляющие детальную информацию для анализа надежности, и как инструмент по принятию решений.

Исходными данными для математической модели являются данные информационной системы, включающей:

• каталог оборудования и его составных частей;

• каталог видов отказов;

• каталог видов ремонтов и профилактик;

• каталог стоимостей и затрат на осуществление операций по техобслуживанию;

• мониторинг состояния оборудования.

В общем виде математическая модель описывает взаимосвязи переменных, входящих в базу данных.

К таким переменным относятся:

• операционные переменные;

• переменные надежности;

• переменные техобслуживания;

• переменные поддержки оборудования в рабочем состоянии.

Типичными операционными переменными являются:

• количество лет службы;

• количество рабочих недель в году;

• количество рабочих дней в неделе;

• количество рабочих часов в день;

• количество единиц продукции в час.

Переменные надежности – это переменные, основанные на знании вида распределения и его параметров.

Если они известны, то показатели надежности определены единственным образом. Такими переменными являются для экспоненциального распределения, например, , для нормального распределения параметры  и , для распределения Вейбулла параметры a и b. Переменные техобслуживания соответствуют легкости, скорости, аккуратности и сохранности осуществляемых мер техобслуживания. В качестве параметров используется вид вероятностного распределения времени восстановления и его параметры.

Переменные поддержки в рабочем состоянии наиболее полно описывают ресурсы, необходимые для реализации мероприятий по техобслуживанию.

К ним относятся:

• тип и количество запасных частей;

• тип, размер и количество оборудования;

• тип, средства и количество технических данных;

• тип, квалификация и количество персонала;

• тип и количество материальных ресурсов;

• тип и количество инструментов и оборудования.

Реализация подобных моделей позволяет предприятию находить оптимальные решения по техническому обслуживанию оборудования, критериями которых являются:

• минимальная стоимость техобслуживания;

• гарантированная обеспеченность запасными частями;

• необходимый уровень надежности.