17.7. Надійність об’єктів і систем та їхня ефективність

У процесі проектування, як правило, розглядають кілька варіантів конструкції технічного об’єкта чи технічної системи, з яких потім вибирають найкращий.

Ефективність – це ступінь відповідності об’єкта або системи цільовому призначенню за певних умов експлуатації, а критерієм ефективності є певний кількісний показник, який застосовують для оцінювання і порівняння варіантів об’єктів чи систем. Розрізняють показники якості функціонування і вихідний ефект системи.

Ефективність залежить від багатьох чинників, у тому числі від надійності складових елементів. При цьому, для системи в цілому визначаються показники надійності та критерій ефективності, а для окремих елементів оцінка ефективності є не обов’язковою.

Для оцінювання надійності об’єкта можна застосовувати різні показники. Під час вибору їх основним показником надійності слід вважати той, що найкраще характеризує об’єкт і входить до формули визначення ефективності.

Показники ефективності можуть бути ймовірнісними, інформаційними, вартісними. Від цього залежить їх розмірність. Для інформаційних систем, наприклад, розмірністю можуть бути одиниці інформації, для обчислювальних систем – одиниці часу, для автоматичних систем – безрозмірні, адже для них доцільно визначати ймовірність виконання ними заданих функцій.

17.8. Економічні показники надійності

Підвищення безвідмовності та довговічності машин пов’язане з одного боку, з додатковими матеріальними витратами, а з іншого, — з підвищенням ефективності капітальних вкладень, зменшенням витрат на ремонт, підвищенням продуктивності машин.

Критерієм ефективності підвищення надійності може бути сума затрат, пов’язаних з виготовленням і експлуатацією технічного об’єкта, віднесена до терміну його доцільної експлуатації:

; (1)

де K_e — економічний показник надійності, грн/год;

Q_B — вартість виготовлення нового виробу, грн;

Q_e — сумарні витрати на експлуатацію, ремонт, обслуговування;

Т_е — термін доцільної експлуатації виробу, год.

Цей показник має бути мінімальним, що можна забезпечувати за рахунок раціонального розподілу капіталовкладень між сферами виробництва і експлуатації.

За інших однакових умов, чим дешевший виріб, тим більше затрат припадає на його експлуатацію. Наприклад, при зниженні вартості середньостатичного електродвигуна на 5 % затрати на його експлуатацію зростають на 13 %.

Співвідношення між вартістю виготовлення і експлуатації виробу характеризується коефіцієнтом експлуатаційних витрат:

(2)

де Q_B – затрати на виготовлення виробу; Q_E – затрати на його експлуатацію;

Вищої надійності виробу завжди досягають за рахунок додаткових затрат, тому часто користуються поняттям “ціна надійності”.

Загальні затрати на виготовлення виробу складаються з постійних затрат Q_П, які не залежать від вимог надійності, та змінних складових затрат Qн, зумовлених вимогами надійності:

Q_заг = Q_П + Qн . (3)

Для прогнозування затрат, пов’язаних з підвищенням надійності, часто застосовують метод порівняння з прототипом на основі загальних емпіричних залежностей, отриманих у результаті оброблення дослідних даних про ціну надійності. У багатьох випадках така залежність для ціни надійності Qн має степеневий характер :

, (4)

де Qн₀ — ціна надійності аналога або прототипу виробу; Т₀ — напрацювання на відмову (середній термін експлуатації) прототипу; Т— напрацювання на відмову виробу, що проектується; — емпіричний показник, який характеризує рівень прогресивності виробництва з погляду можливостей підвищення надійності (0,5…1,5).

Запитання для самоперевірки:

1. Назвіть головні завдання, які розв’язує наука про надійність і довговічність технічних об’єктів.

2. Охарактеризуйте зв’язок надійності й довговічності з працездатністю виробів.

3. Назвіть основні чинники, що впливають на надійність і довговічність технічних об’єктів.

4. Які властивості й показники надійності стандартизовані?

5. Чим відрізняються одиничні й комплексні показники надійності?

6. Визначте основні властивості надійності.