Тема 4. Основы и расчетные процедуры определения надежности продукции

Рекомендуемые темы для обсуждения:

1. понятие и особенности свойства «надежность»;

2. классификация показателей надежности;

3. оценка надежности изделий;

4. оценка надежности взаимосвязанного комплекса элементов

Самостоятельная работа: построение эмпирических функций и расчет показателей надежности работы невосстанавливаемых и восстанавливаемых изделий.

Задание 1. Определение надежности невосстанавливаемых изделий с использованием статистического метода

Задание 2. Определение надежности невосстанавливаемых изделий с использованием вероятностного метода

Задание 3. Определение коэффициента готовности восстанавливаемых изделия с использованием статистического метода

Задание 4. Определение основных показателей надежности восстанавливаемых элементов с использованием вероятностного метода

Задание 5. Рассчитать надежность элементарных систем с восстанавливаемыми элементами.

Цель семинара состоит в том, чтобы:

научит:

• осознавать, что надежность промышленной продукции или любого объекта и процесса является важным свойством, ослабление которого ведет к отказам элементов и системы, в общем случае, к потерям работоспособности объекта;

• рассматривать надежность как сложное свойство, характеризующее безотказность работы, ремонтопригодность и долговечность промышленной продукции, а также сохраняемость любой продукции при хранении и перемещении;

• осмысливать результаты измерений временных параметров работы и простоев объектов с отказами, как не планируемыми случайными потерями работоспособности;

развить умение

• представлять функционирование любого технического средства как дискретный процесс последовательного перехода объекта из состояния работоспособности в состояние отказа и из состояния отказа в работоспособное состояние;

• анализировать работу любого оборудования, аппаратуры, приборов и других технических средств с позиции надежности их функционирования, понимая, что этим свойством определяется эффективность эксплуатации активной части основных фондов;

Результаты изучения материала представляются:

1. самостоятельной работой по выполнению заданий 1÷5

2. сообщением на семинаре;

3. ответами на вопросы для контроля знаний;

4. ответами на тестовые задания.

4.1. Понятие и особенности свойства «надежность»

Надежность – это свойство объекта (изделия, оборудования, системы), заключающееся в его способности в определенных условиях и в течение некоторого временного периода выполнять свойственные ей функции без потери эффективности. Можно говорить, что надежность продукции проявляется в сохранении её качества в процессе эксплуатации и хранения. В этом определении, отражающим сущность надежности, качество является первичным понятием.

С чем связано понятие надежности? Прежде всего, с техническими изделиями (оборудование, установки, элементы машин и механизмов) и производственными системами. Объективной реальностью их эксплуатации в определенный период времени является переход изделия из состояния работы в состояние простоя, вызванное случайным отказом, который происходит по многочисленным причинам.

Графически переход работающего объекта из одного состояния в другое можно отобразить линейными графиками в виде временной диаграммы (рис. 4.1). На ней интервалы работы t₁, t₂,…,t_n и интервалы простоев чередуются во времени. Отображенная на рис. 4.1 последовательность чередующих интервалов работы и простоя изделия, представляет собой случайный процесс, особенность которого состоит в отличие друг от друга, как интервалов времени работы, так и простоев. По оси ординат отложено число состояний объекта (или простой системы), где H₀ – состояние работоспособности; H₁ – объект (или система) находится в состоянии простоя по причине отказа.

Р ис. 4.1. Временная диаграмма последовательности чередующихся

интервалов времени работы и простоев объекта

Отказ изделия, то есть незапланированная неисправность изделия, – случайное событие, которое происходит по причине множества факторов. Основные из них определяются качеством решения менеджментом следующих управленческих задач:

• разработка оптимального графика проведения планово-предупредительных ремонтов (профилактических мероприятий), то есть моментов (дат), определяющих выход изделия на ремонт и продолжительности этого ремонта;

• определение объема профилактических работ при плановой остановке изделия;

• адаптация изделий к разнообразным условиям эксплуатации;

• установление скрытых дефектов, внесенных при изготовлении изделия или образуемых из-за некачественных материалов, используемых в изделиях;

• отсутствие культуры технического обслуживания и эксплуатации;

• управление нагрузкой изделий с критическим сроков службы.

По своей сущности отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта по причине неисправности самого объекта или взаимосвязанных с ним объектов.

Характеристика отказов сведена в табл. 4.1.

Таблица 4.1. Виды и определения отказов объектов

Вид отказа	Определение
Внезапный отказ	Скачкообразное изменение значения одного или нескольких основных параметров объекта
Постепенный отказ	Постепенное изменение значения одного или нескольких основных параметров объекта
Зависимый отказ элемента	Отказ элемента, обусловленный повреждениями и отказами других элементов объекта
Полный отказ	Отказ, возникновение которого приводит к полной потери работоспособности объекта
Частичный отказ	Отказ, возникновение которого не исключает использование объекта по назначению, но при этом значения одного или нескольких основных параметров находится вне допустимых пределов
Сбой	Самоустраняющийся отказ, приводящий к кратковременной утрате работоспособности
Производственный отказ	Отказ, возникающий вследствие нарушения или несовершенства технологического процесса изготовления или ремонта объекта
Эксплуатационный отказ	Отказ, возникающий вследствие нарушения правил эксплуатации или вследствие влияния внешних воздействия
Неисправность	Состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований, установленных нормативно-технической документации

Все объекты разделяются как восстанавливаемые и невосстанавливаемые. Восстанавливаемый объект характеризуется тем, что в случае возникновения отказа работоспособность его подлежит восстановлению. В противном случае – объект невосстанавливаемый.

Примером невосстанавливаемых элементов служит электрическая лампочка, батарейка, ракета, снаряд, т.е. все то, что не подлежит восстановлению после отказа или потери работоспособности.

Невосстанавливаемый объект достигает предельного состояния при возникновении отказа или при достижении заранее установленного предельно допустимого значения срока службы или суммарной наработки.

Для восстанавливаемого объекта переход в предельное состояние определяется наступлением момента, когда дальнейшая эксплуатация невозможна или нецелесообразна вследствие следующих причин:

– становится невозможным поддержание его безопасности, безотказности или эффективности на минимально допустимом уровне;

– в результате изнашивания и (или) старения объект пришел в такое состояние, при котором ремонт требует недопустимо больших затрат или не обеспечивает необходимой степени восстановления исправности или ресурса.

Следует заметить, что один и тот же объект в зависимости от назначения может быть отнесен к тому или иному типу. Например, аппаратура метеоспутника во время полета считается невосстанавливаемой, а на земле восстанавливаемой.