1.3. Классификация отказов

Одним из важнейших понятий в теории надежности является отказ.

Отказ – это событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта. То есть отказом является выход за допустимые пределы параметра, характеризующего способность объекта выполнять требуемые функции. Если способность объекта выполнять требуемые функции характеризуется несколькими параметрами, то отказом считается выход за установленные пределы хотя бы одного из них.

Критерием отказа может являться признак или совокупность признаков нарушения работоспособного состояния объекта, установленные в нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Существует несколько видов классификации отказов.

По сроку наступления отказы делят на ранние, вызываемые скрытыми, не выявленными в процессе изготовления, приемки и испытаний дефектами^, и поздние или деградационные. Деградационными называют отказы, обусловленные естественными процессами старения, изнашивания, коррозии и усталости при соблюдении всех установленных правил и (или) норм проектирования, изготовления и эксплуатации.

Появление ранних отказов можно исключить соблюдением технологии изготовления объекта, а также обкаткой и приработкой объекта перед вводом его в эксплуатацию.

Деградационные отказы исключить нельзя, однако можно в процессе проектирования объекта и планирования регламентных работ заложить вероятность их появления на определенном этапе эксплуатации. Деградационные отказы планируют таким образом, чтобы вероятность их появления в течение заданного срока службы была мала, и они происходили на заключительном этапе эксплуатации объекта.

Разновидностью деградационного отказа является ресурсный отказ, то есть отказ, в результате которого объект достигает предельного состояния.

Чем больше информации мы имеем об объекте, тем более точно мы можем предсказать момент его отказа. Для получения информации о состоянии объекта применяются различные средства диагностики, а при прогнозировании момента наступления отказа на основании полученных данных используются методы расчета физических и химических процессов, составляющих причины отказов. Однако часто бывает трудно или вовсе невозможно предсказать отказ объекта. В одних случаях эта трудность связана с ограниченностью диагностических возможностей, в других – со сложностью моделирования процессов, приводящих к отказам. В связи со сказанным существует классификация отказов по возможности прогнозировать момент наступления отказа.

В зависимости от возможности прогнозировать момент их наступления отказы делят на постепенные и внезапные.

Постепенным называют отказ, возникающий в результате постепенного изменения значений одного или нескольких параметров объекта. Под внезапным понимают отказ, характеризующийся скачкообразным изменением значений одного или нескольких параметров объекта.

Конечно, владея достаточной информацией о состоянии объекта, можно предсказать появление любого отказа. В этом случае, даже если отказ произошел достаточно быстро, он не будет для нас внезапным и относится к категории постепенных отказов. Но если мы не смогли проследить состояние объекта, то не только быстро произошедший отказ, но и отказ, вызванный постепенным накоплением повреждений, будет для нас внезапным. Другими словами, внезапным считается отказ, появление которого не было предсказано заранее методами контроля и математического моделирования.

Отказы классифицируются также по причинам возникновения и по их последствиям.

По причинам возникновения отказы делят на конструктивные, производственные и эксплуатационные.

Конструктивным является отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленных правил и (или) норм проектирования и конструирования.

Производственным отказом называют отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленного процесса изготовления или ремонта, выполняемого на ремонтном предприятии.

Эксплуатационный отказ – это отказ, возникший по причине, связанной с нарушением установленных правил и (или) условий эксплуатации.

Классификация отказов по причинам возникновения используется для определения того, на какой этап существования объекта следует обратить особое внимание для устранения причин отказов.

Для деления отказов по их последствиям вводится понятие критичность отказа – совокупность признаков, характеризующих последствия отказа. Классификация отказов по критичности (например, по уровню прямых и косвенных потерь, связанных с наступлением отказа, или по трудоемкости восстановления после отказа) устанавливается нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документацией по согласованию с заказчиком на основании технико-экономических соображений и соображений безопасности.

Классификация отказов объекта по их последствиям используется для выбора нормируемых показателей надежности данного объекта и определения численных значений этих показателей.

По степени потери работоспособности отказы можно разделить на полные, соответствующие полной потере работоспособности, и частичные, соответствующие частичной потере работоспособности.

Многие отказы происходят вследствие вызванного другими отказами увеличения нагрузки на узлы и детали объекта. В зависимости от обусловленности другими отказами выделяют две категории отказов: независимые и зависимые. Независимый отказ не обусловлен другими отказами, а зависимый отказ обусловлен возникновением других отказов объекта.

По возможности обнаружения отказы разделяют на явные и скрытые.

Явный отказ – это отказ, обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования при подготовке объекта к применению или в процессе его применения по назначению. Скрытый – отказ, не обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования, но выявляемый при проведении технического обслуживания или специальными методами диагностики.

Разновидностями отказа являются сбой и перемежающийся отказ.

Сбой – это самоустраняющийся отказ или однократный отказ, устраняемый незначительным вмешательством оператора. Особенностью сбоя является то, что для его устранения не требуется ремонта. Например, если произошла остановка двигателя внутреннего сгорания вследствие прекращения подачи топлива из-за образования паровоздушной пробки в топливопроводе, то этот сбой можно устранить повторным запуском двигателя после его охлаждения или заправки более подходящего для данных условий работы топлива.

Перемежающимся называют многократно возникающий самоустраняющийся отказ одного и того же характера.

Необходимо делать различие между отказом и повреждением. Тогда как отказ заключается в нарушении работоспособности объекта, повреждением является событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохранении работоспособного состояния.

Иногда делят по характеру проявления на постепенные и внезапные, а постепенные – по возможности предсказания – на прогнозируемые и непр-е.