Безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость как составляющие комплексного понятия надежности.
Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторой наработки или в течение некоторого времени.
Наработка – продолжительность или объем работы объекта, измеряемая в любых неубывающих величинах (единица времени, число циклов нагружения, километры пробега и т. п.).
Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.
Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, поддержанию и восстановлению работоспособности путем проведения ремонтов и технического обслуживания.
Сохраняемость – свойство объекта непрерывно сохранять требуемые эксплуатационные показатели в течение (и после) срока хранения и транспортирования
Основные объективные и субъективные факторы, влияющие на надежность.
Технические объекты в процессе эксплуатации испытывают различные вредные воздействия. Эти вредные воздействия можно разделить на субъективные и объективные
Субъективные воздействия происходят из-за неправильных действий людей. Любое, даже полностью автоматизированное устройство требует периодического осмотра и ремонта, т.е обязана подвергаться воздействию людей. При том возможны приводящие к отказам неправильные действия людей, обусловленные недостатком знания, опыта, невнимательностью, а также плохой организацией работы.
Наряду с отрицательными субъективными факторами могут действовать и положительные, например, изобретательство и рационализаторство.
Объективные действия можно разделить на две группы:
a) общие воздействия, которым подвергаются все объекты данного типа;
b) частные воздействия, которым могут подвергаться отдельные конкретные образцы.
Как общие, так и частные воздействия могут быть постоянными или переменными.
К объективным воздействиям относятся
a) специальные условия работы;
b) климатические воздействия;
c) биологические воздействия.
Диаграмма Парето.
Диаграмма Парето — инструмент, позволяющий распределить усилия для разрешения возникающих проблем и выявить основные причины, с которых нужно начинать действовать.
Различают два вида диаграмм Парето:
1. Диаграмма Парето по результатам деятельности. Предназначена для выявления главной проблемы и отражает нежелательные результаты деятельности, связанные:
с качеством (дефекты, поломки, ошибки, отказы, рекламации, ремонты, возвраты продукции);
с себестоимостью (объем потерь; затраты);
сроками поставок (нехватка запасов, ошибки в составлении счетов, срыв сроков поставок);
безопасностью (несчастные случаи, трагические ошибки, аварии).
2. Диаграмма Парето по причинам. Отражает причины проблем, возникающих в ходе производства, и используется для выявления главной из них:
исполнитель работы: смена, бригада, возраст, опыт работы, квалификация, индивидуальные характеристики;
оборудование: станки, агрегаты, инструменты, оснастка, организация использования, модели, штампы;
сырье: изготовитель, вид сырья, завод-поставщик, партия;
метод работы: условия производства, заказы-наряды, приемы работы, последовательность операций;
измерения: точность (указаний, чтения, приборная), верность и повторяемость (умение дать одинаковое указание в последующих измерениях одного и того же значения), стабильность (повторяемость в течение длительного периода), совместная точность, тип измерительного прибора (аналоговый или цифровой).
Построение диаграммы Парето начинают с классификации возникающих проблем по отдельным факторам (например, проблемы, относящиеся к браку; проблемы, относящиеся к работе оборудования или исполнителей, и т.д.). Затем следуют сбор и анализ статистического материала по каждому фактору, чтобы выяснить, какие из этих факторов являются превалирующими при решении проблем.
В прямоугольной системе координат по оси абсцисс откладывают равные отрезки, соответствующие рассматриваемым факторам, а по оси ординат — величину их вклада в решаемую проблему. При этом порядок расположения факторов таков, что влияние каждого последующего фактора, расположенного по оси абсцисс, уменьшается по сравнению с предыдущим фактором (или группой факторов). В результате получается диаграмма, столбики которой соответствуют отдельным факторам, являющимся причинами возникновения проблемы, и высота столбиков уменьшается слева направо. Затем на основе этой диаграммы строят кумулятивную кривую.
Построение диаграммы Парето состоит из следующих этапов.
Этап 1. Сначала следует решить:
1. какие проблемы необходимо исследовать (например, дефектные изделия, потери в деньгах, несчастные случаи);
2. какие данные нужно собрать и как их классифицировать (например, по видам дефектов, по месту их появления, по процессам, по станкам, по рабочим, по технологическим причинам, по оборудованию, по методам измерения и применяемым измерительным средствам; нечасто встречающиеся признаки объединяют под общим заголовком «прочие»);
3. определить метод и период сбора данных.
Этап 2. Разработка контрольного листка для регистрации данных с перечнем видов собираемой информации.
Этап 3. Заполнение листка регистрации данных и подсчет итогов.
Этап 4. Разработка таблицы для проверок данных с графами для итогов по каждому проверяемому признаку в отдельности, накопленной суммы числа дефектов, процентов к общему итогу и накопленных процентов
Этап 5. Расположение данных, полученных по каждому проверяемому признаку, в порядке значимости и заполнение таблицы
Этап 6. Нанесение горизонтальной и вертикальной осей.
Вертикальная ось содержит проценты, а горизонтальная — интервалы в соответствии с числом контролируемых признаков.
Горизонтальную ось разбивают на интервалы в соответствии с количеством контролируемых признаков.
Этап 7. Построение столбиковой диаграммы
Этап 8. Проведение на диаграмме кумулятивной кривой (кривой Парето)
Этап 9. Нанесение на диаграмму всех обозначений и надписей, касающихся диаграммы (название, разметка числовых значений на осях, наименование контролируемого изделия, имя составителя диаграммы), и данных (период сбора информации, объект исследования и место его проведения, общее число объектов контроля).
Понятие вероятности безотказной работы и вероятности отказа. Их взаимосвязь.
Вероятность безотказной работы — это вероятность того, что в пределах заданной наработки или заданном интервале времени отказ объекта не возникает. Вероятность безотказной работы обратна вероятности отказа и вместе с интенсивностью отказов определяет безотказность объекта. Показатель вероятности безотказной работы определяется статистической оценкой: где — исходное число работоспособных объектов,
— число отказавших объектов за время .
Экспоненциальный закон распределения вероятности безотказной работы. Физический смысл интенсивности отказов.
Диаграмма жизненного цикла изделия. Её периоды.
Понятие наработки. Наработка на отказ.
Наработка– продолжительность или объем работы объекта. Наработка может быть как непрерывной величиной (продолжительность работы в часах, километраж пробега и т. п.), так и целочисленной величиной (число рабочих циклов, запусков и т.п.).
Наработка до отказа— наработка объекта от начала эксплуатации до возникновения первого отказа. Этот показатель характеризует восстанавливаемую систему.
Понятие ресурса. Средний ресурс. -процентный ресурс. Назначенный ресурс. Гарантийный ресурс.
Ресурс– суммарная наработка объекта от начала его эксплуатации или его возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние.
Средний ресурс– это математическое ожидание ресурса.
Гамма-процентный ресурс– это наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятность γ, выраженной в процентах.
Назначенный ресурс– суммарная наработка, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния.
Средний срок службы. Средний срок сохраняемости.
Средний срок службы– математическое ожидание срока службы.
Срок сохраняемости– календарная продолжительность хранения и (или) транспортирования объекта, в течение которого сохраняются в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность объекта выполнять заданные функции.
Средний срок сохраняемости– это математическое ожидание срока сохраняемости.
Ремонтопригодность и время восстановления.
Ремонтопригодность— свойство объекта, приспособленность к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путём технического обслуживания и ремонта.
Система, допускающая ремонт в процессе своей эксплуатации, называется восстанавливаемой. Некоторые системы в процессе выполнения своих функций в силу причин технического либо экономического характера проведение ремонтов не допускают.
Показатели ремонтопригодности
Вероятность восстановления работоспособного состояния — вероятность того, что время восстановления работоспособного состояния не превысит заданного.
Среднее время восстановления работоспособного состояния — математическое ожидание времени восстановления.
Интенсивность восстановления
Безотказность и способы её повышения.
Временное и информационное резервирование.
Резервирование — метод повышения характеристик надёжности технических устройств или поддержания их на требуемом уровне посредством введения аппаратной избыточности за счет включения запасных (резервных) элементов и связей, дополнительных по сравнению с минимально необходимым для выполнения заданных функций в данных условиях работы.
Временное резервирование состоит в образовании для отдельных элементов, групп элементов или системы в целом некоторого дополнительного времени, которое может быть использовано для восстановления технических характеристик без нарушения требований к выходным параметрам системы.
Временное резервирование обеспечивается:
- созданием запаса производительности путем увеличения быстродействия (пропускной способности) элементов;
- созданием запаса производительности путем параллельного включения в работу устройств одинакового назначения;
- созданием запасов продукции в промежуточных или выходных накопителях;
- снижением скорости развития неблагоприятных последствий отказов и скорости ухудшения выходных параметров системы.
2.5. Информационное резервирование состоит в образовании нескольких семантических адекватных источников информации или копий массивов информации, введении дополнительной информации, предназначенной для восстановления основной в случай ее искажения.
Информационное резервирование обеспечивается путем:
- помехоустойчивого кодирования информации;
- дублирования данных на различных устройствах;
- коррелированности данных измерений физических полей;
- использования данных, удовлетворяющих инвариантным соотношениям;
- использования избыточности алгоритмического или естественного языка.
Функциональное, нагрузочное и структурное резервирование.
Функциональное резервирование имеет место в многофункциональных системах, в которых отдельные элементы или группы элементов обладают способностью принимать на себя функции других отказавших элементов на время восстановления их работоспособности без существенного снижения технико-экономических показателей системы. При функциональном резервировании в отличие от структурного резервирования нет резервных элементов, т.е. таких элементов, которые могут быть изъяты постоянно без нарушения требований к техническим характеристикам системы.
Функциональное резервирование обеспечивается:
- установлением дополнительных связей между элементами;
- гибкостью и оперативностью перенастройки многофункциональных элементов на выполнение заданной функции;
- изменением режима функционирования.
Структурное резервирование осуществляется введением в структуру технических средств дополнительных (резервных) элементов, способных выполнять функции основных элементов при их отказе. Удаление этих элементов из системы при работоспособном состоянии основных не нарушает способности системы выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения.
Нагрузочное резервирование состоит в обеспечении запасов работоспособности при воздействии различных нагрузок (электрической, механической, термической и пр.) в процессе эксплуатации. Нагрузочное резервирование обеспечивается путем:
- создания запаса прочности с целью защиты от повышенных ударных и вибрационных нагрузок;
- использования элементов с повышенной допустимой рассеиваемой электрической мощностью;
- использования термостойких материалов;
- снижения коэффициента занятости изделия полезной работой.
Постоянное и динамическое резервирование.
Резервирование с реконфигурацией.
Техническая диагностика, диагностирование: определения.
Техническая диагностика — область знаний, включающая в себя сведения о методах и средствах оценки технического состояния машин, механизмов, оборудования, конструкций и других технических объектов.
Тестовое и рабочее диагностирование.
Множество возможных состояний объекта в контексте базовых понятий технической диагностики.
Понятие запаса работоспособности.
Работоспособность и дефекты в объекте. Их взаимосвязь.
Основные задачи диагностирования.
Техническая диагностика является составной частью технического обслуживания. Основной задачей технического диагностирования является сокращение затрат на техническое обслуживание объектов, и на уменьшение потерь от простоя в результате отказов
Общая схема формирования диагноза.
Диагностирование технических объектов включает в себя следующие функции:
- оценка технического состояния объекта;
- Обнаружение и определение места локализации неисправностей;
- прогнозирование остаточного ресурса объекта;
- мониторинг технического состояния объекта.
Общая схема диагностической системы.
Методы диагностирования машин механизмов, конструкций.
В зависимости от технических средств и диагностических параметров, которые используют при проведении диагностирования, можно составить следующий неполный список методов диагностирования:
органолептические методы диагностирования, которые основаны на использовании органов чувств человека (осмотр, ослушивание);
вибрационные методы диагностирования, которые основаны на анализе параметров вибраций технических объектов;
акустические методы диагностирования, основанные на анализе параметров звуковых волн, генерируемых техническими объектами и их составными частями;
тепловые методы; сюда же относятся методы диагностирования, основанные на использовании тепловизоров;
специфические методы для каждой из областей техники (например, при диагностировании гидропривода широко применяется статопараметрический метод, основанный на анализе задросселированного потока жидкости; в электротехнике применяют методы, основанные на анализе параметров электрических сигналов, и т. д.).
Магнито-порошковый и капиллярный методы.
Капиллярный метод также не уходит из их практики дефектологии, т.к. позволяет выявлять дефекты в изделиях не воспринимающих намагничивание. Объективно капиллярно магнитно-порошковый метод является более чувствительным и широко применяется в практике наряду с другими современными магнито-электрическими методами. Следует отметить и тот факт, что современные магнито-электрические способы выявления дефектов являются более производительными и менее трудоемкими в условиях массового производства однотипных деталей.
3. Основные методы обнаружения дефектов
3.1 Физические основы капиллярного метода выявления дефектов
Основой такого метода свойства некоторых жидкостей затекать в узкие каналы (капилляры) под действием сил поверхностного натяжения. Особое значение имеет смачивающая способность жидкостей. Обычно индикаторные жидкости плохо смачивают поверхности и не заполняют трещины по разным причинам. Для повышения смачивающей способности к капиллярным жидкостям добавляют специальные смачиватели с высокой проникающей способностью, например керосин. Кроме того, добавляют красители или порошки, которые испускают свет при их облучении ультрафиолетовыми лучами. В зависимости от таких добавок чувствительность заметно повышается. Этот (капиллярный) метод является самым простым и его основное назначение – выявление дефектов в немагнитных материалах. Технология простейшая: детали пропитывают (замачивают) в индикаторной жидкости, а затем удаляют излишки жидкости и протирают поверхность насухо. Затем деталь слегка подогревают, что заставляет жидкость вновь выступать из капиллярных дефектов. Растекаясь по поверхности индикаторная жидкость делает заметными места где есть несплошности материала дефекты.