Зависимость интенсивности отказов от времени

Лекция 5. Основные понятия теории риска(продолжение).

Основные понятия и определения теории надежности

Теория надежности опирается на совокупность различных понятий, определений, терминов и показателей, которые регламентируются в государственных стандартах (ГОСТ). Все термины и определения даются применительно к техническим объектам целевого назначения, рассматриваемым в периоды проектирования, производства, эксплуатации и испытании на надежность.

Введем некоторые термины и понятия, используемые в теории надежности.

Система – это технический объект, предназначенный для выполнения

определенных функций. Отдельные части системы (конструктивно обособленные, как правило) называются элементами.

Один и тот же объект в зависимости от той задачи, которую хочет решить конструктор (исследователь, проектировщик, разработчик), может рассматриваться как система или как элемент. Например, радиостанция обычно рассматривается как система. Однако она может стать элементом более крупного объекта – радиорелейной линии, рассматриваемой, как система. Следовательно, можно дать еще одно более полное определение элемента.

Элемент – это объект, представляющий собой простейшую часть системы, отдельные части которой не представляют самостоятельного интереса в рамках конкретного рассмотрения.

При проектировании – система (устройство) должна удовлетворять всем техническим требованиям. Эти требования можно разделить на:

- основные, обеспечивающие выполнение заданных функций;

- вспомогательные, связанные, с удобством эксплуатации, внешним видом и т.д.

В соответствии с этим все элементы системы делят на основные и вспомогательные. Вспомогательные элементы не связаны непосредственно с выполнением заданных функций системы и не влияют на возникновение отказа.

При построении логической структуры технической системы (ТС), предназначенной для исследования надежности, для упрощения расчетов имеет смысл принимать во внимание только основные элементы.

С точки зрения теории надежности любой технической объект (система, устройство, элемент) можно охарактеризовать его свойствами, техническим состоянием и приспособленностью к восстановлению после потери работоспособности:

При этом важнейшим комплексным свойством ТС является его надежность.

Введем основные определения, используемые для расчета надежности ТС.

Надежностью называется свойство ТС выполнять заданные функции, сохраняя во времени значение устанавливаемых эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, хранения и транспортировки.

Надежность включает в себя следующие свойства: безотказность, долговечность, сохраняемость и ремонтопригодность.

Безотказность – свойство ТС непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов называется долговечностью.

Сохраняемость – это свойство ТС непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение и после хранения и транспортирования. Сохраняемость характеризуется способностью объекта противостоять отрицательному влиянию условий хранения и транспортирования на его безотказность и долговечность. Продолжительное хранение и транспортирование объектов могут снизить их надежность при последующей работе по сравнению с объектами, которые не подвергаются хранению и транспортировке.

Ремонтопригодностью называется свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения ремонта и технического обслуживания. Данное свойство является очень важным, т.к. оно характеризует степень стандартизации и унификации элементов ТС, удобство их размещения с точки зрения доступности для контроля и ремонта, приспособляемость к регулировочным операциям и т.д.

Техническое состояние ТС в данный момент времени характеризуется исправностью или неисправностью, работоспособностью или неработоспособностью, а также предельным состоянием.

Исправным состоянием (исправностью) ТС называется такое ее состояние, при котором она соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией (НТД). Если ТС не соответствует хотя бы одному из этих требований, то она находится в неисправном состоянии.

Если ТС находится в состоянии, при котором она способна выполнить заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией (НТД), то она находится в работоспособном состоянии.

Неработоспособным состоянием ТС называется состояние, при котором значение хотя бы одного заданного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует установленным требованием НТД.

Понятие исправности шире понятия работоспособности. Неисправная ТС может быть работоспособной и неработоспособной – все зависит от того, какому требованию НТД не удовлетворяет данная ТС. Так, например, если погнут кожух или шасси, нарушено их лакокрасочное покрытие, повреждена изоляция проводников, однако параметры аппаратуры находятся в пределах нормы, то ТС считается неисправной, но в то же время работоспособной.

Исправная ТС всегда работоспособна.

При длительной эксплуатации ТС может достигнуть предельного состояния, при котором ее дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена из-за неустранимого нарушения требований безопасности, при уходе заданных параметров за установленные пределы, или неустранимого снижения эффективности эксплуатации ниже допустимой, или необходимости проведения среднего или капитального ремонта.

Исходя из возможности дальнейшего использования после отказа и приспособленности к восстановлению, все ТС можно классифицировать следующим образом:

Восстанавливаемой ТС называется такая ТС, работоспособность которой в случае возникновения отказа подлежит восстановлению в рассматриваемой ситуации, если же в рассматриваемой ситуации восстановление работоспособности данной ТС при ее отказе по каким либо причинам признается нецелесообразным или неосуществимым, то система называется невосстанавливаемой.

Ремонтируемой ТС называется система, неисправность или работоспособность которой в случае возникновения отказа или повреждения подлежат восстановлению. В противном случае, объект называется неремонтируемым (простейшим примером неремонтируемого объекта служат электролампочки).

Неремонтируемое устройство всегда является и невосстанавливаемым (например, резистор, конденсатор, и т.п.). В то же время, ремонтируемое устройство может быть как восстанавливаемым, так и невосстанавливаемым – все зависит от существующей системы технического обслуживания и ремонта, конкретной ситуации в момент отказа. Например, в условии эксплуатации телевизоров, отказавший кинескоп является изделием не восстанавливаемым; но на ремонтном заводе – уже восстанавливаемым; отказавший силовой трансформатор может оказаться в руках радиолюбителя восстанавливаемым элементом, если отсутствует запасной трансформатор.

Общим понятием является понятие ремонтопригодности. Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в приспособленности к выполнению его ремонта и техобслуживания.

На практике часто бывают такие ситуации, в которых требуется, чтобы устройство, находясь в режиме ожидания, и, потом, начав работать в произвольный момент времени, проработало бы безотказно в течение требуемого промежутка времени. Состояние работоспособности устройства в произвольно выбранный момент времени называется готовностью. Если при этом работоспособность устройства будет сохраняться в течение заданного интервала времени, то тогда обеспечивается так называемая оперативная готовность устройства.

Зависимость интенсивности отказов от времени

Для большинства ТС характерны три вида зависимостей интенсивности отказов (ИО) от времени, которые соответствуют трем «периодам жизни» этих устройств (рис. 2.1).

I. Первый вид характеристики. Здесь ИО монотонно уменьшается. Это соответствует периоду приработки, в котором проявляются дефекты технологии и изготовления и которые не свойственны конструкции.

II. Второй вид характеристики. Здесь ИО остается приблизительно постоянной. Это соответствует так называемому периоду нормальной эксплуатации. В этот период, как правило, возникают внезапные отказы, свойственные самой конструкции.

III. Третий вид характеристики. Здесь ИО постоянно возрастает. Это соответствует периоду износа, вызванного процессами старения. В этот период возникают, главным образом постепенные отказы.