Надежность – комплексное свойство технической системы.

Надежность - свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

Надежность является сложным, комплексным свойством, которое в зависимости от назначения и условий применения объекта может характеризоваться одним или сочетанием двух и более свойств: безотказности, долговечности, ремонтопригодности, сохраняемости.

Надежность технической системы

Безотказность Долговечность Ремонтопри- Сохраняемость

годность

Безотказность – свойство технической системы сохранять непрерывно работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки. Под наработкой понимается продолжительность или объем работы. Измеряется наработка в основном, в единицах времени. Но может и в единицах, характеризующих объем выполняемой работы.

Долговечность – свойство технической системы сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность – свойство технической системы, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов.

Сохраняемость – свойство технической системы сохранять значения показателей безотказности, долговечности, ремонтопригодности в течение и после хранения и транспортирования.

По каждому свойству высказать несколько поясняющих предложений: подчеркнуть непрерывность работоспособного состояния, выполнение требований по соблюдению ТО – и ремонтов, быстрого обнаружения причин возникновения отказов и т. д.

Показатели надежности.

3.1.Безотказность – свойство технической системы непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки. Под наработкой принять продолжительность или объем работы изделия. Наработка измеряется в единицах времени или в единицах, характеризующих объем выполняемой работы. Если представить процесс эксплуатации технического изделия на оси t (см. рис.2), то тогда t_i – наработка до первого отказа (t₁) и (или) между отказами, а t_Bi - время восстановления работоспособного состояния.

t₁ t_B1 t₂ t_B2 t_i t_Bi t_n t_Bn

· t

Рис. 2

Основными показателями безотказности являются вероятность безотказной работы – вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникнет. Обозначение вероятности безотказной работы в самом общем виде P(t). Вероятность отказа – F(t) = 1 – P(t).

Когда указывают конкретный интервал времени или объем наработки, то пишут Р(t=t₀), что означает вероятность безотказной работы в интервале от 0 до t₀. Используются также следующие показатели: средняя наработка до отказа – математическое ожидание наработки объекта до первого отказа; средняя наработка на отказ – отношение наработки восстанавливаемого изделия к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки. Обозначают буквой Т. При обработке статистической информации получают оценку средней наработки на отказ, и тогда применяют обозначение . Для приведенного примера

, где - наработка изделия;

n – число отказов за время этой наработки.

Остановимся еще на следующих показателях безотказности: гамма – процентная наработка, параметр потока отказов, интенсивность отказов.

Гамма – процентная наработка – наработка, в течение которой отказ изделия не возникнет с вероятностью , выраженной в процентах. Так, например, если говорят, что – наработка подшипников 1000 часов, то N = 100 из подшипников, поставленных на испытание, после наработки в 1000 час может отказать не более 10 подшипников, т.е. сохранить работоспособное состояние должны не менее 90 подшипников.

Параметр потока отказов – отношение среднего числа отказов восстанавливаемого изделия за произвольно малую его наработку к значению этой наработки. Если за наработку =200час. изделие имело n=3 отказов, то параметр потока отказов определится так час^-1

Теоретически это выражается формулой:

,

где ) – математическое ожидание М числа отказов n на интервале времени продолжительностью t + t;

- математическое ожидание числа отказов на интервале времени продолжительностью t.

Интенсивность отказов – условная плотность вероятности возникновения отказа невосстанавливаемого изделия, определяемая для рассматриваемого момента времени при условии, что до этого момента отказ не возник,

;

где – интенсивность отказов;

- плотность вероятности отказов;

- вероятность безотказной работы.

При определении интенсивности отказов по статистическим данным используют формулу:

;

где - оценка интенсивности отказов;

число отказавших объектов в интервале времени ;

- среднее число изделий, являющихся работоспособными в данный интервал времени .

;

где - число работоспособных изделий на начало и конец отрезка времени соответственно.

3.2. Долговечность – свойство технической системы сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Прежде чем назвать показатели долговечности введем термины: технический ресурс - наработка изделия от начала его эксплуатации или её возобновления после ремонта определенного вида до перехода в предельное состояние. Срок службы – календарная продолжительность от начала эксплуатации изделия или её возобновления после ремонта определенного вида до перехода в предельное состояние.

Из показателей долговечности остановимся на следующих:

Средний ресурс – математическое ожидание ресурса.

Назначенный ресурс – суммарная наработка изделия, при достижении которой применение по назначению должно быть прекращено.

Средний срок службы – математическое ожидание срока службы.

Назначенный срок службы – календарная продолжительность эксплуатации изделия, при достижении которой применение по назначению должно быть прекращено.

В отношении перечисленных показателей следует отметить, что при их применении следует указывать вид действий после наступления предельного состояния. Например, средний ресурс до капитального ремонта, полный средний ресурс (срок службы), полный назначенный ресурс (срок службы). Употребление термина «полный» означает, что изделие подлежит окончательному снятию с эксплуатации.

3.3. Ремонтопригодность – свойство технической системы, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов.

Основным понятием, используемым при рассмотрении вопросов, связанных с ремонтопригодностью изделия, является время восстановления работоспособного состояния. Под ним понимают продолжительность восстановления работоспособного состояния объекта. К операциям восстановления относятся: определение места и характера отказа, замена, ремонт, регулирование, контроль состояния элементов изделий и изделия в целом.

Основными показателями ремонтопригодности являются следующие.

Вероятность восстановления работоспособного состояния – вероятность того, что время восстановления работоспособного состояния изделия не превысит заданного.

Среднее время восстановления работоспособного состояния - математическое ожидание времени восстановления работоспособного состояния. Оценку среднего времени восстановления определяют по формуле:

.

При решении экономических вопросов используют в качестве показателя среднюю трудоемкость восстановления работоспособного состояния.

3.4. Сохраняемость – свойство технической системы сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и транспортирования изделия в установленных пределах.

Средний срок сохраняемости – математическое ожидание срока сохраняемости.

3.5. Комплексные показатели надежности.

Рассмотренные выше показатели надежности: вероятность безотказной работы, наработка на отказ, средний ресурс и т.д. – являются единичными показателями надежности, т.к. характеризуют только одно свойство. Теперь мы рассмотрим комплексные показатели надежности, т.е. те, которые характеризуют более одного свойства.

Коэффициент готовности – вероятность того, что изделие окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объектов по назначению не предусматривается.

Коэффициент готовности (К_г) характеризует количественно два свойства надежности: безотказность и ремонтопригодность. Стационарное значение коэффициента готовности определяют по формуле:

К_г ,

где Т – наработка на отказ;

Т_В – среднее время восстановления.

Формула может быть представлена .

Как видно из определения, коэффициент готовности характеризует готовность изделия к применению по назначению только в отношении его работоспособности, т.е. речь идет о вероятности застать изделие в работоспособном состоянии в любой момент времени, причем этот момент выбирается в тех интервалах времени, когда изделие должно выполнять заданные функции.

Коэффициент технического использования – отношение математического ожидания времени пребывания изделия в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к сумме математических ожиданий интервалов времени пребывания изделия в работоспособном состоянии, простоев, обусловленных техническим обслуживанием, и ремонтов за тот же период эксплуатации.

,

где – суммарная продолжительность простоев изделия на проведение технического обслуживания в течение заданного обслуживания в течение заданного периода эксплуатации.

Следует отметить, что для оценки коэффициента технического использования должен выбираться такой период эксплуатации, который содержит все виды технического обслуживания и ремонтов.