Надежность и техническое состояние системы, отказы и их классификация

Надежность – свойство готовности и влияющие на него свойства безотказности и ремонтопригодности, и поддержка технического обслуживания.

Данный термин используют только для общего неколичественного описания надежности.

В ранее действующем ГОСТ под надежностью понималось свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.

В данном определении необходимо отметить следующие особенности:

- непрерывность выполнения объектом заданных функций;

- надежность определяется в заданных интервалах времени, зависящих от конкретных режимов и условий применения;

- на целевые функции объекта накладываются ограничения, обусловленные установленными пределами значений параметров (например, отказ отдельных элементов ИИК может ограничить выполнение ее функций – прием и отображение информации в реальном времени, воспроизведение измерительной информации и пр.).

Готовность – способность изделия выполнить требуемую функцию при данных условиях в предположении, что необходимые внешние ресурсы обеспечены.

Надежность является комплексным свойством, зависящим от назначения системы и условий ее эксплуатации. Основными свойствами системы, обеспечивающими надежность, являются свойства безотказности, ремонтопригодности, долговечности и сохраняемости.

Безотказность – способность изделия выполнить требуемую функцию в заданном интервале времени при данных условиях.

«Данные условия» могут включать климатические, технические или экономические обстоятельства. Обычно предполагают, что в начале интервала времени изделие в состоянии выполнить требуемую функцию.

Ремонтопригодность – способность изделия при данных условиях использования и технического обслуживания к поддержанию или восстановлению состояния, в котором оно может выполнить требуемую функцию.

Долговечность – способность изделия выполнять требуемую функцию до достижения предельного состояния при данных условиях использования и технического обслуживания.

Сохраняемость – способность изделия выполнять требуемую функцию в течение и после хранения и (или) транспортирования.

Для различных объектов эти свойства могут иметь различную значимость. Для неремонтируемых систем надежность включает в себя в основном безотказность. Для ремонтируемых объектов одним из важнейших свойств, составляющих надежность, является ремонтопригодность. Количественно надежность оценивается с помощью показателей, которые выбираются и определяются с учетом особенностей системы, режимов и условий ее эксплуатации и последствий отказов.

Одними из основных понятий надежности являются понятия, характеризующие возможные технические состояния системы и переходы между ними.

Под техническим состоянием понимается состояние, которое характеризуется в определенный момент времени, при определенных условиях внешней среды, значениями параметров, установленных технической документацией на объект [21]. К факторам, под воздействием которых изменяется техническое состояние объекта, можно отнести действия климатических условий, старение с течением времени, операции регулировки и настройки в ходе изготовления или ремонта, замену отказавших элементов и т. п.

Об изменении технического состояния объекта судят по значениям диагностических (контролируемых) параметров, позволяющих определить техническое состояние объекта без его разборки [21].

В соответствии с [23] рассматриваются следующие виды состояний изделий.

Работоспособное состояние – состояние изделия, при котором оно способно выполнить требуемую функцию при условии, что предоставлены необходимые внешние ресурсы.

Изделие в одно и то же время может находиться в работоспособном состоянии для некоторых функций и в неработоспособном состоянии для других функций.

Неработоспособное состояние – состояние изделия, при котором оно неспособно выполнить требуемую функцию по любой причине.

Согласно [23] различают:

- неработоспособное состояние по внутренней причине: Неработоспособное состояние изделия, при котором оно неспособно выполнить требуемую функцию из-за внутренней неисправности или профилактического технического обслуживания;

- неработоспособное состояние по внутренней причине: Неработоспособное состояние изделия, при котором оно неспособно выполнить требуемую функцию из-за внутренней неисправности или профилактического технического обслуживания.

Неисправность (неисправное состояние)– состояние изделия, характеризующееся неспособностью выполнить требуемую функцию, исключая такую неспособность во время профилактического технического обслуживания или других запланированных действий или из-за нехватки внешних ресурсов.

Под предельным состоянием понимается состояние изделия, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна по причинам опасности, экономическим или экологическим.

В соответствии с [23] рассматриваются дополнительно следеющте виды состояний изделий:

- состояние функционирования: Состояние выполнения изделием требуемой функции;

- состояние нефункционирования: Состояние невыполнения изделием ни одной из требуемых функций;

- состояние готовности: Состояние нефункционирования изделия в требуемое время;

- свободное состояние: Работоспособное состояние нефункционирования изделия в нетребуемое время;

- занятое состояние: Состояние изделия, при котором оно выполняет требуемую функцию для потребителя (потребителей) и по этой причине недоступно для других потребителей;

- дежурное состояние: Состояние изделия быть способным выполнить требуемую функцию по запросу;

- критическое состояние: Состояние изделия, которое может привести к тяжелым последствиям: травмированию людей, значительному материальному ущербу или неприемлемым экологическим последствиям.

Объект из одного технического состояния в другое техническое состояние переходит из-за повреждения или отказа (рис. 1.1).

Повреждение – приемлемая для пользователя неполная способность изделия выполнить требуемую функцию.

Рисунок 1.1 – Диаграмма графа переходов между видами технического состояния восстанавливаемой системы:

1 – повреждение; 2 – отказ; 3 – переход в предельное состояние;

4 – восстановление исправности; 5 – восстановление работоспособности

Отказ – потеря способности изделия выполнить требуемую функцию.

Отказ является событием, которое приводит к состоянию неисправности.

Признаки (критерии) отказа – это заранее оговоренные признаки нарушения работоспособного состояния, по которым принимают решение о факте наступления отказа. При классификации отказов можно использовать такие понятия, как систематический отказ, полный отказ, частичный отказ.

Под систематическим отказом понимается многократно повторяющийся отказ, обусловленный неисправностями системы, заложенными при ее проектировании и изготовлении, полный отказ – система переходит в неработоспособное состояние, частичный отказ – отказ, после возникновения, которого система может быть использована по назначению, но с меньшей эффективностью.

По своей природе различают случайные отказы (отказы, обусловленные непредусмотренными перегрузками, дефектами материала, ошибками персонала или сбоями системы управления) и систематические отказы (отказы, обусловленные закономерными и неизбежными явлениями, вызывающими постепенное накопление повреждений: усталость, износ, старение, коррозия). При учете причинно-следственных связей различают независимые отказы (отказы, не обусловленные другими отказами) и зависимые отказы (отказы, обусловленные другими отказами).

Применительно к отказам необходимо рассматривать критерии, причину, характер и последствия. Критерий – это признак, позволяющий установить факт нарушения работоспособности, причина – суть неисправности или отказа, заложенная на различных этапах жизненного цикла, характер – конкретные изменения в системе, связанные с возникновением отказа, последствия – результат отказа. Классифицировать отказы можно в соответствии с признаками, представленными в табл. 1.1.

Таблица 1.1 – Классификация отказов

Признак классификации	Вид отказа
Характер изменения параметра (параметров) до момента возникновения отказа	Внезапный, постепенный
Обусловленность отказами других элементов системы	Независимый, зависимый
Характер проявления	Сбой (самоустраняющийся), перемежающийся, устойчивый
Наличие внешних проявлений	Очевидный (явный), скрытый (неявный)
Возможность использования по назначению после возникновения отказа	Полный, частичный
Этап жизненного цикла, на котором возникла причина отказа	Конструкционный, производственный, эксплуатационный
Время возникновения	В процессе функционирования, в процессе хранения, в процессе испытаний
Этап эксплуатации, на котором возник отказ	Приработка, нормальная эксплуатация, старение