Надежности изделий
Методика выбора оптимальных показателей
Большое разнообразие изделий (технических устройств), условий их применения и предъявляемые к ним требования выдвигают в число важнейших вопросы выбора оптимальной номенклатуры и норм показателей надежности изделий, предназначенных для решения конкретных задач.
Показатели надежности должны удовлетворять определенным требованиям, по соответствию которым можно оценивать оптимальность выбора показателя, т.е. сделать вывод, позволят ли показатель (или ряд показателей) качественно и количественно сравнивать (оценивать) различные варианты конструкций изделия, нормировать показатель, контролировать достигнутый уровень надежности и вносить в нормативно-техническую документацию на изделие. Таким образом, выбранные показатели должны характеризовать потребительские свойства изделия и составлять часть общей оценки его функционирования.
На выбор нормируемых (прямо или косвенно входящих в общую оценку функционирования изделия) показателей надежности оказывает влияние модель эксплуатации.
Конструктивное решение изделия, характер и режим использования изделия, характер и режим использования по назначению, последствия отказов – эти три основные критерия (признака) являются определяющими при выборе оптимальных показателей надежности изделия по ГОСТ27.003-83.
Для определения номенклатуры показателей надежности изделия подразделяют на две группы: I (вид 1 или 2) и II (вид 1 или 2).
К изделиям I группы относятся изделия, для которых установлены критерии эффективности, последствия отказов и характер их влияния на эффективность.
В остальных случаях изделия относят к группе II.
К изделиям вида 1 при выборе показателей безотказности, ремонтопригодности и комплексных относятся изделия, которые в процессе эксплуатации до предельного состояния могут находиться в одном из двух состояний – работоспособном или неработоспособном, причем критерии разделения указанных состояний (критерии отказа) однозначно сформулированы.
В остальных случаях изделия относят к виду 2.
К изделиям вида 1 при выборе показателей долговечности относятся изделия, для которых могут быть однозначно установлены критерии предельного состояния.
Выбор номенклатуры показателей надежности совокупности изделий данного типа приведен в таблице 5.
Выбор номенклатуры показателей надежности единичного изделия данного типа приведен в таблице 6.
Выбранную номенклатуру показателей надежности дополнительно уточняют экспертным методом для учета специфики изделий и условий их эксплуатации по ГОСТ 23554.0-79 и ГОСТ23554.1-79.
Таблица 5
Выбор номенклатуры показателей надежности совокупности изделий данного типа
| Группа изделия | Вид изделия | Номенклатура показателей | ||||
| Безотказность | Долговечность | Ремонтопригодность | Сохраняемость | Комплексные | ||
| I | - | Тр (Трγ) или Тсл (Тслγ) | S или Sто Sр Sв | Тс (Тсγ) | Частный случай Кэф | |
| Показатели долговечности основных составных частей | Кэф | |||||
| II | Невосстанавливаемые | Тср или Тγ или λ(t) или Р(t) | - | - | ||
| Восстанавливаемые | То или ω(t) | Тр (Трγ) или Тсл (Тслγ) | Тв или Рв(t) | |||
| Показатели надежности основных составных частей |
Таблица 6
Выбор номенклатуры показателей надежности совокупности изделий данного типа
| Группа изделия | Вид изделия | Номенклатура показателей | ||||
| Безотказность | Долговечность | Ремонтопригодность | Сохраняемость | Комплексные | ||
| I | - | Тр (Трγ) или Тсл (Тслγ) | - | Тсу (Тсн) | Частный случай Кэф | |
| Показатели долговечности основных составных частей | Кэф | |||||
| II | Невосстанавливаемые | Ту | - | - | ||
| Восстанавливаемые | То или Ту | Тру (Тслу) или Трн (Тслн) | ||||
| Показатели надежности основных составных частей |
Выбор нормируемых показателей надежности может быть проведен по упрощенной методике с последующей корректировкой по ГОСТ27.003-89.
Приведенные выше критерии (конструктивного решения, характер и режим использования по назначению, последствия отказов) образуют три соответствующих класса, каждый из которых, в свою очередь подразделяются, по признакам: (ремонтопригодности; ограничения продолжительности эксплуатации; доминирующего фактора при оценке последствий отказов) делятся на подклассы. По признаку режима использования по назначению (временного) второй класс делиться на три группы.
В таблице 7 приведены 10 групп шифров и соответствующие им нормируемые показатели надежности.
Цифры шифра, определенного по приведенной таблице обозначают:
- первая цифра – номер подкласса из первого класса – ремонтируемое изделие или неремонтируемое;
- вторая цифра – номер подкласса из второго класса – критерий ограничения продолжительности эксплуатации;
- третья цифра – номер группы из второго класса – временной режим использования;
- четвертая цифра – номер подкласса из третьего класса - доминирующий фактор при оценке последствий отказа.
При формальном подсчете всех возможных сочетаний факторов, по которым классифицируются изделия, получается 18 шифров для неремонтируемых изделий и 75 для ремонтируемых изделий. Однако, учитывая, что сочетания не могут быть произвольными, так как они обусловливаются внутренней взаимосвязью изделий и условий их эксплуатации, многие из сочетаний можно исключить как не типичные или просто невозможные.
Анализ всех возможных сочетаний позволяет выявить 35 сочетаний признаков (шифров), соответствующих реальным моделям эксплуатации изделий и влияющих на выбор их показателей надежности. Эти 35 шифров (9 для неремонтируемых и 26 для ремонтируемых изделий) составляют основу методического подхода по выбору и обоснованию нормируемых показателей надежности изделий приведены в таблице 9.
Оптимальная номенклатура показателей надежности изделий конкретного назначения определяется назначением изделия, условиями его эксплуатации, особенностями конструктивного решения и другими характеристическими факторами.
Для изделий приборостроения и средств автоматизации основными нормируемы показателями надежности, характеризующими безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость, являются:
- вероятность безотказной работы;
- параметр потока отказов;
- наработка на отказ;
- среднее время восстановления;
- коэффициент готовности;
- гамма-процентный срок сохраняемости;
- средний срок службы.
Таблица 8
Шифры номенклатуры показателей надежности
| № и определение класса | Признак деления на подклассы | Номер определение подкласса изделий | Признак деления на группы | Номер и определение группы |
| 1 Факторы конструктивного решения | Ремонтопригодность | 1 - неремонтируемые 2 - ремонтируемые | - | - |
| 2 Факторы характера и режима использования по назначению | Ограничения продолжительности эксплуатации | Неремонтируемые изделия 1- до отказа; 2 - до отказа или до достижения предельного состояния; 3 - до отказа или до окончания выполнения требуемых функций; Ремонтируемые изделия 1 - до первого отказа; 2 - до первого отказа или до достижения предельного состояния; 3 - до первого отказа или до окончания выполнения требуемых функций; 4 - до достижения предельного состояния; 5 - до предельного состояния в «режиме ожидания» либо до отказа или до окончания выполнения требуемых функций в «режиме работы» | ||
| 3 Временной режим использования по назначению | 1 - непрерывный режим; 2 - циклический регулярный режим; 3 - циклический нерегулярный режим | |||
| 4 Факторы последствий отказа | Доминирующий фактор при оценке последствий отказа | Неремонтируемые изделия 1 - факт отказа; 2 - факт выполнения или невыполнения изделием заданных ему функций в заданном объеме Ремонтируемые изделия 1 - наличие отказа независимо от длительности простоя; 2 - факт выполнения или невыполнения изделием заданных ему функций в заданном объеме; 3 - факт вынужденного простоя; 4 - наличие отказа и вынужденного простоя; 5 - факт выполнения или невыполнения изделием заданных ему функций в заданном объеме при произвольном моменте начала «режима работы» |
Таблица 9
| Шифр изделия | Показатели надежности |
| 1111 2111 1121 2121 1131 2131 | Тср – средняя наработка до первого отказа |
| 1211 2211 1221 2221 1231 2231 | Тср у – условная средняя наработка до отказа Тр – ресурс (вопрос о том, какой ресурс выбирается в качестве показателя – гамма-процентный, средний и т.п. решается при нормировании показателя надежности (Тр и Тсл) |
| 1222 2232 1232 2422 2222 2432 | Р(t) – вероятность безотказной работы, Тр, или (Тр и Тсл) |
| 1312 2312 | Р(t) – вероятность безотказной работы |
| ω(t) или (Т) среднее значение потока отказов за ресурс или наработка на отказ Тр или (Тр и Тсл) | |
| Кти – коэффициент технического использования Тр или (Тр и Тсл) | |
| Кг – коэффициент готовности Тр или (Тр и Тсл) | |
| Кти – коэффициент технического использования ω(t) или (Т) среднее значение потока отказов за ресурс или наработка на отказ Тр или (Тр и Тсл) | |
| Кг – коэффициент готовности ω(t) или (Т) среднее значение потока отказов за ресурс или наработка на отказ Тр или (Тр и Тсл) | |
| 2415 2515 2425 2525 2435 2535 | Ког – коэффициент оперативной готовности Тр или (Тр и Тсл) |
Задание:
Выбрать и обосновать показатели надежности для изделий (струйный принтер)