Методики нормирования показателей надежности

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Комплексные показатели надёжности

Комплексные или обобщённые показатели надёжности характеризуют, как правило, вероятность выполнения объектом поставленных задач в соответствии с предназначением. Причём эти задачи должны выполняться в установленные сроки с соблюдением правил эксплуатации.

Выполнение объектом поставленных задач зависит от готовности к функционированию в момент поступления заявки на его применение, от успешности приготовления к действию за назначенное время и от отсутствия отказов за время использования по назначению. Все указанные события являются случайными и оцениваются вероятностными характеристиками.

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

Для расчёта коэффициента готовности (в его стационарном варианте) используют формулу:

, (1)

где Т - средняя наработка на отказ; ТВ - среднее время восстановления.

Коэффициент готовности характеризует готовность объекта к применению по назначению только в отношении его работоспособности в произвольный момент времени.

Коэффициент оперативной готовности - вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается, и, начиная с этого момента, будет работать безотказно в течение заданного интервала времени.

Коэффициент оперативной готовности характеризует надёжность объекта, необходимость применения которого возникает в произвольный момент времени, после которого требуется безотказная работа в течение заданного интервала времени.

Коэффициент технического использования - отношение математического ожидания суммарного времени пребывания объекта в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к математическому ожиданию суммарного времени пребывания объекта в работоспособном состоянии и простоев, обусловленных техническим обслуживанием и ремонтом за тот же период.

Коэффициент сохранения эффективности - отношение показателя эффективности использования объекта по назначению за определённую продолжительность эксплуатации к номинальному значению этого показателя, вычисленному при условии, что отказы объекта в течение того же периода не возникают.

Среди комплексных показателей надёжности наибольшее применение нашли коэффициент готовности и коэффициент технического использования. Техническая готовность достигается приведением системы в некоторое исходное состояние, обеспечивающее введение его в действие за определённое в нормативной документации время. Если на объекте выполняются действия, увеличивающие это время, то техническая готовность снижается.

Коэффициент технического использования характеризует долю времени нахождения объекта в работоспособном состоянии относительно общей продолжительности. Этот коэффициент наиболее информативен на объектах с непрерывным технологическим процессом, когда его остановка непосредственно связана с уменьшением выхода готовой продукции. Так, например, на ТЭЦ или на электростанциях остановка основного оборудования вызывает снижение выхода тепловой или электрической энергии, и поэтому коэффициент технического использования удобно рассчитывать и использовать для интегральной оценки надёжности объекта.

Коэффициент сохранения эффективности характеризует степень влияния отказов на эффективность применения объекта по назначению. В связи с тем, что содержание понятия эффективности и точный смысл показателей эффективности задаются в нормативной документации для каждого объекта индивидуально, расчёт данного коэффициента выполняется по зависимостям, принятым в отрасли.

2. Нормирование показателей надёжности

Нормированием надёжности называют установление в нормативно - технической документации количественных и качественных требований к надёжности. Нормирование надёжности включает комплекс мероприятий:

- выбор номенклатуры нормируемых показателей надёжности;

- технико-экономическое обоснование значений показателей надёжности объекта и его составных частей;

- задание требований к точности и достоверности исходных данных;

- формирование критериев отказов, повреждений и предельных состояний;

- задание требований к методам контроля надёжности на всех этапах жизненного цикла объекта.

Нормируемый показатель надёжности рекомендуется выбирать из совокупности показателей, предложенных в ГОСТ 27.003-83. С учётом ответственности объекта, условий эксплуатации, последствий возможных отказов, затрат на эксплуатацию и других факторов могут быть применены показатели не включённые в этот ГОСТ, но не противоречащие ему. Такое решение обычно принимается по согласованию между производителем техники и заказчиком объекта.

Величины нормируемых показателей надёжности имеют большое значение при определении стоимости объекта, при назначении изготовителем гарантийных обязательств, а также при разрешении конфликтных ситуаций между изготовителем и заказчиком в процессе эксплуатации.

При выборе номенклатуры нормируемых показателей надёжности обычно стремятся к их однозначности, явному физическому смыслу, возможности расчёта при проектировании и подтверждения в эксплуатации. При выборе учитывают важность объекта, условия и стоимость его эксплуатации, а также тяжесть последствий отказа.

При установлении гарантийного срока эксплуатации объекта важную роль играют значения нормируемых показателей надёжности. Чем выше безотказность и долговечность объекта тем большим может быть установлен гарантийный срок эксплуатации. Одновременно должна возрастать стоимость объекта. Длительность гарантийной наработки или гарантийного срока хранения должны быть достаточными для выявления и устранения скрытых дефектов.

Выбор и нормирование показателей надёжности выполняется в соответствии с ГОСТ 27.003-83. Выбор номенклатуры показателей надёжности начинается с разработки требований к объекту, которые оформляются в виде технического задания на его создание. Если объект создаётся по типовому проекту, то техническое задание содержит требования по надёжности, изложенные в общетехнических стандартах, технических условиях (ТУ), а также в ведомственных нормативных документах (например, СНиП).

В технических условиях, в разделе «Требования к надёжности» приводят: работоспособный надежность нормирование

- критерии предельного состояния объектов, применительно к которым установлены требования к долговечности и сохраняемости;

- критерии отказов объектов;

- определение понятия «выходной эффект» для объектов, применительно к которым требования к надёжности установлены с использованием показателя «коэффициент сохранения эффективности».

В разделе ТУ «Методы контроля (испытания, анализа, измерений)» указывают исходные данные для контроля показателей надёжности. А в разделе «Указания по эксплуатации (применению)» излагается характеристика системы технического обслуживания, а также требования к средствам технического обслуживания.

Технические условия должны обязательно содержать требования по метрологическому обеспечению и характеристику условий и режимов эксплуатации, в которых должно быть обеспечено выполнение требований по надёжности.

В общем случае при отсутствии установившихся нормативных документов (стандартов, ТУ, технических заданий, норм на проектирование и т.п.) для определения номенклатуры показателей надёжности ГОСТ 27.003-83 предусматривает подразделение объектов на две группы, в каждой из которых выделяют два вида. К первой группе (I) относят все объекты, для которых установлены критерии эффективности, известны последствия отказов и характер их влияния на эффективность. Все остальные объекты относят ко второй группе (II).

В каждой группе к объектам первого вида (1) относят те, для которых известны критерии разделения работоспособного и неработоспособного состояний, а сами объекты в процессе эксплуатации могут находиться только в одном из этих состояний. В остальных случаях объекты относят ко второму виду (2).

При выборе показателей долговечности к объектам вида 1 относят те, для которых могут быть однозначно установлены критерии предельного состояния. В остальных случаях объекты относят к виду 2.

Номенклатуру показателей долговечности выбирают с учётом следующих факторов:

- возможных последствий достижения объектами предельного состояния;

- эффективности существующих и планируемых средств и методов контроля технического состояния и прогнозирования остаточного ресурса;

- ожидаемого по опыту эксплуатации объектов-аналогов или из физических предпосылок основного механизма изменения технического состояния изделий в процессе эксплуатации;

- принципиальной возможности восстановления объектов, достигших предельного состояния, и планируемого способа проведения капитальных ремонтов (обезличенного или не обезличенного).

Для объектов этой группы, потеря работоспособности которых происходит только под действием эксплуатационных нагрузок, рекомендуется задавать в качестве показателя долговечности средний ТР (гамма - процентный ТР%) ресурс. В остальных случаях задают срок службы ТСЛ, ТСЛ%.

Для объектов, капитально ремонтируемых не обезличенным способом, задают показатели долговечности, характеризующие ресурс (срок службы) до первого ремонта, между ремонтами и до списания.

В качестве примера рассмотрим ещё номенклатуру показателей надёжности невосстанавливаемых объектов группы II, вида 1. Для задания показателей безотказности рекомендуется использовать среднюю наработку до отказа ТСР, или гамма - процентную наработку до отказа Т%, или интенсивность отказов (t), или вероятность безотказной работы P(t). Если достижение предельного состояния объектов необязательно связано с отказами, то наряду с показателями безотказности допускается задавать показатели долговечности - средний или гамма - процентный ресурс (срок службы).

Кроме выбора номенклатуры показателей надёжности, в понятие нормирование входит также выбор норм надёжности. Их выбирают с учётом:

- достигнутого уровня и выявленных тенденций повышения надёжности отечественных и зарубежных аналогов;

- результатов научно - исследовательских и опытно - конструкторских работ;

- технико - экономических возможностей промышленности.

Нормы показателей надёжности должны быть выбраны с учётом существующих ограничений массы, объёма и стоимости объекта. Они должны оптимизироваться по критерию заданной эффективности при минимизации суммарных затрат на разработку, изготовление, эксплуатацию и ремонт объектов или - по критерию достижения максимума эффективности при фиксированных суммарных затратах.

Нормы надёжности устанавливают применительно к режиму использования объекта и условиям эксплуатации, указанным в ТУ или в техническом задании. Эти нормы должны быть увязаны с нормами надёжности составных элементов объекта и с гарантийными обязательствами поставщиков комплектующих частей. Установлению норм должна предшествовать определённая научно - исследовательская работа, содержащая экономический анализ их достижимости, экспертную оценку оптимальности, а также проверку соответствия выбранных норм директивным документам.

Для ответственных объектов возможно задание индивидуальных показателей и соответственно индивидуальных норм надёжности. В этом случае все показатели надёжности имеют особое название »установленные», т.е. установленный ресурс, установленная наработка до отказа и т.д. Выбор и нормирование показателей надёжности уникальных и (или) ответственных объектов выполняются также в соответствии с ГОСТ 27.003-83, в котором приводятся соответствующие рекомендации.

Объект с индивидуальными (установленными) показателями надёжности, у которого появились отказы (или достигший предельного состояния) до истечения установленного времени наработки или установленного срока службы, считается нестандартным по критерию надёжности. Это же относится к индивидуальным показателям эффективности объектов.

Рассмотренные показатели надёжности являются инструментом наиболее общего анализа такого важного свойства технических систем как степень приспособленности к выполнению функций по предназначению. Подобный анализ может выполняться как при создании системы, так и на остальных этапах жизненного цикла. На каждом этапе существуют свои методы вычисления показателей надёжности, но общим остаётся их вероятностный смысл и единая структура, определённая ГОСТ 27.002-89.

Применение требований и рекомендаций государственных стандартов для выбора, нормирования и расчёта показателей надёжности обеспечивает получение достоверных оценок надёжности и имеет конечной целью повышение качества технических систем.

Размещено на Allbest.ru