Основы функционирования систем сервиса

Показатели ремонтопригодности

Вероятность восстановления работоспособного состояния - вероятность того, что время восстановления работоспособного состояния не превысит заданного, т.е.

,

где t_В - фактическая продолжительность работ по восстановлению работоспособного состояния объекта;

заданная (допустимая) продолжительность работ по восстановлению работоспособного состояния объекта.

При практических расчетах наиболее часто применяется экспоненциальный закон распределения восстановления, для которого справедливо соотношение

,

где интенсивность восстановления;

T_В - среднее время восстановления.

Среднее время восстановления - математическое ожидание времени восстановления работоспособного состояния.

Статистическое значение среднего времени восстановления работоспособности определяется следующим образом:

,

где t_вi - время, затрачиваемое на восстановление работоспособности по причине отказа; m - число отказов.

Следует отметить некоторую сложность оценивания ремонтопригодности объектов рассмотренными показателями. Это объясняется тем, что показатели , T_В зависят не только от свойств объекта, но и от системы восстановления: средств и методов восстановления, организации работ по восстановлению, квалификации специалистов по ремонту и техническому обслуживанию.

Показатели сохраняемости

Средний срок сохраняемости - математическое ожидание срока сохраняемости. (Понятие “сохраняемость” уже было рассмотрено.)

Гамма-процентный срок сохраняемости - срок сохраняемости, достигаемый объектом с заданной вероятностью , выраженной в процентах.

Комплексные показатели надежности

К таким показателям, отражающим несколько свойств объекта, относятся в первую очередь показатели готовности.

Коэффициент готовности - вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объектов по назначению не предусматривается. Этот показатель учитывает как показатель безотказности Т, так и показатель ремонтопригодности T_В:

.

Эта формула справедлива, если предусматривается немедленное начало восстановления отказавшего объекта. Коэффициент готовности не учитывает время, которое затрачивают на техническое обслуживание. Однако это время влияет на готовность объекта к выполнению основных функций при его использовании по назначению. Поэтому кроме коэффициента готовности используют более общий показатель - коэффициент технического использования.

Коэффициент технического использования - отношение математического ожидания интервалов времени пребывания объектов в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к сумме математических ожиданий интервалов времени пребывания объекта в работоспособном состоянии, простоев, обусловленных техническим обслуживанием и ремонтом за тот же период эксплуатации:

,

где математические ожидания времени пребывания объекта в работоспособном состоянии, суммарного времени простоев из-за технических обслуживаний, суммарного времени, затрачиваемого на ремонты, соответственно.

Для некоторых объектов характерно длительное ожидание использования по назначению (например, резервное оборудование транспортных средств). В режиме ожидания возможны отказы, поэтому возникает необходимость его восстановления. Для подобных объектов используют такой показатель как коэффициент оперативной готовности.

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:

K_ог = K_г^ожP(t_р),

где K_г^ож - коэффициент готовности объекта в режиме ожидания;

K_г^ож = T_ож / (T_ож + T_в);

T_ож - среднее время между отказами в режиме ожидания;

P(t_р) - вероятность безотказной работы объекта в течение заданного времени t_р (в рабочем режиме).

Коэффициент планируемого применения - доля периода эксплуатации, в течение которой объект не должен находиться на плановом техническом обслуживании и ремонте:

.

Чем безотказнее объект, чем выше его приспособленность к техническому обслуживанию и ремонту и чем совершеннее система технического обслуживания и ремонта, тем выше .

Здесь: t_э - продолжительность эксплуатации объекта;

- суммарные продолжительности планируемых технических обслуживаний и ремонтов объекта.

Коэффициент сохраняемости эффективности - отношение значения показателя эффективности за определенную продолжительность эксплуатации к номинальному значению этого показателя, вычисленному при условии, что отказы объекта в течение того же периода эксплуатации не возникают:

,

где - показатель эффективности объекта, эксплуатируемого в период времени t;

- то же, но при условии, что отказы за время t отсутствуют.

Факторы, влияющие на надежность систем

Для оценки надежности с помощью рассмотренных показателей необходимо учитывать факторы, влияющие на надежность. Эти факторы разбивают на две группы: субъективные и объективные.

Субъективные факторы

Субъективные факторы определяются деятельностью обслуживающего персонала. К субъективным факторам относятся: квалификация обслуживающего персонала; соблюдение правил эксплуатации; уровень организации технического обслуживания.

Квалификация определяется уровнем подготовленности персонала, знанием назначения и устройства оборудования, условий и правил эксплуатации, умением поддерживать его в работоспособном состоянии, предупреждать появление некоторых отказов и устранять причины возникших отказов. Хорошо подготовленный персонал может обеспечить эксплуатацию, например, транспортных средств с меньшими затратами сил и средств.

Соблюдение правил эксплуатации способствует содержанию транспортных средств в работоспособном состоянии. Эти правила предусматривают такие действия персонала, которые лучше обеспечивают эксплуатацию данного транспортного средства.

Уровень организации технического обслуживания характеризуется рядом мероприятий (профилактика, снабжение запасными частями и т.п.), направленных на обеспечение эксплуатации с высокими значениями коэффициента готовности. Невыполненная вовремя смазка может привести к отказу узла, а отсутствие в ЗИПе необходимого элемента не позволит быстро восстановить оборудование.

Объективные факторы

Объективные факторы определяются временем и условиями эксплуатации и включают: время эксплуатации; климатические факторы; механические факторы; биологические факторы; режимы работы.

Время эксплуатации является одним из основных факторов, который необходимо учитывать на всех этапах эксплуатации. В начальный период эксплуатации выполняются технологические и конструктивные недостатки, что приводит к возрастанию интенсивности отказов в этот период. Длительность этого интервала для различного оборудования может колебаться от нескольких десятков до сотен часов наработки. Для уменьшения этого интервала оборудование подвергается предварительной тренировке (прогону) в течение определенного времени с тем, чтобы до установки на транспортное средство оно выработало время приработки и ненадежные узлы были бы своевременно заменены.

После достаточно длительной эксплуатации (несколько тысяч часов работы) на состоянии оборудования начинает сказываться износ (старение), причиной которого являются физико-химические процессы, происходящие в элементах оборудования в течение всего времени эксплуатации. Оборудование начинает чаще отказывать:

а) у переменных резисторов, щеток электрических машин старение (износ) заключается в изменении сопротивления проводящего слоя и его стирании, монтажные провода приходят в негодность из-за высыхания и растрескивания изоляции;

б) механические и электромеханические элементы и узлы больше подвержены износу, чем старению (редукторы, реле, сельсины, подшипники ).

Скорость износа и старения определяется режимами и интенсивностью воздействия других факторов. С целью замедления процесса старения широко применяют герметизацию элементов или целых узлов. Износ механических элементов замедляется своевременным проведением профилактических мероприятий.

Климатические факторы включают: температуру окружающей среды; влажность и атмосферные осадки; атмосферное давление; солнечную радиацию.

Транспортные средства эксплуатируются при различных температурных условиях. Сезонные и суточные колебания температуры для различных районов приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Температурное влияние тем больше, чем больше скорость и частота изменения температуры. В наихудших в этом смысле условиях находится оборудование, расположенное вне помещений. При низких температурах пластмассы теряют прочность, резиновые изделия становятся хрупкими и растрескиваются, металлы делаются ломкими, нарушается регулировка зазоров и т.п. Повышенная температура способствует ускорению распада органических изоляционных материалов, перегреву и выходу из строя транзисторов.

Влажность является одним из наиболее сильно воздействующих на транспортные средства факторов. Влияние влажности сказывается на ускоренном разрушении лакокрасочных защитных покрытий, нарушении герметизации и заливок, нарушении электрической прочности радиоэлементов, окислении контактов.

Атмосферные осадки способствуют возрастанию влажности со всеми вытекающими последствиями. На оборудование, расположенное на судах, сильное влияние оказывают брызги и пыль морской воды.

Атмосферное давление оказывает воздействие на оборудование непосредственным и косвенным путем.

Изменение давления в зависимости от высоты полета имеет характер, приведенный в табл. 2.3.

С изменением давления изменяются значения допустимых пробивных напряжений, искажается форма сигналов. Косвенное влияние проявляется через ухудшение с понижением давления отвода тепла от элементов, что может привести к их перегреву. В связи с этим необходимо в процессе эксплуатации следить за состоянием систем охлаждения.

Таблица 2.3

Солнечная радиация приводит к тепловому воздействию ультрафиолетовых лучей. Тепловое излучение ухудшает условия охлаждения аппаратуры и способствует ее местному или общему перегреву. Воздействие ультрафиолетовых лучей приводит к активации процессов старения. Все это ведет к быстрому изменению параметров элементов (узлов), что влечет за собой появление отказов.

Механические факторы вызываются ударами и вибрациями в процессе эксплуатации. Удары и вибрации могут привести к нарушению целостности паек, контактов, разрушению электронных ламп, крепежных деталей. Характеристики по вибрациям и перегрузкам различных видов транспорта приведены в табл.2.4.

Практика показывает, что наиболее опасными являются вибрации с частотами 15 - 150 Гц и 175 - 500 Гц. Первому диапазону частот соответствует возникновение резонансных явлений в конструкциях аппаратуры, второму - резонансные явления в электронных лампах, приводящие к разрушению спаек из металла и стекла. Эти обстоятельства вызывают необходимость постоянно следить за средствами амортизации и креплением аппаратуры на транспортном средстве.

Таблица 2.4

Биологические факторы воздействуют на аппаратуру посредством живых организмов: грибковых образований (плесени), насекомых, грызунов и т.п.

Грибковые образования возникают во влажной атмосфере на деталях из органических материалов и питаются продуктами их разложения. Для исключения их возникновения необходимо регулярно выполнять осмотры, постоянно поддерживать условия эксплуатации, установленные эксплуатационной документацией.

Режимы работы оказывают существенное влияние на надежность элементов, узлов и всего оборудования в целом. Уменьшение нагрузок способствует увеличению надежности. Режим работы оценивается через коэффициент нагрузки

,

где Н_р - рабочая нагрузка; Н_о - номинальная нагрузка.

Естественно, что работа элементов при предельно допустимых нагрузках сокращает их срок службы и не гарантирует надежной работы. Коэффициент нагрузки для электротехнических средств обычно составляет 0,4 - 0,6, а для особо важной аппаратуры берется равным 0,1.

Характерное распределение отказов по объективным причинам показано в табл.2.5.

Таблица 2.5

Следует отметить, что улучшению эксплуатации способствует надежно работающая служба сбора и обработки данных эксплуатации транспортных средств. Эта информация позволяет быстрее совершенствовать технические средства, улучшать их характеристики, лучше организовать систему технического обслуживания, обоснованно обеспечивать ЗИПом и прогнозировать возможные отказы.

Методы, используемые для определения показателей надежности

Математические (аналитические) методы

Для определения показателей надежности широко используются математические методы.

Сущность использования математических методов состоит в следующем.

1. Анализируется объект и строится так называемая структурная схема надежности (ССН) - условная схема, учитывающая влияние элементов и связей между ними на работоспособность оборудования в целом (объекта). Она может существенно отличаться от структурной и функциональной схем объекта.

Возможны два вида соединения элементов: последовательное и параллельное.

Последовательное соединение элементов имеет место в том случае, когда отказ каждого из них приводит к отказу объекта. Например, для обеспечения потребителей электроэнергией на судне используется два маломощных генератора G1, G2, соединенных параллельно. Отказ хотя бы одного из них приводит к прекращению подачи потребителям требуемой электроэнергии. Поэтому ССН в этом случае имеет вид, приведенный на рис. 2.5.

Рис.2.5. Последовательное соединение генераторов

Если отказ части элементов объекта не приводит к его отказу, то ССН представляется параллельным соединением элементов (рис. 2.6).

Для объекта, состоящего из N элементов, которые функционально необходимы, ССН имеет вид, приведенный на рис. 2.7.

В этом случае показатели безотказности объекта рассчитывают через показатели элементов по следующим формулам:

интенсивность отказов

;

вероятность безотказной работы

.

Если , то .

В случае использования экспоненциального закона распределения времени безотказной работы

,

где ti - необходимая продолжительность выполнения функций i-м элементом объекта.

При идентичности всех N элементов

.

2. Для определения показателей широко используется аппарат теории вероятностей (так как все показатели являются случайными величинами).

3. Применительно к механическим элементам объектов показатели надежности определяются не только с помощью методов теории вероятностей, но и методов, основанных на теории прочности, упругости, текучести материалов, из которых изготовлены эти элементы. Особенно важно такое комбинированное использование методов для определения показателей долговечности объектов.

Статистические методы

Методы сбора, обработки данных о состоянии объектов в процессе их эксплуатации используются для определения показателей надежности в двух направлениях:

1) для определения , а затем на их основе аналитическими методами - остальные показатели надежности;

2) для определения непосредственно интересующих нас показателей надежности только статистическим путем.

Статистические методы определения показателей надежности предполагают использование теории математической статистики для определения:

§ средних значений рассматриваемых случайных величин;

§ дисперсий этих величин;

§ законов распределения этих величин;

§ оценки достоверности (степени доверия) полученных результатов.

Методы ускоренных испытаний

Эти методы используются при отсутствии необходимых статистических данных и предполагают постановку элементов, отдельных устройств в режимы, заведомо более тяжелые, чем нормальный. Полученные данные по продолжительности безотказной работы затем «приводятся» к нормальному режиму, т.е. по определенным корректировочным зависимостям находятся показатели для нормального решения.

Таким образом, искусственное ужесточение условий работы элементов позволяет в течение короткого времени оценить их возможности по выполнению своих функций.

Недостатки методов ускоренных испытаний:

§ трудности установления корректировочных зависимостей;

§ не для всех элементов можно проводить такие испытания;

§ метод связан с материальными затратами (искусственный вывод из строя элементов).

К наиболее сложным, но и наиболее важным методам оценки надежности транспортных средств относятся методы, основанные на теории прочности, а также теориях упругости, текучести и др. Этими методами оценивается, в первую очередь, свойство долговечности транспортных средств, транспортного оборудования и других составных частей транспортных систем.

Рассмотрим вначале методы определения безотказности транспортных систем сервиса.

Размещено на Allbest.ru