 |
Понятие «отказ» в теории надежности
|
|
|
|
Отдельного рассмотрения требует такой термин, как «Отказ». Это ключевое понятие в теории надежности. Переход из исправного состояния в неисправное, но работоспособное состояние происходит из-за повреждений. Переход объекта в неработоспособное состояние осуществляется через отказ. Отказ есть событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта. Именно возникновение отказов в процессе функционирования техники стимулировало появление и развитие теории надежности. Поэтому отказ по праву считается ключевым понятием в теории надежности. И не случайно, что главным из свойств, составляющих надежность, является безотказность. На практике главная деятельность людей, обслуживающих технику, заключается в устранении отказов, в восстановлении работоспособного состояния объектов. Ну и, конечно, обслуживающему персоналу всегда интересно знать о прогнозе в смысле возникновения отказов, интересно знать ожидаемое время безотказной работы. Это позволяет оценивать эффективность технических систем при выполнении свойственных им задач, рассчитывать потребное количество запасных частей для замены отказавших. Проведение технического обслуживания, установление периодичности профилактических работ также базируется на учете возможных отказов. Короче говоря, отталкиваясь от такого понятия, как «отказ» была разработана теория надежности.
Для различения отказов их классифицируют. Различают классификацию отказов математическую (вероятностную) и классификацию инженерную (физическую).
По причинам возникновения отказы могут быть конструктивными, производственными, эксплуатационными и деградационными.
|
|
|
Конструктивный отказ возникает по причине несовершенства или нарушения установленных правил и норм проектирования и конструирования. Очевидно, что совершенство конструкции технических объектов во многом зависит и от человеческого фактора, а именно, от таланта конструкторов-разработчиков. Именно они призваны обеспечить отсутствие «слабых звеньев» в конструкции разрабатываемой техники.
Производственный отказ возникает по причине несовершенства или нарушения установленного процесса изготовления или ремонта. Можно хорошую конструкцию загубить тем, что принято называть низкой «культурой производства».
Эксплуатационный отказ возникает по причине, связанной с нарушением установленных правил и условий эксплуатации. Любой образец техники имеет комплект эксплуатационной документации, разработанной с учетом рекомендаций теории надежности. Задача обслуживающего персонала состоит в строгом выполнении инструкций по эксплуатации. Когда это не выполняется, может возникнуть эксплуатационный отказ. Нередко такие отказы возникают при невыполнении или низком качестве каких-либо мероприятий технического обслуживания, упреждающего отказы.
Деградационный отказ обусловливается естественными процессами старения, изнашивания, коррозии и усталости при соблюдении всех установленных правил и норм проектирования, изготовления и эксплуатации. Каждый образец техники имеет вполне определенный ограниченный ресурс. Конечно, размер этого ресурса зависит от совершенства конструкции и «культуры производства», но он всегда конечен. Старение характерно не только для живых существ, но и для технических объектов.
По характеру проявления отказы можно также разделить на случайные и систематические. Случайные отказы могут быть вызваны перегрузками, дефектами материалов и изготовления, ошибками персонала, сбоями. Чаще всего проявляются в неблагоприятных условиях эксплуатации.
|
|
|
Систематические отказы возникают по причинам, вызывающим постепенное накопление повреждений (время, температура, облучение). Выражаются в виде износа, старения, коррозии, залипания, утечки и т.д.
Отказы нельзя смешивать с дефектами. Дефектом называется каждое отдельное несоответствие объекта требованиям, установленным нормативной документацией. Этот термин применяем ко всем видам промышленной и непромышленной продукции.
Полный отказ ведет к полной потере работоспособности. Частичный отказ ведет к частичной потере работоспособности.
Математическая классификация отказов:
Постепенные отказы - развиваются во времени и связаны со старением, износом, усталостной прочностью и другими факторами изменения свойств материала.
Внезапные отказы – на вероятность их появления не влияет время предыдущей работы.
Совместные отказы – отказы элементов объекта, могущие одновременно появиться в количестве двух и более.
Несовместные отказы – отказы, из которых никакие два не могут появиться вместе.
Независимые отказы – вероятности их появления не зависят друг от друга.
Зависимые отказы – вероятность появления одного отказа связана с вероятностью появления другого.
Инженерная классификация отказов:
1. По выявлению:
– до выполнения функций;
– во время выполнения функций.
2. По последствиям:
– без последствий;
– приводит к невыполнению функций;
– приводит к происшествиям.
3. По причинам:
– конструктивно-производственные ошибки;
– ошибки оперативного персонала;
– внешние или случайные причины.
4. По способу устранения:
– восстановление работоспособности на месте эксплуатации;
– частичный ремонт в ремонтных службах;
– капитальный ремонт;
– списание объекта.
Кроме понятия «отказ» в прикладной теории надежности и на практике могут использоваться другие понятия, связанные с нарушением работоспособности объекта:
Поломка – повреждение объекта, которое может быть устранено силами экипажа или ремонтных служб, не влекущее гибели людей.
Происшествие – событие, связанное с нарушением функционирования объекта вследствие его разрушения или повреждения.
|
|
|
Авария – такое повреждение объекта, при котором его восстановление нецелесообразно по экономическим критериям (но не влечет гибели людей).
Катастрофа – полное разрушение объекта, обычно влекущее гибель людей.
Как известно, до появления теоретических основ надежности, о надежности технических объектов говорили обычно в качественном плане. Это звучало примерно так: «этот объект надежный, а тот ненадежный». Действительно, если объект чаще находился в нерабочем состоянии, чем в рабочем, его вряд ли можно было назвать надежным. Но по мере развития техники стали возникать естественные вопросы: чего нам ожидать на предполагаемом периоде работы техники; каков прогноз сохранения работоспособного состояния; какой назначать ресурс технического объекта; какое количество запасных частей необходимо иметь на планируемый период эксплуатации; как повысить надежность технической системы, если элементная база обладает недостаточной надежностью? Эти и другие задачи привели к разработке теории надежности. А теория надежности технических объектов немыслима без количественных характеристик и, соответственно, методов их расчета.
Исследование надежности техники началось с рассмотрения невосстанавливаемых технических объектов, то есть, объектов работающих до первого отказа, который в данных условиях эксплуатации является и последним. Когда мы говорим о восстановлении, то имеем в виду восстановление работоспособного состояния технического объекта. Следует заметить, что свойство восстанавливаемости зависит не столько от конструкции технического объекта, сколько от условий его эксплуатации. Так, например, вышедшая из строя ракета в условиях корабля является невосстанавливаемым объектом, а в условиях базы вооружения или в условиях завода - изготовителя, безусловно, является восстанавливаемой.
Очевидно, что сложные комплексы вооружения являются восстанавливаемыми системами. Деятельность личного состава во многом заключается в поддержании их работоспособного состояния. В то же время понятно, что восстановление работоспособности сложных систем производится, как правило, заменой невосстанавливаемых элементарных устройств. Для этого на объектах эксплуатации имеется комплект запасных частей. Поэтому знание характеристик надежности невосстанавливаемых объектов, умение их оценить на практике, безусловно, важно для персонала, эксплуатирующего технику. Следует подчеркнуть тот факт, что разработка основ теории надежности началась с изучения характеристик именно невосстанавливаемых элементов, этих «кирпичиков», из которых строится «здание» любой технической системы.
|
|
|
