Надійність
Наді́йність — властивість технічних об'єктів зберігати протягом встановленого часу значення всіх параметрів, які характеризують здатність виконувати потрібні функції в заданих режимах та умовах застосування, технічного обслуговування, зберігання та транспортування[1]. Під технічними об'єктами розуміють пристрої, прилади, механізми, машини, комплекси обладнання, будівельні конструкції і споруди, технологічні операції і процеси, системи зв'язку, інформаційні системи, автоматизовані системи управління технологічними процесами тощо.
Методи теорії і практики дослідження надійності базуються на застосуванні апарату теорії імовірностей і випадкових процесів, математичної статистики, моделювання.
Під час оцінювання надійності машини користуються такими термінами і поняттями:
- Граничний стан (англ. limit state, ultimate state) — стан об'єкта, за якого його подальша експлуатація неприпустима чи недоцільна[2].
- Пошкодження — подія, яка полягає в порушенні справного стану об'єкта, коли зберігається його працездатність[1].
- Термін служби — календарна тривалість експлуатації об'єкта від початку чи її поновлення після ремонту до переходу в граничний стан[1].
- Безвідмовність — властивість об'єкта виконувати потрібні функції в певних умовах протягом заданого інтервалу часу чи наробітку[1]. Ця властивість особливо важлива для машин, відмова яких може спричинити людські жертви (літальні апарати) або значні матеріальні ушкодження. Такі відмови називаються катастрофічними.
- Ремонтопридатність (англ. maintainability) — властивість об'єкта бути пристосованим до підтримання та відновлення стану, в якому він здатний виконувати потрібні функції за допомогою технічного обслуговування та ремонту[1]. Ремонтопридатність характеризується або середнім проміжком часу простою для профілактики, відшукання місця пошкодження і його усунення, або ймовірністю виконання технічного обслуговування і ремонту протягом заданого часу. Високий ступінь ремонтопридатності досягається застосуванням в конструкціях елементів і вузлів, які легко замінюються.
- Довговічність — властивість об'єкта зберігати працездатний стан або виконувати потрібні функції до настання граничного стану при встановленій системі технічного обслуговування і ремонту[3][1]. Кількісним показником довговічності є технічний ресурс або термін служби. Призначеним ресурсом називається сумарний наробіток виробу, у разі досягнення якого експлуатація має бути припинена незалежно від його стану. Середній ресурс — математичне очікування ресурсу, гама‐відсотковий ресурс — наробіток, впродовж якого не досягається критичний стан із заданою ймовірністю γ у відсотках (зазвичай γ = 80…90%).
- Збережуваність — властивість об'єкта зберігати в заданих межах значення параметрів (безвідмовності, довговічності і ремонтопридатності), що характеризують здатність об'єкта виконувати потрібні функції, під час і після зберігання та (чи) транспортування[1]. Властивість збережуваності має важливе значення для виробів, що мають відносно малий коефіцієнт використання за часом.
- Закон розподілу ресурсу — ймовірність відмови Q(t)
- Імовірність безвідмовної роботи P(t)=1-Q(t)
- λ(t) — інтенсивність імовірності відмови — це питома умова ймовірність відмови на нескінченно малому проміжку від t до t+Δt при умові що на проміжку часу від 0 до t відмови не було.
- Щільність імовірності відмови, за законом:
- Гаусса:
- Експоненційним:
- Вейбула
- Релея
- Гаусса:
- Математичне очікування (середній ресурс)
- Дисперсія часу до відмови
Теорія надійності — наукова дисципліна, у якій вивчаються і розробляються методи забезпечення ефективності роботи об'єктів (виробів, пристроїв, систем тощо) у процесі експлуатації. Вона є основою інженерної практики в галузі надійності технічних об'єктів.
В основі теорії надійності і її критеріїв лежить таке поняття як відмова — подія, в результаті якої відбувається повне або часткове порушення працездатності.
Під надійністю технічного об'єкта у широкому розумінні слова мається на увазі здатність технічного пристрою або системи до безвідмовної роботи протягом заданого часу, зумовленого часом виконання поставленого завдання. У справному стані об'єкт повинен відповідати всім вимогам, встановленим для нього нормативно-технічною і конструкторською документацією. Невідповідність хоч би одній вимозі переводить об'єкт в категорію несправних.
В теорії надійності вводяться параметри надійності об'єктів, обґрунтовуються вимоги до надійності з врахуванням економічних та інших факторів, розробляються рекомендації із забезпечення заданих вимог до надійності на етапах проєктування, виробництва зберігання та експлуатації.
Випробування на надійність — випробування, які виконують для визначення чи контролю показників надійності в заданих умовах[1][4].
Випробування на надійність проводяться для того, щоб на ранніх стадіях життєвого циклу виробу виявити потенційні проблеми, забезпечити впевненість, що система буде відповідати поставленим вимогам.
Складні системи можуть випробовуватися як у цілому, так і на рівні компонент, пристроїв, підсистем. Наприклад, випробування окремих компонент виробу на вплив зовнішніх факторів може виявити проблеми до того, як вони будуть виявлені на вищому рівні інтеграції. Недоліками таких випробувань є значні затрати часу і коштів. Для здешевлення і скорочення у часі випробувань можуть проводитись прискорені випробування та застосовуватись методи планування експерименту та моделювання.
Все частіше застосовуються так звані прискорені випробування у динамічно змінному середовищі у тому числі і структурно-складних систем з урахуванням їх старіння, втоми, зносу та деградації в ході їх експлуатації. Для цього в статистиці прискорених випробувань розроблені спеціальні моделі прискорення життя (див праці авторів: Nelson[5], Meeker and Escobar[6], Singpurvalla[7]), котрі добре адаптовані для статистичного аналізу даних про відмови, що спостерігаються як при змінних у часі стресових навантаженнях, так і за наявності процесів деградації, які своєю чергою можуть залежати від цих стресових навантажень.
Надійність в інженерній практиці відрізняється від безпеки ставленням до видів небезпек, з якими вона має справу. Надійність в техніці головним чином пов'язана з оцінкою вартісних показників. Вони стосуються тих небезпек з точки зору надійності, які можуть перерости в аварії, що приведуть до додаткових витрат коштів розробника та/або замовника. Це може статися через збитки з причини неготовності системи, несподівано високих витрат на запасні частини та ремонт, перерви у нормальній роботі тощо. Безпека ж належить до тих випадків прояву небезпек, які можуть призвести до потенційно тяжких наслідків від аварій. Вимоги з безпеки функціонально пов'язані з вимогами до надійності, але характеризуються вищим ступенем відповідальності. Безпека має справу з небажаними небезпечними подіями для життя людей і навколишнього середовища в тому ж розумінні, що і надійність, але не пов'язана прямо з вартісними показниками і не має відношення до дій з відновлення після відмов та аварій. У безпеки інші рівні важливості відмов у суспільстві і контролю з боку держави. Безпека переважно перебуває під контролем держави (наприклад, атомна промисловість, космічна галузь, оборона, залізничний та авіаційний транспорт, нафтогазовий сектор тощо).
Основними шляхами підвищення надійності машин та їх деталей є:
- Обґрунтований вибір матеріалів деталей та широке використання методів зміцнення їх.
- Створення структурних схем машин з мінімальною кількістю складових елементів за високої надійності кожного елемента.
- Широке застосування уніфікованих і стандартизованих елементів.
- Оснащення конструкції контрольними та сигнальними пристроями, що запобігають виникненню аварійних ситуацій.
- Розробка системи технічних оглядів та обслуговування конструкцій.
- Використання резервування — введення у конструкцію додаткових елементів, що не є вкрай потрібними, але дублюють роботу найважливіших робочих елементів машини.
- Надійність гірничого обладнання
- Надійність програмного забезпечення
- Безвідмовність
- Довговічність
- Ремонтопридатність
- Збережуваність
- Коефіцієнт вимушеного простою
- ↑ а б в г д е ж и ДСТУ 2860-94 Надійність техніки. Терміни та визначення.
- ↑ EN 1990:2002 E, Eurocode — Basis of Structural Design, CEN, November 29, 2001
- ↑ Надійність // Словник законодавчих термінів.
- ↑ ДСТУ 3021-95 Випробування і контроль якості продукції. Терміни та визначення.
- ↑ Nelson W. Accelerated Testing: Statistical Models, Test Plans, and Data Analysis.- New York: J.Wiley and Sons, (1990).
- ↑ Meeker W.Q., Escobar, L.A. Statistical Methods for Reliability Data.- New York: J.Wiley and Sons, (1998).
- ↑ Singpurvalla N. Survival in Dynamic Environments. «Statistical Science», (1995), v.1, 10, p.86-103.
- ДСТУ 2860-94 Надійність техніки. Терміни та визначення. — К.: Держстандарт України, 1994. — 36 с.
- ДСТУ 2861-94 Надійність техніки. Аналіз надійності. Основні положення.
- ДСТУ 2862-94 Надійність техніки. Методи розрахунку показників надійності. Загальні вимоги.
- ДСТУ 3021-95 Випробування і контроль якості продукції. Терміни та визначення — К.: КНДІРВА, 1995. — 74 с.
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2007. — Т. 2 : Л — Р. — 670 с. — ISBN 57740-0828-2.
- Васілевський О. М. Нормування показників надійності технічних засобів: навчальний посібник / О. М. Васілевський, В. О. Поджаренко. — Вінниця: ВНТУ, 2010. — 129 с.
- Семенов А. А., Мелкумян В. Г. Основи теорії надійності: Навчальний посібник. — К.: КМУЦА, 1998. — 84 с. ISBN 966-598-010-6
- Бурлаков В. І. Надійність // Велика українська енциклопедія : [у 30 т.] / проф. А. М. Киридон (відп. ред.) та ін. — К. : ДНУ «Енциклопедичне видавництво», 2018— . — ISBN 978-617-7238-39-2. (дата звернення: 24.04.2020).
- Надійність виробів // Термінологічний словник-довідник з будівництва та архітектури / Р. А. Шмиг, В. М. Боярчук, І. М. Добрянський, В. М. Барабаш ; за заг. ред. Р. А. Шмига. — Львів, 2010. — С. 130. — ISBN 978-966-7407-83-4.