Надійність

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Наді́йність — властивість технічних об'єктів зберігати у часі в установлених межах 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.

Основні поняття[ред.ред. код]

Під час оцінювання надійності машини користуються такими термінами і поняттями:

  • Граничний стан (англ. limit state, ultimate state) — стан об'єкта, за яким 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 роботоспроможний стан (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.

Параметри надійності[ред.ред. код]

  1. Закон розподілу ресурсу — ймовірність відмови Q(t)
  2. Імовірність безвідмовної роботи P(t)=1-Q(t)
  3. 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.
  4. Щільність імовірності відмови, за законом:
    1. Гаусса:
    2. Експонентному:
    3. Вейбула
    4. Релея
  5. Математичне очікування (середній ресурс)
  6. Дисперсія часу до відмови

Теорія надійності[ред.ред. код]

Докладніше: Теорія надійності

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 роботоздатності.

Під надійністю технічного об'єкта у широкому розумінні слова мається на увазі здатність технічного пристрою або системи до безвідмовної роботи протягом заданого часу, обумовленого 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 з вимог 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 по забезпеченню заданих вимог до надійності на етапах проектування, виробництва зберігання та експлуатації.

Випробування на надійність[ред.ред. код]

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 у свою чергу можуть залежати від цих стресових навантажень.

Надійність і безпека[ред.ред. код]

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 відноситься 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).

Методи підвищення надійності[ред.ред. код]

Основними шляхами підвищення надійності машин та їх деталей є:

  1. Обґрунтований вибір матеріалів деталей та широке використання методів зміцнення їх.
  2. Створення структурних схем машин з мінімальною кількістю складових елементів за високої надійності кожного елемента.
  3. Широке застосування уніфікованих і стандартизованих елементів.
  4. Оснащення конструкції контрольними та сигнальними пристроями, що запобігають виникненню аварійних ситуацій.
  5. Розробка системи технічних оглядів та обслуговування конструкцій.
  6. Використання резервування — введення у конструкцію додаткових елементів, що не є вкрай потрібними, але дублюють роботу найважливіших робочих елементів машини.

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. а б в г д е ж и ДСТУ 2860-94 Надійність техніки. Терміни та визначення.
  2. EN 1990:2002 E, Eurocode — Basis of Structural Design, CEN, November 29, 2001
  3. Надійність // Словник законодавчих термінів.
  4. ДСТУ 3021-95 Випробування і контроль якості продукції. Терміни та визначення.
  5. Nelson W. Accelerated Testing: Statistical Models, Test Plans, and Data Analysis.- New York: J.Wiley and Sons, (1990).
  6. Meeker W.Q., Escobar, L.A. Statistical Methods for Reliability Data.- New York: J.Wiley and Sons, (1998).
  7. Singpurvalla N. Survival in Dynamic Environments. «Statistical Science», (1995), v.1, 10, p.86-103.

Джерела[ред.ред. код]