Повышение долговечности деталей, подвергающихся износу.
Надежность как комплексное свойство. Составляющие надежности.
Безотказность
Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при необходимом обслуживании. Предельное состояние – такое состояние объекта, при котором невозможна (или нецелесообразна) его дальнейшая эксплуатация.
Ремонтопригодность
Сохраняемость – свойство объекта сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и (или) транспортировки.
Устойчивоспособность – свойство системы непрерывно сохранять устойчивость в течение некоторого интервала времени. Устойчивость – способность системы переходить от одного устойчивого режима к другому при различных возмущениях.
Живучесть – свойство системы противостоять крупным возмущениям режима, не допуская каскадного (цепочечного) развития аварий и массового отключения потребителей, не предусмотренного алгоритмом работы противоаварийной автоматики.
Безопасность – свойство объекта не создавать ситуаций, опасных для людей и окружающей среды во всех возможных режимах работы и аварийных ситуациях.
3. Основные показатели надежности. - количественная характеристика одного или нескольких свойств, определяющих надежность объекта.
Их подразделяют на единичные , характеризующие одно свойство, и комплексные , характеризующие несколько свойств. Единичные показатели применяются в основном для характеристики отдельных конструктивных элементов, комплексные - для узлов нагрузки и систем в целом.
Единичные показатели надежности.
Их можно подразделить на показатели безотказности и восстанавливаемости.
Основной количественной характеристикой безотказности является вероятность безотказной работы P(t) , т. е. вероятность того, что в заданном интервале времени (или в пределах заданной наработки) при заданных условиях работы не произойдет отказа . Функцией, характеризующей противоположное событие, является вероятность отказа, или ненадежность . Очевидно, что
Плотность распределения случайной величины. Это есть производная от функции распределения:
4. Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение заданного времени. Работоспособность элемента – состояние элемента, при котором он способен выполнять заданные функции с параметрами, установленными соответствующими требованиями технической документации.
5. Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей, к поддержанию и восстановлению работоспособности путем проведения технического обслуживания и ремонтов.
Понятие долговечности. Показатели долговечности.
Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при необходимом обслуживании. Предельное состояние – такое состояние объекта, при котором невозможна (или нецелесообразна) его дальнейшая эксплуатация.
Показатели долговечности:
ресурс, технический ресурс - суммарная наработка объекта от начала его эксплуатации или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние;
назначенный ресурс - суммарная наработка, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния;
срок службы - календарная продолжительность от начала эксплуатации объекта до перехода в предельное состояние, при котором объект подлежит списанию.
Время нормального функционирования всякого ТУ ограничено неизбежными изменениями свойств материалов и деталей, из которых они изготовлены. Именно поэтому долговечность определяется сроком службы и ресурсом.
Срок службы определяется календарной продолжительностью эксплуатации ТУ от ее начала или возобновления после ремонта до предельного состояния .
Различаются: - средний срок службы или математическое ожидание срока службы:
Где t сл i – срок службы i -го ТУ; f (t сл ) – плотность распределения срока службы;
Средний срок службы до списания T ср .сл .сп – это средний срок службы от начала эксплуатации ТУ до его списания;
Гамма-процентный срок службы T сл .γ – это срок службы, в течение которого объект не достигает предельного состояния с заданной вероятностью γ процентов:
Кроме срока службы, долговечность ТУ характеризуется его ресурсом.
Ресурсом называется наработка ТУ от начала эксплуатации или же ее возобновления после ремонта до наступления предельного состояния . В отличие от определения понятия срок службы , понятие ресурс оперирует не календарной продолжительностью, а общей наработкой ТУ. Эта наработка в общем случае является величиной случайной. Поэтому, наряду с понятиями назначенного ресурса, долговечность оценивают средним ресурсом, гамма-процентным ресурсом и другими видами ресурсов.
Календарный срок службы и наработка ТУ. ПР – профилактика; t пс – время наступления предельного состояния Назначенный ресурс R н – это суммарная наработка ТУ , при достижении которой эксплуатация должна быть прекращена , не зависимо от его состояния . Средний ресурс R ср – математическое ожидание ресурса .
где r – ресурс некоторого ТУ; f (r ) – плотность вероятности величины r .
Гамма - процентный ресурс R γ – наработка , в течение которой ТУ не достигает предельного состояния с заданной вероятностью γ процентов .
Гарантийный ресурс R г является понятием юридическим. Этот ресурс определяет, когда предприятие-изготовитель принимает претензии по качеству выпущенных изделий. Гарантийный ресурс совпадает с периодом приработки.
12. Надежность программного обеспечения (по). Безотказность и отказ по, устойчивость функционирования по.
Решение любой задачи, выполнение любой функции, возложенной на ЭВМ, работающей в сети или локально, возможно при взаимодействии аппаратных и программных средств. Поэтому при анализе надежности выполнения ЭВМ заданных функций следует рассматривать единый комплекс аппаратных и программных средств. По аналогии с терминами, принятыми для обозначения показателей надежности ТУ, под надежностью программного обеспечения (ПО ) понимается свойство этого обеспечения выполнять заданные функции , сохраняя свои характеристики в установленных пределах при определенных условиях эксплуатации .
Надежность ПО определяется его безотказностью и восстанавливаемостью. Безотказность ПО – это свойство сохранять работоспособность при использовании его для обработки информации в ИС . Безотказностью программного обеспечения оценивается вероятность его работы без отказов при определенных условиях внешней среды в течение заданного периода наблюдения . В приведенном определении под отказом ПО понимается недопустимое отклонение характеристик функционирования этого обеспечения от предъявляемых требований . Определенные условия внешней среды - это совокупность входных данных и состояние самой ИС . Заданный период наблюдения соответствует времени , необходимому для выполнения на ЭВМ решаемой задачи .
Безотказность ПО может характеризоваться средним временем возникновения отказов при функционировании программы. При этом предполагается, что аппаратные средства ЭВМ находятся в исправном состоянии. С точки зрения надежности, принципиальное отличие ПО от аппаратных средств состоит в том, что программы не изнашиваются и их выход из строя из-за поломки невозможен. Следовательно, характеристики функционирования ПО зависят только от его качества, предопределяемого процессом разработки. Это означает, что безотказность ПО определяется его корректностью и зависит от наличия в нем ошибок, внесенных на этапе его создания. Кроме того, проявление ошибок ПО связано еще и с тем, что в некоторые моменты времени на обработку могут поступать ранее не встречавшиеся совокупности данных, которые программа не в состоянии корректно обработать. Поэтому входные данные в определенной мере влияют на функционирование ПО.
В ряде случаев говорят об устойчивости функционирования ПО . Под этим термином понимается способность ПО ограничивать последствия собственных ошибок и неблагоприятных воздействий внешней среды или противостоять им. Устойчивость ПО обычно обеспечивается с помощью введения различных форм избыточности, позволяющих иметь дублирующие модули программ, альтернативные программы для одних и тех же за-
дач, осуществлять контроль за процессом исполнения программ.
Многие показатели качества продукции являются функциями ее параметров. Так, показатель долговечности сверла зависит от ширины направляющей ленточки (геометрического параметра) и от механических характеристик материала сверла (структурных параметров).
Долговечность - свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов. Единичными показателями долговечности являются средний ресурс, средний срок службы. Понятие ресурс применяется при характеристике долговечности по наработке изделия, а срок службы - при характеристике долговечности по календарному времени.
Установление перечня технических требований предполагает необходимость осуществления прогнозных ис-, следований с учетом тенденций развития соответствующих типов электроизделий и изменения их технических характеристик, а также изучение основных направлений развития технологии и организации производства этих изделий. Прогнозы должны быть разработаны по конкретным техническим показателям . техническим параметрам, показателям долговечности и надежности, конструктивным характеристикам, применяемым материалам, изменениям технологических методов и т. д.
Обычно покупатели охотно платят большую цену за продукцию, имеющую репутацию долговечной. Однако здесь надо сделать несколько оговорок. Увеличение цены должно быть в разумных пределах. Кроме того, если данный вид продукции быстро устаревает, потребители вряд ли захотят переплачивать за повышенную долговечность хлама. Поэтому использование в рекламе заявлений о том, что данная марка персональных компьютеров прослужит значительно дольше других, может не возыметь желаемого эффекта, так как данные возможности и характеристики продуктов постоянно улучшаются. Производители наручных часов (вечного, не подверженного значительным изменениям в технологии производства товара), напротив, часто используют в рекламе показатели долговечности.
Если показатель долговечности является технико-экономическим параметром , то показатель надежности определяется комплексом технических параметров и характеризует в основном качество магистрального трубопровода. Повышение уровня надежности базируется на разработке и осуществлении технических и организационных мероприятий. Предел повышения надежности определяется экономическим показателем , превышение которого делает неэффективным ряд мероприятий по повышению надежности сооружения.
Долговечность - свойство изделия сохранять работоспособность (с возможными перерывами для тех-нического обслуживания и ремонта) до разрушения или другого предельного состояния. Показателями долговечности являются срок службы до первого капитального ремонта и межремонтный срок службы, ресурс и др.
Рассмотрим влияние другого качественного показателя - долговечности на уровень экономичности параметрического ряда. Для машин долговечность можно оценивать сроком службы, который представляет календарную продолжительность эксплуатации изделия до разрушения или другого предельного состояния (предельное состояние может устанавливаться по изменениям параметров изделия, по экономическим показателям и т. п.).
Рассмотрим экономическую сущность показателя долговечности. Машины, оборудование, приборы как любое средство производства ... всегда целиком принимают участие в процессе труда и всегда только частью в процессе образования стоимости. Они никогда не присоединяют стоимости больше, чем утрачивают в среднем вследствие своего изнашивания. Таким образом, существует большая разница между стоимостью машины и той частью стоимости, которая периодически переносится с нее на продукт. Существует большая разница между машиной как элементом образования стоимости и машиной как элементом образования продукта. Чем больше период, в течение которого одни и те же машины снова и снова служат в одном и том же процессе труда, тем больше эта разница.
Роль показателей долговечности и надежности машин на данном этапе технического развития
Для планирования, а стало быть, и для последующего учета и контроля выполнения планов необходимо разработать систему показателей долговечности и надежности продукции применительно к ее отраслевым особенностям и к специфическим условиям эксплуатации.
В нашей печати были опубликованы следующие данные, позволяющие судить о влиянии показателей долговечности изделий на потребные размеры производственных мощностей.
Однако такие количественные характеристики качества как долговечность и безотказность имеют тесную связь со стоимостью (ценой) изделия, что позволяет разработать методы для установления стоимости изделия в зависимости от долговечности или безотказности. На примере показателя долговечности проведем разработку метода для определения зависимости полной стоимости (цены) изделия в функции долговечности Тд.
Показатель долговечности Тд имеет очень большое значение при рассмотрении функционирования технических систем в течение больших временных периодов.
К показателям долговечности объекта относят нормативный срок службы (срок хранения), срок службы до первого капитального ремонта , гамма-процентный ресурс (это наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью) и другие показатели (см. ГОСТ 27.002-83).
Большое место в квалиметрии занимают статистические методы исследования. Многие показатели качества продукции определяются при помощи статистических методов по опытным данным или по материалам эксплуатационной статистики. Примерами статистических показателей качества являются, например, показатели точности станков и приборов (дисперсия, среднее квадратическое отклонение , размах), показатели надежности (вероятность безотказной работы , наработка на отказ, интенсивность отказов), показатели долговечности (средний ресурс, гамма-процентный ресурс). В любой совокупности массовой продукции имеет место рассеивание показателей качества . Это рассеивание можно коли-
Показатели долговечности характеризуют способность изделия сохранять работоспособность до предельного состояния (обусловленного, например, нецелесообразностью его дальнейшей эксплуатации) с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов. Показателями долговечности могут служить ресурс и срок службы.
Долговечность - это свойство оборудования сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта. Показателем долговечности машины является срок ее службы.
Показатели долговечности характеризуют способность изделия сохранять работоспособность до наступления некоторого предельного состояния (обусловленного, например, экономической нецелесообразностью последующего ремонта) с необходимыми перерывами для технического обслуживания и текущих ремонтов . К показателям долговечности относятся средний, гамма-процентный или медианный срок службы и т. д.
Показателями долговечности выступают гамма-процентный ресурс / v средний ресурс / гр назначенный ресурс средний ресурс между текущими (капитальными) ремонтами Кт.р(Кк.р), средний ресурс до списания / ом средний ресурс до текущего (капитального) ремонта гамма-процентный срок службы средний срок службы средний срок службы между текущими (капитальными) ремонтами средний срок службы до текущего (капитального) ремонта средний срок службы до списания.
Долговечность - свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов. Количественными показателями долговечности являются ресурс и срок службы.
Долговечность объекта - это его способность сохранять работоспособность в заданных условиях эксплуатации. В качестве основных показателей долговечности подземного объекта приняты ресурс наработка до отказа, т.е. время безотказной работы от момента начала эксплуатации до наступления предельного со-
Под надежностью понимается свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в установленных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки. Надежность изделия обусловливается безотказностью его работы, ремонтопригодностью, сохраняемостью, а также долговечностью его частей. Низкая надежность ряда изделий приводит к большим экономическим потерям. Например, значительные потери времени и средств вызывают простои на замену деталей и ремонт различных механизмов, комплектуемых продукцией химических предприятий. Поэтому для оценки качества некоторых видов химической продукции нельзя ограничиться традиционными мгновенными или расчетными показателями , а необходимо пользоваться и вероятностными.
Лаборатория надежности собирает и анализирует информацию о фактическом уровне надежности и долговечности продукции в эксплуатации, производит расчеты показателей надежности, исследует техническую документацию с целью обеспечения необходимого уровня надежности. Служба надежности организует испытания продукции на стендах, наблюдает за ходом эксплуатационных испытаний, работники лаборатории выезжают к потребителям для разрешения спорных вопросов и сбора данных.
Нормы и нормативы качества исходного сырья, полуфабрикатов, готовой продукции объединяют требования действующих стандартов и ТУ к качеству сырья и продукции, показатели надежности и долговечности, сортности продукции , экономичности в эксплуатации.
В конструкции машины
Показатели безотказности
? вероятность безотказной работы - вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникает;
? средняя наработка до отказа - математическое ожидание наработки объекта до первого отказа;
? средняя наработка на отказ - отношение суммарной наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки;
? интенсивность отказов - условная плотность вероятности возникновения отказа объекта, определяемая при условии, что до рассматриваемого момента времени отказ не возник. Этот показатель относится к невосстанавливаемым изделиям.
Показатели долговечности
Количественные показатели долговечности восстанавливаемых изделий делятся на две группы.
1. Показатели, связанные со сроком службы изделия:
? срок службы - календарная продолжительность эксплуатации от начала эксплуатации объекта или её возобновление после ремонта до перехода в предельное состояние;
? средний срок службы - математическое ожидание срока службы;
? срок службы до первого капитального ремонта агрегата или узла - это продолжительность эксплуатации до ремонта, выполняемого для восстановления исправности и полного или близкого к полному восстановления ресурса изделия с заменой или восстановлением любых его частей, включая базовые;
? срок службы между капитальными ремонтами , зависящий преимущественно от качества ремонта, т.е. от того, в какой степени восстановлен их ресурс;
? суммарный срок службы - это календарная продолжительность работы технической системы от начала эксплуатации до выбраковки с учётом времени работы после ремонта;
? гаммапроцентный срок службы - календарная продолжительность эксплуатации, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с вероятностью г, выраженной в процентах.
Показатели долговечности, выраженные в календарном времени работы, позволяют непосредственно использовать их в планировании сроков организации ремонтов, поставки запасных частей, сроков замены оборудования. Недостаток этих показателей заключается в том, что они не позволяют учитывать интенсивность использования оборудования.
2. Показатели, связанные с ресурсом изделия:
? ресурс - суммарная наработка объекта от начала его эксплуатации или её возобновление после ремонта до перехода в предельное состояние;
? средний ресурс - математическое ожидание ресурса; для технических систем в качестве критерия долговечности используют технический ресурс;
? назначенный ресурс - суммарная наработка, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния;
? гамма-процентный ресурс - суммарная наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью г, выраженной в процентах. Единицы для измерения ресурса выбирают применительно к каждой отрасли и к каждому классу машин, агрегатов и конструкций отдельно.
В качестве меры продолжительности эксплуатации может быть выбран любой неубывающий параметр, характеризующий продолжительность эксплуатации объекта (для самолётов и авиационных двигателей естественной мерой ресурса служит налёт в часах, для автомобилей - пробег в километрах, для прокатных станов - масса прокатанного металла в тоннах).
Согласно ГОСТ 27.002-89 долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.
В качестве показателей долговечности используются: средняя наработка до первого отказа (для невосстанавливаемых объектов); средний ресурс; гамма-процентный ресурс; назначенный ресурс; средний срок службы; гамма-процентный срок службы; назначенный срок службы. В основе этих показателей лежат такие основополагающие понятия как технический ресурс (ресурс) и срок службы, под которыми понимаются соответственно - наработка объектов и календарная продолжительность от начала его эксплуатации или ее возобновления после ремонта определенного вида до перехода в предельное состояние.
Как видно из этих определений, ресурс и срок службы при общности содержания различаются единицами измерения. Ресурс объекта измеряется в единицах наработки, т. е. в единицах времени или объема выполненной работы (длины, площади, объема, массы, количества выполненных измерений, циклов срабатывания, объема вычислений и т. п.), а срок службы - в календарныхединицах времени, обычно укрупненных, например, в годах. Соотношение значений ресурса и срока службы зависит от интенсивности использования объекта или плотности его эксплуатации, под которой понимается наработка объекта в календарную единицу времени (календарный час, месяц, год). Понятие интенсивности использования или стойкости позволяет осуществить переход от ресурса к сроку службы и наоборот.
Гамма-процентный ресурс и срок службы - соответственно наработка и календарная продолжительность от начала эксплуатации объекта, в течение которых он не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью у, выраженной в процентах.
Назначенный ресурс и срок службы - соответственно суммарная наработка и календарная продолжительность эксплуатации объекта, при достижении которых его применение по назначению должно быть прекращено.
Средняя наработка до отказа и гамма-процентный ресурс определяются соответственно по формулам (2.5), (2.6) и (2.14) для невосстанавливаемых объектов. Средний ресурс как математическое ожидание ресурса определяется по формулам (2.20) и (2.21).
Средний срок службы может быть определен путем перехода от среднего ресурса с помощью интенсивности использования или плотности эксплуатации объекта, зависящих от структуры режима его эксплуатации и устанавливаемых статистически .
В условиях высоких темпов научно-технического прогресса срок службы многих видов объектов (например, компьютерной и радиоэлектронной техники, одежды и др.) определяется в большей степени их моральным старением и определяется из этих соображений с использованием методов прогнозирования . Назначенные ресурс и срок службы устанавливаются в НТД из экономических соображений или условий безопасности.
Дополнительными показателями, особенно часто используемыми для объектов бытового назначения, являются соответственно гарантийная наработка и срок гарантии, под которыми принято понимать соответственно наработку и календарный период времени, до завершения которых изготовитель гарантирует и обеспечивает выполнение определенных требований к объекту, при условии соблюдения потребителем правил эксплуатации, в том числе, правил хранения и транспортирования. Эти показатели устанавливаются обычно из экономических соображений в НТД или договорах между изготовителем и потребителем с учетом конъюнктуры рынка и конкурентоспособности объектов.