Основні поняття і визначення надійності

Забезпечення надійності технічних засобів є однією з основний задач і «вічних» проблем науки і техніки. Оскільки ненадійні вироби (починаючи від кам'яної сокири) ніколи і нікому не були потрібні, то проблемам надійності приділялась увага протягом усіх періодів розвитку техніки. Однак особливого значення проблеми надійності технічних засобів набули в другій половині XX століття. Це зумовлено в першу чергу, появою складних електронних систем і великими втратами, зв'язаними з їx відмовами. У багатьох випадках низька надійність приводить до того, що вартість експлуатації деякого обладнання протягом року в кілька разів перевищує вартість самого обладнання.

Відповідно до державного стандарту України ДСТУ 2860-94 «Надійність техніки. Терміни та визначення»· надійність – це властивість виробу виконувати задані функції, зберігаючи в часі значення встановлених експлуатаційних показників у заданих межах, що відповідають заданим режимам і умовам використання, технічного обслуговування, збереження і транспортування. Надійність є комплексною характеристикою виробу і включає в себе властивості безвідмовності, довговічності, збережності і ремонтопридатності.

Теорія надійності спирається на сукупність різних понять, визначень, термінів і показників, які строго регламентуються в державних стандартах. Всі терміни і визначення даються стосовно технічних об'єктів цільового призначення, що розглядаються в періоди проектування, виробництва, експлуатації і випробування на надійність.

Введемо деякі терміни і поняття, використовувані в теорії надійності.

Система - це технічний об'єкт, призначений для виконання певних функцій.

Окремі частини системи (конструктивно відособлені, як правило) називаються елементами.

Проте необхідно відмітити, що один і той же об'єкт залежно від того завдання, яке хоче вирішити конструктор (дослідник, проектувальник, розробник), може розглядатися як система або як елемент. Наприклад, радіостанція зазвичай розглядається як система. Проте вона може стати елементом крупнішого об'єкту - радіорелейній лінії, що розглядається, як система. Отже, можна дати ще одне повніше визначення елементу.

Елемент - це об'єкт, що є простою частиною системи, окремі частини якої не представляють самостійного інтересу в рамках конкретного розгляду.

При проектуванні система (пристрій) повинна задовольняти всім технічним вимогам. Ці вимоги можна розділити на:

-основні:такі, що забезпечують виконання заданих функцій;

-допоміжні:зв'язані із зручністю експлуатації, зовнішнім виглядом і т.д.

Відповідно до цього всі елементи системи ділять на основні і допоміжні. Допоміжні елементи не пов'язані безпосередньо з виконанням заданих функцій системи і не впливають на виникнення відмови.

При побудові логічної структури технічної системи (ТС), призначеної для дослідження надійності, для спрощення розрахунків має сенс приймати до уваги тільки основні елементи.

З точки зору теорії надійності будь-який технічний об'єкт (система, пристрій, елемент) можна охарактеризувати його властивостями, технічним станом і пристосованістю до відновлення після втрати працездатності (рис. 1.1). При цьому найважливішою комплексною властивістю ТС є його надійність.

Рисунок 1.1. Властивості ТС

Безвідмовність – властивість безперервно зберігати працездатність протягом деякого часу або деякого напрацювання.

Довговічність – властивість зберігати працездатність до настання граничного стану при встановленій системі технічного обслуговування і ремонтів.

Збереженість - це властивість ТС безперервно зберігати справний і працездатний стан після періоду зберігання і транспортування. Збереженість характеризується здатністю об'єкту протистояти негативному впливу умов зберігання і транспортування на його безвідмовність і довговічність. Тривале зберігання і транспортування об'єктів можуть понизити їх надійність при подальшій роботі в порівнянні з об'єктами, які не піддаються зберіганню і транспортуванню.

Ремонтопридатність називається властивість об'єкту, що полягає в пристосованості до попередження і виявлення причин виникнення відмов, пошкоджень і усуненню їх наслідків шляхом проведення ремонту і технічного обслуговування. Дана властивість є дуже важливою, оскільки характеризує ступінь стандартизації і уніфікації елементів ТС, зручність їх розміщення з погляду доступності для контролю і ремонту, пристосовність до регулювальних операцій і т.д.

Технічний стан ТС в даний момент часу характеризується справністю або несправністю, працездатністю або непрацездатністю, а також граничним станом.

Справним станом (справністю) ТС називається такий її стан, при якому вона відповідає всім вимогам, встановленим нормативно-технічною документацією (НТД). Якщо ТС не відповідає хоч би одній з цих вимог, то вона знаходиться у несправному стані.

Якщо ТС знаходиться у стані, при якому вона здатна виконати задані функції, зберігаючи значення заданих параметрів в межах, встановлених нормативно-технічною документацією (НТД), то вона знаходиться в працездатному стані.

Непрацездатним станом ТС називається стан, при якому значення хоч би одного заданого параметра, що характеризує їх здатність виконувати задані функції, не відповідає встановленим вимогам НТД.

Поняття несправності ширше за поняття працездатності. Несправна ТС може бути працездатною і непрацездатною – все залежить від того, якій вимозі НТД не задовольняє дана ТС. Так, наприклад, якщо погнутий кожух або шасі, порушено їх лакофарбове покриття, пошкоджена ізоляція провідників, проте параметри апаратури знаходяться в межах норми, то ТС вважається несправною, але в той же час працездатною. Справна ТС завжди працездатна.

Рисунок 1.2. Класифікація об'єктів ТС.

При тривалій експлуатації ТС може досягти граничного стану, при якому її подальша експлуатація повинна бути припинена через неможливість усунення порушення вимог безпеки при видході заданих параметрів за встановлені межі, або неможливість уникнення зниження ефективності експлуатації нижче допустимої, або необхідності проведення середнього або капітального ремонту. Виходячи з можливості подальшого використання після відмови і пристосованості до відновлення, всі ТС можна класифікувати таким чином (рис. 1.2.).

ВідновлюваноюТС називається така ТС, працездатність якої у разі виникнення відмови підлягає відновленню в даній ситуації. Якщо ж в даній ситуації відновлення працездатності даної ТС при її відмові з будь-яких причин визнається недоцільним або нездійсненним, то система називається невідновлюваною.

Ремонтованою ТС називається система, несправність або працездатність якої у разі виникнення відмови або пошкодження підлягає відновленню. Інакше, об'єкт називається неремонтованим (простим прикладом неремонтованого об'єкту служать електролампочки).

Неремонтований пристрій завжди є і невідновлюваним (наприклад, резистор, конденсатор, і т.п.). В той же час, ремонтований пристрій може бути як відновлюваним, так і невідновлюваним - все залежить від існуючої системи технічного обслуговування і ремонту, конкретної ситуації у момент відмови. Наприклад, в умові експлуатації телевізорів, кінескоп що відмовив є виробом не відновлюваним; але на ремонтному заводі - вже відновлюваним; силовий трансформатор, що відмовив, може опинитися в руках радіоаматора відновлюваним елементом, якщо відсутній запасний трансформатор.

Загальним поняттям є поняття ремонтопридатності. Ремонтопридатність - властивість об'єкту, що полягає в пристосованості до виконання його ремонту і техобслуговування.

На практиці часто бувають такі ситуації, в яких потрібно, щоб пристрій, знаходячись в режимі очікування, і, потім, почавши працювати в довільний момент часу, пропрацював би безвідмовно протягом необхідного проміжку часу. Стан працездатності пристрою в довільно вибраний момент часу називається готовністю. Якщо при цьому працездатність пристрою зберігатиметься протягом заданого інтервалу часу, то тоді забезпечується так звана оперативна готовність пристрою.

Контрольні запитання

1…

2…

3…

Лекція № 2