Введение
Основаклассификации отказов — характер возникновения и особенности протеканияпроцессов, приводящих к отказу. Отказы могут быть внезапными и постепенными.
Внезапныйотказ возникает при скачкообразном изменении одного или нескольких параметровобъекта, определяющих его качество. Такие изменения являются следствиемсочетания неблагоприятных факторов воздействия. Внезапный отказ можетвозникнуть при возрастании механических нагрузок, превышающих расчетные, принесоблюдении условий эксплуатации, наличии скрытых технологических дефектов,при прекращении подачи смазки и т. п. Потеря работоспособности при этомпроисходит внезапно, без предшествующих признаков разрушения.
Постепенныеотказы происходят вследствие постепенного изменения одного или несколькихпараметров объекта. Основной причиной их является износ деталей и процессестественного старения. Постепенному отказу предшествуют различные прямые икосвенные признаки, позволяющие его прогнозировать.
Принципиальнойразницы между внезапными и постепенными отказами не существует. Внезапныеотказы чаще всего являются следствием постоянного, но скрытого от глазнаблюдателя, старения, ухудшающего начальные параметры объекта. Так,постепенное накопление усталостных напряжений приводит к внезапному отказу.
Отказы взависимости от их последствий можно разделить на зависимые и независимые.Зависимые отказы происходят вследствие отказа другой детали. Примеромзависимого отказа может служить выход из строя поршня при обрыве клапана.Независимые отказы не зависят от отказов других деталей рассматриваемогоизделия.
В зависимостиот причины возникновения отказы подразделяют на конструкционные, производственныеи эксплуатационные.
Конструкционныйотказ — это отказ, возникший в результате несовершенства или нарушенияустановленных правил и (или) норм конструирования объекта. Отказ, возникший врезультате несовершенства либо нарушения установленного процесса изготовленияили ремонта, выполнявшегося на ремонтном предприятии, называетсяпроизводственным отказом. Эксплуатационный отказ — это отказ, возникший врезультате нарушения установленных правил и (или) условий эксплуатации объекта.
1. ОБЩИЕПОНЯТИЯ
1.1Надежность
Reliability,dependability
Свойствообъекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров,характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах иусловиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. Примечание.Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначенияобъекта и условий его применения может включать безотказность, долговечность,ремонтопригодность и сохраняемость или определенные сочетания этих свойств
1.2 Безотказность
Reliability,failure-free operation
Свойствообъекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некотороговремени или наработки.
1.3Долговечность
Durability,longevity
Свойствообъекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельногосостоянияпри установленной системе технического обслуживания и ремонта
1.4Ремонтопригодность
Maintainability
Свойствообъекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлениюработоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта
1.5Сохраняемость
Storability
Свойствообъекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующихспособности объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и(или) транспортирования
2.СОСТОЯНИЕ
2.1Исправноесостояние. Исправность
Goodstate
Состояниеобъекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и(или)конструкторской (проектной) документации
2.2Неисправноесостояние. Неисправность
Fault,faulty state
Состояниеобъекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требованийнормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации
2.3Работоспособное
СостояниеРаботоспособность
Upstate
Состояниеобъекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способностьвыполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и(или) конструкторской (проектной)документации
2.4Неработоспособноесостояние. Неработоспособность
Downstate
Состояниеобъекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующегоспособность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-техническойи (или) конструкторской(проектной) документации.
Примечание.Для сложных объектов возможно деление их неработоспособных состояний. При этомиз множества неработоспособных состояний выделяют частично неработоспособныесостояния, при которых объект способен частично выполнять требуемые функции
2.5Предельное
Limitingstat
Состояниеобъекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна,либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно
2.6Критерийпредельного состояния
Limitingstate criterion
Признакили совокупность признаков предельного состояния объекта, установленныенормативно-технической и (или) конструкторской (проектной)документацией.
Примечание.В зависимости от условий эксплуатации для одного и того же объекта могут бытьустановлены два и более критериев предельного состояния
3.ДЕФЕКТЫ, ПОВРЕЖДЕНИЯ, ОТКАЗЫ
3.1Дефект
Defect
Недостаток,несовершенство
3.2Повреждение
Damage
Событие,заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохраненииработоспособного состояния
3.3Отказ
Failure
Событие,заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта
3.4Критерийотказа
Failurecriterion
Признакили совокупность признаков нарушения работоспособного состояния объекта,установленные в нормативно-технической и (или) конструкторской(проектной)документации
3.5Причинаотказа
Failurecause
Явления,процессы, события и состояния, вызвавшие возникновение отказа объекта
3.6Последствияотказа
Failureeffect
Явления,процессы, события и состояния, обусловленные возникновением отказа объекта
3.7Критичностьотказа
Failurecriticality
Совокупностьпризнаков, характеризующих последствия отказа. Примечание. Классификацияотказов по критичности (например по уровню прямых и косвенных потерь, связанныхс наступлением отказа, или по трудоемкости восстановления после отказа)устанавливается нормативно технической и (или) конструкторской (проектной) документациейпо согласованию с заказчиком на основании технико-экономических соображений и соображенийбезопасности
3.8Ресурсныйотказ
Marginalfailure
Отказ,в результате которого объект достигает предельного состояния
3.9.Независимыйотказ
Отказ,не обусловленный другими отказами
3.10.Зависимыйотказ
Secondary failure
Отказ,обусловленный другими отказами
3.11Внезапныйотказ
Suddenfailure
Отказ,характеризующийся скачкообразным изменением значений одного или несколькихпараметров объекта
3.12Постепенныйотказ
Gradualfailure
Отказ,возникающий в результате постепенного изменения значений одного или несколькихпараметров объекта
3.13Сбой
Interruption
Самоустраняющийсяотказ или однократный отказ, устраняемый незначительным вмешательствомоператора
3.14Перемежающийсяотказ
Intermittentfailure
Многократновозникающий самоустраняющийся отказ одного и того же характера
3.15.Явныйотказ
Explicitfailure
Отказ,обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля идиагностирования при подготовке объекта к применению или в процессе егоприменения по назначению
3.16Скрытыйотказ
Latentfailure
Отказ,не обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля идиагностирования, но выявляемый при проведении технического обслуживания или специальнымиметодами диагностики
3.17Конструктивныйотказ
Designfailure
Отказ,возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленныхправил и (или) норм проектирования и конструирования
3.18Производственныйотказ
Manufacturingfailure
Отказ,возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленногопроцесса изготовления или ремонта, выполняемого на ремонтном предприятии
3.19 Эксплуатационныйотказ
Misuse failure, mishandling failure
Отказ,возникший по причине, связанной с нарушением установленных правил и (или)условий эксплуатации
3.20 Деградационныйотказ
Wear-out failure, ageing failure
Отказ,обусловленный естественными процессами старения, изнашивания, коррозии иусталости при соблюдении всех установленных правил и (или) норм проектирования,изготовления в эксплуатации
4.ВРЕМЕННЫЕ ПОНЯТИЯ
4.1Наработка
Operatingtime
Продолжительностьили объем работы объекта. Примечание. Наработка может быть как непрерывной величиной(продолжительность работы в часах, километраж пробега и т.п.), так ицелочисленной величиной (число рабочих циклов, запусков и т.п.).
4.2 Наработкадоотказа
Operating time to failure
Наработкаобъекта от начала эксплуатации до возникновения первого отказа
4.3 Наработкамеждуотказами
Operating time between failures
Наработкаобъекта от окончания восстановления его работоспособного состояния после отказадовозникновения следующего отказа
4.4Времявосстановления
Restorationtime
Продолжительностьвосстановления работоспособного состояния объекта
4.5Ресурс
Usefullife, life
Суммарнаянаработка объекта от начала его эксплуатации или ее возобновления после ремонтадо перехода в предельное состояние
4.6Срокслужбы
Usefullifetime, lifetime
Календарнаяпродолжительность эксплуатации от начала эксплуатации объекта или еевозобновления после ремонта до перехода в предельное состояние
4.7 Срок сохраняемости
Storability time, shelf life
Календарнаяпродолжительность хранения и (или)транспортирования объекта, в течение которойсохраняются в заданных пределах значения параметров, характеризующих способностьобъекта выполнять заданные функции.
Примечание.По истечении срока сохраняемости объект должен соответствовать требованиямбезотказности, долговечности и ремонтопригодности, установленным нормативно-техническойдокументацией на объект
4.8Остаточныйресурс
Residuallife
Суммарнаянаработка объекта от момента контроля его технического состояния до перехода впредельное состояние.Примечание. Аналогично вводятся понятия остаточной наработкидо отказа, остаточного срока службы и остаточного срока хранения
4.9Назначенныйресурс
Assignedoperating time
Суммарнаянаработка, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращенанезависимо от его технического состояния
4.10Назначенныйсрок службы
Assignedlifetime
Календарнаяпродолжительность эксплуатации, при достижении которой эксплуатация объекта должнабыть прекращена независимо от его технического состояния
4.11Назначенныйсрок хранения
Assignedstorage time
Календарнаяпродолжительность хранения, при достижении которой хранение объектадолжно бытьпрекращено независимо от его технического состояния.Примечание к терминам4.9.-4.11. По истечении назначенного ресурса (срока службы, срока хранения)объектдолжен быть изъят из эксплуатации и должно быть принято решение, предусмотренноесоответствующей нормативно-технической документацией — направление в ремонт,списание, уничтожение, проверка и установление нового назначенного срока и т.д.
5.ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ
5.1Техническоеобслуживание
Maintenance
5.2Восстановление
Restoration, recovery
Процессперевода объекта в работоспособное состояние из неработоспособного состояния
5.3Ремонт
Repair
5.4Обслуживаемыйобъект
Maintainableitem
Объект,для которого проведение технического обслуживания предусмотрено нормативно-техническойдокументацией и (или) конструкторской (проектной) документацией
5.5Необслуживаемыйобъект
Nonmaintainableitem
Объект,для которого проведение технического обслуживания не предусмотрено нормативно-техническойи (или) конструкторской (проектной) документацией
5.6Восстанавливаемыйобъект
Restorableitem
Объект,для которого в рассматриваемой ситуации проведение восстановления работоспособногосостояния предусмотрено в нормативно-технической и (или)конструкторской(проектной) документации
5.7Невосстанавливаемыйобъект
Nonrestorableitem
Объект,для которого в рассматриваемой ситуации проведение восстановления работоспособногосостояния не предусмотрено в нормативно-технической и (или) конструкторской(проектной) документации
5.8Ремонтируемыйобъект
Repairableitem
Объект,ремонт которого возможен и предусмотрен нормативно-технической, ремонтной и(или)конструкторской (проектной) документацией
5.9Неремонтируемыйобъект
Nonrepairableitem
Объект,ремонт которого невозможен или не предусмотрен нормативно-технической,ремонтной и (или)конструкторской (проектной) документацией
6.ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ
6.1Показательнадежности
Reliabilitymeasure
Количественнаяхарактеристика одного или нескольких свойств, составляющих надежность объекта
6.2Единичныйпоказатель надежности
Simplereliability measure
Показательнадежности, характеризующий одно из свойств, составляющих надежность объекта
6.3Комплексныйпоказатель надежности
Integratedreliability measure
Показательнадежности, характеризующий несколько свойств, составляющих надежность объекта
6.4Расчетныйпоказатель надежности
Predictedreliability measure
Показательнадежности, значения которого определяютсярасчетным методом
6.5Экспериментальныйпоказатель надежности
Показательнадежности, точечная или интервальная оценка которого определяется по даннымиспытаний
Assessed reliabilitymeasure
6.6Эксплуатационныйпоказатель надежности
Observed reliabilitymeasure
Показательнадежности, точечная или интервальная оценка которого определяется по даннымэксплуатации
6.7Экстраполированныйпоказатель надежности
Extrapolatedreliability measure
Показательнадежности, точечная или интервальная оценка которого определяется на основаниирезультатов расчетов, испытаний и (или) эксплуатационных данных путем экстраполированияна другую продолжительность эксплуатации и другие условия эксплуатации
ПОКАЗАТЕЛИБЕЗОТКАЗНОСТИ
6.8Вероятностьбезотказной работы
Reliability function,survival function
Вероятностьтого, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникнет
6.9 Гамма-процентнаянаработкадоотказа
Gamma-percentile operating time to failure
Наработка,в течение которой отказ объекта не возникнет с вероятностью, выраженной впроцентах
6.10 Средняянаработкадоотказа
Mean operating time to failure
Математическоеожидание наработки объекта до первого отказа
6.11Средняянаработка на отказ
Наработкана отказ
Mean operatingtime betweenfailures
Отношениесуммарной наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числаего отказов в течение этой наработки
6.12Интенсивностьотказов
Failurerate
Условнаяплотность вероятности возникновения отказа объекта, определяемая при условии,что до рассматриваемого момента времени отказ не возник
6.13Параметрпотока отказов
Failureintensity
Отношениематематического ожидания числа отказов восстанавливаемого объекта за достаточномалую его наработку к значению этой наработки
6.14Осредненныйпараметр потока отказов
Отношениематематического ожидания числа отказов восстанавливаемого объекта за конечнуюнаработку к Mean failure intensity значению этой наработки.Примечание к терминам6.8-6.14. Все показатели безотказности (как приводимые ниже другие показателинадежности) определены как вероятностные характеристики. Их статистическиеаналоги определяют методами математической статистики
ПОКАЗАТЕЛИДОЛГОВЕЧНОСТИ
6.15Гамма-процентныйресурс
Gamma-percentilelife
Суммарнаянаработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния свероятностью выраженной в процентах
6.16 Среднийресурс
Mean life, mean useful life
Математическоеожидание ресурса
6.17Гамма-процентныйсрок службы
Gamma-percentilelifetime
Календарнаяпродолжительность эксплуатации, в течение которой объект не достигнетпредельного состояния с вероятностью, выраженной в процентах
6.18Среднийсрок службы
Meanlifetime
Математическоеожидание срока службы. Примечание к терминам 6.15-6.18. При использовании показателейдолговечности следует указывать начало отсчета и вид действий после наступленияпредельного состояния (например гамма-процентный ресурс от второго капитальногоремонта до списания). Показатели долговечности, отсчитываемые от ввода объектав эксплуатацию до окончательного снятия с эксплуатации, называютсягамма-процентный полный ресурс (срок службы), средний полный ресурс (срокслужбы)
ПОКАЗАТЕЛИРЕМОНТОПРИГОДНОСТИ
6.19Вероятностьвосстановления
Probability ofrestoration,maintainabilityfunction
Вероятностьтого, что время восстановления работоспособного состояния объекта не превыситзаданное значение
6.20Гамма-процентноевремя восстановления
Gamma-percentilerestoration
Время,в течение которого восстановление работоспособности объекта будет осуществленос time вероятностью, выраженной в процентах
6.21Среднеевремя восстановления
Meanrestoration time
Математическоеожидание времени восстановления работоспособного состояния объекта после отказа
6.22Интенсивность восстановления
(Instantaneous)restoration rate
Условнаяплотность вероятности восстановления работоспособного состояния объекта,определенная для рассматриваемого момента времени при условии, что до этогомомента восстановление не было завершено
6.23 Средняятрудоемкостьвосстановления
Mean restoration man-hours,mean maintenanceman-hours
Математическоеожидание трудоемкости восстановления объекта после отказа.Затратывремени и труда на проведение технического обслуживания и ремонтов с учетомконструктивных особенностей объекта, еготехнического состояния и условий эксплуатации характеризуются оперативнымипоказателями ремонтопригодности
ПОКАЗАТЕЛИСОХРАНЯЕМОСТИ
6.24Гамма-процентный срок сохраняемости
Gamma-percentilestorage time
Сроксохраняемости, достигаемый объектом с заданнойвероятностью, выраженной в процентах
6.25Средний срок сохраняемости
Meanstorage time
Математическоеожидание срока сохраняемости
КОМПЛЕКСНЫЕПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ
6.26Коэффициент готовности
(Instantaneous)availability function
Вероятностьтого,чтообъект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени,кромепланируемых периодов, в течение которыхприменение объекта по назначению не предусматривается
6.27Коэффициент оперативной готовности
Operationalavailability function
Вероятностьтого,чтообъект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени,кромепланируемых периодов, в течение которыхприменение объекта по назначению не предусматривается,и,начинаяс этого момента, будет работатьбезотказно в течение заданного интервала времени
6.28Коэффициент технического использования
Steadystate availability factor
Отношениематематического ожидания суммарного времени пребывания объекта вработоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к математическомуожиданию суммарного времени пребывания объекта в работоспособном состоянии ипростоев,обусловленныхтехническим обслуживанием и ремонтом за тот же период
6.29Коэффициент сохранения эффективности
Efficiencyratio
Отношениезначения показателя эффективности использованияобъекта по назначению за определенную продолжительностьэксплуатации к номинальному значению этогопоказателя, вычисленному при условии,чтоотказы объекта в течение того же периода не возникают
7.РЕЗЕРВИРОВАНИЕ
7.1Резервирование
Redundancy
Способобеспечения надежности объекта за счет использования дополнительных средств и (или)возможностей,избыточныхпо отношению к минимально необходимым для выполнения требуемых функций
7.2Резерв
Reserve
Совокупностьдополнительных средств и (или)возможностей,используемыхдля резервирования
7.3Основной элемент
Majorelement
Элементобъекта,необходимыйдля выполнения требуемых функций без использования резерва
7.4Резервируемый элемент
Elementunder redundancy
Основнойэлемент,наслучай отказа которого в объекте предусмотрены один или несколько резервныхэлементов
7.5Резервный элемент
Redundantelement
Элемент,предназначенныйдля выполнения функций основного элемента в случае отказа последнего
7.6Кратность резерва
Redundancyratio
Отношениечисла резервных элементов к числу резервируемых ими элементов,выраженноенесокращенной дробью
7.7Дублирование
Duplication
Резервированиес кратностью резерва один к одному
7.8 Нагруженныйрезерв
Active reserve, loaded reserve
Резерв,которыйсодержит один или несколько резервных элементов, находящихсяв режиме основного элемента
7.9Облегченный резерв
Reducedreserve
Резерв,которыйсодержит один или несколько резервных элементов, находящихсяв менее нагруженном режиме, чем основнойэлемент
7.10 Ненагруженныйрезерв
Standby reserve, unloaded reserve
Резерв,которыйсодержит один или несколько резервных элементов, находящихсяв ненагруженном режиме до начала выполнения ими функций основного элемента
7.11Общее резервирование
Wholesystem redundancy
Резервирование,прикотором резервируется объект в целом
7.12Раздельное резервирование
Segregatedredundancy
Резервирование,прикотором резервируются отдельные элементы объекта или их группы
7.13Постоянное резервирование
Continuousredundancy
Резервирование,прикотором используется нагруженный резерв и при отказе любого элемента в резервированнойгруппе выполнение объектом требуемых функций обеспечивается оставшимисяэлементами без переключений
7.14Резервирование замещением
Standbyredundancy
Резервирование,прикотором функции основного элемента передаются резервному только после отказаосновного элемента
7.15Скользящее резервирование
Slidingredundancy
Резервированиезамещением, при котором группа основныхэлементов резервируется одним или несколькими резервными элементами,каждыйиз которых может заменить любой из отказавших элементов данной группы
7.16Смешанное резервирование
Combinedredundancy
Сочетаниеразличных видов резервирования в одном и том же объекте
7.17Резервирование с восстановлением
Redundancywith restoration
Резервирование,прикотором восстановление отказавших основных и (или)резервныхэлементов технически возможно без нарушения работоспособности объекта в целом ипредусмотрено эксплуатационной документацией
7.18Резервирование без восстановления
Redundancywithout restoration
Резервирование,прикотором восстановление отказавших основных и (или)резервныхэлементов технически невозможно без нарушения работоспособности объекта в целоми (или)непредусмотрено эксплуатационной документацией
7.19Вероятность успешного перехода на резерв
Probabilityof successful redundancy
Вероятностьтого,чтопереход на резерв произойдет без отказа объекта, т.е.произойдетза время,непревышающее допустимого значения перерыва в функционировании и(или)безснижения качества функционирования
8.НОРМИРОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ
8.1Нормирование надежности
Reliabilityspecification
Установлениев нормативно-технической документации и (или)конструкторской(проектном)документацииколичественных и качественных требований к надежности
Примечание.Нормированиенадежности включает выбор номенклатуры нормируемых показателей надежности;техникоэкономическоеобоснование значений показателей надежности объекта и его составных частей;заданиетребований к точности и достоверности исходных данных;ормулирование критериев отказов, повреждений и предельныхсостояний; задание требований к методамконтроля надежности на всех этапах жизненного цикла объекта
8.2Нормируемый показатель надежности
Specifiedreliability measure
Показательнадежности, значение которогорегламентированонормативно-технической и (или)конструкторской(проектной)документациейна объект. Примечание.Вкачестве нормируемых показателей надежностимогут быть использованы один или несколько показателей,включенныхв настоящий стандарт, взависимостиот назначения объекта, степени егоответственности,условийэксплуатации, последствийвозможныхотказов,ограниченийна затраты, а также отсоотношениязатрат на обеспечение надежности объекта и затратна его техническое обслуживание и ремонт. Посогласованиюмежду заказчиком и разработчиком(изготовителем)допускаетсянормировать показатели надежности, невключенные в настоящий стандарт, которые непротиворечат определениям показателей настоящегостандарта. Значения нормируемых показателей надежностиучитывают, в частности,приназначении цены объекта, гарантийного срока игарантийной наработки
9.ОБЕСПЕЧЕНИЕ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ И КОНТРОЛЬ НАДЕЖНОСТИ
9.1Программа обеспечения надежности
Reliabilitysupport programme
Документ,устанавливающийкомплекс взаимосвязанных организационно-техническихтребований и мероприятий, подлежащих проведениюна определенных стадиях жизненного цикла объекта и направленных на обеспечениезаданных требований к надежности и (или)наповышение надежности.
9.2Определение надежности
Reliabilityassessment
Определениечисленных значений показателей надежности объекта
9.3Контроль надежности
Reliabilityverification
Проверкасоответствия объекта заданным требованиям к надежности
9.4Расчетный метод определения надежности
Analyticalreliability assessment
Метод,основанныйна вычислении показателей надежности по справочным данным о надежности компонентови комплектующих элементов объекта, поданным о надежности объектов-аналогов,поданным о свойствах материалов и другой информации, имеющейсяк моменту оценки надежности
9.5Расчетно- экспериментальный метод определения надежности
Analytical-experimentalreliability assessment
Метод,прикотором показатели надежности всех или некоторых составных частей объектаопределяют по результатам испытаний и (или)эксплуатации,апоказатели надежности объекта в целом рассчитывают по математической модели
9.6Экспериментальный метод определения надежности
Experimentalreliability assessment
Метод,основанныйна статистической обработке данных, получаемыхпри испытаниях или эксплуатации объекта в целом
10.ИСПЫТАНИЯ НА НАДЕЖНОСТЬ
10.1Испытания на надежность
Reliabilitytest
Примечание.Взависимости от исследуемого свойства различают испытания на безотказность, ремонтопригодность,сохраняемостьи долговечность (ресурсные испытания)
10.2Определительные испытания на надежность
Determinationtest
Испытания,проводимыедля определения показателей надежности с заданными точностью и достоверностью
10.3Контрольные испытания на надежность
Compliancetest
Испытания,проводимыедля контроля показателей надежности
10.4Лабораторные испытания на надежность
Laboratorytest
Испытания,проводимыев лабораторных или заводских условиях
10.5Эксплуатационные испытания на надежность
Fieldtest
Испытания,проводимыев условиях эксплуатации объекта
10.6Нормальные испытания на надежность
Normaltest
Лабораторные(стендовые)испытания,методыи условия проведения которых максимально приближены к эксплуатационным дляобъекта
10.7Ускоренные испытания на надежность
Acceleratedtest
Лабораторные(стендовые)испытания,методыи условия проведения которых обеспечивают получение информации о надежности вболее короткий срок, чем при нормальных испытаниях
10.8План испытаний на надежность
Reliabilitytest programme
Совокупностьправил,устанавливающихобъем выборки, порядок проведения испытаний,критерииих завершения и принятия решений порезультатам испытаний
10.9Объем испытаний на надежность
Scopeof reliability test
Характеристикаплана испытаний на надежность, включающая числоиспытываемых образцов, суммарнуюпродолжительностьиспытаний в единицах наработки и (или)числосерий испытаний
11.ПОЯСНЕНИЯ К ТЕРМИНАМ, ПРИВЕДЕННЫМ В СТАНДАРТЕ
11.1Терминология
Терминологияпо надежности в технике распространяется на любые технические объекты — изделия, сооружения и системы, а также их подсистемы, рассматриваемые с точкизрения надежности на этапах проектирования, производства, испытаний, эксплуатациии ремонта. В качестве подсистем могут рассматриваться сборочные единицы, детали,компоненты или элементы. При необходимости в понятие «объект» могутбыть включены информация и ее носители, а также человеческий фактор (напримерпри рассмотрении надежности системы «машина-оператор»). Понятие«эксплуатация» включает в себя, помимо применения по назначению,техническое обслуживание, ремонт, хранение и транспортирование.
Термин«объект» может относиться к конкретному объекту, и к одному из представителей,в частности, к наугад выбранному представителю из серии, партии или статистическойвыборки однотипных объектов. На стадии разработки термин «объект» применяетсяк наугад выбранному представителю из генеральной совокупности объектов.
Границпонятия «надежность» не изменяет следующее определение: надежность — свойствообъекта сохранять во времени способность к выполнению требуемых функций в заданныхрежимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.
Этоопределение применяют тогда, когда параметрическое описание нецелесообразно (напримердля простейших объектов, работоспособность которых характеризуется потипу«да-нет») или невозможно (например для систем«машина-оператор», т.е. таких систем, не все свойства которых могутбыть охарактеризованы количественно).
Кпараметрам, характеризующим способность выполнять требуемые функции, относят кинематическиеи динамические параметры, показатели конструкционной прочности, показателиточности функционирования, производительности, скорости и т.п. С течением временизначения этих параметров могут изменяться.
Надежность- комплексное свойство, состоящее в общем случае из безотказности, долговечности,ремонтопригодности и сохраняемости. Например для неремонтируемых объектовосновным свойством может являться безотказность. Для ремонтируемых объектов однимиз важнейших свойств, составляющих понятие надежности, может быть ремонтопригодность.
Дляобъектов, которые являются потенциальным источником опасности, важными понятиямиявляются «безопасность» и «живучесть». Безопасность — свойство объекта при изготовлении и эксплуатации и в случае нарушенияработоспособного состояния не создавать угрозу для жизни и здоровья людей, атакже для окружающей среды. Хотя безопасность не входит в общее понятиенадежности, однако при определенных условиях тесно связана с этим понятием,например, если отказы могут привести к условиям, вредным для людей и окружающейсреды сверх предельно допустимых норм.
Понятие«живучесть» занимает пограничное место между понятиями надежность"и «безопасность». Под живучестью понимают свойство объекта, состоящеев его способности противостоять развитию критических отказов из дефектов иповреждений при установленной системе технического обслуживания и ремонта, илисвойство объекта сохранять ограниченную работоспособность при воздействиях, непредусмотренных условиями эксплуатации, или свойство объекта сохранятьограниченную работоспособность при наличии дефектов или поврежденийопределенного вида, а также при отказе некоторых компонентов. Примером служитсохранение несущей способности элементами конструкции при возникновении в нихусталостных трещин, размеры которых не превышают заданных значений.
Термин«живучесть» соответствует международному термину fail — safe concept[6]. Для характеристики отказоустойчивости по отношению к человеческим ошибкамв последнее время начали употреблять термин fool-proof concept. В международныхдокументах ИСО, МЭК и ЕОКК [4-6] сочетание свойств безотказности иремонтопригодности с учетом системы технического обслуживания и ремонтаназывают готовностью объекта (availability).
11.2К термину «Безотказность»
Безотказностьв той или иной степени свойственна объекту в любом из возможных режимов егосуществования. В основном безотказность рассматривается применительно к егоиспользованию по назначению, но во многих случаях необходима оценка безотказностипри хранении и транспортировании объекта.
Необходимоподчеркнуть, что показатели безотказности (пп.6.8-6.14) вводятся либо по отношениюко всем возможным отказам объекта, либо по отношению к какому-либо одному типу(типам) отказа с указанием на критерии отказа (отказов).
11.3К термину «Долговечность»
Объектможет перейти в предельное состояние, оставаясь работоспособным, если, например,его дальнейшее применение по назначению станет недопустимым по требованиямбезопасности, экономичности и эффективности.
11.4К термину «Ремонтопригодность»
Термин«ремонтопригодность» традиционно трактуется в широком смысле. Этоттермин эквивалентен международному термину «приспособленность кподдержанию работоспособного состояния» или, короче,«поддерживаемость» (maintainability). Помимо ремонтопригодности вузком смысле это понятие включает в себя «обслуживаемость»,т.е.приспособленность объекта к техническому обслуживанию,«контролепригодность» и приспособленность к предупреждению иобнаружению отказов и повреждений, а также причин их вызывающих. Более общеепонятие «поддерживаемость», «эксплуатационная технологичность»(maintenance support, supportability) включает в себя ряд технико-экономическихи организационных факторов, например качество подготовки обслуживающегоперсонала.
Допускаетсядополнительно к термину «ремонтопригодность» (в узком смысле) применятьтермины «обслуживаемость», «контролепригодность»,«приспособленность к диагностированию», «эксплуатационнаятехнологичность» и др.
11.5К терминам «Сохраняемость» и «Срок сохраняемости»
Впроцессе хранения и транспортирования объекты подвергаются неблагоприятным воздействиям,например колебаниям температуры, действию влажного воздуха, вибрациям и т.п. Врезультате после хранения и (или) транспортирования объект может оказаться в неработоспособноми даже в предельном состоянии. Сохраняемость объекта характеризуется егоспособностью противостоять отрицательному влиянию условий и продолжительностиего хранения и транспортирования.
Взависимости от условий и режимов применения объекта требования сохраняемости ставятпо-разному. Для некоторых классов объектов может быть поставлено требование, чтобыпосле хранения объект находился в таком же состоянии, что и к моменту начала хранения.В этом случае объект будет удовлетворять требованиям безотказности, долговечностии ремонтопригодности, предъявляемым к объекту к моменту начала хранения.
Вреальных условиях происходит ухудшение параметров, характеризующих работоспособностьобъекта, а также снижается его остаточный ресурс. В одних случаях достаточнопотребовать, чтобы после хранения и (или) транспортирования объект оставался вработоспособном состоянии. В большинстве других случаев требуется, чтобы объектсохранял достаточный запас работоспособности, т.е. обладал достаточнойбезотказностью после хранения и (или) транспортирования. В тех случаях, когдапредусмотрена специальная подготовка объекта к применению по назначению послехранения и (или) о сохранении работоспособности заменяется требованием, чтобытехнические параметры объекта, определяющие его безотказность идолговечность, сохранялись в заданных пределах. Очевидно, что все эти случаиохватываются приведенным в стандарте определением понятия сохраняемости.
Требованиякпоказателям безотказности, долговечности и ремонтопригодности дляобъекта, подвергнутого длительному хранению, должны указываться в техническом заданиии в отдельных случаях могут быть снижены относительно уровня требований на новыйобъект, не находившийся на хранении.
Следуетразличать сохраняемость объекта до ввода в эксплуатацию и сохраняемость объектав период эксплуатации (при перерывах в работе). Во втором случае срок сохраняемостивходит составной частью в срок службы.
Взависимости от особенностей и назначения объектов срок сохраняемости до ввода объектав эксплуатацию может включать в себя срок сохраняемости в упаковке и (или) законсервированномвиде, срок монтажа и (или) срок хранения на другом упакованном и (или)законсервированном более сложном объекте.
11.6К терминам «Исправное состояние», «Неисправное состояние», «Работоспособноесостояние», «Неработоспособное состояние»
Данныепонятия охватывают основные технические состояния объекта. Каждое из них характеризуетсясовокупностью значений параметров, описывающих состояние объекта, а такжекачественных признаков, для которых не применяют количественные оценки.
Номенклатуруэтих параметров и признаков, а также пределы допустимых их изменений устанавливаютв нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.
Работоспособныйобъект в отличие от исправного должен удовлетворять лишь тем требованиямнормативно-технической и (или) конструкторской (проектной)документации, выполнение которых обеспечивает нормальное применение объекта поназначению.
Работоспособныйобъект может быть неисправным, например, если он не удовлетворяет эстетическимтребованиям, причем ухудшение внешнего вида объекта не препятствует егоприменению по назначению.
Длясложных объектов возможны частично неработоспособные состояния, при которых объектспособен выполнять требуемые функции с пониженными показателями или способенвыполнять лишь часть требуемых функций.
Длянекоторых объектов признаками неработоспособного состояния, кроме того, могут бытьотклонения показателей качества изготавливаемой ими продукции. Например для некоторыхтехнологических систем к неработоспособному состоянию может быть отнесенотакое, при котором значение хотя бы одного параметра качества изготавливаемойпродукции не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской(проектной)и технологической документации.
Переходобъекта из одного состояния в другое обычно происходит вследствие поврежденияили отказа. Переход объекта из исправного состояния в неисправное работоспособноесостояние происходит из-за повреждений.
Вмеждународных документах ИСО, МЭК и ЕОКК [5, 6] введена более детальная классификациясостояний. Так, в работоспособном состоянии различают «рабочее состояние»(operating state) и «нерабочее состояние» (nonoperating state), прикотором объект не применяется по назначению. «Нерабочее состояние»подразделяют в свою очередь, на состояние дежурства (standby state) и состояниепланового простоя (idle, free state). Кроме того, различают«внутренне» неработоспособное состояние (internal disabled state), обусловленноеотказом или незавершенностью планового технического обслуживания(ремонта), и«внешне» неработоспособное состояние (external disabled state),обусловленное организационными причинами. В отраслевой документации допускаетсяиспользование более детальной классификации состояний, не противоречащейприведенной в настоящем стандарте.
11.7К терминам «Предельное состояние» и «Критерий предельногосостояния»
Переходобъекта в предельное состояние влечет за собой временное или окончательное прекращениеэксплуатации объекта. При достижении предельного состояния объект должен бытьснят с эксплуатации, направлен в средний или капитальный ремонт, списан, уничтоженили передан для применения не по назначению. Если критерий предельного состоянияустановлен из соображений безопасности хранения и (или) транспортирования объекта,то при наступлении предельного состояния хранение и (или) транспортирование объектадолжно быть прекращено. В других случаях при наступлении предельного состояниядолжно быть прекращено применение объекта по назначению.
Длянеремонтируемых объектов имеет место предельное состояние двух видов. Первый видсовпадает с неработоспособным состоянием. Второй вид предельного состояния обусловлентем обстоятельством, что начиная с некоторого момента времени дальнейшаяэксплуатация еще работоспособного объекта оказывается недопустимой в связи сопасностью или вредностью эксплуатации. Переход неремонтируемого объекта в предельноесостояние второго вида происходит до потери объектом работоспособности.
Дляремонтируемых объектов выделяют два или более видов предельных состояний.
Напримердля двух видов предельных состояний требуется отправка объекта в средний иликапитальный ремонт, т.е. временное прекращение применения объекта поназначению.
Третийвид предельного состояния предполагает окончательное прекращение примененияобъекта по назначению. Критерии предельного состояния каждого видаустанавливаются нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) и(или) эксплуатационной документацией.
11.7.1К терминам «Отказ», «Критерий отказа»
Еслиработоспособность объекта характеризуют совокупностью значений некоторых техническихпараметров, то признаком возникновения отказа является выход значений любого изэтих параметров за пределы допусков. Кроме того, в критерии отказов могут входитьтакже качественные признаки, указывающие на нарушение нормальной работы объекта.
Критерииотказов следует отличать от критериев повреждений. Под критериями поврежденийпонимают признаки или совокупность признаков неисправного, но работоспособногосостояния объекта.
11.8К термину «Критичность отказа»
Понятиекритичности отказа введено для того, чтобы проводить классификацию отказов поих последствиям. Подобная классификация содержится в международных документах ИСО,МЭК и ЕОКК, а также в некоторых отраслевых отечественных документах, например внормативно-технической документации на объекты сельскохозяйственного машиностроения.Критерием для классификации могут служить прямые и косвенные потери, вызванныеотказами, затраты труда и времени на устранение последствий отказов, возможностьи целесообразность ремонта силами потребителя или необходимость ремонтаизготовителем или третьей стороной, продолжительность простоев из-завозникновения отказов, степень снижения производительности при отказе,приводящем к частично неработоспособному состоянию и т.п. Классификация отказовпо последствиям устанавливается по согласованию между заказчиком иразработчиком (изготовителем). Для простых объектов эта классификация неиспользуется.
Приклассификации отказов по последствиям могут быть введены две, три и большее числокатегорий отказов. В международных документах ИСО, МЭК, ЕОКК различают критические(critical) и некритические (non-critical). Последние подразделяют на существенные(major) и несущественные (minor) отказы. Границы между категориями отказовдостаточно условны.
Отказодного и того же объекта может трактоваться как критический, существенный или несущественныйв зависимости от того, рассматривается объект как таковой или он являетсясоставной частью другого объекта. Несущественный отказ объекта, входящего в составболее ответственного объекта, может рассматриваться как существенный и даже критическийв зависимости от последствий отказа сложного объекта. Для проведения классификацииотказов по последствиям необходим анализ критериев, причин и последствийотказов и построение логической и функциональной связи между отказами.
Классификацияотказов по последствиям необходима при нормировании надежности (в частности,для обоснованного выбора номенклатуры и численных значений нормируемыхпоказателей надежности), а также при установлении гарантийных обязательств.
11.9К терминам «Внезапный отказ» и «Постепенный отказ»
Этитермины позволяют разделять отказы на две категории в зависимости от возможностипрогнозировать момент наступления отказа. В отличие от внезапногоотказа, наступлению постепенного отказа предшествует непрерывное и монотонноеизменениеодного или нескольких параметров, характеризующих способность объектавыполнять заданные функции. Ввиду этого удается предупредить наступление отказаили принять меры по устранению (локализации) его нежелательных последствий.
Четкойграницы между внезапными и постепенными отказами, однако, провести не удается.Механические, физические и химические процессы, которые составляют причиныотказов, как правило, протекают во времени достаточно медленно. Так,усталостная трещина в стенке трубопровода или сосуда давления, зародившаяся изтрещинообразного дефекта, медленно растет в процессе эксплуатации; этот рост впринципе может быть прослежен средствами неразрушающего контроля. Однакособственно отказ (наступление течи) происходит внезапно. Если по каким-либопричинам своевременное обнаружение несквозной трещины оказалось невозможным, тоотказ придется признать внезапным.
Помере совершенствования расчетных методов и средств контрольно-измерительной техники,позволяющих своевременно обнаруживать источники возможных отказов и прогнозироватьих развитие во времени, все большее число отказов будет относиться к категориипостепенных.
Вдокументе [6] дано следующее определение внезапного отказа: это отказ,наступление которого не может быть предсказано предварительным контролем илидиагностированием.
11.10К термину «Сбой»
Отличительнымпризнаком сбоя является то, что восстановление работоспособного состоянияобъекта может быть обеспечено без ремонта, например, путем воздействия операторана органы управления, устранением обрыва нити, магнитной ленты и т.п., коррекциейположения заготовки.
Характернымпримером сбоя служит остановка ЭВМ, устраняемая повторным пуском программы сместа останова или ее перезапуском сначала.
11.11К терминам «Конструктивный отказ», «Производственныйотказ»,«Эксплуатационный отказ»
Классификацияотказов по причинам возникновения введена с целью установления, на какой стадиисоздания или существования объекта следует провести мероприятия для устраненияпричин отказов.
Допускаетсявыделить отказы комплектующих изделий, изготавляемых не на том предприятии, гдепроизводится объект в целом. Отказы комплектующих элементов также могут бытьконструктивными, производственными и эксплуатационными. Классификация неявляется исчерпывающей, поскольку возможно возникновение отказов, вызванныхдвумя или тремя причинами.
11.12К термину «Деградационный отказ»
Анализнадежности различают ранние отказы, когда проявляется влияние дефектов, необнаруженных в процессе изготовления, испытаний и (или) приемочного контроля, ипоздние, деградационные отказы. Последние происходят на заключительной стадии эксплуатацииобъекта, когда вследствие естественных процессов старения, изнашивания и т.п.объект или его составные части приближаются к предельному состоянию по условиямфизического износа. Вероятность возникновения деградационных отказов в пределахпланируемого полного или межремонтного срока службы (ресурса) должна бытьдостаточно мала. Это обеспечивается расчетом на долговечность с учетомфизической природы деградационных отказов, а также надлежащей системойтехнического обслуживания и ремонта.
Впринципе можно практически исключить возникновение ранних отказов, если до передачиобъекта в эксплуатацию провести приработку, обкатку, технологический прогон и т.п.При этом соответственно может варьироваться цена объекта.
11.13К термину «Наработка»
Наработкуобъекта, работающего непрерывно, можно измерять в единицах календарного времени.Если объект работает с перерывами, то различают непрерывную и суммарную наработку.В этом случае наработку также можно измерять в единицах времени. Для многихобъектов физическое изнашивание связано не только с календарнойпродолжительностью эксплуатации, но и с объемом работы объекта, и поэтомузависит от интенсивности применения объекта по назначению. Для таких объектовнаработку обычно выражают через объем произведенной работы или число рабочихциклов.
Еслитрактовать понятие «время» в обобщенном смысле — как параметр,служащий для описания последовательности событий и смены состояний, топринципиальная разница между наработкой и временем отсутствует даже в том случае,когда наработка является целочисленной величиной (например календарное времятоже отсчитывают в днях, месяцах и т.п.). Поэтому наработка и родственные ейвеличины (ресурс, остаточный ресурс) отнесены в категории временных понятий.
Вмеждународных документах введена детальная классификация временных понятий,относящихся к наработке: требуемая наработка (required time), продолжительностьпланового простоя (non-required time), продолжительность планового простояработоспособного объекта (idle time) и т.д.
11.14К терминам «Наработка до отказа», «Наработка междуотказами», «Время восстановления», «Ресурс»,«Срок службы», «Срок сохраняемости», «Остаточныйресурс»
Перечисленныепонятия относятся к конкретно взятому индивидуальному объекту.
Имеетсяважное различие между величинами, определяемыми этими понятиями, и большинствомвеличин, характеризующих механические, физические и другие свойства индивидуальногообъекта. Например, геометрические размеры, масса, температура, скорость и т.д.могут быть измерены непосредственно (в принципе — в любой момент временисуществования объекта). Наработка индивидуального объекта до первого отказа, егонаработка между отказами, ресурс и т.п. могут быть определены лишь после того,как наступил отказ или было достигнуто предельное состояние. Пока эти событияне наступили, можно говорить лишь о прогнозировании этих величин с большей илименьшей достоверностью.
Ситуацияосложнена из-за того, что безотказная наработка, ресурс, срок службы и срок сохраняемостизависят от большого числа факторов, часть которых не может быть проконтролирована,а остальные заданы с той или иной степенью неопределенности.
Безотказнаяработа конкретно взятого индивидуального объекта зависит от качествасырья, материалов, заготовок и полуфабрикатов, от достигнутого уровня технологиии степени стабильности технологического процесса, от уровня технологическойдисциплины, от выполнения всех требований по хранению, транспортированию иприменению объекта по назначению. Многие объекты включают в себя комплектующие изделия,детали и элементы, поставленные другими изготовителями. Перечисленные вышефакторы, влияя на работоспособность составных частей объекта, определяют егоработоспособность в целом.
Опытэксплуатации объектов массового производства показывает, что как наработка до отказа,так и наработка между отказами обнаруживают значительный статистический разброс.Аналогичный разброс имеют также ресурс, срок службы и срок сохраняемости.
Этотразброс может служить характеристикой технологической культуры и дисциплины, атакже достигнутого уровня технологии. Разброс наработки до первого отказа,ресурса и срока службы можно уменьшить, а их значения можно увеличить путемнадлежащей и экспериментальной отработки каждого индивидуального объекта допередачи в эксплуатацию. Этот подход осуществляют для особо ответственныхобъектов.
Целесообразностьтакого подхода для массовых объектов должна каждый раз подтверждатьсятехнико-экономическим анализом.
Наработкадо отказа вводится как для неремонтируемых (невосстанавливаемых), так и дляремонтируемых (восстанавливаемых) объектов. Наработка между отказами
определяетсяобъемом работы объекта от k-го до ( k+1)-го отказа
гдеk = 1, 2… Эта наработка относитсятолько к восстанавливаемым объектам.
Техническийресурс представляет запас возможной наработки объекта. Для неремонтируемыхобъектов он совпадает с продолжительностью пребывания в работоспособномсостоянии в режиме применения по назначению, если переход в предельноесостояние обусловлен только возникновением отказа.
Посколькусредний и капитальный ремонт позволяют частично или полностью восстанавливатьресурс, то отсчет наработки при исчислении ресурса возобновляют по окончаниитакого ремонта, различая в связи с этим доремонтный, межремонтный, послеремонтныйи полный (до списания) ресурс.
Доремонтныйресурс исчисляют до первого среднего (капитального) ремонта. Число возможныхвидов межремонтного ресурса зависит от чередования капитальных и среднихремонтов. Послеремонтный ресурс отсчитывают от последнего среднего(капитального)ремонта.
Полныйресурс отсчитывают от начала эксплуатации объекта до его перехода в предельноесостояние, соответствующее окончательному прекращению эксплуатации.
Аналогичнымобразом выделяют виды срока службы и срока сохраняемости. При этом срок службыи срок сохраняемости измеряют в единицах времени. Соотношение значений ресурсаи срока службы зависит от интенсивности использования объекта. Полный срокслужбы, как правило, включает продолжительности всех видов ремонта.
11.15К терминам «Назначенный срок службы», «Назначенный ресурс», «Назначенный срокхранения»
Цельустановления назначенного срока службы и назначенного ресурса обеспечить принудительноезаблаговременное прекращение применения объекта по назначению, исходя изтребований безопасности или технико-экономических соображений. Для объектов,подлежащих длительному хранению, может быть установлен назначенный срокхранения, по истечении которого дальнейшее хранение недопустимо, например, из требованийбезопасности.
Придостижении объектом назначенного ресурса (назначенного срока службы, назначенногосрока хранения), в зависимости от назначения объекта, особенности эксплуатации,технического состояния и других факторов объект может быть списан, направлен всредний или капитальный ремонт, передан для применения не по назначению,переконсервирован (при хранении) или может быть принято решение о продолженииэксплуатации.
Назначенныйсрок службы и назначенный ресурс являются технико-эксплуатационными характеристикамии не относятся к показателям надежности (показателям долговечности).
Однакопри установлении назначенного срока службы и назначенного ресурса принимают вовнимание прогнозируемые (или достигнутые) значения показателей надежности. Еслиустановлено требование безопасности, то назначенный срок службы (ресурс) долженсоответствовать значениям вероятности безотказной работы по отношению ккритическим отказам, близким к единице. Из соображений безопасности может бытьтакже введен коэффициент запаса по времени.
11.16К терминам «Техническое обслуживание», «Восстановление», «Ремонт»
Техническоеобслуживание включает регламентированные в конструкторской (проектной) и (или)эксплуатационной документации операции по поддержанию работоспособного иисправного состояния. В техническое обслуживание входят контроль техническогосостояния, очистка, смазывание и т.п..
Восстановлениевключает в себя идентификацию отказа (определение его места и характера),наладку или замену отказавшего элемента, регулирование и контроль техническогосостояния элементов объекта и заключительную операцию контроля работоспособностиобъекта в целом.
Переводобъекта из предельного состояния в работоспособное состояние осуществляется припомощи ремонта, при котором происходит восстановление ресурса объекта в целом.В ремонт могут входить разборка, дефектовка, замена или восстановлениеотдельных блоков, деталей и сборочных единиц, сборка и т.д. Содержаниеотдельных операций ремонта может совпадать с содержанием операций техническогообслуживания .
11.17К терминам «Обслуживаемый объект», «Необслуживаемыйобъект», «Ремонтируемый объект», «Неремонтируемыйобъект», «Восстанавливаемый объект», «Невосстанавливаемыйобъект»
Приразработке объекта предусматривают выполнение (или невыполнение) технического обслуживанияобъектов на протяжении срока их службы, т.е. объекты делят на технически обслуживаемыеи технически необслуживаемые. При этом некоторые неремонтируемые объектыявляются технически обслуживаемыми.
Делениеобъектов на ремонтируемые и неремонтируемые связано с возможностью восстановленияработоспособного состояния путем ремонта, что предусматривается и обеспечиваетсяпри разработке и изготовлении объекта. Объект может быть ремонтируемым, но невосстанавливаемым в конкретной ситуации.
11.18К термину «Показатель надежности»
Кпоказателям надежности относят количественные характеристики надежности, которыевводят согласно правилам статистической теории надежности. Область примененияэтой теории ограничена крупносерийными объектами, которые изготавливаютиэксплуатируют в статистически однородных условиях и к совокупности которыхприменимо статистическое истолкование вероятности. Примером служат массовыеизделия машиностроения, электротехнической и радиоэлектронной промышленности.
Применениестатистической теории надежности к уникальным и малосерийным объектамограничено. Эта теория применима для единичных восстанавливаемых (ремонтируемых)объектов, в которых в соответствии с нормативно-технической документациейдопускаются многократные отказы, для описания последовательности которых применимамодель потока случайных событий. Теорию применяют также к уникальным ималосерийным объектам, которые в свою очередь состоят из объектов массовогопроизводства. В этом случае расчет показателей надежности объекта в целом проводятметодами статистической теории надежности по известным показателям надежностикомпонентов и элементов.
Методыстатистической теории надежности позволяют установить требования к надежностикомпонентов и элементов на основании требований к надежности объекта в целом.
Статистическаятеория надежности является составной частью более общего подхода к расчетнойоценке надежности технических объектов, при котором отказы рассматривают какрезультат взаимодействия объекта как физической системы с другими объектами иокружающей средой. Так при проектировании строительных сооружений и конструкцийучитывают в явной или неявной форме статистический разброс механических свойствматериалов, элементов и соединений, а также изменчивость (во времени и впространстве) параметров, характеризующих внешние нагрузки и воздействия.Большинство показателей надежности полностью сохраняют смысл и при более общемподходе к расчетной оценке надежности. В простейшей модели расчета на прочностьпо схеме «параметр нагрузки — параметр прочности» вероятность безотказнойработы совпадает с вероятностью того, что в пределах заданного отрезка временизначение параметра нагрузки ни разу не превысит значение, которое принимаетпараметр прочности. При этом оба параметра могут быть случайными функциямивремени.
Настадии проектирования и конструирования показатели надежности трактуют как характеристикивероятностных или полувероятностных математических моделей создаваемыхобъектов. На стадиях экспериментальной отработки, испытаний и эксплуатации рольпоказателей надежности выполняют статистические оценки соответствующихвероятностных характеристик.
Вцелях единообразия все показатели надежности, перечисленные в настоящем стандарте,определены как вероятностные характеристики. Это подчеркивает также возможностьпрогнозирования значения этих показателей на стадии проектирования.
Показателинадежности вводят по отношению к определенным режимам и условиям эксплуатации,установленным в нормативно технической и (или) конструкторской (проектной)документации.
11.19К терминам «Единичный показатель надежности» и «Комплексныйпоказатель надежности»
Вотличие от единичного показателя надежности комплексный показатель надежности количественнохарактеризует не менее двух свойств, составляющих надежность, напримербезотказность и ремонтопригодность. Примером комплексного показателя надежностислужит коэффициент готовности /> , стационарное значение которого(если оно существует) определяют по формуле
/>
Где/> - средняянаработка на отказ ;
/> />-среднее время восстановления .
11.20К термину «Вероятность безотказной работы»
Вероятностьбезотказной работы определяется в предположении, что в начальный момент времени(момент начала исчисления наработки) объект находился в работоспособномсостоянии. Обозначим через />время или суммарную наработкуобъекта (в дальнейшем для краткости называем /> просто наработкой). Возникновениепервого отказа — случайное событие, а наработка /> от начального момента довозникновения этого события — случайная величина. Вероятность безотказнойработы /> объектав интервале от 0 до />включительно определяют как
/> (1)
Здесь/> -вероятность события, заключенного в скобках. Вероятность безотказной работы />являетсяфункцией наработки. Обычно эту функцию предполагают непрерывной идифференцируемой.
Еслиспособность объекта выполнять заданные функции характеризуется одним параметром/>, товместо (1) имеем формулу
/> (2)
где/>и /> — предельные поусловиям работоспособности значения параметров (эти значения, вообще, могутизменяться во времени).
Аналогичновводят вероятность безотказной работы в более общем случае, когда состояниеобъекта характеризуется набором параметров с допустимой по условиям работоспособностиобластью значений этих параметров [8].
Вероятностьбезотказной работы/>связана с функцией распределения/>и плотностьюраспределения />наработки до отказа:
/>;/>
Нарядус понятием «вероятность безотказной работы» часто используют понятие «вероятностьотказа», которое определяется следующим образом: это вероятность того, чтообъект откажет хотя бы один раз в течение заданной наработки, будучиработоспособным в начальный момент времени. Вероятность отказа на отрезке от 0до />определяютпо формуле
/>
Точечныестатистические оценки для вероятности безотказной/>работы от 0 до /> и для функциираспределения наработки до отказа/>даются формулами:
/>;/>
где/> — числообъектов, работоспособных в начальный момент времени;
/> -число объектов, отказавших на отрезке от 0 до /> .
Дляполучения достоверных оценок объем выборки />должен быть достаточно велик
Определениебезотказной работы в соответствии с формулами (1) и (2) относится к объектам,которые должны функционировать в течение некоторого конечного отрезка времени.Для объектов одноразового (дискретного) применения вероятность безотказной работыопределяют как вероятность того, что при срабатывании объекта отказ невозникает.
Аналогичновводят вероятность безотказного включения (например в рабочий режим из режимаожидания).
11.21К терминам «Гамма-процентная наработка до отказа», «Гамма процентный ресурс»,«Гамма-процентный срок службы», «Гамма-процентное время восстановления», «Гамма-процентныйсрок сохраняемости»
Перечисленныепоказатели определяют как корни />уравнения
/> (6)
где/> — функцияраспределения наработки до отказа (ресурса, срока службы).
Вчастности, гамма-процентную наработку до отказа/>определяют из уравнения
/>
где/> — вероятностьбезотказной работы.
Каквидно из формулы (6), гамма-процентные показатели равны квантилям соответствующихраспределений. Если вероятности, отвечающие этим квантилям, выражают впроцентах, то для показателей безотказности обычно задают значения 90; 95;99;99,5% и т.д. Тогда вероятность возникновения отказа на отрезке [0; />] будетсоставлять0,10; 0,05; 0,01; 0,005 и т.д. Задаваемые значения />для критических отказовдолжны быть весьма близки к 100%, чтобы сделать критические отказы практическиневозможными событиями. Для прогнозирования потребности в запасных частях,ремонтных мощностях, а также для расчета пополнения и обновления парков машин,приборов и установок могут потребоваться гамма-процентные показатели при болеенизких значениях/>, например при/>= 50%, чтоприближенно соответствует средним значениям.
Статистическиеоценки для гамма-процентных показателей могут быть получены на основестатистических оценок либо непосредственно, либо после аппроксимации эмпирическихфункций подходящими аналитическими распределениями. Необходимо иметь в виду,что экстраполирование эмпирических результатов за пределы продолжительностииспытаний (наблюдений) без привлечения дополнительной информации о физическойприроде отказов может привести к значительным ошибкам.
11.22.К терминам «Средняя наработка до отказа», «Средний ресурс», «Средний срокслужбы», «Среднее время восстановления», «Средний срок сохраняемости»
Перечисленныепоказатели равны математическим ожиданиям соответствующих случайных величин, наработкидо отказа, ресурса, срока службы, времени восстановления, срока сохраняемости.
Среднююнаработку до отказа/>вычисляют по формуле
/>
где/> — функцияраспределения наработки до отказа,
/>-плотность распределения наработки до отказа.
Сучетом (3) /> выражаетсячерез вероятность безотказной работы:
/>
Статистическаяоценка для средней наработки до отказа дается формулой
/> (7)
Здесь/> — числоработоспособных объектов при /> = 0,
/> -наработка до первого отказа каждого из объектов.
Формула(7) соответствует плану испытаний, при котором все объекты испытываются доотказа.
11.23К термину «Средняя наработка на отказ»
Этотпоказатель введен применительно к восстанавливаемым объектам, при эксплуатациикоторых допускаются многократно повторяющиеся отказы. Очевидно, что это должныбыть несущественные отказы, не приводящие к серьезным последствиям и нетребующие значительных затрат на восстановление работоспособного состояния.
Эксплуатациятаких объектов может быть описана следующим образом: в начальный момент времениобъект начинает работать и продолжает работать до первого отказа; после отказапроисходит восстановление работоспособности, и объект вновь работает до отказаи т.д. На оси времени моменты отказов образуют поток отказов, а моментывосстановлений -поток восстановлений. На оси суммарной наработки (когда времявосстановления не учитывается) моменты отказов образуют поток отказов. Полное истрогое математическое описание эксплуатации объектов по этой схеме построенона основе теории восстановления
Определениюсредней наработки на отказ/>, которое приведено в данномстандарте, соответствует следующая формула
/> (8)
Здесь/> -суммарная наработка, /> — число отказов, наступивших втечение этой наработки, /> — математическое ожидание этогочисла. В общем случае средняя наработка на отказ оказывается функцией /> . Длястационарных потоков отказов средняя наработка на отказ от /> не зависит.
Статистическуюоценку средней наработки на отказ /> вычисляют по формуле, которая аналогичнаформуле (8)
/> (9)
Вотличие от формулы (8) здесь /> — число отказов, фактическипроисшедших за суммарную наработку />.
Формула(9) допускает обобщение на случай, когда объединяются данные, относящиеся кгруппе однотипных объектов, которые эксплуатируются в статистически однородныхусловиях. Если поток отказов стационарный, то в формуле (9) достаточно заменить/>на суммунаработок всех наблюдаемых объектов и заменить на суммарное число отказов этихобъектов.
11.24К терминам «Вероятность восстановления», «Гамма-процентное времявосстановления», «Среднее время восстановления»,«Интенсивность восстановления», «Средняя трудоемкостьвосстановления»
Длякомплексной оценки ремонтопригодности допускается дополнительно использовать показателитипа удельной трудоемкости ремонта и удельной трудоемкости технического обслуживания.
11.25К терминам «Коэффициент готовности», «Коэффициент оперативнойготовности», «Коэффициент технического использования»,«Коэффициент сохранения эффективности»
Коэффициентготовности характеризует готовность объекта к применению по назначению только вотношении его работоспособности в произвольный момент времени.
Коэффициентоперативной готовности характеризует надежность объекта, необходимостьприменения которого возникает в произвольный момент времени, после котороготребуется безотказная работа в течение заданного интервала времени. Различаютстационарный и нестационарный коэффициенты готовности, а также среднийкоэффициент готовности .
Коэффициенттехнического использования характеризует долю времени нахождения объекта вработоспособном состоянии относительно общей продолжительности эксплуатации.Коэффициент сохранения эффективности характеризует степень влияния отказов наэффективность его применения по назначению. Для каждого конкретного типаобъектов содержание понятия эффективности и точный смысл показателя(показателей)эффективности задаются техническим заданием и вводятся внормативно-техническую и(или) конструкторскую (проектную) документацию.
11.26К термину «Резервирование»
Резервирование- одно из основных средств обеспечения заданного уровня надежности объекта принедостаточно надежных компонентах и элементах. Цель резервирования — обеспечитьбезотказность объекта в целом, т.е. сохранить его работоспособность, когда возникотказ одного или нескольких элементов [11]. Наряду с резервированием путем введениядополнительных (резервных) элементов находят широкое применение другие видырезервирования. Среди них временное резервирование (с использованием резервов времени),информационное резервирование (с использованием резервов информации), функциональноерезервирование, при котором используется способность элементов выполнятьдополнительные функции или способность объекта перераспределять функции междуэлементами, нагрузочное резервирование, при котором используется способностьэлементов воспринимать дополнительные нагрузки сверх номинальных, а такжеспособность объекта перераспределять нагрузки между элементами.
11.27К терминам «Нормирование надежности»,«Нормируемыйпоказатель надежности»
Привыборе номенклатуры нормируемых показателей надежности необходимо учитыватьназначение объекта, степень его ответственности, условия эксплуатации, характеротказов (внезапные, постепенные и т.п.), возможные последствия отказов, возможныетипы предельных состояний. При этом целесообразно, чтобы общее число нормируемыхпоказателей надежности было минимальным; нормируемые показатели имели простойфизический смысл, допускали возможность расчетной оценки на этапе проектирования,статистической оценки и подтверждения по результатам испытаний и (или)эксплуатации.
Приобосновании численных значений нормируемых показателей надежности необходиморуководствоваться принципом оптимального распределения затрат на повышениенадежности, техническое обслуживание и ремонт.
Значениянормируемых показателей надежности учитываются, в частности, при назначениигарантийного срока эксплуатации (гарантийной наработки, гарантийного срокахранения), которые являются технико-экономическими (отчасти коммерческими) характеристикамиобъекта и не относятся к показателям надежности. Гарантийные сроки, показателинадежности и цена объекта должны быть взаимоувязаны.
Длительностьгарантийного срока эксплуатации (гарантийной наработки, гарантийного срокахранения) должна быть достаточной для выявления и устранения скрытых дефектов иопределяется соглашением между потребителем (заказчиком) и поставщиком (изготовителем).
11.28К термину «Программа обеспечениянадежности»
Программаобеспечения надежности — важнейший документ, служащий организационно-техническойосновой для создания объектов, удовлетворяющих заданным требованиям понадежности. Программа должна охватывать все или отдельные стадии жизненногоцикла объекта.
Программаобеспечения надежности включает, в частности, программу экспериментальной отработки,которая определяет цели, задачи, порядок проведения и необходимый объемиспытаний или экспериментальной отработки, а также регламентирует порядокподтверждения показателей надежности на стадии разработки. Программаобеспечения ремонтопригодности устанавливает комплекс взаимосвязанныхорганизационно-технических требований и мероприятий, направленных наобеспечение заданных требований по ремонтопригодности и (или) повышенияремонтопригодности. Она разрабатывается одновременно с программой обеспечениянадежности и является либо ее составной частью, либо самостоятельной программой.
11.29К термину «Испытания на надежность»
Испытанияна надежность относятся к числу важнейших составных частей работы по обеспечениюи повышению надежности технических объектов. Эти испытания в зависимости отконтролируемых (оцениваемых) свойств, составляющих надежность, могут состоятьиз испытаний на безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.В частности, ресурсные испытания относятся к испытаниям на долговечность.
Планированиеиспытаний и обработка их результатов проводятся с применением методовматематической статистики [2, 3, 7, 10]. Оценивание значений показателей надежностипри определительных испытаниях должно проводиться с заданной точностью (т.е.при заданной относительной погрешности) и с заданной достоверностью (т.е. при заданномуровне доверительной вероятности). Аналогичные требования предъявляются кконтрольным испытаниям. Ускорение (форсирование) испытаний не должно приводитьк снижению точности и достоверности оценок.
Списоклитературы
1.Надежность и эффективность в технике. Справочник в 10 т. (ред. совет: В.С. Авдуевский(пред.) и др. Т.1. Методология. Организация. Терминология) Под ред. А.И. Рембезы.- М.: Машиностроение, 1989. — 224 с.
2.Надежность и эффективность в технике. Справочник в 10 т./Ред. совет: В.С. Авдуевский(пред.) и др. Т.2. Математические методы в теории надежности и эффективности /Под ред. Б.В.Гнеденко. — М.: Машиностроение, 1987. — 280 с.
3.Надежность технических систем. Справочник / Ю.К.Беляев, В.А. Богатырев, В.В. Болотини др. / Под ред. И.А.Ушакова- М.:Радиоисвязь,1985. — 608 с.
4.Data Processing Vocabulary. Section 14. Reliability, Maintenance andAvailability. — Geneva: ISO 2382, 1976. — 16 р.