Лекция № 3

Под надежностью понимается свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования. Надежность является сложным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения состоит из сочетания безопасности, ремонтопригодности и сохраняемости (рисунок 1).

Рисунок 1 – Надёжность оборудования

Для абсолютного большинства круглогодично применяемых технических устройств при оценке их надежности наиболее важными являются три свойства: безотказность, долговечность и ремонтопригодность.

Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени..

Долговечность - свойство сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность - свойство изделия, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

В то же время техника сезонного применения (уборочные сельскохозяйственные машины, некоторые коммунальные машины, речные суда замерзающих рек и т.д.), а также машины и оборудование для ликвидации критических ситуаций (противопожарное и спасательное оборудование), имеющие по своему назначению длительный период нахождения в режиме ожидания работы, должны оцениваться с учетом сохраняемости, т.е. показателями всех четырех свойств.

Сохраняемость - свойство изделия сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность изделия выполнять требуемые функции, в течение и после хранения или транспортирования.

Ресурс (технический) - наработка изделия до достижения им предельного состояния, оговоренного в технической документации. Ресурс может выражаться в годах, часах, километрах, гектарах, числе включений. Различают ресурс: полный - за весь срок службы до конца эксплуатации; доремонтный - от начала эксплуатации до капитального ремонта восстанавливаемого изделия; использованный - от начала эксплуатации или от предыдущего капитального ремонта изделия до рассматриваемого момента времени; остаточный - от рассматриваемого момента времени до отказа невосстанавливаемого изделия или его капитального ремонта, межремонтный.

Наработка - продолжительность функционирования изделия или объем выполняемой им работы за некоторый промежуток времени. Измеряется в циклах, единицах времени, объема, длины пробега и т.п. Различают суточную наработку, месячную наработку, наработку до первого отказа.

Наработка на отказ - критерий надежности, являющийся статической величиной, среднее значение наработки ремонтируемого изделия между отказами. Если наработка измеряется в единицах времени, то под наработкой на отказ понимается среднее время безотказной работы.

Есть наконец, целый ряд изделий (например, резинотехнические), оценивающийся главным образом сохраняемостью и долговечностью.

Перечисленные свойства надежности (безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость) имеют свои количественные показатели.

Так безотказность характеризуется шестью показателями, в том числе таким важным, как вероятность безотказной работы . Этот показатель широко применяется в народном хозяйстве для оценки самых различных видов технических средств: электронной аппаратуры, летательных аппаратов, деталей, узлов и агрегатов, транспортных средств, нагревательных элементов. Расчет этих показателей проводят на основе государственных стандартов.

Отказ - одно из основных понятий надежности, заключающееся в нарушении работоспособности изделия (один или несколько параметров изделия выходят за допускаемые пределы).

Интенсивность отказа - условная плотность вероятности возникновения отказа невосстанавливаемого объекта, определяется при условии, что до рассматриваемого момента времени отказ не возник.

Вероятность безотказной работы - возможность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникает.

Долговечность также характеризуется шестью показателями, представляющие различные виды ресурса и срока службы. С точки зрения безопасности наибольший интерес представляет гамма-процентный ресурс - наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с вероятностью g, выраженной в процентах. Так для объектов металлургического оборудования (машины для подъема и перемещения жидких металлов, насосы и устройства для перекачивания вредных жидкостей и газов) назначают g = 95 %.

Ремонтопригодность характеризуется двумя показателями: вероятностью и средним временем восстановления работоспособного состояния.

Ряд авторов подразделяют надежность на идеальную, базовую и эксплуатационную. Идеальная надежность - это максимально возможная надежность, достигаемая путем создания совершенной конструкции объекта при абсолютном учете всех условий изготовления и эксплуатации. Базовая надежность - надежность, фактически достигаемая при конструировании, изготовлении и монтаже объекта. Эксплуатационная надежность - действительная надежность объекта в процессе его эксплуатации, обусловленная как качеством проектирования, конструирования, изготовления и монтажа объекта, так и условиями его эксплуатации, технического обслуживания и ремонта.

Основные положения надежности будут неясны без определения такого важного понятия, как резервирование. Резервирование - это применение дополнительных средств или возможностей с целью сохранения работоспособного состояния объекта при отказе одного или нескольких его элементов.

Одной из наиболее распространенных разновидностей резервирования является дублирование - резервирование с кратностью резерва один к одному. В связи с тем, что резервирование требует значительных материальных затрат, его применяют лишь для наиболее ответственных элементов, узлов или агрегатов, отказ которых угрожает безопасности людей или влечет тяжелые экономические последствия. Так пассажирские и грузопассажирские лифты подвешиваются на несколько канатов, самолеты снабжены несколькими двигателями, имеют дублированную электропроводку, в автомобилях применяется двойная и даже тройная система тормозов. Большое распространение получило и прочностное резервирование, основанное на концепции коэффициента запаса. Считается, что понятие прочности имеет самое непосредственное отношение не только к надежности, но и к безопасности. Более того, считается, что инженерные расчеты конструкций на безопасность почти исключительно строятся на использовании коэффициента запаса прочности. Значения этого коэффициента зависят от конкретных условий. Для сосудов, работающих под давлением, он составляет от 1,5 до 3,25, а для лифтовых канатов - от 8 до 25.

При рассмотрении производственного процесса во взаимосвязи его основных элементов необходимо использовать понятие надежности в более широком смысле. При этом надежность системы в целом будет отличаться от совокупности надежности ее элементов за счет влияния различных связей.

В теории надежности доказано, что надежность устройства, состоящего из отдельных элементов, соединенных (в надежностном смысле) последовательно, равна произведению значений вероятностей безотказной работы каждого элемента.

Связь надежности и безопасности совершенно очевидна: чем надежнее система, тем она безопаснее. Более того, вероятность несчастного случая можно трактовать как "надежность системы".

В то же время безопасность и надежность являются родственными, но не тождественными понятиями. Они дополняют одно другое. Так с точки зрения потребителя оборудование может быть надежным или не надежным, а по технике безопасности - безопасным или опасным. При этом оборудование бывает безопасным и надежным (приемлемо во всех отношениях), опасным и не надежным (безоговорочно отвергается), безопасным и не надежным (чаще всего отвергается потребителем), опасным и надежным (отвергается по техники безопасности, но может быть приемлемо для потребителя, если степень опасности не слишком велика).

Требования безопасности часто выступают в качестве ограничений на ресурс и срок службы оборудования или устройства. Это происходит, когда требуемый уровень безопасности нарушается до достижения предельного состояния вследствие физического или морального старения. Ограничения из-за требований безопасности играют особенно важную роль при оценке индивидуального остаточного ресурса, под которым понимается продолжительность эксплуатации от данного момента времени до достижения предельного состояния. В качестве меры ресурса может быть выбран любой параметр, характеризующийся продолжительностью эксплуатации объекта. Для летательных аппаратов мерой ресурса служит налет в часах, для транспортных средств - пробег в километрах, для прокатных станов - масса прокатного метала в тоннах и т.д.

Наиболее универсальной единицей с точки зрения общей методологии и теории надежности является единица времени. Это обусловлено следующими обстоятельствами. Во - первых, время эксплуатации технического объекта включает и перерывы, в течение которых суммарная наработка не нарастает, а свойства материалов могут изменяться. Во - вторых, применение экономико-матеатических моделей для обоснования назначенного ресурса возможно лишь с использованием назначенного срока службы (срок службы определяется как календарная продолжительность от начала эксплуатации объекта или его возобновления после ремонта определенного вида до перехода в предельное состояние и измеряется в единицах календарного времени). В - третьих, исчисление ресурса в единицах времени позволяет ставить задачи прогнозирования в наиболее общей форме.

Начальный импульс к созданию численных методов оценки надежности был дан в связи с развитием авиационной промышленности и низким уровнем безопасности полетов на начальных этапах. Значительное число авиационных катастроф при постоянно возрастающей интенсивности воздушных ресурсов обусловило необходимость выработки критериев надежности для самолетов и требований к уровню безопасности. В частности, был проведен сравнительный анализ одного из многочисленных самолетов с точки зрения успешного завершения полетов.

Показательной с точки зрения безопасности является хронология развития теории и техники надежности. В 40-х годах основные усилия для повышения надежности были сконцентрированы на всестороннем улучшении качества, причем превалирующее значение имел экономический фактор. Для увеличения долговечности узлов и агрегатов различных видов оборудования разрабатывались улучшенные конструкции, прочные материалы, совершенные измерительные инструменты. В частности, электротехническое отделение фирмы "General Motors" (США) увеличило активный ресурс приводных двигателей локомотивов с 400 тыс. до 1,6 млн. км за счет использования улучшенной изоляции и применения усовершенствованных конических и сферических роликовых подшипников, а также проведения испытаний при высокой температуре. Был достигнут прогресс в разработке ремонтопригодных конструкций и в обеспечении предприятий оборудованием, инструментом и документацией для выполнения профилактических работ и операций по техническому обслуживанию.

Одновременно получило распространение составление и утверждение типовых графиков периодических проверок, карт контроля высокопроизводительного станочного оборудования.

В 50-е годы большое значение стали придавать вопросам обеспечения безопасности, особенно в таких перспективных отраслях, как космонавтика и атомная энергетика. Этот период является началом использования многих широко распространенных в настоящее время понятий по надежности элементов технических устройств, таких, как ожидаемая долговечность, соответствие конструкции заданным требованиям, прогнозирование показателей надежности.

В 60-е годы стала очевидной острая необходимость в новых методах обеспечения надежности и более широкое их применения. Центр внимания переместился от анализа поведения отдельных элементов различного типа (механических, электрических или гидравлических) на последствия, вызываемые отказом этих элементов в соответствующей системе. В течение первых лет эры космических полетов значительные усилия были затрачены на испытания систем и отдельных элементов. Для достижения высокой степени надежности получил развитие анализ блок-схем в качестве основных моделей. Однако с увеличением сложности блок-схем появилась необходимость в другом подходе, был предложен, а затем получил широкое распространение принцип анализа систем с помощью дерева отказов. Впервые он использовался в качестве программы для оценки надежности системы управления запуском ракет "МИНИТМЕН".

Впоследствии методика построения дерева отказов была усовершенствована и распространена на широкий круг различных технических систем. После катастрофических аварий на подземных комплексах запуска межконтинентальных баллистических ракет в США официально было введено в практику изучение безопасности систем как отдельной независимой деятельности. Министерство обороны США ввело требование по проведению анализа надежности на всех этапах разработки всех видов вооружения. Параллельно были разработаны требования по надежности, работоспособности и ремонтопригодности промышленных изделий.

В 70-е годы наиболее заметной была работа по оценке риска, связанного с эксплуатацией атомных электростанций, которая проводилась на основе анализа широкого спектра аварий. Ее основная направленность заключалась в оценке потенциальных последствий подобных аварий для населения в поисках путей обеспечения безопасности.

В последнее время проблема риска приобрела очень серьезное значение и до настоящего времени привлекает все возрастающее внимание специалистов самых различных областей знаний. Это понятие настолько присуще как безопасности, так и надежности, что термины «надежность», «опасность» и «риск» часто смешивают.

Среди технических причин несчастных случаев на производстве причины, связанные с недостаточной надежностью производственного оборудования, сооружений, устройств или их элементов, занимают особое место, поскольку чаще всего они проявляются внезапно и в связи с этим характеризуются высокими показателями тяжести травм.

Большое количество видов, используемых в промышленности, строительстве и на транспорте металлоемкого оборудования и конструкций является источником опасных производственных факторов вследствие существующей возможности аварийного выхода из строя отдельных деталей и узлов.

Основной целью анализа надежности и связанной с ней безопасности производственного оборудования и устройств является уменьшение отказов (в первую очередь травмоопасных) и связанных с ними человеческих жертв, экономических потерь и нарушений в окружающей среде.

В настоящее время существует довольно много методов анализа надежности и безопасности. Так наиболее простым и традиционным для надежности является метод структурных схем. При этом объект представляется в виде системы отдельных элементов, для которых возможно и целесообразно определить показатели надежности. Структурные схемы применяются для расчета вероятности отказов при условии, что в каждом элементе одновременно возможен только один отказ. Подобные ограничения вызвали появление других методов анализа.

Метод предварительного анализа опасности определяет опасности для системы и выявляет элементы для определения видов отказов при анализе последствий, а также для построения дерева отказов. Он является первым и необходимым шагом при любом исследовании.

Анализ последствий по видам отказов ориентирован главным образом на аппаратуру и рассматривает все виды отказов по каждому элементу. Недостатки заключаются в больших затратах времени и в том, что часто не учитывается сочетание отказов и человеческого фактора.

Анализ критичности определяет и классифицирует элементы для усовершенствования систем, однако часто не учитывает отказы с общей причиной взаимодействия систем.

Анализ с помощью дерева событий применяется для определения основных последовательностей и альтернативных результатов отказов, но не пригоден при параллельной последовательности событий и для детального изучения.

Анализ опасностей и работоспособности представляет расширенный вид анализа последствий по видам отказов, который включает причины и последствия изменений основных переменных параметров производства.

Анализ типа «причина-последствие» хорошо демонстрирует последовательные цепи событий, достаточно гибок и насыщен, но слишком громоздкий и трудоемкий.

Наиболее распространенным методом, получившим широкое применение в различных отраслях, является анализ с помощью дерева отказов. Данный анализ четко ориентирован на отыскание отказов и при этом выявляет такие аспекты системы, которые имеют важное значение для рассматриваемых отказов. Одновременно обеспечивается графический, наглядный материал. Наглядность дает специалисту возможность глубоко проникнуть в процесс работы системы и в тоже время позволяет сосредотачиваться на отдельных конкретных ее отказах.

Главное преимущество дерева отказов по сравнению с другими методами заключается в том, что анализ ограничивается выявлением только тех элементов системы и событий, которые приводят к данному конкретному отказу системы. В тоже время построение дерева отказов является определенным видом искусства в науке, поскольку нет аналитиков, которые бы составили два идентичных дерева отказов.

Чтобы отыскать и наглядно представить причинную взаимосвязь с помощью дерева отказов, необходимо использовать элементарные блоки, подразделяющие и связывающие большое число событий.

Таким образом, применяемые в настоящее время методы анализа надежности и безопасности оборудования и устройств, хотя и имеют определенные недостатки, все же позволяют достаточно эффективно определять причины различного рода отказов даже у сравнительно сложных систем. Последнее особенно актуально в связи с большой значимостью проблемы возникновения опасностей, обусловленных недостаточной надежностью технических объектов.

Надежность – это свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. Это качество, простирающееся во времени . Поэтому понятие надежности близко к понятию качества, а потому проблемы управления качеством непосредственно отражаются в представлении о надежности.

Надежность – это объективное свойство изделия, надежность можно измерить. Для измерения надежности введены понятия "отказ", "вероятность безотказной работы", "интенсивность отказов" и др. Понятия об отказе и безотказности являются одними из основных в теории надежности. Обычно под безотказностью понимают свойство изделий сохранять работоспособность в течение длительного времени. Отказ – это полная или частичная утрата изделием работоспособности.

Американские авторы Д. Ллойд и М. Липов в книге "Надежность" пишут : "Надежность сказывается на стоимости, на временных затратах, психологически – в виде неудобств, а в определенных случаях грозит также безопасности людей и нации. Обычно потери за счет ненадежности представляют собой не только стоимость выходящего из строя агрегата, но также и стоимость связанного с ним оборудования, которое портится или разрушается в результате отказа... Классическим примером психологического эффекта ненадежности являются печальной памяти спутники "Авангард". Соединенные Штаты, остро переживая успехи России, запустившей "Спутник-1", попытались вступить в соревнование, используя для этой цели почти нс испытанную ракету, которой и пришлось работать почти на пределе своих возможностей. Неудачи и последовавшие за этим уныние и потеря престижа были очень серьезны".

У американского писателя, поэта и ученого XIX в. Оливера Холмса есть стихотворение "Шедевр священника, или Замечательная одноконная коляска". В нем говорится о священнике, который построил коляску, замечательную тем, что все ее части имели абсолютно одинаковую прочность. Эта коляска прослужила ровно 100 лет и развалилась прямо по дороге. Все детали сломались одновременно .

Изделие, которое бы разрушалось таким образом, – это мечта любого инженера и специалиста по управлению качеством. Но реальные механизмы разрушаются случайным образом и в случайное время. Поэтому для оценки надежности применяют статистические методы и вероятностный аппарат математики. Вероятность безотказной работы – это вероятность того, что в данном интервале времени или в пределах заданной наработки не произойдет отказа изделия.

Для оценки надежности существует много числовых характеристик. Например, коэффициент готовности – это вероятность того, что изделие окажется работоспособным в заданные или случайные моменты, – время, в течение которого изделие работоспособно, отнесенное ко времени его функционирования.

потребителем подразумевает время, в течение которого товар с гарантией производителя сохраняет свои параметры качества, ожидаемые потребителем, и потому это время обычно называют гарантированным сроком службы продукта.

Гарантированный производителем срок службы продукта называют долговечностью товара. Долговечность зависит от возможностей ремонта, после которого его параметры качества могут быть восстановлены, т.е. от ремонтопригодности продукта.

По реальному сроку службы потребитель судит в основном о качестве приобретенного им товара, что сказывается в дальнейшем на его отношении к соответствующему производителю и в конечном итоге на имидже этого производителя в глазах потребителя .

Наибольшее распространение в исследованиях надежности получил показатель интенсивность отказов (λ ):

где n – число выбывших из строя изделий; N – общее число

изделий; – среднее время испытаний.

Среднее время испытаний определяется по формуле

где – число изделий в испытательной группе; – продолжительность испытания данной группы.

Если количество изделий, выбывших из строя, превышает 5-10%, то в расчетвводятся коррективы:

(2.3)

где – количество отказавших изделий в данной группе;

– количество отказов за одно и то же время испытаний;

Продолжительность испытаний для вывода изделия из строя.

Для расчета средней интенсивности отказов важно выбрать правильный интервал времени, так как обычно плотность отказов меняется во времени.

ПРИМЕР 2.1

При испытании некоторой детали электронной аппаратуры λ может определяться через 1000–2000 ч. Проводится испытание 4 групп по 250 изделий в течение 2000 ч.

Результаты испытаний таковы:

Рассчитаем :

Всего за время испытаний вышло из строя 20 изделий (7 + 5 + + 4 + 4).

Детали и узлы могут выходить из строя из-за дефектов производства и по другим причинам.

При постоянном уровне частоты отказов за единицу времени распределение вероятностей промежутков безотказной работы выражается показательным законом распределения эксплуатационной долговечности.

Основными параметрами качества для изделий являются:

• – функциональные характеристики – соответствие изделия назначению;
• – надежность – количество ремонтопригодных отказов за срок службы;
• – долговечность (срок службы) – показатель, связанный с надежностью;
• – бездефектность – количество обнаруженных потребителем дефектов.

Надежность представляет собой понятие, связанное, прежде всего, с техникой. Его можно трактовать как безотказ -

ностъ, способность выполнять определенную задачу или как вероятность выполнения определенной функции или функций в течение определенного времени и в определенных условиях .

Как техническое понятие "надежность" представляет собой вероятность (в математическом смысле) удовлетворительного выполнения определенной функции. Поскольку надежность представляет собой вероятность, для ее оценки применяются статистические характеристики. Результаты измерения надежности должны включать данные об объеме выборок, о доверительных границах, о процедурах выборочного исследования и др.

В технике применяется также понятие "удовлетворительное выполнение". Точное определение этого понятия связано с определением его противоположности – "неудовлетворительного выполнения" или "отказа".

Общему понятию "надежности" противостоит понятие "собственно надежность" образца оборудования, которая представляет собой вероятность безотказной работы в соответствии с заданными техническими условиями при установленных проверочных испытаниях в течение требуемого промежутка времени. При испытаниях надежности измеряется собственно надежность. Она представляет но существу "операционную надежность" оборудования и является следствием двух факторов: собственно надежности и эксплуатационной надежности. Эксплуатационная надежность, в свою очередь, обусловлена соответствием аппаратуры ее использованию, порядком и способом оперативного применения и обслуживания, квалификацией персонала, возможностью ремонта различных деталей, факторами окружающей среды и др.

На каждую характеристику, подлежащую измерению, в технических условиях задается допуск, нарушение которого рассматривается как "отказ". Допуск, определяющий отказ, должен быть оптимальным с необходимой надбавкой на износ деталей, т.е. он должен быть шире нормального заводского допуска. Поэтому заводские допуски устанавливают с учетом того, что детали со временем изнашиваются.

Охарактеризуем основные понятия, связанные с надежностью.

• 1. Исправность – состояние изделия, при котором оно в данный момент времени соответствует всем требованиям, установленным как в отношении основных параметров, характеризующих нормальное выполнение заданных функций, так и в отношении второстепенных параметров, характеризующих удобства эксплуатации, внешний вид и т.п.
• 2. Неисправность – состояние изделия, при котором оно в данный момент времени не соответствует хотя бы одному из требований, характеризующих нормальное выполнение заданных функций.
• 3. Работоспособность – состояние изделия, при котором оно в данный момент времени соответствует всем требованиям, установленным в отношении основных параметров, характеризующих нормальное выполнение заданных функций.
• 4. Отказ – событие, заключающееся в полной или частичной утрате изделием его работоспособности.
• 5. Полный отказ – отказ, до устранения которого использование изделия по назначению становится невозможным.
• 6. Частичный отказ – отказ, до устранения которого остается возможность частичного использования изделия.
• 7. Безотказность – свойство изделия непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого интервала времени.
• 8. Долговечность – свойство изделия сохранять работоспособность (с возможными перерывами для технического обслуживания и ремонта) до разрушения или другого предельного состояния. Предельное состояние может устанавливаться по изменениям параметров, по условиям безопасности и т.п.
• 9. Ремонтопригодность – свойство изделия, выражающееся в его приспособленности к проведению операций технического обслуживания и ремонта, т.е. к предупреждению, обнаружению и устранению неисправностей и отказов.
• 10. Надежность (в широком смысле ) – свойство изделия, обусловленное безотказностью, долговечностью и ремонтопригодностью самого изделия и его частей и обеспечива

ющее сохранение эксплуатационных показателей изделия в заданных условиях.

• 11. Восстанавливаемость – свойство изделия восстанавливать начальные значения параметров в результате устранения отказов и неисправностей, а также восстанавливать технический ресурс в результате проведения ремонтов.
• 12. Сохраняемость – свойство изделия сохранять исправность и надежность в определенных условиях и транспортировки.

Для некоторых изделий, относительно несложных по конструкции, понятие "отказа" можно ввести совершенно четко. Например, электролампочка или горит, или не горит.

На практике иногда обращают особое внимание на совершенствование основных узлов изделия, упуская из виду, что причиной ненадежности и последующей аварии могут быть конструкционные узлы, которые носят вспомогательный характер.

Чтобы измерить (оценить ) надежность, необходимо испытать аппарат, который описывал бы случайные события или случайные процессы. Речь идет о теории вероятностей и математических дисциплинах. За основной количественный показатель надежности принимают вероятность безотказной работы изделия в течение заданного промежутка времени.

Вероятность безотказной работы – это вероятность того, что в данном интервале времени или в пределах заданной наработки нс произойдет отказа изделий. С введением этого понятия появляется возможность измерять надежность и сравнивать надежность изделия по этому показателю. Вероятность безотказной работы одного и того же изделия не одинакова в разные моменты его эксплуатации.

Для оценки надежности существует множество характеристик, в частности: вероятность безотказной работы; коэффициент готовности (вероятность того, что изделие окажется работоспособным в заданный или случайный момент); коэффициент использования времени (время, в течение которого изделие работоспособно, отнесенное ко времени его функционирования).

Время безотказной эксплуатации товара потребителем подразумевает время, в течение которого товар с гарантией производителя сохраняет свои параметры качества, ожидаемые потребителем, и поэтому это время обычно называют гарантированным сроком службы изделия.

Гарантированный срок службы товара, как правило, меньше его действительного срока службы, который характеризуется долговечностью товара.

Долговечность зависит от возможностей ремонта, после которого параметры качества товара восстановлены, т.е. зависит от ремонтопригодности. Долговечность характеризует реальный срок службы товара. По реальному сроку службы потребитель судит о качестве приобретаемого товара, что сказывается в дальнейшем на его отношении к производителю и в конечном итоге на имидже этого производителя в глазах потребителя.

В то же время гарантированный срок службы товара имеет существенное значение в момент его приобретения по сравнению с аналогичным продуктом конкурентов, а неукоснительность последующего выполнения всех предварительно оговоренных условий, гарантий при приобретении товара определяет отношение потребителя к надежности не только поставщика (продавца), по и производителя.

Если в течение гарантированного срока службы значение параметров качества не соответствует ожиданиям потребителя, которые гарантирует ему производитель, то ответственность за это несет производитель товара (поставщик), который должен за свой счет произвести ремонт, а в случае невозможности ремонта заменить некачественный товар на качественный.

Производитель должен гарантировать качество товара как во время его хранения, так и во время его эксплуатации .

Для предвидения отказов в будущем необходимы фактические данные о частоте отказов за время использования оборудования по назначению.

При обработке информации применяется величина, обратная частости отказов "среднее время между отказами".

Для исследования надежности применяются достаточно сложные аналитические методики. Например, при исследовании электронных систем инженер выбирает ряд ключевых характеристик, выбирает наиболее важную из них, выбирает варианты действий и один из этих вариантов, изучает условия работы и оценивает их.

В связи с высокими темпами современного научно-технического прогресса важно выбрать оптимальный момент для перехода от научных исследований и подготовительных работ к производству продукции. В условиях конкуренции удачно выбранное время запуска в производство является важным фактором, действующим в двух направлениях: "слишком ранний" запуск в производство может привести к таким же отрицательным последствия, как и "слишком поздний".

Причинами изготовления ненадежной продукции могут быть:

• – отсутствие регулярной проверки соответствия стандартам;
• – ошибки в применении материалов и неправильный контроль материалов в ходе производства;
• – неправильный учет и отчетность по контролю, включая информацию об усовершенствовании технологии;
• – нс отвечающие стандартам схемы выборочного контроля;
• – отсутствие испытаний материалов на их соответствие;
• – невыполнение стандартов по приемочным испытаниям;
• – отсутствие инструктивных материалов и указаний по проведению контроля;
• – нерегулярное использование отчетов по контролю для усовершенствования технологического процесса.

Математические модели, применяемые для количественных оценок надежности, зависят от "типа" надежности. Современная теория выделяет три ее типа.

• 1. Надежность мгновенного действия (например, плавких предохранителей).
• 2. Надежность при нормальной эксплуатационной долговечности (например, вычислительной техники). В исследованиях нормальной эксплуатационной надежности в качестве единицы измерения используют "среднее время между отказами". Рекомендуемый в практике диапазон от 100 до 2000 ч.
• 3. Чрезвычайно продолжительная эксплуатационная надежность (например, космические корабли). Если требования к сроку службы превышают 10 лет, их относят к чрезвычайно продолжительной эксплуатационной надежности.

При нормальной эксплуатационной надежности техническое предсказание надежности может быть теоретическим, эмпирическим и экспериментальным.

При теоретических средствах испытания разрабатывают схему данной операции и проверяют соответствие схемы с помощью математической модели. Если схема нс соответствует операции, вносятся уточнения до тех пор, пока соответствие не будет достигнуто. Это так называемое научное исследование.

Эмпирический подход заключается в выполнении необходимых измерений в отношении фактически выпускаемой продукции и выводах о надежности.

Экспериментальный подход занимает промежуточное положение между теоретическим и эмпирическим. При экспериментальном подходе используют и теорию, и измерения. При этом широко применяют методы математического моделирования процессов, создавая на этой основе экспериментальные данные. После этого информация подвергается статистическому анализу с применением современных средств вычислительной техники, что обеспечивает надежность и достоверность выводов.

Любому виду испытания предшествует план эксперимента.

Поскольку надежность является вероятностной характеристикой, количественные оценки используются для оценки "средней надежности", рассчитанной на основе выборок из всей совокупности, а также для предсказания будущей надежности. Надежность исследуется с помощью статистических методов и поддается уточнению с их помощью.

Следует отметить, что продолжительность службы не является единственным показателем эксплуатационных свойств.

В ряде случаев используются другие показатели (километраж пробега, продолжительность активного использования и др.); продолжительность службы изделий зависит как от условий изготовления, так и условий эксплуатации.

Надежность многих изделий может быть выявлена в условиях их потребления. Научно обоснованная система наблюдения за эксплуатацией изделий позволяет выявить дефекты, обусловленные нарушениями технологического процесса у производителя.

Производитель должен:

применять статистический контроль качества;

• – проверять через определенные интервалы состояние управляемости процессов;
• – стремиться к повышению качества и надежности выпускаемого оборудования;
• – обеспечить правильное понимание требований заказчика и удовлетворения их.

Анализ различных определений надежности, имеющихся в литературе, приводит к обобщенному выводу, что под надежностью понимают безотказную работу изделий при регламентированных условиях эксплуатации в течение определенного периода времени.

Выборочный контроль. Характерной особенностью контроля при исследовании надежности является то, что возможности составления выборок ограничены малочисленностью единиц аппаратуры на ранних стадиях ее освоения. Как правило, число единиц для испытания выбирает заказчик. При этом уровень достоверности результатов испытания варьирует в зависимости от числа проверенных единиц. Такое же влияние оказывает продолжительность предполагаемого оперативного времени и степень износа образцов при испытании.

На практике составление выборок для испытания надежности производят в соответствии с планом, который вначале (а затем каждый раз, когда попавшее в выборку изделие характеризуется пониженным средним временем безотказной работы) предусматривает 10%-ный риск потребителя при уровне приемлемого качества, соответствующем 10% единиц, с надежностью ниже нормы. Отметим некоторое различие между статистическим контролем качества и выборочными проверками в связи с техническим обеспечением надежности. В последнем случае кроме вопросов представительности выборки возникает вопрос о необходимом времени испытаний.

Естественно, стопроцентное испытание партий до полного износа образцов невозможно. Поэтому схемы выборочного контроля, применяемые при изучении надежности, предусматривают текущую выборочную проверку выпускаемой продукции с ослабленным режимом контроля до тех пор, пока не будет обнаружена продукция с характеристиками ниже нормы. Иными словами, ослабленная процедура контроля продолжается до тех пор, пока в выборке не появится дефектный экземпляр. При обнаружении единицы выпускаемой продукции с пониженной против нормы характеристикой восстанавливается нормальный режим контроля, который может перейти в режим усиленного контроля в зависимости от количества брака, выявленного в выборке. Как правило, подобные планы выборочного контроля разрабатываются с учетом заданного среднего времени безотказной работы и размеров ежемесячного выпуска продукции.

При исследовании надежности для решения вопроса о приемке или забраковывании партии нередко используют метод последовательного анализа. Прежде всего выявляют, что среднее время безотказной работы при заданных условиях находится на уровне установленного минимума или превышает его. Такие испытания планируются после того, как предназначенные к испытанию образцы и испытательная аппаратура прошли надлежащую проверку. Испытания прекращаются, как только принимается решение о приемке. Но они не прекращаются, если принято решение забраковать партию. В последнем случае они продолжаются в соответствии с точно определенным планом статистического контроля.

Под отказом понимают появление первых признаков неправильной работы или неполадки в работе аппаратуры. Каждый отказ характеризуется определенным временем его возникновения.

Результаты исследования надежности имеют значение при сертификации продукции и систем качества Мазур И. И., Шапиро В. Д. Управление качеством: учеб. пособие. М.: Омега-Л, 2011.

В середине прошлого столетия строительной отрасли перешла к высшему этапу индустриализации – стандартизации. С этого момента основным показателем функциональных качеств жилого здания (уровень безопасности и комфортности проживания, соответствие санитарно-гигиеническим и противопожарным требованиям) – была выбрана надежность сооружения.

Надёжность сооружения – свойство основных конструктивных элементов сохранять значения установленных параметров функционирования в определённых пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания и эксплуатации.

По ГОСТ 27751-88 «Надежность строительных конструкций и оснований» строительные конструкции и основания должны быть изначально запроектированы таким образом, чтобы они обладали достаточной надежностью при возведении и эксплуатации с учетом, при необходимости, особых воздействий (например, в результате землетрясения, наводнения, пожара, взрыва).

Для оценки надежности строительного объекта, как комплексного его свойства, выделяют три основных критерия, закладываемых на момент проектирования сооружения:

безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять заданную работоспособность в течение определенного периода времени;

долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния (отказа) при установленной системе технического обслуживания и ремонтов (ГОСТ 18322-78), т.е. с возможными перерывами в работе;

ремонтопригодность — свойство объекта, заключающееся в доступности и удобстве в проведении мероприятий по предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов и повреждений, а также устранению их путем ремонта и обслуживания.

В производстве строительных материалов и изделий в качестве важнейшего критерия надежности дополнительно учитывается сохраняемость свойств, т.е. длительное соответствие свойств материала или изделия — строго определенным стандартным требованиям.

Показатели качества могут изменяться с течением времени. Изменение их, превышающее допустимые значения, приводит к возникновению отказового состояния (частичного или полного отказа сооружения). Основное понятие, используемое в теории надёжности, – понятие отказа , т.е. утраты работоспособности, наступающей либо внезапно, либо постепенно. Таким образом, весь период эксплуатации сооружения рассматривается с точки зрения теории надежности, как наработка на отказ Т.

Согласно ГОСТ 133775, событие, заключающееся в нарушении работоспособности, называется отказом . Под наработкой на отказ понимают продолжительность работы объекта, т.е. нормативную долговечность , задаваемую технической типологией сооружения.

Полной характеристикой любой случайной величины является ее закон распределения, т.е. соотношение между возможными значениями случайной величины и соответствующими этим значениям вероятностями.

К числу показателей надежности относятся:

— функция надежности p(t) ;

— плотность распределения наработки до отказа f(t) ;

— интенсивность отказов l(t) .

Функцией надежности называют функцию, выражающую вероятность того, что Т – случайная наработка до отказа объекта – будет больше заданной наработки (0,t), отсчитываемой от начала эксплуатации, т.е.

p(t)=P{Tіt}.

Перечислим некоторые очевидные свойства p(t) :

1) p(0)=1 , т.е. можно рассматривать безотказную работу лишь тех объектов, которые были изначально работоспособны;

2) p(t) является монотонно убывающей функцией заданной наработки t ;

3) любой объект со временем откажет.

Наряду с p(t) используется функция ненадежности

q(t)=1 — p(t)=P{T

Функция ненадежности характеризует вероятность отказа объекта на интервале (0,t) . Функция ненадежности является функцией распределения случайной величины Т; эта функция иногда обозначается F(t) .

Надёжность эксплуатируемого объекта может находиться в двух возможных состояниях – работоспособном и отказовом. Для выявления параметров каждого состояния необходимо знать следующие величины, характеризующие аналогичные здания и сооружения:

Т ср – наработка до первого отказа;

Т – наработка на отказ;

l(t) — интенсивность отказов;

w(t) — параметр потока отказов;

t в — среднее время восстановления работоспособного состояния;

вероятность безотказной работы за время t [Р (t)] ;

K r — коэффициент готовности.

Закон распределения наработки до отказа определяет количественные показатели надежности несменяемых конструкций и элементов в сооружении. Закон распределения записывается либо в дифференциальной форме плотности вероятности f(t) , либо в интегральной форме F(t) . Существуют следующие соотношения между показателями надёжности и законом распределения:

Для сменяемых конструкций в сооружении вероятность появления n отказов за время t в случае простейшего потока отказов определяется законом Пуассона:

Из него следует, что вероятность отсутствия отказов за время t равна Р(t) = exp(-lt) (экспоненциальный закон надёжности).

Строительные конструкции и основания рассчитываются по методу предельных состояний , основные положения которого направлены на обеспечение безотказной работы конструкций и оснований с учетом изменчивости свойств материалов, грунтов, нагрузок и воздействий, геометрических характеристик конструкций, условий их работы, а также степени ответственности проектируемых объектов, определяемой материальным и социальным ущербом при нарушении их работоспособности.

Предельные состояния (отказы) подразделяются на две группы:

первая группа включает предельные состояния, которые ведут к полной непригодности к эксплуатации конструкций, оснований (зданий или сооружений в целом) или к полной (частичной) потере несущей способности зданий и сооружений в целом;

вторая группа включает предельные состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию конструкций (оснований) или уменьшающие долговечность зданий (сооружений) по сравнению с предусматриваемым сроком службы.

Предельные состояния первой группы характеризуются:

разрушением любого характера (например, пластическим, хрупким, усталостным;

потерей устойчивости формы, приводящей к полной непригодности к эксплуатации;

потерей устойчивости положения;

переходом в изменяемую систему;

качественным изменением конфигурации;

другими явлениями, при которых возникает необходимость прекращения эксплуатации (например, чрезмерными деформациями в результате ползучести, пластичности, сдвига в соединениях, раскрытия трещин, а также образованием трещин).

Предельные состояния второй группы характеризуются:

достижением предельных деформаций конструкций (например, предельных прогибов, поворотов) или предельных деформаций основания;

достижением предельных уровней колебаний конструкций или оснований;

образованием трещин;

достижением предельных раскрытий или длин трещин;

потерей устойчивости формы, приводящей к затруднению нормальной эксплуатации;

другими явлениями, при которых возникает необходимость временного ограничения эксплуатации здания или сооружения из-за неприемлемого снижения их срока службы (например, коррозионные повреждения).

Расчет по предельным состояниям имеет целью обеспечить надежность здания или сооружения в течение всего его срока службы эксплуатации, а также при производстве работ. Характеристики предельных состояний, определяемые визуально при общем осмотре и уточняемые при детальном обследовании, систематизированы в качестве признаков физического износа в ВСН 53-86р «Правила оценки физического износа жилых зданий».

Эксплуатационная надежность строительных конструкций исчерпывается вследствие развития дефектов, причинами которых являются: накопление повреждений в элементах и узлах конструкций, определяемые износом и старением материалов, несоответствие фактических и расчетных схем, несоблюдение правил эксплуатации и т. д.

Таким образом, постоянный контроль и регулярные технические осмотры и обследования жилых зданий должны предотвратить наступление предельных эксплуатационных состояний сооружения (отказов):

аварийное (первое предельное состояние), при котором наступает полная утрата конструкцией несущей способности, что сопровождается аварийными ситуациями;

предельно эксплуатационное состояние (второе предельное состояние), когда конструкции могут достигнуть таких статических или динамических перемещений, при которых невозможна эксплуатация сооружений.

Условия обеспечения надежности жилого здания в течение всего периода нормативной долговечности заключается в том, чтобы расчетные значения нагрузок или ими вызванных усилий, напряжений, деформаций, перемещений, раскрытий трещин не превышали соответствующих им предельных значений, устанавливаемых нормами проектирования конструкций или оснований.

Расчетные модели (в том числе расчетные схемы, основные предпосылки расчета) конструкций и оснований должны отражать действительные условия работы зданий или сооружений, отвечающие рассматриваемой расчетной ситуации. При этом должны учитываться факторы, определяющие напряженное и деформированное состояния, особенности взаимодействия элементов конструкций между собой и с основанием, пространственная работа конструкций, геометрическая и физическая нелинейности, пластические и реологические свойства материалов и грунтов, наличие трещин в железобетонных конструкциях, возможные отклонения геометрических размеров от их номинальных значений.

То есть, все принимаемые расчетные схемы и модели на первоначальных стадиях проектирования объекта – должны учитывать результаты наблюдений, технических осмотров и обследований зданий с аналогичными типологическими признаками.

При расчете конструкций должны рассматриваться следующие расчетные ситуации:

установившаяся , имеющая продолжительность того же порядка, что и срок службы строительного объекта (например, эксплуатация между двумя капитальными ремонтами или изменениями технологического процесса);

переходная , имеющая небольшую по сравнению со сроком службы строительного объекта продолжительность (например, возведение здания, капитальный ремонт, реконструкция);

аварийная , имеющая малую вероятность появления и небольшую продолжительность, но являющаяся весьма важной с точки зрения последствий достижения предельных состояний, возможных при ней (например, ситуация, возникающая в связи со взрывом, столкновением, аварией оборудования, пожаром, а также непосредственно после отказа какого-либо элемента конструкции).

Расчетные ситуации характеризуются расчетной схемой конструкции, видами нагрузок, значениями коэффициентов условий работы и коэффициентов надежности, перечнем предельных состояний, которые должны рассматриваться в данной ситуации.

Время является важнейшей составляющей надежности. Продолжительность жизни одного и того же материала, абсолютно идентичных строительных изделий, — зависит от выбранной конструктивной схемы и условий эксплуатации. В жилых зданиях условия эксплуатации являются нормативными. Поэтому критерий долговечности в жилых зданиях определяет, прежде всего, типология самого сооружения.

По типологии жилые здания делятся на традиционные , строившиеся до 1960 г., и индустриальные , к возведению которых отрасль перешла при решении жилищной программы в начале 60-х годов прошлого столетия.

По конструктивной схеме индустриальные сооружения отличаются тем, что имеют горизонтальный диск жесткости в виде железобетонных перекрытий. В традиционных зданиях такого горизонтального диска не имеется, поскольку даже в лучших традиционных сооружениях используются смешанные перекрытия: деревянные в основной части сооружения и железобетонные монолитные на путях эвакуации. Пространственную жесткость в традиционных сооружениях обеспечивают вертикальные диафрагмы жесткости – наружные и внутренние несущие стены.

Рис. 1. Устройство сборных железобетонных перекрытий в жилом доме индустриального типа и деревянного перекрытия по деревянным балкам – в традиционном сооружении.

Таким образом, для жилых зданий установлены шесть групп капитальности, включающей не только серийные сооружения, но и довоенные, дореволюционные здания, а также все типы некапитальных сооружений. Определяющим потребительским качеством функции для всех типов зданий стала долговечность.

К индустриальному жилью изначально относилась лишь одна группа – «Особо капитальные», стенового типа – с несущими продольными или поперечными стенами.

Конструктивной системой здания называется совокупность взаимосвязанных конструкций здания, обеспечивающих его прочность, жесткость и устойчивость.

Принятая на период проектирования сооружения конструктивная система должна обеспечивать прочность, жесткость и устойчивость здания на стадии возведения и в период эксплуатации при действии всех расчетных нагрузок и воздействий. Для полносборных зданий индустриального типа предусматривались меры, предотвращающие прогрессирующее (цепное) разрушение несущих конструкций здания в случае локального разрушения отдельных конструкций при аварийных воздействиях (взрывах бытового газа или других взрывоопасных веществ, пожарах и т.п.).

Конструктивные системы индустриальных жилых зданий классифицируются по типу вертикальных несущих конструкций: стены, каркас и стволы (ядра жесткости), которым соответствуют стеновые, каркасные и ствольные конструктивные системы. При применении в одном здании в каждом этаже нескольких типов вертикальных конструкций различаются каркасно-стеновые, каркасно-ствольные и ствольно-стеновые системы. При изменении конструктивной системы здания по его высоте (например, в нижних этажах - каркасная, а в верхних - стеновая), конструктивная система называется комбинированной.

До недавнего времени каркасная система несущих конструкций со свободной планировкой в жилых зданиях ограничивалась требованиями пожарной безопасности, поскольку при использовании этой схемы было сложно выполнить брандмауэры – несгораемые вертикальные преграды огню. При использовании сборного железобетонного каркаса в первых крупнопанельных жилых сериях – в сооружении применялись вертикальные диафрагмы жесткости, превращающие каркасную схему — в стеновую. Впоследствии от каркасной системы отрасль перешла к системе с несущими наружными и внутренними панелями.

Рис. 2. Конструктивные типы гражданских зданий: а - бескаркасный; б - каркасный; в - с неполным каркасом; 1 - несущие стены; 2 - междуэтажные перекрытия; 3 - колонны; 4 - ригели; 5 - самонесущие стены

На основании анализа долголетних наблюдений для зданий и сооружений были разработаны .

Расчетные сроки службы для зданий различных групп капитальности были установлены «Положением о проведении планово-предупредительного ремонта жилых и общественных зданий», утвержденным в 1964 г. Госстроем СССР, а также соответствующими положениями о ремонте производственных зданий и объектов другого назначения.

Долговечность индустриальных сооружений обуславливалась не только новым конструктивом, но и увеличением удельного веса несменяемых элементов, что вело к значительному сокращению эксплуатационных расходов.

В лучших домах традиционной, несерийной (традиционной) постройки доля несменяемых конструкций достигала примерно 42% (к несменяемым относились фундаменты, стены, лестницы). Остальные элементы (прежде всего, деревянные перекрытия) предполагалось заменять по мере их износа в процессе эксплуатации.

В индустриально построенных зданиях несменяемые конструкции составили 53% , так как к ним добавились несменяемые сборные железобетонные перекрытия, была значительно увеличена долговечность фундаментов. Так же несменяемой стала считаться и крыша, поскольку при развитии серийных сооружений произошла повсеместная замена скатных крыш на плоские с внутренним водостоком.

Следует отметить, что увеличение объема несменяемых элементов приводил к значительному удорожанию проектирования и строительства жилого дома. Именно это противоречие снимали индустриальные подходы к возведению жилья – только заводская штамповка могла быть широко доступна всем слоям населения.

Удельный вес стоимости несменяемых элементов

Конструкции	Удельный вес стоимости, % общей стоимости
	в кирпичных зданиях старой постройки	в серийных кирпичных и полносборных зданиях
Фундаменты	5

Основные понятия надежности. классификация отказов. Составляющие надежности

Термины и определения, используемые в теории надежности, регламентированы ГОСТ 27.002-89 "Надежность в технике. Термины и определения".

1. Основные понятия

Надежность – свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени и в заданных пределах значения установленных эксплуатационных показателей.
Объект – техническое изделие определенного целевого назначения, рассматриваемое в периоды проектирования, производства, испытаний и эксплуатации.
Объектами могут быть различные системы и их элементы.
Элемент – простейшая составная часть изделия, в задачах надежности может состоять из многих деталей.
Система – совокупность совместно действующих элементов, предназначенная для самостоятельного выполнения заданных функций.
Понятия элемента и системы трансформируются в зависимости от поставленной задачи. Например, станок, при установлении его собственной надежности рассматривается как система, состоящая из отдельных элементов – механизмов, деталей и т.п., а при изучении надежности технологической линии – как элемент.
Надежность объекта характеризуется следующими основными состояниями и событиями.
Исправность – состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией (НТД).
Работоспособность – состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения основных параметров, установленных НТД.
Основные параметры характеризуют функционирование объекта при выполнении поставленных задач.
Понятие исправность шире, чем понятиеработоспособность . Работоспособный объект обязан удовлетворять лишь тем требования НТД, выполнение которых обеспечивает нормальное применение объекта по назначению. Таким образом, если объект неработоспособен, то это свидетельствует о его неисправности. С другой стороны, если объект неисправен, то это не означает, что он неработоспособен.
Предельное состояние – состояние объекта, при котором его применение по назначению недопустимо или нецелесообразно.
Применение (использование) объекта по назначению прекращается в следующих случаях:

при неустранимом нарушении безопасности;

при неустранимом отклонении величин заданных параметров;

при недопустимом увеличении эксплуатационных расходов.

Для некоторых объектов предельное состояние является последним в его функционировании, т.е. объект снимается с эксплуатации, для других – определенной фазой в эксплуатационном графике, требующей проведения ремонтно-восстановительных работ.
В связи с этим, объекты могут быть:

невосстанавливаемые , для которых работоспособность в случае возникновения отказа, не подлежит восстановлению;

восстанавливаемые , работоспособность которых может быть восстановлена, в том числе и путем замены.

К числу невосстанавливаемых объектов можно отнести, например: подшипники качения, полупроводниковые изделия, зубчатые колеса и т.п. Объекты, состоящие из многих элементов, например, станок, автомобиль, электронная аппаратура, являются восстанавливаемыми, поскольку их отказы связаны с повреждениями одного или немногих элементов, которые могут быть заменены.
В ряде случаев один и тот же объект в зависимости от особенностей, этапов эксплуатации или назначения может считаться восстанавливаемым или невосстанавливаемым.
Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.
Критерий отказа – отличительный признак или совокупность признаков, согласно которым устанавливается факт возникновения отказа.

2. Классификация и характеристики отказов

По типу отказы подразделяются на:

отказы функционирования (выполнение основных функций объектом прекращается, например, поломка зубьев шестерни);

отказы параметрические (некоторые параметры объекта изменяются в недопустимых пределах, например, потеря точности станка).

По своей природе отказы могут быть:

случайные, обусловленные непредусмотренными перегрузками, дефектами материала, ошибками персонала или сбоями системы управления и т. п.;

систематические, обусловленные закономерными и неизбежными явлениями, вызывающими постепенное накопление повреждений: усталость, износ, старение, коррозия и т. п.

Основные признаки классификации отказов:

характер возникновения;

причина возникновения;

характер устранения;

последствия отказов;

дальнейшее использование объекта;

легкость обнаружения;

время возникновения.

Рассмотрим подробнее каждый из классификационных признаков:

Внезапные отказы обычно проявляются в виде механических повреждений элементов (трещины – хрупкое разрушение, пробои изоляции, обрывы и т. п.) и не сопровождаются предварительными видимыми признаками их приближения. Внезапный отказ характеризуется независимостью момента наступления от времени предыдущей работы.
Постепенные отказы - связаны с износом деталей и старением материалов.

причина возникновения:	конструкционный отказ, вызванный недостатками и неудачной конструкцией объекта;
	производственный отказ, связанный с ошибками при изготовлении объекта по причине несовершенства или нарушения технологии;
	эксплуатационный отказ, вызванный нарушением правил эксплуатации.
характер устранения:	устойчивый отказ;
	перемежающийся отказ (возникающий/исчезающий). последствия отказа: легкий отказ (легкоустранимый);
	средний отказ (не вызывающий отказы смежных узлов – вторичные отказы);
	тяжелый отказ (вызывающий вторичные отказы или приводящий к угрозе жизни и здоровью человека).
дальнейшее использование объекта:	полные отказы, исключающие возможность работы объекта до их устранения;
	частичные отказы, при которых объект может частично использоваться.
легкость обнаружения:	очевидные (явные) отказы;
	скрытые (неявные) отказы.
время возникновения:	приработочные отказы, возникающие в начальный период эксплуатации;
	отказы при нормальной эксплуатации;
	износовые отказы, вызванные необратимыми процессами износа деталей, старения материалов и пр.

3. Составляющие надежности

Надежность является комплексным свойством, включающим в себя в зависимости от назначения объекта или условий его эксплуатации ряд простых свойств:

безотказность;

долговечность;

ремонтопригодность;

сохраняемость.

Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторой наработки или в течение некоторого времени.
Наработка – продолжительность или объем работы объекта, измеряемая в любых неубывающих величинах (единица времени, число циклов нагружения, километры пробега и т. п.).
Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.
Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, поддержанию и восстановлению работоспособности путем проведения ремонтов и технического обслуживания.
Сохраняемость – свойство объекта непрерывно сохранять требуемые эксплуатационные показатели в течение (и после) срока хранения и транспортирования.
В зависимости от объекта надежность может определяться всеми перечисленными свойствами или частью их. Например, надежность колеса зубчатой передачи, подшипников определяется их долговечностью, а станка – долговечностью, безотказностью и ремонтопригодностью.

4. Основные показатели надежности

Показатель надежности количественно характеризует, в какой степени данному объекту присущи определенные свойства, обусловливающие надежность.Одни показатели надежности (например, технический ресурс, срок службы) могут иметь размерность, ряд других (например, вероятность безотказной работы, коэффициент готовности) являются безразмерными.
Рассмотрим показатели составляющей надежности - долговечность.
Технический ресурс – наработка объекта от начала его эксплуатации или возобновления эксплуатации после ремонта до наступления предельного состояния. Строго говоря, технический ресурс может быть регламентирован следующим образом: до среднего, капитального, от капитального до ближайшего среднего ремонта и т. п. Если регламентация отсутствует, то имеется в виду ресурс от начала эксплуатации до достижения предельного состояния после всех видов ремонтов.
Для невосстанавливаемых объектов понятия технического ресурса и наработки до отказа совпадают.
Назначенный ресурс – суммарная наработка объекта, при достижении которой эксплуатация должна быть прекращена независимо от его состояния.
Срок службы – календарная продолжительность эксплуатации (в том числе, хранение, ремонт и т. п.) от ее начала до наступления предельного состояния.
На рис. приведена графическая интерпретация перечисленных показателей, при этом:

t0 = 0 – начало эксплуатации;
t1, t5 – моменты отключения по технологическим причинам;
t2, t4, t6, t8 – моменты включения объекта;
t3, t7 – моменты вывода объекта в ремонт, соответственно, средний и капитальный;
t9 – момент прекращения эксплуатации;
t10 – момент отказа объекта.

Технический ресурс (наработка до отказа)Основные понятия теории прав... в готовый продукт. Понятие и классификация трансакционных издержек, способы... экономики, его составляющие К трансакционному... обусловливает_рационально обоснованный отказ 0Т права на... правителя менее надежным . В итоге...

Основные понятия социологии (1)

Шпаргалка >> Социология

Логистический анализ основных понятий , входящих в... Классификация вопросов анкеты Основные ... приведет к отказу участвовать в... составляющие ... Основное назначение метода: выявление наиболее существенных, сложных аспектов исследуемой проблемы, повышение надежности ...

Понятие и классификация судебных экспертиз. Органы судебной экспертизы и их функции

Лекция >> Государство и право

Техника, - обеспечивают надежность и достоверность экспертных... органические составляющие наркотиков неустойчивы... на основные и дополни­тельные. Основные следы... исследованию. Отказ от решения... оставались неизменными. 7.6.Понятие и классификация холодного оружия. ...

Основные понятия психологии (2)

Учебное пособие >> Психология

Решающему задачи надежности действий операторов... информационного подхода. Основное понятие когнитивной психологии... осуществляются классификация и конкретизация. Классификация - ... системы, составляющие индивидуально-природную... не способен отказаться от...

Качество - Надёжность - Безопасность (КНБ) - как составляющие системного менеджмента. Качество

В условиях открытых рыночных отношений принципиально меняются приоритеты и расстановка акцентов, определяющих эффективность деятельности и имидж предприятий. Сегодня нельзя рассматривать и оценивать их деятельность без учета вопросов обеспечения профессиональной, промышленной и экологической безопасности. Способность конкурировать все больше зависит от качества оказываемых услуг, культуры и дисциплины труда, надёжности предприятия.

Учитывая это, современная политика на предприятии должна быть ориентирована не только на отдельные составляющие (безопасность, качество, надежность), но и одновременно на их комплексное решение. Только при условии реализации политики, адекватной современным требованиям, предприятие может рассчитывать на успех и имеет шансы закрепить свои позиции в рыночном поле.

Учитывая это, сегодня ключевыми категориями системы корпоративного управления при характеристике любого предприятия, Организации, компании становятся понятия - «качество услуг и продукции», «надёжность функционирования процессов и предприятия», «безопасность человека (персонала)». Эти категории настолько тесно связаны друг с другом, что практически трудно обозначить, что из них является первичным: или качество и надежность являются необходимыми категориями и условиями безопасности, или наоборот - безопасность и надежность являются показателями (свойствами) качества, формирующими его.

Все они важны как с точки зрения социальной, экономической значимости, успешности деятельности, так и для формирования внутреннего и внешнего имиджа предприятия, как надежного, профессионально и экологически безопасного, социально ответственного партнёра, обеспечивающего высокое качество оказываемых услуг. И если ранее эти понятия рассматривались независимо один от другого, то сейчас эти категории следует рассматривать во взаимосвязи. В этом особенность и в этом заключается комплексность и системность подхода к осуществлению производственной деятельности на предприятии на современном этапе.

Качество

Что общего между безопасностью и качеством, между качеством и надёжностью? Ведь проблема качества появилась не сегодня, она существует давно и существует вполне самостоятельно. Интенсивное решение качественной проблематики приходится на 80-ые годы прошлого столетия. В 70-80-х годах в СССР даже существовало такое понятие как «борьба» за качество, этой борьбе была посвящена одна из пятилеток («пятилетка качества»), проводились «дни качества», на тысячах предприятий существовали комплексные системы управления качеством продукции и т.д.

В настоящее время во всем мире качество в самом широком смысле завоевывает все более прочные позиции во всех сферах бизнесдеятель-ности. Подтверждением служит тот факт, что стандарты серии ISO 9000, как самые известные, являются первоосновой для систем менеджмента других сфер деятельности и внедряются в 157 странах - членах международной организации по стандартизации.

В чем же отличие сегодняшней «борьбы» за качество от прежней? В чем и как эти понятия проявляются на практике?

С той поры, когда эта работа на отечественных предприятиях активно проводилась, а она бесспорно дала свои положительные результаты, прошло достаточно много времени, многое из того уже забыто и растеряно, но одновременно с этим многое приняло более совершенные формы, появились новые подходы. Ведь понятие качества тогда и сейчас существенно различаются.

Сегодня под качеством понимается, в первую очередь, соответствие требованиям стандартов, надёжности, потребностям всех заинтересованных сторон, в том числе, удовлетворенность клиентов, ряд других аспектов, связанных с трудовой деятельностью. Если ранее речь шла о качестве продукции и системах управления качеством продукции, то сегодня речь идет о тотальном (всеобщем) управлении качеством в английской терминологии - Total Quality Management (TQM), включающем в себя качество продуктов труда, качество процессов, деятельности, менеджмента, наконец, качество фирмы (предприятия).

И безусловно категория качества является ключевой составляющей профессиональной, промышленной и экологической безопасности, т.к. идеология обеспечения безопасности тесно связана с идеологией формирования высококачественных услуг и продукции. Более того, современная концепция управления безопасностью базируется по сути практически на принципах менеджмента качества.

Поэтому в контексте данной темы понятие качества рассматривается не вообще, а во взаимосвязи с безопасностью, более того, как необходимое условие безопасности. Это обусловлено тем, что категории, которые формируют качество, одновременно являются категориями безопасности. К примеру, к ним относятся: передовая (совершенная, безопасная) технология, неукоснительное отношение к установленным правилам, культура и дисциплина труда, обязательность и взаимоответственность во взаимоотношениях с партнерами и собственными работниками предприятия и т.д.

С другой стороны, известно, что надежность также проявляется как некоторое свойство или качество, которым обладает объект, и относится к категории безопасности. Поэтому не случайно понятия надежный и безопасный переводятся на английский язык одним словом «Safe».

Что же предусматривает внедрение этих категорий, в чем заключаются сущность и исходные принципы, на которых должна строиться работа предприятий в этом направлении?

В первую очередь, предусматривается продолжение той работы, которая велась в каждой из этих областей, использование тех наработок и принципов, на которых она строилась ранее, а также опыта новейшей международной практики и международных стандартов.

Вот только некоторые из этих принципов.

Первый принцип качества

Системный подход к менеджменту охраны труда и качеству социально-производственных процессов: создание целостной системы для достижения целевых задач наиболее эффективным способом, организация взаимосвязи и взаимодействия субъектов и объектов управления, распределение ролей и обязанностей персонала, непрерывное совершенствование системы на основе оценки фактического состояния и последующей корректировки действий; обоюдовыгодные и взаимоответственные отношения с партнерами и работниками.

Применение этого принципа обычно сводится к следующему: открытому общению, обмену информацией и планами на будущее, создание совместных развивающих действий, признание улучшений и достижений партнеров; в числе выгод такого подхода - увеличение возможностей получения прибылей для партнеров и формирование предпосылок для безопасного производства работ и процессов.

Второй принцип качества

Общим и главным звеном системы, объединяющей в себе триединые понятия (качества, надежности и безопасности), является человек, его управляющая, организующая и исполнительская роль.

Согласно TQM персонал предприятия или компании представляет наивысшую ценность и по этим причинам участие работников всех категорий в их деятельности является необходимым условием эффективного функционирования системы. Поэтому второй принцип, как уже отмечалось ранее, заключается в вовлечении людей в процессы управления и адекватного исполнения, использование их способностей и потенциала по отношению к задачам, целям и интересам предприятия, что выражается в понимании людьми важности их личного ролевого участия в решении проблем, принятия ими ответственности за эти проблемы и возможные пути их решения.

Как и любая другая, система управления КНБ будет эффективно функционировать при определенных условиях. К ним относятся следующие.

Первым условием успешного действия системы, как уже указывалось ранее, является вовлеченность в процессы функционирования предприятия (управление, организация, исполнение) всего персонала. Этим должны заниматься все: каждый человек, каждая служба в своей области, совместные действия которых слагаются в общую политику предприятия. При этом для каждого субъекта должны быть четко обозначены соответствующими регулирующими документами ответственность, полномочия и порядок их взаимодействия.

Однако важно, чтобы этим занимались на каждом рабочем месте профессионально. Поэтому персонал должен владеть системными методами, формирующими менеджмент деятельности предприятия, а для этого его необходимо учить. То-есть, обучение и профессиональная компетентность являются вторым необходимым условием.

Третий принцип качества

Для того, чтобы привлечь персонал не только к участию в этом процессе, но и к его совершенствованию, людей необходимо мотивировать, используя для этой цели самые различные формы, более того, создать предпосылки для их самомотивации. Система уравнительной компенсации, где все получают одинаково мало, вытесняется экономическим стимулированием индивидуального вклада в общий результат.

И последнее. Должны быть назначены лица - ответственные за функционирование системы и лица, осуществляющие контроль. И здесь важная роль принадлежит службе охраны труда, т.к. по сути это функции, которые должны осуществлять специалисты этой службы. В этой связи представляется целесообразным включать в штатные расписания, по крайней мере, в крупных предприятиях (объединениях, компаниях), выполняющих работы или процессы повышенной опасности, должность

специалиста (инженера, менеджера) по системному управлению охраной труда, в должностные обязанности которого будет (должно) входить практическое внедрение интегрированной системы управления безопасностью, документирование процессов, организация результативного функционирования Системы, контроль за ее функционированием, внедрение методов управления рисками, реализация лидерских устремлений предприятия в области ОТ.

В современных условиях немаловажным стимулом для внедрения инновационных технологий и решений, для их успешной реализации является экономическая сторона вопроса. Иначе, что это в конечном итоге дает предприятию с точки зрения бизнеса? К сожалению, не все поддается простой количественной оценке, тем более, что понятия безопасности, качества и надежности являются не только и не столько экономическими категориями, сколько социальными.

Вследствие неудовлетворительного состояния охраны труда становятся инвалидами и гибнут в большинстве своем вполне трудоспособные, нередко молодые люди; из-за плохого качества снижается спрос на продукцию, нарушаются сроки поставки, уходят партнеры, в ненадежные предприятия на обновление техники и технологии никто не будет вкладывать средства, а значит предприятие обречено на неуспех.

И наоборот, предприятие, которое является во всех отношениях надежным, обеспечивает высокую культуру и качество процессов, услуг и продукции, гарантирующее безопасность, становится привлекательным для инвесторов, партнеров, а это значит - возможность внедрения передовых технологий, улучшение условий труда, увеличение объемов производства, рост материальных и социальных благ для работников, социальная стабильность и комфортность в трудовом коллективе, в конечном итоге - залог успешности, а это уже немало.

Мировая практика свидетельствует, что компании, принявшие и реализующие такой подход в системах менеджмента, который в большинстве случаев является частью всей философии менеджмента всеобщего качества (TQM), достигают особенно высоких показателей эффективности.

Учитывая это, какие задачи стоят перед менеджерами предприятия?

Основная задача состоит в формировании у персонала идеологии, адекватной требованиям новейшей системы менеджмента, к числу ключевых факторов которой относятся безопасность, качество, надежность. На это должны быть направлены все формы психологического влияния, обучения, тренинга, пропаганды.