6.1 Системный анализ безопасности и надежности при эксплуатации
Системный анализ безопасности и надежности при эксплуатации системы управления положением кресла водителя.
Системный анализ - совокупность методологических средств, используемых для подготовки и обоснования решений по проблемам безопасности.
Разрабатываемое устройство используется для изменения пространственного положения кресла, а так же его формы, учитывается вес человека, форма его тела. Для повышения безопасности и надёжности (безотказности) работы разрабатываемого устройства необходимо эффективным образом проанализировать возможные аварийные ситуации и причины их вызывающие. И, как следствие, принять меры по предотвращению таковых.
Такое место, как правило, является точкой перехода между дистрибьютором и заказчиком на основной подстанции, а также на важных машинах и оборудовании, где существует потребность в непрерывном и непрерывном мониторинге качества эл. энергия. Внутренняя память имеет возможность для долговременной записи, но из-за быстрого обзора состояния источника питания данные анализатора загружаются непрерывно с заданным интервалом в центральную базу данных. Затем сервер выполняет автоматическую загрузку данных и синхронизацию анализаторов.
Программа обеспечивает очень легкий доступ к измеренным значениям и очень интуитивную оценку как от одного анализатора, так и от множества анализаторов для сравнения уровней помех и событий в разных измеренных местоположениях. Эти сообщения хранятся на выбранном хранилище или автоматически отправляются по электронной почте компетентному сотруднику.
Любая опасность, реализуясь, приносит ущерб, по какой-то причине или нескольким причинам. Без причин нет реальных опасностей. Следовательно, предотвращение опасностей или защита от них базируется на знание причин. Между реализованными опасностями и причинами существует причинно-следственная связь; опасность есть следствие некоторой причины (причин), которая, в свою очередь, является следствием другой причины и т.д. Таким образом, причины и опасности образуют иерархические, цепные структуры или системы. Графическое изображение таких зависимостей чем-то напоминает ветвящееся дерево. В строящихся деревьях, как правило, имеются ветви причин и ветви опасностей, что полностью отражает диалектический характер причинно-следственных связей. Разделение этих ветвей нецелесообразно, а иногда и невозможно. Поэтому, точнее называть полученные в процессе анализа безопасности объектов графические изображения «деревьями причин (опасностей)».
Хотя тепловые камеры, по-видимому, не связаны с качеством электрической энергии, их использование вполне уместно в этой области. Очень часто происходят сбои в работе сети и на устройствах. Еще одной возможностью повышения надежности работы станции является регулярное и систематическое внедрение термодиагностики с помощью подходящей переносной термокамеры. Наиболее распространенные дефекты на промышленных предприятиях включают дефекты распределения мощности и подключенные машины и оборудование.
Плохой контакт на шинах, между движущимися частями оборудования низкого и низкого напряжения плохой контакт при перегреве реле клемм, контакторы и выключатели перегрева редукторов, подшипников, насосов и т.д. Термодиагностика доказала свои результаты в снижении производственных и эксплуатационных потерь, вызванных незапланированными остановками и царапинами, одновременно повышая надежность машины и устройства. Термодиагностика не решает качество электрической энергии, но предоставляет ценную информацию о состоянии работы машин, оборудования и, что не менее важно, о процессе производства, что позволяет им повысить их надежность.
Построение «деревьев» является эффективной процедурой выявления причин нежелательных различных событий. Многоэтапный процесс ветвления «дерева» требует введения ограничений с целью определения его пределов. Эти ограничения целиком зависят от исследования. Границы ветвления определяются логической целесообразностью.
Основной проблемой при анализе безопасности является установление параметров или границ системы. Если система будет чрезмерно ограничена, то некоторые опасные факторы могут оставаться без внимания.
В современном мире происхождение многих негативных процессов в природе и обществе связано с антропогенной деятельностью в техносфере, пренебрежительным отношением к вопросам и проблемам безопасности технологических процессов и производств
Основным преимуществом является долговечность, простота в эксплуатации, уникальные функции измерения и изображения, а также гарантия на 10 лет. Диапазон измеренных температур и высокой чувствительности позволяет использовать во всех областях применения, таких как электрические приложения, инженерные и механические, производственные процессы, металлургия, строительство и, наконец, не в последнюю очередь - обнаружение утечки газа.
С другой стороны, если рассматриваемая система слишком обширна, то результаты анализа могут оказаться крайне неопределенными.
В процессе исследования необходимо определиться, до какого уровня следует вести анализ. Ответ на этот вопрос зависит от конкретных целей анализа. Общий подход состоит в том, чтобы выявить события, на которые в данной конкретной ситуации можно повлиять с помощью профилактических мер.
Это смешение в сравнении с другими функциями изображения придает ясность и повышенную ориентацию изображения даже в случае неконтрастного объекта. Это увеличивает как качество изображения, так и точность температуры. Вы можете сохранить голосовую заметку или добавить собственное описание или эскиз для идентификации объекта. Беспроводная связь также может использоваться для передачи изображений в режиме реального времени в обычном режиме. оборудование.
Это выражение, называемое основным законом надежности, позволяет установить временное изменение вероятности безотказной работы при любом характере изменения интенсивности отказов во времени. В частном случае постоянства интенсивности отказов
Механические, строительные, напорные, энергетические, газовые, электрические, транспортные, транспортные, химические, оборудование, строительные и отдельные изделия и т.д. могут подвергаться различным видам напряжения и различным условиям эксплуатации. Это оказывает существенное влияние на долговечность его компонентов, то есть изменение характеристик, которое является результатом серии рабочих циклов или воздействия определенных типов напряжений в то время.
Чтобы отыскать и наглядно представить причинную взаимосвязь с помощью «дерева причин и опасностей», необходимы элементарные блоки, подразделяющие и связывающие большое число событий. Имеется два типа блоков: логические символы (знаки) и символы событий.
Логические символы связывают события в соответствии с их причинными взаимосвязями. Логический знак может иметь один или несколько входов, но только один выход, или выходное событие.
Безопасность продукта. Это свойство использования, когда дело касается защиты здоровья, имущества и защиты окружающей среды при планируемом контроле и обслуживании. Срок службы и долговечность изделия должны быть обеспечены до тех пор, пока продукт будет безопасно работать.
Срок службы - это время, когда изделие соответствует основным техническим и правовым требованиям. В зависимости от долговечности изделия или его части и его обслуживания. Это связано с характеристиками продукта, которые следует учитывать при выборе правильных продуктов в отношении предполагаемого экономически разумного срока службы. Предполагаемая жизнь в исключительных случаях или оправданных случаях может также составлять от 3 до 6 лет. Срок службы - результат долговечности продукта. Вся надежность продукта должна обеспечиваться на протяжении всего срока службы.
Например, выходное событие логического знака «И» наступает в том случае, если все входные события появляются одновременно. С другой стороны, выходное событие у логического «ИЛИ» происходит, если имеет место любое из входных событий.
Рассмотрим и проанализируем основные причины, приводящие к вероятностному отказу устройства.
Интенсивностью отказов называют условную плотность вероятности возникновения отказа изделия при условии, что к моменту t отказ не возник
Продолжительность жизни - это количественная оценка долговечности продукта, обычно выражаемая в годах. При разработке дизайна нового продукта мы говорим о прогнозируемом сроке службы продукта и дизайне продукта, который уже работает, а затем о продолжительности срока службы продукта. Что касается соображений жизненного цикла, то необходимо учитывать не только начальные условия эксплуатации, но также ожидаемую деградацию материала, строительных элементов и целого за это время, и его следует рассматривать как необходимость технического обслуживания, ремонта, Изменения в некоторых аспектах в отношении ценовых отношений.
Дерево причин отказа устройства представлено на рис. 11.
Рис. 11 Дерево причин отказа устройства
6.2 Меры по устранению отказов
Рассмотрим также комплекс мероприятий по повышению надежности проектируемого устройства на этапе изготовления и настройки.
На этапе изготовления необходима строгая выдержка времени травления платы и использование современной измерительной аппаратуры. Необходимо соблюдать правила монтажа полупроводниковых приборов, не допуская их перегрева при пайке и изгиба выводов ближе, чем это предусмотрено в технических условиях.
Б) Контрольные - автоматизированная регистрация и обработка информации о командах по управлению технической системой, возникающих отказах и неисправностях; постоянный мониторинг качества исполняемых технической системой операций; самоконтроль; гарантийный надзор
Это позволяет более объективно оценивать и сравнивать альтернативную речь, для снижения риска незапланированных и неэкономических последствий. Предполагаемый срок службы не может быть гарантией в качестве гарантии производителя. Мы признаем следующие типы жизни.
Срок службы - это время после завершения продукта, во время которого продукт или его часть заполняются или прерываются функциональными требованиями. Референтное время жизни - это ожидаемое или прогнозируемое время жизни продукта или его части в наборе конкретных условий исполнения, рассчитанных по кругу ведения, используемому для материала, проекта, среды, использования и обслуживания.
На этапе настройки необходимо строго соблюдать диапазон питающих напряжений и их полярность. Рекомендуется использовать источники питания с высоким К ст, защитой от короткого замыкания в нагрузке и защитой нагрузки от превышения входного напряжения. Необходимо наличие проверенной измерительной аппаратуры и исправного инструмента.
Срок проектирования - срок службы изделия дизайнером. Предполагаемый срок службы - срок службы, предсказанный производительностью продукта в течение заданного времени, например. согласно выводам моделей эксплуатации или выживания. Прогностическая бизнес-жизнь - срок службы, который выходит из предсказуемой деловой жизни или предполагаемого срока службы.
Планируемый срок службы - это разработка дизайна и проекта продукта, оборудования или конструкции и их частей для достижения срока службы проекта, с целью снижения затрат подрядчика и облегчения технического обслуживания и модернизации. Остаточный срок службы - это срок службы продукта, который остается в конце своего бизнеса в определенный момент.
Свойства объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического использования, ремонтов, хранения и транспортировки, называется надежностью объекта.
Снизить вероятность отказа системы, можно обеспечив оптимальные климатические условия. Необходимо соблюдение требуемых рабочих температур, влажности, давления.
Пожизненные затраты - это экономическая оценка, которая учитывает все согласованные значительные проектные затраты на время анализа, выраженные в денежной стоимости. Стоимость проекта - это затраты, необходимые для достижения набора функциональных показателей, включая надежность, безопасность и применимость.
Жизненный цикл - это время между выбранной датой и выбранным годом или прошлым годом, тогда как оцениваются критерии принятия решения или изученные альтернативы. Этот период может определяться клиентом или может определяться на основе предполагаемого жизненного цикла самого имущества.
Для обеспечения мер по повышению надежности при изготовлении системы необходимо соблюдать приведенные ниже правила.
Для предотвращения отказа электрической схемы, связанной с дефектами элементов необходимо перед пайкой проверять каждый элемент на работоспособность и соответствие номиналу, контроль осуществлять на аппаратуре прошедшую метрологическую поверку.
Какие ЧП нельзя устранить полностью и как часто они будут иметь место?
Аудит показателей деловой жизни - систематический обзор требований, проектирование и внедрение проектных и сборочных, пусконаладочных и пожизненных инструкций для беспартийности для определения их пригодности в отношении показателей эксплуатационного срока службы.
Обзор показателей деловой жизни - это систематический обзор требований первоначального и исполнительного проектов, а также установки, ввода в эксплуатацию и жизненных циклов другой стороны, чтобы определить их пригодность для показателей продолжительности жизни.
Чтобы избежать отказов электрической схемы связанных с дефектами в процессе сборки необходимо руководствоваться правилами монтажа элементов. При пайке необходимо осуществлять отвод тепла, чтобы не вызвать перегрев элементов, также нужно выбирать паяльник с соответствующим температурным режимом.
Для предотвращения короткого замыкания необходимо изолировать все опасные в этом отношении места системы. Заземлением инструментов и приборов можно избежать электростатического пробоя элементов. Чтобы уменьшить воздействие влаги на устройство, можно выполнить прибор в герметичном корпусе.
Деградация - это изменения в составе, микроструктуре и свойствах продукта или материала, которые умаляют его функцию. Деградирующий фактор - это все, что влияет на продукт, оборудование или конструкцию, например. их части, чтобы они отрицательно влияли на их функции, люди, вода, стресс, температура и т.д.
Механизм деградации - это химический, механический или физический эффект, который приводит к неблагоприятным изменениям в критических продуктах. Стресс-тест - это комбинация теста на воздействие и оценка функции, используемая для оценки изменений критических свойств для прогнозирования срока службы.
Для повышения надежности следует:
Для предотвращения вероятности поражения током и, пользоваться низковольтными паяльниками, резиновыми ковриками, работать заземленным инструментом;
Для предотвращения отказов, вызванных дефектами печатной платы необходимо контролировать качество ее изготовления, избегать ее деформации, ударов по ней и т.п.;
Ремонт - проектирование элемента продукта в приемлемом состоянии для эксплуатации на основе его обновления, замены или ремонта изношенных, поврежденных или поврежденных деталей. Обновление - это снос, строительство и реконструкция существующего элемента продукта, оборудования или конструкции.
Замена - это замена части продукта, которая становится возвратом к ее функциональности. Долговечность продукта - это способность продукта поддерживать требуемые свойства в результате прогнозирующих воздействий. Они должны определяться на основе методов испытаний или опыта аналогичных продуктов от их операций. Долговечность должна быть указана во всех технических характеристиках и должна быть частью демонстрации соответствия производителям технических требований. Срок годности продукта должен быть указан в руководстве по продукту.
После окончательного монтажа элементов тщательно проверить места паек, проверить омметром на случайное замыкание припоем печатных проводников расположенных близко друг к другу;
В местах находящимся под напряжением опасным для человека сделать предупредительные надписи;
Обеспечить надежное крепление печатных плат, блоков и модулей внутри конструкции.
В общем, долговечность - это способность противостоять разрушению внешних воздействий и износу благодаря его работе. Долговечность - это не просто материальное свойство, но оно связано с способностью материала, структурных элементов и системы поддерживать определенную полезность и другие свойства на желаемом уровне в течение заданного временного интервала и в условиях эксплуатации и воздействия на окружающую среду, то есть минус или ожидаемый проект технического обслуживания. В нем также рассматриваются экономические критерии пригодности длительной работы продукта.
Также с ним сталкиваются, но не всегда, а вот только 8% опрошенных никогда под него не попадали, но у них все впереди. Данное исследование позволяет сделать вывод, что Закон Мерфи действует в современной системе управления, но только не во всех случаях. Поэтому основное различие между законами мерфологии и «настоящих» наук, то есть тех, которые, если так можно сказать, «окупаются», кроется в их...
Строк расходной накладной Рис.3.3. Экранная форма редактора списков сотрудников Рис 3.4. Экранная форма редактора классификаторов товаров 3.1 Алгоритм функционирования информационной системы складского терминала Функционирование ИС осуществляется согласно структурному алгоритму, построенному исходя из требований, предъявляемых к выполняемым программой функциям (разделы 1.3 и...
Изменений Далее будет предложен и рассмотрен вариант усовершенствования системы охлаждения рассматриваемого в данной работе двигателя ЗМЗ-406 автомобилей ГАЗ 2705, 3221 «ГАЗЕЛЬ». Описание целей и элементов доработки системы охлаждения двигателя ЗМЗ-406 по пунктам приведены ниже. Основные элементы системы и режимы работы приведены на рис. 20…24. 1. Вместо вентилятора и гидронасоса с...
Их труда. Однако на всех уровнях управления они в определенной мере используют и выполняют все четыре функции управления: планирования, организации, мотивации и контроля. 1.2. Методы управления организацией. Реализация функций и принципов управления осуществляется путем применения различных методов. Методы управления - это совокупность приемов и способов воздействия на...
Министерство образования Российской Федерации
ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
А.Г.Ветошкин, В.И.Марунин
НАДЕЖНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Учебное пособие
Ветошкин А.Г., Марунин В.И. НАДЕЖНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. /Под ред. доктора технических наук, профессора, академика МАНЭБ А.Г.Ветошкина – Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2002. - 129 с.: ил., библиогр.
Рассмотрены основные положения теории надежности технических систем и техногенного риска. Приведены математические формулировки, используемые при оценке и расчете основных свойств и параметров надежности технических объектов, рассмотрены элементы физики отказов, структурные схемы надежности технических систем и их расчет, сформулированы основные методы повышения надежности и примеры использования теории надежности для оценки безопасности человеко-машинных систем.
Рассмотрена методология анализа и оценки техногенного риска, приведены основные качественные и количественные методы оценки риска, методология оценки надежности, безопасности и риска с использованием логико-графических методов анализа, критерии приемлемого риска, принципы управления риском, рассмотрены примеры использования концепции риска в инженерной практике.
Учебное пособие подготовлено на кафедре «Экология и безопасность жизнедеятельности» Пензенского государственного университета и предназначено для студентов специальности 330200 «Инженерная защита окружающей среды» и для студентов инженерных специальностей, изучающих дисциплину «Безопасность жизнедеятельности».
Рецензенты:
Кафедра «Инженерная экология» Пензенской государственной архитектурностроительной академии (зав. кафедрой доктор технических наук, профессор О.П.Сидельникова.).
Кандидат технических наук, профессор, академик МАНЭБ В.В.Арбузов (Пензенский филиал Международного независимого эколого-политологического университета.)
Издательство ПГУ А.Г.Ветошкин, В.И.Марунин
Введение
Государственная политика в области экологической и промышленной безопасности и новые концепции обеспечения безопасности и безаварийности производственных процессов на объектах экономики, диктуемые Федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.97 №116-ФЗ, Федеральным законом "О радиационной безопасности населения" от 09.01.96 г. №3-ФЗ, Федеральным законом "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" от 30.03.99 г. №52-ФЗ, Федеральным законом "Об использовании атомной энергии" от 21.11.95 г. №170-ФЗ, Федеральным законом "Об охране окружающей среды" от 10.01.02 г. №7-ФЗ, предусматривают, в первую очередь, объективную оценку опасностей и позволяют наметить пути борьбы с ними.
Экологическая и техногенная безопасность – состояние действительности, при котором с определенной вероятностью исключено проявление опасности.
Опасная ситуация возникает при нахождении человека в опасной зоне, т.е. в пространстве, где постоянно, периодически или эпизодически возникают опасности, обусловленные опасными или вредными факторами. Опасные ситуации реализуются вследствие совокупности причин, обусловливающих воздействие опасных или (и) вредных факторов на человека, что приводит к постепенному или мгновенному повреждению его здоровья.
По данным Генерального секретаря ООН, за последние 30 лет ущерб, нанесенный техногенными катастрофами, увеличился в три раза и достигает 200 млрд. долл. США в год. В России совокупный годовой материальный ущерб от техногенных аварий, включая затраты на их ликвидацию, превышает 40 млрд. руб.
Чрезвычайная ситуация (ЧС) – это совокупность событий и опасностей, внезапно нарушающих сложившиеся условия жизнедеятельности, создающих угрозу жизни и здоровью людей, среде их обитания, элементам техносферы. Техногенная чрезвычайная ситуация (техногенная ЧС) - состояние, при котором в результате возникновения источника техногенной чрезвычайной ситуации на объекте, определенной территории или акватории нарушаются нормальные условия жизни и деятельности людей, возникает угроза их жизни и здоровью, наносится ущерб имуществу населения, народному хозяйству и окружающей природной среде.
Каждую чрезвычайную ситуацию можно рассматривать как крупномасштабную опасную ситуацию, создающую угрозу одновременно большому числу людей и объектам техносферы. Стадии зарождения и развития чрезвычайной ситуации протекают, как правило, скрытно и связаны с накоплением разрушительного потенциала. На кульминационной стадии образуется множество опасных и вредных факторов, объединяемых в один или несколько поражающих факторов.
Чрезвычайные ситуации (ЧС) возникают как при стихийных явлениях природного характера, так и при техногенных авариях. В наибольшей степени аварийность свойственна угольной, горнорудной, химической, нефтегазовой и металлургической отраслям промышленности, транспорту.
Возникновение ЧС в промышленных условиях и в быту часто связано с разгерметизацией систем повышенного давления (баллонов и емкостей для хранения или перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов, газо- и водопроводов, систем теплоснабжения и т.п.).
ЧС возникают также в результате нерегламентированного хранения и транспортирования взрывчатых веществ, легковоспламеняющихся жидкостей, химических и радиоактивных веществ, нагретых жидкостей. Следствием этих нарушений являются взрывы, пожары, проливы химически активных жидкостей, выбросы газовых смесей.
Основными причинами крупных техногенных аварий являются:
- отказы технических систем из-за дефектов изготовления и нарушений режимов эксплуатации;
- ошибочные действия операторов технических систем;
- концентрации различных производств в промышленных зонах;
- высокий энергетический уровень технических систем;
- внешние негативные воздействия на объекты энергетики, транспорта и др.
Анализ совокупности негативных факторов, действующих в техносфере, показывает, что приоритетное влияние имеют антропогенные негативные воздействия, среди которых преобладают техногенные. Они сформировались в результате преобразующей деятельности человека и изменений в биосферных процессах, обусловленных этой деятельностью.
Под термином “опасность” понимается ситуация в окружающей природной или производственной среде, в которой при определённых условиях возможно возникновение нежелательных событий или процессов (опасных факторов), воздействие которых на окружающую среду и человека может привести к одному или совокупности из следующих последствий:
- аварии или катастрофы в техносфере;
- ухудшение состояния окружающей среды;
- отклонение здоровья человека от среднестатистического значения.
Оценка опасности различных производственных объектов заключается в определении возникновения возможных чрезвычайных ситуаций, разрушительных воздействий пожаров и взрывов на эти объекты, а также воздействия опасных факторов пожаров и взрывов на людей. Оценка этих опасных воздействий на стадии проектирования объектов осуществляется на основе нормативных требований, разработанных с учетом наиболее опасных условий протекания чрезвычайных ситуаций и проявления их негативных факторов, утечек и проливов опасных химических веществ, пожаров и взрывов, т.е. с учетом аварийной ситуации.
Как естественные, так и техногенные опасности носят потенциальный, т.е. скрытый характер. Количественной мерой опасности является риск, т.е. частота реализации опасности. Риск выражает возможную опасность, вероятность нежелательного события.
Оценка риска включает в себя анализ частоты, анализ последствий и их сочетание. В случае, когда последствия неизвестны, то под риском понимают вероятность наступления определенного сочетания нежелательных событий. Техногенный риск включает как вероятность чрезвычайной ситуации, так и величину ее последствий, оцениваемых величиной ущерба.
Таким образом, термин “опасность” описывает возможность осуществления некоторых условий технического, природного и социального характера, при наличии которых могут наступить интересующие нас неблагоприятные события и процессы, например, природные катастрофы или бедствия, аварии на промышленных предприятиях,
экономические или социальные кризисы. Следовательно, “опасность” – это ситуация, постоянно присутствующая в окружающей среде и способная при определённых условиях привести к реализации в окружающей среде нежелательного события – возникновению опасного фактора. Соответственно реализация опасности – это обычно случайное явление, и возникновение опасного фактора характеризуется вероятностью явления.
Безопасность – состояние защищённости отдельных лиц, общества и природной среды от чрезмерной опасности.
В качестве единиц измерения безопасности предлагается использовать показатели, характеризующие состояние здоровья человека и состояние (качество) окружающей среды. Соответственно, целью процесса обеспечения безопасности является достижение максимально благоприятных показателей здоровья человека и высокого качества окружающей среды.
1. Основные понятия надежности технических систем
Термины надежность, безопасность, опасностьи рискчасто смешивают, при этом их значения перекрываются. Часто термины анализ безопасностиили анализ опасностииспользуются как равнозначные понятия. Наряду с термином анализ надежностиони относятся к исследованию как работоспособности, отказов оборудования, потери работоспособности, так и процесса их возникновения.
Обеспечение надежности систем охватывает самые различные аспекты человеческой деятельности. Надежность является одной из важнейших характеристик, учитываемых на этапах разработки, проектирования и эксплуатации самых различных технических систем.
С развитием и усложнением техники углубилась и развивалась проблема ее надежности. Изучение причин, вызывающих отказы объектов, определение закономерностей, которым они подчиняются, разработка метода проверки надежности изделий и способов контроля надежности, методов расчетов и испытаний, изыскание путей и средств повышения надежности – являются предметом исследований надежности.
Если в результате анализа требуется определить параметры, характеризующие безопасность, необходимо в дополнение к отказам оборудования и нарушениям работоспособности системы рассмотреть возможность повреждений самого оборудования или вызываемых ими других повреждений. Если на этой стадии анализа безопасности предполагается возможность отказов в системе, то проводится анализ риска для того, чтобы определить последствия отказов в смысле ущерба, наносимого оборудованию, и последствий для людей, находящихся вблизи него.
Наука о надежности является комплексной наукой и развивается в тесном взаимодействии с другими науками, такими как физика, химия, математика и др., что особенно наглядно проявляется при определении надежности систем большого масштаба и сложности.
При изучении вопросов надежности рассматривают самые разнообразные объекты - изделия, сооружения, системы с их подсистемами. Надежность изделия зависит от надежности его элементов, и чем выше их надежность, тем выше надежность всего изделия.
Надежность - свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. Недостаточная надежность объекта приводит к огромным затратам на его ремонт, простою машин, прекращению снабжения населения электроэнергией, водой, газом, транспортными средствами, невыполнению ответственных задач, иногда к авариям, связанным с большими экономическими потерями, разрушением крупных объектов и с человеческими жертвами. Чем меньше надежность машин, тем большие партии их приходится изготовлять, что приводит к перерасходу металла, росту производственных мощностей, завышению расходов на ремонт и эксплуатацию.
Надежность объекта является комплексным свойством, ее оценивают по четырем показателям - безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости или по сочетанию этих свойств.
Безотказность - свойство объекта сохранять работоспособность непрерывно в течение некоторого времени или некоторой наработки. Это свойство особенно важно
для машин, отказ в работе которых связан с опасностью для жизни людей. Безотказность свойственна объекту в любом из возможных режимов его существования, в том числе, при хранении и транспортировке.
Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.
В отличие от безотказности долговечность характеризуется продолжительностью работы объекта по суммарной наработке, прерываемой периодами для восстановления его работоспособности в плановых и неплановых ремонтах и при техническом обслуживании.
Предельное состояние - состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.
Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонта. Важность ремонтопригодности технических систем определяется огромными затратами на ремонт машин.
Сохраняемость - свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и (или) транспортирования. Практическая роль этого свойства велика для деталей, узлов и механизмов, находящихся на хранении в комплекте запасных принадлежностей.
Объекты подразделяют на невосстанавливаемые, которые не могут быть восстановлены потребителем и подлежат замене (например, электрические лампочки, подшипники, резисторы и т.д.), ивосстанавливаемые, которые могут быть восстановлены потребителем (например, телевизор, автомобиль, трактор, станок и т.д.).
Надежность объекта характеризуется следующими состояниями: исправное, неисправное, работоспособное, неработоспособное.
Исправное состояние - такое состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. Исправное изделие обязательно работоспособно.
Неисправное состояние - такое состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. Различают неисправности, не приводящие к отказам, и неисправности, приводящие к отказам. Например, повреждение окраски автомобиля означает его неисправное состояние, но такой автомобиль работоспособен.
Работоспособным состоянием называют такое состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, соответствующие требованиям нормативнотехнической и (или) конструкторской (проектной) документации.
Неработоспособное изделие является одновременно неисправным.
Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.
Отказы по характеру возникновения подразделяют на случайные и неслучайные (систематические).
Случайные отказы вызваны непредусмотренными нагрузками, скрытыми дефектами материалов, погрешностями изготовления, ошибками обслуживающего персонала.
Неслучайные отказы - это закономерные явления, вызывающие постепенное накопление повреждений, связанные с влиянием среды, времени, температуры, облучения и т. п.
В зависимости от возможности прогнозировать момент наступления отказа все отказы подразделяют на внезапные (поломки, заедания, отключения) ипостепенные (износ, старение, коррозия).
По причинам возникновения отказы классифицируют на конструктивные (вызванные недостатками конструкции),производственные (вызванные нарушениями технологии изготовления) иэксплуатационные (вызванные неправильной эксплуатацией).
2. Показатели надежности технических систем
Показателями надежности называют количественные характеристики одного или нескольких свойств объекта, составляющих его надежность. К таким характеристикам относят, например, временные понятия - наработку, наработку до отказа, наработку между отказами, ресурс, срок службы, время восстановления. Значения этих показателей получают по результатам испытаний или эксплуатации.
По восстанавливаемости изделий показатели надежности подразделяют на пока-
затели для восстанавливаемых изделий и показатели невосстанавливаемых изделий.
Применяются также комплексные показатели. Надежность изделий, в зависимости от их назначения, можно оценивать, используя либо часть показателей надежности, либо все показатели.
Показатели безотказности:
- вероятность безотказной работы - вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникает;
- средняя наработка до отказа - математическое ожидание наработки объекта до первого отказа;
- средняя наработка на отказ - отношение суммарной наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки;
- интенсивность отказов - условная плотность вероятности возникновения отказа объекта, определяемая при условии, что до рассматриваемого момента времени отказ не возник. Этот показатель относится к невосстанавливаемым изделиям.
Показатели долговечности.
Количественные показатели долговечности восстанавливаемых изделий делятся на 2 группы.
1. Показатели, связанные со сроком службы изделия:
Срок службы - календарная продолжительность эксплуатации от начала эксплуатации объекта или ее возобновление после ремонта до перехода в предельное состояние;
- средний срок службы - математическое ожидание срока службы;
- срок службы до первого капитального ремонта агрегата или узла – это про-
должительность эксплуатации до ремонта, выполняемого для восстановления исправности и полного или близкого к полному восстановления ресурса изделия с заменой или восстановлением любых его частей, включая базовые;
- срок службы между капитальными ремонтами , зависящий преимущественно от качества ремонта, т.е. от того, в какой степени восстановлен их ресурс;
- суммарный срок службы – это календарная продолжительность работы технической системы от начала эксплуатации до выбраковки с учетом времени работы после ремонта;
- гамма-процентный срок службы - календарная продолжительность эксплуатации, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с вероятностьюγ , выраженной в процентах.
Показатели долговечности, выраженные в календарном времени работы, позволяют непосредственно использовать их в планировании сроков организации ремонтов, поставки запасных частей, сроков замены оборудования. Недостаток этих показателей заключается в том, что они не позволяют учитывать интенсивность использования оборудования.
2. Показатели, связанные с ресурсом изделия:
Ресурс - суммарная наработка объекта от начала его эксплуатации или ее возобновление после ремонта до перехода в предельное состояние.
Средний ресурс - математическое ожидание ресурса; для технических систем в качестве критерия долговечности используют технический ресурс;
- назначенный ресурс – суммарная наработка, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния;
- гамма-процентный ресурс - суммарная наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятностьюγ , выраженной в процентах.
Единицы для измерения ресурса выбирают применительно к каждой отрасли и к каждому классу машин, агрегатов и конструкций отдельно. В качестве меры продолжительности эксплуатации может быть выбран любой неубывающий параметр, характеризующий продолжительность эксплуатации объекта (для самолетов и авиационных двигателей естественной мерой ресурса служит налет в часах, для автомобилей – пробег в километрах, для прокатных станов – масса прокатанного металл в тоннах. Если наработку измерять числом производственных циклов, то ресурс будет принимать дискретные значения.
Комплексные показатели надежности.
Показателем, определяющим долговечность системы, объекта, машины, может служить коэффициент технического использования.
Коэффициент технического использования - отношение математического ожи-
дания суммарного времени пребывания объекта в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к математическому ожиданию суммарного времени пребывания объекта в работоспособном состоянии и всех простоев для ремонта и технического обслуживания:
Коэффициент технического использования, взятый за период между плановыми ремонтами и техническим обслуживанием, называется коэффициентом готовности, ко-
торый оценивает непредусмотренные остановки машины и что плановые ремонты и мероприятия по техническому обслуживанию не полностью выполняют свою роль.
Коэффициент готовности - вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается. Физический смысл коэффициента готовности - это вероятность того, что в прогнозируемый момент времени изделие будет исправно, т.е. оно не будет находиться во внеплановом ремонте.
Коэффициент оперативной готовности - вероятность того, что объект ока-
жется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается, и, начиная с этого момента, будет работать безотказно в течение заданного интервала времени.
Классификация показателей . В зависимости от способа получения показатели подразделяют нарасчетные, получаемые расчетными методами;экспериментальные, определяемые по данным испытаний;эксплуатационные, получаемые по данным эксплуатации.
В зависимости от области использования различают показатели надежности нормативные и оценочные.
Нормативными называют показатели надежности, регламентированные в нор- мативно-технической или конструкторской документации.
К оценочным относят фактические значения показателей надежности опытных образцов и серийной продукции, получаемые по результатам испытаний или эксплуатации.
3. Математические зависимости для оценки надежности
3.1. Функциональные зависимости надежности
Отказы, возникающие в процессе испытаний или эксплуатации, могут быть вызваны неблагоприятным сочетанием различных факторов - рассеянием действующих нагрузок, отклонением от номинального значения механических характеристик материалов, неблагоприятным сочетанием допусков в местах сопряжения и т. п. Поэтому в расчетах надежности различные параметры рассматривают как случайные величины, которые могут принимать то или иное значение, неизвестное заранее.
Различают случайные величины прерывного (дискретного) и не-прерывного типов. Условимся случайные величины в дальнейшем обозначать большими буквами, а их возможные значения - соответствующими малыми. Для каждого числах в диапазоне изменения случайной величиныХ существует определенная вероятностьР(Х<х) того, чтоХ не превышает значениях. Вероятность этого события называютфункцией распределения:
F(х) = Р(Х< х) . |
Функция распределения - универсальная характеристика, так как она является функцией как непрерывных, так и дискретных случайных величин. Функция (х ) относится к неубывающим функциям -х монотонно возрастает при непрерывных процес-
Загрузка...
