Проведение анализа надежности и техногенного риска системы на основе методов надежности

Проведение анализа надежности системы на основе методов надежности
и соответствующих данных эффективности. При анализе определяются элементы (сборочные единицы, детали), приводящие к отказам изделия, и взаимосвязь отказывающих элементов. Выявляются факторы, приводящие к разрушению элементов изделия, соответствующий им характер проявления разрушения (постепенный или внезапный) и возможность наблюдения за разрушением (или его проявлением). Наличие последнего обстоятельства дает возможность предупреждать отказы путем своевременного проведения ремонта (технического обслуживания) и является основой при определении системы планово-предупредительных ремонтов и технического обслуживания. В теории надежности различают качественный и количественный анализ надежности системы.

Качественный анализ включает:

¾ анализ функциональной структуры системы может включать: анализ надежности человеческого фактора, анализ дерева событий, анализ дерева неисправностей, видов и последствий отказов, исследование опасности
и удобства использования элементов системы; марковский анализ, составление таблицы истинности, прогнозирование интенсивности отказов, анализ статистических методов надежности (результатом анализа может быть построение «дерева отказов», таблица истинности, численные данные интенсивности отказов элементов, построение графов);

¾ определение режимов неисправностей системы и компонентов, механизмов отказов, причин и последствий отказов (оформляются в виде таблицы);

¾ определение механизма деградации, который может привести к отказу;

¾ анализ путей отказа/неисправности;

¾ анализ ремонтопригодности с учетом времени, метода изоляции и метода восстановления;

¾ определение адекватности методов диагностики неисправностей;

¾ анализ возможностей предотвращения неисправностей;

¾ определение стратегий технического обслуживания и ремонта.

Количественный анализ состоит:

¾ в разработке моделей надежности и/или эксплуатационной готовности (изобразить структуру технического объекта в виде цепей элементов);

¾ определение необходимых числовых данных (интенсивностей отказов элементов из справочников, нормативных данных предприятия, технической документации, назначить гамма-процентный ресурс технического объекта
в соответствии с действующими нормативами или по указанию преподавателя; определить покупные агрегаты, узлы и другие сборочные единицы;
по техническим условиям на эти изделия определить их гамма-процентные ресурсы, покупные изделия имеют значение безотказности в виде гамма-процентного ресурса деленного на 100);

¾ определение числовых оценок показателей надежности с учетом структуры и равнонадежности элементов рассчитываются показатели безотказности
и долговечности отдельных деталей узлов технической системы в следующем порядке:

v определение показателей безотказности (наработка на отказ, ч), таблица 3;

v определение показателей долговечности (ресурс между плановыми ремонтами: текущим, средним, капитальным, срок службы до списания, лет);

v определение показателей ремонтопригодности (среднее время восстановления, продолжительность плановых ремонтов);

v определение комплексных показателей надёжности и эффективности функционирования (коэффициент готовности, коэффициент технического использования). Результаты расчета оформляются в виде таблицы 4.

Таблица 3

Показатели надёжности изделия

Элемент	λi·10-6ч-1	Наработка t·106 ч
0,1	0,2	…	2,0

 

Таблица 4

Показатели надёжности изделия

Наименование показателя	Обозначение	Значение
Показатели безотказности:
наработка на отказ, ч	Т
Показатели долговечности:
ресурс между плановыми ремонтами
текущими, ч	Трт
средними, ч	Трс
капитальными, ч	Трк
срок службы до списания, лет	Тсл
Показатели ремонтопригодности:
среднее время восстановления, ч	Тв
продолжительность плановых ремонтов
текущего, ч	Тпт
среднего, ч	Тпс
капитального, ч	Тпк
Комплексные показатели
коэффициент готовности	Кг
коэффициент технического использования	Кти

 

Показатели надежности и эффективности функционирования следует рассчитывать исходя из годового фонда времени (8640 ч).

¾ проведение необходимого анализа критичности и чувствительности (построение графика изменения вероятности безотказной работы исходной системы от времени рисунок 1).

Рисунок 1. График изменения вероятности безотказной работы исходной системы от времени

Достоверность результата зависит от точности и правильности данных
об основных событиях. Для проведения анализа надежности сложных
или многофункциональных систем, как правило, необходимо применять несколько дополнительных методов анализа. Пример количественного анализа надежности узла внутришлифовального станка представлен в приложении 1.

Помимо приведенных показателей надежность агрегатов оценивается также такими свойствами, как сохраняемость и безопасность. Сохраняемость - свойство объекта сохранять значения показателей безотказности, долговечности
и ремонтопригодности в течение и после хранения и транспортирования. Оно оценивается коэффициентом сохранения эффективности, характеризующим степень влияния отказов элементов объекта на эффективность его применения
по назначению. Безопасность - совокупность свойств технической системы, позволяющих предупредить аварии и обеспечить невредимость обслуживающего персонала. Безопасность определяется такими свойствами, как безотказность
и ремонтопригодность. В процессе эксплуатации безопасность зависит
от работоспособности и совершенства измерительных средств, а также от уровня технического обслуживания.

Для расчетов параметров надежности удобно использовать структурно - логические схемы надежности технической системы, которые графически отображают взаимосвязь элементов и их влияние на работоспособность системы
в целом. Структурно - логическая схема представляет собой совокупность ранее выделенных элементов, соединенных друг с другом последовательно
или параллельно. Критерием для определения вида соединения элементов (последовательного илипараллельного) при построении схемы является влияние их отказа на работоспособность технической системы.

Последовательным (с точки зрения надежности) считается соединение,
при котором отказ любого элемента приводит к отказу всей системы.

Параллельным (с точки зрения надежности) считается соединение,
при котором отказ любого элемента не приводит к отказу системы, пока
не откажут все соединенные элементы.

В целом анализ структурной надежности технической системы включает следующие операции:

1. Анализируются устройства и выполняемые системой и ее составными частями функции, а также взаимосвязь составных частей.

2. Формируется содержание понятия “безотказной работы” для данной конкретной системы.

3. Определяются возможные отказы составных частей и системы,
их причины и возможные последствия.

4. Оценивается влияние отказов составных частей системы
на ее работоспособность.

5. Система разделяется на элементы, показатели надежности которых известны.

6. Составляется структурно-логическая схема надежности технической системы, которая является моделью ее безотказной работы.

7. Составляются расчётные зависимости для определения показателей надёжности технической системы с использованием данных по надежности
её элементов и с учётом структурной схемы.

В зависимости от поставленной задачи и на основании результатов расчета характеристик надежности технической системы делаются выводы
и принимаются решения о необходимости изменения или доработки элементной базы, резервировании отдельных элементов или узлов, об установлении определенного режима профилактического обслуживания, о номенклатуре
и количестве запасных элементов для ремонта и т.д.

Количественная оценка надежности структурно-сложных технических объектов различных видов, классов и назначения предусмотрена нормативно-техническими требованиями к их промышленной разработке, производству
и эксплуатации. Это необходимо для объективной и научно обоснованной оценки существующего уровня надежности структурно-сложных технических объектов
и выработки, обоснования и оптимизации различных управленческих решений, направленных на ее повышение.