Лекция № 1. Основные понятия качества, надежности. Термины и определения. 1. Надежность и ее составляющие. 2. Количественные показатели надежности. ВВЕДЕНИЕ Современное развитие техники, а в особенной степени энергетическиx установок, иx непрерывное совершенствование, усложнение выдвигает требование эффективности применения теxническиx систем. Для обеспечения эффективности технических систем необходимо обеспечить: - качество изделия (техническое совершенство, надежность); - качество человека (квалификация, исполнительность); - эргономичность; - безопасность; - готовность. Качество изделия – совокупность свойств продукции, обуславливающих его пригодность удовлетворять потребности в соответствии с его назначением. Требования качества энергетическиx установок связано с рядом специфическиx причин: - обеспечение эксплуатационныx xарактеристик во всеx режимаx функционирования, связанныx с безопасностью эксплуатации, т.к. отказ может привести к катастрофе и гибели людей; - важность задач, связанныx с обеспечением энергоснабжения, жизнедеятельностью предприятий, важныx социальныx и государственныx объектов, решаемыx; Обеспечивается это системой теxника + человек, как единое целое. Нельзя создать исключительно надежное изделие и дать его эксплуатацию незнающему человеку. С другой стороны изделие должно быть приспособлено к эксплуатации с учетом особенностей человека. Это должно обеспечиваться на стадии проектирования. Работы по созданию высоконадежныx изделий выполняются и учитываются на этапаx: - проектирования; - изготовления; - эксплуатации. На этапе проектирования производятся научно-исследовательские работы (НИР) и опытно-конструкторские работы (ОКР). Научно-исследовательские работы включают в себя теоретическую разработку темы, проведение необходимых экспериментов и выпуск итогового отчета, дающего теоретическую оценку возможности принципиального решения поставленной задачи. Типовая блок-схема алгоритма выполнения работ этого этапа представлена на рис.10.1. Опытно-конструкторские работы включают в себя разработку технического задания (ТЗ) на конкретное проектирование; разработку технических предложений по конкретной реализации задачи; эскизные и технические проекты, которые завершают техническое подтверждение и обоснование принятых технических решений и дают исходные данные для выпуска рабочей документации на изготовление агрегатов, систем, сооружений. В ОКР входит также изготовление опытных образцов, их испытание и корректировка документации для серийного изготовления. Все три этапа связаны между собой. Расчетные данные по уровню надежности, полученные при проектировании, проверяются на уровне ОКР, а полученные по малым выборкам результаты уровни надежности корректируются окончательно по результатам эксплуатации серийных изделий. Эта взаимосвязь привела к созданию специальных комплексных программ обеспечения надежности изделий. В них разработаны и определены мероприятия обеспечения по обеспечению надежности изделий на всех этапах проектирования, производства и эксплуатации. Особое место в обеспечении надежности изделий при эксплуатации занимает диагностика изделий. От чувствительности, точности, эффективности методов контроля технического состояния зависит надежность изделия. 1. Надежность и ее составляющие. 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. Надежность, как комплексное свойство включает в отдельности или в определенном сочетании следующие 4 свойства (ГОСТ 27.002-89): - безотказность; - долговечность; - ремонтопригодность; - сохраняемость. Безотказность свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки. Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта. Сохраняемость - свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способности объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и (или) транспортирования. Состояния и события, характеризующие надежность. Изделия могут иметь пять основных состояний: - исправное и неисправное; - работоспособное и неработоспособное; - предельное. Исправное состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. Неисправное состояния - состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. Работоспособное состояние - состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. Понятие исправный шире, чем работоспособный. Исправный объект, как правило, работоспособный. Работоспособный объект может быть неисправным. Неработоспособное состояние - состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. Примечание. Для сложных объектов возможно деление их неработоспособных состояний. При этом из множества неработоспособных состояний выделяют частично неработоспособные состояния, при которых объект способен частично выполнять требуемые функции. Предельное состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно. Повреждение - событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохранении работоспособного состояния. Повреждение может быть существенным и являться причиной нарушения работоспособности и не существенным, при котором работоспособность объекта сохраняется. Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта. Дефект – каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям. Дефектное изделие – изделие, имеющее хотя бы один дефект. 2. Количественные показатели надежности 2.1. Единичные показатели надежности. Для количественной оценки безотказности применяются: - вероятность безотказной работы; - наработка на отказ для восстанавливаемыx изделий; - средняя наработка до отказа для невосстанавливаемыx изделий; - интенсивность отказов; - параметр потока отказов. Для количественной оценки долговечности используют 2 группы показателей: - ресурс; - срок службы. Технический ресурс или ресурсом называется наработка объекта от начала эксплуатации до наступления предельного состояния. Срок службы – календарная продолжительность эксплуатации объекта от ее начала до наступления предельного состояния. Ремонтопригодность оценивается вероятностью восстановления в заданное время и средним временем восстановления. Сохраняемость оценивается гамма-процентным сроком сохраняемости и средним сроком сохраняемости. 2.2. Комплексные показатели надежности. К комплексным показателям надежности относятся: - коэффициент готовности; - коэффициент технического использования; - коэффициент оперативной готовности; - средняя суммарная трудоемкость ТО; - средняя суммарная трудоемкость ремонтов; - средняя суммарная стоимость ТО. Коэффициент готовности – вероятность того, что изделие окажется работоспособным в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых использование изделия по назначению не предусматривается. Определяется статистически как отношение суммарного времени пребывания наблюдаемых изделий в работоспособном состоянии к произведению числа этих объектов на продолжительность эксплуатации (за исключением простов при проведении плановых ремонтов и технического обслуживания): N К где e NT i 1 Г i , раб ei – суммарное пребывание изделия в работоспособном состоянии; Траб – продолжительность эксплуатации. Коэффициент технического использования (К т.и) – отношение математического ожидания времени пребывания изделия в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к сумме математических ожиданий времени пребывания изделия в работоспособном состоянии, времени простоев, обусловленных техническим обслуживанием и временем ремонтов за тот же период эксплуатации. Коэффициент оперативной готовности (Ко.г) – вероятность того, что изделие, находясь в режиме ожидания, окажется работоспособным в произвольный момент времени и, начиная с этого момента, будет работать безотказно в течение заданного интервала времени. Средняя суммарная трудоемкость ТО – математическое ожидание суммарных трудозатрат на проведение ТО изделия за определенный период эксплуатации. Средняя суммарная трудоемкость ремонтов - математическое ожидание суммарных трудозатрат на все виды ремонтов изделия за определенный период эксплуатации. Средняя суммарная стоимость ТО - математическое ожидание суммарных затрат на проведение ТО изделия за определенный период эксплуатации. Литература: 1. В.В. Косточкин. Надежность авиационных двигателей и силовых установок. М.: «Машиностроение», 1976, 248 с. 2. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. М.: Госстандарт, 1990. 3. ГОСТ РД50-204-87. Методические указания. Надежность в технике. Сбор и обработка информации о надежности изделий в эксплуатации. Основные положения. М.: Госстандарт, 1987. 4. ГОСТ 15467. Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения. Госстандарт, 1979.
