Количественные показатели надежности

Основные понятия теории надежности

Надежность – это свойство объекта сохранять свои выход­ные характеристики в определенных пределах при данных условиях эксплуатации.

Работоспособным, называется такое состояние системы (элемента), при котором значения пара­метров, характеризующих способность системы выполнять за­данные функции, находятся в пределах, установленных норма­тивно-технической или конструкторской документацией.

Неработоспособным, называется состояние системы, при котором значение хотя бы одного параметра, характери­зующего способность выполнять заданные функции, не нахо­дится в пределах, установленных указанной документацией.

Например, система измерения температуры является неработо­способной, если основной параметр, характеризующий качество ее функционирования — погрешность измерения, превышает заданную величину.

Исправ­ное состояние – это такое состояние, при котором система соответствует всем требованиям нор­мативно-технической и конструкторской документации.

Не­исправное – при котором имеется хотя бы одно несоответствие требованиям.

Отличие между исправным и работоспособным состояниями заключается в следующем. Работоспособная система удовлет­воряет только тем требованиям, которые существенны для функционирования, и может не удовлетворять прочим требо­ваниям (например, по сохранности внешнего вида элементов). Система, находящаяся в исправном состоянии, заведомо рабо­тоспособна.

Предельное состояние – это состояние, при котором дальней­шее применение системы по назначению недопустимо или не­целесообразно. После попадания в предельное состояние может следовать ремонт (капитальный или сред­ний), в результате чего восстанавливается исправное состоя­ние, или же система окончательно прекращает использоваться по назначению.

Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособности системы, т. е. в переходе ее из работоспособного в неработо­способное состояние.

Повреждением – событие, заключаю­щееся в переходе системы из исправного в неисправное но работоспособное состояние.

Восстановлением называется событие, заключающееся в пе­реходе системы из неработоспособного в работоспособное со­стояние.

К невосстанавливаемым относят систе­мы, восстановление которых непосредственно после отказа счи­тается нецелесообразным или невозможным, а к восстанавли­ваемым – в которых проводится восстановление непосредственно после отказа.

Одна и та же система в различных условиях применения может быть отнесена к невосстанавливаемым (например, если она расположена в необслуживаемом помещении, куда запре­щен доступ персонала во время работы технологического агре­гата) и к восстанавливаемым, если персонал сразу же после отказа может начать восстановление. Само понятие «восста­новление» следует понимать не только как корректировку, на­стройку, пайку или иные ремонтные операции по отношению к тем или иным техническим средствам, но и как замену этих средств.

В принципе подавляющее большинство систем, применяе­мых для автоматизации технологических процессов, подлежит восстановлению после отказа, после чего они вновь продолжа­ют работу. То же относится к большей части технических средств; к числу невосстанавливаемых можно отнести только такие их элементы, как интегральные схемы, резисторы, кон­денсаторы и т. п.

 

 

Виды отказов

Отказы можно различать по нескольким признакам.

По характеру устранения различают окончательные (устойчивые) и перемежающиеся (то возникающие, то исчезающие) отказы. Отказ объекта — событие, заключающееся в том, что объект либо полностью, либо частично теряет свойство работоспо­собности. При полной потере работоспособности возникает полный отказ, при частичной — частичный отказ. Понятия полно­го и частичного отказов каждый раз должны быть четко сформулированы перед анализом надежности, поскольку от этого зависит количественная оценка надежности. Требования к надежности изделия, а также количественная оценка надежности без указания признаков отказа не имеют смысла.

Отказы могут быть внезапными и постепенными. Эти отказы различны по природе возникновения.

Внезапному отказу может не предшествовать постепенное на­копление повреждений, и он возникает внезапно. Технология изго­товления современных элементов аппаратуры столь сложна, что не всегда удается проследить за скрытыми дефектами производст­ва, которые должны выявляться на стадии тренировки и прира­ботки аппаратуры. В результате в сферу эксплуатации могут про­никать следующие дефектные элементы: резистор с недостаточно прочным креплением токоотвода; полупроводниковый прибор, у которого толщина промежуточной области недостаточна; полупро­водниковый прибор, у которого на поверхности полупроводнико­вого материала застряла токопроводящая микрочастица; токопроводящий слой печатного монтажа, у которого толщина либо чрез­мерно малая, либо чрезмерно большая; интегральная схема, у которой соединение вывода с печатным монтажом недостаточно врочное, и т. д. В процессе эксплуатации случайно могут создать­ся условия, при которых скрытый дефект приводит к отказу изде­лия (пиковые нагрузки, тряска и вибрация, температурный скачок, помехи и т. д.). Но неблагоприятного сочетания неблагоприятных ^факторов может и не быть, тогда не будет и внезапного отказа. При большом уровне случайных неблагоприятных воздействий внезапный отказ может произойти даже при отсутствии скрытых дефектов.

Постепенный отказ возникает в результате постепенного накоп­ления повреждений, главным образом вследствие износа и старе­ния материалов.

Выделять внезапные и постепенные отказы необходимо, пото­му что закономерности, которым они подчиняются, различны. Раз­личными поэтому должны быть и способы борьбы с этими отказа­ми. Для уменьшения числа внезапных отказов может быть реко­мендована предварительная тренировка и приработка изделий с целью выявления скрытых дефектов производства, а также вве­дение защиты от неблагоприятных воздействий типа помех, пере­грузок, вибраций и т. п. Уменьшению числа постепенных отказов может содействовать своевременная замена сменных блоков, вы­работавших технический ресурс.

Отказ может быть кратковременным самоустраняющимся. В этом случае он называется сбоем. Характерный признак сбоя — то, что восстановление работоспособности после его возникновения не требует ремонта аппаратуры. Причиной сбоя может быть либо кратковременный отказ аппаратуры (например, залипание контак­та), либо кратковременно действующая помеха, либо дефекты про­граммы, приводящие к неблагоприятным временным характеристи­кам работы аппаратуры. Опасность сбоев заключается в том, что их трудно и часто даже невозможно обнаружить в процессе рабо­ты аппаратуры, но они могут исказить информацию настолько, что приведут к отказу выполнения заданной функции.

Отказы в АСУ целесообразно подразделять на аппаратурные и программные.

Аппаратурным отказом принято считать событие, при котором изделие утрачивает работоспособность и для его восстановления требуется проведение ремонта аппаратуры или замена отказавше­го изделия на исправное.

Программным отказом считается событие, при котором объект утрачивает работоспособность по причине несовершенства программы (несовершенство алгоритма решения задачи, отсутствие про­граммной защиты от сбоев, отсутствие программного контроля за состоянием изделия, ошибки в представлении программы на физическом носителе и т. д.). Программный отказ устраняется путем исправления программы.

Для объектов ответственного назначения целесообразно выделять в отдельную группу отказы, которые могут приводить к катастрофическим последствиям (гибели людей и т. д.). В заданиях по надежности необходимо выделять в отдельную группу требования по обеспечению безопасности.

 

 

Составляющие надежности

 

Надежность является комплексным свойством, включающим в себя четыре основные составляющие: безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

Безотказность – свойство системы сохра­нять работоспособность в течение тре­буемого интервала времени непрерывно без вынужденных перерывов. Безотказность отражает способность дли­тельное время функционировать без отказов.

Долговечность – свойство системы сохранять работоспо­собность до наступления предельного состояния с необходи­мыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов. Долговечность системы зависит от долговечности технических средств и от подверженности системы моральному старению.

Ремонтопригодность является свойством системы, заключа­ющимся в ее приспособленности к предупреждению, обнаруже­нию и устранению причин возникновения отказов, а также поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов, либо путем замены отказавших комплектующих эле­ментов. Ре­монтопригодность зависит от того, выполнены ли элементы в виде отдельных, легко заменяемых блоков, ис­пользуются ли в системе средства встроенного контроля работоспособности и диагностики а так же от квалификации обслуживающего персо­нала и от организации эксплуатации.

Сохраняемость характеризует свойство системы сохранять значения показателей безотказности и ремонтопригодности в течение и после срока хранения и транспортировки.

Перечисленные выше составляющие надежности являются общепризнанными и рекомендуются для широкого класса изделий. Однако для автоматизированных систем, информационных сетей и вычислительной техники этих свойств недостаточно. В практике создания и использования АСУ применяют следующие дополнительные частные свойства.

Живучесть – свойство объекта сохранять работоспособность (полностью или частично) в условиях неблагоприятных воздействий, не предусмотренных нормальными условиями эксплуатации.

При задании требований к надежности объекта обычно указы­ваются нормальные условия его эксплуатации. Но к ряду объектов ответственного назначения могут предъявляться требования выпол­нить некоторые функции в условиях, существенно отличающихся от нормальных.

Главный смысл требования к живучести объекта состоит не только в том, чтобы он длительное время рабо­тал непрерывно без отказа в нормальных условиях эксплуатации и чтобы его можно было быстро отремонтировать, но также и в том, чтобы он в ненормальных условиях эксплуатации сохранял работо­способность, хотя бы и ограниченную.

Достоверностьинформации, выдаваемой объектом. При рабо­те вычислительной машины или канала передачи информации могут отсутствовать отказы. Поэтому объект может обладать высокой безотказностью, хорошей долговечностью, сохраняемостью и ремон­топригодностью. Однако в нем могут иметь место сбои, искажающие информацию. В изделии «ломается» не аппаратура, а информация. Это не менее опасная «поломка», но она не находит, отражения в перечисленных выше основных сторонах надежности изделия. Поэтому и вводится еще одна дополнительная сторона на­дёжности — достоверность.

В практике создания и использования технических систем воз­можно появление и других дополнительных сторон надежности. При этом необходимо следить, чтобы набор используе­мых частных свойств, с одной стороны, был достаточным для описания надежности объекта, с другой стороны не содержал ненужных для описания комплексного показателя надежности, а также таких, которые нельзя измерить или которые не имеют определенного ясного и понятного физического смысла.

 

 

Показатели безотказности

Вероятностью безотказной работ системы, называется вероятность того, что она будет сохранять свои характеристик в заданных пределах в течение определенного про­межутка времени при определенных условиях эксплуатации. Эта характеристика обозна­чается P(t).

Пусть t — время, в течение которого необходимо определить вероятность безотказной работы, а Т, — наработка до отказа. Тогда, согласно определению вероятности безотказной работы, ее математическое определение будет следующим

 

P(t) = p(T ≥ t),

 

т. е. вероятность безотказной работы — это вероятность того, что наработка до отказа Т будет больше или равно времени t, в течение которого определяется вероятность безотказной работы.

Из определения вероятности безотказной работы видно, что эта характеристика имеет следующие свойства:

1) P(t) является убывающей функцией времени. Типичная зави­симость P(t) приведена на рис.

2) 0 ≤ P(t) ≤ 1

3) Р(0) = 1, Р(∞ ) = 0.

На практике для определения P(t) часто пользуютсястатистическим определением

 

 

где N₀ – число образцов поставленных на испытание; N – число исправно работающих образцов к моменту времени t; n(t) – число отказавших образцов за время t.

График вероятности безотказной работы полученный на основании статистических данных пред­ставляет собой ступенчатую линию со скачками, кратными 1/N₀ в моменты отказов.

При увеличении числа образ­цов N₀ статистическая оценка Р* (t) вероятности обнаруживает устой­чивость, т. е. Р* (t) слабо отличается от вероятности безотказной работы P(t) полученной на основе математической модели:

 

P(t) ≈ P^*(t)

 

На практике иногда более удобной характеристикой является ве­роятность неисправной работы, или вероятность отказа. Исправная работа и отказ являются событиями несовместными и противоположными, поэтому вероятность безотказной работы и вероятность отказа Q (f) связаны зависимостью

 

Q(t) = 1 - P(t)

 

Тогда математическое определение:

 

Q(t) = p(T ≤ t),

 

Вероятность отказа Q(t) – это вероятность того, что случай­ное время до отказа T меньше заданного времени t.

Типичный график зависимости Q(t) представлен на рис.

Из определения вероятности отказа видно, что этот показатель является функцией распределения времени наработки до отказа Т, т. е.,

 

Q(t) = F(t)

 

Функция распределения F(x), равна вероятности того, что случайная величина Х принимает значение не превышающее х.

 

Статистическое определение вероятности отказа:

 

 

График Q^*(t), как и P^*(t) пред­ставляет собой ступенчатую линию со скачками, кратными 1/N₀ в моменты отказов.

 

Частота отказов. Частотой отказов f(t) называется отношение числа отказавших образцов в единицу времени к числу образцов, первоначально установленных на испытание при условии, что отказавшие образцы не восстанавливаются и не заменяются исправными.

Согласно определению:

 

- статистическое определение

 

где n(∆ t) – число отказавших образцов в интервале времени от t - ∆ t/2 до t + ∆ t/2; ∆ t – интервал времени.

Математическое определение:

 

 

Из этого выражения видно, что частота отказов есть плотность распределения времени работы системы до ее отказа.

Так как Q(t) = F(t) то,

 

 

Интенсивность отказов. Интенсивностью отказов λ (t) называется отношение числа отка­завших образцов в единицу времени к среднему числу образцов, исправно работающих в данный отрезок времени при условии, что отказавшие образцы не восстанавливаются и не заменяются исправными.

Согласно определению

 

 

где N_ср – средние число исправно работающих изделий в интервале ∆ t.

 

 

где N_i – число исправно работающих образцов в начале интервала ∆ t; N_i+1 – число исправно работающих образцов в конце интервала ∆ t.

Типичная кривая изменения ин­тенсивности отказов аппаратуры во времени приведена на рис. Из кривой видно, что в работе аппаратуры можно выделить три
характерных участка. На участке от 0 до t₁ интенсивность отказов резко уменьшается. Высокая интенсивность отказов на начальном участке объясняется наличием большого числа отказов вначале эксплуатации из-за элементов, имеющих внутренние дефекты, ошибок производства, неопытности обслуживающего персонала и т. п. Этот участок называется обычно периодом приработки элементов. Участок приработки в процессе эксплуатации аппаратуры может отсутствовать. Это имеет место в том случае, когда на заводе-изготовителе произведена тщательная отбраковка элементов с внутренними дефектами и осуще­ствлена приработка аппаратуры в процессе ее испытания.

На участке от t₁ до t₂ интенсивность отказов постоянна. Этот участок характеризует нормальную работу системы и является несоизмеримо более длинным, чем участок приработки. Именно этот участок соответствует основному времени эксплуатации систем. Старение на этом участке отсутствует.

Участок от t₂ до t₃ характеризуется резким ростом интенсивности от­казов, что объясняется механическим и электрическим износом эле­ментов. Этот участок называется к периоду старения системы.

Обычно аппаратуру не эксплуатируют до состояния износа. Ее ремонтируют, износившиеся элементы заменяют новыми, после чего частота отказов аппаратуры вновь соответствует участку времени от t₁ до t₂. Поэтому изучение поведения системы на участ­ке t > t₃ не является предметом теории надежности.

Математическое определение интенсивности отказов:

 

 

Среднее время безотказной работы T_ср выражается как матема­тическое ожидание времени безотказной работы:

 

Статистическое определение:

 

 

где N₀ - поставленное на эксперимент количество изделий, t_i - время до отказа изделия.

Из формулы видно, что для определения Т_ср необходимо знать моменты отказов всех образцов аппаратуры, над которыми проводится эксперимент. При большом числе образцов N₀ это может сильно усложнить эксперимент. Поэтому иногда удобно вычислять Т_ср по формуле

 

 

где n_i – число образцов, отказавших в i-м интервале, t_{ср i} = (t_i-1 + t_i)/2 – среднее время i-го интервала, t_i-1 – время в начале i-го интервала, t_i - время в конце i-го интервала, t_k – время, в течение которого отказали все N₀ образцов, ∆ t – выбранная величина интервала времени.

Вычисления Т_ср по статистическим формулам тем точнее, чем больше число образцов N₀.

С вероятностью безотказной работы среднее время безотказной работы связано следующим выражением:

Последнее уравнение может быть представлено как выражение площади под кривой P(t) (рис.). Время безотказной работы T_ср может быть оценено как ширина прямоугольника единичной высоты, по площади равного площади под кривой P(t).

 

Среднее время безотказной работы является естественным показателем надежности, однако оно не говорит ничего о характере распределения времени до отказа. Например, две совершенно различные функции P₁(t) и P₂(t), выра­жающие резко отличающиеся вероятности безотказной работы могут характеризоваться одинаковыми зна­чениями T_ср. Чтобы различать такие случаи, наряду с показателем T_ср применяется показатель среднеквадратическое отклонение времени безотказной работы σ _t или его квадрат дисперсия D_t.

Дисперсия характеризует величину разброса времени до отказа относительно среднего значения.

Показатели σ _t и D_t можно определять также статистически, по формуле

 

Показатели долговечности

Гамма-процентная наработка до отказа T_g. Это наработка, в те­чение которой отказ не возникает с вероятностью g, выраженной в процентах.

 

 

 

Срок службы — календарная продолжительность от начала эксплуатации изделия до перехода его в предельное со­стояние.

Срок службы системы является слу­чайной величиной, поэтому в качестве показателя надежности используют средний срок службы , который является математическим ожиданием срока службы.

На практике часто пользуются термином – назначенный срок служ бы – это установленная в нормативно-техни­ческой документации календарная продолжительность эксплуата­ции, при достижении которой дальнейшее применение изделия по назначению следует прекратить независимо от его технического состояния.

В качестве случайной величины при рассмотрении надежности системы может быть принят не только календарный срок службы системы, но и ее ресурс – это наработка от начала эксплуатации до перехо­да изделия в предельное состояние.

Как и срок службы, ресурс может быть средним и назначенным.

Средний ресурс – математическое ожидание ресурса.

Назначенный ресурс – установленная в нормативно-техниче­ской документации суммарная наработка, при достижении кото­рой дальнейшее применение изделия по назначению следует пре­кратить независимо от его технического состояния.

Показатель сохраняемости

Назначенный срок хранения. Это календарная продолжитель­ность хранения, по истечении которой применение изделия не допус­кается независимо от его технического состояния.

Показатели достоверности

 

Достоверность функционирования – это свойство изделия производить безошибочно преобразование, хранение и передачу информации.

Показатель достоверности— либо вероятность искажения, либо потери информации в одном знаке.

Примерами количественной оценки достоверности могут служить следующие:

вероятность ошибки при перенесении данных с исходных документов на магнитную ленту равна 10^-3 на один знак;

вероятность ошибки при передаче информации по линиям связи составляет 10^-3 - 10^-5 на один знак;

вероятность ошибки при хранении информации на магнитной ленте составляет 2, 1 · 10^-6 на один знак;

вероятность ошибки в выходных данных АСУ специального назначения не должна превышать 10^-10 - 10^-12 на один знак.

 

 

Виды резервирования

 

Резервированием называется применение резервных средств обеспечения работоспособности объекта. В зависимости от вида используемых резервных средств резервирование бывает: функциональное, временное, инфор­мационное, структурное.

Функциональное резервирование – это резервирование, при котором используется способность элементов выполнять дополнительные функции, а также возможность выполнять заданную функцию дополнительными средствами.

Такое резервирование часто применяют для многофункциональных систем, в которых значения одних и тех же параметров состояния технологического процесса могут быть получены с помощью разных приборов и на основании разных расчетов.

Временное резервирование – это резервирование, при котором используется резервное время для выполнения заданной функции.

Временное резервирование заключается в том, что допус­кается перерыв функционирования системы или устройства из-за отказа элемента. Например для передачи информации заданного объема, требуется время t. При планировании работы на эту операцию отводится время t + tр, где tр— резервное время. Резервное время может быть использовано либо для повторения передачи информации, либо для устранения неисправности аппаратуры. Введение резервного времени позволяет повысить надежность работы объекта, но вместе с тем снижает производительность его работы.

Информационное резервирование – это резервирование, при котором в качестве резерва используется избыточная резервная информация. К этому виду резервирования относится введение избыточных информационных символов при передаче, обработке и отображении информации, например использование дополнительных разрядов при кодировании информации. Это позволяет обнаружить и даже устранять ошибки в передаче информации (корректирующие коды).

Структурное резервирование – это резервирование с применением резервных элементов структуры объекта.

Самым распространенным и наиболее эффективным средством повышения надежности этот вид резервирования является потому, физический смысл его наиболее понятен разработчику и способ этот доступнее других для реализации. Если у разработчика возникает сомнение в надежности некоторого элемента структуры объекта, он дополнительно к нему вводит в структуру резервный элемент. Этот же элемент использовать в качестве запасного, но замена отказавшего элемента запасным вызывает большие потери времени и часто технически невозможна в процессе эксплуатации. Включение резервных элементов в структуру – это своеобразная автоматизация процесса замены отказавшего элемента.

При структурном резервировании все элементы системы можно поделить на основные и резервные.

Основной элемент структуры – это элемент, выполняющий заданные функции.

Резервный элемент структуры – это элемент, предназначенный для замены основного элемента.

Не к каждому основному элементу может быть постоянно подключен резервный элемент. Например, постоянное подключение резервного аккумулятора к основному аккумулятору изменяет рабочие характеристики системы питания. Включение в структуру резервной ЭВМ связано с решением ряда сложных технических задач, например синхронизация работы ЭВМ, непрерывный контроль технического состояния системы, обеспечение безотказности переключающих устройств и т. д. Поэтому существует несколько способов структурного резервирования для конкретных условий работы объекта.

Структурное резервирование разде­ляют на общее и раздельное. При общем система резервируется в целом, при раздельном ре­зервируются отдельные элементы или их группы.

 

 

Если резерв­ные элементы функционируют наравне с основными, то имеет место постоянное резервирование или пассивное. Если резерв вводится в состав системы после отказа основ­ного элемента и сопровождается переключающими операциями, то имеет место резервирование замещением или активное резер­вирование.

 

 

При резервировании замещением резерв­ные элементы могут находиться в нагруженном, облегченном и ненагруженном состоянии. Если резервный элемент находится в том же режиме, что и основной элемент, то резервирование называется нагруженным или горячим резервированием; если резервный элемент находится в менее нагруженном режиме, чем основной, резервирование называется облегченным или теплым резервированием; если резервный элемент не несет нагрузки, резервирование называется ненагруженным или холодным резервированием.

При резервировании замещением один и тот же резерв мо­жет быть использован для замены любого из ряда однотипных элементов. Такой способ резервирования называют скользящим.

 

При расчетах надежности предполагается, что резервные элементы всегда готовы к немедленному подключению в работу, как только поступает команда на их подключение. Если такого предположения сделать нельзя, в схему расчета вводится либо реальное, либо фиктивное устройство переключения на резерв с его характеристиками (безотказность, время задержки).

В информационных системах применяют динамическое резервирование– это резервирование с перестроением структуры объекта при возникновении отказа его элемента. На рис. основной тракт передачи данных обозначен сплошной линией, возможные тракты – штриховой линией.

 

 

Структурное резервирование применяется не только для того, чтобы повысить безотказность изделия, но также и для повышения достоверности величин на его выходе. Например, с целью повышения достоверности результата работы вычислительной машины две машины решают одну и ту же задачу. Результат считается верным, если совпадают результаты двух машин. Такое " резервирование" называется дублированием.

Соединение работающих элементов может быть и более сложным, чем при дублировании. Например, число работающих машин может быть равным трем. Результат считается верным, если он совпадает с результатами не менее чем двух машин. Такое " резервирование" называется мажоритарным резервированием или резервированием по принципу " голосования". В данном случае оно будет называться мажоритарным резервированием по принципу " два из трех".

 

 

Для характеристики соотношения между числом резервных и основных элементов вводится понятие кратности резервирования k.

Величина k является целым числом при резервировании с целой кратностью, когда количество основных элементов равно единице. Величина k является дробным числом при резервировании с дробной кратностью, когда количество основных элементов больше единицы. При этом дробь сокращать нельзя.

 

 

2/2 2

 

 

Основные понятия теории надежности

Надежность – это свойство объекта сохранять свои выход­ные характеристики в определенных пределах при данных условиях эксплуатации.

Работоспособным, называется такое состояние системы (элемента), при котором значения пара­метров, характеризующих способность системы выполнять за­данные функции, находятся в пределах, установленных норма­тивно-технической или конструкторской документацией.

Неработоспособным, называется состояние системы, при котором значение хотя бы одного параметра, характери­зующего способность выполнять заданные функции, не нахо­дится в пределах, установленных указанной документацией.

Например, система измерения температуры является неработо­способной, если основной параметр, характеризующий качество ее функционирования — погрешность измерения, превышает заданную величину.

Исправ­ное состояние – это такое состояние, при котором система соответствует всем требованиям нор­мативно-технической и конструкторской документации.

Не­исправное – при котором имеется хотя бы одно несоответствие требованиям.

Отличие между исправным и работоспособным состояниями заключается в следующем. Работоспособная система удовлет­воряет только тем требованиям, которые существенны для функционирования, и может не удовлетворять прочим требо­ваниям (например, по сохранности внешнего вида элементов). Система, находящаяся в исправном состоянии, заведомо рабо­тоспособна.

Предельное состояние – это состояние, при котором дальней­шее применение системы по назначению недопустимо или не­целесообразно. После попадания в предельное состояние может следовать ремонт (капитальный или сред­ний), в результате чего восстанавливается исправное состоя­ние, или же система окончательно прекращает использоваться по назначению.

Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособности системы, т. е. в переходе ее из работоспособного в неработо­способное состояние.

Повреждением – событие, заключаю­щееся в переходе системы из исправного в неисправное но работоспособное состояние.

Восстановлением называется событие, заключающееся в пе­реходе системы из неработоспособного в работоспособное со­стояние.

К невосстанавливаемым относят систе­мы, восстановление которых непосредственно после отказа счи­тается нецелесообразным или невозможным, а к восстанавли­ваемым – в которых проводится восстановление непосредственно после отказа.

Одна и та же система в различных условиях применения может быть отнесена к невосстанавливаемым (например, если она расположена в необслуживаемом помещении, куда запре­щен доступ персонала во время работы технологического агре­гата) и к восстанавливаемым, если персонал сразу же после отказа может начать восстановление. Само понятие «восста­новление» следует понимать не только как корректировку, на­стройку, пайку или иные ремонтные операции по отношению к тем или иным техническим средствам, но и как замену этих средств.

В принципе подавляющее большинство систем, применяе­мых для автоматизации технологических процессов, подлежит восстановлению после отказа, после чего они вновь продолжа­ют работу. То же относится к большей части технических средств; к числу невосстанавливаемых можно отнести только такие их элементы, как интегральные схемы, резисторы, кон­денсаторы и т. п.

 

 

Виды отказов

Отказы можно различать по нескольким признакам.

По характеру устранения различают окончательные (устойчивые) и перемежающиеся (то возникающие, то исчезающие) отказы. Отказ объекта — событие, заключающееся в том, что объект либо полностью, либо частично теряет свойство работоспо­собности. При полной потере работоспособности возникает полный отказ, при частичной — частичный отказ. Понятия полно­го и частичного отказов каждый раз должны быть четко сформулированы перед анализом надежности, поскольку от этого зависит количественная оценка надежности. Требования к надежности изделия, а также количественная оценка надежности без указания признаков отказа не имеют смысла.

Отказы могут быть внезапными и постепенными. Эти отказы различны по природе возникновения.

123Следующая ⇒

Поделиться: