Из ГОСТ 27.002–89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения

Условная плотность вероятности восстановления работоспособного состояния объекта, определенная для рассматриваемого момента времени при условии, что до этого момента восстановление не было завершено [из 6.22 табл. 1 ГОСТ 27.002—89]

Условная плотность вероятности возникновения отказа объекта, определяемая при условии, что до рассматриваемого момента времени отказ не возник [из 6.12 табл. 1 ГОСТ 27.002—89]

Состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно–технической и (или) конструкторской (проектной) документации [из 2.1 табл. 1 ГОСТ 27.002—89]

Испытания, проводимые для определения показателей надежности в заданных условиях [из 76 ГОСТ 16504—81]

Для комплексной оценки ремонтопригодности допускается дополнительно использовать показатели типа удельной трудоемкости ремонта и удельной трудоемкости технического обслуживания [из К терминам «Вероятность восстановления», «Гамма—процентное время восстановления», «Среднее время восстановления», «Интенсивность восстановления» «Средняя трудоемкость восстановления» (пп. 6.19, 6.20, 6.21, 6.22, 6.23)]

Эти термины позволяют разделять отказы на две категории в зависимости от возможности прогнозировать момент наступления отказа. В отличие от внезапного отказа, наступлению постепенного отказа предшествует непрерывное и монотонное изменение одного или нескольких параметров, характеризующих способность объекта выполнять заданные функции. Ввиду этого удается предупредить наступление отказа или принять меры по устранению (локализации) его нежелательных последствий.

Четкой границы между внезапными и постепенными отказами, однако, провести не удается. Механические, физические и химические процессы, которые составляют причины отказов, как правило, протекают во времени достаточно медленно. Так, усталостная трещина в стенке трубопровода или сосуда давления, зародившаяся из трещинообразного дефекта, медленно растет в процессе эксплуатации; этот рост в принципе может быть прослежен средствами неразрушающего контроля. Однако собственно отказ (наступление течи) происходит внезапно. Если по каким–либо причинам своевременное обнаружение несквозной трещины оказалось невозможным, то отказ придется признать внезапным.

По мере совершенствования расчетных методов и средств контрольно–измерительной техники, позволяющих своевременно обнаруживать источники возможных отказов и прогнозировать их развитие во времени, все большее число отказов будет относиться к категории постепенных.

В документе [6] дано следующее определение внезапного отказа: это отказ, наступление которого не может быть предсказано предварительным контролем или диагностированием [из К терминам «Внезапный отказ» и «Постепенный отказ» (пп. 3.11, 3.12)]

Перечисленные показатели определяют как корни F(t_y) уравнения

(6)

где F(t) — функция распределения наработки до отказа (ресурса, срока службы).

В частности, гамма–процентную наработку до отказа t_y определяют из уравнения

где P(t) — вероятность безотказной работы.

Как видно из формулы (6), гамма–процентные показатели равны квантилям соответствующих распределений. Если вероятности, отвечающие этим квантилям, выражают в процентах, то для показателей безотказности обычно задают значения 90; 95; 99; 99,5 % и т. д. Тогда вероятность возникновения отказа на отрезке [0; t] будет составлять 0,10; 0,05; 0,01; 0,005 и т. д. Задаваемые значения у для критических отказов должны быть весьма близки к 100 %, чтобы сделать критические отказы практически невозможными событиями. Для прогнозирования потребности в запасных частях, ремонтных мощностях, а также для расчета пополнения и обновления парков машин, приборов и установок могут потребоваться гамма–процентные показатели при более низких значениях у, например при у = 50 %, что приближенно соответствует средним значениям.

Статистические оценки для гамма–процентных показателей могут быть получены на основе статистических оценок либо непосредственно, либо после аппроксимации эмпирических функций подходящими аналитическими распределениями. Необходимо иметь в виду, что экстраполирование эмпирических результатов за пределы продолжительности испытаний (наблюдений) без привлечения дополнительной информации о физической природе отказов может привести к значительным ошибкам [из К терминам «Гамма—процентная наработка до отказа» «Гамма—процентный ресурс», «Гамма—процентный срок службы», «Гамма—процентное время восстановления», «Гамма—процентный срок сохраняемости» (пп. 6.9, 6.15, 6.20, 6.24)]

В отличие от единичного показателя надежности комплексный показатель надежности количественно характеризует не менее двух свойств, составляющих надежность, например безотказность и ремонтопригодность. Примером комплексного показателя надежности служит коэффициент готовности (п. 6.26) К_г стационарное значение которого (если оно существует) определяют по формуле

где Т — средняя наработка на отказ (п. 6.11);

Т_в — среднее время восстановления (п. 6.21).

[из К терминам «Единичный показатель надежности» и «Комплексный показатель надежности» (пп. 6.2, 6.3)]

Интенсивность отказов определяют по формуле

(10)

Для высоконадежных систем так что интенсивность отказов приближенно равна плотности распределения наработки до отказа.

Статистическая оценка для интенсивности отказов имеет вид

(11)

где использованы те же обозначения, что и в формуле (5).

Аналогично вводится интенсивность восстановления.

[из К терминам «Интенсивность отказов» и «Интенсивность восстановления» (пп. 6.12, 6.22)]

Данные понятия охватывают основные технические состояния объекта. Каждое из них характеризуется совокупностью значений параметров, описывающих состояние объекта, а также качественных признаков, для которых не применяют количественные оценки. Номенклатуру этих параметров и признаков, а также пределы допустимых их изменений устанавливают в нормативно–технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Работоспособный объект в отличие от исправного должен удовлетворять лишь тем требованиям нормативно–технической и (или) конструкторской (проектной) документации, выполнение которых обеспечивает нормальное применение объекта по назначению. Работоспособный объект может быть неисправным, например, если он не удовлетворяет эстетическим требованиям, причем ухудшение внешнего вида объекта не препятствует его применению по назначению.

Для сложных объектов возможны частично неработоспособные состояния, при которых объект способен выполнять требуемые функции с пониженными показателями или способен выполнять лишь часть требуемых функций.

Для некоторых объектов признаками неработоспособного состояния, кроме того, могут быть отклонения показателей качества изготавливаемой ими продукции. Например для некоторых технологических систем к неработоспособному состоянию может быть отнесено такое, при котором значение хотя бы одного параметра качества изготавливаемой продукции не соответствует требованиям нормативно–технической и (или) конструкторской (проектной) и технологической документации.

Переход объекта из одного состояния в другое обычно происходит вследствие повреждения или отказа. Переход объекта из исправного состояния в неисправное работоспособное состояние происходит из–за повреждений.

В международных документах ИСО, МЭК и ЕОКК [5, 6] введена более детальная классификация состояний. Так, в работоспособном состоянии различают «рабочее состояние» (operating state) и «нерабочее состояние» (nonoperating state), при котором объект не применяется по назначению. «Нерабочее состояние» подразделяют в свою очередь, на состояние дежурства (standby state) и состояние планового простоя (idle, free state). Кроме того, различают «внутренне» неработоспособное состояние (internal disabled state), обусловленное отказом или незавершенностью планового технического обслуживания (ремонта), и «внешне» неработоспособное состояние (external disabled state), обусловленное организационными причинами. В отраслевой документации допускается использование более детальной классификации состояний, не противоречащей приведенной в настоящем стандарте [из К терминам «Исправное состояние», «Неисправное состояние», «Работоспособное состояние», «Неработоспособное состояние» (пп. 2.1, 2.2, 2.3, 2.4)]