Надежность

Надежность есть внутреннее свойство технического объекта. По мере расширения познаний об этом свойстве будут совершенствоваться и количественные характеристики – критерии, с помощью которых можно охарактеризовать наиболее полно это свойство. Однако ни одна количественная характеристика не может полностью охарактеризовать надежность. Надежность – более глубокое понятие, чем любая ее характеристика. Определение надежности должно носить качественный характер.

Из определения надежности должно быть исключено время. Надежность, как свойство объекта техники, проявляется при эксплуатации и зависит от ее условий. Машина или аппарат может работать непрерывно или с разными интервалами времени. В этом смысле время работы входит в условия эксплуатации, и нет необходимости его вводить в определение.

Включение в определение такой категории, как время, может привести к путанице. Пусть имеются два класса машин, вероятность безотказной работы которых будет такой, как указано на рисунке 1.1. Очевидно, что машина 1 более надежна, чем машина 2, так как при одинаковых значениях всегда справедливо соотношение .

 

Рисунок 1.1 - Сравнение вероятности безотказной работы двух машин

 

Варьируя же временем , можно прийти к противоположному выводу. Действительно, пусть машина 1 предназначена для эксплуатации в течение времени , а машина 2 – в течение . При этих условиях отказов в машине 2 будет меньше, чем в системе 1, и можно прийти к выводу, что машина 2 более надежна, чем машина 1. Этот абсурдный вывод получается потому, что сравниваются две машины с разными условиями эксплуатации – одна эксплуатируется длительный период, Другая – короткий. Можно прийти к неправильному выводу, что, варьируя временем, можно изменить (увеличить и уменьшить) надежность.

 

Можно дать следующее определение понятию «надежность»:

-надежность есть свойство технического объекта сохранять свои параметры работы в определенных пределах при данных условиях эксплуатации.

Из этого определения следует, что надежность есть внутреннее свойство технического объекта, объективная реальность, присущая каждому данному образцу техники.

Ненадежной считается не только та машина, у которой наступает механическое или электрическое повреждение, приводящее к ее неработоспособности, но также и та, у которой выходные характеристики выходят за допустимые пределы. Этими характеристиками могут быть производительность, качество выпускаемой продукции, переход в аварийное состояние, когда не только не возможна эксплуатация всего производства, но дальнейшая эксплуатация может привести к экологической или техногенной катастрофе.

Отказ

Отказом будем называть событие, после появления которого, параметры работы объекта техники выходят за допустимые пределы.

Из этого определения следует, что отказ может наступать не только при механических или электрических повреждениях элементов (обрывы, короткие замыкания), но и при нарушении регулировки, из-за ухода параметров элементов за допустимые пределы и т. п.

Моменты возникновения отказов в сложной системе обычно являются событиями случайными. Однако место их возникновения удается иногда предсказать заранее. Это возможно в тех случаях, когда наступает механический или электрический износ одного и того же элемента (или узла) во многих однотипных машинах. Подобные отказы называют закономерными.

Случайным являются отказы, место и моменты, возникновения которых заранее предсказать затруднительно.

Систематические отказы одних и тех же элементов наиболее часто наблюдаются в начале эксплуатации первых образцов машины и возникают вследствие конструктивных или технологических ошибок. В дальнейшем объект техники усовершенствуется, и подобные отказы не возникают.

Отказы, как случайные события, могут быть независимыми и зависимыми. Если отказ какого-либо элемента в системе не приводит к отказу других элементов, то такой отказ называется независимым. Отказ, появившийся в результате отказа других элементов, называется зависимым.

В большинстве случаев механические или электрические повреждения элементов наступают мгновенно, внезапно и приводят к потере работоспособности либо самого элемента, либо всего объекта техники. Такие отказы называют мгновенными или внезапными.

Длительное постепенное изменение параметров элементов конструкции по причине старения материалов в большинстве случаев приводит лишь к ухудшению выходных характеристик объекта техники при сохранении его работоспособности. Такие отказы называют постепенными.

В большом числе случаев мгновенные и постепенные отказы можно считать событиями независимыми и рассматривать количественные характеристики надежности от действия указанных отказов раздельно.

Весьма часто постепенные отказы влияют на мгновенные отказы и наоборот. Это объясняется тем, что ухудшение характеристик отдельных элементов конструкции часто приводит к изменению режимов работы других элементов конструкции, а, следовательно, к изменению вероятности мгновенных отказов.

Деление отказов на мгновенные и постепенные в теории надежности имеет большое значение. Характер отказа указывает решающее влияние:

- на методику расчета надежности,

- на способы построения надежных схем,

- на способы обнаружения места отказа.

Отказы также можно разделить на окончательные и перемежающиеся. При окончательном отказе объект техники либо становится неработоспособным, либо его характеристики выходят за допустимые пределы на время, пока не будет устранен отказ. Перемежающийся отказ продолжается короткое время, затем машина само восстанавливается и работает надежно.

Не всегда отказы элементов конструкции объекта техники приводят к потере ее надежности. В сложном объекте техники всегда имеются элементы, выход из строя которых не приводит к уходу основных характеристик за допустимые пределы. К таким элементам относятся, например, сигнальные лампы, некоторые приборы контроля работы аппаратуры, резервные элементы, используемые для повышения надежности, и т. п. Отказ таких элементов иногда называют второстепенной неисправностью и не учитывают при расчете надежности машины.

Время появления отказов в большинстве случаев является событием случайным. Как случайное событие отказы могут быть: несовместные, равновозможные, достоверные, невозможные.

Эти термины имеют понятия, общепринятые в теории вероятностей.

Сформулировать понятие отказа для данной конкретной машины бывает чрезвычайно трудно. Это объясняется тем, что во многих случаях не существует критерия для установления допусков на выходные характеристики машины, и они носят субъективный характер.