Гост. ГОСТ Р 27.013-2019. 2019 мэк надежность в технике методы оценки показателей безотказности 62308 2006, e q u ip m e n t re lia b ility r e lia b ility a s s e s s m e n t m e thods
 Скачать 5.11 Mb.
|
|
R(t) имеет следующий вид: ( 1 ) где Щ — мгновенная интенсивность отказов' ) Точное определение см. в ГОСТ 27.002. ГОСТ Р Другое очень полезное (общее) выражение: ПП dR(t) dFjt) dt di 'где Ht) — плотность распределения наработки до отказа. На основе (1) для мгновенной интенсивности отказов справедливо выражение: т п п т ' Очень полезно еще одно общее выражение для MTTF. (3) MTTF = j R{t)dt. Если Ц () является постоянной во времени, ее можно обозначить /.. В этом случае наработка до отказа подчиняется экспоненциальному распределению и. следовательно (t) = exp (5) /(/) = >. exp (->./). ( 6 ) (7) MTTF - 1 (часто MTTF обозначают Соотношения (5)—(8) справедливы только в случае, когда к является константой. Другой полезной, но сложной величиной является полная накопленная наработка объекта, иногда обозначаемая Т . В случае постоянной интенсивности отказов со статистической точки зрения нет никаких различий между работой одного объекта в течение 1 000 000 ч или 1 000 000 объектов в течение 1 ч. Во всех случаях при появлении одного отказа точечная оценка интенсивности отказов для совокупности равна 10'6 отказов за час работы объекта. Постоянная интенсивность отказов означает, что параметр к не зависит от времени. У постоянной интенсивности отказов существует много полезных свойств, одно из которых состоит в том, что значение математического ожидания распределения наработки до отказа объекта равно 1/).. Для иевос- станавливаемых объектов (компонентов) это значение представляет собой математическое ожидание наработки до отказа объекта MTTF. Это означает, что в среднем 63 % объектов откажут за наработку от 0 до MTTF, а 37 % — после MTTF. Другим полезным свойством постоянной интенсивности отказов является то. что она может быть оценена по совокупности как доля сокращения количества не отказавших объектов в единицу времени. Однако экспоненциальное распределение является единственным распределением, для которого интенсивность отказов — константа, а средняя наработка неравна Щ 0, если интенсивность отказов не постоянна. Для восстанавливаемых изделий под MTTF иногда ошибочно понимают ресурс объекта, а не величину. обратную к постоянной интенсивности отказов. Если у объекта MTTF = 1 000 000 ч, это не означает, что объект функционирует так долго (дольше средней человеческой жизни. Скорее это означает, что в среднем один из объектов отказывает каждые 1 000 000 часов работы, те. при работе 1 000 000 объектов в среднем каждый час отказывает один из них. В этом случае, если отказы объекта действительно подчиняются экспоненциальному распределению, то после 1 000 000 часов эксплуатации в среднем откажет 63 % объектов. Объекты, отказы которых действительно подчиняются экспоненциальному распределению, за пределами их срока службы практически не встречаются, но постоянная интенсивность отказов и MTTF могут в некоторых случаях быть хорошим приближением для показателей, характеризующих свойства отказов объекта ГОСТ РТ а блица Пример показателей в случав постоянной интенсивности отказов М ера постоянной интенсивности отказав Э кв ива лент среднего ресурса О пределен и е Использование Постоянная интенсивность отказов при использовании времени (средняя наработка до отказа) Общее количество отказов, деленное на общую наработку всей совокупности Стандартный показатель для прогноза. когда время является пара метром Постоянная интенсивность отказов при использовании количества циклов или расстояния вместо времени Математиче ское ожидание количества циклов или расстояния, км Общее количество отказов, деленное на общее количество циклов работы объекта или расстояние, например, в километрах Стандартный показатель для прогноза. когда использование количества циклов или расстояния является более подходящим, чем время. Эти единицы измерения иногда преобразовывают в единицы измерения времени с помощью параметров эксплуатации или требований к обязанностям персонала Постоянная интенсивность ремонта восстановления (среднее время ремонта' восстановле ния) Общее количество ремонтов восстановлений, деленное на общую наработку совокупности Полезный показатель оценки ремонтной базы или очереди на выполнение ремонта Постоянная интенсивность замены (средняя наработка до замены) Общее количество замен, деленное на общую наработку совокупности Используют вместо постоянной интенсивности отказов, когда анализ отказов недоступен полезный показатель для анализа гарантийного ремонта Постоянная интенсивность обслуживания или обращений потребителей (среднее время до вызова сервисной службы) Общее количество обращений клиентов в сервисную службу, деленное на общую наработку объектов совокупности в эксплуатации Восприятие потребителем постоянной интенсивности отказов показатель полезен для определения потребностей в техническом обеспечении Постоянная интенсивность гарантийных претензий среднее время до гарантийной претензии) Общее количество гарантийных претензий, деленное на гарантийную наработку объектов сово купности Полезный показатель для оценки стоимости гарантийных услуги установления запасов запчастей Постоянная интенсивность прерывания для сервисного обслуживания (среднее время до прерывания на сервисное обслуживание) Общее количество прерываний. деленное на общую наработку объектов сово купности Восприятие потребительское постоянной интенсивности отказов может быть показателем готовности Существует несколько эквивалентных способов выражения постоянной интенсивности отказов (см. таблицу 1). Например, постоянная интенсивность отказов, равная 1 % в год. эквивалентна 1.1-10 6 ч 1, 1100 FIT. 0.01 отказов на объект в год 1.1 отказов за миллион часов, и 10 отказов на 1000 объектов в год (предполагая замену 9,95 отказов на 1000 незаменяомых объектов в год Восстанавливаемые и невосстанавливаемые объекты Установления единственной величины MTTF недостаточно для объекта, у которого интенсивность отказов зависит от времени. В настоящем стандарте рассмотрен анализ подобия для случаев постоянной и непостоянной интенсивности отказов. В ГОСТ Р 50779.27. ГОСТ Р 50779.28 и ГОСТ Р 27.607 приведены детали статистических методов в случае непостоянной интенсивности отказов, включая анализ Вейбулла. Возможна ситуация, когда восстанавливаемые объекты, возвращаемые в эксплуатацию после отказа. восстановлены не до состояния нового объекта и таким образом параметр потока отказов является непостоянным. В ГОСТР 27.607 приведено руководство для непостоянной интенсивности отказов и непостоянного параметра потока отказов. Показатель MTTF должен быть использован в случае невос- 6 ГОСТ Р 27.013—2019 станавливаемых объектов, а показатель MTBF должен быть использован в случае восстанавливаемых объектов. Рекомендуется устанавливать вероятность отказа F(f) объекта вместо MTBF или MTTR; однако MTTF используют для невосстанавливаемых объектов, a MTBF — для восстанавливаемых объектов Методы оценки безотказности Для оценки показателей безотказности обычно используют следующие методы- анализ подобия- анализ долговечности- методы определения оценок по справочным данным. Основным достоинством оценки показателей безотказности является идентификация основных вкладов в отказ системы, а неточность абсолютного прогноза. Идентификация источников ненадежности помогает ранжировать приоритетность действий и позволяет выполнять модификации конструкции объекта на ранней стадии его создания. Это особенно важно, если компоненты, блоки и проектные решения использованы по результатам эксплуатации предыдущих моделей объекта. В этом случае метод позволяет определить оценку интенсивности отказов, когда улучшения не выполнены. Точность любого прогноза зависит от качества данных и их близости к рассматриваемой конструкции объекта, условиями особенностям его использования. Если новую технологию не рассматривают, оценка безотказности должна быть основана на соответствующих доступных данных эксплуатации. Данные могут быть получены из многих источников. В порядке предпочтения они следующие- тоже самое или аналогичное оборудование, используемое в тех же самых или аналогичных условиях эксплуатации физической среды и технического обслуживания- данные, полученные в результате анализа физики процессов, приводящих к отказу, при наличии анализа условий окружающей среды, в которой объект будет использован- данные испытаний и эксплуатации компонент или блоков, полученные от поставщиков- данные производства объекта или общих источников данных. Такие данные следует использовать с большой осторожностью и с меньшим доверием при оценке безотказности до тех пор. пока они не будут заменены более доступными данными. Существует много общих и промышленных источников данных, которые могут быть использованы при оценке безотказности. В настоящем стандарте приведено много альтернативных методов оценки безотказности, которые позволяют получить данные об интенсивности отказов по информации об оборудовании или его частях. При выборе методологии для конкретного применения анализ и обоснование точности и ограничений применения должны быть документированы. Это обоснование должно включать факторы неопределенности и уверенности, соответствующие результатам применяемого метода оценки. В настоящем стандарте не рассмотрены проблемы программного обеспечения, он только включает методы, применяемые для аппаратных средств. Однако стандарт может быть использован для аппаратных средств со встроенным программным обеспечением. Безотказность встроенного программного обеспечения и его взаимодействия с аппаратными средствами необходимо учитывать, поскольку она влияет на исходную информацию о безотказности объекта Процесс управления оценкой безотказности Цель оценки безотказности Общие положения Существует много причин для оценки определения безотказности объекта. На рисунке 1 показаны некоторые примеры деятельности, которая требует определения оценки безотказности в качестве входных данных. Например, для расчета необходимых запчастей при эксплуатации объекта необходимо знание интенсивности отказов объекта и допустимого периода простоя ГОСТ Р 27.013—2019 оршнитапьншс шиш шли ■Спыг&тяй Рисунок 1 — Методы, использующие в качестве входных данных оценку безотказности В таблице 2 приведены стандарты на методы, использующие в качестве входных данных оценку безотказности. Т а блица Стандарты, устанавливающие методы оценки безотказности Метод Соответствующим стандарт Методы анализа надежности. Руководство по методологии ГОСТ Р ГОСТ Р ГОСТ Р ГОСТ Р 51901.14 Требования ГОСТ Р Анализ проекта ГОСТ Р МЭК Моделирование готовности ГОСТ Р Обеспечение запчастями ГОСТ Р План программы технического обслуживания, ориентированного на безотказность ГОСТ Р МЭК Анализ риска ГОСТ Р Техническое обслуживание, ориентированное на безотказность ГОСТ Р Надежность программного обеспечения ГО СТР ГОСТ Р Оценки безопасности ГО СТР Марковские методы ГОСТ Р МЭК 61165 8 ГОСТ Р Окончание таблицы 2 Метод Соответствующий стандарт Функциональная безопасность ГОСТ Р М Ж 61508-1. ГОСТ Р М Ж 61508-2. ГОСТ Р М Ж 61508-3. ГОСТ Р М Ж 61508-4. ГОСТ Р М Ж 61508-5. ГОСТ Р М Ж 61508-6. ГОСТ Р МЭК Прогнозирование безотказности Оценка безотказности необходима для выполнения следующих задач) оценка целевого значения показателя безотказности — оценку безотказности используют для того, чтобы оценить вероятность того, что система может достичь целевого значения показателя безотказности (технико-экономическое обоснование) сопоставление конструкций и объектов — при проектировании обычно существуют варианты конструкции. При проведении анализа преимуществ и недостатков этих вариантов важной исходной информацией являются соответствующие оценки безотказности. Эти варианты могут даже повлиять на структуру системы, например, количество и уровень резервирования. Поскольку анализ вариантов системы выполняют на ранних этапах проектирования, оценка показателей безотказности может быть предварительной. Однако она все равно полезна (даже при отсутствии точных значений, так как позволяет сопоставить и ранжировать варианты конструкции) метод идентификации и ранжирования по возможностям улучшения безотказности. Деятельность по улучшению безотказности должна быть направлена на области с самыми высокими возможностями улучшения. Оценка показателя безотказности позволяет определить эти возможности количественно, идентифицируя безотказность различных единиц и прогнозируя значение показателя безотказности после выполнения действий по повышению надежности объекта) логистическое обеспечение — оценка безотказности является ключевым элементом при принятии решения о выборе политики обеспечения запчастями и оценке затратна выполнение политики гарантийного обслуживания. Она может также быть использована для первоначальной оценки стоимости жизненного цикла объекта) определение периода времени для выявления отказа и типов функционального тестирования при выполнении задач технического обслуживания оценка безотказности выполнения целевой задачи — задачи могут иметь много этапов с различной конфигурацией оборудования, при первой оценке безотказности для задачи в целом могут быть использованы различные модели безотказности системы. Важным фактором оценки безотказности является тона какой стадии жизненного цикла объекта оценивают безотказность. Для оценки безотказности объекта необходимо начать оценивать безотказность на ранних стадиях жизненного цикла объекта и обновлять эти оценки, как только становится доступным больший объем информации, например, по результатам испытаний. Также. если полученная оценка безотказности является неприемлемой, то деятельность по улучшению объекта должна быть начата на возможно более ранних стадиях жизненного цикла объекта, что обеспечивает повышение безотказности. Таким образом, оценка и мониторинг повышения безотказности (см. ГОСТ Р 51901.6) имеют решающее значение для правильного использования оценок безотказности. Оценку показателей безотказности, как правило, используют- для принятия бизнес-решений; - принятия решений относительно структуры системы- принятия решений относительно конструкции оборудования- анализа безопасности- планирования и мониторинга программы надежности Бизнос-рошения Примеры бизнес-решений, в большей степени основанных на результатах оценки безотказности, включают решения относительно гарантийных обязательств, стоимости технического обслуживания ГОСТ Р и соглашения об участии в прибылях, плановых обновлениях конструкции, обеспечения запчастями, графика технического обслуживания, составления бюджета и обеспечения необходимым персоналом. Применимые моры могут быть выражены в терминах стоимости, таких как сервисная задержка и отмена технического обслуживания или загруженность оператора технического обслуживания. Так как бизнес-решения часто включают патентную собственность, а также конфиденциальную информацию о затратах, отчеты об оценке безотказности для этих решений необходимо тщательно контролировать и хранить отдельно от результатов для других целей. Кроме того, порядок предоставления этой информации бизнес-партнерам (например, потребителю, поставщику, пользователю) должен быть предметом бизнес-соглашений. До выбора метода оценки безотказности необходимо рассмотреть несколько критериев, включающих- желаемое использование оценки (зачем- период жизненного цикла системы для выполнения оценки (когда- организацию, которая может наилучшим образом выполнить оценку безотказности (кто объект, для которого необходимо выполнить оценку надежности (что- факторы, которые необходимо рассмотреть при выборе соответствующего метода оценки безотказности (как Решения относительно структуры системы Структура системы представляет собой описание структуры высокого уровняв терминах функций системы, выбранной для удовлетворения требований к конструкции системы. Это описание высокого уровня гарантирует, что цели системы понятны всем заинтересованным сторонам, все соответствующие факторы учтены в конструкции, все элементы конструкции определены и понятны на соответствующем уровне, все элементы конструкции оценены правильно, а альтернативные решения рассмотрены. Примерами решений относительно структуры системы, для которых необходимы результаты оценки, являются следующие- создание отказоустойчивой конструкции и встроенного тестирования например, определение метода, области или частоты тестирования- функциональное распределение аппаратных средств высшего уровня и/или программного обеспечения- распределение функций между модулями (блок-схемы); - потребности в резервировании- использование средств технического обслуживания для прогнозирования Решения относительно конструкции оборудования Примеры решений относительно конструкции оборудования, которые должны быть основаны на оценках безотказности, включают (ноне ограничены- конструкцию системы, сопоставление технологий аппаратных средств, например, цифровой процессор, цифровая логическая матрица по сравнению с аналоговой- сопоставление альтернативных структурных схем- сопоставление использования рабочего цикла или допустимых альтернативных электрических напряжений- выбор или устранение некоторых компонентов- решение относительно уровня интеграции компонентов (прерывание- сопоставление технологий упаковки и сборки, например монтаж поверхности через отверстие- сопоставление методов управления параметрами окружающей среды, например, демпфирование вибрации и охлаждение- своевременная идентификация и коррекция недостатков конструкции, основанных на данных эксплуатации и испытаний аналогичных компонентов, модулей и конструкций. Так же как ив случае с решениями относительно структуры системы оценки безотказности следует использовать для обоснования решений относительно конструкции оборудования Оценка безопасности Оценка безопасности представляет собой дисциплину, обеспечивающую идентификацию опасностей системы и их причина также оценку риска. Оценка безопасности касается оценки безотказности функций и компонентов, связанных с безопасностью. Выходом оценки безотказности является интенсивность отказов, которую часто используют в различных видах анализа для оценки безопасности, например- анализ дерева неисправностей (FTA); 10 ГОСТ Р 27.013—2019 - марковский анализ- анализ дерева событий (ЕТА); - FMEA; - Общие и промышленные источники данных часто используют для получения основных данных об интенсивности отказов при оценке безопасности системы. Однако в настоящем стандарте приведено много альтернативных методов оценки безотказности, которые позволяют получить данные об интенсивности отказов оборудования или его части такого же функционального уровня. (Для анализа безопасности систем возможность оценивать безотказность установленных функций особенно важна.) П р им е чан и е — Вопросы функциональной безопасности рассмотрены в стандартах серии ГОСТ Р МЭК |