ГОСТР 27.102-2021 Надежность в технике Надежность объекта Термин. 27. 102 2021 Надежность в технике надежность объекта термины и определения (iec 60050192 2015, neq)
 Скачать 0.55 Mb.
|
|
менное прекращение применения объекта по назначению исходя из требований безопасности или технико- экономических соображений. Для объектов, подлежащих длительному хранению, может быть установлен на значенный срок хранения, по истечении которого дальнейшее хранение недопустимо, например, из требований безопасности. При достижении объектом назначенного ресурса (назначемюго срока службы, назначенного срока хранения) в зависимости от назначения объекта, особенностей эксплуатации, технического состояния и других факторов объект может быть списан, направлен в средний или капитальный ремонт, передан для применения не по на значению. переконсервирован (при хранении) или мажет быть принято решение о продолжении эксплуатации. Назначенный срок службы и назначенный ресурс являются технико-эксялуагационными характеристиками и не относятся к показателям надежности (показателям долговечности). Однако при установлении назиочосюго срока службы и назначенного ресурса принимают во внимание прогнозируемые (или достигнутые) значения показа телей надежности. Если установлено требование безопасности, то назначенный срок службы (ресурс) должен соответствовать значениям вероятности безотказной работы по отношению к критическим отказам, близким к единице. Из соображений безопасности может быть также введен коэффициент запаса по времени. А.20 Термины «техническое обслуживание», «восстановление», «ремонт» (см. пункты 62. 65. 69) Техническое обслуживание включает регламентированные в конструкторской (проектной) и (или) эксплу атационной документации операции по поддержанию работоспособного и исправного состояния. В техническое обслуживание входят контроль технического состояния, очистка, смазка и т. п. Восстановление включает в себя идентификацию отказа (определение его места и вида), наладку или замену отказавшего элемента, регулирование и контроль технического состояния элементов объекта и заключи тельную операцию контроля работоспособности объекта в целом. Перевод объекта из предегъного состояния в работоспособное состояние осуществляется при помощи ре монта. при котором происходит восстановление ресурса объекта в целом. В ремонт могут входить разборка, поиск дефектов, замена или восстановление отдельных блоков, деталей и сборочных единиц, сборка и т. д. Содержание отдельных операций ремонта может совпадать с содержанием операций технического обслуживания. А.21 Термины «обслуживаемый объект», «необслуживаемый объект», «восстанавливаемый объект», «невосстанавливаемый объект» (см. пункты 63. 64.67.68) При разработке объекта предусматривают выполнение (или невыполнение) технического обслуживания объ ектов на протяжении срока их службы, т. е. объекты делят на технически обслуживаемые и технически необслужи ваемые. При этом некоторые перемонтируемые объекты являются технически обслуживаемыми. Деление объектов на ремонтируемые и перемонтируемые связано с возможностью восстановления работо способного состояния путем ремонта, что предусматривают и обеспечивают при разработке и изготовлении объекта. Понятия «восстанавливаемый объект» и «нееоссганавливаемый объект» связаны с возможностью проведе ния восстановления объекта по условиям эксплуатации (наличия доступа к восстанавливаемому объекту). Объект может быть ремонтируемым, но невосстанавливэемым в конкретной ситуации. А.22 Термин «показатель надежности» (см. пункт ТВ) К показателям надежности относят количественные характеристики надежности, которые вводят согласно правилам статистической теории надежности. Область применения этой теории ограничена крупносерийньши объектами, которые изготавливают и эксплуатируют в статистически однородных условиях и к совокупности кото рых применимо статистическое толкование вероятности. Примером служат серийные изделия машиностроения, электротехнической и радиоэлектронной промышленности. Применение статистической теории надежности к уникальным и мелкосерийным объектам ограничено. Эга теория применима для единичных восстанавливаемых (ремонтируемых) объектов, в которых в соответствии с 29 ГОСТ Р 27.102—2021 нормативной и технической документацией допустимы многократные отказы, для описания последовательности которых применима модель потока случайных событий. Теорию применяют также к уникальным и мелкосерийным объектам, которые а свою очередь состоят из объектов массового производства. В этом случае расчет показате лей надежности объекта в целом проводят методами статистической теории надежности по известным показа телям надежности составных частей и элементов. Методы статистической теории надежности позволяют установить требования к надежности составных частей и элементов на основании требований к надежности объекта в целом. Статистическая теория надежности является составной частью более общего подхода к расчетной оценке надежности технических объектов, при котором отказы рассматривают как результат взаимодействия объекта как физической системы с другими объектами и окружающей средой. Так. при проектировании строительных со оружений и конструкций учитывают в явной или неявной форме статистический разброс механических свойств материалов, элементов и соединений, а также изменчивость (во времени и в пространстве) параметров, характе ризующих внешние нагрузки и воздействия. Большая часть показателей надежности полностью сохраняет смысл и при более общем подходе к расчетной оценке надежности. В простейшей модели расчета на прочность по схеме «параметр нагрузки — параметр прочности» вероятность безотказной работы совпадает с вероятностью того, что в пределах заданного отрезка времени значение параметра нагрузки ни разу не превысит значения параметра прочности. При этом обе параметра могут быть случайными функциями времени. На стадии проектирования и конструирования показатели надежности трактуют как характеристики вероят ностных или частично вероятностных математических моделей создаваемых объектов. На стадиях эксперимен тальной отработки, испытаний и эксплуатации используют статистические оценки соответствующих вероятностных характеристик. В целях единообразия все показатели надежности, перечисленные в настоящем стандарте, определены как вероятностные характеристики. Это подчеркивает также возможность прогнозирования значения этих показателей на стадии проектирования. Показатели надежности вводят по отношению к определенным режимам и условиям эксплуатации, установ ленным в документация. А.23 Термины «единичный показатель надежности» и «комплексный показатель надежности» (см. пункты 79. 80) В отличие от единичного показателя надежности комплексный показатель надежности количественно ха рактеризует не менее двух свойств, составляющих надежность, например безотказность и ремонтопригодность. Примером комплексного показателя надежности служит коэффициент готовности (см. пункт 106) К г стационарное значение которого (если оно существует) определяют по формуле к,-5^. (А.1) где Т — средняя наработка между отказами (см. пункт 88); Т а — среднее время восстановления (см. пункт 100). А.24 Термины «расчетная оценка показателя надежности», «экспериментальная оценка показателя надежности», «эксплуатационная оценка показателя надежности», «экстраполированная оценка показателя надежности» (см. пумсты 81—84) Такая классификация оценок показателей надежности зависит от способа их определения. Наличие этих по нятий должно предупредить путаницу, которая может возникнуть на практике при анализе и обработке числовых данных, полученных разными способами и на разных стадиях жизненного цикла объекта. А.25 Термин «вероятность безотказной работы» (см. пункт 85) Вероятность безотказной работы определяют в предположении, что в начальный момент времени объект находился в работоспособном состоянии. Обозначим через I время или суммарную наработку объекта (далее — просто наработка). Возникновение первого отказа — случайное событие, а наработка т от начального момента до возникновения этого события — случайная величина. Вероятность безотказной работы P(t) объекта в интервале от 0 до I включительно имеет вид: Р(0 = Р<т>1}. (А.2) Здесь ₽(•} — вероятность события, заключенного в скобках. Вероятность безотказной работы Р(0 является функцией наработки 1. Обычно эту функцию предполагают непрерывной и дифференцируемой. Если способность объекта выполнять заданные функции характеризуется одним параметром v. то вместо формулы (А.2) можно записать: 30 ГОСТ P 27.102—2021 P(t) = P (v.(t,) < ИЦ> < OS ^ SQ (A.3) где v. и v.. — предельные no условиям работоспособности значения параметров (эти значения могут изме няться во времени). Аналогично вводят вероятность безотказной работы в более общем случае, когда состояние объекта харак теризуется набором параметров с допустимой по условиям областью значений этих параметров. Вероятность безотказной работы P(f) связана с функцией распределения Я(() и плотностью распределения /(f) наработки до отказа: at at (А.4) Наряду с понятием «вероятность безотказной работы» часто используют понятие «вероятность отказа», ко торое определяется следующим образом: это вероятность того, что объект откажет хотя бы один раз в течение заданной наработки, будучи работоспособным в начальный момент времени. Вероятность отказа на отрезке от О до t определяют по формуле ою- 1- РЮ - m (А.5) Точечные оценси вероятности безотказной работы Р (t) от 0 до t и функции распределения наработки до от каза Р (t) дают формулы: POJ I .'W. N N (А.6) где N — количество объектов, работоспособных в начальный момент времени: п(0 — количество объектов, отказавших на отрезке от 0 до f. Для получения достоверных оценок объем выборки N должен быть достаточно велик. Формулы (А.2) и (А.З) относятся к объектам, которые должны функционировать в течение некоторого конечного отрезка времени. Для объектов одноразового (дискретного) применения вероятность безотказной работы определяют как вероятность того, что при срабатывании объекта отказ не возникает. Аналогично вводят вероятность безотказного включения (например, в рабочий режим из режима ожидания). А.26 Термины «гамма-процентная наработка до отказа», «гамма-процентный ресурс», «гамма- процентный срок службы», «гамма-процентное время восстановления», «гамма-процентный срок сохраняемости» (см. пункты 87. 96. 98. 101. 105) Перечисленные показатели определяют как корни f, уравнения (А.7) где F(f) — функция распределения наработки до отказа (ресурса, срока службы). В частности, гамма-процентную наработку до отказа определяют из уравнения (А.8) где Р(0 — вероятность безотказной работы. Как видно из формулы (А.7). гамма-процентные показатели равны квантилям соответствующих распре делений. Если вероятности, отвечающие этим квантилям, выражают в процентах, то для показателей безотказ ности обычно задают значения 90: 95: 99; 99.5 % и т. д. Тогда вероятность возникновения отказа на отрезке [0: составляет 0,10; 0.05: 0.01; 0,005 и т. д. Задаваемые значения у для критических отказов должны быть 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. 31 ГОСТ Р 27.102—2021 Статистические оценки для гамма-процентных показателей могут быть получены на основе статистических данных либо непосредственно, либо после аппроксимации эмпирических функций подходящими аналитически ми распределениями. Необходимо иметь в виду, что экстраполирование эмпирических результатов за пределы продолжительности испытаний (набгеодемий) без привлечения дополнительной информации о физике процессов, приводящих к отказу, может привести к значительным ошибкам. А.27 Термины «средняя наработка до отказа», «средний ресурс», «средний срок службы», «среднее время восстановления», «средний срок сохраняемости» (см. пункты Вб. 95. 97,100,104} Перечисленные показатели равны математическим ожиданиям соответствующих случайных ееличгн наработки до отказа, ресурса, срока службы, времени восстановлекмя, срока сохраняемости. Среднюю наработку до отказа вычисляют по формуле Г,- ftfffM- fV-F(t)Wr. (А.9) о о где Я(0 — функция распределения наработки до отказа; 40 — плотность распределения наработки до отказа. С учетом формулы (А.4) Т 1 выражается через вероятность безотказной работы. (АЛО) о Оценка средней наработки до отказа имеет вид - 1 N здесь N — количество работоспособных объектов при t = 0; т^ — наработка до первого отказа каждого из объектов. Формула (А.11) соответствует плану испытаний, при котором все объекты испытывают до отказа. А.28 Термин «средняя наработка между отказами» (см. пункт Вб) Этот показатель применим к восстанавливаемым объектам, при эксплуатации которых допускаются много кратно повторяющиеся отказы. Очевидно, что эго должны быть несущественные отказы, не приводящие к серьез ным последствиям и не требующие значительных затрат на восстановление работоспособного состояния. Эксплу атация таких объектов может быть описана следующим образом: в начальный момент времени объект начинает работать и продолжает работать до первого отказа: после отказа происходит восстановление работоспособности, и объект вновь работает до отказа и т. д. На оси времени моменты отказов образуют поток отказов, а моменты вос становлений — поток восстановлений. На оси суммарной наработки (когда время восстановления не учитывается) моменты отказов образуют поток отказов. Полное и строгое математическое описание эксплуатации объектов по этой схеме построено на основе теории восстановления. Средней наработке между отказами Т соответствует следующая формула: ЕМ' (А.12) где t — суммарная наработка; г(1) — количество отказов, произошедших в течение этой наработки: — математическое ожидание r(t). В общем случае средняя наработка между отказами оказывается функцией I. Для стационарных потоков от казов средняя наработка на отказ от t не зависит. Оценку средней наработки между отказами 7 вычисляют по формуле, аналогичной формуле (А.12) < А - ,3 > В отличив от формулы (А.12) здесь /(/) — количество отказов, фактически произошедших за период суммар ной наработки I. 32 ГОСТ P 27.102—2021 Формула (А 13) допускает обобщение на случай, когда объединяют данные, относящиеся к группе однотип ных объектов, которые эксплуатируют в статистически однородных условиях. Если поток отказов — стационарный, то в формуле (А.13) достаточно заменить t на сумму наработок всех наблюдаемых объектов и заменить 40 на суммарное количество отказов этих объектов. А.29 Термины «интенсивность отказов» и «интенсивность восстановления» (см. лумсты 90.102) Интенсивность отказов ).(/) определяют по формуле 40 1-F(f) PU) dt ■ (A - 14) Для высоконадежных систем P(f) ■ 1. так что интенсивность отказов приближенно равна плотности распре деления наработки до отказа. Статистическая оценка интенсивности отказов X(f) имеет вид ^ f> _ri(f*At)-o(0 (Д15 ) WAf где использованы те же обозначения, что и в формуле (А.6). Аналогично можно представить оценку интенсивности восстановлений. А.30 Термины «параметр потока отказов» и «средний параметр потока отказов» (см. пункты 92. 93) Параметр потока отказов p(f) определяют по формуле и(0 _ А*П±^г(Г» (А.16) .4-0 At где Д/ — малый период наработки; 40 — количество отказов, возникших с начального момента времени до достижения наработки L |