Методичка по надежности. Методические указания Определение состава комплектов зип 1991 введение
 Скачать 230 Kb.
|
Государственный ордена Трудового Красного ЗнамениПроектный и конструкторский институт «ПРОЕКТМОНТАЖАВТОМАТИКА» Методические указания Определение состава комплектов ЗИП 1991 1.ВВЕДЕНИЕ Любая техническая система не может работать длительное время безотказно. Поскольку системы автоматизации технологических процессов народно-хозяйственного назначения , как правило ,являются системами длительного использования и работают до полного физического и морального износа , они всегда восстанавливаются в процессе эксплуатации , а , следовательно , должны снабжаться запасными элементами. Снабжение элементами для восстановления систем всегда являлось довольно сложным делом из-за постоянного дефицита в производстве средств автоматизации , а в настоящее время , усугубляется нестабильностью их производства, частой сменой выпускаемолй промышленностью номенклатуры, резким увеличением стоимости комплектующих изделий. С учетом сказанного , а также принимая во внимание длительность времени, необходимого для поставки требующихся элементов, в наиболее выгодном положении оказываются те заказчики , которые вместе с системами приобрели комплекты ЗИП , обеспечивающие системы необходимыми запасными элементами на весь срок службы или на время, требуемое дл пополнения этих комплектов ЗИП. Таким образом наличие комплектов ЗИП , предоставляющих собой по существу ненагруженный резерв, обеспечивает бесперебойную работу системы. С другой стороны наличие комплектов ЗИП в системе удорожает ее первоначальную стоимость. Поэтому закладка в ЗИП всех элементов системы в большом количестве может значительно увеличить капитальные затраты на систему и заморозить материальные ресурсы. Вывод отсюда такой – для проектирования ЗИП надо иметь научно обоснованную методику выбора номенклатурного и количественного состава комплектов ЗИП. Такие методики разработаны в настоящее время , причем они доведены до их практического использования при проектировании . Методики расчета ЗИП основаны на возможности прогнозирования отказов элементов в процессе эксплуатации системы , которую представляет нам теория и практика надежности. Для инженерных расчетов комплектов ЗИП нет необходимости в глубоких знаниях теории надежности , а достаточно разобраться в технических приложениях этой теории , которая кратко изложена в настоящих методических указаниях. 2.ВЫБОР СТРУКТУРЫ ЗИП. В настоящих МУ рассматриваются одноуровневые и двухуровневые структуры ЗИП. К одноуровневым структурам относятся такие структуры, когда в комплект системы автоматизации вводится только один вид ЗИП : одиночный (ЗИП-О) или групповой (ЗИП-Г). Двухуровневая структура содержит оба вида ЗИП: одиночный и групповой. При одноуровневой структуре комплекты ЗИП пополняются из неисчерпаемого источника пополнения (НИП) , к которому относятся заводы – изготовители , базы, оптовые склады и т. п. При двухуровневой системе комплект ЗИП-Г пополняется из НИП , а из комплекта ЗИП-Г. Таким образом комплект ЗИП-О предназначен для обеспечения одной системы автоматизации или составной части системы необходимыми запасными частями, инструментом, принадлежностями, и материалами , а ЗИП-Г – для обеспечения нескольких систем или нескольких частей системы необходимыми запасными частями и принадлежностями или, в случае двухуровневого комплекта ЗИП , для обеспечения запасными частями комплектов ЗИП-О и непосредственно системы. На рис. 1, 2 показаны структуры одноуровневого ЗИП , на рис.3 – двухуровневого. В каких же случаях необходимо использовать одноуровневый или двухуровневый комплекты ЗИП ? Комплекты ЗИП-О должны быть расположены в непосредственной близости от оборудования системы , а комплект ЗИП-Г в месте , откуда в допустимое время может быть обеспечена доставка запасных частей к оборудованию системы или к компонентам ЗИП-О. Двухуровневый комплект ЗИП целесообразно использовать в тех случаях , когда системы автоматизации или их части имеют достаточно большое количество однотипных сменных элементов или когда на объекте эксплуатации нет достаточных площадей для расположения нескольких ЗИП-О. Наличие двухуровневой структуры ЗИП при определённых условиях может снизить стоимость системы при сохранении той же надежности в её работе.  рис. 1 рис.2  рис.3 Таким образом выбор одноуровневого или двухуровневого комплекта ЗИП определяется рассредоточенностью технологического объекта управления и связанного с этим расположением оборудования систем автоматизации , степенью унификации системы или их частей , а также финансовыми возможностями заказчика. 3. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА Для выбора номенклатурного состава комплекта ЗИП проектировщику требуются следующие исходные данные : Перечень всех сменных элементов системы; Функциональное назначение сменных элементов в системе; Количество каждого типа элемента в системе; Интенсивность замены каждого сменного элемента; Структурная схема системы; Суммарная наработка и суммарное время хранения , гарантийный срок эксплуатации и гарантийный срок хранения сменных элементов системы; Предварительная структура организации технического обслуживания системы; Конструктивные особенности замены сменных элементов; Для расчета количественного состава комплектов ЗИП проектировщику требуются следующие исходные данные : Данные , необходимые для выбора номенклатурного состава комплектов ЗИП , перечисленные ниже: Структура ЗИП; Вероятность достаточности количества запасных частей в комплектах ЗИП каждого типа за время пополнения ЗИП элементами данного типа. Среди всех исходных данных в пояснениях нуждаются только несколько позиций. Интенсивность замен – это интенсивность отказов каждого сменного элемента , пересчитанная на фактический режим его работы за весь срок пополнения комплектов ЗИП. Величина интенсивности отказов, если сменным элементом является комплектующее изделие, берется из технических условий; из статистических данных , полученных по результатам эксплуатации аналогичных сменных элементов в подобных условиях эксплуатации : из справочников по интенсивности отказов . Если сменным элементом является типовой элемент замены (ТЭЗ) , блок модуль или любое разработанное при проектировании системы устройство , то интенсивность замен рассчитывается исходя из рабочих интенсивностей отказов комплектующих элементов , входящих в состав данного сменного элемента. В разделе 6 описывается методика расчета интенсивностей замен сменных элементов ( интенсивностей расхода запасных частей ). Под структурой организации технического обслуживания системы здесь имелось в виду допустимый метод замены сменного элемента. Например , на месте расположения оборудования системы не допускается замена элементов пайкой или операционному персоналу не разрешается производить замену более сложных элементов , чем лампы сигнальные и предохранители , а требуется вызов специально подготовленного обслуживающего персонала, и т. п. Об этом подробнее пойдет речь в следующих разделах методики. Вероятность достаточности Рд количества запасных частей в комплекте ЗИП за время пополнения представляет собой вероятность того, что за расчетный срок эксплуатации ЗИП количество отказавших составных частей не превысит количества аналогичных составных частей , находящихся в ЗИП , что обеспечит безотказное функционирование системы с заданной вероятностью . Вероятность отсутствия запасных частей в комплекте ЗИП будет равна 1-Рд. Вероятность достаточности выбирают при проектировании ЗИП исходя из назначения системы , длительности ее функционирования , стоимости сменных элементов и , если показатели надежности системы заданы в техническом задании на ее разработку , исходя из этих значений . Обычно вероятность достаточности ЗИП задается из следующего ряда: 0,8; 0,9; 0,95; 0,95; 0,99; 0,999. Во многих методиках за показатель достаточности ЗИП принимают другие показатели , которые непосредственно связаны с заданными показателями надежности на систему :коэффициент готовности ЗИП , среднее время задержки в удовлетворении заявок на сменный элемент и др. В нашей методике принят вышеуказанный показатель исходя из того , что вероятность безотказной работы системы за гарантийный срок эксплуатации будет не больше вероятности достаточности ЗИП. Цель расчета комплектов ЗИП по изложенной методике – определить номенклатурный и количественный состав комплектов ЗИП минимально необходимый для обеспечения работоспособности системы с заданной вероятностью достаточности ЗИП. В методике не дается оптимизация комплектов ЗИП по его стоимости. Этому вопросу посвящаются другие самостоятельные методики. По результатам расчета проектировщик определяет номенклатурный и количественный состав ЗИП и согласовывает его с заказчиком системы автоматизации , после чего включает его в спецификацию на систему. 4.Определение Номенклатуры Комплектов ЗИП. В общем случае в номенклатуру ЗИП включают сменные элементы системы автоматизации, непосредственно влияющие на работоспособность системы, контрольные приборы, инструменты, приспособления, принадлежности и материалы, необходимые для проведения ремонтно-восстановительных работ. Номенклатура сменных элементов может быть определена методом инженерного анализа или расчётным методом. В методике используется метод инженерного анализа, поскольку принимается, что основные свойства сменных элементов известны разработчику. Метод инженерного анализа заключается в выборе номенклатуры ЗИП путём оценки классификационных признаков сменных элементов. Основными классификационными признаками сменных элементов системы для определения номенклатуры ЗИП инженерным анализом являются: Возможность контроля работоспособности сменного элемента в системе; Оценка возможности отказа или повреждения сменного элемента за время эксплуатации системы; Влияние отказов сменного элемента на работоспособность системы; Способ устранения отказа сменного элемента, возможность замены отказавшего сменного элемента системы в условиях эксплуатации с учётом классификации обслуживающего персонала и времени, необходимого для замены отказавшего сменного элемента. Перечень классификационных признаков сменных элементов может быть расширен разработчиком с учётом их конструкции, условий режимов эксплуатации и т.п. Инженерный анализ включает:
При этом учитываются: статистические данные по надёжности сменных элементов, условия и режимы их работы, время, необходимое для восстановления системы, стоимость сменного элемента и стоимость дополнительного оборудования для замены сменного элемента системы, квалификация обслуживающего персонала. Для удобства инженерный анализ сменных элементов системы проводится в соответствии с табл.1. Анализ начинается со сменных элементов высшего уровня, т.е. крупных блоков и устройств, составляющих систему. Далее рассматриваются сменные элементы более низкого уровняю. По результатам инженерного анализа сменных элементов в соответствии с табл. 1. для каждого из них составляется кодовое число из четырёх разрядов (каждому классификационному признаку соответствует своя кодовая оценка: 0 или 1). Если кодовое число состоит из одних только единиц, то запасная часть соответствующего наименования включается в номенклатуру ЗИП. Во всех остальных случаях соответствующие запасные части в номенклатуру ЗИП не включаются. Инженерный анализ выбора номенклатурного состава комплектов ЗИП прежде всего опирается на опыт проектировщика и его здравый смысл. Приведённый в методике способ анализа позволяет с большим автоматизмом выполнить процедуру выбора, что конечно не освобождает разработчика от необходимости творческого подхода.
Определение номенклатуры контрольных приборов, инструментов, приспособлений и принадлежностей производится следующим образом. Прежде всего исходят из того, что они призваны обеспечить: выполнение работы по замене сменных элементов системы, включенных в состав ЗИП, И по устранению повреждений и неисправностей системы; проведение профилактических работ по текущему техническому обслуживанию, предусмотренных эксплуатационной документации; выполнение работы по подготовке системы к применению по назначению. Номенклатура указанных элементов определяется в следующем порядке:
В номенклатуру ЗИП не включаются инструменты принадлежности и приспособления общего назначения, используемые только при ремонте системы ремонтными органами, обслуживающими систему. Полученная номенклатура инструментов, приспособлений и принадлежностей уточняется в процессе испытаний системы перед её сдачей в эксплуатацию. Номенклатура расходных материалов определяется проектировщиком систем, исходя из условий обеспечения выполнения всех штатных операций по техническому обслуживанию и восстановлению работоспособности системы. В номенклатуру комплекта ЗИП не включаются расходные материалы общего назначения, снабжение которыми осуществляется органами материально – технического снабжения (масло, смазки, специальные жидкости, спирт гидролизный, ветошь и т.д.). Количество расходных материалов на поставку определяются по существующим нормам (нормы расхода спирта приведены в ОСТ4.050.006-78) или по опыту эксплуатации системы – аналога по мере необходимости. Номенклатуру комплекта ЗИП не включаются расходные материалы дефицитные, дорогостоящие и специального назначения, снабжение которыми органами материально – технического снабжения не осуществляются (изоляционные материалы, провода, кабели, пломбы, лампочки коммутаторные, шайбы и т.п.) или трудно осуществимо за короткое время. 5.Схема расчета В качестве основного способа определения количества запасных частей в МУ применён расчетный метод, базирующийся на следующих положениях и допущениях: потоки неисправностей, отказов и повреждений непрерывно контролируемых сменных элементов системы и потоки пополнения комплектов ЗИП запасными частями – простейшие (стационарные пуассоновские); процесс расхода запасных частей, предназначенных для замены непрерывно контролируемых восстанавливаемых сменных элементов системы, а также непрерывно и периодически контролируемых невосстанавливаемых сменных элементов системы, описывается интегральным законом распределения Пуассона m Pm=e-a (aj / j!) (1) J=0 Процесс расхода запасных частей, предназначенных для замены периодически контролируемых восстанавливаемых сменных частей системы, описывают биноминальным законом распределения Биноминальным называют закон распределения дискретной случайной величины Х – числа появлений события в n независимых испытаниях, в каждом из которых вероятность появления события равна p; вероятность возможного значения Х=k (числа k появлений события) вычисляют по формуле Бернули: m Pm=CjnN*qj*(1-q)nN-j (2) j=0 При периодическом контроле восстанавливаемых сменных элементов системы в расчетах без использования ЭВМ допускается определять количество запасных частей из выражения (1). Количества запасных частей m каждого вида в комплекте ЗИП определяется из условия Pm => Pд - Pm-1 Величину Pm рассчитывают по формулам (1) или (2) при количестве запасных частей в комплекте ЗИП, равном m, а величину Pm-1 по тем же формулам при количестве m-1. Значением Рд – вероятностью достаточности запасных частей, задаются исходя из возможности пополнения ЗИП из комплектов высших уровней и других исходных данных, указанных ранее. Средний расход запасных частей (математическое ожидание) определяется по формуле a = N n 3 T , (3) где а – средний расход запасных частей одного наименования за расчетный срок в комплекте ЗИП; N – количество систем, на которое рассчитывается комплект ЗИП; n – количество запасных частей одной позиции номенклатуры, установленное на системе; 3 – интенсивность расхода запасных частей – средний расход запасных частей за единицу времени при заданном времени нахождения составных частей в рабочем и нерабочем состояниях; Т – время пополнения комплекта ЗИП. В качестве вспомогательного способа расчета применяют метод определения количества запасных частей по эксплутационным нормам, определяемым по результатам обработки статистических данных о расходе ЗИП. Перечень составных частей системы, для которых применяется этот способ расчета, а также значения эксплуатационных норм приведены в прилож. 2. 6. Расчет интенсивностей расхода запасных частей. | ||||||||||||||||||||||||||||||