Анализ надежности сложных технических систем показал, что большинство эксплуатационных отказов носит постепенный характер; это связано с нарастающим старением систем.
Информацию о нарастающем старении систем можно получить из рассмотрения динамики некоторых определяющих параметров, таких, как количественная оценка механического износа части конструкции; расход горючего; чувствительность измерительного инструмента; напряжение пружины и др. Придание этим параметрам исходного значения, которое они имели в начале работы (t= 0), называется восстановлением.Для количественной оценки процесса восстановления необходимо математическое моделирование динамики определяющих параметров.
Обозначим через Ytзначение параметра в момент t. В теории восстановления рассматривается стохастический процесс {Yt}t≥0, задаваемый в виде Yt= Yо + Xt, где {Xt}t≥0— стохастический процесс, обладающий свойством Р(Х0 = 0) = 1.
Существуют одномерные функции распределения процесса {Yt} и соответствующие плотности распределения Ft(x) = P(Yt ≤ X);ft(x) = dFt(x)/dx.
Допустимая область, определяющая безотказную работу системы, задается отрезком [Yн, Yв] либо, когда возможны лишь односторонние отклонения, в виде ограничений снизу Yн или сверху Yв. Основной характеристикой безотказности является случайное время до наступления постепенного отказа (выхода определяющего параметра за границы допустимой области), называемое наработкой.
Основное внимание в теории восстановления уделяется вычислению наработки при различных заданных моделях динамики определяющих параметров. Информация о параметрах этого распределения позволяет планировать мероприятия по восстановлению для серии идентичных систем, т. е. планировать техническое обслуживание по некоторым нормативным показателям.
Введен отказ от обслуживания по нормативу и переход к обслуживанию каждой конкретной системы в зависимости от ее фактического состояния. При таком подходе интересует не множество случайных функций {Yt}t≥0, а отдельная реализация Yt. При этом модель динамики определяющего параметра считают известной с точностью до постоянных неизвестных коэффициентов этой модели, оцениваемых путем математической обработки измерений процесса Yt.
 16. ПОДДЕРЖАНИЕ КАЧЕСТВА ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
16.1. Программа обеспечения надежности ТС
Для обеспечения надежности сложных технических систем используется программно-целевой метод управления процессом их создания и применения. На основе этого метода составляется единый сквозной план разработки системы, который координирует затраты, сроки и трудоемкость всех основных работ. Так как существенную часть затрат средств и времени определяют работы, связанные с обеспечением надёжности, то для каждой конкретно создаваемой системы предусмотрена разработка программы обеспечения надежности (ПОH).
Основными задачами ПОН являются определение работ и мероприятий, проводимых на всех этапах создания и эксплуатации системы, обоснование возможности создания системы с требуемой надежностью, разработка документов по надежности, планирование и руководство всеми работами в области надежности, обеспечение контроля за выполнением работ и оценка их результатов. Этим задачам должна способствовать единая типовая структура ПОН, форма изложения, требования к обоснованию, порядку разработки и реализации.
Программа осуществляется подрядчиком и контролируется заказчиком. Контроль особенно важен для успешного руководства программой. Поскольку меры по обеспечению надежности требуется все время приспосабливать к непредвиденным изменениям в программе разработки, необходимы постоянное наблюдение и оценка произведенных работ для гарантии того, что указанные меры соответствуют программе разработки.
Задача руководства программой обеспечения надежности – следить за тем, чтобы программа полностью удовлетворяла требованиям проекта и выполнялась как его составная часть. Рассмотрим основные показатели проекта, определяющие состав ПОН.
Степень важности: задачи, выполняемой проектируемой системой. Самым характерным показателем важности выполняемой системой задачи является стоимость отказа(деньги, человеческая жизнь, политический престиж). Для проектов с высокой степенью важности ПОН должна осуществляться с большей основательностью, при наличии более твердой дисциплины, причем в документации должна соблюдаться большая формальность.
Степень сложности системы. Более сложные системы требуют расширенных ПОН.
Характер задачи, выполняемой космической техникой. Это важный фактор для определения содержания программы надежности. Для классификации полета имеет значение:
пилотируемый или непилотируемый полет;
срок выполнения задачи;
воздействие окружающей среды;
ремонтоспособность оборудования во время выполнения задачи;
трудность получения данных и выполнения условий слежения;
степень необходимости установления связи с Землей или осуществления управления с Земли.
Для любого проекта можно выделить путем последовательного рассмотрения каждого из факторов те места программы, которые имеют первостепенное значение.
Сравнение с уровнем современной техники. Использование апробированной техники обеспечивает высокую надежность системы, однако проекты космических систем, выполненные с помощью самой современной техники, должны предусматривать реализацию задачи в условиях неопределенности. В этом случае в программе особое внимание уделяется вопросам испытания новых или модернизированных подсистем.
Число изготовляемых систем. Более крупные проекты предусматривают выверенную фазу производства и возможность использования большого числа испытанных компонентов. Проект, предусматривающий изготовление только нескольких изделий, должен обеспечить высокую надежность при малом числе испытанных компонентов.
Перечень оборудования, изготовляемого подрядчиками. Эффективные действия подрядчиков по обеспечению надежности имеют очень большое значение для успешного выполнения всей задачи, однако этого трудно добиться. Поэтому руководство ПОН должно проследить, чтобы подрядчики использовали те же методы обеспечения надежности, что и главный подрядчик, и чтобы была взаимосвязь отдельных мероприятий.
Использование существующего оборудования. Часто при проектировании системы предполагается использовать подсистемы, разработанные по предыдущему проекту. В таких случаях ПОН должна проанализировать как преимущества, так и недостатки ранее разработанных компонентов и определить возможность их использования в новых условиях. Программа для модернизированного оборудования должна основываться на анализе ранее действующих ПОН с целью установления их пригодности для усовершенствованного варианта.
Состояние проекта на начальной стадии выполнения программы надежности. В случае если контракт расширяется, когда разработка проекта еще не завершена, существующая ПОН может оказаться недостаточной. Поэтому одним из требований расширенного контракта может быть включение более эффективной программы.
Перечисленные выше факторы определяют примерную форму ПОН. Более детальная ее структура может быть составлена руководством проекта, исходя из анализа рисков, которые оно готово допустить, и средств, ассигнуемых на решение задачи обеспечения надежности.
Как только проект хотя бы приблизительно классифицирован, необходимо выяснить следующие обстоятельства:
на какое место программы следует сделать упор;
имеется ли полный перечень всех задач по обеспечению надежности;
существуют ли особые проблемы.
Такой анализ не заканчивается разработкой ПОН, в процессе выполнения проекта он проводится для обоснования изменений в соответствии с требованиями к обеспечению надежности.
К составной части ПОН относят анализ дефектов, которые определяют как любое несовершенство процессов проектирования и изготовления системы, приводящее к отказу или снижению ее эффективности в процессе эксплуатации. Анализ дефектов разрабатываемой системы является важным этапом задачи обеспечения ее надежности. Обоснование полноты и достаточности работ, предусмотренных ПОН для достижения необходимого уровня надежности, проводится с учетом выполнения организационно-технических требований, а также на основе прогнозирования возможного появления отказов и их последствий с учетом оценки эффективности всех предусмотренных мероприятий, направленных на предупреждение причин, выявление источников отказов и защиту от последствий каждого типа отказов.
Основой для оценки полноты, эффективности запланированных мер является проведение анализа типовых отказов, проявившихся в процессе отработки, изготовления и эксплуатации изделий-аналогов, и получение оценок их надежности. Эти оценки используются при прогнозе надежности новой разработки с учетом предупредительных, контрольных и защитных мероприятий. На основе ожидаемого уровня надежности был спрогнозирован объем испытаний.
Исходной информацией служат данные об отказах, имевших место при выходном и входном контролях штатных изделий: на заводах-изготовителях, в процессе поставки, при проведении регламентных работ, перед применением и во время эксплуатации.
При составлении перечня типовых отказов важен выбор изделий-аналогов, информация о которых может быть использована. При этом необходимо иметь в виду следующее:
чем большее число испытаний изделий-аналогов принято во внимание, тем выше гарантия, что перечень типовых отказов включает все отказы;
чем более далекие аналоги учитываются при анализе, тем больше возможность включения в перечень типа отказа, нехарактерного для нового изделия.
Кроме того, перечень типовых отказов может быть составлен путем проведения специалистами экспертиз вновь разрабатываемой документации. В результате предварительного анализа выделяются группы отказов, по которым известны или предлагаются новые мероприятия, гарантирующие исключение возможности их появления в дальнейшем. Оставшиеся в перечне отказы систематизируются с точки зрения возможности их выявления в процессе создания изделия, а также защиты от последствий этих отказов при эксплуатации.
С этой целью анализируются причины несвоевременного обнаружения отказов на изделиях-аналогах, выделяются признаки подобия этих отказов, исследуется возможность прогнозирования последних. В отдельную группу выделяются типовые отказы, выявление которых до начала эксплуатации невозможно. Для данной группы уточняется эффективность предупредительных мер. Эти данные являются основой для обоснования требований к средствам оперативного контроля и управления функционированием изделия.
Для удобства и полноты планирования и контроля работ по обеспечению надежности вводится классификация отказов и мероприятий, позволяющая установить, на какой стадии создания или применения изделия может быть заложен потенциальный источник отказа и когда по отношению к нему следует применить соответствующее мероприятие. Такая привязка позволяет планировать распределение мероприятий по всем стадиям создания изделия.
|
Скачать 5.68 Mb.