Основні поняття теорії надійності

1.1 Основні поняття теорії надійності

 

1.1.1. Надійність  та її складові

Надійність – це властивість системи зберігати у часі і встановлених межах значення всіх параметрів, які характеризують здатність виконувати потрібні функції у заданих режимах та умовах застосування, технічного обслуговування, ремонту, зберігання і транспортування.

Як бачимо з визначення, надійність характеризує здатність  певного пристрою виконувати свої функції  в межах певного режиму роботи (температурні, часові, кліматичні параметри). Вона не розглядає роботу пристрою в екстремальних умовах, хоч формально її завданням може бути дослідження роботи пристрою у цих умовах. Крім того, як видно з визначення, надійність залежить не тільки від правильних умов експлуатації, а й від правильного та своєчасного технічного обслуговування пристрою.

Крім надійності, розглядають  поняття якості та ефективності роботи системи. Під ефективністю розуміють здатність системи виконувати свої функції найекономічнішим шляхом. Якістю системи називають сукупність її властивостей, які зумовлюють здатність її використання за призначенням і показують її специфіку та відмінність від інших систем. Очевидно, що однією з найважливіших властивостей якості є надійність.

Згідно держстандарту  України головними атрибутами надійності є:

• здатність системи зберігати у часі певні параметри. Цей фактор вказує на те, що система повинна зберігати свої властивості протягом певного часу служби (це може бути гарантійний термін, термін подовженої гарантії тощо)
• здатність системи зберігати свої параметри у заданих межах. Як правило, виробник пристрою встановлює діапазони допустимих параметрів свого виробу під час випробувань, і описує їх у документації до пристрою.
• здатність системи виконувати свої функції тільки в суворо визначених умовах експлуатації. Як правило, ці умови також задаються виробником.

Отже, надійність як характеристика системи  має такі особливості:

• вона залежить від великої кількості факторів, багато з яких є випадковими;
• її важко визначити єдиним кількісним показником;
• значення надійності важко виміряти, оскільки для цього потрібні тривалий час і великий обсяг статистичного матеріалу;
• вона перебуває у суперечності з іншими показниками (продуктивністю, габаритами, вартістю) пристрою.
• надійність є комплексною властивістю, яка складається з таких величин: безвідмовності, ремонтопридатності, довговічності та збережності.

Згідно держстандарту безвідмовність – це властивість системи безперервно зберігати працездатність протягом певного часу.

Ремонтопридатність – це властивість, яка полягає в її пристосуванні до виявлення причин виникнення відмов і пошкоджень, а також до відновлення працездатного стану шляхом проведення технічного обслуговування та ремонтів.

Довговічність – властивість системи зберігати працездатність до настання граничного стану експлуатації, або до капітального ремонту тощо.

Збережність – властивість системи зберігати значення своїх показників протягом і після зберігання чи транспортування.

Граничним станом системи називають стан, при якому використання пристрою за призначенням неможливе або недоцільне. Прикладом такої системи можуть бути літаки, що вичерпали термін служби, “горбатий Запорожець”, комп’ютер Intel 80286 тощо. Як видно з прикладу, деякі з цих пристроїв неможливо експлуатувати через економічні, технічні причини, а також по причинах морального старіння.

Крім цих понять в  теорії надійності розрізняють інші поняття. Деякі автори вважають, що вони є синонімами надійності, а  деякі вказують на те, що це є окремі терміни:

Відмовостійкість –  це здатність системи виконувати свої функції в умовах виникнення відмов окремих її елементів, які виникають в процесі функціонування.

Живучість – це здатність системи виконувати задані функції у повному обсязі або частково в умовах несприятливих зовнішніх впливів (кліматичних, радіаційних тощо).

Дефектостійкість (гарантоспроможність) – властивість системи виконувати задані функції в умовах як відмови її елементів, так і за наявності прихованих дефектів, допущених при проектуванні та виявлених в процесі експлуатації.

З цього можна зробити висновок про те, що ці поняття характеризують надійність для більш широкого кола пристроїв та режимів і умов експлуатації.

 

1.1.2. Аналіз  відмов і станів системи

Відмінність ідеальної, тобто  абсолютно надійної системи від  реальної полягає в тому, що остання допускає появу відмов. Поняття відмови є одним з найголовніших у теорії надійності. Відмова – це подія, яка пов’язана з порушенням працездатності системи, або з переходом певних параметрів системи за межі допустимих значень. Дещо відмінним від поняття відмови є поняття пошкодження. Пошкодження – це порушення справного стану системи при збереженні її загальної працездатності. Загальним поняттям, яке об’єднує відмову і пошкодження, є несправність.

На малюнку 1.1.1 показано схему основних станів системи і переходів між ними. Аналіз цієї схеми дозволяє з’ясувати взаємозв’язок між усіма поняттями, описаними вище:

Мал. 1.1 Схема зміни станів цифрової системи

 

Очевидно, що пристрої (системи) протягом певного терміну свого  існування піддаються впливу багатьох факторів об’єктивного і суб’єктивного характеру, чим зумовлена велика кількість відмов різного типу. Розглянемо найважливіші типи відмов:

Раптова (катастрофічна) відмова – це раптовий стрибок одного або кількох основних параметрів системи. Відмови такого типу частіше виникають в апаратурі, яка має незначний строк експлуатації та працює в складних кліматичних умовах.

Поступова відмова – це відмова з поступовою зміною значень одного або кількох основних параметрів системи. Відмови цього типу виникають внаслідок природного старіння елементів, тому для їх уникнення слід через певний термін замінювати певні частини пристроїв на нові, якщо є така можливість.

Повна відмова – це відмова, без усунення якої неможливе використання пристрою за його прямим призначенням.

Відмова з самоусуненням – це відмова, яка виникає внаслідок тимчасово діючих причин і усувається самочинно, без втручання людини через певний незначний проміжок часу. Такі відмови ще називають перебоями.

Прихована відмова – це відмова, яку можна виявити лише за допомогою відповідної апаратури.

Конструкційна, виробнича та експлуатаційна відмови – це відмови, які виникають внаслідок помилок на відповідному етапі життєвого циклу системи.

Критична відмова – це відмова, яка створює небезпеку для людей або призводить до значних матеріальних втрат.

Розглянута класифікація відмов, як і будь-яка інша класифікація, має відносний характер, оскільки досить важко провести межу між тим  чи іншим типом відмов. Однак прийнятий  поділ відмов на типи досить зручний  для практичного аналізу надійності, а також для виробництва пристроїв з потрібною надійністю.

 

 

[1] c. 17-24