Файл: Конспект лекций по надежности (2).doc

2.1. Понятие качества

Качество – это совокупность свойств изделия, определяющих его пригодность для использования по назначению. Это свойство является комплексным. Оно охватывает не только потребительские свойства, но и эстетические, эргономические, технологические и другие. ГОСТ 15467-79 «Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения» устанавливает следующие группы показателей качества изделия (продукции):

- назначения (функциональные, технической эффективности, конструктивные),

- надежности,

- эргономические,

- эстетические,

- безопасности,

- патенто-правовые,

- экологичности.

Рассмотрение этих групп показателей позволяет разбить их на два блока: конструкторско-технологические (как объекта производства) и эксплуатационные (как объекта эксплуатации, проявляющиеся только в эксплуатации). Очевидно к последним относятся показатели надежности, эргономические, эстетические, экологичности, безопасности.

С другой стороны почти все группы показателей и их составляющие остаются неизменными во времени (функциональные, конструктивные, эргономические, эстетические, безопасности, экологичности, патенто-правовые), т.е. изначально установленные они не меняются (начальные показатели). Лишь одно свойство качества меняется со временем (временное качество) – это надежность.

При прочих равных условиях именно это свойство является определяющим в потребительской экспертизе, в выборе потребителя. Это связано с будущими расходами потребителя на техническую эксплуатацию изделия. Вследствие снижения надежности системы растут расходы потребителя на запасные части, комплектующие, вспомогательные материалы и др., которые являются одной из главных составляющих цены потребления (полной стоимости владения). Известно, что за срок службы сложного технического изделия расходы на его эксплуатацию в 8-13 раз превышают начальную стоимость. Низкая надежность объекта, например, вызванные отказами простои, могут свести на нет эффект от повышения паспортных характеристик его производительности. Из всех свойств качества именно надежность выступает ведущим фактором неценовой конкуренции на рынке технической продукции, а повышение надежности расценивается как «добавленное качество».

2.2. Свойства надежности

Под надежностью следует понимать свойство системы выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.

Надежность имеет экономическое содержание. Об этом свидетельствует высказывание А.Н. Туполева: «Чем дальше от доски конструктора обнаруживается ненадежность, тем дороже она обходится». Если затраты на исправление ошибки на стадии проектирования принять за единицу, то исправление этой ошибки на стадии изготовления обойдется в 10 раз дороже, а потери в эксплуатации возрастут в 100 раз (соотношение 1:10:100). В зависимости от объекта приложения и целей оценки в практике различают эксплуатационную, технологическую, прогнозируемую надежность, надежность системы и ее составных частей (элементов). Надежность сложных технических изделий закладывается на стадии проектирования (дизайна), обеспечивается при изготовлении и сборке, а проявляется в эксплуатации. Теория надежности:

- устанавливает закономерности возникновения отказов и осуществляет их прогнозирование;

- определяет способы повышения надежности при конструировании и изготовлении;

- определяет способы сохранения (поддержания) надежности при эксплуатации;

- разрабатывает методы проверки и оценки надежности.

Надежность свойство комплексное, включающее следующие свойства: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость.

Безотказность – свойство системы непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Долговечность – свойство системы сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Предельное состояние определяется невозможностью дальнейшего использования объекта вследствие снижения производительности, эффективности использования, или исходя из требований безопасности.

При кажущейся равнозначности этих свойств в зависимости от функционального назначения системы приоритет может отдаваться одному из них. Так, для пассажира самолета важнее его безотказность во время полета, чем долговечность. Это же относится и к системам вентиляции в шахте. Для сельскохозяйственной техники эти свойства равнозначны. Однако, в период сезонных работ (посевная, уборочная) более значимым выступает свойство безотказности.

Ремонтопригодность – свойство системы, заключающееся в приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению неисправностей и отказов путем проведения технического обслуживания и ремонта.

Сохраняемость – свойство системы непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение и после хранения и транспортирования.

Следует обратить внимание на то, что для невосстанавливаемых систем свойства безотказности и долговечности в узком смысле близки друг к другу, а свойство ремонтопригодности следует понимать только как приспособленность к предупреждению отказов.

Для механических систем принято рассматривать только три свойства: безотказность, долговечность и ремонтопригодность. Сохраняемость рассматривается существенно реже.

2.3. Показатели оценки надежности

Надежность сложных технических систем может оцениваться с помощью качественных и количественных показателей. Использование только качественной оценки не создает возможности рассчитать уровень надежности и наметить пути его повышения, сравнить варианты конструкций с позиций надежности, обеспечить оптимальные условия эксплуатации. Целесообразно сформировать ряд единых количественных показателей. Конкретная номенклатура, порядок и методы расчета зависят от вида и особенностей оцениваемой технической системы. При оценке надежности и составляющих ее свойств, так же как и других свойств систем используются четыре групп количественных показателей.

Первая группа это частные или единичные показатели, с помощью которых оценивается только одно из свойств надежности, например, безотказность, долговечность, ремонтопригодность или сохраняемость.

Вторую группу образуют комплексные показатели, которые характеризуют одновременно несколько свойств надежности, например, безотказность и ремонтопригодность.

Третья группа включает обобщенные показатели, с помощью которых может оцениваться группа свойств надежности.

Четвертая группа показателей это интегральные, оценивающие надежность изделия в целом. Например, для технологического оборудования в качестве такого показателя может быть рекомендован ресурс на один рубль затрат на эксплуатацию данного вида оборудования.

Наибольшее распространение при оценке надежности сложных технических систем получили единичные и комплексные показатели.

Количественная оценка надежности технической системы и составляющих ее элементов может осуществляться и без использования вышеперечисленных показателей. Например, оценку степени влияния на надежность всей системы отдельных ее элементов можно выполнить по соотношению количества отказов этих элементов за определенный период времени. При этом следует учитывать, что различные по характеру и природе отказы в различной степени влияют на работоспособность систем, вызывая неодинаковые по длительности перерывы в их работе. Следовательно анализ влияния количества отказов элементов на общую надежность системы необходимо дополнять анализом влияния этих отказов на перерывы в работе (простои). Лишь совместный учет отказов и простоев может выявить наименее надежные элементы системы.

Вопросы для самоконтроля

1. Какое свойство качества меняется со временем?

2. В чем экономический смысл надежности?

3. Какое ключевое слово в определении безотказности?

4. Какие свойства надежности наиболее важны для механических систем?

5. В чем принципиальная разница между качественными и количественными показателями надежности?

6. Какие группы количественных показателей используются для оценки свойств надежности?

7. В чем разница между комплексными и интегральными показателями оценки надежности?

8. Какими методами можно выявить наименее надежные элементы технической системы?

«Подход к проблеме важнее, чем ее решение»

Закон Холла

Лекция 3. Факторы и процессы, влияющие на надежность технических систем