Файл: Конспект лекций по надежности (2).doc

1.2. Классификация систем

Процессы, происходящие в системах, можно охарактеризовать с помощью следующих понятий, заимствованных из разных наук: состояние, поведение, равновесие, устойчивость.

Понятием состояние характеризуют мгновенный срез, остановку в развитии системы; поведение – способность системы переходить из одного состояния в другое.

Понятием равновесие характеризуется способность системы в отсутствии внешних возмущающих воздействий (или при постоянных воздействиях) сохранять свое состояние сколь угодно долго; устойчивость – способность системы возвращаться в состояние равновесия после того, как была выведена из него.

Поведение системы, ее равновесие, устойчивость и развитие связаны с изменениями состояния системы.

Вследствие многообразия систем невозможно разработать их единую классификацию. Чаще всего на первом уровне выделяются три класса систем:

- естественные, существующие в объективной действительности – в живой, неживой природе и обществе (атом, живая клетка, организм, общество);

- концептуальные (идеальные), отражающие реальную действительность, объективный мир (литературные, музыкальные произведения, научные теории);

- искусственные, созданные человеком (технические, организационно-технические, организационные).

По степени организованности выделяют два класса систем: казуальные и целенаправленные.

Формирование казуальных систем есть результат действия причинно-следственных связей. К ним относится широкий круг неживых, искусственных и естественных систем. Особенность таких систем в отсутствии внутренне (имманентно) присущей цели. Если она имеется, то задается извне.

Основой формирования целенаправленных систем являются факторы целесообразности и целеполагания. Их главным отличием от казуальных является наличие информационных взаимодействий (программные, самовосстанавливающиеся, адаптивные, самовоспроизводящиеся, самосохраняющиеся, предвидящие, социальные и др. системы).

1.3. Технологические системы и их элементы

ГОСТ 27.004.-85 «Системы технологические. Термины и определения» формулирует технологические принципы структурирования и выделяет:

- технологические системы подразделений,

- технологические системы процессов,

- технологические системы операций.

Очевидно, что технологические системы подразделений образуются из технологических систем процессов, а они из технологических систем операций. Естественно, что базовым элементом технологических систем является технологическая система операции. Она относится к определенному методу преобразования предмета труда или одному наименованию изготавливаемой продукции. Поскольку технологическая система операции является основным элементом любой технологической системы более высокого иерархического уровня, рассмотрим более подробно ее структуру.

В общем случае она представляет собой человеко-машинную систему, включающую технический комплекс как совокупность функционально взаимосвязанных средств технологического оснащения, предмет производства и исполнителя (оператора), выполняющего в регламентированных условиях определенные действия по реализации технологической операции. Все эти элементы технологической системы взаимосвязаны и взаимодействуют друг с другом как это показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Структура технологической системы операции

Технический комплекс средств технологического оснащения согласно ГОСТ включает оборудование и дополняющее технологическое оборудование или технологическую оснастку, которая непосредственно формирует, преобразует, позиционирует, направляет предмет труда или взаимодействует с другой оснасткой. В зависимости от вида технологической операции в структуру средств технологического оснащения может входить и рабочая среда, которая при воздействии на предмет труда вызывает изменение его физико-механических свойств или химического состава. Рабочей средой могут служить газы, растворы (крашение тканей), горячий воздух, инфракрасное излучение (сушка ткани) и др.

Оператор воздействует на предмет труда и средства технологического оснащения или взаимодействует с ними через интерфейс, представляющий собой средства управления, контроля и отображения.

Таким образом, исходя из выполненного структурного анализа, можно сделать заключение о том, что надежность технологической системы операции, а, следовательно, процесса и подразделений, определяется надежностью средств технологического оснащения, самого предмета труда и надежностью оператора (человеческий фактор).

Следует подчеркнуть, что все эти составляющие как объекты влияния на общую надежность технологической системы оказывают влияние на надежность друг друга. Так, под воздействием предмета труда происходит износ, разладка, засорение и т.п. рабочих органов оборудования и оснастки, а последние, воздействуя на предмет труда, могут привести к появлению пороков и брака продукции, а также появлению технологической наследственности (влиянию свойств и дефектов, приобретенных на предыдущих операциях технологического процесса, на надежность предмета труда на данной операции). Обратное влияние оборудования, рабочей среды, технологического продукта на персонал связано с возникновением вредных и опасных производственных факторов, а также утомления, что может привести к снижению уровня производительности, появлению ошибок и неадекватных действий. Можно утверждать, что надежность технологической системы определяется главным образом средствами технологического оснащения, т.к. влияние персонала реализуется также через оборудование, оснастку, рабочую среду.

1.4. Состояния и события технической системы

Под технической системой как подсистемой технологической системы будем понимать средства технологического оснащения: оборудование и технологическую оснастку. Существует два класса технических систем: восстанавливаемые и невосстанавливаемые. К первым относятся системы, которые в случае возникновения отказа могут быть восстановлены. Ко вторым такие, которые в случае возникновения отказа вообще не поддаются восстановлению или не подлежат восстановлению (например пружины, подшипники качения и др.).

Всякая система с позиций функционального назначения может находится в двух альтернативных состояниях – работоспособности и неработоспособности. Работоспособность это такое состояние системы, при котором она способна выполнять заданные функции в заданных условиях эксплуатации с допустимыми отклонениями от установленных параметров и требований. Соответственно, неработоспособность – состояние технической системы, при котором она не способна выполнять предназначенные ей функции. В отношении технических систем следует выделять еще два альтернативных состояния – исправное и неисправное. Неисправность – состояние системы, при котором она не соответствует хотя бы одному из требований технической документации как в отношении основных параметров, характеризующих возможность выполнения заданных функций, так и в отношении второстепенных параметров, характеризующих удобство эксплуатации, внешний вид и т.п. Следовательно, можно сделать вывод о том, что работоспособная система может быть неисправной, если неисправность не влияет на процесс функционирования системы (например, неисправность касается внешнего вида и т.п.). Неработоспособное состояние может быть устранимым и неустранимым (технически невозможно или экономически нецелесообразно).

Отдельные виды технических систем (оборудование) могут находится более чем в двух состояниях, каждое из которых характеризуется своим уровнем функционирования (производительность, энергоемкость, трудоемкость и др.). Особо выделяется предельное состояние, при котором дальнейшая эксплуатация технической системы должна быть прекращена.

Следует различать неремонтируемое и ремонтируемое предельное состояние. Для неремонтируемого предельного состояния переход в него определяется наступлением момента, когда дальнейшая эксплуатация технически невозможна или нецелесообразна по причинам:

- если невозможно поддержание безопасности, безотказности или эффективности эксплуатации на допустимом уровне;

- когда восстановление требует недопустимо больших затрат или не обеспечивается необходимая степень восстановления работоспособности и исправности.

Событие, переводящее систему из исправного состояния в неисправное называется повреждением или неисправностью.

Отказ – это событие, переводящее систему из работоспособного состояния в неработоспособное. При отказе техническая система или перестает функционировать, или функционирование происходит с пониженным уровнем эффективности.

Вопросы для самоконтроля

1. Всякое ли множество можно считать системой?

2. Может ли система обладать свойством, которого нет ни у одного из ее элементов?

3. Чем равновесие системы отличается от устойчивости системы?

4. К какому классу систем можно отнести таблицу Д. Менделеева?

5. Какая связь между технологическими системами подразделений, процессов, операций?

6. Что входит в технологическую систему, кроме средств технологического оснащения?

7. Может ли неисправная система быть работоспособной?

8. В каких случаях предельное состояние технической системы следует считать неремонтируемым?

9. Может ли система функционировать при отказе?

10. В чем различие событий «повреждение» и «отказ»?

«Смотреть вперед – это всегда полезно, но трудно заглянуть дальше, чем можно увидеть»

У. Черчиль

Лекция 2. Качество и надежность технических систем