Надійність
Наді́йність — властивість технічних об’єктів зберігати у часі в установлених межах значення всіх параметрів, які характеризують здатність виконувати потрібні функції в заданих режимах та умовах застосування, технічного обслуговування (ТО), зберігання та транспортування.
Зміст
Параметри надійності
Ключовим для розуміння надійності та застосування надійності теорії до аналізу технічних систем є поняття відмови — події, в результаті якої відбувається повне або часткове порушення роботоздатності). У широкому сенсі під надійністю технічного об’єкта (виробу, пристрою, системи та ін.) розуміють його здатність безвідмовно функціонувати впродовж заданого часу, зберігати справний стан увесь період виконання експлуатаційних завдань, відповідати всім вимогам, встановленим для нього нормативно-технічною і конструкторською документацією.
До основних параметрів надійності належать: ймовірність відмови; ймовірність безвідмовної роботи; інтенсивність ймовірності відмови; щільність імовірності відмови; дисперсія часу до відмови тощо.
Методи теорії й практики дослідження надійності базуються на застосуванні апарату ймовірностей теорії, теорії випадкових процесів, моделювання, математичної статистики тощо.
Система надійності
У межах системного підходу до дослідження та практичного вирішення завдань надійності технічних виробів (ТВ) виділяють такі аспекти:
- фізичний — створення, вдосконалення та добір нових матеріалів, пошук і реалізація нових фізичних принципів роботи ТВ, вивчення механізмів формування відмов об’єктів експлуатації, оптимізація режимів роботи виробів та ін.;
- схемний — принципи, методи організації й використання структурного резервування функціональних систем (що включає види, режим та кратність резервування);
- інформаційний — принципи й методи збору, збереження, обробки та аналізу інформації для управління надійністю ТВ і прийняття оптимальних рішень під час експлуатації; впровадження автоматизованих інформаційних систем та їхнє математичне забезпечення;
- технологічний — вибір і вдосконалення технологічних процесів, послідовність і якість виконання операцій, ефективність технічних засобів і методів контролю;
- діагностичний — визначення технічного стану об’єктів експлуатації; сукупність принципів, методів і засобів виявлення та пошуку відмов і пошкоджень під час експлуатації ТВ, оптимізація режимів перевірок стану справності та якості функціонування технічних систем;
- економічний — скорочення експлуатаційних витрат і підвищення комплексних показників надійності;
- ергатичний — врахування участі у функціонуванні технічних систем людини-оператора та людського чинника;
- системно-управлінський — створення та функціонування систем управління ефективністю використання технічних об’єктів на етапах проектування, виробництва й експлуатації.
Механізми відмов
Вирішення задач надійності ґрунтується, зокрема, на вивченні механізму відмов і несправностей, оцінці технічного стану виробів під час експлуатації. Відмова елемента — явище випадкове, але її поява пов’язана з перебігом фізико-хімічних процесів у виробі, які обумовлені дією комплексу факторів.
Серед них основні:
- структурна недосконалість вихідних матеріалів виробів, обумовлена наявністю домішок, дислокацій, градієнтів концентрацій;
- конструктивно-технологічні дефекти процесу виробництва;
- зовнішні навантаження;
- режим використання.
Сукупність різноманітних сполучень відмов елементів, які стають причиною функціональної відмови системи, одержують з аналізу її цільового призначення, конструктивних особливостей, статистичних даних з експлуатації систем.
Характерними формами прояву відмов виробів є: відхилення вихідних параметрів функціональних систем або їхніх елементів від нормативних значень чи вихід параметрів за встановлені обмеження; механічні пошкодження, що призводять до появи тріщин, поломок, деформацій; різні види механічного та електроерозійного зношення, контактної корозії в місцях рухомих та нерухомих з’єднань; пошкодження поверхні конструкції, що безпосередньо зазнає впливу довкілля, вологи, забруднення, агресивних середовищ тощо. Визначальними при змінюванні властивостей та характеристик матеріалів, процесах руйнації й старіння елементів є теплові процеси.
Усі види відмов виробів класифікують за сукупністю ознак на три групи:
1) сукупність ознак, що обумовлюють характер відмови виробів;
2) сукупність ознак для визначення механізму відмов;
3) сукупність ознак, які характеризують експлуатаційні властивості виробів.
Перша група оцінює відмову з погляду її функціональної значимості, характеру прояву, причини виникнення та править за основу для розробки конструктивно-технологічних заходів з підвищення надійності виробів. Друга й третя групи — цінні додаткові джерела інформації, що характеризують процес формування відмов і ступінь накопичення пошкоджень, дають можливість визначити потрібні експлуатаційні заходи задля забезпечення надійності виробів.
Для забезпечення безвідмовності необхідні: достовірна інформація про характерні дефекти виготовлення та відмови виробів ув умовах експлуатації; ефективні методи і засоби впливів на технологічний процес виготовлення та ТО технічних виробів, спрямовані на запобігання дефектоутворення і виявлення прихованих відмов та пошкоджень.
Напрями забезпечення надійності складних систем
Забезпечення надійності складних систем — комплексна проблема, що охоплює широке коло наукових (фізичних, хімічних, математичних, біологічних), інженерних (проектно-конструкторських, виробничо-технологічних, експлуатаційних) і економічних аспектів.
Інноваційні підходи до забезпечення надійності засновані на результатах досліджень фізики відмов і принципово нової парадигми забезпечення безвідмовності. Остання містить якісно нові вимоги до розроблювачів і виготовлювачів, уґрунтовані на принципі надійнісно-орієнтованого керування процесами проектування, виробництва та експлуатації технічних об’єктів.
Ефективність надійнісно-орієнтованого керування технологією виробництва забезпечує спеціальна експертна система.
Її основними компонентами є:
- бази даних про характерні дефекти ТВ, моделі деградації їхніх відмов із характерними дефектами;
- бази поточних даних про характерні дефекти конкретних типів елементів і матеріалів та дефекти, притаманні кожному технологічному процесу виготовлення.
Експертна система призначена виробляти в реальному часі конкретні рекомендації до керування процесом виробництва з урахуванням необхідних показників якості й надійності виробів та рентабельності виробництва (напр., рекомендації щодо коригування тестового контролю, номенклатури контрольованих параметрів, окремих технологічних операцій, запровадження додаткових випробувань та ін.).
Серед інструментів керування якістю набуло значущості використання відбракувальних випробувань. Їхня мета — стимуляція процесів деградації і відмов дефектних виробів, або т. з. «випалювання» дефектів. Такі випробування, зокрема технологічні тренувальні прогони, є невід’ємним етапом технології виробництва практично усіх видів виробів радіоелектроніки.
Ще одним видом випробувань є діагностичні, які дозволяють виявляти приховані дефекти виробів на основі контролю інформативних параметрів. Особливістю діагностичних випробувань є індивідуаційний характер, обумовлений необхідністю контролю кожного виробу або елементу, а також орієнтація на певний вид дефекту.
Дедалі ширше застосовується принцип «передбачувати та попереджувати», що орієнтований на створення системи організації виробництва з «нулем дефектів»; виключення виробничих технологій і прийомів, за яких можлива поява дефектів у виробі та випуск дефектних матеріалів і деталей. Система «передбачувати та попереджувати» містить три ключові елементи: виявлення дефекту; усунення дефекту; удосконалення виробництва для попередження появи дефектів надалі (включно з урахуванням людського фактору — недостатньої фаховості, недисциплінованості та ін.).
Для керування технологічними процесами успішно застосовують принцип логіки непевності (англ. fuzzy logic), особливо у випадках, коли хід процесів точно не визначений, нелінійний, має значний розкид, мінливу структуру тощо. Використання цього принципу дозволяє забезпечити високу надійність керування, необхідну точність реалізації вихідних даних процесу. Характер задач, які можна вирішувати за допомогою логіки непевності, дозволяє ефективно використовувати їх при конструюванні, оцінці надійності й визначенні шляхів її забезпечення.
Значення
Ускладнення конструкцій виробів і систем, збільшення виконуваних ними функцій, автоматизація управління і функціонування складних систем, застосування більш навантажених режимів роботи виробів істотно загострюють проблему забезпечення надійності та ефективності використання технічних систем. Низька надійність технічних систем призводить до збитків, які пов’язані з витратами на запасні частини, ремонтне устаткування, простоєм об’єктів у непрацездатному стані, утримування технічного персоналу тощо.
В умовах, коли складні технічні системи є носіями потенційних глобальних ризиків, завдання забезпечення їхньої надійності стало однією з найважливіших науково-технічних та соціально-економічних проблем сучасності.
Джерела
- ДСТУ 2860-94 Надійність техніки. Терміни та визначення. Київ : Держстандарт України, 1994. 36 с.
- ДСТУ 2861-94 Надійність техніки. Аналіз надійності. Основні положення. Київ : Держстандарт України, 1994. 32 с.
Література
- Бурлаков В. І., Лєнков С. В., Салімов Р. М. Основи теорії надійності повітряних суден та авіаційних двигунів. Київ : Національний авіаційний університет, 2004. 167 с.
- Васілевський О. М., Поджаренко В. О. Нормування показників надійності технічних засобів. Вінниця : Вінницький національний технічний університет, 2010. 129 с.
- Burlakov V. I., Porva V. V., Popov О. V. et al. Basics of Reliability of Aircraft and Power Engine Units. Course of Lectures. Кyiv : NAU, 2014. 120 p.
Автор ВУЕ
Покликання на цю статтю: Бурлаков В. І. Надійність // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Надійність (дата звернення: 29.04.2024).
Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 06.04.2020
Важливо!
Ворог не зупиняється у гібридній війні і постійно атакує наш інформаційний простір фейками.
Ми закликаємо послуговуватися інформацією лише з офіційних сторінок органів влади.
Збережіть собі офіційні сторінки Національної поліції України та обласних управлінь поліції, аби оперативно отримувати правдиву інформацію.
Отримуйте інформацію тільки з офіційних сайтів
Офіс Президента України
Верховна Рада України
Кабінет Міністрів України
Служба безпеки України
Міністерство оборони України
Міністерство внутрішніх справ України
Національна поліція України
