Кафедра гражданской защиты УНК ГЗ Лекция 1 НАДЕЖНОСТЬ

Кафедра гражданской защиты УНК ГЗ Лекция 1: «НАДЕЖНОСТЬ КАК КОМПЛЕКСНОЕ СВОЙСТВО ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА»

Задачи дисциплины: теоретическая и практическая подготовка обучаемых, формирующая у них представления, знания и умения по следу ющим направлениям деятельности: разработка физических и математических моделей системы «человек машина среда» ; анализ показателей надёжности технических систем; анализ опасностей и рисков, связанных с эксплуатацией современной техники и технологий. иметь представление: о концентрации техногенных опасностей в быту и на производстве; о причинах техногенных аварий и катастроф; о статистике чрезвычайных ситуаций техногенного характера и их по следствиях; о независимой оценке рисков; о допустимом риске и критериях его приемлемости; об управлении риском.

знать: основные понятия надежности технических систем, их единичные и комплексные показатели; состояния технических объектов и их критерии (работоспособное, не работоспособное и т. п. ); нормативно техническую документацию, научно техническую и спра вочную итературу, связанную с надежностью технических л систем и техно генным риском; цель и задачи независимой оценки рисков в области пожарной без опасности, гражданской обороны и защиты населения от чрезвычайных си туаций; основные понятия в области технического регулирования. уметь: вычислять параметры и показатели надежности технических систем; оценивать риск, связанный с воздействием ионизирующего излучения.

Первый учебный вопрос: Общие понятия: надежность, безотказность, ремонтопригодность, долговечность, сохраняемость

Основные эксплуатационные свойства образцов техники 1. Подготавливаемость 10. Маневренность 2. Обслуживаемость 11. Проходимость 3. Безотказность 12. Транспортабельность 4. Ремонтопригодность 13. Экономичность 5. Долговечность 14. Приспособленность к эксплуатации в различных условиях 6. Сохраняемость 15. Обитаемость 7. Безопасность 16. Осваиваемость 8. Живучесть 17. Контролепригодность 9. Быстроходность 18. Пригодность

Наименование свойств Показатели свойств 1. Подготавливаемость 1. Продолжительность КО перед выходом, мин. 2. Продолжительность подготовки к движению при t<0ºС, мин. 3. Продолжительность подготовки к преодолению водной преграды, мин. 2. Обслуживаемость 1. Продолжительность ЕТО, ч. 2. Удельная суммарная продолжительность номерных видов ТО, ч/1000 км. Надежность 3. Безотказность Параметр потока отказов, отк. /1000 км. 4. Ремонтопригодность Среднее время восстановления, ч. (средняя трудоемкость, чел. ч. ) 5. Долговечность Минимальный межремонтный ресурс (срок), км. (год) 6. Сохраняемость Установленный срок хранения, лет 7. Безопасность 8. Живучесть

Наименование свойств Показатели свойств Подвижность 9. Быстроходность 1. Удельная мощность, л. с. /т. 2. Максимальная и средняя скорость движения в типичных условиях, км/ч. 3. Время разгона на определенном пути или время разгона до заданной скорости, сек. 10. Маневренность 1. Минимальный радиус поворота, м. 2. Критическая скорость поворота, км. /ч. 3. Внешний и внутренний радиус поворота, м. 4. Величина тормозного пути, м. 11. Проходимость 1. Дорожный просвет, мм. 2. Удельное давление на опорную поверхность, кг/см² 3. Углы преодолеваемого подъема, косогора, град. 4. Габаритные размеры препятствий 12. Транспортабельность 1. Трудоемкость и продолжительность подготовки, погрузки и разгрузки 2. Трудоемкость и продолжительность приведения об. в готовность к использованию после транспортирования 3. Расхож крепежных материалов 13. Экономичность 1. Средний расход топлива, л/км. 2. Запас хода по топливу, км. 3. Многотопливность

Наименование свойств Эргономичность 14. Приспособленность к эксплуатации в различных условиях Показатели свойств 1. Температура, при которой об. может эксплуатироваться без ограничения мощности, ºС 2. Ширина преодолеваемой водной преграды, м. 3. Глубина преодолеваемой водной преграды, м. 4. Высота над уровнем моря, до которой сохраняются нормальные режимы работы об. 15. Обитаемость 1. Усилия на механизмах управления, кг·с. 2. Суммарный уровень звукового давления, ДБ. 3. Содержание окиси углерода в обитаемых отделениях, мг/м³ 16. Осваиваемость 1. Степень (уровень) реализации л/с потенциальных возможностей 2. Количество учебных часов, отводимых на дисциплину 3. Продолжительность срока обучения 17. Контролепригодность 1. Периодичность диагностирования (контроля) 2. Коэффициент доступности 3. Вероятность ошибки диагностирования 18. Пригодность. 1. Наличие средств самовытаскивания 2. Обеспечение скрытого движения ночью 3. Возможность буксировки специальных прицепных систем

ЭКСПЛУАТАЦИОННО ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА образцов – это совокупность показателей его эксплуатационных свойств и изменение их параметров в процессе функционирования (жизненного цикла) образца Эксплуатационно-техническая характеристика позволяет: 1. Сравнивать различные марки машин между собой с целью выявления эксплуатационных преимуществ и соответствия требуемому уровню качества. 2. Оценивать уровень организации эксплуатации машин в частях. 3. Определять необходимые мероприятия с целью обеспечения высокой готовности и надежности работы машин.

В соответствии с ГОСТ 27. 002 89 "Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения" надежность трактуется как свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. Однако ГОСТ Р 53480 2009. «Надежность в технике. Термины и определения» . НАДЕЖНОСТЬ свойство готовности и влияющие на него свойства безотказности и ремонтопригодности, и поддержка технического обслуживания. Примечание Данный термин используют только для общего неколичественного описания надежности.

Безотказность Способность изделия выполнить требуемую функцию в заданном интервале времени при данных условиях. Примечания 1. "Данные условия" могут включать климатические, технические или экономические обстоятельства. 2. Обычно предполагают, что в начале интервала времени изделие в состоянии выполнить требуемую функцию. Долговечность Способность изделия выполнять требуемую функцию до достижения предельного состояния при данных условиях использования и технического обслуживания. Примечание "Данные условия" могут включать климатические, технические или экономические обстоятельства.

Ремонтопригодность - способность изделия при данных условиях использования и технического обслуживания к поддержанию или восстановлению состояния, в котором оно может выполнить требуемую функцию. Сохраняемость способность изделия выполнять требуемую функцию в течение и после хранения и (или) транспортирования.

Второй учебный вопрос: Состояния объекта (Неисправность, работоспособное состояние, неработоспособное состояние, предельное состояние). Неисправность. Состояние изделия, характеризующееся неспособностью выполнить требуемую функцию, исключая такую неспособность во время профилактического технического обслуживания или других запланированных действий или из за нехватки внешних ресурсов. Неисправное состояние. Состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Работоспособное состояние. Состояние изделия, при котором оно способно выполнить требуемую функцию при условии, что предоставлены необходимые внешние ресурсы. Примечание Изделие в одно и то же время может находиться в работоспособном состоянии для некоторых функций ив неработоспособном состоянии для других функций. Предельное состояние. Состояние изделия, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна по причинам опасности, экономическим или экологическим.

Переход объекта (изделия) из одного вышестоящего технического состояния в нижестоящее обычно происходит вследствие событий: ДЕФЕКТ – невыполнение требования, связанного с предполагаемым или установленным использованием. Примечания 1. Различие между понятиями "дефект" и "несоответствие" является важным, так как имеет подтекст юридического характера, особенно связанный с вопросами ответственности за качество продукции. Следовательно, термин "дефект" следует использовать чрезвычайно осторожно. 2. Использование, предполагаемое потребителем, может зависеть от характера информации, такой как инструкции по использованию и техническому обслуживанию, предоставляемые поставщиком. [ГОСТ Р ИСО 9000 2008, статья 3. 6. 3] ПОВРЕЖДЕНИЕ – событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохранении работоспособного состояния. ОТКАЗ – событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта. КРИТЕРИЙ ОТКАЗА – признак или совокупность признаков нарушения работоспособного состояния объекта, установленные в нормативно технической и (или) конструкторской документации.

Третий учебный вопрос: дефекты, повреждения, виды отказов ПРИЧИНА ОТКАЗА – явления, процессы, события и состояния, вызвавшие возникновение отказа объекта. ПОСЛЕДСТВИЯ ОТКАЗА – явления, процессы, события и состояния, обусловленные возникновением отказа объекта. КРИТИЧНОСТЬ ОТКАЗА – совокупность признаков, характеризующих последствия отказа.

ВНЕЗАПНЫЙ ОТКАЗ – отказ, характеризующийся скачкообразным изменением значений одного или нескольких параметров объекта. ПОСТЕПЕННЫЙ ОТКАЗ – отказ, возникающий в результате постепенного изменения значений одного или нескольких параметров объекта. СБОЙ – самоустраняющийся отказ или однократный отказ, устраняемый незначительным вмешательством оператора. ДЕГРАДАЦИОННЫЙ ОТКАЗ – отказ, обусловленный естественными процессами старения, изнашивания, коррозии и усталости при соблюдении всех установленных правил и (или) норм проектирования, изготовления и эксплуатации.

КОНСТРУКЦИОННЫЙ ОТКАЗ – отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленных правил и (или) норм проектирования и конструирования. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ОТКАЗ – отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленного процесса изготовления или ремонта, выполняемого на ремонтном предприятии. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ ОТКАЗ – отказ, возникший по причине связанной с нарушением установленных правил и (или) условий эксплуатации.

РЕСУРС – суммарная наработка объекта от начала его эксплуатации или её возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние. СРОК СЛУЖБЫ – календарная продолжительность эксплуатации от начала эксплуатации объекта или её возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние. СРОК СОХРАНЯЕМОСТИ – календарная продолжительность хранения и (или) транспортирования объекта, в течение которой сохраняются в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность объекта выполнять заданные функции.

ОСТАТОЧНЫЙ РЕСУРС – суммарная наработка объекта от момента контроля его технического состояния до перехода в предельное состояние. НАЗНАЧЕННЫЙ РЕСУРС – суммарная наработка, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния.

НАЗНАЧЕННЫЙ СРОК СЛУЖБЫ – календарная продолжительность эксплуатации, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния. НАЗНАЧЕННЫЙ СРОК ХРАНЕНИЯ – календарная продолжительность хранения, при достижении которой хранение объекта должно быть прекращено независимо от его технического состояния.

Кафедра гражданской защиты УНК ГЗ Лекция 1: «НАДЕЖНОСТЬ КАК КОМПЛЕКСНОЕ СВОЙСТВО ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА»

Первый учебный вопрос: техническое обслуживание и ремонт ТО – совокупность всех технических и организационных действий, направленных на поддержание или возвращение изделия в работоспособное состояние. ВОССТАНОВЛЕНИЕ – событие, при котором после неисправности наступает работоспособное состояние изделия. РЕМОНТ – часть корректирующего технического обслуживания, включающая непосредственные действия, выполняемые на изделии.

ОБСЛУЖИВАЕМЫЙ ОБЪЕКТ – объект, для которого проведение технического обслуживания предусмотрено нормативно технической и (или) конструкторской (проектной) документацией. НЕОБСЛУЖИВАЕМЫЙ ОБЪЕКТ – объект, для которого проведение технического обслуживания не предусмотрено нормативно технической и (или) конструкторской (проектной) документацией.

РЕМОНТИРУЕМЫЙ ОБЪЕКТ – объект, ремонт которого возможен и предусмотрен нормативно технической, ремонтной и (или) конструкторской (проектной) документацией. НЕРЕМОНТИРУЕМЫЙ ОБЪЕКТ – объект, ремонт которого невозможен или не предусмотрен нормативно технической, ремонтной и (или) конструкторской (проектной) документацией.

Второй учебный вопрос: показатели надежности Для количественной оценки надежности применяются количественные показатели оценки отдельных ее свойств: безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости, а также комплексные показатели, характеризующие готовность и эффективность использования технических объектов. Эти показатели позволяют проводить расчетно аналитическую оценку количественных характеристик отдельных свойств при выборе различных схемных и конструктивных вариантов оборудования (объектов) при их разработке, испытаниях и в условиях эксплуатации.

Показатель надёжности – количественная характеристика одного или нескольких свойств, составляющих надёжность объекта. Единичный показатель надёжности – показатель надёжности, характеризующий одно из свойств, составляющих надёжность объекта. Комплексный показатель надёжности – показатель надёжности, характеризующий несколько свойств, составляющих надёжность объекта.

Вероятность безотказной работы - это вероятность того, что в пределах заданий наработки отказ объекта не возникает. На практике этот показатель определяется статистической оценкой где No число однотипных объектов (элементов), поставленных на испытания (находящихся под контролем); во время испытаний отказавший объект не восстанавливается и не заменяется исправным; n(t) число отказавших объектов за время t.

Средняя наработка до отказа Средней наработкой до отказа называется математическое ожидание наработки объекта до первого отказа T 1 Статистическая оценка для средней наработки до отказа определяется по формуле где No число работоспособных однотипных невосстанавливаемых объектов при t = 0 (в начале испытания); tj наработка до отказа j го объекта. Отметим, что как и в случае с определением P(t) средняя наработка до отказа может оцениваться не только в часах (годах), но и в циклах, километрах пробега и другими аргументами.

Интенсивность отказов это условная плотность вероятности возникновения отказа объекта, определяемая при условии, что до рассматриваемого момента времени отказ не наступил. Статистическая оценка интенсивности отказов имеет вид: где n(∆ti) число отказов однотипных объектов на интервале ∆ti, для которого определяется λ(ti); Ncpi число работоспособных объектов в середине интервала

Опыт эксплуатации очень многих приборов и значительного количества аппаратуры показывает, что для них характерны три вида зависимостей интенсивности отказов от времени, соответствующих трем периодам жизни этих устройств.

Расчётный показатель надёжности показатель надежности, значения которого определяются расчетным методом. Экспериментальный показатель надёжности показатель надежности, точечная или интервальная оценка которого определяется по данным испытаний. Эксплуатационный показатель надёжности показатель надежности, точечная или интервальная оценка которого определяется по данным эксплуатации.

Вероятность восстановления – вероятность того, что время восстановления работоспособного состояния объекта не превысит заданное значение. Среднее время восстановления – математическое ожидание времени восстановления работоспособного состояния объекта после отказа.

Интенсивность восстановления – условная плотность вероятности восстановления работоспособного состояния объекта, определённая для рассматриваемого момента времени при условии, что до этого момента восстановление не было завершено. Средняя трудоёмкость восстановления – математическое ожидание трудоёмкости восстановления объекта после отказа.

Коэффициент готовности – вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается. Коэффициент оперативной готовности – вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается, и, начиная с этого момента, будет работать безотказно в течение заданного интервала времени. Коэффициент технического использования – отношение математического ожидания суммарного времени пребывания объекта в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к математическому ожиданию суммарного времени пребывания объекта в работоспособном состоянии и простоев, обусловленных техническим обслуживанием и ремонтом за тот же период.

Функциональная модель развития риска

Третий учебный вопрос: резервирование – как одно из основных средств обеспечения заданного уровня надежности объекта при недостаточно надежных компонентах и элементах РЕЗЕРВИРОВАНИЕ – способ обеспечения надёжности объекта за счёт использования дополнительных средств и (или) возможностей, избыточных по отношению к минимально необходимым для выполнения требуемых функций. РЕЗЕРВ – совокупность дополнительных средств и (или) возможностей, используемых для резервирования. ОСНОВНОЙ ЭЛЕМЕНТ – элемент объекта, необходимый для выполнения требуемых функций без использования резерва.

РЕЗЕРВИРУЕМЫЙ ЭЛЕМЕНТ – основной элемент, на случай отказа которого в объекте предусмотрены один или несколько резервных элементов. РЕЗЕРВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ – элемент, предназначенный для выполнения функций основного элемента в случае отказа последнего. НАГРУЖЕННЫЙ РЕЗЕРВ – резерв, который содержит один или несколько резервных элементов, находящихся в режиме основного элемента.

ОБЛЕГЧЕННЫЙ РЕЗЕРВ – резерв, который содержит один или несколько резервных элементов, находящихся в менее нагруженном режиме, чем основной элемент. НЕНАГРУЖЕННЫЙ РЕЗЕРВ – резерв, который содержит один или несколько резервных элементов, находящихся в ненагруженном режиме до начала выполнения ими функций основного элемента. ОБЩЕЕ РЕЗЕРВИРОВАНИЕ – резервирование, при котором резервируется объект в целом.

РАЗДЕЛЬНОЕ резервирование – резервирование, при котором резервируются отдельные элементы объекта или их группы. ПОСТОЯННОЕ резервирование – резервирование, при котором используется нагруженный резерв и при отказе любого элемента в резервированной группе выполнение объектом требуемых функций обеспечивается оставшимися элементами без переключений. РЕЗЕРВИРОВАНИЕ ЗАМЕЩЕНИЕМ – резервирование, при котором функции основного элемента передаются резервному только после отказа основного элемента.

НОРМИРОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ – установление в нормативно технической документации и (или) конструкторской (проектной) документации количественных и качественных требований к надёжности. Нормирование надёжности включает выбор номенклатуры нормируемых показателей надёжности; технико экономическое обоснование значений показателей надёжности объекта и его составных частей; задание требований к точности и достоверности исходных данных; формулирование критериев отказов, повреждений и предельных состояний; задание требований к методам контроля надёжности на всех этапах жизненного цикла объекта.

Литература 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности. ФЗ № 123 от 22. 07. 2008. О техническом регулировании. ФЗ № 184 от 27. 12. 2002. ГОСТ Р 53480 2009. Надежность в технике. Термины и определения. Харисов Г. Х. , Бубырь Н. Ф. Оптимизация надежности автоматических установок пожаротушения. Сборник трудов Вопросы экономики в пожарной охране. Вып. 6. –М. : ВНИИПО МВД СССР, 1977, с. 109 118. Бубырь Н. Ф. , Харисов Г. Х. Оценка требуемой надежности технических средств защиты людей от опасных факторов пожара. Труды ВИПТШ: Противопожарная защита объектов народного хозяйства. –М. : ВИПТШ МВД СССР, 1979, с. 176 184. Харисов Г. Х. Определение оптимальной периодичности технического обслуживания технических средств защиты людей от пожара. Сборник трудов ВИПТШ: Проблемы защиты объектов народного хозяйства от пожаров. –М. : ВИПТШ МВД СССР, 1980, с. 107 113. Харисов Г. Х. Степень риска для людей при пожарах. Жилищное и коммунальное хозяйство. – М. : Стройиздат, № 7, 1984, с. 25 26. Харисов Г. Х. К вопросу оценки готовности дежурной системы выполнять заданные функции. Надежность и контроль качества. –М. : Издательство стандартов, № 8, 1984, с. 17 25. Харисов Г. Х. Бубырь Н. Ф. О допустимом риске гибели людей на пожарах. Сборник трудов ВИПТШ: Исследование некоторых опасных факторов пожара. –М. : ВИПТШ МВД СССР, 1985, с. 113 122.

10. Харисов Г. Х. Прогнозирование риска гибели людей на пожарах. Сборник трудов ВИПТШ: Стационарные и передвижные средства борьбы с пожарами. –М. : ВИПТШ МВД СССР, 1985, с. 114 120. 11. Харисов Г. Х. Бубырь Н. Ф. Обоснование уровня надежности установок пожаротушения для медицинских барокамер. Космическая биология и авиакосмическая медицина. –М. : Медицина, № 5, 1985, с. 83 84. 12. Харисов Г. Х. , Бубырь Н. Ф. О допустимом риске гибели людей от нечастных случаев на производстве. Проблемы охраны труда. Тезисы докладов V научной конференции 16 18 сентября 1986 года. Рубежное, Рубежанский филиал Ворошилоградского машиностроительного института. 1986, с. 16 17. 13. Харисов Г. Х. Индивидуальное спасательное устройство с тормозным механизмом гидравлического типа. Сборник трудов ВИПТШ: Пожарная техника и пожаротушение на объектах народного хозяйства. –М. : ВИПТШ МВД СССР, 1986, с. 89 102. 14. Харисов Г. Х. , Бубырь Н. Ф. , Воронин Б. И. Рекомендации по расчету надежности технических средств защиты людей от опасных факторов пожара. М. , ВНИИПО МВД СССР, 1988, 54 с. 15. Воскобоев В. Ф. Надежность технических систем и техногенный риск. Часть I. Надежность технических систем (учебное пособие), М. , ООО ИД «Альянс» , 2008, ООО Издательство «Путь» , 2008 – 200 с. 16. Артамонов В. С. и др. Надежность технических систем и техногенный риск: учебник/Под общей ред. В. Н. Ложкина. – СПБ. : Санкт Петербургский университет ГПС МЧС России, 2007. – 480.