Надежность и приведенные затраты

 

 

Из приведённого рисунка видно, что мероприятия по повышению надёжности окупают себя только до определенного предела, и, в конечном счёте, дешевле всего будет уровень надёжности, помеченный как "оптимум".  Дальнейшее улучшение рассматриваемой технической системы, повышение ее показателей надёжности в экономическом смысле не оправдано, и может иметь смысл только с точки зрения безопасности жизнедеятельности, например, безопасности пассажиров.

Но значимость теории надежности обусловлена не только чисто экономическими соображениями.

Во-первых,  научно-технический прогресс означает усложнение всех вещей, окружающих человека.  Число элементов, участвующих в обеспечении электроснабжения столь велико, что не поддается подсчету. Велико это количество и в обычном автомобиле. Развитие техники, как производственной, так и бытовой, сопровождается её изменением в сторону неремонтируемости. Каблуки всей обуви, ещё недавно можно было чинить в мастерских, и даже можно было заправлять стержни шариковых авторучек. Массовое внедрение вакуумных выключателей на подстанциях не требует ремонта контактов – их вакуумные камеры неремонтопригодны, их просто заменяют.

Во-вторых, элементы, отдельные узлы (иногда совсем малые) несут огромную ответственность. Пример - так называемое "великое затемнение" севера США в 1965 году, когда выход из строя (неправильная работа) одного реле стоимостью несколько центов привел к перерыву в энергоснабжении огромной территории с населением 40 миллионов человек продолжительностью 10 часов. Ущерб 500 миллионов тогдашних долларов по сегодняшним меркам оценивался бы во многих миллиардах.

Здесь следует отметить имеющую место тенденцию опережения роста количества элементов в устройствах (не исключая бытовую технику) по сравнению с их качеством, а, значит и надёжностью.

 

В-третьих, дороговизна ремонта. Ремонт трансформатора после КЗ  (очевидно,  вовремя не отключённого)  может обойтись в сумму, равную 60% его первоначальной стоимости.

Все это делает теорию надёжности ключевой наукой современности.

 

Можно сказать, что ТН используется там, где речь идет либо о большом числе объектов, либо об объектах достаточно сложных, включающих в себя большое число элементов. С точки зрения классификации наук  математическую теорию надёжности можно считать самостоятельным разделом прикладной математики.

 

Теория надёжности позволяет:

1. Найти конкретные возможности для повышения надёжности

аппаратов.

2. Разработать методы контроля и испытания по надёжности

технических устройств.

3. Прогнозировать  возможные отказы  и определять  необходимые

профилактические меры.

4. Определять количество необходимых запасных частей и частоту

профилактических ремонтов.

 

   1.3. ТЕРМИНЫ ТЕОРИИ НАДЁЖНОСТИ. ГОСТ 27.002-2015

Эти термины стандартизованы, употреблять их по своему усмотрению нельзя. Первые два термина уже встречались выше – это объект и элемент.

 Объект - техническое устройство, надёжность которого анализируется. Предполагается, что объект состоит из элементов.

Элемент - объект, надёжность которого изучается независимо от составляющих его частей.

Отсюда следует, что одно и то же техническое устройство в одной задаче может быть объектом, а в другой - элементом. Например,  система электроснабжения (СЭ) электрической тяги (объект)  может быть представлена состоящей из таких элементов,  как система внешнего электроснабжения, тяговые подстанции (ТП) и тяговая сеть.  Каждый из этих элементов подразделяется в свою очередь на крупные элементы  (иногда их называют блоками), такие как электростанции, ЛЭП, районные подстанции, РУ тяговых подстанций, трансформаторы, выпрямители,  контактная сеть,  рельсы и т.д.  Все они тоже состоят из элементов.

Следующий термин - надёжность. ГОСТ дает предельно обобщённое определение, применимое к любому устройству.

Надёжность - свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров,  характеризующих способность  выполнять заданные функции, в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания (ТО), хранения и транспортировки.

Примечание: Надёжность является комплексным свойством,  которое в

     зависимости  от  назначения  объекта  и  условий  его

     применения   может   включать    безотказность,  

     ремонтопригодность, восстанавливаемость, долговечность,

     сохраняемость, готовность или определённые сочетания

     этих свойств.

Техническое обслуживание; ТО (maintenance): Комплекс технологических операций и организационных действий по поддержанию работоспособности или исправности объекта при использовании по назначению, ожидании, хранении и транспортировании.

   Очевидно,  что для конкретных отраслей техники должны быть

свои определения надёжности. Для СЭ оно таково:

Надежность СЭ - свойство СЭ  выполнять заданные функции в заданных объемах при определенных условиях функционирования.

Надёжность тяговой подстанции (ТП) – способность ТП обеспечивать бесперебойность электроснабжения при соответствующих уровнях напряжения в тяговой сети и нагрузках, определяемых мощностью установленного оборудования и техническими условиями в течение заданного промежутка времени.

Cоставляющие определения надёжности тоже имеют свои определения по ГОСТ 27.002-2015.

Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять способность  выполнять заданные функции в течение некоторого времени или наработки в заданных режимах и условиях применения.

Наработка - продолжительность или объём работы объекта. Отличается тем, что время, когда объект не работает, в неё не включается. Кроме того, наработка может измеряться в единицах, отличных от времени. Например, у ружья - выстрелы.

Долговечность - свойство объекта сохранять РСС до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта (ТОиР).

Ремонт (repair): Комплекс технологических операций и организационных действий по восстановлению работоспособности, исправности и ресурса объекта и/или его составных частей. Ремонт включает операции локализации, диагностирования, устранения неисправности и контроль функционирования.

Предельное  состояние - состояние объекта,  при котором его

дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его РСС невозможно или нецелесообразно.

Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в его  приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния (РСС) путём технического обслуживания и ремонта (ТОиР).

РСС  или  работоспособность - состояние объекта,  при котором значения всех параметров,   характеризующих  способность  выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической документации (НТД).

В теории надёжности объекты подразделяются на ремонтируемые (ремонтопригодные) и неремонтируемые (неремонтопригодные).

Ремонтопригодный объект (repairable item): Объект, ремонт которого возможен и предусмотрен документацией.
Неремонтопригодный объект (non-repairable item): Объект, ремонт которого не предусмотрен документацией или невозможен.

Электрические и электронные лампы, все полупроводниковые приборы, изоляторы, контактные провода сами по себе, ряд предметов быта (авторучки) не подлежат никакому ремонту.

Сложнее обстоит дело с двигателями ЭПС или самолётов. Их ремонт вполне возможен, но там где от них требуется безотказная работа - в пути, в полете - их ремонтировать нельзя.

Поэтому в ТН существует понятие невосстанавливаемых и восста-навливаемых объектов. Объект является восстанавливаемым, если в рассматриваемой ситуации проведение восстановления РСС предусмот-рено НТД. Невосстанавливаемый - объект, для которого в рассматри-ваемой ситуации проведение восстановления РСС не предусмотрено НТД.    

Таким образом, двигатели и целый ряд другого оборудования ЭПС

являются объектами ремонтируемыми, но невосстанавливаемыми в про-цессе тяги поездов. Все оборудование СЭ и ремонтируемое, и восстанавливаемое.