Надежность как составляющая качества технических объектов

 

В предыдущих разделах кратко были рассмотрены вопросы обострения проблемы надежности технических устройств, систем и объектов по мере расширения техносферы, развития научно-технического прогресса, а также последствия низкой надежности техники. Все орудия труда, машины, сооружения создавались человеком с единственной целью – более полного удовлетворения своих постоянно растущих потребностей путем использования этих технических средств по функциональному назначению. И в процессе этого использования они смогут удовлетворить потребности человека лишь в том случае, если они выполняют функции, ради которых созданы, т.е. обладают совокупностью потребительских качеств.

Каждой вещи, изделию, виду продукции свойственны свои, особые, присущие только им показатели качества. Когда мы покупаем продукты питания, для нас важно, чтобы они были свежими, питательными, вкусными. Приобретая ткань, мы интересуемся не только ее внешним видом, но и ее плотностью, прочностью на растяжение и на разрыв, узнаем, сильно ли она мнется, линяет, садится ли после стирки. Для оценки качества изделий промышленного назначения существуют свои технические показатели, параметры, характеристики. Например, для оценки качества тепловоза необходимо учитывать в первую очередь функциональные показатели – мощность, скорость, силу тяги (при трогании, на руководящем подъеме), удельный расход топлива на единицу выполненной работы и др.

По каждому виду технического устройства имеется свой набор параметров, показателей качества, указанных в паспорте. Однако можно ли, посмотрев паспорт, например, нового станка и узнав его технические характеристики, сделать безапелляционный вывод о качестве этого станка? Любой опытный производственник скажет: «Давайте все же предварительно испытаем станок в работе». И с таким предложением трудно не согласиться. Дело в том, что все паспортные показатели и параметры характеризуют лишь технические возможности станка, но эти возможности реализуются только при производственной эксплуатации станка. Причем различные машины могут вести себя в работе по-разному. Один станок работает устойчиво, безотказно, длительное время подтверждает свои первоначальные технические показатели, другой, наоборот, часто простаивает из-за тех или иных неисправностей, его первоначальные характеристики (точность, производительность и др.) быстро снижаются. Совершенно естественно, что при оценке качества любой машины важны не только ее высокие номинальные технические данные, но и ее фактическая способность безотказно работать в течение возможно более длительного времени, сохраняя свои первоначальные технические характеристики. Ведь любой «инструмент, машина… служат в процессе труда лишь до тех пор, пока они сохраняют свою первоначальную форму, пока они завтра могут вступить в процесс труда в той самой форме, как и вчера»[1].

Каждому понятно, что ни один станок, как бы отлично он ни был сделан, не может работать бесконечно долго без единой неисправности, без постепенного ухудшения своих первоначальных характеристик. Любое техническое устройство может проработать безотказно лишь некоторое положенное для него, строго обоснованное время, зависящее от заложенного ресурса и от конкретных условий эксплуатации, и потребует восстановления потерянной работоспособности путем ремонта или замены элементов.

Таким образом, каждое техническое устройство обладает в той или иной степени способностью, свойством сокращать в течение эксплуатации свои начальные характеристики и способность выполнять заданные функции, т.е. сохранять исправность, работоспособность, и это свойство определяет надежность ТО. Следовательно, физический смысл надежности изделия заключается в его свойстве сохранять свои эксплуатационные характеристики во времени. Очевидно, чем дольше изделие сохраняет свою исправность, работоспособность, чем реже отказывает, тем оно надежнее. Иными словами, надежность как свойство изделия, машины, станка является одной из составляющих общего качества наряду с функциональными, технологическими, экономическими и эргономическими показателями этих изделий. Таким образом, высокое качество изделия должно включать в себя не только высокие показатели таких его свойств, как производительность, скорость, мощность, точность и др., но и его высокую надежность. Эти составляющие качества органически взаимосвязаны, имеют значение только во взаимодействии друг с другом.

Сама по себе отдельно взятая надежность еще не определяет высокого качества станка, машины, локомотива. Они могут быть исключительно надежными, но обладать очень несовершенными техническими характеристиками – малой мощностью, малой производительностью, низкой точностью, скоростью (например, лом, кувалда). Но, с другой стороны, какими бы отличными начальными характеристиками ни обладал технический объект, если он будет ненадежным в работе, его высокие технические данные не могут быть полноценно использованы (например, высокопроизводительный, но ненадежный пневмоинструмент – перфоратор).

Итак, надежность – это одна из обязательных составляющих качества любого технического объекта, часть его качества. Однако, являясь лишь одним из элементов качества, надежность существенно отличается от всех других его элементов, от остальных его свойств:

– надежность является наиболее общим комплексным свойством, характеризующим качество любого технического изделия, машины, прибора;

– это единственное общее свойство огромного большинства промышленных изделий;

– реализуется во времени, все остальные свойства имеют мгновенные значения;

– не подлежит инструментальному измерению, а определяется расчетами (вероятностными или статистическими).

Комплексность свойства «надежность» состоит в том, что техническое устройство считается тем надежнее, чем реже оно отказывает, чем дольше работает до потери работоспособности, чем проще и дешевле восстанавливается после отказа. Для более полной и детальной оценки вводят в рассмотрение частные свойства, формирующие комплексное свойство «надежность», – безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость. Для их определения следует рассмотреть состояния, в которых могут находиться ТО, и события, под которыми понимают переходы ТО из одного состояния в другое.

Исправным состоянием ТО (например, локомотива или его узла, детали) называется такое, при котором оно удовлетворяет всем требованиям нормативно-технической документации. Если ТО не удовлетворяет хотя бы одному из этих требований, то оно находится в неисправном состоянии. Находясь в неисправном состоянии, ТО может быть работоспособным или неработоспособным в зависимости от степени влияния неисправности на выполнение рабочих функций ТО в конкретных условиях эксплуатации. Под отказом ТО (например, локомотива, его узла) понимается событие, заключающееся в потере им работоспособности и нарушении установленного порядка нормальной эксплуатации и ремонта. Дефект ТО – это неисправность, которая не вызывает нарушения установленного порядка нормальной эксплуатации и ремонта. Отказом узла или детали ТО считается событие, приведшее к потере их работоспособности и требующее ремонта или замены узла или детали.

Безотказностью ТО (или его узла, детали) называется свойство непрерывно сохранять работоспособность в течение требуемого времени в конкретных условиях эксплуатации.

Под долговечностью ТО (узла, детали) понимается свойство длительно, с возможными перерывами на ремонт сохранять работоспособность до отказа или другого предельного состояния.

Ремонтопригодность ТО – это его свойство, заключающееся в приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и дефектов.

Под сохраняемостью ТО понимается его свойство непрерывно сохранять рабочие свойства в заданных пределах в течение требуемого времени в конкретных условиях хранения.

На основании сказанного выше можно определить надежность ТО как его комплексное свойство, обусловленное безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью.

Рассмотренная составляющая качества любого технического объекта – его надежность – проявляется во времени работы, эксплуатации в конкретных условиях, поэтому надежность оценивается количественными показателями, определяемыми на основе обработки опытно-статистических данных методами математической статистики и теории вероятностей.