Порядок и методы отработки изделий на надежность

При выполнении НИОКР

 

Общий порядок проектирования изделий регламентирован комплексом стандартов по порядку их разработки и постановки на производство. Однако вопросы отработки изделий на надежность имеют ряд особенностей, которые специфичны для отдельных видов техники и выходят за рамки целей данной общетехнической системы стандартов.

Этап НИОКР является основным при отработке изделия. На этом этапе должно обеспечиваться, и подтверждается соответствие достигнутого уровня надежности разрабатываемого или модернизируемого изделия нормативным требованиям; на этом же этапе должны быть выявлены все основные слабые элементы конструкции, установлены отдельные причины отказов. Проводимые на этой стадии мероприятия по повышению надежности должны учитывать и

быть взаимосвязаны как с технологией изготовления, так и со стратегией технического обслуживания и ремонта техники. Типовая последовательность проведения мероприятий по отработке изделий на надежность на различных стадиях приведена в табл.3.5.

Различают отработку изделия на безотказность, ремонтопригодность и долговечность [25].

Для изделий авиационной техники и, в частности авиационных приборов и приборных комплексов в качестве конечной цели отработки набезотказность ставятся требования, чтобы:

любое отказное состояние (функциональный отказ) приводящее к возникновению катастрофической ситуации, оценивалось как событие не более частое, чем практически невероятное или чтобы суммарная вероятность возникновения катастрофической ситуации, вызванной отказными состояниями (функциональными отказами), для самолета в целом не превышало значения соответствующего на один час полета;

суммарная вероятность возникновения аварийной ситуации, вызванной отказными состояниями (функциональными отказами) для самолета в целом не превышала на один час полета; при этом рекомендуется, чтобы любое отказное состояние (функциональный отказ), приводящее к аварийной ситуации оценивалось как событие не более частое, чем крайне маловероятное;

суммарная вероятность возникновения сложной ситуации, вызванной отказными состояниями (функциональными отказами), для самолета в целом не превышала на один час полета; при этом рекомендуется, чтобы любое отказное состояние (функциональный отказ), приводящее к сложной ситуации, оценивалось как событие не более частое, чем маловероятное.

В электронной промышленности принята отработка элементной базы на основе минимальной наработки, понимая под этим наработку, в пределах которой изготовитель обеспечивает работоспособное состояние изделия. В дополнение к этому показателю нередко задают предельно допустимое значение интенсивности отказов в пределах этой наработки.

Для технических объектов, состоящих из большого числа элементов (что характерно для авиационной электронной приборной аппаратуры), и от функционирования которых требуется только, чтобы у них число отказов было не слишком велико, конструкция изделия отрабатывается по величине интенсивности отказов.

Отработка изделий на ремонтопригодность отличается от отработки изделий на безотказность и долговечность рядом специфических особенностей.

При отработке изделий на ремонтопригодность должно обеспечиваться выполнение следующих требований:

требования доступности, в соответствии с которыми в конструкции должен предусматриваться свободный доступ к местам технического обслуживания (ТО) и ремонта (Р) без демонтажа и разборки других изделий, входящих в техническую систему;

требования к легкосъемности, предусматривающие рациональное расчленение составных частей для операций ТО и Р, применение блочно-модульного принципа компоновки изделия, применение легкоразъемных способов крепления составных частей, подлежащих разборке;

требования к эргономическим свойствам изделия, включающих: обеспечение при проведении ТО и Р, учета физиологических и антропометрических свойств человека;

требования к восстанавливаемости составных частей предусматривающие возможность восстановления изношенных деталей, смену компонентов, применение сменных изнашивающихся поверхностей;

требования к контролепригодности, предусматривающие возможность выявления мест отказа, возможность использования встроенных диагностических средств;

требования к уровню стандартизации и унификации, обеспечивающие ограничение количества используемых типоразмеров средств для контроля состояния изделия, сборки и разборки, ограничение наименований изолирующих и смазывающих материалов, использование типовых технологических процессов ТО и Р;

требования безопасности при ТО и Р, предусматривающие возможность самопроизвольного включения движущихся частей и электрообеспечения, ограничения на использование пожаровзрывоопасных веществ при ТО и Р.

Во всех случаях число и трудоемкость ремонтных работ будут тем ниже, чем выше показатели безотказности и долговечности.

Испытания на ремонтопригодность заключаются в выполнении на испытываемых образцах определенного объема работ по ремонту, производимых с соблюдением требований технической документации и с регистрацией величин, необходимых для оценки показателей ремонтопригодности, эксплуатационной (ремонтной) технологичности и комплексных показателей, характеризующих ремонтопригодность и другие свойства надежности.

Испытания на ремонтопригодность подразделяются на испытания с возникающей необходимостью в проведении ремонта и с искусственно создаваемой необходимостью в проведении ремонта.

Испытания на ремонтопригодность с возникающей необходимостью в проведении ТО и Р изделий заключаются в том, что испытываемые образцы подвергаются нормальной или ускоренной эксплуатации в пределах установленной в программе испытаний наработки или срока службы, а необходимую для оценки ремонтопригодности информацию получают путем наблюдения за устранением возникающих в процессе испытаний отказов и неисправностей и выполнением плановых ТО и Р с периодичностью, предусмотренной технической документацией.

Испытания с создаваемой необходимостью в проведении ТО и Р заключаются в том, что необходимость в ТО и Р создают по заранее принятому плану путем преднамеренного внесения отказов и неисправностей в испытываемые изделия либо имитацией проведения ТО и Р на исправном изделии.

Опытные образцы вновь разрабатываемых изделий подлежат обязательным контрольным испытаниям на ремонтопригодность, являющимся составной частью предварительных испытаний.

Изделия серийного и массового производства подвергают контрольным испытаниям в случае модернизации изделий, приводящей к изменению показателей и характеристик ремонтопригодности.

 

 

 

Таблица 3.5

Типовая последовательность проведения мероприятий по отработке изделий на надежность при НИОКР

Этап разработки аванпроекта, решаемые задачи	Этап эскизного проекта, решаемые задачи	Этап технического проекта, решаемые задачи	Этап разработки рабочей документации, решаемые задачи
Анализ исходных требований. Анализ данных о достигнутых уровнях надежности аналогов. Предварительный выбор состава и определение показателей надежности составных частей (СЧ). Оценка ожидаемого уровня надежности образца. Обоснование выбранного варианта построения изделия. Составление раздела по надежности пояснительной записки.	Разработка программы обеспечения надежности (ПОН). Анализ требований к надежности изделий, установленных в ТЗ. Выбор схемных и конструктивных решений, обеспечивающих выполнение заданных требований по надежности. Разработка математических моделей расчета надежности изделия. Распределение требований к надежности составных частей. Составление разделов по надежности ТЗ на разработку СЧ. Моделирование процессов функционирования изделия. Оценка влияния внешних воздействующих факторов на надежность. Составление перечня возможных видов отказов. Выявление «слабых» по надежности СЧ. Составление перечня критериев отказов и предельных состояний. Анализ влияния последствий отказов СЧ на работоспособность изделия. Разработка мероприятий по предупреждению отказов и защите от их последствий. Планирование экспериментальной отработки изделий. Разработка программ и проведение испытаний макетов СЧ и изделия. Выбор способов резервирования. Предварительный расчет надежности. Предварительный выбор и обоснование системы контроля при эксплуатации. Предварительное установление параметров для диагностирования. Предварительное установление стратегий технического обслуживания и ремонта. Предварительное определение комплекта ЗИПа. Контроль реализации ПОН для СЧ.	Уточнение схемного и конструктивного построения изделия. Уточнение математических моделей надежности по результатам отработки изделия. Разработка режимов эксплуатации. Разработка программ и проведение испытаний макетов на влияние режимов и условий эксплуатации. Оценка показателя надежности. Составление перечня комплектующих изделий и материалов, лимитирующих надежность изделия. Выявление объектов и параметров комплектующих и материалов, подлежащих входному контролю. Оценка надежности комплектующих и материалов. Расчеты на прочность, тепловых режимов, уровня шума и вибраций. Выбор способов защиты от внешних и внутренних помех.   Оценка соответствия расчетных показателей надежности требованиям ТЗ. Уточнение системы контроля исправности изделия при эксплуатации. Разработка системы технического обслуживания и ремонта. Уточнение состава параметров, подлежащих диагностированию и требований к средствам диагностирования. Уточнение состава ЗИП. Анализ технологии изготовления СЧ с точки зрения обеспечения надежности. Контроль реализаций ПОН СЧ. Составление раздела по надежности пояснительной записки с указанием результатов проведенных работ на этапе технического проектирования.	Анализ технологии изготовления опытного образца. Анализ технологичности изделия. Уточнение перечня комплектующих и материалов, лимитирующих надежность. Контроль полноты конструктивных методов обеспечения надежности. Контроль соблюдения конструкторской документации. Расчеты размерных цепей механизмов и точности электронных схем с учетом требований к надежности. Разработка программ и методик испытаний изделий на надежность. Разработка специального испытательного оборудования. Разработка метрологического обеспечения испытаний. Уточнение правил эксплуатации. Разработка ремонтной и эксплуатационной документации. Экспериментальная проверка безопасности и живучести при нарушении условий эксплуатации. Проверка эффективности мероприятий и средств защиты от отказов. Анализ информации о результатах предварительных испытаний опытного образца. Оценка соответствия надежности опытного образца нормативным требованиям. Оценка надежности СЧ, комплектующих и материалов. Выявление причин отказов и неисправностей. Корректировка конструкторской документации по результатам испытаний опытного образца. Контроль реализации ПОН СЧ.

 

Исследовательские испытания на ремонтопригодность проводят с целью:

определения фактических количественных значений показателей и качественных характеристик ремонтопригодности (в том числе показателей и характеристик, включаемых в эксплуатационную и ремонтную документацию на изделие и используемых для разработки нормативов по ремонтопригодности изделий и для его аттестации по уровню ремонтопригодности);

выявление неудачных конструкторских решений ухудшающих приспособленность изделий к ТО и Р и выработки рекомендаций по их устранению и с другими целями.

Испытания на ремонтопригодность, как правило, совмещают с испытаниями других видов (например, с испытаниями на безотказность, долговечность, сохраняемость).

Методика испытаний должна содержать следующие разделы:

- способ создания необходимости в проведении ТО и Р испытываемых образцов;

- условия проведения испытаний и выполнения работ по ТО и Р;

- требования к относительной ошибке и доверительной вероятности определения показателей ремонтопригодности;

- формулы для расчета показателей ремонтопригодности, требования к точности вычислений;

- перечень регистрируемых величин при наблюдениях за выполнением работ по ТО и Р;

- методы обработки результатов наблюдений;

- перечень испытательного и контрольного оборудования;

- формы для представления результатов испытаний.

Способ определения необходимости в проведении ТО и Р выбирают в зависимости от конструктивных особенностей изделия. Для изделий, у которых значительная доля затрат на ТО и Р приходится на контрольно-диагностические работы, наиболее целесообразно преднамеренное создание отказов и неисправностей.