Виды изделий и их состояний, рассматриваемые в теории надежности.

Изделием называют любой объект (элемент, устройство, подсистема, функциональная единица или система), который можно рассматривать в отдельности. В общем случае изделие может состоять из технических средств, программных средств или их сочетания и может в частных случаях включать людей, его эксплуатирующих, обслуживающих и ремонтирующих.

Различают изделия и продукты. Изделиями являются результаты работы производственного предприятия, количество которых характеризуется дискретной величиной, исчисляемой, например, в экземплярах, штуках и т.д. К изделиям относятся, например, приборы, детали машин, агрегаты, узлы и т.д.

Продуктами являются результаты работы производственного предприятия, количество которых характеризуется непрерывной величиной, исчисляемой, например, в килограммах, метрах, литрах, кубических метрах и т.д. К продуктам относятся, например, топливо, газы, взрывчатые вещества, горюче-смазочные материалы и т.д.

В дальнейшем будем говорить о надежности изделий.

В общем случае изделия могут рассматриваться как системы или как элементы. Под системой понимают совокупность элементов, объединенных конструктивно или функционально для выполнения некоторых требуемых функций. В свою очередь, под элементом понимают составную часть изделия, рассматриваемую при проведении анализа как единое целое, не подлежащее дальнейшему разукрупнению. Понятия системы и элемента относительны: изделие, считавшееся системой в одном исследовании, может рассматриваться как элемент, если изучается изделие большего масштаба (или, как еще говорят, суперсистема по отношению к данной системе). Иногда объединение каких-то элементов именуют подсистемой в рассматриваемой системе. Деление системы на элементы зависит также от характера задачи, от требуемой точности и проводимого исследования, от уровня наших представлений об изделии и т.д.

Ранее уже говорилось, что важнейшей задачей теории надежности является различение того множества состояний, в которых может находиться изделие. К числу основных из этих состояний относятся следующие:

· исправное состояние (исправность) – это состояние изделия, при котором оно соответствует всем требованиям нормативно - технической, проектной и конструкторской документации;

· работоспособное состояние (работоспособность) – состояние изделия, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствует требованиям нормативно-технической, проектной и конструкторской документации;

· предельное состояние – это состояние изделия, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна
либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.

Антонимами терминам "исправность" и "работоспособность" являются термины " неисправность " и " неработоспособность " соответственно с вполне очевидным их содержанием.

В связи с приведенными выше определениями работоспособности и исправности введем в рассмотрение два очень важных события, о которых говорят, что они наступают при утрате данных состояний.

Первое из них, заключающееся в нарушении работоспособности изделия, называется отказом. Это понятие является центральным во всей теории надежности. Заметим, что для сложных изделий понятие отказа удается сформулировать не всегда. Подробней об этом будет сказано в последующих главах книги.

Нарушение работоспособного состояния, или отказ, является очевидным, когда изделие утратило способность функционировать. Более сложным представляются случаи, когда изделие функционирует, но с существенными изменениями выходных параметров. С целью исключения субъективного подхода в определении отказов в нормативно-технической или эксплуатационной документации устанавливается признак или совокупность признаков неработоспособного состояния изделия. Эти признаки называются критерием отказа. Событие, заключающееся в нарушении исправности изделия или его составных частей, называется повреждением.

Из сказанного следует, что понятия исправности и повреждения являются более широкими, чем работоспособность и отказ соответственно. Работоспособное изделие, в отличие от исправного, удовлетворяет лишь тем требованиям, которые обеспечивают его нормальное функционирование при выполнении заданных функций. Другим же требованиям (например, к внешнему виду) оно может и не удовлетворять. Таким образом, работоспособное изделие может быть исправным, а может быть и неисправным. Диаграмма переходов изделия из состояния в состояние показана на рис.3.

 

Рис.3. Переходы изделий из одного состояния в другое:

состояния: И – исправное, Р – работоспособное, НИ – неисправное, НР – неработоспособное, П – предельное;

события: О – отказ, Пв – повреждение, РО – ресурсный отказ, В – восстановление

 

Сделаем необходимые пояснения к рис.3 и еще раз напомним некоторые определения. Изделие, находящееся в исправном состоянии, может перейти в неисправное, но работоспособное. Событие, в результате свершения которого осуществлен этот переход, называется повреждением. Если изделие переходит в неработоспособное состояние, то это событие называется отказом. Переходы (переводы) изделия из неисправного в исправное, из неработоспособного в работоспособное состояния называются восстановлением.

К восстановлению относятся следующие операции:

· идентификация отказа, т.е. определение его места и характера;

· принятие решения о способе восстановления (с заменой неработоспособного элемента или без замены) с оформлением установленных документов;

· замена неработоспособного элемента на работоспособный из состава одного из комплектов ЗИП;

· регулировка, настройка и другие вспомогательные операции восстановления неработоспособного элемента;

· контроль технического состояния сопрягаемых элементов;

· контроль работоспособности объекта в целом;

· оформление соответствующих документов.

Из определений видов технических состояний следует, что требования к исправному состоянию являются более полными, чем требования к работоспособному состоянию. Если объект исправен, то он всегда работоспособен, а вот работоспособный объект может быть неисправен. Неработоспособный объект всегда неисправен.

В зависимости от возможности проведения восстановления изделия подразделяются на восстанавливаемые и невосстанавливаемые.

Если в рассматриваемой ситуации проведение восстановления работоспособного состояния изделия предусмотрено в нормативно-технической, проектной или конструкторской документации, то его относят к восстанавливаемым; если не предусмотрено – то к невосстанавливаемым.

К изделиям, восстановление которых вообще не предусматривается, относятся элементы электро-, радиотехнических устройств (полупроводниковые приборы, интегральные схемы, резисторы, конденсаторы и др.), индикаторные и осветительные приборы, элементы пневмо-, гидроаппаратуры (фильтры, мембраны и др.).

В зависимости от этапа эксплуатации в классификации ракетно-космических комплексов на восстанавливаемые и невосстанавливаемые можно выделить два характерных случая:

1) отсутствует физическая возможность проведения восстановления работоспособности РКК. Например, приборы системы управления РН, восстановление работоспособного состояния которых возможно на всех этапах наземной эксплуатации, в процессе выведения КА на орбиту являются невосстанавливаемыми;

2) отсутствует резерв времени на восстановление работоспособности РКК. Например, в случае возникновения отказа как в технологическом оборудовании, так и на самой РКН на этапе подготовки ее к пуску, если время восстановления работоспособности больше располагаемого резерва времени, то они также являются невосстанавливаемыми.

Переход объекта в предельное состояние осуществляется в результате ресурсного отказа.

Примерами ресурсных отказов являются усталостные трещины опор пускового устройства; остаточные деформации стрелы транспортно-установочного агрегата; уменьшение сопротивления изоляции бортовой кабельной сети ниже установленного предела.

Признак или совокупность признаков предельного состояния – критерий предельного состояния – устанавливается в нормативно-технической или конструкторской документации.

Признаки предельного состояния:

а) для невосстанавливаемых изделий:

· возникновение отказа;

· достижение заранее установленных назначенного срока службы или наработки;

б) для восстанавливаемых изделий:

· невозможность или нецелесообразность дальнейшей эксплуатации в результате следующих причин: невозможность поддержания показателей безопасности, безотказности и эффективности применения в допустимых пределах; затраты на ремонт сравнимы со стоимостью нового образца или ремонт не обеспечивает необходимой степени восстановления ресурса;

· восстановление работоспособного состояния возможно только с помощью капитального ремонта.

В свою очередь, восстанавливаемые изделия в зависимости от приспособленности к проведению ремонта подразделяются на ремонтируемые и неремонтируемые.

Изделия, ремонт которых возможен и предусмотрен нормативно-технической, ремонтной или конструкторской документацией, называют ремонтируемыми, в противном случае – неремонтируемыми.

Примерами неремонтируемых изделий могут служить пружина клапана, диафрагма топливного насоса и другие, а также все невосстанавливаемые изделия.