Общий логико-вероятностный метод

Необходимость распространения ЛВМ на немонотонные процессы привела к созданию общего логико-вероятностного метода(ОЛВМ). В ОЛВМ расчета надежности аппарат математической логики используется для первичного графического и аналитического описания условий реализации функций отдельными и группами элементов в проектируемой системе, а методы теории вероятностей и комбинаторики применяются для количественной оценки безотказности и/или опасности функционирования проектируемой системы в целом. Для использования ОЛВМ должны задаваться специальные структурные схемы функциональной целостности исследуемых систем, логические критерии их функционирования, вероятностные и другие параметры элементов.

В основе постановки и решения всех задач моделирования и расчета надежности систем с помощью ОЛВМ лежит так называемый событийно-логический подход. Этот подход предусматривает последовательное выполнение следующих четырех основных этапов ОЛВМ:

• этап структурно-логической постановки задачи;
• этап логического моделирования;
• этап вероятностного моделирования;
• этап выполнения расчетов показателей надежности.

Метод деревьев отказов

Метод Марковского моделирования

 

Основные виды и задачи испытаний. Основные испытания, проводимые в течение жизненного цикла изделий РКТ.

Основным источником получения объективной информации о реальных свойствах изделия, его функционировании и причинах возникающих отказов являются экспериментальные исследования, проводимые как на реальных изделиях, так и на их макетах и моделях. В совокупности экспериментальные исследования (отработка) представляют собой процесс взаимосвязанных испытаний.

Испытания – это экспериментальное определение количественных и (или) качественных характеристик свойств изделия как результата воздействия на него внешних и внутренних факторов при его функционировании, а также при моделировании самого изделия и (или) воздействия на него.

Для изделий ракетно-космической техники испытания (экспериментальная отработка) являются одной из наиболее дорогостоящих стадий создания. На них может затрачиваться от 30% до 90% общей стоимости программы. С помощью испытаний решается до 90% всех технических проблем, возникающих при создании и эксплуатации изделий.

Классификация испытаний обширна и многообразна. Можно предложить достаточно много классификационных признаков. Охарактеризуем некоторые из них, рассмотрев таблицу 9.

Испытания изделий ракетно-космической техники могут иметь два и более признаков, а наименование испытаний, если необходимо, может включать перечисление видов. Например – государственные полигонные контрольные натурные сокращенные функциональные испытания. Наиболее всестороннюю и ценную информацию для оценки и контроля надежности дают исследовательские испытания, а также эксплуатация изделий.

Таблица 9

Виды испытаний и их определения

Признак	Вид испытаний	Определение вида испытаний
Назначение испытаний	Исследовательские	Испытания, проводимые для изучения определенных характеристик свойств изделия
Контрольные	Испытания, проводимые для контроля качества изделия
Сравнительные	Испытания аналогичных по характеристикам или одинаковых изделий, проводимые в идентичных условиях для сравнения характеристик и свойств
Определительные	Испытания, проводимые для определения значений характеристик изделия с заданными значениями показателей точности и (или) достоверности
Уровень проведения испытаний	Государственные	Испытания изделий, проводимые головной организацией по государственным испытаниям, или приемочные испытания, проводимые государственной комиссией или испытательной организацией, которой предоставлено право их проведения
Межведомственные	Испытания изделий, проводимые комиссией из представителей нескольких заинтересованных министерств и (или) ведомств
Ведомственные	Испытания, проводимые комиссией из представителей заинтересованного министерства или ведомства
Этапы разработки	Доводочные	Исследовательские испытания, проводимые при разработке изделия с целью оценки влияния вносимых в него изменений для достижения заданных значений показателей его качества
Предварительные	Контрольные испытания опытных образцов изделия с целью определения возможности его предъявления на приемочные испытания
Приемочные	Контрольные испытания опытных образцов изделий единичного производства с целью решения вопроса о целесообразности постановки этого изделия на производство и (или) использования по назначению

Окончание таблицы 9

Условия и место проведения испытаний	Лабораторные	Испытания изделий, проводимые в лабораторных условиях
Стендовые	Испытания изделий, проводимые на испытательном оборудовании
Полигонные	Испытания изделий, проводимые на испытательном полигоне
Натурные	Испытания изделия в условиях, соответствующих условиям его использования, с непосредственным оцениванием или контролем определяемых характеристик его свойств
Испытания с использованием моделей	Испытания, сочетающие расчеты на математических и физико-математических моделях и натурные испытания изделия или его составных частей
Эксплуатационные	Испытания изделия, проводимые при эксплуатации
Продолжительность испытаний	Нормальные	Испытания, методы и условия проведения которых обеспечивают получение необходимого объема информации о характеристиках свойств изделия в такой же интервал времени, как и в предусмотренных условиях эксплуатации
Ускоренные	Испытания, методы и условия проведения которых обеспечивают получение необходимой информации о характеристиках свойств изделия в более короткий срок, чем при нормальных испытаниях
Сокращенные	Испытания, проводимые по сокращенной программе
Определяемые характеристики	Функциональные	Испытания, проводимые с целью определения показателей назначения изделия
Испытания на надежность	Испытания, проводимые для определения показателей надежности в заданных условиях
Испытания на безопасность	Испытания, проводимые для определения показателей безопасности
Испытания на транспортабельность	Испытания, проводимые для определения пригодности к транспортированию определенными видами транспорта
Граничные испытания	Испытания, проводимые для определения зависимостей между предельно допустимыми значениями параметров изделия и режимом эксплуатации
Технологические испытания	Испытания, проводимые при изготовлении изделия с целью оценки его технологичности

Исследовательские (лабораторные, отработочные, конструкторско-доводочные) испытания являются неотъемлемой частью процесса создания изделия. Эти испытания необходимы для проверки физических процессов и принципов функционирования, правильности, полноты и эффективности принятых конструкторских и технологических решений, определения рациональных путей достижения, подтверждения и демонстрации соответствия параметров и характеристик опытных изделий заданным значениям, оценки эффективности и достаточности мероприятий, принимаемых и реализуемых в процессе производства, экспериментальной отработки и приемочных испытаний опытных изделий.

Особенности исследовательских (отработочных) испытаний определяются целевым назначением техники, сложностью создаваемых изделий, их технико-экономическими показателями, степенью преемственности конструкторских и технологических решений, стандартизации и унификации и наличием необходимой для полной отработки изделий экспериментальной базы и ее ведомственной принадлежности.

Сравнительно недорогие и простые изделия чаще всего выгоднее отрабатывать сразу, без отработки составных частей. Сложные дорогостоящие изделия, состоящие из совокупности механических, пневмогидравлических, электромеханических, радиоэлектронных и других составных частей, отрабатываются последовательно: сначала отработка ведется автономно для отдельных приборов и элементов конструкции на соответствие требованиям выданных на них технических заданий, а затем комплексно для всего изделия в целом или крупных его составных частей.

По мере усложнения объекта испытаний и в соответствии с иерархической структурой изделия усложняются испытательные средства и средства имитации реальных условий функционирования.

Отработка изделия считается полной, если экспериментально проведена циклограмма его функционирования и последние испытания (или серии испытаний) прошли без отказов.

Любые испытания проводятся в определенных условиях (реальных или моделируемых). Под условиями испытаний понимается совокупность воздействий на объект и режимов его функционирования. К ним относятся:

· внешние воздействия, как естественные, так и искусственно создаваемые;

· внутренние факторы, вызываемые функционированием объекта (например, нагрев как результат трения сопрягаемых деталей или прохождения электрического тока);

· режимы функционирования объекта;

· способы и место установки, монтажа, крепления объекта испытаний и др.

Испытания изделий, в том числе и космических средств, проводятся в системе испытаний, которая представляет совокупность исполнителей, средств испытаний и объектов испытаний, взаимодействующих по правилам, установленным в НТД.

Под исполнителями понимается организованная совокупность организаций или отдельных лиц, располагающая необходимыми средствами испытаний и взаимодействующая с объектами испытаний по установленным правилам.

Средства испытаний – техническое устройство или их совокупность, а также математическое и программное обеспечение, применяемые для проведения испытаний. К средствам испытаний относятся испытательное оборудование, средства измерений, регистрации и обработки результатов, основные и вспомогательные материалы (реактивы, растворители, жидкости, газы и др.), применяемые в процессе испытаний.

Объект испытаний – это изделия, подвергаемые испытаниям.

В зависимости от вида изделий и программы испытаний объектом испытаний может являться единичное изделие или партия изделий, подвергаемая сплошному или выборочному контролю.

Объектом испытаний может быть также макет или модель изделия, и решение по результатам испытаний может относиться непосредственно к макету или модели. Однако если при испытаниях какого-либо изделия некоторые элементы заменены моделями или отдельные характеристики изделия определены на моделях, то объектом испытаний остается само изделие, оценку характеристик которого получают на основе испытаний модели.

22. Анализ основных причин отказов изделий и их последствий. ЭТО ХУЙНЯ Наверно

В теории надежности понятие отказа является основным. Понимание физической сущности отказов – важнейшее условие успешной деятельности специалиста по обеспечению надежности.

Для поиска отказа необходимо знать его последствия, а для устранения – причины отказа.

Причина отказа – явления, процессы, события и состояния, вызвавшие возникновения отказа объекта.

Причинами отказов могут быть:

· ошибки, допущенные при проектировании (конструировании), производстве и ремонте;

· естественные процессы износа и старения;

· нарушения правил и условий эксплуатации;

Причины отказов, обусловленные процессами износа и старения, могут быть обусловлены следующими факторами:

· разрушения усталостного характера, вызванныепостоянным действием расчетных эксплуатационных нагрузок (вибрации и перегрузки транспортирования, суточные и сезонные колебания температур, атмосферные осадки, радиационное воздействие Солнца и др.);

· разрушения и необратимые деформации, вызванные действием экстремальных эксплуатационных нагрузок: акустическое и тепловое воздействие на РКН при пуске, в полете и др.;

· изменение свойств рабочих жидкостей и смазок, используемых в КСр: вязкости, плотности, химического состава, однородности;

· разрушение защитных и лакокрасочных покрытий;

· коррозия металлических конструкционных материалов и др.

К эксплуатационным причинам отказов относятся повреждения всех видов, вызванные небрежностью, неподготовленностью личного состава, а также нарушения условий эксплуатации.

Последствия отказа – явления, процессы, события и состояния, возникшие при отказе изделия и находящиеся в непосредственной причинной связи с ним.

Последствия отказов, наиболее вероятные отказы, соответствующие данным последствиям, а также способы их устранения приводятся в эксплуатационной документации на агрегат (систему) технологического оборудования СК.

Для удобства рассмотрения классификация отказов по видам отказов и определения самих видов отказов приведены в таблице 1.

Применительно к содержанию этой таблицы сделаем несколько дополнительных замечаний и пояснений, необходимость которых проистекает от известной условности всякой классификации. Так, при разделении отказов на внезапные и постепенные необходимо учитывать, что "постепенность" или "внезапность" отказа может определяться не только истинным механизмом его развития, но и частотой наблюдений за состоянием изделий. Понятно, что при частом, тем более непрерывном контроле параметров состояния какого-то узла имеется возможность фиксировать малейшие их изменения и при необходимости принимать соответствующие, например профилактические, меры. Тем самым исключается скачкообразный выброс параметра за поле допуска, а может быть, и появление самого отказа по этому параметру. При отсутствии же наблюдений даже весьма характерный "постепенный" отказ может представляться как внезапный. Сказанное следует учитывать при обработке статистических данных об отказах.

Например, в электрической лампе отказ возникает внезапно, так как визуально контролируется только ее свечение при подаче напряжения. Если бы процесс изменения электрического сопротивления нити накаливания лампы в результате испарения металла контролировался более глубоко, то наступление отказа могло быть предсказано по изменению контролируемого параметра.

По существу, внезапные отказы характеризуют незнание сущности процесса, невозможность или нецелесообразность его контроля.

Далее, деление отказов на зависимые и независимые также не абсолютно, поскольку наши возможности по выявлению взаимовлияния в работе элементов изделия в достаточной степени ограниченны. Тем не менее вопрос этот очень важен при построении той или иной модели надежности, так как учет зависимости отказов серьезно усложняет создаваемую модель со всеми вытекающими последствиями.

Чрезвычайно актуальным являемся разделение отказов по причинам, хотя это и далеко не всегда возможно В тех случаях, когда это удается сделать, проводятся мероприятия, направленные на предотвращение подобных отказов в будущем, в том числе доработки техники, технологических процессов и т.д. Если оказывается, что доработка эффективна, то в последующем при анализе статистики такой отказ относят к незачетным и он не подлежит учету при оценке надежности.

Таблица 1

Классификация отказов

Классификационный признак	Виды отказов	Определение отказа
– 1 –	– 2 –	– 3 –
По характеру изменения параметров	Внезапный	Отказ, характеризующийся скачкообразным изменением значений одного или нескольких параметров объекта
Постепенный	Отказ, возникающий в результате постепенного изменения значений одного или нескольких параметров объекта
По связи между отказами	Независимый	Отказ, не обусловленный другими отказами
Зависимый	Отказ, обусловленный другими отказами
По устойчивости	Сбой	Самоустраняющийся отказ или однократный отказ, устраняемый незначительным вмешательством
Перемежающийся	Многократно возникающий самоустраняющийся отказ одного и того же характера
По причине возникновения отказа	Конструктивный	Отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленных правил или норм проектирования или конструирования
Производственный	Отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленного процесса изготовления или ремонта, выполненного на ремонтном предприятии
Эксплуатационный	Отказ, возникший по причине, связанной с нарушением установленных правил или условий эксплуатации

 

Окончание таблицы 1

– 1 –	– 2 –	– 3 –
По периоду эксплуатации, на котором возникает отказ	Приработочный	Отказ периода приработки
Отказ периода нормальной эксплуатации	(Определение отказа содержится в названии вида отказа)
Деградационный	Отказ, обусловленный естественными процессами старения, изнашивания, коррозии и усталости при соблюдении всех установленных правил и норм проектирования, изготовления и эксплуатации
По способу обнаружения	Явный	Отказ, обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования при подготовке объекта к применению или в процессе его применения по назначению
Скрытый	Отказ, не обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования, но выявляемый специальными методами диагностирования

 

 

Пример шкалы для установления категории тяжести последствий отказов

Категория тяжести последствий отказов	Характеристика тяжести последствий отказов
IV	Отказ, который быстро и с высокой вероятностью может повлечь за собой значительный ущерб для самого объекта и/или окружающей среды, гибель или тяжелые травмы людей, срыв выполнения поставленной задачи
III	Отказ, который быстро и с высокой вероятностью может повлечь за собой значительный ущерб для самого объекта и/или для окружающей среды, срыв выполняемой задачи, но создает пренебрежимо малую угрозу жизни и здоровью людей
II	Отказ, который может повлечь задержку выполнения задачи, снижение готовности и эффективности объекта, но не представляет опасности для окружающей среды, самого объекта и здоровья людей
I	Отказ, который может повлечь снижение качества функционирования объекта, но не представляет опасности для окружающей среды, самого объекта и здоровья людей

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(справочное)

Пример матрицы «Вероятность отказа - тяжесть последствий» для ранжирования отказов при АВПО

Ожидаемая частота возникновения	Тяжесть последствий
Катастрофический отказ (категория IV)	Критический отказ (категория III)	Некритический отказ (категория II)	Отказ с пренебрежимо малыми последствиями (категория I)
Частый отказ	А	А	А	С
Вероятный отказ	A	А	B	C
Возможный отказ	A	B	B	D
Редкий отказ	A	B	C	D
Практически невероятный отказ	B	C	C	D

Ранги отказов:

А - обязателен углубленный количественный анализ критичности,

В - желателен количественный анализ критичности,

С - можно ограничиться качественным анализом,

D - анализ не требуется.