Ключевые понятия и классификация технических состояний оборудования

Переходы между состояниями: от повреждения к отказу

Оборудование меняет своё техническое состояние (ТС) в результате возникновения повреждений или отказов. Повреждение — это нарушение исправности объекта, при котором его работоспособность сохраняется. Однако повреждение является предвестником потенциальной проблемы: со временем оно может развиться в отказ, то есть полную потерю работоспособности. Простой пример: царапина на изоляции платы сначала не мешает работе устройства, но под воздействием влаги и пыли может привести к короткому замыканию и выходу прибора из строя.

Дефекты и неисправности: в чём разница?

В инженерии надёжности и диагностике также оперируют понятиями «дефект» и «неисправность». Дефект — это любое отдельное несоответствие изделия установленным нормам или параметрам. Он может быть конструктивным (ошибка в проекте) или производственным (ошибка при изготовлении). Дефекты выявляются, как правило, на этапах производства или ремонта, например, при дефектации деталей.

Неисправность — это состояние объекта, при котором он неисправен. В отличие от дефекта, этот термин применяется в основном в период эксплуатации, хранения или транспортировки. Неисправный объект может иметь один или несколько дефектов. Важно, что не все объекты характеризуются «неисправностью» — например, так не говорят о топливе или химикатах с отклонениями в параметрах.

Исправность vs. Работоспособность: иерархия состояний

Ключевое различие между этими понятиями в их объёме. Работоспособность означает, что объект выполняет свои основные функции. Исправность — более строгое требование: объект должен соответствовать всем, включая второстепенные, нормам документации. Таким образом, исправный прибор всегда работоспособен, но работоспособный может быть неисправным (например, иметь косметический дефект, не влияющий на основную функцию).

Классификация технических состояний по ГОСТ

Согласно стандарту ГОСТ 27.002-89, выделяются следующие виды состояний:

• Исправное/Неисправное: Соответствие или несоответствие всем требованиям документации.
• Работоспособное/Неработоспособное: Способность или неспособность выполнять заданные функции.
• Предельное состояние: Состояние, при котором дальнейшая эксплуатация невозможна или нецелесообразна.

В диагностике также используется понятие правильного функционирования — когда объект в конкретный момент времени корректно исполняет предписанные алгоритмы. Интересно, что неработоспособный в целом объект может правильно функционировать в каком-то отдельном режиме, если повреждённый узел в этом режиме не задействован.

Взаимосвязь состояний: теория множеств

Все возможные технические состояния можно представить как систему вложенных множеств. Если визуализировать их в виде диаграммы, то множество исправных состояний (И) будет полностью входить в множество работоспособных состояний (Р), а то, в свою очередь, — в множество состояний правильного функционирования (ПФ) для определённого режима.

Это соотношение описывается формулами:

Из этой модели следуют важные выводы:

• Исправный объект всегда работоспособен и функционирует правильно.
• Неисправный объект может оставаться работоспособным (область пересечения ).
• Неработоспособный объект может в каком-то режиме функционировать правильно (область пересечения ).
• Объект с неправильным функционированием всегда неисправен и неработоспособен.

Полное множество состояний описывается объединением:

Практическое значение для диагностики

Для упрощения диагностики каждый вид состояния (исправность, работоспособность) делят на группы, характеризующиеся общими свойствами. Переход между группами обычно означает появление обобщённого дефекта. Задача проверки — определить вид состояния (например, «работоспособен»), а задача поиска неисправности — идентифицировать группу дефектов, которая к этому состоянию привела.

Важно помнить, что дефект не всегда равен отказу. Отказ — это следствие одного или нескольких критических дефектов. В диагностике обычно фокусируются на дефектах, которые приводят к отказам элементов или систем.

Динамика технического состояния

Уровень ТС объекта постепенно снижается под влиянием эксплуатационных факторов, ведущих к повреждениям, отказам и, в конечном счёте, к предельному состоянию. Повысить уровень ТС можно с помощью технического обслуживания и ремонта. Классический пример: перегоревшая сигнальная лампа на панели прибора — это повреждение (нарушена исправность, но работоспособность сохранена). А вот выход из строя следящей системы гирокомпаса — это уже отказ, делающий дальнейшее использование прибора невозможным до устранения причины.