Объекты надежности и базовые определения
В области надежности ключевые понятия и определения сформулированы применительно к техническому объекту. Согласно ГОСТ 27.002-89, под таким объектом понимается изделие, сооружение или система, а также их составные части — подсистемы, сборочные единицы, детали, компоненты или элементы. Эти объекты рассматриваются с точки зрения их надежности на всех этапах жизненного цикла: от проектирования и производства до испытаний, эксплуатации и ремонта. В качестве примеров могут выступать как сложные радиотехнические системы (РТС), обеспечивающие безопасность мореплавания, так и отдельные приборы (например, лаг), их узлы или даже базовые элементы.
Каждый объект обладает качеством — совокупностью свойств, которые определяют его способность выполнять заданные функции в соответствии с назначением. Надежность является одним из фундаментальных свойств в этой совокупности.
Надежность определяется как свойство объекта сохранять во времени, в установленных пределах, значения всех параметров, характеризующих его способность выполнять требуемые функции. Это сохранение должно обеспечиваться в заданных режимах и условиях применения, а также при техническом обслуживании, ремонтах, хранении и транспортировании.
Данное определение подчеркивает несколько важных аспектов. Во-первых, акцент делается на непрерывности выполнения объектом своих функций. Во-вторых, вводится понятие «установленные пределы», которые задают границы допустимых изменений параметров. В-третьих, оценка надежности всегда привязана к определенному промежутку времени. Например, для эхолота основной функцией является измерение глубины под килем судна. Он сможет корректно выполнять эту задачу на протяжении всего рейса только в том случае, если его ключевые параметры (частота посылок импульсов, направленность вибратора и др.) будут оставаться в заданных технических пределах.
Структура комплексного свойства надежности
Надежность — это комплексное свойство, которое, в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации, складывается из комбинации нескольких базовых свойств: безотказности, ремонтопригодности, долговечности и сохраняемости.
Безотказность — это свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение заданного времени или наработки. Обычно оно рассматривается в основном режиме использования объекта по прямому назначению. Безотказность напрямую характеризует техническое состояние объекта — его работоспособность. При ее оценке плановые и внеплановые перерывы в работе, как правило, не учитываются.
Ремонтопригодность — это свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к предупреждению, обнаружению причин отказов и повреждений, а также к восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Это свойство закладывается в конструкцию объекта на этапах разработки, изготовления и монтажа. Ремонтопригодность проявляется в двух ключевых аспектах: доступности (возможности свободного доступа к элементам системы для обслуживания) и легкосъемности (простоте и оперативности отсоединения элемента от системы).
Долговечность — это свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Переход объекта в предельное состояние означает, что его дальнейшая эксплуатация становится невозможной или экономически нецелесообразной.
Сохраняемость — свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих его способность выполнять требуемые функции, как в течение, так и после периодов хранения и/или транспортирования. Для оборудования, работающего непрерывно, проблема сохраняемости часто стоит менее остро по сравнению с вопросами безотказности и ремонтопригодности. Однако для подвижных объектов, таких как судовое оборудование, обеспечение сохраняемости при транспортировании приобретает критическую важность.
Специальные свойства: безопасность и живучесть
Для судового радиоэлектронного оборудования (РЭО) и систем автоматизации (СА) первостепенное значение имеют именно свойства безотказности и ремонтопригодности. Однако для объектов, являющихся потенциальным источником опасности, на первый план выходят дополнительные свойства: безопасность и живучесть.
Безопасность — это свойство объекта в процессе изготовления, эксплуатации и даже в случае нарушения его работоспособности не создавать угрозу для жизни и здоровья людей, а также для окружающей среды. Хотя безопасность формально не входит в общее понятие надежности, на практике эти два свойства тесно взаимосвязаны.
Понятие «живучесть» занимает пограничное положение между надежностью и безопасностью. Под живучестью понимается способность объекта противостоять развитию критических отказов и повреждений при установленной системе обслуживания. Или, иными словами, это свойство сохранять ограниченную работоспособность при воздействиях, выходящих за рамки нормальных условий эксплуатации. Живучесть системы часто обеспечивается за счет резервирования: возможность распределения функций вышедших из строя элементов между резервными или перераспределения этих функций между оставшимися работоспособными основными элементами.
Параметры и изменение технического состояния
Способность РЭО и СА выполнять требуемые функции характеризуется целым рядом параметров: ток, напряжение, частота, сопротивление изоляции, температура нагрева, световой поток и др. В процессе эксплуатации значения этих параметров неизбежно изменяются, что приводит к переходу изделия из одного технического состояния в другое. Если изменения превышают установленные допустимые пределы, оборудование переходит в неработоспособное состояние, что требует вмешательства для его восстановления.