Классификация отказов, параметры надежности

Введение

Основа классификации отказов — характер возникновения и особенности протекания процессов, приводящих к отказу. Отказы могут быть внезапными и постепенными.

Внезапный отказ возникает при скачкообразном изменении одного или нескольких параметров объекта, определяющих его качество. Такие изменения являются следствием сочетания неблагоприятных факторов воздействия. Внезапный отказ может возникнуть при возрастании механических нагрузок, превышающих расчетные, при несоблюдении условий эксплуатации, наличии скрытых технологических дефектов, при прекращении подачи смазки и т. п. Потеря работоспособности при этом происходит внезапно, без предшествующих признаков разрушения.

Постепенные отказы происходят вследствие постепенного изменения одного или нескольких параметров объекта. Основной причиной их является износ деталей и процесс естественного старения. Постепенному отказу предшествуют различные прямые и косвенные признаки, позволяющие его прогнозировать.

Принципиальной разницы между внезапными и постепенными отказами не существует. Внезапные отказы чаще всего являются следствием постоянного, но скрытого от глаз наблюдателя, старения, ухудшающего начальные параметры объекта. Так, постепенное накопление усталостных напряжений приводит к внезапному отказу.

Отказы в зависимости от их последствий можно разделить на зависимые и независимые. Зависимые отказы происходят вследствие отказа другой детали. Примером зависимого отказа может служить выход из строя поршня при обрыве клапана. Независимые отказы не зависят от отказов других деталей рассматриваемого изделия.

В зависимости от причины возникновения отказы подразделяют на конструкционные, производственные и эксплуатационные.

Конструкционный отказ — это отказ, возникший в результате несовершенства или нарушения установленных правил и (или) норм конструирования объекта. Отказ, возникший в результате несовершенства либо нарушения установленного процесса изготовления или ремонта, выполнявшегося на ремонтном предприятии, называется производственным отказом. Эксплуатационный отказ — это отказ, возникший в результате нарушения установленных правил и (или) условий эксплуатации объекта.

1.  ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ

1.1 Надежность

Reliability, dependability

Свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. Примечание. Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения может включать безотказность,долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или определенные сочетания этих свойств

1.2  Безотказность

Reliability, failure-free operation

Свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.

1.3 Долговечность

Durability, longevity

Свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельногосостояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта

1.4 Ремонтопригодность

Maintainability

Свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта

1.5 Сохраняемость

Storability

Свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способности объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и (или) транспортирования

2. СОСТОЯНИЕ

2.1 Исправное состояние. Исправность

Good state

Состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или)конструкторской (проектной) документации

2.2 Неисправное состояние. Неисправность

Fault, faulty state

Состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации

2.3 Работоспособное

Состояние Работоспособность

Up state

Состояние объекта, при котором значения всех параметров,характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной)документации

2.4 Неработоспособное состояние. Неработоспособность

Down state

Состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской(проектной) документации.

Примечание. Для сложных объектов возможно деление их неработоспособных состояний. При этом из множества неработоспособных состояний выделяют частично неработоспособные состояния, при которых объект способен частично выполнять требуемые функции

2.5 Предельное

Limiting stat

Состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно

2.6 Критерий предельного состояния

Limiting state criterion

Признак или совокупность признаков предельного состояния объекта, установленные нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной)документацией.

Примечание. В зависимости от условий эксплуатации для одного и того же объекта могут быть установлены два и более критериев предельного состояния

3. ДЕФЕКТЫ, ПОВРЕЖДЕНИЯ, ОТКАЗЫ

3.1 Дефект

Defect

Недостаток, несовершенство

3.2 Повреждение

Damage

Событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохранении работоспособного состояния

3.3 Отказ

Failure

Событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта

3.4 Критерий отказа

Failure criterion

Признак или совокупность признаков нарушения работоспособного состояния объекта, установленные в нормативно-технической и (или) конструкторской(проектной) документации

3.5 Причина отказа

Failure cause

Явления, процессы, события и состояния, вызвавшие возникновение отказа объекта

3.6 Последствия отказа

Failure effect

Явления, процессы, события и состояния, обусловленные возникновением отказа объекта

3.7 Критичность отказа

Failure criticality

Совокупность признаков, характеризующих последствия отказа. Примечание. Классификация отказов по критичности (например по уровню прямых и косвенных потерь, связанных с наступлением отказа, или по трудоемкости восстановления после отказа) устанавливается нормативно технической и (или) конструкторской (проектной) документацией по согласованию с заказчиком на основании технико-экономических соображений и соображений безопасности

3.8 Ресурсный отказ

Marginal failure

Отказ, в результате которого объект достигает предельного состояния

3.9. Независимый отказ

Отказ, не обусловленный другими отказами

3.10. Зависимый отказ

Secondary failure

Отказ, обусловленный другими отказами

3.11 Внезапный отказ

Sudden failure

Отказ, характеризующийся скачкообразным изменением значений одного или нескольких параметров объекта

3.12 Постепенный отказ

Gradual failure

Отказ, возникающий в результате постепенного изменения значений одного или нескольких параметров объекта

3.13 Сбой

Interruption

Самоустраняющийся отказ или однократный отказ, устраняемый незначительным вмешательством оператора

3.14 Перемежающийся отказ

Intermittent failure

Многократно возникающий самоустраняющийся отказ одного и того же характера

3.15. Явный отказ

Explicit failure

Отказ, обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования при подготовке объекта к применению или в процессе его применения по назначению

3.16 Скрытый отказ

Latent failure

Отказ, не обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования, но выявляемый при проведении технического обслуживания или специальными методами диагностики

3.17 Конструктивный отказ

Design failure

Отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленных правил и (или) норм проектирования и конструирования

3.18 Производственный отказ

Manufacturing failure

Отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленного процесса изготовления или ремонта, выполняемого на ремонтном предприятии

3.19 Эксплуатационный отказ

Misuse failure, mishandling failure

Отказ, возникший по причине, связанной с нарушением установленных правил и (или) условий эксплуатации

3.20 Деградационный отказ

Wear-out failure, ageing failure

Отказ, обусловленный естественными процессами старения, изнашивания, коррозии и усталости при соблюдении всех установленных правил и (или) норм проектирования, изготовления в эксплуатации

4. ВРЕМЕННЫЕ ПОНЯТИЯ

4.1 Наработка

Operating time

Продолжительность или объем работы объекта. Примечание. Наработка может быть как непрерывной величиной (продолжительность работы в часах,километраж пробега и т.п.), так и целочисленной величиной (число рабочих циклов, запусков и т.п.).

4.2 Наработка до отказа

Operating time to failure

Наработка объекта от начала эксплуатации до возникновения первого отказа

4.3 Наработка между отказами

Operating time between failures

Наработка объекта от окончания восстановления его работоспособного состояния после отказа довозникновения следующего отказа

4.4 Время восстановления

Restoration time

Продолжительность восстановления работоспособного состояния объекта

4.5 Ресурс

Useful life, life

Суммарная наработка объекта от начала его эксплуатации или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние

4.6 Срок службы

Useful lifetime, lifetime

Календарная продолжительность эксплуатации от начала эксплуатации объекта или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние

4.7 Срок сохраняемости

Storability time, shelf life

Календарная продолжительность хранения и (или)транспортирования объекта, в течение которой сохраняются в заданных пределах значения параметров,характеризующих способность объекта выполнять заданные функции.

Примечание. По истечении срока сохраняемости объект должен соответствовать требованиям безотказности,долговечности и ремонтопригодности, установленным нормативно-технической документацией на объект

4.8 Остаточный ресурс

Residual life

Суммарная наработка объекта от момента контроля его технического состояния до перехода в предельное состояние.Примечание. Аналогично вводятся понятия остаточной наработки до отказа, остаточного срока службы и остаточного срока хранения

4.9 Назначенный ресурс

Assigned operating time

Суммарная наработка, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния

4.10 Назначенный срок службы

Assigned lifetime

Календарная продолжительность эксплуатации, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния

4.11 Назначенный срок хранения

Assigned storage time

Календарная продолжительность хранения, при достижении которой хранение объектадолжно быть прекращено независимо от его технического состояния.Примечание к терминам 4.9.-4.11. По истечении назначенного ресурса (срока службы, срока хранения)объект должен быть изъят из эксплуатации и должно быть принято решение, предусмотренное соответствующей нормативно-технической документацией - направление в ремонт, списание, уничтожение, проверка и установление нового назначенного срока и т.д.

5. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

5.1 Техническое обслуживание

Maintenance

5.2 Восстановление

Restoration, recovery

Процесс перевода объекта в работоспособное состояние из неработоспособного состояния

5.3 Ремонт

Repair

5.4 Обслуживаемый объект

Maintainable item

Объект, для которого проведение технического обслуживания предусмотрено нормативно-технической документацией и (или) конструкторской (проектной) документацией

5.5 Необслуживаемый объект

Nonmaintainable item

Объект, для которого проведение технического обслуживания не предусмотрено нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документацией

5.6 Восстанавливаемый объект

Restorable item

Объект, для которого в рассматриваемой ситуации проведение восстановления работоспособного состояния предусмотрено в нормативно-технической и (или)конструкторской (проектной) документации

5.7 Невосстанавливаемый объект

Nonrestorable item

Объект, для которого в рассматриваемой ситуации проведение восстановления работоспособного состояния не предусмотрено в нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации

5.8 Ремонтируемый объект

Repairable item

Объект, ремонт которого возможен и предусмотрен нормативно-технической, ремонтной и (или)конструкторской (проектной) документацией

5.9 Неремонтируемый объект

Nonrepairable item

Объект, ремонт которого невозможен или не предусмотрен нормативно-технической, ремонтной и (или)конструкторской (проектной) документацией

6. ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ

6.1 Показатель надежности

Reliability measure

Количественная характеристика одного или нескольких свойств, составляющих надежность объекта

6.2 Единичный показатель надежности

Simple reliability measure

Показатель надежности, характеризующий одно из свойств, составляющих надежность объекта

6.3 Комплексный показатель надежности

Integrated reliability measure

Показатель надежности, характеризующий несколько свойств, составляющих надежность объекта

6.4 Расчетный показатель надежности

Predicted reliability measure

Показатель надежности, значения которого определяютсярасчетным методом

6.5 Экспериментальный показатель надежности

Показатель надежности, точечная или интервальная оценка которого определяется по данным испытаний

Assessed reliability measure

6.6 Эксплуатационный показатель надежности

Observed reliability measure

Показатель надежности, точечная или интервальная оценка которого определяется по данным эксплуатации

6.7 Экстраполированный показатель надежности

Extrapolated reliability measure

Показатель надежности, точечная или интервальная оценка которого определяется на основании результатов расчетов,испытаний и (или) эксплуатационных данных путем экстраполирования на другую продолжительность эксплуатации и другие условия эксплуатации

ПОКАЗАТЕЛИ БЕЗОТКАЗНОСТИ

6.8 Вероятность безотказной работы

Reliability function, survival function

Вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникнет

6.9 Гамма-процентная наработка до отказа

Gamma-percentile operating time to failure

Наработка, в течение которой отказ объекта не возникнет с вероятностью , выраженной в процентах

6.10 Средняя наработка до отказа

Mean operating time to failure

Математическое ожидание наработки объекта до первого отказа

6.11 Средняя наработка на отказ

Наработка на отказ

Mean operating time between failures

Отношение суммарной наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки

6.12 Интенсивность отказов

Failure rate

Условная плотность вероятности возникновения отказа объекта, определяемая при условии, что до рассматриваемого момента времени отказ не возник

6.13 Параметр потока отказов

Failure intensity

Отношение математического ожидания числа отказов восстанавливаемого объекта за достаточно малую его наработку к значению этой наработки

6.14 Осредненный параметр потока отказов

Отношение математического ожидания числа отказов восстанавливаемого объекта за конечную наработку к Mean failure intensity значению этой наработки.Примечание к терминам 6.8-6.14. Все показатели безотказности (как приводимые ниже другие показатели надежности) определены как вероятностные характеристики. Их статистические аналоги определяют методами математической статистики

ПОКАЗАТЕЛИ ДОЛГОВЕЧНОСТИ

6.15 Гамма-процентный ресурс

Gamma-percentile life

Суммарная наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с вероятностью выраженной в процентах

6.16 Средний ресурс

Mean life, mean useful life

Математическое ожидание ресурса

6.17 Гамма-процентный срок службы

Gamma-percentile lifetime

Календарная продолжительность эксплуатации, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с вероятностью , выраженной в процентах

6.18 Средний срок службы

Mean lifetime

Математическое ожидание срока службы. Примечание к терминам 6.15-6.18. При использовании показателей долговечности следует указывать начало отсчета и вид действий после наступления предельного состояния (например гамма-процентный ресурс от второго капитального ремонта до списания). Показатели долговечности, отсчитываемые от ввода объекта в эксплуатацию до окончательного снятия с эксплуатации,называются гамма-процентный полный ресурс (срок службы), средний полный ресурс (срок службы)

ПОКАЗАТЕЛИ РЕМОНТОПРИГОДНОСТИ

6.19 Вероятность восстановления

Probability of restoration,maintainability function

Вероятность того, что время восстановления работоспособного состояния объекта не превысит заданное значение

6.20 Гамма-процентное время восстановления

Gamma-percentile restoration

Время, в течение которого восстановление работоспособности объекта будет осуществлено с time вероятностью , выраженной в процентах

6.21 Среднее время восстановления

Mean restoration time

Математическое ожидание времени восстановления работоспособного состояния объекта после отказа

6.22 Интенсивность восстановления

(Instantaneous) restoration rate

Условная плотность вероятности восстановления работоспособного состояния объекта, определенная для рассматриваемого момента времени при условии, что до этого момента восстановление не было завершено

6.23 Средняя трудоемкость восстановления

Mean restoration man-hours,mean maintenance man-hours

Математическое ожидание трудоемкости восстановления объекта после отказа.Затраты времени и труда на проведение технического обслуживания и ремонтов с учетом конструктивных особенностей объекта,его технического состояния и условий эксплуатации характеризуются оперативными показателями ремонтопригодности

ПОКАЗАТЕЛИ СОХРАНЯЕМОСТИ

6.24 Гамма-процентный срок сохраняемости

Gamma-percentile storage time

Срок сохраняемости, достигаемый объектом с заданной вероятностью , выраженной в процентах

6.25 Средний срок сохраняемости

Mean storage time

Математическое ожидание срока сохраняемости

КОМПЛЕКСНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ

6.26 Коэффициент готовности

(Instantaneous) availability function

Вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается

6.27 Коэффициент оперативной готовности

Operational availability function

Вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается, и, начиная с этого момента, будет работать безотказно в течение заданного интервала времени

6.28 Коэффициент технического использования

Steady state availability factor

Отношение математического ожидания суммарного времени пребывания объекта в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к математическому ожиданию суммарного времени пребывания объекта в работоспособном состоянии и простоев, обусловленных техническим обслуживанием и ремонтом за тот же период

6.29 Коэффициент сохранения эффективности

Efficiency ratio

Отношение значения показателя эффективности использования объекта по назначению за определенную продолжительность эксплуатации к номинальному значению этого показателя, вычисленному при условии, что отказы объекта в течение того же периода не возникают

7. РЕЗЕРВИРОВАНИЕ

7.1 Резервирование

Redundancy

Способ обеспечения надежности объекта за счет использования дополнительных средств и (или)возможностей, избыточных по отношению к минимально необходимым для выполнения требуемых функций

7.2 Резерв

Reserve

Совокупность дополнительных средств и (или)возможностей, используемых для резервирования

7.3 Основной элемент

Major element

Элемент объекта, необходимый для выполнения требуемых функций без использования резерва

7.4 Резервируемый элемент

Element under redundancy

Основной элемент, на случай отказа которого в объекте предусмотрены один или несколько резервных элементов

7.5 Резервный элемент

Redundant element

Элемент, предназначенный для выполнения функций основного элемента в случае отказа последнего

7.6 Кратность резерва

Redundancy ratio

Отношение числа резервных элементов к числу резервируемых ими элементов, выраженное несокращенной дробью

7.7 Дублирование

Duplication

Резервирование с кратностью резерва один к одному

7.8 Нагруженный резерв

Active reserve, loaded reserve

Резерв, который содержит один или несколько резервных элементов, находящихся в режиме основного элемента

7.9 Облегченный резерв

Reduced reserve

Резерв, который содержит один или несколько резервных элементов, находящихся в менее нагруженном режиме, чем основной элемент

7.10 Ненагруженный резерв

Standby reserve, unloaded reserve

Резерв, который содержит один или несколько резервных элементов, находящихся в ненагруженном режиме до начала выполнения ими функций основного элемента

7.11 Общее резервирование

Whole system redundancy

Резервирование, при котором резервируется объект в целом

7.12 Раздельное резервирование

Segregated redundancy

Резервирование, при котором резервируются отдельные элементы объекта или их группы

7.13 Постоянное резервирование

Continuous redundancy

Резервирование, при котором используется нагруженный резерв и при отказе любого элемента в резервированной группе выполнение объектом требуемых функций обеспечивается оставшимися элементами без переключений

7.14 Резервирование замещением

Standby redundancy

Резервирование, при котором функции основного элемента передаются резервному только после отказа основного элемента

7.15 Скользящее резервирование

Sliding redundancy

Резервирование замещением, при котором группа основных элементов резервируется одним или несколькими резервными элементами, каждый из которых может заменить любой из отказавших элементов данной группы

7.16 Смешанное резервирование

Combined redundancy

Сочетание различных видов резервирования в одном и том же объекте

7.17 Резервирование с восстановлением

Redundancy with restoration

Резервирование, при котором восстановление отказавших основных и (или) резервных элементов технически возможно без нарушения работоспособности объекта в целом и предусмотрено эксплуатационной документацией

7.18 Резервирование без восстановления

Redundancy without restoration

Резервирование, при котором восстановление отказавших основных и (или) резервных элементов технически невозможно без нарушения работоспособности объекта в целом и (или) не предусмотрено эксплуатационной документацией

7.19 Вероятность успешного перехода на резерв

Probability of successful redundancy

Вероятность того, что переход на резерв произойдет без отказа объекта, т.е. произойдет за время, не превышающее допустимого значения перерыва в функционировании и(или) без снижения качества функционирования

8. НОРМИРОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ

8.1 Нормирование надежности

Reliability specification

Установление в нормативно-технической документации и (или) конструкторской (проектном) документации количественных и качественных требований к надежности

Примечание. Нормирование надежности включает выбор номенклатуры нормируемых показателей надежности; технико экономическое обоснование значений показателей надежности объекта и его составных частей; задание требований к точности и достоверности исходных данных; ормулирование критериев отказов, повреждений и предельных состояний; задание требований к методам контроля надежности на всех этапах жизненного цикла объекта