Показатели надёжности – классификация, нормирование, состав. Коэффициент готовности как основной комплексный показатель надёжности

1.8.1 Классификация показателей. Показатель надежности – это количественная характеристика одного ила нескольких свойств, составляющих надежность объекта. Показатели надёжности делятся (по числу характеризуемых ими свойств, составляющих надежность объекта) на единичные и комплексные. Единичный показатель надежности – это показатель, характеризующий одно из свойств, составляющих надежность объекта, комплексный показатель – показатель, характеризующий несколько свойств, составляющих надежность объекта. Примеры: наработка на отказ, среднее время восстановления – единичные показатели, коэффициент готовности – комплексный показатель. Показатели надёжности делятся также (по периоду жизненного цикла объекта, в котором собраны исходные данные для оценки показателя) на расчётные, экспериментальные и эксплуатационные. Расчётный показатель надежности – это показатель, значения которого определяются расчетным методом (чаще всего на этапе проектирования объекта). Экспериментальный показатель надежности – это показатель, точечная или интервальная оценка которого определяется по данным испытаний (чаще всего на этапе предварительных или приёмосдаточных испытаний). Эксплуатационный показатель надежности – это показатель, точечная или интервальная оценка которого определяется по данным эксплуатации (чаще всего на этапе эксплуатации).

1.8.2 Нормирование показателей и задание требований к ним. Установление в нормативно-технической документации и (или) конструкторской (проектной) документации количественных и качественных требований к надежности, называется нормированием надежности. 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; формулирование критериев отказов,.повреждений и предельных состояний; задание требований к методам контроля надежности на всех этапах жизненного цикла объекта. По наличию регламентации их в документации показатели надёжности делятся также нормируемые и ненормируемые. Нормируемый показатель надежности – это показатель, значение которого регламентировано нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документацией на объект.

Задание требований к показателям надёжности также производится в нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации на объект, так как нормирование показателей надежности и задание требований к показателям надёжности – это одно и то же.

Конструкторским документом, куда на стадии проектирования в составе других требований записываются требования к показателям надёжности (см. [16]), является техническое задание (ТЗ), а после проектирования: а) для серийного изделия – технические условия (ТУ), б) для остальных видов изделий – по согласованию между разработчиком и заказчиком один или несколько из следующих документов – стандарт, ТУ, паспорт, формуляр (ФО), техническое описание (ТО), инструкция по эксплуатации (ИЭ).

1.8.3 Состав единичных показателей надёжности восстанавливаемых объектов. Показатели безотказности:

а) ВБР – вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникнет, б) средняя наработка на отказ как математическое ожидание наработки до отказа – отношение суммарной наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки, в) интенсивность отказов– условная плотность вероятности возникновения отказа объекта, определяемая при условии, что до рассматриваемого момента временя отказ не возник.

Показатели ремонтопригодности:

а) вероятность восстановления – вероятность того, что время восстановления работоспособного состояния объекта не превысит заданное значение, б) среднее время восстановления – математическое ожидание времени восстановления работоспособного состояния объекта после отказа.

Показатели сохраняемости и долговечности КС записывать не будем, так как вряд ли будем хранить КС, а за время оценки долговечности КС морально устареет на все 100%.

1.8.4 Коэффициент готовности как основной комплексный показатель надёжности. Как показано выше, средняя наработка на отказ восстанавливаемого объекта Т и его среднее время восстановления Т_В – это характерные точки законов распределения случайных величин «наработка на отказ» и «время восстановления работоспособного состояния», конкретно их математические ожидания. Перечисленные показатели называются единичными показателями надёжности объекта, потому что первый из них характеризует только одно свойство надёжности (безотказность), а второй – тоже одно свойство (ремонтопригодность). Однако имеются показатели надёжности, которые характеризуют одновременно несколько свойств надёжности. Такие показатели называются комплексными. Самый известный комплексный показатель надёжности – это коэффициент готовности К_Г. Этот показатель характеризует одновременно 2 свойства надёжности – безотказность и ремонтопригодность. Согласно ГОСТ [1] К_Г определяется как вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени,кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается. Математически К_Г выражается формулой (1.21)

К_Г = Т/(Т+Т_В) (1.21)

Анализ выражения (1.21) показывает, что коэффициент готовности действительно представляет собой основной интегральный показатель качества проведения работ по эксплуатационному обслуживанию СВТ. Известно, что согласно ГОСТ [9] качество продукции – это совокупность её свойств, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определённые потребности в соответствии с ее назначением. Аналогичным образом определим ПО как совокупность его свойств, обусловливающих его пригодность удовлетворять определённые потребности в соответствии со своим назначением. При этом под свойством ПО понимается объективная особенность его, проявляющаяся при его функционировании.

Количественную характеристику свойств объекта называют показателем его качества. Показатели качества объекта делятся на е диничные (характеризуют одно свойство объекта) и комплексные (характеризуют совокупность всех свойств объекта). В этих условиях единичными показателями ПО будут являться, во-первых, его безотказность при некоторой системе его эксплуатационного обслуживания, во-вторых, ремонтопригодность. Количественным единичным показателем качества, характеризующим безотказность, является средняя наработка на отказ, таким же показателем, характеризующим ремонтопригодность – среднее время восстановления (т.е. всего 2 единичных показателя).

Для объединения перечисленных единичных показателей (i=1,2) в комплексном последний целесообразно представить в виде интегрального показателя качества ПО, который ГОСТ [9] предлагает записывать как средневзвешенное значение единичных показателей , т.е.

, (1.22)

где – весовой коэффициент при i -ом единичном показателе качества, определяемый методом экспертных оценок, опытом работы или социологическим опросом потребителей. Если совокупность единичных показателей представить в виде двумерного вектора , а совокупность весовых коэффициентов – в виде двумерного вектора , то формулу (1.22) несложно переписать в виде скалярного произведения векторов и , т.е.

, (1.23)

где «*» в (1.23) – знак скалярного произведения 2-х векторов. Однако в нашем случае, когда = К_Г, никакие весовые коэффициенты не нужны, связь (1.21) между комплексным (интегральным) показателем качества К_Г и единичными показателями Т и Т_В – строго однозначная.

Физически коэффициент готовности показывает, какую долю времени восстанавливаемый объект находится в работоспособном состоянии. Например, соотношение К_Г = 0,96 говорит о том, что 96 % времени объект находится в работоспособном состоянии и 4 % – в неработоспособном. Этот физический смысл широко используется в науке «Организация производства» для определения фактической производительности станка при известной его номинальной производительности и известном К_Г. Пусть номинальная производительность П_Н равна 500 деталей в смену, а К_Г = 0,96. Тогда станок будет находиться в работоспособном состоянии только 96 % времени смены и за это время обработает 500*0,96=480 (деталей). Это и будет фактическая производительность станка П_Ф, равная 480 деталей в смену. Отсюда следует взаимосвязь между фактической производительностью П_Ф станка и его номинальной производительностью П_Н при известном К_Г

П_Ф,= П_Н*К_Г. (1.24)