ТЕМА 7 Прогнозування виробничого ризику

7.1. Системний аналіз виробничих систем

У теорії надійності використовують поняття об'єкт, елемент, система.

Об'єкт - технічний виріб певного цільового призначення,

розглянуте в періоди проектування, виробництва, випробувань

і експлуатації.

Об'єктами можуть бути різні системи та їх елементи, зокрема:

споруди, установки, технічні вироби, пристрої, машини, апарати,

прилади та їх частини, агрегати і окремі деталі.

Елемент системи - об'єкт, що представляє окрему частину системи.

Саме поняття елемента умовно і відносно, так як будь-який елемент,

в свою чергу, завжди можна розглядати як сукупність інших елементів.

Поняття система і елемент виражені один через одного, оскільки одне

з них слід було б прийняти в якості вихідного, постулювати. Поняття

ці відносні: об'єкт, який вважався системою в одному дослідженні,

може розглядатися як елемент, якщо вивчається об'єкт більшого масштабу.

Крім того, саме розподіл системи на елементи залежить від характеру

розгляду (функціональні, конструктивні, схемні або оперативні

елементи), від необхідної точності проведеного дослідження, від рівня

наших уявлень, від об'єкта в цілому.

Людина-оператор також являє собою одну з ланок системи

людина-машина.

Система - об'єкт, що представляє собою сукупність елементів,

пов'язаних між собою певними відносинами взаємодіючих

таким чином, щоб забезпечити виконання системою деякої досить

складної функції.

Ознакою системності є структурованість системи, взаємопов'язаність

складових її частин, підпорядкованість організації всієї

системи певної мети. Системи функціонують в просторі

і часу.

7.2. Кількісні показники стану об'єкта

Справність - стан об'єкта, при якому він відповідає всім

вимогам, встановленим нормативно-технічною документацією

(НТД).

Несправність - стан об'єкта, при якому він не відповідає

хоча б одній з вимог, встановлених НТД.

Працездатність - стан об'єкта, при якому він здатний виконувати

задані функції, зберігаючи значення основних параметрів у межах,

встановлених НТД.

Основні параметри характеризують функціонування об'єкта при

виконанні поставлених завдань і встановлюються нормативно-технічної

документацією.

Непрацездатність - стан об'єкта, при якому значення хоча

б одного заданого параметра, що характеризує здатність виконувати

задані функції, не відповідає вимогам, встановленим НТД.

Поняття справність ширше, ніж поняття працездатність. Працездатний

об'єкт на відміну від справного задовольняє лише тим вимогам

НТД, які забезпечують його нормальне функціонування

при виконанні поставлених завдань.

Працездатність і непрацездатність в загальному випадку можуть бути

повними або частковими. Повністю працездатний об'єкт забезпечує

в певних умовах максимальну ефективність його застосування.

Ефективність застосування в цих же умовах частково працездатного

об'єкта менше максимально можливої, але значення її

показників при цьому ще знаходяться в межах, встановлених для такого

функціонування, яке вважається нормальним. Частково непрацездатний

об'єкт може функціонувати, але рівень ефективності при

це нижче допустимого. Повністю непрацездатний об'єкт застосовувати

за призначенням неможливо.

Поняття часткової працездатності та часткової непрацездатності

застосовують головним чином до складних систем, для яких характерна

можливість знаходження в декількох станах. Ці стани

розрізняються рівнями ефективності функціонування системи. Працездатність

і непрацездатність деяких об'єктів можуть бути повними,

тобто вони можуть мати тільки два стани.

Працездатний об'єкт на відміну від справного зобов'язаний задовольняти

лише тим вимогам НТД, виконання яких забезпечує нормальне

застосування об'єкта за призначенням. При цьому він може не задовольняти,

наприклад, естетичним вимогам, якщо погіршення зовнішнього вигляду

об'єкта не перешкоджає його нормальному (ефективному) функціонуванню.

Очевидно, що працездатний об'єкт може бути несправним, проте

відхилення від вимог НТД при цьому не настільки суттєві,

щоб порушувалось нормальне функціонування.

Граничний стан - стан об'єкта, при якому його подальше

застосування за призначенням має бути припинено через неусувне

порушення вимог безпеки або невиправного відхилення

заданих параметрів за встановлені межі, неприпустимого збільшення

експлуатаційних витрат або необхідності проведення капітального

ремонту.

Ознаки (критерії) граничного стану встановлюються НТД

на даний об'єкт.

Невідновлювальних об'єкт досягає граничного стану при виникненні

відмови або при досягненні заздалегідь встановленого гранично

допустимого значення терміну служби або сумарної напрацювання, встановлюваних

з міркувань безпеки експлуатації у зв'язку з необоротним

зниженням ефективності використання нижче допустимої або у зв'язку

зі збільшенням інтенсивності відмов, закономірним для об'єктів даного

типу після встановленого періоду експлуатації.

Для відновлюваних об'єктів перехід в граничний стан визначається

настанням моменту, коли подальша експлуатація неможлива

або недоцільна внаслідок наступних причин:

- Стає неможливим підтримання його безпеки, безвідмовності

або ефективності на мінімально допустимому рівні;

- В результаті зношування та (або) старіння об'єкт прийшов у такий стан,

при якому ремонт вимагає неприпустимо великих витрат або

не забезпечує необхідного ступеня відновлення справності

або ресурсу.

Для деяких відновлюваних об'єктів граничним станом

вважається таке, коли необхідне відновлення справності може

бути здійснено тільки за допомогою капітального ремонту.

Режимна керованість - властивість об'єкта підтримувати нормальний

режим за допомогою управління з метою збереження або відновлення

нормального режиму його роботи.

Жівучесть- властивість об'єкта протистояти локальним збурень

і відмовам, не допускаючи їх системного розвитку з масовими відмовами.

Безпека- властивість об'єкта не допускати ситуацій, небезпечних для

людей і навколишнього середовища.

Перехід об'єкта в різні стани

Пошкодження - подія, що полягає в порушенні справності

об'єкта при збереженні його працездатності.

Відмова - подія, що полягає в порушенні працездатності

об'єкта.

Критерій відмови - відмітна ознака або сукупність ознак,

згідно з якими встановлюється факт відмови.

Ознаки (критерії) відмов встановлюються НТД на даний об'єкт.

Відновлення - процес виявлення та усунення відмови (пошкодження)

з метою відновлення його працездатності (справності).

Відновлюваний об'єкт - об'єкт, працездатність якого

у разі виникнення відмови підлягає відновленню в розглянутих

умовах.

Невідновлювальних об'єкт - об'єкт, працездатність якого

у разі виникнення відмови не підлягає відновленню в розглянутих

умовах.

При аналізі надійності, особливо при виборі показників надійності

об'єкта, суттєве значення має рішення, яке має бути прийняте

у разі відмови об'єкта. Якщо в ситуації, що розглядається відновлення

працездатності даного об'єкта при його відмові з яких-небудь

причин визнається недоцільним або неможливим (наприклад,

через неможливість переривання виконуваної функції), то такий об'єкт

в даній ситуації є невідновлюваних. Таким чином, один

і той же об'єкт в залежності від особливостей або етапів експлуатації

може вважатися відновлюваним або невідновлюваних. Наприклад,

апаратура метеосупутника на етапі зберігання відноситься до відновлюваної,

а під час польоту в космосі - невідновлювальної. Більше того, навіть

один і той самий об'єкт можна віднести до того чи іншого типу залежно

від призначення: ЕОМ, використовувана для неоперативних обчислень, є

об'єктом відновлюваним, так як у випадку відмови будь-яка операція

може бути повторена, а та ж ЕОМ, керуюча складним технологічним

процесом в хімії, є об'єктом невідновлюваних, так як

відмова або збій призводить до непоправних наслідків.

Аварія- подія, що полягає в переході об'єкта з одного рівня

працездатності або відносного рівня функціонування на інший,

суттєво нижчий, з великим порушенням режиму роботи

об'єкта. Аварія може призвести до часткового або повного руйнування

об'єкта, створенню небезпечних умов для людини і навколишнього середовища.

7.3.Тимчасові характеристики об'єкта

Напрацювання - тривалість або обсяг роботи об'єкта. Об'єкт

може працювати безперервно або з перервами. У другому випадку враховується

сумарне напрацювання. Напрацювання може вимірюватися в одиницях часу,

циклах, одиницях вироблення та інших одиницях. В процесі експлуатації розрізняють добову, місячну напрацювання, напрацювання до першої відмови, напрацювання

між відмовами, задану напрацювання і т. п.Якщо об'єкт експлуатується в різних режимах навантаження, то, наприклад, напрацювання в полегшеному режимі може бути виділена і враховуватисяокремо від напрацювання при номінальному навантаженні.

Технічний ресурс - напрацювання об'єкта від початку його експлуатаціїдо досягнення граничного стану.

Звичайно вказується, який саме технічний ресурс мається на увазі:

до середнього, капітального, від капітального до найближчого середнього і т. п.

Якщо конкретної вказівки не міститься, то мається на увазі ресурс від початкуексплуатації до досягнення граничного стану після всіх (середніхі капітальних) ремонтів, тобто до списання по технічному стану.

Термін служби - календарна тривалість експлуатації об'єктавід її початку або відновлення після капітального або середнього ремонтудо настання граничного стану.

Під експлуатацією об'єкта розуміється стадія його існування в розпорядженніспоживача за умови застосування об'єкта за призначенням, що може чергуватися з зберіганням, транспортуванням, технічнимобслуговуванням і ремонтом, якщо це здійснюється споживачем.

Термін зберігання - календарна тривалість зберіганняі (або) транспортування об'єкта в заданих умовах, протягом і післяякої зберігаються значення встановлених показників (у тому числіі показників надійності) в заданих межах.

Визначення надійностіРобота будь-якої технічної системи може характеризуватися її ефективністю, під якою розуміється сукупність властивостей, визначають здатність системи успішно виконувати певні завдання.

Під надійністю розуміють властивістьоб'єкта зберігати в часі у встановлених межах значення всіх параметрів, характеризують здатність виконувати необхідні функціїв заданих режимах і умовах застосування, технічного обслуговування, ремонтів, зберігання і транспортування.

Таким чином:

1. Надійність - властивість об'єкта зберігати в часі здатність виконуватинеобхідні функції. Наприклад: для електродвигуна – забезпечуватинеобхідні момент на валу і швидкість; для системи електропостачання

- Забезпечувати електроприймачеві енергією необхідної якості.

2. Виконання необхідних функцій має відбуватися при значенняхпараметрів у встановлених межах. Наприклад: для електродвигуна -забезпечувати необхідні момент і швидкість при температурі двигуна, що не перевищує певної межі, відсутності виділення джерела

вибуху, пожежі і т.п.

3. Здатність виконувати необхідні функції повинна зберігатися в заданихрежимах (наприклад, в повторно-короткочасному режимі роботи); в заданих умовах (наприклад, в умовах запиленості, вібрації і т. д.).

4. Об'єкт повинен мати властивість зберігати здатність виконуватинеобхідні функції в різні фази: при робочій експлуатації, технічномуобслуговуванні, ремонті, зберіганні та транспортуванні.

Надійність - важливий показник якості об'єкта. Його не можна ні протиставляти, ні змішувати з іншими показниками якості. Явнонедостатньою, наприклад, буде інформація про якість очисноїустановки, якщо відомо тільки те, що вона володіє певною продуктивністю і деяким коефіцієнтом очищення, але невідомо, наскільки стійко зберігаються ці характеристики при її роботі. Незнечна також інформація про те, що установка стійко зберігає властиві їй характеристики, але невідомі значення цих характеристик.

Ось чому у визначення поняття надійності входить виконання заданихфункцій і збереження цієї властивості при використанні об'єктаза призначенням.

В залежності від призначення об'єкту воно (поняття) може включатив себе в різних поєднаннях безвідмовність, довговічність, ремонтопридатність, збереженість. Наприклад, для невідновлюваного об'єкта, не призначеного для зберігання, надійність визначається його безвідмовністюпри використанні за призначенням. Інформація про безвідмовностівідновлюваного вироби, тривалий час знаходиться в станізберігання і транспортування, не повною мірою визначає його надійність(При цьому необхідно знати і про ремонтопридатність, і зберігання).

У ряді випадків дуже важливого значення набуває властивість виробу зберігатипрацездатність до настання граничного стану (зняттяз експлуатації, передача в середній або капітальний ремонт), тобто необхіднаінформація не тільки про безвідмовность об'єкта, а й про його довговічності.

Технічна характеристика, кількісним чином визначальнаодне або кілька властивостей, складових надійність об'єкта, іменуєтьсяпоказник надійності. Він кількісно характеризує, якою міроюданому об'єкту або даній групі об'єктів притаманні певні властивості, що зумовлюють надійність. Показник надійності може матирозмірність (наприклад, середній час відновлення) або не мати її(Наприклад, ймовірність безвідмовної роботи).

Надійність в загальному випадку - комплексне властивість, що включає такіпоняття, як безвідмовність, довговічність, ремонтопридатність, збереженість.Для конкретних об'єктів та умов їх експлуатації ці властивостіможуть мати різну відносну значимість.

Безвідмовність - властивість об'єкта безупинно зберігати працездатністьпротягом деякого напрацювання або протягом деякого часу.

Ремонтопридатність - властивість об'єкта бути пристосованим до попередженняі виявленню відмов і пошкоджень, до відновленняпрацездатності і справності в процесі технічного обслуговуванняі ремонту.

Довговічність - властивість об'єкта зберігати працездатність до настанняграничного стану з необхідним перериванням для технічногообслуговування та ремонтів.

Збереженість - властивість об'єкта безупинно зберігати справнийі працездатний стан протягом (і після) зберігання та (або) транспортування.

7.4. Динамічни характеристики виробничих об'єктів

Для показників надійності використовуються дві форми подання: імовірнісна і статистична. Імовірнісна форма зазвичай буваєзручніше при апріорних аналітичних розрахунках надійності, статистична- при експериментальному дослідженні надійності технічних систем.

Крім того, виявляється, що одні показники кращі інтерпретуютьсяв імовірнісних термінах, а інші - в статистичних.

Показники безвідмовності і ремонтопридатностіНапрацювання до відмови - ймовірність того, що в межах заданої напрацюваннявідмова об'єкта не виникне (за умови працездатності в початковиймомент часу).

Для режимів зберігання і транспортування може застосовуватися аналогічнокожний термін «ймовірність виникнення відмови».

Середнє напрацювання до відмови - математичне очікування випадковоїнапрацювання об'єкта до першої відмови.

Середнє напрацювання між відмовами - математичне очікування випадковоїнапрацювання об'єкта між відмовами.

Зазвичай цей показник відноситься до сталого процесу експлуатації.

В принципі середнє напрацювання між відмовами об'єктів, що складаютьсяз старіючих в часі елементів, залежить від номера попередньоговідмови. Однак зі зростанням номера відмови (тобто зі збільшенням тривалостіексплуатації) ця величина прагне до деякої постійної, або, як

кажуть, до свого стаціонарного значення.

Середнє напрацювання на відмову - відношення напрацювання відновлюваногооб'єкта за деякий період часу до математичного сподіваннячисла відмов протягом цього напрацювання.

Цим терміном можна назвати коротко середнє напрацювання до відмови

і середнє напрацювання між відмовами, коли обидва показники збігаються.

Для збігу останніх необхідно, щоб після кожного відмови об'єктвідновлювався до початкового стану.

Задане напрацювання - напрацювання, протягом якої об'єкт повинен безвідмовнопрацювати для виконання своїх функцій.

Середній час простою - математичне очікування випадкового часувимушеного нерегламентованої перебування об'єкта в станінепрацездатності.

Середній час відновлення - математичне очікування випадковоїтривалості відновлення працездатності (власне ремонту).

Імовірність відновлення - ймовірність того, що фактична тривалістьвідновлення працездатності об'єкта не перевищить заданої.

Показник технічної ефективності функціонування - міра якості власне функціонування об'єкта або доцільності використання об'єкта для виконання заданих функцій.

Цей показник визначається кількісно як математичне очікуваннявихідного ефекту об'єкта, тобто в залежності від призначення системиприймає конкретне визначення. Часто показник ефективностіфункціонування визначається як повна ймовірність виконання об'єктомзавдання з урахуванням можливого зниження якості його роботи через виникнення

часткових відмов.

Коефіцієнт збереження ефективності - показник, що характеризуєвплив ступеня надійності до максимально можливого значення цього показника (відповідному стану повної працездатності всіх елементів об'єкта).

Нестаціонарний коефіцієнт готовності - ймовірність того, що об'єктвиявиться працездатним в заданий момент часу, відлічуванийвід початку роботи (або від іншого строго певного моменту часу), для якого відомо початковий стан цього об'єкта. Середній коефіцієнт готовності - усереднене на заданому інтервалічасу значення нестаціонарного коефіцієнта готовності.

Стаціонарний коефіцієнт готовності (коефіцієнт готовності) -ймовірність того, що відновлюваний об'єкт виявиться працездатнимв довільно обраний момент часу в сталому процесіексплуатації. Коефіцієнт готовності може бути визначений і як відношеннячасу, протягом якого об'єкт перебуває в працездатномустані, до загальної тривалості аналізованого періоду. Передбачається, що розглядається сталий процес експлуатації, математичноїмоделлю якого є стаціонарний випадковий процес.

Коефіцієнт готовності є граничним значенням, до якогопрагнуть і нестаціонарний, і середній коефіцієнти готовності з ростомрозглянутого інтервалу часу.

Часто використовуються показники, що характеризують простий об'єкт, такзвані коефіцієнти простою відповідного типу. Кожномукоефіцієнту готовності можна поставити у відповідність певнийкоефіцієнт простою, чисельно рівний доповненню відповідногокоефіцієнта готовності до одиниці. У відповідних визначенняхпрацездатність слід змінити на непрацездатність.

Нестаціонарний коефіцієнт оперативної готовності – ймовірністьтого, що об'єкт, перебуваючи в режимі очікування, виявиться працездатнимв заданий момент часу, відлічуваний від початку роботи (або від іншогострого певного часу), і починаючи з цього моменту часу

буде працювати безвідмовно протягом заданого часу.

Середній коефіцієнт оперативної готовності - усереднене на заданомуінтервалі значення нестаціонарного коефіцієнта оперативної готовності.

Стаціонарний коефіцієнт оперативної готовності (коефіцієнтоперативної готовності) - ймовірність того, що відновлюваний елементвиявиться працездатним в довільний момент часу, і з цьогомоменту часу працюватиме безвідмовно протягом заданого інтервалучасу.

Передбачається, що розглядається сталий процес експлуатації, якому відповідають як математичної моделі стаціонарного випадкового процесу.

Коефіцієнт технічного використання - відношення середнього напрацюванняоб'єкта в одиницях часу за деякий період експлуатаціїдо суми середніх значень напрацювання, часу простою, обумовленоготехнічним обслуговуванням, і часу ремонтів за той же період експлуатації.

Інтенсивність відмов - умовна щільність ймовірності відмовиневідновлюваного об'єкта, обумовлена ​ ​ для розглянутого моментучасу за умови, що до цього моменту відмова не виникла.

Параметр потоку відмов - щільність ймовірності виникненнявідмови відновлюваного об'єкта, обумовлена ​ ​ для розглянутогомоменту часу.

Параметр потоку відмови може бути визначений як відношення числавідмов об'єкта за певний інтервал часу до тривалості цьогоінтервалу при простому потоці відмов.

Інтенсивність відновлення - умовна щільність ймовірності відновленняпрацездатності об'єкта, визначена для розглянутогомоменту часу, за умови, що до цього моменту відновлення

не було завершено.

7.5.Показники довговічності і зберігання

Гамма-процентний ресурс - напрацювання, протягом якої об'єкт не досягаєграничного стану із заданою вірогідністю 1 - p.

Середній ресурс - математичне очікування ресурсу.

Призначений ресурс - сумарне напрацювання об'єкта, при досягненніякої експлуатація повинна бути припинена незалежно від його стану.

Середній ремонтний ресурс - середній ресурс між суміжними капітальнимиремонтами об'єкта.

Середній ресурс до списання - середній ресурс об'єкта від початку експлуатаціїдо його списання.

Середній ресурс до капітального ремонту середній ресурс від початку експлуатаціїоб'єкта до його першого капітального ремонту.

Гамма-процентний термін служби - термін служби, протягом якогооб'єкт не досягає граничного стану з імовірністю 1 - p.

Середній термін служби - математичне очікування терміну служби.

Середній міжремонтний термін служби - середній термін служби міжсуміжними капітальними ремонтами об'єкта.

Середній термін служби до капітального ремонту - середній термін службивід початку експлуатації об'єкта до його першого капітального ремонту.

Середній термін служби до списання - середній термін служби від початку експлуатації об'єкта до його списання.

Гамма-процентний термін зберігання - тривалість зберігання, протягом якої в об'єкта зберігаються встановлені показникиіз заданою вірогідністю 1 - p.

Середній термін зберігання - математичне очікування терміну зберігання.

7.6.Види надійності та відмов

Багатоцільове призначення устаткування і систем призводить до необхідностідосліджувати ті чи інші сторони надійності з урахуванням причин, формують надійноздатні властивості об'єктів. Це призводить до необхідностіпідрозділи надійності на види. Розрізняють:

- Апаратурну надійність, обумовлену станом апаратів; в свою чергу вона може поділятися на надійність конструктивну, схемну, виробничо-технологічну;

- Функціональну надійність, пов'язану з виконанням деякоїфункції (або комплексу функцій), покладених на об'єкт, систему;

- Експлуатаційну надійність, обумовлену якістю використаннята обслуговування;

- Програмну надійність, обумовлену якістю програмногозабезпечення (програм, алгоритмів дій, інструкцій і т. д.);

- Надійність системи «людина-машина», залежну від якості обслуговуванняоб'єкта людиною-оператором.

Одним з основних понять теорії надійності є поняття відмови(Об'єкта, елемента, системи).

Відмова об'єкта - подія, що полягає в тому, що об'єкт повністюабо частково перестає виконувати задані функції. При повній втратіпрацездатності виникає повна відмова, при частковій - частковий.

Поняття повного і часткового відмов кожного разу повинні бути чіткосформульовані перед аналізом надійності, оскільки від цього залежитькількісна оцінка надійності.

Причини виникнення відмов відбуваються через:

- Конструктивні дефекти;

- Технологічні дефекти;

- Експлуатаційні дефекти;

- Поступове старіння (знос).

Відмови внаслідок конструктивних дефектів виникають як наслідокнедосконалості конструкції через «недоліки» при конструюванні.

У цьому випадку найбільш поширеними є недооблік «пікових»навантажень, застосування матеріалів з низькими споживчими властивостями, схемні «промахи» та ін. Відмови цієї групи позначаються на всіхпримірниках вироби, об'єкта, системи.

Відмови через технологічні дефектів виникають як наслідок порушенняприйнятої технології виготовлення виробів (наприклад, вихід окремиххарактеристик за встановлені межі). Відмови цієї групи характернідля окремих партій виробів, при виготовленні якихспостерігалися порушення технології виготовлення.

Відмови через експлуатаційні дефекти виникають внаслідок невідповідностінеобхідних умов експлуатації, правил обслуговування дійсним.Відмови цієї групи характерні для окремих екземплярів виробів.

Відмови через поступове старіння (зносу) внаслідок накопиченнянезворотних змін у матеріалах, що призводять до порушення міцності(Механічної, електричної), взаємодії частин об'єкта.

7.7.Відмови по причинним схемами виникнення поділяються на такігрупи:

- Відмови з миттєвою схемою виникнення;

- Відмови з поступовою схемою виникнення;

- Відмови з релаксационной схемою виникнення;

- Відмови з комбінованими схемами виникнення.

Відмови з миттєвою схемою виникнення характеризуються тим, щочас настання відмови не залежить від часу попередньої експлуатаціїі стану об'єкта, момент відмови настає випадково, раптово.Прикладами реалізації такої схеми можуть служити відмови виробів під дією

пікових навантажень в електричній мережі, механічне руйнуваннястороннім зовнішнім впливом і т. п.

Відмови з поступовою схемою виникнення відбуваються за рахунок поступовогонакопичення внаслідок фізико-хімічних змін в матеріалахушкоджень. При цьому значення деяких «вирішальних» параметрах виходять за припустимі межі, і об'єкт (система) не здатні виконуватизадані функції. Прикладами реалізації поступової схеми виникненняможуть служити відмови внаслідок зниження опору ізоляції, електричної ерозії контактів і т. п.

Відмови з релаксационной схемою виникнення характеризуються початковим

поступовим накопиченням ушкоджень, які створюють умови для стрибкоподібного (різкого) зміни стану об'єкта, після якого виникає відмовний стан. Прикладом реалізації релаксационной схеми виникнення відмов може служити пробою ізоляції кабелю внаслідок корозійного руйнування броні.

Відмови з комбінованими схемами виникнення характерні дляситуацій, коли одночасно діють кілька причинних схем. Прикладом, реалізують цю схему, може служити відмова двигуна в результатікороткого замикання з причин зниження опору ізоляції обмотокі перегріву.

При аналізі надійності необхідно виявляти домінуючі причинивідмов і лише потім, якщо в цьому є необхідність, враховувати впливінших причин.

З тимчасового аспекту і ступеня передбачуваності відмови підрозділяютьсяна раптові і поступові.

За характером усунення з плином часу розрізняють стійкі(Остаточні) і що самоусувається (короткочасні) відмови. Короткочаснийвідмова називається збоєм. Характерна ознака збою - те, щовідновлення працездатності після його виникнення не вимагає ремонтуапаратури. Прикладом може служити короткочасно діючаперешкода при прийомі сигналу, дефекти програми і т. п.

Для аналізу та дослідження надійності причинні схеми відмовможна представити у вигляді статистичних моделей, які внаслідок імовірнісноговиникнення пошкоджень описуються ймовірніснимизаконами.

7.8.Види відмов і причинні зв'язки

Відмови елементів систем є основними предметами дослідженняпри аналізі причинних зв'язків.

У внутрішньому кільці, розташованому навколо «відмов елементів», відмови можуть виникати в результаті:

1) первинних відмов;

2) вторинних відмов;

3) помилкових комад (ініційовані відмови).

Відмови всіх цих категорій можуть мати різні причини, наведені в зовнішньому кільці. Коли точний вид відмов визначений і дані по ним отримані, а кінцева подія є критичною, то вони розглядаються як вихідні відмови.

Первинний відмова елемента визначають як неробочий стан цьогоелемента, причиною якого є він сам, і необхідно виконати ремонтніроботи для повернення елемента в робочий стан. Первиннівідмови відбуваються при вхідних впливах, значення яких знаходитьсяв межах, що лежать в розрахунковому діапазоні, а відмови пояснюютьсяприродним старінням елементів. Розрив резервуара внаслідок старіння(Втоми) матеріалу служить прикладом первинного відмови.

Вторинний відмову - такий же, як первинний, за винятком того, щосам елемент не є причиною відмови. Вторинні відмови пояснюютьсявпливом попередніх або поточних надлишкових напружень на елементи.

Амплітуда, частота, тривалість дії цих напругможуть виходити за межі допусків або має зворотну полярність і викликаютьсярізними джерелами енергії: термічної, механічної,

електричної, хімічної, магнітній, радіоактивної і т.п. Ці напругивикликаються сусідніми елементами або навколишнім середовищем, наприклад

- Метеорологічними (злива, вітрове навантаження), геологічнимиумовами (зсуви, осідання ґрунтів), а також впливом з бокуінших технічних систем.

Прикладом вторинних відмов служить «спрацьовування запобіжника відпідвищеного електричного струму», «пошкодження ємностей для зберіганняпри землетрусі». Слід зазначити, що усунення джерел підвищенихнапруг не гарантує повернення елемента в робочий стан, так як попереднє перевантаження взмозі викликати незворотне ушкодження

в елементі, що вимагає в цьому випадку ремонту.

Ініційовані відмови (помилкові команди). Люди, наприклад операториі обслуговуючий технічний персонал, також є можливимиджерелами вторинних відмов, якщо їх дії призводять до виходуелементів з ладу. Помилкові команди представляються у вигляді елемента, що знаходиться в неробочому стані через неправильні сигнали управлінняабо перешкод (при цьому лише іноді потрібно ремонт для поверненняданого елемента в робочий стан). Мимовільні сигнали управлінняабо перешкоди часто не залишають наслідків (пошкоджень), і в нормальнихподальших режимах елементи працюють відповідно до заданихвимог. Типовими прикладами помилкових команд є:

«Напругу докладено мимовільно до обмотки реле», «перемикачбув не розімкнут через перешкоди», «перешкоди на вході контрольногоприладу в системі безпеки викликали помилковий сигнал та зупинку», «Оператор не натиснув на аварійну кнопку» (помилкова команда від аварійноїкнопки).

Множинна відмова (відмови загального характеру) є подія, приякій кілька елементів виходять з ладу по одній і тій же причині.

До числа таких причин можуть бути віднесені наступні:

- Конструкторські недоробки обладнання (дефекти, не виявленіна стадії проектування і призводять до відмов внаслідок взаємної

залежності між електричними і механічними підсистемамиабо елементами надлишкової системи);

- Помилки експлуатації та технічного обслуговування (неправильне регулюванняабо калібрування, недбалість оператора, неправильне поводженняі т.п.);

- Вплив навколишнього середовища (волога, пил, бруд, температура, вібрація, а також екстремальні режими нормальної експлуатації);

- Зовнішні катастрофічні впливу (природні зовнішні явища, такі як повінь, землетрус, пожежа, ураган);

- Загальний виготовлювач (зарезервованих обладнання або його компоненти, поставляються одним і тим же виробником, можуть мати загальніконструктивні чи виробничі дефекти. Наприклад, виробничідефекти можуть бути викликані неправильним вибором матеріалу,

помилками в системах монтажу, неякісної пайкою і т. п.);

- Загальний зовнішній джерело живлення (загальний джерело живлення дляосновного і резервного устаткування, що резервуютьпідсистеми та елементи);

- Неправильне функціонування (невірно обраний комплекс вимірювальнихприладів або незадовільно спланованізаходи захисту).

Відомий цілий ряд прикладів множинних відмов: так, деякіпаралельно з'єднані пружинні реле виходили з ладу одночасноі їх відмови були викликані загальною причиною; внаслідок неправильногорозчеплення муфт при технічному обслуговуванні два клапани виявилися

встановлені в неправильне положення; через руйнування паропроводамали місце відразу кілька відмов комутаційного щита. В деякихвипадках загальна причина викликає не повна відмова резервованої системи(Одночасна відмова декількох вузлів, тобто граничний випадок), а меншсерйозне загальне зниження надійності, що призводить до підвищення

ймовірності спільного відмови вузлів систем. Таке явище спостерігаєтьсяу разі винятково несприятливих навколишніх умов, колипогіршення характеристик призводить до відмови резервного вузла. Наявність спільнихнесприятливих зовнішніх умов призводить до того, що відмова другоговузла залежить від відмови першого і спарений з ним.

Для кожної загальної причини необхідно визначити всі викликаються неювихідні події. При цьому визначають сферу дії кожної загальноїпричини, а також місце розташування елементів і час події.

Деякі загальні причини мають лише обмежену сферу дії.Наприклад, витік рідини може обмежуватися одним приміщенням, та електричні установки, їх елементи в інших приміщеннях не будуть пошкодженівнаслідок витоків, якщо тільки ці приміщення не повідомляютьсяодин за одним.

Відмова вважають в порівнянні з іншим більш критичним, якщо його переважніше

розглядати в першу чергу при розробці питань надійностіі безпеки. При порівняльній оцінці критичності відмоввраховують наслідки відмови, імовірність виникнення, можливість

виявлення, локалізації і т. д.

Зазначені вище властивості технічних об'єктів і промислова безпека- Взаємопов'язані. Так, при незадовільній надійностіоб'єкта навряд чи слід очікувати хороших показників його безпеки.

У той же час перераховані властивості мають власні самостійні функції.Якщо при аналізі надійності вивчається здатність об'єкта виконуватизадані функції (за певних умов експлуатації) у встановленихмежах, то при оцінці промислової безпеки виявляютьпричинно-наслідкові зв'язки виникнення і розвитку аварій та іншихпорушень з всебічним аналізом наслідків цих порушень.