Характеристика состояний технического объекта

Надежность как свойство объекта характеризуется состояниями и событиями.

Любой объект может находиться в исправном, неисправном , работоспособном и неработоспособном, предельном состоянии.

Исправное состояние - такое состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической и (или) конструкторской документацией. Если его состояние не соответствует хотя бы одному из требований этой документации, объект считается неисправным

Работоспособное состояние - такое состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функций, соответствует требованиям ЭТД. При несоответствии хотя бы одного значения такого параметра требованиям ЭТД объект является неработоспособным.

Предельное состояние - состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена из-за неустранимого ухода заданных параметров за установленные пределы или неустранимого снижения эффективности эксплуатации ниже «допустимой, или необходимости проведения среднего или капитального ремонта. Признаки предельного состояния устанавливаются НТД.

Переход объекта из одного состояния в другое происходит в результате отказа или повреждения.

Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта.

Повреждение - событие, характеризующее нарушение исправного состояния объекта.

Таким образом, если объект исправен, то он всегда работоспособен, а вот работоспособный объект может быть неисправен. При этом группа параметров объекта, определяющих его работоспособность, находится в установленных пределах, а некоторые характеристики непосредственно не влияющие на его работоспособность, не соответствуют требованиям. Например, нарушение окраски, ржавчина, незначительные внешние царапины и т. д. являются неисправностями, но до определенных пределов не влияют на работоспособность. В неработоспособное состояние объект может перейти через отказ как из исправного, так и неисправного, но еще работоспособного состояния. Диаграмма состояний технического объекта представлена на рисунке 1.3.

Исправное состояние

Работоспособное

Неисправное состояние

Работоспособное

Неисправное состояние

Неработоспособное

Предельное состояние

Рис. 1.3. Диаграмма состояний технического объекта

Остановимся более подробно на понятии отказ.

Отказ– событие, после появления которого выходные характеристики аппаратуры выходят за допустимые пределы. Отказ может наступать не только при механических или электрических повреждениях элементов (обрывы, КЗ ) , но и при нарушении регулировки, из-за ухода параметров элементов за допустимые пределы и т.п.

Моменты возникновения отказов в сложной системе обычно являются событиями случайными. Однако место их возникновения удается иногда предсказать заранее. Это возможно в тех случаях, когда систематически наступает механический или электрический износ одного и того же элемента во многих однотипных системах. Подобные отказы иногда называют закономерными в противоположность отказам случайным, место и момент возникновения которых заранее предсказать затруднительно

Причинами отказов, определяющих ненадежность объектов, могут быть:

- ошибки, допущенные при конструировании, производстве, ремонте;

- нарушение правил и норм эксплуатации;

- естественные процессы старения и износа.

Отказы различают по нескольким признакам:

I. По характеру проявления отказы могут быть окончательные (устойчивые) и перемежающиеся (то возникающие то исчезающие). Окончательные отказы являются следствием необратимых процессов в деталях и материалах. При окончательных отказах для восстановления работоспособности объекта необходимо производить его ремонт (регулировку).

Перемежающиеся отказ в большинстве случаев является следствием обратимых случайных изменений режимов работы параметров объектов. При возвращении режима работы в допустимые пределы объект сам обычно без вмешательства человека, возвращается в работоспособное состояние. Перемежающиеся отказы особенно неприятны в информационных системах, где они известны под названием сбоев. Появление сбоя трудно обнаружить, так как после его исчезновения объект остается работоспособным.

Таким образом, перемежающиеся отказы существенно отличаются oт окончательных причиной возникновения, внешними проявлениями и последствиями появления. Поэтому на практике рассчитывают показатели надежности как для окончательных, так и перемежающихся отказов.

2. По связи с другими отказами различают отказы первичные, т. е. возникшие по любым причинам, кроме действия другого отказа, вторичные, т. е. явившиеся следствием другого отказа. Например, из-за пробоя конденсатора может сгореть резистор. При вычислении показателей надежности обычно учитываются лишь первичные отказы.

Отказы являются случайными событиями, которые могут быть зависимыми и независимыми. Отказы считают зависимыми, если при появлении одного из них изменяется вероятность появления второго отказа. Для .независимых отказов вероятность появления одного из них не зависит от того, произошли другие отказы или нет.

3. По сложности обнаружения отказы могут быть очевидными (явными) или скрытыми (неявными).

4. Для каждого определенного типа. объектов отказы можно различать по внешним проявлениям. Например, различные отказы конденсаторов можно разбить на две группы: типа "обрыв" или типа "замыкание".

5. По характеру возникновения можно различать отказы внезапные (катастрофические), состоящие в резком, практически мгновенном изменении характеристик объектов, и отказы постепенные, происходящие из-за медленного, постепенного ухудшения качества объектов.

Внезапные отказы обычно проявляются в виде механических повреждений элементов (поломок, трещин, обрывов, пробоя изоляции и т. п.), из-за чего эти отказы часто называют грубыми (отсутствуют видимые признаки их приближения, т. е. перед отказом обычно не удается обнаружить количественные изменения характеристик объекта).

Постепенные отказы (параметрические, плавные) связаны с износом деталей, старением материалов, разрегулированием устройств. Параметры объекта могут достигнуть критических значений, при которых его состояние считается неработоспособным; т. е. происходит отказ.

Внезапный отказ объекта также является следствием накопления, необратимых изменений материалов. Внезапным отказ кажется лишь потому, что не контролируется изменяющийся параметр, при критическом значении которого наступает отказ объекта, обычно связанный с его механическим повреждением.

Таким образом , возникновению всякого отказа предшествует накопление тех или иных изменений внутри объекта (при этом,, конечно, не рассматриваются отказы, происшедшие из-за небрежности или неумения работников). Для объектов различного назначения и устройства применяются соответствующие показатели надежности.

В настоящее время можно выделить четыре группы технических объектов, различающихся показателями и методами оценки надежности:

-невосстанавливаемые объекты, применяемые до первого отказа (конденсатор, прокладка);

- восстанавливаемые вне процесса применения объекта;

-восстанавливаемые в процессе применения объекты, для которых допустимы перерывы в работе;

- восстанавливаемые объекты, в процессе применения которых допустимы кратковременные перерывы в работе.