Расчет показателей надежности

/

Главная

Pro-reliability

Надежность ваших изделий

Содержание

Надежность изделий: терминология, основные понятия →
Расчёт надежности изделий →
Методы расчёта надежности →
Пример расчёта →
Как выполнить расчет →

Надёжность. Основные понятия, термины, определения

Надёжность оборудования — это способность технических систем и устройств выполнять свои функции в заданных условиях на протяжении определенного времени, сохраняя свои эксплуатационные характеристики. Этот параметр является важным критерием качества изделия и непосредственно влияет на производственные процессы, безопасность и экономическую эффективность эксплуатации.

Безотказность — свойство объекта непрерывно сохранять способность выполнять требуемые функции в течение некоторого времени или наработки в заданных режимах и условиях применения;
Долговечность — свойство объекта, заключающееся в его способности выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях использования, технического обслуживания и ремонта до достижения предельного состояния;
Ремонтопригодность — свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к поддержанию и восстановлению состояния, в котором объект способен выполнять требуемые функции, путем технического обслуживания и ремонта;
Сохраняемость — свойство объекта сохранять способность к выполнению требуемых функций после хранения и (или) транспортирования при заданных сроках и условиях хранения и (или) транспортирования.

Термин «Надежность» в соответствии с ГОСТ 27.002 с является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения может включать в себя безотказность, ремонтопригодность, восстанавливаемость, долговечность, сохраняемость, готовность или определенные сочетания этих свойств.

Высокая надёжность оборудования позволяет обеспечить стабильное функционирование производственных процессов, минимизировать простои и повысить производительность. Это особенно критично в таких сферах, как энергетическая, транспортная, медицинская и другие промышленные, где сбои могут иметь серьёзные последствия для людей и экономики. Надёжность технических систем и устройств напрямую связана с его безопасностью. Чем меньше риск отказов, тем меньше вероятность аварий и происшествий, что особенно важно на производствах с опасными условиями работы.

Таким образом, надёжность технического устройства — ключевой фактор его эффективности и безопасности. Выбор надежного технического изделия и обеспечение его технического обслуживания помогает снизить затраты, повысить производительность и защитить персонал.

Что такое расчёт надежности?

Расчёт надежности — процедура определения значений показателей надежности технических изделий с использованием методов, основанных на их вычислении по справочным данным о надежности элементов изделия, по данным о надежности объектов-аналогов, по данным о свойствах материалов и другой информации, имеющейся к моменту расчёта.

Расчет надежности оборудования проводится на стадиях жизненного цикла и соответствующих этим стадиям этапах, установленных программой обеспечения надежности изделия или документами их заменяющими.

Целями выполнения расчёта показателей надёжности в зависимости от этапа, на котором он выполняется, являются: 
— обоснование количественных требований надежности составных частей изделия или самого устройства в целом; 
— проверка правильности и выполнимости установленных требований, и, если этого требуется, обоснование необходимости их корректировки; 
— сравнительный анализ надёжности различных вариантов схемно-конструктивного построения изделия и обоснование выбора из них самого оптимального; 
— обоснование и проверка эффективности предлагаемых мер по доработкам конструкции, технологии изготовления, системы ТОиР изделия, направленных на повышение его надежности; 
— проверка соответствия достигнутого (ожидаемого) уровня надёжности изделия установленным требованиям, если экспериментальное подтверждение их уровня надёжности невозможно технически или нецелесообразно.

Расчёт показателей надежности объектов в общем случае представляет собой процедуру последовательного поэтапного уточнения оценок показателей надёжности по мере отработки конструкции и технологии изготовления изделия, алгоритмов его функционирования, правил эксплуатации, системы технического обслуживания и ремонта, критериев отказов и предельных состояний, накопления более полной и достоверной информацией о всех факторах, определяющих надёжность оборудования, и применения более адекватных и точных методов расчёта и расчетных моделей.

По основным принципам расчёта выделяют следующие методы:

Основаны на использовании для оценки ожидаемого уровня надежности изделия данных о достигнутых значениях и выявленных тенденциях изменения показателей надёжности изделий, аналогичных или близких к рассматриваемому по назначению, функционированию, построению, элементной базе и применяемым материалам, условиям и режимам эксплуатации.

Метод прогнозирования

В качестве структурных схем надёжности могут применяться:

- структурные блок-схемы надежности, представляющие устройство в виде совокупности определенным образом соединенных (в смысле надежности) элементов;
- деревья отказов устройства, представляющие графическое отображение причинно-следственных связей, обуславливающих определенные виды его отказов;
- графы (диаграммы) состояний и переходов, описывающих возможные состояния объекта и его переходы из одного состояния в другое в виде совокупности состояний и переходов его элементов.

Структурные методы

Основаны на применении математических моделей, описывающих физические, химические и иные процессы, приводящие к отказам изделий, и вычислении показателей надёжности по известным параметрам нагруженности изделия, характеристикам примененных в изделии веществ и материалов с учетом особенностей его конструкции.

Физические методы

Основаны на представлении изделия в виде логической схемы, описывающей зависимость состояний и переходов изделия от состояний и переходов его элементов с учетом их взаимодействия и выполняемых ими функций в изделии с последующим описанием построенной структурной модели адекватной математической моделью и вычислением показателей надёжности оборудования по известным характеристикам надёжности его элементов.

Пример расчета

Расчет надежности оборудования выполняют в соответствии с требованиями ГОСТ 27.301-95 «Надежность в технике. Расчет надежности. Основные положения».

Чаще всего в требованиях технического задания необходим расчёт следующих показателей:

- вероятность отказа за некоторый промежуток времени Q(t) – это вероятность того, что в заданных условиях эксплуатации не возникнет отказа устройства;
- вероятность безотказной работы за некоторый промежуток времени P(t) – это вероятность того, что в пределах заданной наработки (времени) не возникнет отказа устройства;
- средняя наработка (налет) на отказ (и повреждение) – показатель типа T;
- интенсивность отказов – λ – это частота наступления отказов среди рассматриваемых изделий.
Средняя наработка (налет) на отказ (и повреждение) определяется по формуле:

В общем случае справедлива следующая взаимосвязь между вероятностью безотказной работы и вероятностью отказа

Для экспоненциального распределения времени безотказной работы справедливы соотношения

Как выполнить расчёт надёжности устройства?

Как правило, чаще всего необходимо подтвердить заданные в техническом задании показатели надёжности изделия

1

Необходимо идентифицировать объект, подлежащий расчету и определить группу ВВФ, к которой он относится.

2

Запрос у смежных подразделений/отделов или конструкторов перечня исходных данных, необходимых для выполнения расчета.

В качестве исходных данных для расчёта необходимо использовать:
- требования ТЗ;
- спецификацию устройства и каждой его составной части (или полный перечень элементов);
- структурную схему деления;
- схемы электрические принципиальные Э3;
- карты рабочих режимов.

3

Составление расчетных моделей для каждого показателя.

Для расчета интенсивности отказов электронных компонентов принято использовать отечественные справочники «Надежность электрорадиоизделий, 2023», «Надежность ЭРИ ИП», а также зарубежный справочник MIL-HDBK-217-F, разрешенный к применению.

Для расчета интенсивности отказов механических элементов необходимо использовать справочник NPRD «Данные по надежности неэлектронных компонентов».

Получив расчетные значения требуемых показателей надежности и сопоставив их с требованиями технического задания, необходимо оформить результаты расчёта в виде технического документа.

4

Последний этап заключается в оформлении отчета.

Отчет по расчету надежности должен быть оформлен в соответствии с требованиями ГОСТ 27.301 «Надежность в технике. Расчет надежности. Основные положения» и ГОСТ Р 2.105 «Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам».

Результаты расчёта надёжности оформляют в виде раздела пояснительной записки или в виде самостоятельного документа, содержащего:
- введение (на основании чего разработан данный документ);
- описание устройства и его состав (поэлементный или на уровне сборных единиц);
- требования технического задания;
- описание методики расчёта (описание всех формул и коэффициентов, применяемых для расчёта показателей надежности);
- результаты расчета заданных показателей (сводная таблица с результатами рассчитываемых показателей надёжности);
- выводы и заключение о соответствии устройства заданным требованиям (при необходимости, можно написать рекомендации для достижения значений требуемых показателей, при их несоответствии заданным требованиям).

Остались вопросы или хотите заказать расчет надежности устройства?

Оставьте заявку, и мы свяжемся с вами в ближайшее время для бесплатной консультации

Практический опыт — отличительная черта наших специалистов

Выполняем расчет показателей надежности изделий методами FTA и RBD в соответствии с ГОСТ. В короткие сроки подготовим расчёт и оформим технический отчет.