Факторы, влияющие на надежность подсистем CAV

Основные понятия теории надежности

Приведем несколько определений в соответствии с [8]. Обширные пояснения к этим определениям приведены в [9].

Надежность — свойство объекта сохранять способность выполнять заданные функции. Это сложное свойство, которое включает в себя безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или сочетание этих свойств объекта. Для конкретных объектов и условий их эксплуатации эти свойства могут менять свою значимость.

Объект — техническое изделие определенного целевого назначения (системы и их части, т. е. устройства, машины, аппараты, приборы, агрегаты и отдельные детали, компоненты).

Система — объект, представляющий собой совокупность элементов, взаимодействующих в процессе выполнения определенного круга задач и взаимосвязанных функционально.

Подсистема — элемент системы, объект, представляющий часть системы, отдельные части которого не имеют самостоятельного применения в рамках конкретного рассмотрения.

В определениях видна некоторая путаница. Понятия «система» — «элемент» выражены друг через друга, в противном случае одно из них следовало бы постулировать, т. е. ввести без определения и пояснений.

Понятия эти относительные, так как объект, считающийся системой в одном рассмотрении, можно рассматривать как элемент при переходе к рассмотрению объекта большего масштаба.

Часть 1. Создание CAV.

Кроме того, само деление системы на элементы зависит от характера рассмотрения (функциональные, конструктивные, схемные или оперативные элементы), от требуемой точности проводимого рассмотрения, от уровня наших представлений, от объекта в целом и, наконец, даже от технических и научных предпочтений исследователя или разработчика.

Безотказность — свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение определенного времени.

Долговечность — свойство объекта сохранять работоспособность до перехода в состояние, при котором становится невозможным выполнение целевых функций объекта.

Работоспособность — состояние, при котором объект способен выполнять заданные функции, сохраняя значения основных своих параметров в пределах, установленных нормативнотехнической документацией — техническими условиями (ТУ) на приборы, ЭРИ, подсистему или АСУ в целом.

Неработоспособность — состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра не соответствует требованиям (нормам) ТУ.

Понятие «исправность» шире, чем «работоспособность», так как работоспособный объект в отличие от исправного удовлетворяет лишь тем требованиям ТУ, которые обеспечивают его правильное функционирование, т. е. выполнение целевой функции.

Работоспособность и неработоспособность в общем случае могут быть полными или частичными.

Полностью работоспособный объект обеспечивает в определенных условиях максимальную эффективность его применения.

Эффективность применения в тех же условиях частично работоспособного объекта меньше максимально возможной, но значения ее показателей еще находятся в установленных для такого функционирования пределах, которые считаются допустимыми.

Частично неработоспособный объект может функционировать, но уровень эффективности при этом ниже допустимого.

Полностью неработоспособный объект применять по назначению невозможно.

Понятия работоспособности и частичной работоспособности применяют в основном к «большим» (сложным) системам, для которых характерна возможность пребывания в нескольких состояниях. Примером таких систем является БУВК САУ изделий РКТ.

Для некоторых объектов работоспособность и неработоспособность могут быть только полными, т. е. они могут иметь только два состояния.

Работоспособный объект, в отличие от исправного, обязан удовлетворять лишь тем требованиям ТУ, выполнение которых обеспечивает применение его по назначению. При этом он может не удовлетворять, например, эстетическим требованиям (требованиям по внешнему виду). Если несоответствие внешнего вида (например, царапины на покраске) нормам ТУ не препятствует его правильному функционированию и обеспечивается выполнение целевых функций, объект будет работоспособным. Применительно к ЭРИ внешний вид должен обеспечивать их дальнейший монтаж (установку) в аппаратуру.

Таким образом, работоспособный объект может быть неисправным, но отклонения от норм ТУ не препятствуют выполнению целевых функций.

Предельное состояние — состояние объекта, при котором его дальнейшее применение по назначению должно быть прекращено из-за неустранимых нарушений требований безопасности или неустранимого отклонения заданных параметров за установленные пределы, недопустимого увеличения эксплуатационных расходов или необходимости проведения капитального ремонта. Признаки (критерии) предельного состояния устанавливаются нормативно-технической документацией на данный объект. Примерами могут быть катапультирование или затопление станции «Мир».

Невосстанавливаемый объект достигает предельного состояния при возникновении отказа или при достижении заранее уста- 34.

Часть 1. Создание CAV.

новлсиного срока службы или суммарной наработки. Предельно допустимые сроки службы и наработки устанавливаются из соображений безопасности эксплуатации в связи с необратимым снижением эффективности использования ниже допустимой по практическим соображениям или в связи с увеличением интенсивности отказов, закономерным для объектов данного типа после установленного срока эксплуатации. Пример — снятие с эксплуатации авиалайнеров в сроки, установленные по результатам ресурсных испытаний для данного типа авиалайнера.

Для восстанавливаемых объектов (например, трубопроводов) переход в предельное состояние определяется наступлением момента, когда дальнейшая эксплуатация невозможна или нецелесообразна вследствие следующих причин:

• — становится невозможным поддержание безопасности, безотказности или эффективности объекта на минимально допустимом уровне;
• — в результате износа или старения объект пришел в такое состояние, при котором ремонт требует недопустимо больших затрат (дешевле взять или сделать новый) или не обеспечивает необходимой степени восстановления исправности или ресурса.

Для некоторых восстанавливаемых объектов предельным состоянием считается такое, при котором необходимое восстановление невозможно из-за высокой стоимости.

Отказ — событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта.

Критерии отказа — отличительный признак или их совокупность, согласно которым устанавливается факт возникновения отказа. Признаки (критерии) устанавливаются нормативно-технической документацией на объект.

Восстановление — процесс обнаружения и устранения отказов (повреждения) с целью восстановления работоспособности (исправности)объекта.

Невосстанавливаемыи объект — объект, работоспособность которого в случае возникновения отказа не подлежит восстановлению в реальных условиях.

j Проектирование аппаратуры систем автоматического управления I_для работы в экстремальных условиях_.

При анализе надежности, в том числе при выборе показателей надежности объекта, существенное значение имеет решение, которое должно быть принято в случае отказа объекта.

Если в рассматриваемой ситуации восстановление работоспособности объекта при его отказе по каким-либо причинам признается нецелесообразным или неосуществимым (например, из-за невозможности прерывания выполняемой операции или технологического процесса), то такой объект в данной ситуации является невосстанавливаемым. Примером могут быть трубопроводы АЭС.

Таким образом, один и тот же объект в зависимости от особенностей или этапов эксплуатации может считаться восстанавливаемым или невосстанавливаемым. Например, аппаратура СУ объектами РКТ является восстанавливаемой на этапе хранения, а при работе в космосе — невосстанавливаемой.

Кроме того, один и тот же объект можно отнести к тому или иному типу в зависимости от назначения и момента работы. Например, ЭВМ, входящая в состав БУВК, невосстанавливаемая во время решения оперативных задач управления (например, задач стабилизации) и восстанавливаемая при решении циклических задач расчета параметров движения (в частности, для спутников решение некоторых задач зондирования поверхности Земли может быть повторено на очередном витке).