Меню

Оценка вероятности отказа оборудования



Как вычисляется среднее время до отказа и вероятность безотказной работы?

Понятиям MTTF (Mean Time To Failure — среднее время до отказа) и другим терминам теории надежности посвящено большое количество статей, в том числе на Хабре (см., например, тут). Вместе с тем, редкие публикации «для широкого круга читателей» затрагивают вопросы математической статистики, и уж тем более они не дают ответа на вопрос о принципах расчета надежности электронной аппаратуры по известным характеристикам ее составных элементов.

В последнее время мне довольно много приходится работать с расчетами надежности и рисков, и в этой статье я постараюсь восполнить этот пробел, отталкиваясь от своего предыдущего материала (из цикла о машинном обучении) о пуассоновском случайном процессе и подкрепляя текст вычислениями в Mathcad Express, повторить которые вы сможете скачав этот редактор (подробно о нем тут, обратите внимание, что нужна последняя версия 3.1, как и для цикла по machine learning). Сами маткадовские расчеты лежат здесь (вместе с XPS- копией).

1. Теория: основные характеристики отказоустойчивости
Вроде бы, из самого определения (Mean Time To Failure) понятен его смысл: сколько (конечно, в среднем, поскольку подход вероятностный) прослужит изделие. Но на практике такой параметр не очень полезен. Действительно, информация о том, что среднее время до отказа жесткого диска составляет полмиллиона часов, может поставить в тупик. Гораздо информативнее другой параметр: вероятность поломки или вероятность безотказной работы (ВБР) за определенный период (например, за год).

Для того чтобы разобраться в том, как связаны эти параметры, и как, зная MTTF, вычислить ВБР и вероятности отказа, вспомним некоторые сведения из математической статистики.

Ключевое понятие теории надежности — это понятие отказа, измеряемое, соответственно, интервальным показателем
Q(t) = вероятность того, что изделие откажет к моменту времени t.
Соотвественно, вероятность безотказной работы (ВБР, в английской терминологии «reliability»):
P(t) = вероятность того, что изделие проработает без отказа от момента t=0 до момента времени t.
По определению, в момент t=0 изделие находится в работоспособном состоянии, т.е. Q(0)=0, а P(0)=1.

Оба параметра — это интервальные характеристики отказоустойчивости, т.к. речь идет о вероятности отказа (или наоборот, безотказной работы) на интервале (0,t). Если отказ рассматривать, как случайное событие, то, очевидно, что Q(t) — это, по определению, его функция распределения. А точечную характеристику можно определить, как
p(t)=dQ(t)/dt = плотность вероятности, т.е. значение p(t)dt равно вероятности, что отказ произойдет в малой окрестности dt момента времени t.

И, наконец, самая важная (с практической точки зрения) характеристика: λ(t)=p(t)/P(t)=интенсивность отказов.
Это (внимание!) условная плотность вероятности, т.е. плотность вероятности возникновения отказа в момент времени t при условии, что до этого рассматриваемого момента времени t изделие работало безотказно.

Измерить параметр λ(t) экспериментально можно путём испытания партии изделий. Если к моменту времени t работоспособность сохранило N изделий, то за оценку λ(t) можно принять процент отказов в единицу времени, происходящих в окрестности t. Точнее, если в период от t до t+dt откажет n изделий, то интенсивность отказов будет примерно равна
λ(t)=n/(N*dt).

Именно эта λ-характеристика (в пренебрежении ее зависимостью от времени) и приводится чаще всего в паспортных данных различных электронных компонент и самых разных изделий. Только сразу возникает вопрос: а как вычислить вероятность безотказной работы и при чем здесь среднее время до отказа (MTTF).

2. Экспоненциальное распределение
В терминологии, которую мы только что использовали, пока не было никаких предположений о свойствах случайной величины — момента времени, в который происходит отказ изделия. Давайте теперь конкретизируем функцию распределения значения отказа, выбрав в качестве нее экспоненциальную функцию с единственным параметром λ=const (смысл которого будет ясен через несколько предложений).

Дифференцируя Q(t), получим выражение для плотности вероятности экспоненциального распределения:
,
а из него – функцию интенсивности отказов: λ(t)=p(t)/P(t)=const=λ.

Что мы получили? Что для экспоненциального распределения интенсивность отказов – есть величина постоянная, причем совпадающая с параметром распределения. Этот параметр и является главным показателем отказоустойчивости и его часто так и называют λ-характеристикой.

Мало того, если теперь посчитать среднее время до первого отказа – тот самый параметр MTTF (Mean Time To Failure), то мы получим, что он равен MTTF=1/ λ.

image

Все это замечательные свойства экспоненциального распределения. Почему мы выбрали в качестве для описания отказов именно его? Да потому что это наиболее простая модель – модель пуассоновского потока событий, которая уже была нами рассмотрена в статье про анализ конверсии сайта. Поэтому-то в теории надежности наиболее часто используется показательное (экспоненциальное) распределение, для которого, как мы выяснили:

  • надежность элементов можно оценить одним числом, т.к. λ=const;
  • по известной λ довольно просто оценить остальные показатели надежности (например, ВБР для любого времени t);
  • λ обладает хорошей наглядностью
  • λ нетрудно измерить экспериментально

Но это еще не все, потому, что для экспоненциального распределения особенно легко делать расчет систем, состоящих из множества элементов. Но об этом – в следующей статье (продолжение следует).

Источник

Оценка вероятности отказа оборудования

ГОСТ Р 27.013-2019
(МЭК 62308:2006)

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НАДЕЖНОСТЬ В ТЕХНИКЕ

Методы оценки показателей безотказности

Dependability in technics. Reliability assessment methods

Дата введения 2020-07-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Закрытым акционерным обществом «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» (ЗАО «НИЦ КД») на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 119 «Надежность в технике»

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту МЭК 62308:2006* «Безотказность оборудования. Методы оценки безотказности» (IEC 62308:2006 «Equipment reliability — Reliability assessment methods», MOD) путем внесения технических отклонений, объяснение которых приведено во введении к настоящему стандарту.

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.

Международный стандарт разработан Техническим комитетом по стандартизации ТС 56 Международной электротехнической комиссии (МЭК).

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

Сведения о соответствии ссылочных национальных и межгосударственных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном стандарте, приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты«, а официальный текст изменений и поправок в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты«. В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты«. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

В настоящем стандарте приведены процедуры, предназначенные для использования при оценке безотказности объектов на основе данных об аналогичных объектах, данных эксплуатации, испытаний, полученных от поставщиков компонентов. Такие оценки предназначены для использования на ранних этапах проектирования оборудования, таких как выбор архитектуры системы, а также бизнес-решений, таких как оценка стоимости гарантий или технического обслуживания. Кроме того, оценки могут быть использованы для первоначального анализа безопасности, например, анализа FTA. Часто современные системы имеют настолько высокую безотказность, что оценка или подтверждение их показателей безотказности с помощью испытаний являются очень сложными, поэтому данные эксплуатации предыдущих аналогичных объектов часто являются единственным способом получения первоначальной оценки показателей безотказности. Изготовители использовали этот подход в течение многих лет как «принцип подобия». Использование данных о ранее изготовленной и поступившей на рынок аналогичной продукции требует, чтобы данные об аналогичных объектах были документированы. Данный метод является современной альтернативой классическому, но уже устаревшему руководству по прогнозированию.

Читайте также:  Барное оборудование для бармена

Полученные оценки следует рассматривать как предварительные оценки вероятности того, что выбранные структура, блоки, компоненты и политика технического обслуживания объекта позволяют выполнить цели, установленные в области безотказности объекта. Оценки могут быть использованы, например, для принятия решения о переходе к следующему этапу разработки объекта, увеличению затрат или переходу к поставкам и приемке продукции. В настоящем стандарте описано использование результатов оценки безотказности, а также приведен перечень стандартов МЭК, которые используют эти результаты в качестве входов.

Подход к оценке безотказности, приведенный в настоящем стандарте:

— поощряет изготовителя оборудования рассматривать всю информацию относительно безотказности оборудования, которая связана с влиянием процессов проектирования и изготовления, а также вариантами выбора компонентов. Это отличается от более традиционных методов, которые концентрируют внимание на безотказности компонентов как самой существенной составляющей безотказности оборудования;

— поощряет изготовителя оборудования определять и использовать процессы, которые являются наиболее эффективными для изготовления оборудования;

— описывает непрерывную процедуру, в которой оценки показателей безотказности могут быть обновлены при появлении большего количества информации в процессе жизненного цикла оборудования. Эта информация может быть использована для улучшения безотказности оборудования и результативности процесса оценки показателей безотказности.

В настоящем стандарте приведено описание трех подходов при оценке безотказности, а именно: анализа подобия, анализа долговечности и прогноза по справочным данным. В стандарте не приведена информация об оценке показателей безотказности систем программного обеспечения, однако стандарт может быть использован для оценки показателей безотказности систем аппаратных средств, содержащих встроенное программное обеспечение.

В настоящем стандарте ссылки на международные стандарты заменены ссылками на национальные и межгосударственные стандарты.

1 Область применения

В настоящем стандарте установлены методы оценки показателей безотказности на основе данных эксплуатации и данных испытаний компонентов и модулей объекта. Методы применимы при анализе назначения, безопасности и бизнеса, высокой целостности и сложности объекта. В стандарте приведены пояснения о необходимости оценок показателей безотказности на ранних стадиях жизненного цикла объекта, а также показаны способы и этапы их использования. Кроме того, в стандарте детально описаны методы оценки показателей безотказности и долговечности и данные, необходимые для определения этих оценок. Чтобы оценить показатели долговечности (ресурс, показатели износа), использован метод анализа физики процессов, приводящих к отказу.

В стандарте подробно рассмотрены три способа определения оценки:

— модели анализа долговечности;

— методы определения оценок по справочным данным.

В разделе 6 приведено введение в оценку показателей безотказности, в разделе 7 — управление процессом. В разделе 8 указаны необходимые данные, источники и типы оценок. В разделе 9 приведены детали методов оценки.

Приложения А и В содержат дополнительную информацию, обеспечивающую понимание анализа подобия и анализа долговечности.

Настоящий стандарт применим к определению оценок показателей безотказности и долговечности при разработке требований к конструкции, модификации конструкции и инженерного сопровождения объекта .

Стандарт может быть использован для оценки показателей безотказности систем аппаратных средств, содержащих встроенное программное обеспечение.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 27.002 Надежность в технике. Термины и определения

ГОСТ IEC 61508-3 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 3. Требования к программному обеспечению

ГОСТ Р 27.003 Надежность в технике. Управление надежностью. Руководство по заданию технических требований к надежности

ГОСТ Р 27.012 (МЭК 61882:2016) Надежность в технике. Анализ опасности и работоспособности (HAZOP)

ГОСТ Р 27.015 (МЭК 60300-3-15:2009) Надежность в технике. Управление надежностью. Руководство по проектированию надежности систем

ГОСТ Р 27.202 Надежность в технике. Управление надежностью. Стоимость жизненного цикла

ГОСТ Р 27.302 Надежность в технике. Анализ дерева неисправностей

ГОСТ Р 27.606 Надежность в технике. Управление надежностью. Техническое обслуживание, ориентированное на безотказность

ГОСТ Р 27.607 Надежность в технике. Управление надежностью. Условия проведения испытаний на безотказность и статистические критерии и методы оценки их результатов

ГОСТ Р 50779.27 (МЭК 61649:2008) Статистические методы. Распределение Вейбулла. Анализ данных

ГОСТ Р 50779.28 (МЭК 61710:2013) Статистические методы. Степенная модель. Критерии согласия и методы оценки

ГОСТ Р 51901.1 Менеджмент риска. Анализ риска технологических систем

ГОСТ Р 51901.5 (МЭК 60300-3-1:2003) Менеджмент риска. Руководство по применению методов анализа надежности

ГОСТ Р 51901.6 (МЭК 61014:2003) Менеджмент риска. Программа повышения надежности

ГОСТ Р 51901.12 (МЭК 60812:2006) Менеджмент риска. Метод анализа видов и последствий отказов

ГОСТ Р 51901.14 (МЭК 61078:2006) Менеджмент риска. Структурная схема надежности и булевы методы

ГОСТ Р 53392 Интегрированная логистическая поддержка. Анализ логистической поддержки. Основные положения

ГОСТ Р МЭК 60300-1 Менеджмент риска. Руководство по применению менеджмента надежности

ГОСТ Р МЭК 61160 Проектный менеджмент. Документальный анализ проекта

ГОСТ Р МЭК 61165 Надежность в технике. Применение марковских методов

ГОСТ Р МЭК 61508-1 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 1. Общие требования

ГОСТ Р МЭК 61508-2 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 2. Требования к системам

ГОСТ Р МЭК 61508-4 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 4. Термины и определения

ГОСТ Р МЭК 61508-5 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 5. Рекомендации по применению методов определения уровней полноты безопасности

ГОСТ Р МЭК 61508-6 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 6. Руководство по применению ГОСТ Р МЭК 61508-2 и ГОСТ Р МЭК 61508-3

ГОСТ Р МЭК 61508-7 Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 7. Методы и средства

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 27.002, а также следующие термины с соответствующими определениями:

Читайте также:  Что такое птс оборудование

3.1 анализ долговечности (durability analysis): Анализ реакции оборудования на усилия, возникающие при эксплуатации, техническом обслуживании, транспортировании, хранении и других действиях в процессе жизненного цикла оборудования для оценки и прогнозирования его безотказности и среднего ресурса.

3.2 жизненный цикл (life-cycle): Продолжительность времени, охватывающая все стадии жизненного цикла: от стадии концепции и определения до стадии распоряжения .

Источник

Интенсивность отказов элементов справочник

Автор: Алексей Глазачев · Опубликовано 05.04.2018 · Обновлено 17.04.2020

Интенсивность отказов элементов | areliability.com блог инженера по надёжности

интенсивность отказов

Интенсивность отказов

Интенсивность отказов, она же λ (в англоязычной литературе failure rate) является параметром, определяющим надёжность того или иного элемента (составной части) системы. λ, это как правило табличное значение, задаётся в размерности 10 в минус 6 степени отказов в час (отказов на миллион часов работы).

Интенсивность отказов электрических соединений

В методичке по проектированию РЭС (1996 года издания) обнаружилась интересная таблица про интенсивность отказов электрических соединений.

Вид соединения Переходное сопротивление,
10-3, Ом
Механическая прочность, Мпа Интенсивность отказов,
λ 10-9, 1/ч
Тепловое сопротивление,
К/Вт
Сварка 0.01 100. 500 0.1 … 2.0 0.001
Накрутка 1. 2 60. 80 0.2 . 0.5 0.0005
Пайка 2. 3 10. 40 1 . 10 0.002
Обжимка 1. 10 20. 50 2 … 5 0.0008. 0.001
Соединение токопроводящими клеями 1. 10 5. 10 10 … 50 5

интенсивность отказов электрорадиоизделий

Дополнительно выкладываю справочник 2004 года «Надёжность электрорадиоизделий», разработанный одним из оборонных институтов страны. Думаю, что поскольку на дворе 2018 год, его можно выложить. Справочник доступен по ссылке.

Так же можно воспользоваться американским стандартом MIL-HDBK-217F. Потребуется знание английского языка.

MIL-HDBK-217F

Скачать MIL-HDBK-217F можно здесь. 6 мегабайт.

Интенсивность отказов неэлектронных компонентов

Если интересует интенсивность отказов неэлектронных компонентов, лучшим решением будет посмотреть справочник NRPD-91 (non-electronic reliability part data). Потребуется знание английского языка. Есть и более свежие версии этого справочника, но их продают за неприличные деньги.

NPRD-91

Скачать NRPD-91 можно здесь. 39 мегабайт.

Нетрудно заметить, что чем меньше время работы оборудования, тем оно надёжнее. Это доступный, но не всегда выполнимый способ повысить надёжность системы — сократить время работы. Приведу простой пример: многие люди стирая одежду в стиральной машине используют полную программу стирки, которая занимает, предположим, 2 часа работы.

Давайте рассчитаем надёжность (ВБР) электродвигателя нашей стиралки. По таблице ниже найдём λ для электродвигателя переменного тока. Выберем наихудшее значение: 9.36
Предположим, что мы стираем 200 дней в году на протяжении 5 лет. Тогда время работы составит: 200 дней * 2 часа в день * 5 лет = 2000 часов за 5 лет. Подставим в нашу формулу (1). ВБР электродвигателя составит 0.9814.

интенсивность отказов оборудования

А если мы хотим, чтобы наша стиралка служила нам дольше? В действительности, в большинстве случаев нет необходимости стирать наши рубашки 2 часа, получаса (0.5 часа) будет вполне достаточно. Давайте рассчитаем ВБР электродвигателя в этом случае. Время работы составит: 200 дней * 0.5 часа * 5 лет = 500 часов за 5 лет. Подставим в нашу формулу (1). ВБР электродвигателя составит 0.9953. Как видим, надёжность электродвигателя стала выше.

Интенсивность отказов сердца

Вот бы таким же образом можно было продлить жизнь человека, скажет читатель. Это вполне возможно. Чем ниже наш пульс, тем меньше ударов совершает наше сердце и тем меньше оно изнашивается. Вспомните, один из самых завидных долгожителей нашей планеты это черепаха, пульс которой гораздо меньше чем человеческий. Конечно, мы не можем себе позволить быть такими же медлительными.

интенсивность отказов сердца

Кто-то даже подсчитал, что ресурс человеческого сердца это 3 миллиарда ударов и определил интенсивность отказов сердца. Не уверен, что это правда, но зато абсолютно уверен, что мы вполне можем отказаться от курения, больших доз алкоголя, кофеина, энергетиков, чрезмерных физических нагрузок, стрессов на пустом месте и подобных вещей, которые разгоняют наш пульс и съедают ресурс нашего сердца. Напротив, умеренная физическая нагрузка тренирует наше сердце и продляет нашу жизнь. Будьте здоровы и счастливы! Ваш специалист по надёжности, Алексей Глазачев.

Если вы хотите мгновенно делать сложнейший расчет надежности и экономить десятки часов рабочего времени, приглашаю вас получить мой пример расчета надежности в Excel.

Источник

Методы анализа отказов оборудования

Анализ отказов оборудования призван обеспечить процесс принятия управленческих решений информацией, необходимой для выбора оптимальных воздействий, на основании которых осуществляется формирование корректирующих и предупреждающих мероприятий по улучшению. При этом он направлен не только и не столько на борьбу со следствиями отказов, но в большей степени – на устранение их коренных причин и предотвращение возможности повторения в дальнейшем.

СИДОРОВ Владимир Анатольевич

«Поскольку отказ является результатом сложившихся в оборудовании закономерностей развития повреждений, поэтому анализ отказов позволяет получить дополнительную информацию о произошедших событиях для выявления причин нарушения работоспособности и определения мер по предотвращению аналогичных отказов».

Следует отметить, что в наиболее общем виде анализ отказов оборудования представляет собой процесс решения задачи по прогнозированию изменения технического состояния оборудования на основе предположения о повторяемости событий. Прогнозировать следующий отказ по интенсивности отказов можно лишь при неизменности характера и закономерностей процессов, имеющих место в ходе эксплуатации оборудования (физического старения, условий эксплуатации, ремонтного обслуживания и так далее).

К настоящему времени наработан значительный опыт в виде разнообразных подходов к решению этой задачи, что нашло свое выражение в методах анализа отказов оборудования (рис. 1).

Рисунок 1 – Методы анализа отказов оборудования

Рисунок 1 – Методы анализа отказов оборудования

1. Качественные методы

Качественные методы на основе совместного анализа совокупных данных об отказах оборудования позволяют выявить логические закономерности их возникновения. Эти методы отличаются относительно небольшими трудозатратами по сбору, подготовке и первичной обработке данных, однако для успешного применения требуют существенных интеллектуальных затрат, хорошего знания оборудования и понимания протекающих в нем процессов. Здесь вывод на основании имеющихся данных, зачастую малых выборок, должен сделать сам специалист, достоверность чего в значительной степени зависит от уровня его квалификации.

1.1. Причинно-факторный анализ

Причинно-факторный анализ направлен на выявление типовых проблем, характерных для конкретного оборудования, участка, цеха, предприятия в целом. Для этого за исследуемый период определяется количество реализаций происшествий по их причинам, ремонтных воздействий по видам, замен запасных частей по типам или других подобных показателей. Влияние категории с наибольшим или значительным числом реализаций по выборке становится основанием для формирования соответствующих рекомендаций.

1.2. Пространственный анализ

Пространственный анализ направлен на выявление «слабых мест» оборудования, технологической линии, предприятия в целом. Для этого за исследуемый период определяется количество реализаций происшествий по месту их проявления для объектов технологических позиций, которые находятся на уровень ниже в иерархии (для предприятия – по цехам, для цеха – по участкам, для оборудования – по узлам и так далее). Объекты, генерирующие наибольшее или значительное число проблем, требуют дополнительного исследования для формирования соответствующих рекомендаций.

1.3. Временной анализ

Временной анализ направлен на выявление циклических закономерностей происшествий. Для этого за исследуемый период, который по усмотрению исследователя предположительно включает несколько (по возможности, больше, но не менее трех) циклов, определяется количество реализаций происшествий за заданные промежутки времени (часы, дни недели, месяцы). Рассмотрение экстремумов позволяет сформировать гипотезу о причинах возникновения цикличности (сезонные факторы, квалификация персонала различных смен и тому подобные), что может быть основанием для разработки соответствующих рекомендаций с целью минимизации влияния негативных факторов.

В целом следует обратить внимание на то, что увеличение исследуемого периода не всегда позволяет получить более точные результаты. Исследуемый период должен выбираться, исходя из предположения, что в течение этого периода продолжает действовать совокупность факторов выявляемой закономерности, а оборудование сохраняет свою технологическую идентичность.

СИДОРОВ Александр Владимирович

«Выполнение капитального ремонта, структурные преобразования на предприятии или другие изменения, в том числе реализация мероприятий по улучшению, могут существенно повлиять на характер протекающих процессов, и тогда закономерности, стабильные до такого события, перестают влиять или иначе проявляют себя. В этой связи удельный вес данных необходимо считать тем большим, чем более они актуальны».

Качественные методы анализа отказов оборудования могут предварять использование других методов исследования или применяться самостоятельно. Их использование не может носить формальный характер, а результаты должны обязательно сопоставляться с практикой эксплуатации оборудования до формирования рекомендаций. Также они могут быть полезны для оценки эффективности реализуемых мероприятий по улучшению.

2. Количественные методы

Количественные методы на основе совместного анализа совокупных данных об отказах позволяют численно определить показатели, характеризующие процессы, которые протекают в оборудовании. По сравнению с качественными методами количественные методы отличаются более высокими трудозатратами по сбору, подготовке и первичной обработке данных, однако для успешного применения требуют меньших эвристических затрат, поскольку процедуры их обработки зачастую носят алгоритмизированный, стандартизованный характер.

2.1. Методы расчета показателей надежности

Методы расчета показателей надежности регламентированы отечественными стандартами ГОСТ серии 27. По составу рассчитываемых показателей различают методы расчета безотказности, ремонтопригодности, долговечности, сохраняемости, комплексных показателей надежности (методы расчета коэффициентов готовности, технического использования, сохранения эффективности и другие) [1, п. 4.5.2].

Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять способность выполнять требуемые функции в течение некоторого времени или наработки в заданных режимах и условиях применения [п. 3.1.6].

Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к поддержанию и восстановлению состояния, в котором объект способен выполнять требуемые функции, путем технического обслуживания и ремонта [п. 3.1.7].

Долговечность – свойство объекта, заключающееся в его способности выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях использования, технического обслуживания и ремонта до достижения предельного состояния [п. 3.1.9].

Сохраняемость – свойство объекта сохранять способность к выполнению требуемых функций после хранения и (или) транспортирования при заданных сроках и условиях хранения и (или) транспортирования [п. 3.1.10].

Коэффициент готовности – вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в данный момент времени [п. 3.6.6.1].

Коэффициент технического использования – отношение математического ожидания суммарного времени пребывания объекта в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к математическому ожиданию суммарного времени пребывания объекта в работоспособном состоянии и простоев, обусловленных техническим обслуживанием и ремонтом за тот же период [п. 3.6.6.4].

Коэффициент сохранения эффективности – отношение значения показателя эффективности использования объекта по назначению за определенную продолжительность эксплуатации к номинальному значению этого показателя, вычисленному при условии, что отказы объекта в течение того же периода не возникают [п. 3.6.6.5].

ГОСТ 27.002-2015. Надежность в технике. Термины и определения

Эти методы на основе разработанного математического аппарата, который опирается на теорию вероятностей, позволяют устанавливать параметры системы технического обслуживания и ремонтов, адаптируя ее к условиям эксплуатации оборудования на предприятии. В случае автоматизации расчет показателей надежности может проводиться с минимальным участием оператора, в том числе на основе данных, собираемых в автоматическом или автоматизированном режиме, что в значительной степени снижает требования к квалификации специалиста.

Критическое влияние на эффективность применения методов расчета показателей надежности оказывает объем выборки. В результате практическое применение данные методы находят преимущественно в условиях наличия большого парка однотипного оборудования. Для уникального оборудования период сбора статистической информации сопоставим с периодом внесения конструктивных изменений (модернизации, реконструкции), поэтому применение методов данной группы ограничено.

СИДОРОВ Владимир Анатольевич

«Проведение ремонтов, связанное с заменой узлов и деталей, приводит к изменению исходного состояния, закономерностей развития повреждений. Замена деталей, проведенная после отказа, также формирует новые условия развития повреждений, которые не могут быть объективно рассмотрены с позиций предыдущих состояний. Меняется и характер взаимного влияния узлов, после ремонта свойства оборудования могут значительно измениться».

Методы расчета показателей надежности эффективны только в условиях статистически управляемых, стабильных систем, что без реализации дополнительных мероприятий практически не обеспечивается в условиях отечественных предприятий. Значительная вариабельность показателей эксплуатации, зависящих от характеристик обрабатываемого сырья, квалификации эксплуатационного персонала, поставляемых запасных частей, качества реализации ремонтных воздействий и других условий, приводит к занижению рекомендуемых периодов проведения технического обслуживания и ремонтов, увеличению затрат за счет недоиспользования ресурса и так далее. Это при всей мощности и рациональности используемого математического аппарата препятствует широкому распространению методов расчета показателей надежности.

2.2. Анализ Парето

Анализ Парето направлен на выявление и устранение наиболее весомых рисков, связанных с отказами оборудования, и позволяет определить приоритетные направления для формирования и реализации корректирующих и предупреждающих мероприятий. Метод, основанный на применении анализа Парето (принцип 20/80), обеспечивает классификацию проблем на немногочисленные (условно до 20% от общего количества), но важные (условно более 80% потерь), и многочисленные (условно более 80% от общего количества), но несущественные (условно до 20% потерь).

Анализ рекомендуется выполнять на основе затрат, обусловленных отказами оборудования, в различных срезах (по причинам, по месту проявления и так далее), что позволяет конкретизировать качественные методы анализа, выявить наиболее весомые проблемы с тем, чтобы решать их в первую очередь. Первоочередное устранение именно этих проблем позволяет повысить эффективность управления производственными активами, демонстрируя наибольший экономический эффект.

Ограничения данного метода и отчасти других, нацеленных на выявление критических причин отказов оборудования, иллюстрирует один из постулатов теории ограничений Голдратта: «Вследствие взаимозависимости и изменчивости, оптимизация отдельных элементов не обеспечит оптимальное функционирование систем» [2, с. 41]. Другими словами, выявление и устранение отдельно взятой причины отказов оборудования без целостного рассмотрения производственного комплекса, воздействия на него как на взаимосвязанную и взаимозависимую систему, в ряде случаев может привести не к улучшению, а к ухудшению общей ситуации.

Например, концентрация внимания ремонтной службы на необходимости выполнения плановых замен запасных частей в соответствии с установленным регламентом может привести к недоиспользованию ресурса, ускоренному износу посадочных мест, повышенной нагрузке на службы материально-технического обеспечения и другим отрицательным последствиям. Поэтому любое принимаемое решение должно рассматриваться в комплексе, с пониманием специфики производства, связей и возможных последствий, в том числе негативных.

С этой точки зрения особенно важно обеспечить различение тех причин отказов оборудования, которые обусловлены влиянием системных факторов, то есть несовершенствами самой системы управления производственными активами предприятия, и тех, которые связаны с воздействием единичных факторов, что позволяет реализовать управление на основе статистических показателей.

Перечень ссылок

  1. ГОСТ 27.301-95. Надежность в технике. Расчет надежности. Основные положения. – Минск: Издательство стандартов, 1996. – 16 с.
  2. Уильям Детмер. Теория ограничений Голдратта: Системный подход к непрерывному совершенствованию. – М.: Альпина Бизнес Букс, 2008. – 444 с.
Материал предоставили СИДОРОВ Александр Владимирович, СИДОРОВ Владимир Анатольевич.

Больше информации по указанной теме можно найти в книге «Управление отказами оборудования», подготовленной под эгидой Ассоциации эффективного управления производственными активами (Ассоциации EAM). Первая часть издания доступна здесь, а вторая – здесь.

Сидоров А.В., Сидоров В.А. Управление отказами оборудования. Часть I: Расследование и учет

Сидоров, А.В. Управление отказами оборудования: в 2 ч. Ч. I : Расследование и учет / А.В. Сидоров, В.А. Сидоров. – СПб.: ООО «ТОИР ПРО», 2019. – 128 с.

Источник