какой отказ называется сбоем
Понятие отказа. Классификация отказов
Основные понятия теории надежности
Область исследования и средства теории надежности
Надежность является одним из самых важных показателей современной техники. Современные мир требует, чтобы используемые человеком технические объекты были максимально надежными. Отказы таких объектов, как инфраструктурные объекты, объекты транспорта и т.п. приводят к большим экономическим потерям и даже смертям. Поскольку не существует абсолютно надежных технических устройств, требуется уметь повышать надежность систем за счет изменения внутренней структуры объектов, резервирования, выбора оптимальной стратегии обслуживания и т.п.
Всё большая взаимосвязанность многих важных для промышленности и населения систем приводит к увеличению роли теории надежности в проектировании и эксплуатации техники.
Надежность – свойство технического объекта сохранять свои характеристики (параметры) в определенных пределах при данных условиях эксплуатации.
Теория надежности – это наука, изучающая закономерности отказов технических устройств, причины и модели их возникновения. Основными объектами её изучения являются:
Базой математического аппарата теории надежности являются различные разделы математики:
Существуют разные подходы к надежности:
В этом курсе рассматриваются математический и статистический подход к надежности.
Понятие отказа. Классификация отказов
Центральное понятие теории надежности – отказ.
Отказ – событие, после возникновения которого характеристики технического объекта (параметры) выходят за допустимые пределы. Отказ – понятие, которое необходимо определять для каждого вида техники.
Критерий отказа – признак, согласно которому устанавливается факт возникновения отказа.
Существуют различные классификации отказов. Рассмотрим их.
По типу:
По природе возникновения:
По характеру возникновения:
По причине возникновения:
По возможности дальнейшего использования:
По лёгкости обнаружения:
По времени возникновения:
Причины и виды отказов.
Одним из основных понятий теории надежности является понятие отказа (объекта, элемента, системы).
Отказобъекта – событие, заключающееся в том, что объект полностью или частично перестает выполнять заданные функции. При полной потере работоспособности возникает полный отказ, при частичной – частичный. Понятия полного и частичного отказов каждый раз должны быть четко сформулированы перед анализом надежности, поскольку от этого зависит количественная оценка надежности.
Причины возникновения отказов происходят из-за:
— постепенного старения (износа).
Отказы вследствие конструктивных дефектов возникают как следствие несовершенства конструкции из −за «промахов» при конструировании.
В этом случае наиболее распространенными являются недоучет «пиковых» нагрузок, применение материалов с низкими потребительскими свойствами, схемные «промахи» и др.
Отказы этой группы сказываются на экземплярах изделия, объекта, системы.
Отказы из − за технологических дефектов возникают как следствие нарушения принятой технологии изготовления изделий (например, выход отдельных характеристик за установленные пределы). Отказы этой группы характерны для отдельных партий изделий, при изготовлении которых наблюдались нарушения технологии изготовления.
Отказы из − за эксплуатационных дефектов возникают по причине н несоответствия требуемых условий эксплуатации, правил обслуживания действительным. Отказы этой группы характерны для отдельных экземпляров изделий.
Отказы из − за постепенного старения (износа) вследствие накопления необратимых изменений в материалах, приводящих к: нарушению прочности (механической, электрической), взаимодействия частей объекта.
Отказы по причинным схемам возникновенияподразделяются на следующие группы:
· отказы с мгновенной схемой возникновения;
· отказы с постепенной схемой возникновения;
· отказы с релаксационной схемой возникновения;
· отказы с комбинированными схемами возникновения.
Отказы с мгновенной схемой возникновения характеризуются тем, что время наступления отказа не зависит от времени предшествующей эксплуатации и состояния объекта, момент отказа наступает случайно, внезапно.
Примерами реализации такой схемы могут служить отказы изделий под действием пиковых нагрузок в электрической сети, механическое разрушение посторонним внешним воздействием и т. п.
Отказы с постепенной схемой возникновения происходят за счет постепенного накопления вследствие физико-химических изменений в материалах повреждений.
При этом значения некоторых «решающих» параметров выходят за допустимые границы, и объект (система) не способен выполнять заданные функции.
Примерами реализации постепенной схемы возникновения могут служить отказы вследствие снижения сопротивления изоляции, электрической эрозии контактов и т. п.
Отказы с релаксационной схемой возникновения характеризуются первоначальным постепенным накоплением повреждений, которые создают условия для скачкообразного (резкого) изменения состояния объекта, после которого возникает отказное состояние.
Примером реализации релаксационной схемы возникновения отказов может служить пробой изоляции кабеля вследствие коррозионного разрушения брони.
Отказы с комбинированными схемами возникновения характерны для ситуаций, когда одновременно действуют несколько причинных схем. Примером, реализующим эту схему, может служить отказ двигателя в результате короткого замыкания по причинам снижения сопротивления изоляции обмоток и перегрева.
При анализе надежности необходимо выявлять преобладающие причины отказов и лишь затем, если в этом есть необходимость, учитывать влияние остальных причин.
По временному аспекту и степени предсказуемости отказы подразделяются на внезапные и постепенные.
По характеру устранения с течением времени различают устойчивые (окончательные) и самоустраняющиеся (кратковременные)отказы.
Кратковременный отказ называется сбоем. Характерный признак сбоя – то, что восстановление работоспособности после его возникновения не требует ремонта аппаратуры. Примером может служить кратковременно действующая помеха при приеме сигнала, дефекты программы и т. п.
Отказы могут возникать в результате:
1) первичных отказов;
2) вторичных отказов;
3) ошибочных команд (инициированные отказы).
Отказы всех этих категорий могут иметь различные причины. Когда точный вид отказов определен и данные по ним получены, а конечное событие является критическим, то они рассматриваются как исходные отказы.
Первичный отказэлемента определяют как нерабочее состояние этого элемента, причиной которого является он сам, и необходимо выполнить ремонтные работы для возвращения элемента в рабочее состояние. Первичные отказы происходят при входных воздействиях, значение которых находится в пределах, лежащих в расчетном диапазоне, а отказы объясняются естественным старением элементов. Разрыв резервуара вследствие старения (усталости) материала служит примером первичного отказа.
Вторичный отказ– такой же, как первичный, за исключением того, что сам элемент не является причиной отказа. Вторичные отказы объясняются воздействием предыдущих или текущих избыточных напряжений на элементы. Амплитуда, частота, продолжительность действия этих напряжений могут выходить за пределы допусков или иметь обратную полярность и вызываются различными источниками энергии: термической, механической, электрической, химической, магнитной, радиоактивной и т.п. Эти напряжения вызываются соседними элементами или окружающей средой, например – метеорологическими (ливень, ветровая нагрузка), геологическими условиями (оползни, просадка грунтов), а также воздействием со стороны других технических систем.
Примером вторичных отказов служит «срабатывание предохранителя от повышенного электрического тока», «повреждение емкостей для хранения при землетрясении».
Следует отметить, что устранение источников повышенных напряжений не гарантирует возвращение элемента в рабочее состояние, так как предыдущая перегрузка могла вызвать необратимое повреждение в элементе, требующее в этом случае ремонта.
Инициированные отказы (ошибочные команды).Люди, например операторы и обслуживающий технический персонал, также являются возможными источниками вторичных отказов, если их действия приводят к выходу элементов из строя. Ошибочные команды представляются в виде элемента, находящегося в нерабочем состоянии из −за неправильного сигнала управления или помех (при этом лишь иногда требуется ремонт для возвращения данного элемента в рабочее состояние).
Самопроизвольные сигналы управления или помехи часто не оставляют последствий (повреждений), и в нормальных последующих режимах элементы работают в соответствии с заданными требованиями. Типичными примерами ошибочных команд являются: «напряжение приложено самопроизвольно к обмотке реле», «переключатель случайно не разомкнулся из-за помех», «помехи на входе контрольного прибора в системе безопасности вызвали ложный сигнал на остановку», «оператор не нажал на аварийную кнопку» (ошибочная команда от аварийной кнопки).
Множественный отказ (отказы общего характера)есть событие, при котором несколько элементов выходят из строя по одной и той же причине. К числу таких причин могут быть отнесены следующие:
· конструкторские недоработки оборудования (дефекты, не выявленные на стадии проектирования и приводящие к отказам вследствие взаимной зависимости между электрическими и механическими подсистемами или элементами избыточной системы);
· ошибки эксплуатации и технического обслуживания (неправильная регулировка или калибровка, небрежность оператора, неправильное обращение и т. п.);
· воздействие окружающей среды (влага, пыль, грязь, температура, вибрация, а также экстремальные режимы нормальной эксплуатации);
· внешние катастрофические воздействия (естественные внешние явления, такие как наводнение, землетрясение, пожар, ураган);
· общий изготовитель (резервируемое оборудование или его компоненты, поставляемые одним и тем же изготовителем, могут иметь общие конструктивные или производственные дефекты. Например, производственные дефекты могут быть вызваны неправильным выбором материала, ошибками в системах монтажа, некачественной пайкой и т. п.);
· общий внешний источник питания (общий источник питания для основного и резервного оборудования, резервируемых подсистем и элементов);
· неправильное функционирование (неверно выбранный комплекс измерительных приборов или неудовлетворительно спланированные меры зашиты).
Причины и виды отказов
Понятие отказа. Причины и последствия возникновения отказов. Показатели безотказности для невосстанавливаемых объектов. Статистическая оценка для средней наработки до отказа. Графическая интерпретация вероятности безотказной работы и вероятности отказа.
«Надежность технических систем и техногенный риск»
«Причины и виды отказов»
Переход объекта из одного вышестоящего технического состояния в нижестоящее обычно происходит вследствие событий: повреждений или отказов. Совокупность фактических состояний объекта и возникающих событий, способствующих переходу в новое состояние, охватывает так называемый жизненный цикл объекта, который протекает во времени и имеет определенные закономерности, изучаемые в теории надежности. Включающие в себя такие понятия, как повреждения, отказ и т.д. Рассмотрим эти понятия как можно полноценнее.
Применительно к отказу и повреждению рассматривают такие критерий, как причину, признаки, характер и последствия.
Под критериями отказа понимаются признаки, позволяющие установить факт нарушения работоспособности. Наиболее распространенными критериями отказов являются трещины, нарушения регулировок, износ и др.
Причинами отказов объектов могут быть дефекты, допущенные при конструировании, производстве и ремонте, нарушение правил и норм эксплуатации, различного рода повреждения, а также естественные процессы изнашивания и старения.
Признаками отказов объектов называются непосредственные или косвенные воздействия на органы чувств наблюдателя явлений, характерных для неработоспособного состояния объекта (падение давления масла, появление стуков, изменение температурного режима и т.д.).
Характером отказа (повреждения) являются конкретные изменения в объекте, связанные с возникновением отказа (обрыв провода, деформация детали и т.д.).
В данной работе я постараюсь рассмотреть классификацию, причины и последствия отказов в полном объеме.
Под отказом понимается событие, заключающееся в полной или частичной утрате работоспособности системы.
Отказ может быть связан с нарушением в выполнении каких-либо заданных функций (отказ функционирования) или с недостаточной квалификацией обслуживающего персонала, в результате которой система не выполняет заданные функции удовлетворительно. Отказы могут быть связаны с изменением параметров или характеристик системы, т.е. одна из основных функций выполняется плохо (отказ по параметру).
2. Классификация и характеристики отказов
Классифицировать отказы можно в зависимости от характера и особенностей, от момента возникновения. Перейдем к классификации отказов:
1. По характеру изменения параметра до момента возникновения отказа:
2. По связи с другими отказами:
3. По возможности последующего использования после возникновения отказа:
4. По характеру устранения отказа:
— самоустраняющийся отказ (сбой или перемежающийся отказ).
5. По наличию внешних проявлений:
— очевидный (явный) отказ;
— скрытый (неявный) отказ.
6. По причине возникновения:
7. По природе происхождения:
— искусственный отказ (вызываемый намеренно).
8. По времени возникновения отказов:
— отказ при испытаниях;
— отказ периода приработки;
— отказ периода нормальной эксплуатации;
— отказ последнего периода эксплуатации.
3. Характеристика отказов
Постепенные (износные) отказы характеризуются возникновением в результате постепенного протекания того или иного процесса повреждения, прогрессивно ухудшающего выходные параметры объекта.
Внезапные отказы возникают в результате сочетания неблагоприятных факторов и случайных внешних воздействий, превышающих возможности объекта к их восприятию. Внезапные отказы характеризуются скачкообразным характером перехода объекта из работоспособно в неработоспособное состояние.
Сложный отказ включает особенности двух предыдущих отказов.
Отказы, устраняемые без операций восстановления путем регулирования или саморегулирования, относятся к самоустраняющимся.
Большинство параметрических отказов относятся к категории скрытых.
Искусственные отказы вызываются преднамеренно, например, с исследовательскими целями, с целью необходимости прекращения функционирования и т.п.
Отказы, происходящие без преднамеренной организации их наступления в результате направленных действий человека (или автоматических устройств), относят к категории естественных отказов.
Причины и последствия возникновения отказов
Причины возникновения отказов могут быть связаны с нарушением в выполнении каких-либо заданных функций (отказ функционирования) или с недостаточной квалификацией обслуживающего персонала, в результате которой система не выполняет заданные функции удовлетворительно. Отказы могут быть связаны с изменением параметров или характеристик системы, т.е. одна из основных функций выполняется плохо (отказ по параметру). Так же причинами отказов объектов могут быть дефекты, допущенные при конструировании, производстве и ремонте, нарушение правил и норм эксплуатации, различного рода повреждения, а также естественные процессы изнашивания и старения.
Согласно ГОСТ 15467-79 отказ может быть в результате дефекта. Это понятие отражает состояние объекта. Дефектом называется каждое отдельное несоответствие объекта установленным нормам или требованиям. Дефект отражает состояние отличное от отказа. В соответствии с определением отказа, как события, заключающегося в нарушении работоспособности, предполагается, что до появления отказа объект был работоспособен. Отказ может быть следствием развития неустраненых повреждений или наличия дефектов: царапин; потертости изоляции; небольших деформаций.
По признаку стадии происхождения дефекты можно разделить на три группы:
1. Дефекты (ошибки) проектирования. Сюда можно отнести:
наличие повышенных напряжений;
неправильный выбор материалов;
неправильное определение предполагаемого уровня эксплуатационных нагрузок.
2. Дефекты изготовления (производственные). К ним можно отнести:
дефекты механической обработки;
3. Дефекты эксплуатации. Сюда можно отнести:
нарушение условий применения;
неправильное техническое обслуживание и ремонт;
наличие перегрузок и непредвиденных нагрузок;
применение некачественных эксплуатационных материалов.
Также причинами возникновения отказов являются:
1. Конструкционный отказ, вызванный недостатками и неудачной конструкцией объекта;
2. Производственный отказ, связанный с ошибками при изготовлении объекта по причине несовершенства или нарушения технологии;
3. Эксплуатационный отказ, вызванный нарушением правил эксплуатации.
4. Характер устранения;
5. Устойчивый отказ;
6. Перемежающийся отказ (возникающий / исчезающий).
К последствиям отказа относятся явления, процессы и события, возникшие после отказа и в непосредственной причинной связи с ним (остановка двигателя, вынужденный простой по техническим причинам).
Последствиями отказа являются:
1. Легкий отказ (легкоустранимый);
3. Тяжелый отказ (вызывающий вторичные отказы или приводящий к угрозе жизни и здоровью человека).
4. Дальнейшее использование объекта:
5. Полные отказы, исключающие возможность работы объекта до их устранения;
6. Частичные отказы, при которых объект может частично использоваться.
Основные показатели безотказности для невосстанавливаемых объектов
Из определения вероятности безотказной работы видно, что эта характеристика является функцией времени, причем она является убывающей функцией и может принимать значения от 1 до 0.
График вероятности безотказной работы объекта
Как видно из графика, функция P(t) характеризует изменение надежности во времени и является достаточно наглядной оценкой
Иногда практически целесообразно пользоваться не вероятностью безотказной работы, а вероятностью отказа Q(t). Поскольку работоспособность и отказ являются состояниями несовместимыми и противоположными, то их вероятности связаны зависимостью:
Согласно законам теории вероятности вероятность безотказной работы можно определить по формуле:
Таким образом, зная плотность вероятности f(t), легко найти искомую величину P(t).
Связь между P(t), Q(t) и f(t) можно интерпретировать, как показано на рисунке 3.
Графическая интерпретация вероятности безотказной работы и вероятности отказа
отказ невосстанавливаемый наработка безотказный
Средней наработкой до отказа называется математическое ожидание наработки объекта до первого отказа T1.
Таким образом, средняя наработка до отказа равна площади, образованной кривой вероятности безотказной работы P(t) и осями координат.
Статистическая оценка для средней наработки до отказа определяется по формуле
Отметим, что как и в случае с определением P(t) средняя наработка до отказа может оцениваться не только в часах (годах), но и в циклах, километрах пробега и другими аргументами.
Статистическая оценка интенсивности отказов имеет вид:
Если при статистической оценке интенсивности отказов время эксперимента разбить на достаточно большое количество одинаковых интервалов Дt за длительный срок, то результатом обработки опытных данных будет график, изображенный на рисунке 5.
Кривая жизни объекта
Из всего выше изложенного можно сделать вывод, что отказ это неотъемлемая часть любой техники. Все имеет свой срок годности. Рано или поздно деталь изнашивается, деформируется, портится и т.д., что выводит из эксплуатации всю технику или частично. Это событие принято называть отказом. В свою очередь отказ является толчком для развития более современной технологии.
3. ГОСТ 27.002-89 «Надежность в технике. Основные понятия, термины и определения»
Подобные документы
Определение статистической вероятности безотказной работы устройства. Расчет средней наработки до отказа топливных форсунок. Изучение зависимости от пробега автомобиля математического ожидания износа шатунных шеек коленчатого вала и дисперсии износа.
контрольная работа [211,1 K], добавлен 26.02.2015
Государственные стандарты по проблеме надежности энергетических объектов при эксплуатации. Изменение интенсивности отказов при увеличении наработки объекта. Вероятность безотказной работы. Показатели долговечности и модель гамма-процентного ресурса.
презентация [900,4 K], добавлен 15.04.2014
Определение модели вероятности отказов для резистора и конденсатора, расчет коэффициентов нагрузки и суммарной эксплуатационной интенсивности отказов с целью оценки показателей безотказности функционального узла РЭУ при наличии постоянного резервирования.
курсовая работа [158,7 K], добавлен 05.07.2010
Понятия теории надежности. Вероятность безотказной работы. Показатели частоты отказов. Методы повышения надежности техники. Случаи возникновения отказов, сохранность работоспособности оборудования. Критерии и количественные характеристики его оценки.
курсовая работа [234,6 K], добавлен 28.04.2014
Отказ как полное или частичное отсутствие детонации заряда. Заряды, не взорвавшиеся по причинам технического характера. Виды отказов, их классификация по внешним признакам, периодичности проявления. Основные причины отказов, особенности их предупреждения.
презентация [34,1 K], добавлен 23.07.2013
Схема основных состояний и событий, характерных для восстанавливаемых систем. Показатели надежности невосстанавливаемых систем. Критерии потоков отказов. Показатели безотказности. Анализ ряда основных параметров, характеризующих надежность системы.
курсовая работа [430,7 K], добавлен 22.07.2015
Анализ изменения вероятности безотказной работы системы от времени наработки. Понятие процентной наработки технической системы, особенности обеспечения ее увеличения за счет повышения надежности элементов и структурного резервирования элементов системы.
контрольная работа [558,6 K], добавлен 16.04.2010
Основные понятия теории надежности. Сохранение прочности крыла при возникновении в его обшивке усталостных трещин, размеры которых не превышают заданных значений. Причины возникновения и классификация отказов. Вероятность безотказной работы оборудования.
презентация [212,1 K], добавлен 30.04.2014
Структурная схема надежности технической системы. График изменения вероятности безотказной работы системы от времени наработки до уровня 0,1-0,2. 2. Определение Y-процентной наработки технической системы.
практическая работа [218,7 K], добавлен 05.05.2009
Условия работы, нагрузки коленчатых валов, природа усталостных разрушений. Виды повреждений и причины отказа, дефекты коленчатых валов судовых дизелей. Технологические методы восстановления и повышения износа. Определение просадки и упругого прогиба вала.
дипломная работа [3,2 M], добавлен 27.07.2015
Классификация отказов и дефектов сложных технических систем
Главная цель экспериментальной отработки СТС — достижение требуемого уровня их надежности.
Надежность определяется как свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. Таким образом, надежность характеризуется свойством объекта сохранять во времени свою работоспособность. При этом работоспособное состояние объекта определяется как состояние, при котором значения параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.
Событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния, называется отказом. Основными причинами отказов являются дефекты конструкции в целом, отдельных ее деталей (являющихся первичными структурными единицами практически любой технической системы) и соединений.
Под термином «дефект» понимается каждое отдельное несоответствие конструкции установленным требованиям, которое может привести к отказу или повреждению при ее эксплуатации. Дефекты создаются в основном на этапах конструирования, разработки технологии, а также изготовления деталей, сборки и монтажа изделия и его элементов.
Отказы элементов СТС классифицируются на первичные, вторичные и ошибочные команды. Отказы всех этих категорий могут иметь различные причины.
Первичный отказ элемента определяется как его нерабочее состояние, причиной которого является он сам. Необходимо выполнить ремонтные работы для возвращение элемента в рабочее состояние. Основными причинами первичных отказов являются в основном конструктивные, производственные (технологические) и так называемые деградационные дефекты.
Причинами дефектов конструкции (конструкторских недоработок) элементов (систем, узлов, агрегатов) и изделия в целом являются: неполное соответствие технических характеристик изделий предъявляемым требованиям, связанное с нерациональным выбором принципиальной, структурной, конструктивной схем изделий и всего комплекса; неправильный выбор комплектующих изделий, материл — лов и полуфабрикатов; недостаточный учет возможностей разработки, экспериментальной отработки и ожидаемого качества изготовления изделий; недостаточный учет реальных условий эксплуатации и применения; ошибки при проектировании, конструировании, экспериментальной отработке изделий.
Производственные (технологические) дефекты возникают по следующим причинам: неполное соответствие качества изготовления изделий требованиям конструкторской документации, недостаточное качество исходных материалов, неправильный выбор технологии, ошибки в технологической документации, нарушения (при изготовлении) требований технологии и системы контроля качества продукции.
Причинами деградационных дефектов являются естественные процессы старения, изнашивания и усталости, которые имеют место при соблюдении всех установленных правил и (или) норм проектирования, изготовления и эксплуатации и возникают на заключительной стадии эксплуатации изделий.
Отметим, что в соответствии с причинами, их вызывающими, цервичные отказы могут быть названы конструктивными, производственными (технологическими) и деградационными.
Вторичный отказ такой же, как первичный, за исключением того, что сам элемент не является причиной отказа. Вторичные отказы объясняются воздействием предыдущих или текущих избыточных напряжений на элемент и другими причинами. Основные причины этих отказов: избыточные (выходящие за пределы допустимых значений) напряжения электрического тока и другие нежелательные возмущения, источниками возникновения которых могут быть:
• сопряженные (соседние) элементы (системы, узлы, приборы, агрегаты и т. д.);
• окружающая среда (например, метеорологические и геологические условия, связанные с районом расположения стартового комплекса, искусственные или естественные факторы космического пространства в процессе полета);
• персонал ракетно-космического комплекса, если его действия приводят к выходу элементов из строя вследствие нарушения правил (эксплуатации изделий), предусмотренных конструкторской документацией (при этом первоначальной причиной возникновения вторичных отказов могут быть также дефекты эксплуатационной документации).
Следует отметить, что устранение влияния источников повышенных напряжений на элемент не гарантирует возвращение его в рабочее состояние, так как предыдущая перегрузка могла вызвать в нем необратимое изменение.
Ошибочные команды представляются в виде элемента, находящегося в нерабочем состоянии из-за неправильного сигнала управления или помех, например — оператор не нажал аварийную кнопку (ошибочная команда от аварийной кнопки).
Отказы также подразделяют на общие и конкретные. К общим отказам относят: преждевременное срабатывание, невключение в назначенное время, невыключение в назначенное время, отказ во время работы. К конкретным отказам относят такие отказы, как короткое замыкание (электрическое), внешняя или внутренняя утечка тока, ошибочное срабатывание, ошибочная индикация и т. д.
По природе возникновения отказы могут быть внезапными и постепенными.
Внезапные отказы носят случайный характер. Этому виду отказов может не предшествовать постепенное накопление повреждений — он возникает внезапно. Технология создания современных изделий столь сложна, что не всегда удается проследить за скрытыми дефектами проектирования и производства, которые проявляются на стадии испытаний и эксплуатации. В процессе эксплуатации могут создаться условия, при которых скрытый дефект приводит к отказу изделия (пиковые нагрузки, вибрация, удары, линейные и угловые ускорения, температурный скачок, помехи и т. д.). При большом уровне случайных неблагоприятных воздействий внезапный отказ может произойти даже при отсутствии скрытых дефектов.
Постепенный отказ возникает в результате постепенного накопления повреждений, главным образом вследствие износа и старения материалов. Такие отказы называют также параметрическими, поскольку они связаны с изменением параметров, характеризующих техническое состояние изделия.
Изделия авиационной и ракетно-космической техники являются высоко компьютеризированными объектами. Отказы компьютерноавтоматизированной системы управления полетом ЛА разделяются на аппаратные и программные.
Аппаратным отказом принято считать событие, при котором та или иная компьютерно-автоматизированная система утрачивает работоспособность и для ее восстановления требуется ремонт или замена отказавшей аппаратуры (компьютерного оснащения) на исправную. Программным отказом считается событие, при котором та или иная система изделия утрачивает работоспособность по причине недоработки программы (несовершенство алгоритма решения задачи, отсутствие программной защиты от сбоев, отсутствие программного контроля за состоянием изделия и т. д.).
Отказ может быть кратковременным, самоустраняющимся. В этом случае он называется сбоем. Характерный признак сбоя заключается в том, что восстановление работоспособности после его возникновения не требует ремонта аппаратуры. Причиной сбоя может быть кратковременно действующая помеха, дефекты программы, приводящие к неблагоприятным временным характеристикам работы аппаратуры, и т. д.
По стохастическим свойствам отказы разделяются на две группы. К первой группе относятся отказы, которые проявляются детерминирование и устраняются также детерминированно путем доработки конструкции при принятии нового технологического решения, полностью исключающего повторение подобного отказа. К таким отказам относятся грубые ошибки в конструкторской или технологической документации или незнание условий функционирования.
Ко второй группе относятся отказы, связанные со случайной природой проявления и (или) случайным характером их устранения. К этой категории относятся отказы изделий, при доработке которых невозможно по каким-либо причинам существенно повысить запасы работоспособности и всегда остается некоторая вероятность их появления. Это — отказы, вызываемые случайным характером протекания физико-химических процессов; отказы, причины которых не определяются однозначно; отказы, вызываемые нестабильным качеством изготовления комплектующих элементов и т. д.
Отказы также можно разделить на фактические и потенциальные. Отказы, которые проявляются на стадии испытаний изделия и его элементов, а также в процессе эксплуатации, называют фактическими. Возможные отказы, которые выявляются в результате экспертных оценок безопасности и надежности на первоначальных этапах проектирования изделия с целью их предотвращения, называют потенциальными. Отметим, что в процессе рассмотрения отказов (в том числе ошибочных команд) и причин их возникновения важно определить значимость каждого вида отказа с тем, чтобы правильно оценить необходимость исключения или уменьшения негативных последствий их появления.
В соответствии с делением отказов на потенциальные и фактические мероприятия, направленные на обеспечение безопасности и надежности сложных технических изделий, также принято подразделять на две основные группы. Первая из них планируется и разрабатывается на ранних стадиях опытно-конструкторских работ и направлена на устранение причин различных несоответствий, допущенных при разработке схемных и конструкторских решений, приводящих к возникновению отказов и нештатных ситуаций (нештатная ситуация определяется как состояние объекта, не предусмотренное программой штатного функционирования объекта). Мероприятия, составляющие первую группу, называются предупреждающими. Вторая группа мероприятий разрабатывается на более поздней стадии опытноконструкторских работ и направлена на устранение причин дефектов и отказов, обнаруженных в результате контроля и испытаний уже изготовленных первых образцов элементов (агрегатов, узлов, систем) и изделия в целом. Мероприятия, составляющие вторую группу, называют корректирующими.
Мероприятия первой группы разрабатываются на основе качественного анализа с применением специально разрабатываемых экспертных методик. Мероприятия второй группы разрабатываются на основе количественного анализа, осуществляемого по результатам контроля и испытаний.
Следует также особо отметить, что наряду с рассмотренными группами мероприятий важную роль в обеспечении качества проектируемого изделия играют общие организационные и научно-технические мероприятия, проводимые в сфере проектирования, производства, испытаний и эксплуатации. Они включают мероприятия по совершенствованию и внедрению: систем автоматизированного проектирования (САПР), а также современных достижений в области информационных технологий; методов и средств контроля качества; методов автоматизации испытательных стендов и комплексов; систем обеспечения адекватности условий наземных испытаний полетным условиям; эффективных методов и средств диагностирования; мероприятий по совершенствованию методов и средств эксплуатации (повышения готовности к полету, повышения качества наземного обслуживания, ремонта и т. д.).
1. Что понимается под испытанием?
2. Что понимается под техническим контролем?
3. Что понимается под условиями испытаний?
4. Что понимается под видом и категорией испытаний?
5. Что устанавливает программа испытаний?
6. Что понимается под методом испытаний?
7. Что включает в себя методика испытаний?
8. Перечислите виды испытаний продукции (по ГОСТ 16504—81) в соответствии с их классификацией по следующим признакам: цели проведения, условиям и месту проведения, виду воздействия, продолжительности воздействия и значению воздействующих нагрузок, принципу осуществления, влиянию на объект испытаний, определяемым характеристикам, стадиям жизненного цикла.
9. Перечислите категории и виды испытаний в условиях опытного и серийного производства авиационной и ракетно-космической техники.
10. Дайте определение понятию «экспериментальная отработка».