Теория на надеждността, надежност, отказ са темите на днешната статия в Сандъците – Sandacite.

Когато хората употребяват думи като ,,надеждност“, ,,повреда“ и ,,отказ“, рядко се замислят, че всъщност това са понятия от теорията на надеждността. Тя принадлежи към семейството на техническите науки и е силно свързана с многостранното понятие ,,качество“.

Още през 80-те години непрекъснато нарастващата степен на автоматизация и компютризация на процеси­те в промишлеността, транспорта, съобщенията и другите области на човешката дейност поставя все по-големи изисквания към надеждността на системите. Отказите в тези системи имат зна­чително по-тежки последствия и по-голямо значение в сравнение с от­казите в простите, лесно обозрими технически средства. Изискванията към надеждността могат да нарастнат на порядъци, ако на системата е възложена специална задача, свързана с осигуряване на безопасността на хората.

Необходимото равнище на надеждност в сложните комплексни си­стеми се постига значително по-трудно, но е много необходимо. Зада­ча на науката теория на надеждността е да търси пътища за преодоляване на това противоречие, тъй като то може да стане задържащ фактор в развитието на модерните системи.

Надеждността се свързва с понятието „качество“. В практиката това понятие се употребява в двоен смисъл: 1) описателно (дескрип­тивно) и 2) оценяващо (нормативно).

Първият (описателният) смисъл идва от философията. То е една от „десетте категории на Аристотел“. По-късно от латинската фило­софска терминология на Цицерон qualitas навлиза във всички романски и германски езици, за да стигне до днешното „квалифицирам“. Спо­ред философите понятието „качество“ принадлежи към категориалния апарат. Като първично понятие то може да бъде определено само въз основа на битието (съществуването). Според Хегел „нещото чрез своето качество е това, което е. Губейки своето качество, то престава да бъде това, което е“.

Вторият (нормативният) смисъл преобладава в техниката, в ин­женерната практика и в живата реч. Както писахме и по-горе, това „практическо качество“ е слабо свързано с философската категория „качество“.

Нормативното качество е качество на съответствие, т.е. съвкупност от всички свой­ства на даден обект, които определят степента на неговата използваемост за целите на предназначението му. Ако се отнася за продукция, качеството е съвкупността от свойства, осигуряващи годността й да задово­лява определени потребности в съответствие с нейното предназначение.

Надеждността се дефинира като способност на обекта да запазва ка­чеството си на съответствие при зададени ограничения.

Ако се отнася за технически обект, „качеството на съответ­ствие“ може да се замени с неговите най-важни, определящи параметри и съществени свойства, а „зададени ограничения“ да бъдат „определен режим и условия на експлоатация“. На тази основа може да се получи известната от литературата дефиниция:

Надеждност е способността на обекта да запазва съществените си свойства при определен режим и условия на експлоатация.

Например, в нормативен документ (стандарт на бившия СИВ „Надеждност в техниката” (СТ СЭB – 5041 – 85) е дадена следната дефиниция: „Надеждността е способност на обекта да запазва във времето в установените граници стойностите на всички параметри, характери­зиращи възможността му да изпълнява изискваните от него функции в зададени режими и условия на използуване, техническо обслужване, ремонт, съхранение и транспортиране“.

Надеждността е способност, която се определя от съчетаването на няколко свойства: безотказност, дълговечност, ремонтопригодност и съхранимост.

Безотказност е свойството на обекта непрекъснато да запазва ра­ботоспособното си състояние за определено време или отработка.

Работоспособно е състоянието, при което всички параметри, ха­рактеризиращи способността да се изпълняват зададените функции, съответствуват на изискванията на нормативно-техническата докумен­тация. Неработоспособно е състоянието, в което стойността макар и на един параметър, характеризиращ способността да се изпълняват за­дадените функции, не съответствува на тези изисквания. Понятието „работоспособно състояние“ не е идентично на „изправно“. Изправно е състоянието, в което обектът съответствува на всички изисквания на нормативно-техническата документация. Очевидно, въпреки неиз­правен обектът може да е работоспособен, ако неизправността не влияе върху параметри, определящи способността му да „върши работа“, за­ради, която е създаден (например счупена ръкохватка за пренасяне на уреда, повреда в индикацията за включено мрежово напрежение и т.н.).

Повредата е събитие, което вследствие химическо, физическо и друго въздействие извежда обекта от състоянието му на изправност. Ако при това обектът премине в неработоспособност, повредата пре­дизвиква отказ.

Отказът е събитие, вследствие на което се нарушава работоспосо­бността. Поначало отказът се предизвиква предимно от повреда, но не всяка повреда води до отказ и не всеки отказ се дължи на повреда. Причина за отказ може да бъде и грешка, допусната при създаване на обекта.

В безупречно проектиран и конструиран обект отказите се дължат само на повреди. Повредите могат да бъдат еднократни и многокра­тни. Те са по принцип непредотвратими.

Обектът е изправен, ако в него няма повреди. Това му качество мо­же да се представи формално чрез булевата функция на изправността

са логически променливи на повре­дите, чиито стойности зависят от това, дали те са възникнали или не, are броят на възможните повреди в обекта.

Дълговечност е свойството на обекта да съхранява работоспосо­бното си състояние при установената система на техническо обслуж­ване и ремонт до настъпване на пределното състояние, в което по-на­татъшното му използуване или възстановяване е нецелесъобразно или недопустимо.

Ремонтопригодност е свойството на обекта да се приспособява към диагностициране и локализация на отказите и откриване на при­чините за тяхното възникване, както и към поддържане и възстановя­ване на работоспособното му състояние чрез техническо обслужване и ремонт.

От казаното дотук става ясно, че основната разлика между каче­ство и надеждност се състои в това, че качеството е степен на изпол- зваемост на обекта в даден момент, а надеждността е израз на проме­ните в качеството по време на експлоатацията.

Отработка е обемът или продължителността на работа на обек­та. Обемът може да се измерва в брой на задействуванията, изминато разстояние, квадратни или кубични метри, цикли и т.н., а когато се говори за продължителност – и във време.

В понятийната система на надеждността отказ е фундаментално понятие.

Причина за отказ са явленията, процесите, събитията и състоя­нията, които предизвикват неговото възникване.

В зависимост от характера си отказът може да бъде внезапен или постепенен. Внезапният отказ се отличава със скокообразно изменение на стойността на един или няколко параметъра, които определят спосо­бността на обекта да изпълнява нормално своите функции. Причина за такива откази могат да бъдат повредите „късо съединение“, „прекъсва­не“, „нарушаване на контакт“ и т.н. Постепенните (параметричните) откази се характеризират с бавно изменение на параметрите на обекта в зависимост от отработката и обикновено се предизвикват от старее­не на материала, износване или разрегулиране. Някаква принципна разлика между внезапни и постепенни откази не съществува. Често внезапният отказ се получава в резултат на постепенно скрито измене­ние на параметрите, вследствие на което те в определен момент излизат от допустимите толеранси и отказът се възприема като внезапно събитие, а всъщност той е само следствие от постепенно натрупалите се необратими изменения.

По признак „взаимозависимост“ отказите биват два вида: зависи­ми (вторични) й независими (първични).

Когато отказът е обусловен от друг отказ, той е зависим или вто­ричен. Между вторичен и зависим отказ обаче има известна разлика. Вторичният отказ винаги следва първичния – релацията е причинно-следствена, докато зависимият може вероятно да последва, но може и да не се появи.

При определяне на надеждността обикновено (ако не е специално уговорено) се отчитат само първичните откази.

Последствията от откааа са явления, процеси, събития и състо­яния, които се обуславят от неговото възникване. Ако вследствие на отказа настъпи пълна неработоспособност, той е пълен, а когато обек­тът не може да изпълнява само някои от зададените му функции, отка­зът е частичен. Пример за пълен отказ е изгарянето на електрическа лампа, прекъсването на токозахранването на устройството и т.н., а за частичен отказ – отказа на телевизора, при който се получава звук, а качеството на образа остава непроменено; отказа на телефон, по който разговор се води, но не може да се набира, и т.н.

Според проявата си отказите могат да бъдат окончателни (устой­чиви) и временни (неустойчиви, т.е. ту възникващи, ту самоотстраня- ващи се). Окончателните откази са следствие от необратими процеси в материалите и техническите средства. В повечето случаи временните откази се дължат на обратими случайни изменения на параметрите и режимите на работа на обекта. Последствията от двата вида откази са различни. Например поради ниско захранващо напрежение няма образ в телевизора. След повишаване на напрежението отказът се са- моотстранява. Разбира се, този временен отказ е далеч по-малка непри­ятност в сравнение с окончателния отказ на кинескопа. Временният от­каз в информационните и комуникационните системи е известен като „сбой“. Появата на сбой се открива трудно, тъй като след изчезването му обектът автоматически възстановява своята работоспособност.

Количествената характеристика на едно или няколко свойства, съ­ставящи надеждността на обекта, е известна като „показатели на на­деждността“. Известни са следните две групи обекти, категоризирани по методите и показателите за оценка на надеждността:

1. Невъзстановими обекти, които се използват до първи отказ. Те биват: а) неремонтируеми и б) ремонтируеми, чието възстановяване е невъзможно или нецелесъобразно.
2. Възстановими ремонтируеми обекти: а) обекти, за които са недопустими прекъсвания в работата, и б) обекти, за които кратковре­менни прекъсвания са допустими.

---

Литература:

Килински, А. Основи на общата теория на надеждността. София, ВИИ ,,К. Маркс“, 1971.

Христов, Х. Основи на осигурителната техника. София, Техника, 1990.

Теория надежности в области радиоэлектроники. Общие понятия, отказы, резервирование, параметры, испытания. Москва, АН СССР, 1962.

Теория надежности – dic.academic.ru/dic.nsf/stroitel/4978

Введение в теорию надёжности – www.unn.ru/books/met_files/Teoria%20nadeznosti.pdf