АКТУАЛЬНАЯ НАДЕЖНОСТь

Проблема обеспечения надежности — важная проблема современности, охватывающая широкий круг вопросов, писали в изданиях 80х годов. В те времена эта проблема возникала всегда, когда требовалось обеспечить высокую эффективность работы технических систем, гарантированные сроки службы и безопасность их обслуживания. На текущий момент времени, несмотря на долгий «период распада», проблема обеспечения надежности осталась весьма актуальной.

Важность проблемы повышения надежности в широком смысле этого понятия непрерывно возрастает в промышленности в связи с интенсификацией технологических процессов, повышением производительности установок, усложнением оборудования и увеличением воздействующих не него нагрузок.

Несовершенство некоторого вида оборудования и низкое качество его изготовления, значительные расходы ремонтных материалов, большая численность ремонтного персонала, малая продолжительность межремонтных периодов существенно снижают эффективность любого крупного производства.

Одним из основных условий, которому должно удовлетворять оборудование, является его безотказная работа с необходимой надежностью в соответствии с техническими условиями эксплуатации в течение заданного промежутка времени.

Актуальность проблемы надежности определяется тем, что ее повышение позволяет: обоснованно осуществлять модернизацию оборудования и совершенствование его узлов и деталей; улучшать условия эксплуатации оборудования; правильно назначать гарантированные сроки службы деталей и замены их и узлов и определять сообразно с этим потребность в запасных частях; удлинять межремонтные периоды и снижать численность ремонтного и эксплуатационного персонала, уменьшая в связи с этим стоимость ремонтов и эксплуатации оборудования; улучшать планирование и организацию ремонтов, сокращая при этом объем и частоту.

В результате повышения надежности оборудования достигаются существенные результат: увеличивается производительность оборудования и всего производства в целом, повышаются его рентабельность и культура.

Следует различать термины «надежность» как совокупность большого ряда понятий, определений и характеристик объекта, и «надежность» как свойство объекта, заключающееся в его способности выполнять определенные задачи в определенных условиях эксплуатации. Основными свойствами надежности оборудования являются: его долговечность, безотказность в работе, сохраняемость, исправность, ремонтопригодность при работе в соответствии с техническими условиями его эксплуатации.

Каждое из свойств оценивается определенными показателям, обычно несколькими. Для оценки показателей надежности используются методы математической статистики и теории вероятностей. Термины и понятия надежности изначально приведены в ГОСТ 13377-75, ныне не действующем. На текущий момент действующим стандартом является ГОСТ 27.002-2015.

Две основные характеристики оборудования — долговечность, как свойство, и надежность, как показатель, взаимосвязаны, поскольку под долговечностью понимают свойство объекта сохранять при наличии необходимых перерывов для технического обслуживания и ремонтов работоспособность до наступления предельного состояния, оцениваемое параметрами надежности. Конкретные значения долговечности (ресурс, срок службы и др.) соответствуют определенным показателям надежности (вероятности безотказной работы в определенном интервале времени, вероятности отказа в течение заданного времени работы и др.). В то же время конкретному показателю надежности соответствует вполне определенное значение долговечности.

Важным свойством оборудования является ремонтопригодность, оцениваемая вероятностью восстановления, временем восстановления и другими показателями.

Принято считать, что основными показателями в общей проблеме надежности являются долговечность, собственно (эксплуатационная) надежность и ремонтопригодность, т.е. несколько более развитое второе понимание надежности из двух ранее приведенных.

В общепринятой терминологии объект исследования надежности называют «изделием» и понимают под них элемент, систему или часть системы. Наряду с этими терминами используются термины деталь, механизм, машина, оборудование, а также система и подсистема.

При использовании в практических целях теории надежности необходимым в вместе с тем очень важным является выбор для деталей и систем целесообразных, практически оправданных количественных показателей эксплуатационной надежности и долговечности.

Конкретный количественные показатели (нормы) надежности считают обоснованными, если они целесообразны, т.е. определенном смысле оптимальны. Однако при выборе этих показателей необходимо считаться с тем, что повышение надежности связано с увеличением затрат. Поэтому целесообразное решение проблемы обеспечения надежности связано с умением решения задач оптимизации. Решение задачи надежности зависит от кого, к какой стадии существования существования оборудования ее относят: при проектировании закладывается его надежность, при изготовлении она обеспечивается, а при эксплуатации реализуется. На стадии проектирования решаются задачи построения структуры и определения алгоритмов функционирования системы. Вначале проектировщиками систем принимается несколько решений на основании интуиции и опыта практической работы. Далее на основе их анализа и сравнения выбирают оптимальный вариант. Недостаточность и недостоверность исходных данных у проектировщиков не могут служить основанием для отказа от определения количественных показателей надежности и эффективности функционирования систем. При сравнении различных вариантов систем неточности исходных данных данных обычно приводят к односторонним отклонениям результатов. Даже при отсутствии исходных данных целесообразно проводить расчеты для целого ряда возможных значений показателей надежности и эффективности функционирования систем.

При проектировании часто приходится решать две противоречивые задачи: повышение надежности и снижение затрат. Во многих случаях принимают компромиссные решения, когда в качестве лучшего критерия выбирают экономическую целесообразность принимаемых решений, учитывающих интересы предприятия-производителя и предприятия-заказчика, эксплуатирующего оборудование.

Большую помощь в оценке надежности и эксплуатационных показателей могут оказать испытания головных образцов оборудования, позволяющие определить необходимую частоту осмотров, обосновать комплектацию запасными деталями и узлами. В этом случае на основе теории надежности решаются вопросы планирования испытаний, оценки их результатов и некоторые другие вопросы. При этом важно установить прогнозы отказов и режимов эксплуатации, что позволяет получить максимальный экономический эффект во время эксплуатации оборудования.

Высказанные выше соображения в основном справедливы и для долговечности, неразрывно связанной с эксплуатационной надежностью.

Таким образом, конструктор должен создать оборудование и его детали, отвечающие экономически оправданной долговечности, оцененной количественными показателями надежности.

Долговечность деталей и оборудования зависит от многих факторов. В частности, большое имеют грамотные проектные решения и условия эксплуатации проектируемой механической системы.

Конструктор должен с учетом этих условий правильно выбрать материал для детали в соответствии с условиями ее нагружения и эксплуатации, учитывая такие критерии, как усталостные характеристики, пластические свойства, сопротивляемость воздействию различных факторов (температуры агрессивных средств, наличие концентрации и др.), существенное значение имеет правильное применение различных методов упрочнения и качественное осуществление (термическая и химико-термическая обработки, поверхностное пластическое деформирование, покрытия и наплавки). На долговечность деталей оказывают влияние качество изготовления, отсутствие дефектов в материале.

Механизмы и машины как системы должны проектироваться с учетом законов кинематики и динамики. В них должны исключаться лишние связи, открытие и закрытие зазоров.

Условия эксплуатации весьма существенно могут влиять на долговечность деталей и машин. Конструктор должен, по возможности, учесть все последствия влияния условий эксплуатации, а в некоторых случаях устранить вредное влияние некоторых из них. Необходимо обеспечить возможность осмотров оборудования и проводить их своевременно. Обнаруженные дефекты должны устраняться, а причины, их вызывающие — анализироваться.

Для оценки долговечности оборудования необходимо располагать достоверными данными о режимах нагружения (уровнях напряжений, законах их изменений, частоте приложения), полученными в результате экспериментальных исследований аналогичных образцов деталей или машин или в результате проведенных расчетов. Особенно важно учитывать возможные отклонения от нормальных технологических нагрузок. Полученные данные следует соответствующим образом статистически обработать с тем, чтобы получить необходимый исходный материал для выполнения расчетов, в том числе и на ограниченную долговечность (по усталости).

Проблема обеспечения надежности характеризуется двумя основными аспектами. Один из них состоит в оценке надежности, а второй — в ее повышении. В первом случае вопрос касается рассмотрения проблемы надежности конкретных деталей или систем на основе исходных данных об их состоянии, полученных в результате обработки фактических (статистических) данных с определением требуемых показателей надежности. Во втором случае решаются конкретные вопросы повышения надежности оборудования с последующей оценкой результатов реализованных мероприятий, используя для этого соответствующие показатели надежности.

Несмотря, однако, на это, создаваемое оборудование обычно не бывает лишено некоторых недостатков, проявляющихся в процессе эксплуатации и приводящих к его отказам и как следствие к ухудшению технико-экономических показателей. Для выявления причин возникновения этих недостатков проводят проводят соответствующие исследования.

Проблеме повышения надежности производственного оборудования уделяется все больше внимания, показатели надежности закладываются в проекты, проводятся новые исследователи, что способствует дальнейшему прогрессу в производственной деятельности. На многих предприятиях созданы или создаются подразделения, занимающиеся вопросами надежности.