Стандарты и НТД в области обеспечения надежности и безопасности автоматизированных технологических комплексов

В настоящее время обеспечению надежности машин, аппаратов, технологических объектов, систем АСУТП уделяется очень серьезное внимание. Это объясняется тем, что отказ современных технических систем независимо от их сложности и характера использования может привести к очень серьезным финансовым потерям, экологическому ущербу и даже человеческим жертвам.

В России существует система стандартов, в которых определены основные термины и определения теории надежности, методы обеспечения надежности, методы сбора и обработки исходных данных для определения основных показателей надежности.

К основным относятся следующие стандарты:

ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. – М.: Изд-во стандартов, 1989.-36 с.

ГОСТ 27.003-90. Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности. – М.: Изд-во стандартов, 1992.-19 с.

ГОСТ 23146-78. Система технического обслуживания и ремонта техники. Выбор и задание показателей ремонтопригодности. Общие требования. – М.: Изд-во стандартов, 1978.-10с.

ГОСТ 17572-72. Надежность в технике. Испытания с ограниченным числом отказов. – М.: Изд-во стандартов, 1974.-15с.

ГОСТ 27.504-84. Надежность в технике. Методы оценки показателей надежности по цензурированным выборкам. – М.: Изд-во стандартов, 1984.-41с.

ГОСТ 27.410-87. Надежность в технике. Методы контроля показателей надежности и планы контрольных испытаний на надежность. – М.: Изд-во стандартов, 1988.-109 с.

Основные понятия и термины, применяемые при расчете надежности

К основным понятиям и терминам при расчете и анализе надежности машин и агрегатов относят термины, содержащиеся в ГОСТ 21623-76, ГОСТ 18322-78, ГОСТ 16504-81 и ГОСТ 27.002-89.

Изделие – это единица продукции, выпускаемая данным предприятием, цехом и т.д., например резистор, тиристор, фланец, подшипник, колонна.

Элемент – простейшая при данном рассмотрении составная часть объекта. Элемент в узком смысле — это резистор, интегральная микросхема, реле, тумблер и т. д. Элементом в широком смысле, или структурным элементом, называют любой объект, внутренняя структура которого на данном этапе анализа надежности не учитывается. В расчетах надежности такой элемент рассматривается как единое и неделимое целое. В технической кибернетике есть термин, близкий по смыслу к термину «структурный элемент», а именно — «черный ящик». При построении моделей структурный элемент иногда называют еще элементом расчета надежности [4].

Под системой по­нимают совокупность взаимодействующих элементов с опреде­ленными связями между ними, предназначенных для выполнения общей задачи. Система в узком смысле — это компьютер, вычислительная сеть, автопилот, электростанция и пр. В зависимости от конструктивного исполнения и функционального назначения системы могут подразделяться на модули, блоки, приборы, агрегаты, устройства.

Системой в широком смысле называют совокупность элементов, соединенных между собой тем или иным способом. В зависимости от этапа анализа надежности и степени его детальности один и тот же объект может рассматриваться и как элемент, и как система. Употребление термина «элемент» (в широком смысле) по отношению к техническому изделию вовсе не означает, что оно простое и содержит небольшое количество элементов в узком смысле. Элементом в широком смысле может быть не только резистор, диод, микросхема, но и логическая плата, системный блок компьютера, компьютер в целом, вычислительный комплекс. С другой стороны, система не обязательно должна содержать большое количество аппаратуры. Она может состоять из нескольких или даже одного элемента. Так, резистор может рассматриваться как система, состоящая из подложки, изолирующего слоя, напыления, выводов и пр. По степени сложности системы можно подразделять на простые и сложные. Отличительные особенности сложной системы таковы: любое количество эле­ментов, сложный характер связей между ними, многообразие выполняемых функций, наличие элементов самоорганизации, сложность поведения при из­меняющихся внешних воздействиях, обусловленная наличием обратных связей, участием оперативного персонала в функционировании системы. В зависимости от факторов, учитываемых при классификации, различают структурно сложные, функционально сложные, организационно сложные и другие разновидности сложных систем.

Автоматизированные системы обработки информации и управления относятся (АСОИУ), как правило, к сложным системам, хотя многие их подсистемы являются простыми системами. АСОИУ являются многофункциональными системами, могут функционировать с пониженным качеством, имеют несколько уровней работоспособности, сложную структуру, элементы адаптивности и самоорганизации.

Технический объект (объект) – предмет, подлежащий расчету, анализу, испытанию и исследованию в процессе его проектирования, изготовления, применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования в целях обеспечения эффективности его функционального назначения.

Одно из основных требований теории надежности — это необходимость устано­вить принадлежность всех возможных состояний объекта к одному из двух про­тивоположных классов: работоспособные и неработоспособные.

Исправное состояние (исправность) – состояние объекта, при котором он удовлетворяет всем требованиям нормативно-технической документации (НТД).

Работоспособным называется состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями технической документации.

Неработоспособным будет такое состояние, при котором значение хотя бы одного из параметров не соответствует требованиям документации. У боль­шинства технических объектов не существует четкой границы между этими классами состояний. Однако в теории надежности промежуточные состояния не рассматриваются. Чтобы оценить надежность, надо сделать эту границу четкой в рамках рассматриваемой модели надежности. Это весьма непростая задача, и решается она путем обсуждения с участием компетентных лиц со стороны раз­работчика и заказчика (пользователя) объекта.

Однако далеко не всегда задача разбиения всех состояний по принципу «всё или ничего» может быть успешно решена. Тогда вводятся несколько уровней работоспособности и понятия полной и частичной работоспособности. Для многофункциональных систем возможна ситуация, когда при выполнении каждой функции удается разделить все состояния на работоспособные и неработоспособные, но возможны состояния, при которых одни функции выполняются, а другие — нет. Тогда уровни работоспособности выделяют по способности выполнять все функции, группу функций, определенные функции. Для оценки надежности таких объектов могут применяться векторные показатели. Если же это неудобно, применяют свертку векторного показателя в скалярный, трактующийся как показатель эффективности.

С переходом из работоспособного состояния в неработоспособное и обратно связаны особые события в процессе функционирования объекта, называемые соответственно отказом и восстановлением.

Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта. Всякий отказ связан с нарушениями требований документации. Но не всякое нарушение требований приводит к отказу. Оно приводит к событию, называемому неисправностью, к возникновению неисправного состояния. Поэтому можно различать неисправности, не приводящие к отказам, и неисправности или их сочетания, вызывающие отказ.

Восстановление — это событие, заключающееся в переходе объекта из неработоспособного состояния в работоспособное в результате устранения отказа путем перестройки (реконфигу­рации) структуры, ремонта или замены отказавших частей. Этим же термином обозначают и процесс перевода объекта из неработоспособного состояния в работоспособное.

Показатель надежности – величина, характеризующая одно из свойств (единичный показатель) или несколько свойств надежности (комплексный показатель).

Наработка – продолжительность или объем работы объекта.