3.5. Методы обеспечения надежности объектов

Сложные объекты, а также отдельные входящие в них блоки, узлы, элементы выполняют возлагаемые на них функции только в том случае, если они сохраняют работоспособность в течение заданного интервала времени в определенных условиях эксплуатации, т.е. имеют необходимую безотказность.

Для обеспечения и поддержания в процессе эксплуатации требуемой безотказности объектов необходимо предпринимать специальные меры, а именно:

• упрощение структурных схем отдельных устройств и объекта в целом;

• применение высоконадежных элементов;

• снижение нагрузки элементов и стабилизация условий эксплуатации объектов;

• применение резервирования.

Путем реализации первого метода безотказность объекта не может быть повышена значительно. Это объясняется тем, что простота схем не может быть больше определенного уровня, так как объектом и его устройствами должны быть решены вполне определенные задачи.

Повышение надежности элементов, входящих в состав объекта, ведет к значительному усложнению технологии и соответственно к пропорциональному повышению их стоимости. Поэтому применение высоконадежных элементов может оказаться экономически нецелесообразным.

Как показывают экспериментальные данные, интенсивность отказов элементов можно уменьшить на один - два порядка за счет снижения нагрузки. Однако в настоящее время элементы практически во всех схемах работают с достаточно малыми нагрузками. Как правило, коэффициент нагрузки элементов не превышает 0,5 … 0,8, а в ответственных устройствах он доведен до 0,1 … 0,3. Дальнейшее снижение коэффициента нагрузки нецелесообразно из-за увеличения весовых и геометрических характеристик объекта.

Для обеспечения заданного уровня надежности объектов широко применяют различные методы резервирования, однако возможности этих методов ограничены. Резервирование предполагает увеличение весовых и геометрических характеристик объектов, что не всегда может быть осуществлено.

Указанные методы обеспечения заданного уровня надежности объектов направлены на реализацию лишь одной из составляющих надежности, а именно на обеспечение их безотказности. Но надежность объекта может быть обеспечена и за счет своевременного проведения профилактических мероприятий путем замены отказавших блоков, настройки и регулировки его узлов. Для реализации этих мероприятий необходимо иметь информацию о техническом состоянии объекта, которая может быть получена лишь только в результате контроля или технического диагностирования объектов.

Указанные мероприятия обеспечивают повышение коэффициента готовности

путем сокращения времени восстановления

за счет уменьшения времени обнаружения отказа (Т_ОБН), поиска места отказа (Т_ПМО) и устранения последствий отказа (Т_УПО).

В случае обнаружения отказов соответствующие блоки объекта заменяются заведомо работоспособными, что ведет к увеличению вероятности безотказной работы объекта. Изменение вероятности безотказной работы при наличии и отсутствии контроля условно показано на рис. 3.35.

Если объект не контролируется в процессе эксплуатации, то изменение Р(t) происходит по экспоненциальному закону (кривая 1):

.

При проведении контроля с периодичностью Т_П и продолжительностью происходит увеличение вероятности безотказной работы. Степень увеличенияопределяется глубиной контроля, т.е. полнотой выявления отказов. В идеальном случае контроля вероятность безотказной работыравна начальной величинеР_О (кривая 2). Прирост вероятности в этом случае  . На практике не удается выявить и устранить все дефекты объекта, поэтому(кривая 3). Прирост вероятности в этом случае. Но время эксплуатации объекта до момента достиженияР(t) допустимой величины Р_Д в случае проведения контроля Т_ЭК превышает соответствующее время без проведения контроля (Т_ЭН < Т_ЭК).

Итак, организованный соответствующим образом контроль позволяет повысить надежность объекта, поэтому требуемый уровень его надежности может быть достигнут реализацией прямых методов повышения надежности совместно с его контролем и последующим устранением отказов.