Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Этапы формирования надежности как научного направления

Читайте также:
  1. II О чем рассказывают мертвые, или этапы развития судебной медицины 1 страница
  2. II О чем рассказывают мертвые, или этапы развития судебной медицины 2 страница
  3. II О чем рассказывают мертвые, или этапы развития судебной медицины 3 страница
  4. II О чем рассказывают мертвые, или этапы развития судебной медицины 4 страница
  5. II О чем рассказывают мертвые, или этапы развития судебной медицины 5 страница
  6. II О чем рассказывают мертвые, или этапы развития судебной медицины 6 страница
  7. II. ЦЕЛИ, ЗАДАЧИ И НАПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ.
  8. PR-текст как объект научного изучения 1 страница
  9. PR-текст как объект научного изучения 2 страница
  10. PR-текст как объект научного изучения 3 страница

 

«Надежность» как научно-техническое направление в своем развитии прошла через ряд этапов. Для обеспечения надежности уже в начале XX века использовали запас прочности. Такой подход часто приводил к неоправданному увеличению массы конструкции и дополнительному увеличению расходов на материалы. Стремление уменьшить потери привело к необходимости изучения действующих эксплуатационных нагрузок, несущей способности материалов конструкций, процессов изменения состояния конструкции вследствие старения, усталости, воздействия окружающей среды и других факторов. Основой решения задач надежности явилась теория вероятностей и математическая статистика. В 30-е годы была установлена статистическая природа запаса прочности и сформулировано понятие отказа как превышение нагрузки над прочностью. В нашей стране программа электрификации дала толчек развитию идеи резервирования при параллельном использовании генераторов, трансформаторов и другого электрооборудования при создании энергосистем с повышенной надежностью.

Бурное развитие теории надежности началось с использованием электроники и автоматики, авиации и космонавтики.

Первый опыт моделирования надежности был реализован в процессе отработки ракет ФАУ-1, после того как 10 ракет взорвались на старте, а несколько упало в пролив Ла-манш так и не достигнув берегов Англии.

При отработке бомбардировщиков В-52 (США) впервые была обоснована необходимость учета их отказов в том числе и по вине ошибочных действий летчиков. В 1951 г. проблема надежности получила признание конгресса США.

Полуэмпирические подходы к обеспечению надежности перестали удовлетворять требованиям практики, связанным с необходимостью уменьшения массы и габаритов аппаратуры, сокращением сроков разработки и внедрения образцов новой техники. В этой обстановке возникли условия к созданию нового научно-технического направления - теории надежности. Развитие этого направления принято разделять на три этапа:

- 50-е годы становление направления;

- 60-е годы этап классической теории надежности;

- с 70-х годов по настоящее время этап системных методов надежности.

Первый этап в решении задач надежности заключался главным образом в выявлении причин отказов оборудования. В декабре 1950 г. военно-воздушные силы США организовали группу для изучения проблемы по оценке надежности радиооборудования и разработке мер, направленных на повышение надежности и сокращение эксплуатационных затрат. В конце 1952 г. Министерство обороны США образовало консультативную группу по надежности, в состав которой вошли представители правительственных организаций и промышленности. В 1957 г. эта группа опубликовала доклад со своими рекомендациями, многие из которых вошли в стандарты на электронное оборудование и системы. Группа установила, что основной причиной отказов радиоэлектронной аппаратуры являлась низкая надежность элементной базы. Перед разработчиками встали вопросы: каковы основные причины ненадежности элементов, возможно ли повышение их надежности? Существуют ли способы создания надежных систем из ненадежных элементов. Возможно ли прогнозировать надежность систем?

Ответ на эти вопросы потребовал изучения влияния на отказы эксплуатационных факторов (температуры среды, вибрации, нагрузок и т.п.). В результате был накоплен богатый статистический материал. Уже на этом этапе происходит перераспределение значимости источников ненадежности. Центр тяжести перемещается на механическое и электромеханическое оборудование, конструкцию, стыки оборудования. В 1953 г. появились первые контракты содержащие требования к надежности оборудования и необходимости экспериментального подтверждения надежности. С этого момента начался переход ко второму этапу.

Критический анализ причин отказов при проведении большого числа испытаний на надежность показал их существенную зависимость от конструкции изделий, технологии производства и условий эксплуатации. Был сделан вывод, что отказы имеют причины, которые можно обнаружить и устранить. Требования американских стандартов того времени нашли наиболее полное отражение в космической программе APOLLO по обеспечению надежности космических аппаратов в процессе разработки, производства и наземной экспериментальной отработки, позволяющей выявить многочисленные конструктивные и производственные недостатки, которые привели бы к отказу в полете со 100 %вероятностью. В результате появились новые вопросы: как на ранних этапах создания систем заложить возможности обеспечения высокой надежности? Как соразмерить программу обеспечения надежности со степенью ответственности и значимости решаемых задач и с ожидаемым эффектом.

Начиная с 1968 г. происходит переход к третьему этапу. Национальным агентством по аэронавтике и космическим исследованиям (NASA) был опубликован новый вариант требований к надежности, заложивший основу современных систем и программ обеспечения надежности. Среди них такие как четкое планирование и эффективное руководство всеми работами, проводимыми в области обеспечения надежности; определение специальных задач надежности в области проектирования; оценка надежности с использованием инженерного анализа, испытаний, экспериментальных оценок и прогнозирования; регулярная и своевременная информация о состоянии дел в области обеспечения надежности разрабатываемых систем. Основным отличием третьего этапа является сосредоточение усилий на качественных аспектах надежности.

Разработанные в области космической техники программы и системы обеспечения надежности в настоящее время используются за рубежом при создании самых различных видов техники. Типовая методика проведения мероприятий, связанных с обеспечением надежности закреплена в многочисленных нормативных документах по двум основным направлениям.

Первое из них относится к потенциальной надежности, которая опирается на конструктивные методы (выбор материалов и запасов прочности, уменьшение взаимовлияния элементов конструкции и др.) и технологические (ужесточение допусков, повышение чистоты поверхностей и т.п.).

Второе направление относится к обеспечению эксплуатационной надежности, которая в свою очередь зависит от стабилизации условий эксплуатации и технического обслуживания.

С конца прошлого века, в связи с развитием исследований в области безопасности потенциально опасных объектов, пришло понимание необходимости переосмысления задаваемых нормативными документами требований в области надежности технических систем. В США вероятность катастрофы для атомной электростанции в год признается приемлемой. Поскольку календарный год содержит 8760 часов указанное значение равно вероятности отказа за 1 час работы. В гражданской авиации вероятность катастрофического отказа для самолета в целом принята не более и для отдельной системы за 1 час работы. Вероятность за 1 час допускает появление не более одного отказа за 79908 лет, а вероятность за час - не более одного катастрофического отказа за 114 155 лет.

Вопрос заключается не в том, что эти вероятности катастроф слишком малы. Пришло понимание того, что они почти равны нулю. Их невозможно экспериментально подтвердить для всего объекта в целом.

Так для самолетов гражданской авиации необходимо при сертификации доказательно показать, что вероятность отказа ни одной функциональной системы влияющей на безопасность полета не превысит за 1 час налета. Подтвердить экспериментально вероятность безотказной работы систем на уровне более , т.е. не более 1 отказа за 114155 лет непрерывной работы невозможно как с позиции затрат времени и средств, так и вследствие того, что ни один агрегат не может проработать столь долго.

Оказалось, что удовлетворить столь жестким требованиям к надежности функциональных систем не так уж сложно. На самолетах системы имеют многократное общее резервирование, т.е. система включает в свою структуру 3-4 параллельно работающих подсистемы. При этом безотказность агрегатов должна быть не хуже , т.е. он должен безотказно непрерывно проработать 1,14 года. Для обеспечения такой наработки агрегаты в системе необходимо менять после каждых 10000 часов налета. Такая стратегия оказалась затратной. Выход был найден и очень простой. Авиационные системы являются восстанавливаемыми системами. При отказе в полете какого либо агрегата, его заменяют перед следующим полетом. Поскольку система многократно резервирована она не может отказать в течение одного типового (для своего класса самолета) полета. Появилась возможность эксплуатации агрегатов до безопасного отказа.

Не резервированы и не заменяемы в течение всего ресурса самолета основные силовые элементы планера.

Надежность планера самолета определяется в процессе его испытания, при котором имитируются нагрузки, действующие в типовом полете. В процессе испытаний выявляются места возникновения усталостных трещин, оценивается скорость их роста и время испытаний (типовой налет) при котором трещины могут достигнуть критического (из условий прочности) размера. Определяются возможности и методы ремонта элементов планера. В результате испытаний определяется безопасный ресурс планера и режимы (периодичность и объемы) его технического обслуживания.

Люди проектируют, производят и эксплуатируют все без исключения технические объекты. Они и ответственны за потери обусловленные авариями и катастрофами. В гражданской авиации под влиянием человеческого фактора на безопасность понимается негативное влияние персонала всех служб авиационной транспортной системы. Длительный период в гражданской авиации в обеспечении безопасности полетов использовался реактивный (апостериорный) подход. Сущность его состоит в том, что после реализации некоторого неблагоприятного для безопасности события, оно расследовалось и по итогам расследования намечались и выполнялись меры предотвращающие его повторные проявления. Это стратегия запоздалого принятия мер. В настоящее время международная организация гражданской авиации (ИКАО) внедряет в практику воздушных перевозок проактивную стратегию обеспечения безопасности полетов. Она основана на исследовании причин возможных неблагоприятных для полета событий, выявлении наиболее опасных из них и принятии упреждающих действий по их предотвращению. Реализация этой стратегии побудила к развитию нового научного направления «риск-анализа» потенциально опасных объектов. Это направление в значительной степени опирается на достижения в области теории надежности и может рассматриваться как одно из направлений ее развития.

Приведенные выше этапы развития исследований в области надежности построены по зарубежным материалам. В СССР также накоплен большой опыт в обеспечении надежности военной и ракетно-космической техники. Это наглядно показано ее конкурентоспособностью по отношению к лучшим образцам из развитых стран. Но к сожалению вследствие повышенной секретности этот опыт до сих пор недоступен для народно-хозяйственных отраслей. [Указать ФИО советских и российских ученых внесших вклад в развитие направления обеспечения надежности]

 

 




Дата добавления: 2015-09-10; просмотров: 50 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав

Математическая модель для оценки надежности элемента (агрегата) восстанавливаемой системы | Анализ традиционной математической модели оценки надежности элемента системы | Таким образом, на не выполняется теорема об определении вероятности попадания случайной величины на отрезок как приращения функции на этом отрезке. | Экспоненциальном виде из распределения Пуассона | Получение экспоненциального распределения из представления интенсивности отказов как условной мгновенной плотности вероятности | Однако, в теории вероятностей такой формулы нет, а в надежности она введена! | Моделирование надежности сложных функциональных систем | Несоответствия традиционного метода оценки надежности сложных функциональных систем | Особенности традиционного расчета надежности систем при малых вероятностях отказов | Математическая модель вероятности отказа агрегата восстанавливаемых систем |


lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.007 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав