Александр Гличев - Качество, эффективность, нравственность

Для того чтобы в количественной мере определить повышение или понижение уровня надежности, приходится брать за базу технические параметры свойств надежности.

Оценка уровня и выбор путей повышения надежности и долговечности изделий тесно связаны с количественной мерой. Для этих целей используется система показателей, каждый из которых обеспечивает измерение той или иной стороны надежности. Количественные меры разных сторон этого свойства качества и последствий его изменений имеют не однозначный, а вероятностный характер. В этой связи напомним основные вероятностные характеристики надежности изделий.

Вероятность безотказной работы — это показатель того, что в определенных условиях эксплуатации в пределах заданной продолжительности работы изделия отказ (неисправность) не произойдет с определенной степенью вероятности. Вероятность безотказной работы зависит от многих факторов и отражает способность изделия выполнять заданную функцию. За пределами этого отрезка времени исправная работа изделия не гарантируется.

В общем случае при увеличении наработки вероятность исправной работы имеет тенденцию к уменьшению. Для исчисления этой вероятности используется ряд методов. Наиболее широкое распространение получил закон экспоненциального распределения, по которому вероятность исправной работы рассчитывается по формуле (1):

где e — основание натуральных логарифмов;

λ — интенсивность отказов (неисправностей).

Интенсивность отказов для многих изделий в течение времени использования изменяется так, как это показано на рис. 9.1.

Во многих случаях для практических решений приходится допускать, что λ = const, т. е. интенсивность неисправностей им еет постоянный характер. Тогда (2):

где t — суммарная наработка изделия;

T* — наработка на одну неисправность.

Учет вероятности исправной работы изделий имеет значение для объективной оценки реальных возможностей машин, механизмов, систем или отдельных устройств и их элементов. Как это делается?

При расчетах, например, производительности транспортных машин, пользуются произведением (3):

где Q — полный объем транспортной работы за плановый период времени;

Gк — вес коммерческой нагрузки транспортного средства;

v — средняя скорость движения;

T — продолжительность планируемого рабочего периода.

Уравнениями типа (3) широко пользуются для экономической оценки техники, планирования производительности оборудования и определения других технико-экономических показателей.

ТI — период устранения скрытых, необнаруженных дефектов, период приработки;

TII — период, когда надежность сохраняет устойчивый уровень;

TIII — период роста неисправностей в силу физического износа и старения

Нетрудно заметить, что уравнение (3) составлено без учета вероятности исправной работы транспортного средства или в предположении, что эта вероятность всегда равна единице. В жизни на работу изделия обязательно оказывают влияние факторы, характер действия которых или неизвестен, или изучен недостаточно. Влияние этих факторов приводит к возникновению случайных отказов, а следовательно, и к непредвиденным перерывам в работе, что, как уже говорилось, уменьшает объем полезной отдачи.

Таким образом, если подходить с позиций реальности, производительность и эффективность изделий должны рассчитываться с учетом вероятности исправной работы. Исходя из этого, уравнение (3) надо переписать, включив в него множитель, учитывающий надежность (4):

где P — вероятность исправной работы.

Из уравнения (4) следует, что производительность и объем выполняемой работы пропорциональны не только таким основным техническим свойствам, как грузоподъемность и скорость, но в той же мере пропорциональны и вероятности исправной работы. Чем выше надежность, тем больше объем полезной работы. С этой основной закономерностью связаны все изменения величины эффекта и суммы затрат на удовлетворение потребностей.

При экономической оценке качества весьма часто приходится обращаться к показателю наработки на один отказ.

Наработка на один отказ — это математическое ожидание наработки между отказами. Для однотипных восстанавливаемых изделий она определяется как отношение суммарной наработки изделий к общему числу отказов (5):

где N — общее число используемых изделий;

tΣi — суммарная наработка i-го изделия за определенный период эксплуатации;

ni — общее число отказов i-го изделия за определенный период эксплуатации.

Показатель наработки на один отказ связан со средней продолжительностью исправной работы между отказами, поэтому с его помощью определяется средняя величина полезной работы (QΣ), которую можно получить между отказами (6):

 — средняя величина полезной работы на одну единицу наработки.

В практике используются такие разновидности показателя средней наработки:

— наработка на один отказ, устраняемый в эксплуатации;

— наработка на одно изделие, досрочно снятое с эксплуатации;

— средняя наработка до первого отказа.

Каждый из этих показателей углубляет анализ надежности и позволяет решить ряд практических задач по организации ремонта и определению дополнительных инвестиционных вложений, исчислить возникающие в связи с этим затраты, а также установить величины гарантийных сроков.

Наработка на один отказ, устраняемый при эксплуатации, определяется следующим образом (7):

где N — общее число изделий, находящихся в эксплуатации;

niо.у.э. — число отказов i-го изделия, устраненных при эксплуатации.

Значение этого показателя для оценки экономических последствий, зависящих от надежности, состоит в том, что с его помощью с учетом характера отказов можно выявить не только вероятный объем полезной работы до появления одного среднего отказа, но также с учетом планируемой интенсивности эксплуатации определить очередность и содержание ремонтных работ, номенклатуру и количество необходимых запасных частей, трудоемкость ремонта и затраты на эти работы.

Показатель наработки на одно изделие, досрочно снятое с эксплуатации, определяется так (8):

где Nд.с. — число изделий, досрочно снятых с эксплуатации.

Используя этот показатель, можно определить величину недополученного эффекта в результате выхода изделия из эксплуатации, а также сумму дополнительных вложений на восполнение парка изделий.

Потери полезной работы из-за того, что изделие, не выработав установленного ресурса, вышло из эксплуатации, рассчитываются следующим образом (9):

гдеT*у — установленный ресурс изделия.

Дополнительные вложения на восполнение парка изделий рассчитываются по формуле (10):

Где Bо.ц. — отпускная цена одного изделия.

Показатель средней наработки до первого отказа позволяет решать некоторые организационно-хозяйственные вопросы эксплуатации и ремонта. На его основе можно определить объем работы до начала поступления изделий в ремонт, а также установить, к какому сроку необходимо подготовить ремонтную базу. Этот показатель рассчитывается так (11):

где t1i о.у.э. — наработка i-го изделия до первого отказа, устраненного при эксплуатации;

n1i о.у.э. — число первых отказов, устраненных при эксплуатации.

Для определения экономической эффективности надежности используется также показатель частоты отказов.