Eșec în tehnologie. Clasificări de bază ale defecțiunilor

Eseu

Prin disciplină

„Fiabilitatea sistemelor tehnice și riscul creat de om”

pe această temă:

„Cauzele și tipurile de defecțiuni”

Introducere

Trecerea unui obiect de la o stare tehnică superioară la una inferioară are loc de obicei ca urmare a unor evenimente: deteriorare sau defecțiune. Setul de stări reale ale unui obiect și evenimente emergente care contribuie la trecerea la o nouă stare acoperă așa-numitul ciclu de viață al unui obiect, care se desfășoară în timp și are anumite modele studiate în teoria fiabilității. Inclusiv concepte precum daune, defecțiuni etc. Să luăm în considerare aceste concepte cât mai complet posibil.

Deteriorarea este un eveniment care constă într-o încălcare a stării de funcționare a unui obiect, menținând o stare de funcționare.

Eșecul este un eveniment constând într-o încălcare a stării de funcționare a unui obiect.

În ceea ce privește eșecul și deteriorarea, sunt luate în considerare criterii precum cauza, simptomele, natura și consecințele.

Criteriile de eșec sunt semne care ne permit să stabilim faptul unei defecțiuni. Cele mai frecvente criterii de defecțiune sunt fisurile, ajustările, uzura etc.

Cauzele defecțiunilor instalației pot fi defecte în timpul proiectării, producției și reparațiilor, încălcarea regulilor și reglementărilor de funcționare, diferite tipuri de daune, precum și procesele naturale de uzură și îmbătrânire.

Semnele defecțiunilor obiectului sunt efectele directe sau indirecte asupra simțurilor observatorului asupra fenomenelor caracteristice stării inoperante a obiectului (scăderea presiunii uleiului, apariția unor lovituri, modificări de temperatură etc.).

Natura defecțiunii (deteriorarea) este modificările specifice ale obiectului asociate cu apariția defecțiunii (ruperea firului, deformarea pieselor etc.).

În această lucrare voi încerca să iau în considerare în totalitate clasificarea, cauzele și consecințele eșecurilor.

1. Conceptul de eșec

O defecțiune este un eveniment care constă într-o pierdere completă sau parțială a funcționalității sistemului.

O defecțiune poate fi asociată cu o încălcare a îndeplinirii oricăror funcții specificate (defecțiune funcțională) sau cu calificarea insuficientă a personalului de întreținere, ca urmare a căreia sistemul nu îndeplinește în mod satisfăcător funcțiile specificate. Eșecurile pot fi asociate cu modificări ale parametrilor sau caracteristicilor sistemului, de ex. una dintre funcțiile principale este executată prost (eșecul parametrilor).

2. Clasificarea și caracteristicile defecțiunilor

Eșecurile pot fi clasificate în funcție de natura și caracteristicile lor și de momentul apariției. Să trecem la clasificarea eșecurilor:

În funcție de natura modificării parametrului până la producerea defecțiunii:

eșec brusc;

refuzul treptat.

În legătură cu alte defecțiuni:

eșec independent;

eșec dependent.

Dacă este posibil, utilizarea ulterioară după ce a apărut o defecțiune:

eșec complet;

eșec parțial.

După natura eliminării eșecului:

eșec susținut;

defecțiune cu auto-corectare (defecțiune sau defecțiune intermitentă).

În funcție de prezența manifestărilor externe:

refuzul evident (explicit);

refuz ascuns (implicit).

Datorită apariției:

defecțiune structurală;

eșec tehnologic;

eșec operațional.

După natura originii:

eșec natural;

insuficiență artificială (provocată intenționat).

După momentul eșecului:

eșecul testului;

eșecul perioadei de rodaj;

defecțiune în timpul funcționării normale;

eșecul ultimei perioade de funcționare.

3. Caracteristicile defecțiunii

Treptat (uzură) Eșecurile sunt caracterizate prin apariția deteriorării ca urmare a apariției treptate a unuia sau altuia proces, care înrăutățește progresiv parametrii de ieșire ai obiectului.

Eșecuri bruște apar ca urmare a unei combinații de factori nefavorabili și influențe externe aleatorii care depășesc capacitatea obiectului de a le percepe. Eșecurile bruște sunt caracterizate de natura bruscă a tranziției unui obiect de la o stare operațională la una inoperativă.

O defecțiune complexă include caracteristici ale celor două defecțiuni anterioare.

LA refuzuri complete Acestea includ defecțiuni după care este imposibil să se utilizeze obiectul în scopul propus (pentru obiectele care sunt restaurate, este imposibil până când se efectuează restaurarea).

Eșecuri parțiale- defecțiuni, după apariția cărora obiectul poate fi utilizat în scopul propus, dar cu o eficiență mai mică, sau atunci când valorile nu tuturor, ci a unuia sau mai multor parametri de ieșire sunt în afara limitelor permise.

Eșec independent- defecțiune care nu este cauzată de alte defecțiuni sau deteriorarea obiectului.

Eșec dependent- defecțiune cauzată de alte defecțiuni sau deteriorarea obiectului.

Eșecuri persistente- defecțiuni care pot fi eliminate doar prin restaurare (reparare).

Eșecurile care pot fi eliminate fără operațiuni de recuperare prin reglare sau autoreglare sunt clasificate ca autorezolvabile.

Prăbușire- defecțiune cu auto-corectare sau defecțiune unică, eliminată prin intervenția minoră a operatorului.

Eșec intermitent- defecțiune auto-corectivă care apare în mod repetat de aceeași natură.

Refuz explicit - o defecțiune detectată vizual sau prin metode și mijloace standard de control și diagnosticare la pregătirea unui obiect pentru utilizare sau în timpul utilizării prevăzute.

Refuz ascuns- o defecțiune care nu este detectată vizual sau prin metode și mijloace standard de control și diagnosticare, dar este detectată în timpul întreținerii sau prin metode speciale de diagnosticare.

Majoritatea defecțiunilor parametrice sunt clasificate ca ascunse.

Eșec constructiv- defecțiune apărută dintr-un motiv legat de imperfecțiune sau încălcare a regulilor și (sau) standardelor de proiectare și construcție stabilite.

Eșec de fabricație- o defecțiune care a apărut ca urmare a unei imperfecțiuni sau încălcări a procesului de fabricație sau reparații stabilit, efectuat la o unitate de reparații.

Eșec operațional- eșec care a apărut din cauza încălcării regulilor și (sau) condițiilor de funcționare stabilite.

Eșecul degradativ- defecțiune datorată procesului natural de îmbătrânire, uzură, coroziune și oboseală, sub rezerva respectării tuturor regulilor stabilite și (sau) standardelor de proiectare, fabricație și exploatare.

Defecțiunile artificiale sunt cauzate în mod deliberat, de exemplu, în scopuri de cercetare, în scopul necesității de a opri funcționarea etc.

Eșecurile care apar fără organizarea deliberată a apariției lor ca urmare a acțiunilor umane dirijate (sau a dispozitivelor automate) sunt clasificate ca defecțiuni naturale.

Cauzele și consecințele eșecurilor

Cauzele defecțiunilor pot fi asociate cu o încălcare a îndeplinirii oricăror funcții specificate (defecțiune funcțională) sau cu calificarea insuficientă a personalului de întreținere, ca urmare a căreia sistemul nu îndeplinește în mod satisfăcător funcțiile specificate. Eșecurile pot fi asociate cu modificări ale parametrilor sau caracteristicilor sistemului, de ex. una dintre funcțiile principale este executată prost (eșecul parametrilor). De asemenea, cauzele defecțiunilor obiectelor pot fi defecte produse în timpul proiectării, producției și reparațiilor, încălcarea regulilor și reglementărilor de funcționare, diferite tipuri de daune, precum și procese naturale de uzură și îmbătrânire.

În funcție de stadiul de origine, defectele pot fi împărțite în trei grupuri:

Defecte de proiectare (erori). Aceasta poate include:

protecție insuficientă împotriva vibrațiilor;

prezența tensiunilor crescute;

alegerea incorectă a materialelor;

determinarea incorectă a nivelului așteptat al sarcinilor operaționale.

Defecte de fabricatie. Acestea includ:

defecte de prelucrare;

defecte de lipit;

defecte de tratament termic;

defecte de asamblare.

Defecte de funcționare. Aceasta poate include:

încălcarea condițiilor de utilizare;

întreținere și reparații necorespunzătoare;

prezența supraîncărcărilor și a sarcinilor neașteptate;

utilizarea materialelor de operare de calitate scăzută.

De asemenea, motivele eșecurilor sunt:

Defecțiune structurală cauzată de deficiențe și proiectare defectuoasă a instalației;

Eșecul de producție asociat cu erori în fabricarea unui obiect din cauza imperfecțiunilor sau încălcărilor tehnologiei;

Defecțiune operațională cauzată de încălcarea regulilor de funcționare.

Natura eliminării;

Eșec susținut;

Eșec intermitent (apariție/dispariție).

Consecințele unei defecțiuni includ fenomene, procese și evenimente apărute după defecțiune și în legătură directă cauzală cu aceasta (oprirea motorului, oprirea forțată din motive tehnice).

Consecințele refuzului sunt:

Eșec ușor (remediat ușor);

Defecțiune medie (nu provoacă defecțiuni ale nodurilor adiacente - defecțiuni secundare);

Eșec sever (care provoacă eșecuri secundare sau care duce la o amenințare pentru viața și sănătatea umană).

Utilizarea ulterioară a obiectului:

Defecțiuni complete care împiedică funcționarea instalației până la eliminarea acestora;

Eșecuri parțiale, în care obiectul poate fi utilizat parțial.

Indicatori de bază de fiabilitate pentru obiectele nereparabile

Un obiect nerecuperabil este un obiect care nu poate fi restaurat ca urmare a unei defecțiuni.

Probabilitatea de funcționare fără defecțiuni este probabilitatea ca, în limitele de timp de funcționare, să nu se producă o defecțiune a obiectului. În practică, acest indicator este determinat de o evaluare statistică:

Unde Nu- numărul de obiecte similare puse la testare (sub control); în timpul testării, obiectul eșuat nu este restaurat sau înlocuit cu unul care poate fi reparat;

n(t)- numărul de obiecte eșuate în timp t.

Din definiția probabilității de funcționare fără defecțiuni este clar că această caracteristică este o funcție a timpului și este o funcție descrescătoare și poate lua valori de la 1 la 0.

Graficul probabilității de funcționare fără defecțiuni a unui obiect

După cum se poate vedea din grafic, funcția P(t) caracterizează schimbarea fiabilității în timp și este o evaluare destul de clară

Uneori este practic să folosiți nu probabilitatea de funcționare fără defecțiuni, ci probabilitatea de defecțiune Q(t). Deoarece operabilitatea și eșecul sunt stări incompatibile și opuse, probabilitățile lor sunt legate de relația:

P(t) + Q(t) = 1.(2)

Conform legilor teoriei probabilităților, probabilitatea funcționării fără defecțiuni poate fi determinată prin formula:

(3)

Unde f(t)- densitatea de probabilitate (conform legii distribuţiei).

Astfel, cunoscând densitatea de probabilitate f(t), ușor de găsit valoarea dorită P(t).

Legătura între P(t), Q(t) și f(t) poate fi interpretat așa cum se arată în figura 3.

Interpretarea grafică a probabilității de funcționare fără defecțiuni și a probabilității de defecțiune

eșec timp de funcționare nerecuperabil fără probleme

Rețineți că timpul (în ore, ani) nu este întotdeauna folosit ca timp de funcționare. De exemplu, pentru a evalua probabilitatea de funcționare fără defecțiuni a dispozitivelor de comutare cu un număr mare de comutări, este recomandabil să se ia numărul de cicluri „pornit” - „oprit” ca timp de funcționare variabil. Când se evaluează fiabilitatea contactelor glisante, este mai convenabil să se ia numărul de treceri ale pantografului peste acest contact ca timp de funcționare, iar atunci când se evaluează fiabilitatea obiectelor în mișcare, este recomandabil să se ia timpul de funcționare în kilometri. Esența expresiilor de evaluare matematică P(t), Q(t), f(t) cu toate acestea, rămâne neschimbată.

Timpul mediu până la eșec este așteptarea matematică a cât va dura un obiect până la primul eșec. T 1.

(4)

Astfel, timpul mediu până la defecțiune este egal cu aria formată de curba probabilității de funcționare fără defecțiuni P(t)și axele de coordonate.

Estimarea statistică pentru timpul mediu până la eșec este determinată de formulă

Unde Nu- numarul de obiecte operabile nerecuperabile de acelasi tip cand t = 0(la începutul testului);

t j- alergare până la eșec j-al-lea obiect.

Rețineți că, ca și în cazul definiției P(t) Timpul mediu până la eșec poate fi evaluat nu numai în ore (ani), ci și în cicluri, kilometri și alte argumente.

Rata de eșec este densitatea de probabilitate condiționată a apariției unei defecțiuni a unui obiect, determinată cu condiția ca defecțiunea să nu fi avut loc înainte de momentul considerat. Din definiţia probabilistică rezultă că

(6)

Evaluarea statistică a ratei de eșec are forma:

(7)

Unde n(Δ t)- numărul de defecțiuni ale obiectelor similare pe intervalul Δ t 𝑖 , pentru care se determină rata de eșec;

N medie 𝑖 - numărul de obiecte operaționale la mijlocul intervalului Δ t 𝑖 (vezi Figura 4).

(8)

Schema de determinare N medie

N 𝑖 +1 - numărul de obiecte operaționale la sfârșitul intervalului Δ t 𝑖 .

Dacă, la evaluarea statistică a ratei de eșec, timpul de experiment este împărțit într-un număr suficient de mare de intervale identice Δ t pe o perioadă lungă de timp, rezultatul prelucrării datelor experimentale va fi graficul prezentat în Figura 5.

Curba de viață a obiectului

După cum arată numeroase date din analiza de fiabilitate a majorității obiectelor, dependența generalizată liniarizată λ(t) este o curbă complexă cu trei intervale caracteristice (I, II, III). Pe intervalul II (t 2 - t 1) λ = const. Acest interval poate fi mai mare de 10 ani; este asociat cu funcționarea normală a instalațiilor. Intervalul I (t 1 - 0) este adesea numit perioada de rodare a elementelor. Poate crește sau scădea în funcție de nivelul de organizare a respingerii elementelor la uzina de producție, unde elementele cu defecte interne sunt îndepărtate prompt din lotul de producție. Mărimea ratei de eșec în acest interval depinde în mare măsură de calitatea asamblarii circuitelor dispozitivelor complexe, de conformitatea cu cerințele de instalare etc. Comutarea circuitelor asamblate sub sarcină duce la „arderea” rapidă a elementelor defecte și după un timp t 1 rămân în circuit doar elementele care funcționează, iar funcționarea lor este asociată cu λ = const. În intervalul III (t > t 2), din motive cauzate de procesele naturale de îmbătrânire, uzură, coroziune etc., rata de defecțiuni crește brusc, iar numărul defecțiunilor de degradare crește. Pentru a asigura λ = const, este necesar să se înlocuiască elementele nereparabile cu altele noi reparabile sau funcționale care au funcționat timp t ≤ t 2. Intervalul λ = const corespunde modelului exponențial al distribuției de probabilitate a funcționării fără defecțiuni. Aici observăm că cu l = const calculul fiabilității este simplificat semnificativ și λ este cel mai adesea folosit ca indicator inițial al fiabilității unui element.

Gama-procentul de timp până la defecțiune este timpul de funcționare în care o defecțiune într-un obiect nu va apărea cu probabilitatea γ, exprimată ca procent, altfel acesta este timpul minim până la defecțiune pe care îl vor avea gamma procentul de obiecte de acest tip. De obicei γ =100%.

Concluzie

Din toate cele de mai sus, putem concluziona că eșecul este o parte integrantă a oricărei tehnologii. Totul are data de expirare. Mai devreme sau mai târziu, piesa se uzează, se deformează, se deteriorează etc., ceea ce scoate din funcțiune tot sau o parte din echipament. Acest eveniment este de obicei numit un eșec. La rândul său, eșecul este un imbold pentru dezvoltarea unei tehnologii mai moderne.

Bibliografie

1. Fiabilitatea sistemelor tehnice: Manual. / Yu.K. Belyaev, V.A. Bogatyrev, V.V. Bolotin. Ed. IN ABSENTA. Ushakova - M.: Radio și comunicare 1985

Fiabilitatea sistemelor tehnice. Bobrov V.I. Manual - Moscova: MSUP, 2004

GOST 27.002-89 „Fiabilitatea în tehnologie. Concepte de bază, termeni și definiții"

Concepte de bază ale teoriei fiabilității

Fiabilitate- aceasta este proprietatea unui obiect de a-și menține caracteristicile de ieșire în anumite limite în condiții de operare date.

Eficient, este o stare a unui sistem (element) în care valorile parametrilor care caracterizează capacitatea sistemului de a îndeplini anumite funcții se încadrează în limitele stabilite prin documentația de reglementare, tehnică sau de proiectare.

Inoperant, este starea sistemului în care valoarea a cel puțin unui parametru care caracterizează capacitatea de a îndeplini funcții specificate nu se încadrează în limitele stabilite de documentația specificată.

De exemplu, un sistem de măsurare a temperaturii este inoperant dacă parametrul principal care caracterizează calitatea funcționării acestuia – eroarea de măsurare – depășește o valoare specificată.

Deservibil stat este o stare în care sistemul îndeplinește toate cerințele documentației de reglementare, tehnice și de proiectare.

Defect- în care există cel puțin o nerespectare a cerințelor.

Diferența dintre stările sănătoase și operaționale este următoarea. Un sistem eficient satisface doar acele cerințe care sunt esențiale pentru funcționare și poate să nu satisfacă alte cerințe (de exemplu, pentru păstrarea aspectului elementelor). Se știe că un sistem care este în stare bună este funcțional.

Limită condiția este o condiție în care utilizarea ulterioară a sistemului pentru scopul propus este inacceptabilă sau inadecvată. După atingerea stării limită, pot urma reparații (mare sau medii), în urma cărora starea de funcționare este restabilită sau sistemul încetează în cele din urmă să mai fie utilizat în scopul propus.

Refuz- un eveniment constând într-o întrerupere a performanței sistemului, adică în trecerea acestuia de la o stare operațională la una inoperabilă.

Deteriora- un eveniment constând în trecerea sistemului de la o stare de funcționare la o stare defectuoasă, dar operabilă.

Recuperare este un eveniment care implică trecerea unui sistem de la o stare inoperabilă la una operabilă.

LA irecuperabil includ sisteme, a căror restaurare imediat după o defecțiune este considerată nepractică sau imposibilă și recuperabil- în care restaurarea se efectuează imediat după o defecțiune.

Același sistem, în condiții de funcționare diferite, poate fi clasificat ca nereparabil (de exemplu, dacă este situat într-o încăpere nesupravegheată în care accesul personalului este interzis în timpul funcționării unității de proces) și ca recuperabil dacă personalul poate începe imediat după o eşec.recuperare. Însuși conceptul de „restaurare” trebuie înțeles nu numai ca operații de reglare, reglare, lipire sau alte reparații în legătură cu anumite mijloace tehnice, ci și ca înlocuire a acestor mijloace.

În principiu, marea majoritate a sistemelor utilizate pentru automatizarea proceselor tehnologice pot fi restaurate după o defecțiune, după care continuă să funcționeze din nou. Același lucru este valabil și pentru majoritatea mijloacelor tehnice; Numai elemente precum circuitele integrate, rezistențele, condensatoarele etc. pot fi clasificate ca nerecuperabile.

Tipuri de eșecuri

Eșecurile pot fi distinse prin mai multe caracteristici.

Pe baza naturii eliminării, se face o distincție între eșecurile finale (stabile) și cele intermitente (fie care apar sau care dispar). Refuz obiect - eveniment care constă în faptul că obiectul își pierde total sau parțial proprietatea de operabilitate. Cu o pierdere completă a performanței are loc eșec total, parțial - eșec parțial. Conceptele de defecțiuni complete și parțiale trebuie de fiecare dată formulate clar înainte de analiza fiabilității, deoarece de aceasta depinde evaluarea cantitativă a fiabilității. Cerințele privind fiabilitatea produsului, precum și evaluarea cantitativă a fiabilității fără a indica semne de defecțiune, sunt lipsite de sens.

Eșecurile pot fi bruște sau treptate. Aceste eșecuri diferă prin natura apariției lor.

Eșec brusc poate să nu fie precedată de acumularea treptată a daunelor și să apară brusc. Tehnologia de fabricare a elementelor de echipamente moderne este atât de complexă încât nu este întotdeauna posibilă urmărirea defectelor de fabricație ascunse, care ar trebui identificate în etapa de pregătire și de rulare a echipamentului. Ca urmare, în câmpul de operare pot intra următoarele elemente defecte: un rezistor cu o fixare insuficient de puternică a conductorului de curent; un dispozitiv semiconductor în care grosimea regiunii intermediare este insuficientă; un dispozitiv semiconductor în care o microparticulă conductoare este blocată pe suprafața materialului semiconductor; un strat conductiv de cabluri imprimate, a cărui grosime este fie excesiv de mică, fie excesiv de mare; un circuit integrat în care conectarea ieșirii la placa de circuit imprimat nu este suficient de rapidă etc. În timpul funcționării, pot apărea accidental condiții în care un defect ascuns duce la defecțiunea produsului (sarcină maximă, tremurături și vibrații, salt de temperatură, interferențe) etc.). Dar este posibil să nu existe o combinație nefavorabilă de factori nefavorabili, atunci nu va exista un eșec brusc. Cu un nivel ridicat de efecte adverse aleatorii, eșecul brusc poate apărea chiar și în absența defectelor ascunse.

Eșec treptat apare ca urmare a acumulării treptate a daunelor, în principal din cauza uzurii și îmbătrânirii materialelor.

Este necesar să se facă distincția între eșecurile bruște și treptate, deoarece tiparele cărora se supun sunt diferite. Prin urmare, modalitățile de a face față acestor refuzuri trebuie să fie diferite. Pentru a reduce numărul defecțiunilor bruște, se poate recomanda pregătirea preliminară și rodarea produselor în vederea identificării defectelor de fabricație ascunse, precum și introducerea protecției împotriva efectelor adverse precum interferențe, suprasarcini, vibrații etc. Reducerea numărului defecțiunile treptate pot ajuta la înlocuirea la timp a unităților înlocuibile care și-au epuizat durata de viață tehnică.

Eșecul poate fi pe termen scurt și autolimitat. În acest caz se numește eșec. Un semn caracteristic al unei defecțiuni este că restabilirea operabilității după apariția acesteia nu necesită reparații hardware. Cauza defecțiunii poate fi fie o defecțiune pe termen scurt a echipamentului (de exemplu, un contact blocat), fie o interferență pe termen scurt, sau defecte software care conduc la caracteristici de sincronizare nefavorabile ale echipamentului. Pericolul defecțiunilor constă în faptul că sunt dificil și adesea chiar imposibil de detectat în timpul funcționării echipamentului, dar pot distorsiona atât de mult informațiile încât vor duce la neîndeplinirea unei anumite funcții.

Este recomandabil să împărțiți defecțiunile din sistemele de control automate în hardware și software.

Eroare software Se consideră un eveniment în care un obiect își pierde funcționalitatea din cauza imperfecțiunii programului (imperfecțiunea algoritmului de rezolvare a problemei, lipsa protecției software-ului împotriva defecțiunilor, lipsa controlului software-ului asupra stării produsului, erori în prezentarea programul pe suport fizic etc.). O defecțiune a software-ului este eliminată prin corectarea programului.

Pentru obiectele critice, este recomandabil să se clasifice într-un grup separat eșecurile care pot duce la consecințe catastrofale (moarte de oameni etc.). În atribuirile de fiabilitate, este necesar să se separe cerințele de siguranță într-un grup separat.

Conceptul de eșec. Clasificarea eșecului

Sub refuzînțelege pierderea totală sau parțială a performanței unui produs din cauza unuia sau mai multor parametri ai produsului care nu se încadrează în standardele stabilite.

Prin natura sa fizică, eșecul este un eveniment întâmplător. Variabila aleatoare care descrie eșecul este timpul până la eșec.

Sub timpul de operareÎn general, înțelegem durata de funcționare a unui produs, exprimată în ore, cicluri de comutare sau alte unități în funcție de tipul și scopul funcțional al produsului. De exemplu, pentru un circuit integrat timpul de funcționare este exprimat în ore, pentru o comutare - în cicluri de comutare, pentru un contor de radiații beta - în impulsuri etc. Mai mult, dacă produsul funcționează intermitent, atunci în timpul total de funcționare sunt incluse doar perioadele de funcționare (funcționare) ale produsului.

Sub alergare până la eşec să înțeleagă timpul de funcționare al unui produs din momentul în care acesta intră în funcțiune (funcționare) până când apare prima defecțiune.

Astăzi, există diverse scheme de clasificare a defecțiunilor. Una dintre scheme, utilizată pe scară largă în teoria și practica fiabilității REU-urilor, este prezentată în Tabelul 1.1.

Tabelul 1.1

Clasificarea defecțiunilor REU-urilor și a elementelor acestora

Brusc eșecul este o defecțiune caracterizată printr-o modificare bruscă a valorii unuia sau mai multor parametri ai produsului.

Sub treptat(parametric) să înțeleagă o defecțiune care apare ca urmare a unei modificări treptate (de obicei continue și monotone) a valorilor unuia sau mai multor parametri ai produsului.

Nu este posibil să trasăm o linie clară între eșecurile bruște și cele treptate. Literatura de specialitate oferă următoarea definiție a eșecului brusc: este un eșec a cărui apariție nu trebuie prevăzută prin monitorizare sau diagnostic preliminar.

Eșec (temporar) defecțiune) este o defecțiune cu auto-corectare sau o defecțiune unică care poate fi eliminată cu o intervenție minoră a operatorului.

Intermitent eșecul este un eșec cu auto-rezolvare care apare în mod repetat de aceeași natură.

Sub explicit să înțeleagă o defecțiune detectată vizual sau prin metode și mijloace standard de diagnosticare atunci când se pregătește un obiect pentru utilizare sau în timpul utilizării prevăzute.

Sub ascuns (implicit) Eșecul este înțeles ca o defecțiune care nu este detectată vizual sau prin mijloace și metode standard de monitorizare și diagnosticare, dar este detectată în timpul întreținerii sau prin metode speciale de diagnosticare.

Independent numit eșec care nu este cauzat de alte eșecuri.

Dependent numit eșec cauzat de alte eșecuri.

Sub constructivînțelegeți un eșec care a apărut dintr-un motiv asociat cu imperfecțiunea sau încălcarea regulilor și (sau) standardelor de proiectare stabilite.

Sub producțieînțelege defecțiunea asociată cu imperfecțiunea sau încălcarea procesului de fabricație sau reparare stabilit.

Sub operațională să înțeleagă o defecțiune care apare dintr-un motiv asociat cu o încălcare a regulilor sau condițiilor de funcționare stabilite.

Sub degradare să înțeleagă eșecurile din cauza proceselor naturale de îmbătrânire, uzură, coroziune și oboseală, sub rezerva tuturor regulilor și reglementărilor stabilite pentru proiectare, fabricare și exploatare.

Conceptul de eșec. Clasificarea defecțiunilor - concept și tipuri. Clasificarea și caracteristicile categoriei „Concept de eșec. Clasificarea defecțiunilor” 2017, 2018.

Sub refuz în tehnologie înțelegem pierderea totală sau parțială a operabilității (capacitatea de funcționare) a unui sistem sau a elementelor acestuia, precum și nerespectarea parametrilor de funcționare ai sistemului cu cerințele documentelor de reglementare.

Astăzi, sunt cunoscute diferite clasificări ale defecțiunilor sistemelor tehnice. Să ne oprim mai în detaliu asupra celor principale.

1. După frecvenţă distinge între eșecuri :

Singur;

Muncă care se repetă de mai multe ori într-o anumită perioadă de timp.

2. Dupa consecinte sunt eșecuri:

Ușor, care nu provoacă oprirea obiectului și fiind îndepărtat la un moment convenabil;

Medie, provocând oprirea imediată a unității pentru reparații;

Greu, provocând nu numai oprirea obiectului, ci și distrugerea secundară.

3. Prin dificultatea eliminării eșecurile sunt împărțite în:

Demontabil folosind operațiuni de întreținere;

Demontabil prin reparații de rutină;

Demontabil prin reparații majore.

4. În funcție de capacitatea de a restabili performanța defecțiunile pot fi eliminate:

În condiții de funcționare;

În condiții staționare.

Această împărțire este condiționată și este determinată de posibilitățile de organizare a reparațiilor.

5. După manifestările exterioare eșecurile sunt împărțite în:

Explicit, care necesită un timp scurt pentru a detecta, de exemplu, mai puțin de 10 minute;

Ascuns, a cărui detectare necesită timp dincolo de norma stabilită.

6. Conform relaţiilor dintre eşecuri distinge:

Primar, care a avut loc inițial din orice motiv;

Secundar (dependent), cauzat de o altă defecțiune.

7. După condiţiile de apariţie distinge între eșecurile care au apărut :

În timpul depozitării, transportului, mersului în gol;

Când obiectul îndeplinește funcții de bază.

8. După nivelul influenţelor externe apar erori:

În condiții normale de funcționare;

În condiții anormale de funcționare.

9. Dacă este posibil, prognoză:

Previzibil, a cărui apariție depinde de vârsta obiectului;

Predict, din cauza modificărilor unui parametru de obiect;

Imprevizibil.

10. După natura modificărilor parametrilor sisteme:

Brusc - o defecțiune caracterizată printr-o schimbare bruscă a valorii unuia sau mai multor parametri specificați ai obiectului;

Treptat - defecțiune caracterizată printr-o schimbare treptată a valorii unuia sau mai multor parametri specificați ai obiectului.

11. După tipul de sisteme și unități a unui obiect, există defecțiuni ale sistemului de susținere, echipamentului de lucru, echipamentului electric, sistemului pneumatic, sistemului de control etc.

12. În legătură cu alte eșecuri:

Independent, nu cauzat de defectarea altui obiect;

Dependent - defecțiunea unui obiect cauzată de defecțiunea altui obiect.

13. Posibilă utilizare ulterioară eșecurile sunt împărțite în:

Complet, în urma căruia are loc o pierdere completă a funcționalității obiectului;

Parțial, provocând, în consecință, o pierdere parțială a operabilității obiectului.

14. Prin natura eliminării refuz:

Grajd;

Auto-retractabil:

O defecțiune intermitentă, care se produce în mod repetat, cu auto-corectare a unui obiect de aceeași natură.

15. Pe baza naturii originii lor, eșecurile se disting:

Natural;

Artificial, cauzat intenționat.

16. După momentul apariției eșecurile se disting:

În timpul testării;

Perioada de rodaj (rodare);

Perioada de funcționare normală;

Ultima perioadă de funcționare.

17.După viteza proceselor de distrugere diferențierea între eșecuri :

procese rapide;

Cu curgere medie;

Curgând încet.

4. Clasificarea defecțiunilor sistemelor inginerie-ecologice. Caracteristicile sistemelor inginerie-ecologice din punct de vedere al fiabilității. Tipuri de fiabilitate IES: tehnologică și sanitar-igienică.

Dintre cele 17 clasificări principale ale defecțiunilor sistemelor tehnice în legătură cu evaluarea funcționării IES, principalele tipuri de defecțiuni sunt următoarele:

1. După natura modificărilor parametrilor sisteme:

- eșecuri bruște , caracterizată prin modificări bruște ale valorilor unuia sau mai multor parametri de bază ai sistemului (dispozitiv, nod etc.);

- eșecuri treptate , caracterizată printr-o modificare treptată a valorilor unuia sau mai multor parametri de bază ai sistemului.

Un caz special de eșec treptat este defectare parametrică , care constă în oprirea IES din îndeplinirea unei anumite funcții pe baza eficienței muncii sale.

Există 3 perioade de funcționare a sistemelor tehnice și tipurile corespunzătoare de defecțiuni:

Rodajul, când apar în principal defecte structurale, tehnologice și de fabricație - rodaj eșecuri;

Funcționare normală, care se caracterizează doar prin brusc defecțiuni de intensitate constantă;

Perioada de uzura intensa (imbatranire) si treptat (uzura) defecțiuni care apar în structurile nesupravegheate cu intensitate crescândă.

2. În funcție de viteza proceselor de distrugere:

Eșecuri curge rapid procese;

- care apar moderat ;

-curgând încet .

3. În legătură cu alte eșecuri.

- dependent apărute ca urmare a defecțiunilor altor elemente;

- independent , care apar indiferent de defecțiunile altor elemente.

Din punctul de vedere al altor criterii de clasificare pentru fiabilitatea IES este:

În funcție de procesele care însoțesc îndeplinirea funcțiilor necesare, sistem reutilizabil (cu mai multe cicluri de utilizare), a căror reutilizare este posibilă și poate fi efectuată după îndeplinirea funcțiilor care îi sunt atribuite pentru ciclul anterior de utilizare;

În funcție de adaptabilitatea la restabilirea performanței - sistem recuperabil , adică performanța sa, pierdută din cauza defecțiunii, poate fi restabilită în timpul funcționării;

În funcție de durata de funcționare - sistem deservit , adică pentru sistemele reutilizabile, întreținerea poate fi efectuată atât în perioadele de serviciu și pregătire pentru utilizare, cât și în intervalele dintre ciclurile de utilizare;

În funcție de tipul de întreținere efectuată – sistem combinat de întreținere , adică în prezența lucrărilor de întreținere și reparații programate, au elemente cu o perioadă de întreținere aleatorie (în conformitate cu apariția defecțiunilor).

- fiabilitate tehnologica - , care caracterizează nivelul de probabilitate de funcționare „fizică” fără defecțiuni a IES (subsistemelor) realizabilă pentru o anumită perioadă de funcționare ca urmare a influenței defectelor interne de fabricație, a sarcinilor externe bruște sau a factorilor de uzură treptat;

- fiabilitatea sanitară și igienica - , care caracterizează nivelul de probabilitate a funcționării fără defecțiuni parametrice a unui IES (subsisteme) realizabil pentru o anumită perioadă de funcționare, datorită scăderii treptate a eficienței funcționării acestuia (tehnologic sau sanitar-igienic).

Din definiții rezultă că principalul tip de fiabilitate este tehnologic, deoarece determină funcționarea efectivă a sistemului. O condiție mai strictă pentru performanța sistemului.

În acest caz, calculul fiecărui tip de fiabilitate poate fi efectuat atât în combinație între ele, cât și separat.

Fiabilitatea sanitară și igienica este suplimentară.

Informații conexe.

Conform GOST 15467-79, o defecțiune poate rezulta dintr-un defect. Acest concept reflectă starea unui obiect. Un defect este fiecare neconformitate individuală a unui obiect cu standardele sau cerințele stabilite. Un defect reflectă o altă condiție decât eșecul. În conformitate cu definiția unei defecțiuni, ca eveniment constând într-o întrerupere a operabilității, se presupune că înainte de apariția defecțiunii, obiectul era operațional. Eșecul poate fi o consecință a dezvoltării unor daune nereparate sau a prezenței de defecte: zgârieturi; abraziuni de izolație; mici deformari.

În funcție de stadiul de origine, defectele pot fi împărțite în trei grupuri:

1. Defecte de proiectare (erori). Aceasta poate include:

protecție insuficientă împotriva vibrațiilor;

prezența tensiunilor crescute;

alegerea incorectă a materialelor;

determinarea incorectă a nivelului așteptat al sarcinilor operaționale.

2. Defecte de fabricație (de fabricație). Acestea includ:

defecte de prelucrare;

defecte de lipit;

defecte de tratament termic;

defecte de asamblare.

3. Defecte de funcționare. Aceasta poate include:

încălcarea condițiilor de utilizare;

întreținere și reparații necorespunzătoare;

prezența supraîncărcărilor și a sarcinilor neașteptate;

utilizarea materialelor de operare de calitate scăzută.

De asemenea, motivele eșecurilor sunt:

1. Defecțiune structurală cauzată de deficiențe și design slab al obiectului;

2. Eșecul de producție asociat cu erori în fabricarea unui obiect din cauza imperfecțiunilor sau încălcărilor tehnologiei;

3. Defecțiune operațională cauzată de încălcarea regulilor de funcționare.

4. Natura eliminării;

5. Eșec susținut;

6. Defecțiune intermitentă (apariție / dispariție).

Consecințele refuzului sunt:

1. Eșec ușor (cu ușurință demontabil);

2. Defecțiuni medii (nu provoacă defecțiuni ale nodurilor adiacente - defecțiuni secundare);

3. Eșec sever (care provoacă eșecuri secundare sau care duce la o amenințare la adresa vieții și sănătății umane).

4. Utilizarea ulterioară a obiectului:

5. Defecțiuni complete, excluzând posibilitatea de funcționare a instalației până la eliminarea acestora;

6. Eșecuri parțiale, în care obiectul poate fi utilizat parțial.

Indicatori de bază de fiabilitate pentru obiectele nereparabile

Un obiect nerecuperabil este un obiect care nu poate fi restaurat ca urmare a unei defecțiuni.

Unde N o- numărul de obiecte similare puse la testare (sub control); în timpul testării, obiectul eșuat nu este restaurat sau înlocuit cu unul care poate fi reparat;

n(t)- numărul de obiecte eșuate în timp t.

Graficul probabilității de funcționare fără defecțiuni a unui obiect

După cum se poate vedea din grafic, funcția P(t) caracterizează schimbarea fiabilității în timp și este o evaluare destul de clară

P(t) + Q(t) = 1.(2)

Conform legilor teoriei probabilităților, probabilitatea funcționării fără defecțiuni poate fi determinată prin formula:

Unde f(t)- densitatea de probabilitate (conform legii distribuţiei).

Astfel, cunoscând densitatea de probabilitate f(t), ușor de găsit valoarea dorită P(t).

Legătura între P(t), Q(t) și f(t) poate fi interpretat așa cum se arată în figura 3.

Interpretarea grafică a probabilității de funcționare fără defecțiuni și a probabilității de defecțiune

eșec timp de funcționare nerecuperabil fără probleme

Timpul mediu până la eșec este așteptarea matematică a cât va dura un obiect până la primul eșec. T 1 .

Astfel, timpul mediu până la defecțiune este egal cu aria formată de curba de probabilitate a funcționării fără defecțiuni P(t) și axele de coordonate.

Estimarea statistică pentru timpul mediu până la eșec este determinată de formulă

Unde N o- numarul de obiecte operabile nerecuperabile de acelasi tip cand t = 0(la începutul testului);

t j- alergare până la eșec j-al-lea obiect.

Rețineți că, ca și în cazul definiției P(t) Timpul mediu până la eșec poate fi evaluat nu numai în ore (ani), ci și în cicluri, kilometri și alte argumente.

Evaluarea statistică a ratei de eșec are forma:

Unde n( D t)- numărul de defecțiuni ale obiectelor similare pe intervalul D t ?? , pentru care se determină rata de eșec;

N mier . ?? - numărul de obiecte operaționale la mijlocul intervalului D t ?? (vezi Figura 4).

Schema de determinare N mier

N i- numarul de obiecte operationale la inceputul intervalului t?? ;

N ?? +1 - numărul de obiecte operaționale la sfârșitul intervalului D t ?? .

Dacă, la evaluarea statistică a ratei de eșec, timpul de experiment este împărțit într-un număr suficient de mare de intervale identice D t pe o perioadă lungă de timp, rezultatul prelucrării datelor experimentale va fi graficul prezentat în Figura 5.

Curba de viață a obiectului

După cum arată numeroase date din analiza de fiabilitate a majorității obiectelor, dependența generalizată liniarizată l(t) este o curbă complexă cu trei intervale caracteristice (I, II, III). Pe intervalul II (t 2 - t 1) l = const. Acest interval poate fi mai mare de 10 ani; este asociat cu funcționarea normală a instalațiilor. Intervalul I (t 1 - 0) este adesea numit perioada de rodare a elementelor. Poate crește sau scădea în funcție de nivelul de organizare a respingerii elementelor la uzina de producție, unde elementele cu defecte interne sunt îndepărtate prompt din lotul de producție. Mărimea ratei de eșec în acest interval depinde în mare măsură de calitatea asamblarii circuitelor dispozitivelor complexe, de conformitatea cu cerințele de instalare etc. Comutarea circuitelor asamblate sub sarcină duce la „arderea” rapidă a elementelor defecte și după un timp t 1 rămân în circuit doar elementele care pot fi reparate, iar funcționarea lor este asociată cu l = const. În intervalul III (t > t 2), din motive cauzate de procesele naturale de îmbătrânire, uzură, coroziune etc., rata de defecțiuni crește brusc, iar numărul defecțiunilor de degradare crește. Pentru a asigura l = const este necesara inlocuirea elementelor nereparabile cu altele noi reparabile sau functionale care au functionat timp t? t2. Intervalul l = const corespunde modelului exponențial al distribuției de probabilitate a funcționării fără defecțiuni. Să remarcăm aici că cu l = const calculul fiabilității este simplificat semnificativ și l este cel mai adesea folosit ca indicator inițial al fiabilității unui element.

Gamma-procentul de timp până la defecțiune este timpul de funcționare în care o defecțiune într-un obiect nu va apărea cu probabilitatea r, exprimată ca procent, altfel acesta este timpul minim până la defecțiune pe care îl vor avea gamma procentul de obiecte de acest tip. De obicei r = 100%.