Гост требования к расчету надежности. Примеры типичных критериев отказов и предельных состояний

ГОСТ 27.301-95

Группа Т51

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

НАДЕЖНОСТЬ В ТЕХНИКЕ

РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ

Основные положения

Dependability in technics.
Dependability prediction. Basic principles

МКС 21.020
ОКСТУ 0027

Дата введения 1997-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН МТК 119 "Надежность в технике"

ВНЕСЕН Госстандартом России

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 7 от 26 апреля 1995 г.)

За принятие проголосовали:


Наименование государства	Наименование национального органа по стандартизации
Республика Беларусь	Госстандарт Республики Беларусь
Республика Казахстан	Госстандарт Республики Казахстан
Республика Молдова	Молдовастандарт
Российская Федерация	Госстандарт России
Республика Узбекистан	Узгосстандарт
Украина	Госстандарт Украины

3 Стандарт разработан с учетом положений и требований международных стандартов МЭК 300-3-1 (1991), МЭК 863 (1986) и МЭК 706-2 (1990)

4 Постановлением Комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 26 июня 1996 г. N 430 межгосударственный стандарт ГОСТ 27.301-95 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации 1 января 1997 г.

5 ВЗАМЕН ГОСТ 27.410-87 (в части п.2)

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает общие правила расчета надежности технических объектов, требования к методикам и порядок представления результатов расчета надежности.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 2.102-68 Единая система конструкторской документации. Виды и комплектность конструкторских документов

ГОСТ 27.002-89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения

ГОСТ 27.003-90 Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности

3 Определения

В настоящем стандарте применены общие термины в области надежности, определения которых установлены ГОСТ 27.002 . Дополнительно в стандарте применены следующие термины, относящиеся к расчету надежности.

3.1. расчет надежности: Процедура определения значений показателей надежности объекта с использованием методов, основанных на их вычислении по справочным данным о надежности элементов объекта, по данным о надежности объектов-аналогов, данным о свойствах материалов и другой информации, имеющейся к моменту расчета.

3.2 прогнозирование надежности: Частный случай расчета надежности объекта на основе статистических моделей, отражающих тенденции изменения надежности объектов-аналогов и/или экспертных оценок.

3.3 элемент: Составная часть объекта, рассматриваемая при расчете надежности как единое целое, не подлежащее дальнейшему разукрупнению.

4 Основные положения

4.1 Порядок расчета надежности

Надежность объекта рассчитывают на стадиях жизненного цикла и соответствующих этим стадиям этапах видов работ, установленных программой обеспечения надежности (ПОН) объекта или документами, ее заменяющими.

ПОН должна устанавливать цели расчета на каждом этапе видов работ, применяемые при расчете нормативные документы и методики, сроки выполнения расчета и исполнителей, порядок оформления, представления и контроля результатов расчета.

4.2 Цели расчета надежности

Расчет надежности объекта на определенном этапе видов работ, соответствующем некоторой стадии его жизненного цикла, может иметь своими целями:

обоснование количественных требований по надежности к объекту или его составным частям;

проверку выполнимости установленных требований и/или оценка вероятности достижения требуемого уровня надежности объекта в установленные сроки и при выделенных ресурсах, обоснование необходимых корректировок установленных требований;

сравнительный анализ надежности вариантов схемно-конструктивного построения объекта и обоснование выбора рационального варианта;

определение достигнутого (ожидаемого) уровня надежности объекта и/или его составных частей, в том числе расчетное определение показателей надежности или параметров распределения характеристик надежности составных частей объекта в качестве исходных данных для расчета надежности объекта в целом;

обоснование и проверку эффективности предлагаемых (реализованных) мер по доработкам конструкции, технологии изготовления, системы технического обслуживания и ремонта объекта, направленных на повышение его надежности;

решение различных оптимизационных задач, в которых показатели надежности выступают в роли целевых функций, управляемых параметров или граничных условий, в том числе таких, как оптимизация структуры объекта, распределение требований по надежности между показателями отдельных составляющих надежности (например безотказности и ремонтопригодности), расчет комплектов ЗИП, оптимизация систем технического обслуживания и ремонта, обоснование гарантийных сроков и назначенных сроков службы (ресурса) объекта и др.;

проверку соответствия ожидаемого (достигнутого) уровня надежности объекта установленным требованиям (контроль надежности), если прямое экспериментальное подтверждение их уровня надежности невозможно технически или нецелесообразно экономически.

4.3 Общая схема расчета

4.3.1 Расчет надежности объектов в общем случае представляет собой процедуру последовательного поэтапного уточнения оценок показателей надежности по мере отработки конструкции и технологии изготовления объекта, алгоритмов его функционирования, правил эксплуатации, системы технического обслуживания и ремонта, критериев отказов и предельных состояний, накопления более полной и достоверной информации о всех факторах, определяющих надежность, и применения более адекватных и точных методов расчета и расчетных моделей.

4.3.2 Расчет надежности на любом этапе видов работ, предусмотренном планом ПОН, включает:

идентификацию объекта, подлежащего расчету;

определение целей и задач расчета на данном этапе, номенклатуры и требуемых значений рассчитываемых показателей надежности;

выбор метода(ов) расчета, адекватного(ых) особенностям объекта, целям расчета, наличию необходимой информации об объекте и исходных данных для расчета;

составление расчетных моделей для каждого показателя надежности;

получение и предварительную обработку исходных данных для расчета, вычисление значений показателей надежности объекта и, при необходимости, их сопоставление с требуемыми;

оформление, представление и защиту результатов расчета.

4.4 Идентификация объекта

4.4.1 Идентификация объекта для расчета его надежности включает получение и анализ следующей информации об объекте, условиях его эксплуатации и других факторах, определяющих его надежность:

назначение, области применения и функции объекта;

критерии качества функционирования, отказов и предельных состояний, возможные последствия отказов (достижения объектом предельного состояния) объекта;

структура объекта, состав, взаимодействие и уровни нагруженноcти входящих в него элементов, возможность перестройки структуры и/или алгоритмов функционирования объекта при отказах отдельных его элементов;

наличие, виды и способы резервирования, используемые в объекте;

типовая модель эксплуатации объекта, устанавливающая перечень возможных режимов эксплуатации и выполняемых при этом функций, правила и частоту чередования режимов, продолжительность пребывания объекта в каждом режиме и соответствующие наработки, номенклатуру и параметры нагрузок и внешних воздействий на объект в каждом режиме;

планируемая система технического обслуживания (ТО) и ремонта объекта, характеризуемая видами, периодичностью, организационными уровнями, способами выполнения, техническим оснащением и материально-техническим обеспечением работ по его ТО и ремонту;

распределение функций между операторами и средствами автоматического диагностирования (контроля) и управления объектом, виды и характеристики человеко-машинных интерфейсов, определяющих параметры работоспособности и надежности работы операторов;

уровень квалификации персонала;

качество программных средств, применяемых в объекте;

планируемые технология и организация производства при изготовлении объекта.

4.4.2 Полнота идентификации объекта на рассматриваемом этапе расчета его надежности определяет выбор соответствующего метода расчета, обеспечивающего приемлемую на данном этапе точность при отсутствии или невозможности получения части информации, предусмотренной 4.4.1.

4.4.3 Источниками информации для идентификации объекта служит конструкторская, технологическая, эксплуатационная и ремонтная документация на объект в целом, его составные части и комплектующие изделия в составе и комплектах, соответствующих данному этапу расчета надежности.

4.5 Методы расчета

4.5.1 Методы расчета надежности подразделяют:

по составу рассчитываемых показателей надежности (ПН);

по основным принципам расчета.

4.5.2 По составу рассчитываемых показателей различают методы расчета:

безотказности,

ремонтопригодности,

долговечности,

сохраняемости,

комплексных показателей надежности (методы расчета коэффициентов готовности, технического использования, сохранения эффективности и др.).

4.5.3 По основным принципам расчета свойств, составляющих надежность, или комплексных показателей надежности объектов различают:

методы прогнозирования,

структурные методы расчета,

физические методы расчета.

Методы прогнозирования основаны на использовании для оценки ожидаемого уровня надежности объекта данных о достигнутых значениях и выявленных тенденциях изменения ПН объектов, аналогичных или близких к рассматриваемому по назначению, принципам действия, схемно-конструктивному построению и технологии изготовления, элементной базе и применяемым материалам, условиям и режимам эксплуатации, принципам и методам управления надежностью (далее - объектов-аналогов).

Структурные методы расчета основаны на представлении объекта в виде логической (структурно-функциональной) схемы, описывающей зависимость состояний и переходов объекта от состояний и переходов его элементов с учетом их взаимодействия и выполняемых ими функций в объекте с последующими описаниями построенной структурной модели адекватной математической моделью и вычислением ПН объекта по известным характеристикам надежности его элементов.

Физические методы расчета основаны на применении математических моделей, описывающих физические, химические и иные процессы, приводящие к отказам объектов (к достижению объектами предельного состояния), и вычислении ПН по известным параметрам нагруженности объекта, характеристикам примененных в объекте веществ и материалов с учетом особенностей его конструкции и технологии изготовления.

Характеристика перечисленных методов и рекомендации по их применению приведены в приложении А.

4.5.4 Метод расчета надежности конкретного объекта выбирают в зависимости от:

целей расчета и требований к точности определения ПН объекта;

наличия и/или возможности получения исходной информации, необходимой для применения определенного метода расчета;

уровня отработанности конструкции и технологии изготовления объекта, системы его ТО и ремонта, позволяющего применять соответствующие расчетные модели надежности.

4.5.5 При расчете надежности конкретных объектов возможно одновременное применение различных методов, например методов прогнозирования надежности электронных и электротехнических элементов с последующим использованием полученных результатов в качестве исходных данных для расчета надежности объекта в целом или его составных частей различными структурными методами.

4.6 Исходные данные

4.6.1 Исходными данными для расчета надежности объекта могут быть:

априорные данные о надежности объектов-аналогов, составных частей и комплектующих изделий рассматриваемого объекта по опыту их применения в аналогичных или близких условиях;

оценки показателей надежности (параметры законов распределения характеристик надежности) составных частей объекта и параметров примененных в объекте материалов, полученные экспериментальным или расчетным способом непосредственно в процессе разработки (изготовления, эксплуатации) рассматриваемого объекта и его составных частей;

расчетные и/или экспериментальные оценки параметров нагруженности примененных в объекте составных частей и элементов конструкции.

4.6.2 Источниками исходных данных для расчета надежности объекта могут быть:

стандарты и технические условия на составные части объекта, применяемые в нем комплектующие элементы межотраслевого применения, вещества и материалы;

справочники по надежности элементов, свойствам веществ и материалов, нормативам продолжительности (трудоемкости, стоимости) типовых операций ТО и ремонта и другие информационные материалы;

статистические данные (банки данных) о надежности объектов-аналогов, входящих в их состав элементов, свойствах применяемых в них веществ и материалов, о параметрах операций ТО и ремонта, собранные в процессе их разработки, изготовления, испытаний и эксплуатации;

результаты прочностных, электрических, тепловых и иных расчетов объекта и его составных частей, включая расчеты показателей надежности составных частей объекта.

4.6.3 При наличии нескольких источников исходных данных для расчета надежности объекта приоритеты в их использовании или методы объединения данных из разных источников должны быть установлены в методике расчета. В расчете надежности, включаемом в комплект рабочей документации на объект, предпочтительным должно быть применение исходных данных из стандартов и технических условий на составные части, элементы и материалы.

4.7.1 Адекватность выбранного метода расчета и построенных расчетных моделей целям и задачам расчета надежности объекта характеризуют:

полнотой использования в расчете всей доступной информации об объекте, условиях его эксплуатации, системе ТО и ремонта, характеристиках надежности составных частей, свойствах применяемых в объекте веществ и материалов;

обоснованностью принятых при построении моделей допущений и предположений, их влиянием на точность и достоверность оценок ПН;

степенью соответствия уровня сложности и точности расчетных моделей надежности объекта доступной точности исходных данных для расчета.

4.7.2 Степень адекватности моделей и методов расчета надежности оценивают путем:

сопоставления результатов расчета и экспериментальной оценки ПН объектов-аналогов, для которых применялись аналогичные модели и методы расчета;

исследования чувствительности моделей к возможным нарушениям принятых при их построении допущений и предположений, а также к погрешностям исходных данных для расчета;

экспертизы и апробации применяемых моделей и методов, проводимых в установленном порядке.

4.8 Требования к методикам расчета

4.8.1 Для расчета надежности объектов применяют:

типовые методики расчета, разрабатываемые для группы (вида, типа) однородных по назначению и принципам обеспечения надежности объектов, оформляемые в виде соответствующих нормативных документов (государственных и отраслевых стандартов, стандартов предприятия и др.);

методики расчета, разрабатываемые для конкретных объектов, особенности конструкции и/или условий применения которых не допускают применения типовых методик расчета надежности. Указанные методики, как правило, включают непосредственно в отчетные документы по расчету надежности или оформляют в виде отдельных документов, включаемых в комплект документации соответствующего этапа разработки объекта.

4.8.2 Типовая методика расчета надежности должна содержать:

характеристику объектов, на которые распространяется методика, в соответствии с установленными настоящим стандартом правилами их идентификации;

перечень рассчитываемых ПН объекта в целом и его составных частей, методы, применяемые для расчета каждого показателя;

типовые модели для расчета ПН и правила их адаптации для расчета надежности конкретных объектов, соответствующие этим моделям алгоритмы расчета и, при наличии, программные средства;

методы и соответствующие методики оценки параметров нагруженности составных частей объектов, учитываемых в расчетах надежности;

требования к исходным данным для расчета надежности (источники, состав, точность, достоверность, форма представления) или непосредственно сами исходные данные, методы объединения разнородных исходных данных для расчета надежности, получаемых из разных источников;

решающие правила для сопоставления расчетных значений ПН с требуемыми, если результаты расчета применяют для контроля надежности объектов;

методы оценки погрешностей расчета ПН, вносимые принятыми для используемых моделей и методов расчета допущениями и предположениями;

методы оценки чувствительности результатов расчета к нарушениям принятых допущений и/или к погрешностям исходных данных;

требования к форме представления результатов расчета ПН и правила защиты результатов расчета в соответствующих контрольных точках ПОН и при экспертизах проектов объектов.

4.8.3 Методика расчета надежности конкретного объекта должна содержать:

информацию об объекте, обеспечивающую его идентификацию для расчета надежности в соответствии с требованиями настоящего стандарта;

номенклатуру рассчитываемых ПН и их требуемые значения;

модели для расчета каждого ПН, принятые при их построении допущения и предположения, соответствующие алгоритмы вычисления ПН и применяемые программные средства, оценки погрешностей и чувствительности выбранных (построенных) моделей;

исходные данные для расчета и источники их получения;

методики оценки параметров нагруженности объекта и его составных частей или непосредственно оценки указанных параметров со ссылками на соответствующие результаты и методики прочностных, тепловых, электрических и иных расчетов объекта.

4.9 Представление результатов расчета

4.9.1 Результаты расчета надежности объекта оформляют в виде раздела пояснительной записки к соответствующему проекту (эскизному, техническому) или в виде самостоятельного документа (РР по ГОСТ 2.102 , отчета и др.), содержащего:

цели и методику (ссылку на соответствующую типовую методику) расчета;

расчетные значения всех ПН и заключения о их соответствии установленным требованиям надежности объекта;

выявленные недостатки конструкции объекта и рекомендации по их устранению с оценками эффективности предлагаемых мер с точки зрения их влияния на уровень надежности;

перечень составных частей и элементов, лимитирующих надежность объекта или по которым отсутствуют необходимые данные для расчета ПН, предложения по включению в ПОН дополнительных мероприятий по повышению (углубленному исследованию) их надежности или по их замене на более надежные (отработанные и проверенные);

заключение о возможности перехода к следующему этапу отработки объекта при достигнутом расчетном уровне его надежности.

4.9.3 Расчетные оценки ПН, заключения о их соответствии установленным требованиям и возможности перехода к следующему этапу видов работ по разработке (постановке на производство) объекта, рекомендации по доработкам с целью повышения его надежности включают в акт приемочных испытаний, если принято решение о контроле надежности объекта расчетным методом.

ПРИЛОЖЕНИЕ А (справочное). МЕТОДЫ РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ И ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИХ ПРИМЕНЕНИЮ

ПРИЛОЖЕНИЕ А
(справочное)

1 Методы прогнозирования надежности

1.1 Методы прогнозирования применяют:

для обоснования требуемого уровня надежности объектов при разработке технических заданий и/или оценки вероятности достижения заданных ПН при проработке технических предложений и анализе требований ТЗ (контракта). Пример соответствующих методов прогнозирования ремонтопригодности объектов содержится в МР 252- 87;

для ориентировочной оценки ожидаемого уровня надежности объектов на ранних стадиях их проектирования, когда отсутствует необходимая информация для применения других методов расчета надежности. Пример методики прогнозирования показателей безотказности блоков радиоэлектронной аппаратуры в зависимости от ее назначения и числа примененных в ней элементов (групп активных элементов) содержится в американском военном стандарте MIL-STD-756A;

для расчета интенсивностей отказов серийно выпускаемых и новых электронных и электротехнических элементов разных типов с учетом уровня их нагруженности, качества изготовления, областей применения аппаратуры, в которой используются элементы. Примеры соответствующих методик содержатся в американском военном справочнике MIL-HDBK-217 и отечественных справочниках по надежности ИЭТ общепромышленного и специального назначения;

для расчета параметров типовых задач и операций технического обслуживания и ремонта объектов с учетом конструктивных характеристик объекта, определяющих его ремонтопригодность. Примеры соответствующих методик содержатся в МР 252-87 и американском военном справочнике MIL-HDBK-472.

1.2 Для прогнозирования надежности объектов применяют:

методы эвристического прогнозирования (экспертной оценки);

методы прогнозирования по статистическим моделям;

комбинированные методы.

Методы эвристического прогнозирования основаны на статистической обработке независимых оценок значений ожидаемых ПН разрабатываемого объекта (индивидуальных прогнозов), даваемых группой квалифицированных специалистов (экспертов) на основе предоставленной им информации об объекте, условиях его эксплуатации, планируемой технологии изготовления и других данных, имеющихся в момент проведения оценки. Опрос экспертов и статистическую обработку индивидуальных прогнозов ПН проводят общепринятыми при экспертной оценке любых показателей качества методами (например метод Дельфи).

Методы прогнозирования по статистическим моделям основаны на экстра- или интерполяции зависимостей, описывающих выявленные тенденции изменения ПН объектов-аналогов с учетом их конструктивно-технологических особенностей и других факторов, информация о которых для разрабатываемого объекта известна или может быть получена в момент проведения оценки. Модели для прогнозирования строят по данным о ПН и параметрах объектов-аналогов с использованием известных статистических методов (многофакторного регрессионного или факторного анализа, методов статистической классификации и распознавания образов).

Комбинированные методы основаны на совместном применении для прогнозирования надежности объектов методов прогнозирования по статистическим моделям и эвристических методов с последующим сравнением результатов. При этом эвристические методы используют для оценки возможности экстраполяции используемых статистических моделей и уточнения прогноза по ним ПН. Применение комбинированных методов целесообразно в случаях, когда есть основания ожидать качественных изменений уровня надежности объектов, не отражаемых соответствующими статистическими моделями, или при недостаточном для применения только статистических методов числе объектов-аналогов.

2 Структурные методы расчета надежности

2.1 Структурные методы являются основными методами расчета показателей безотказности, ремонтопригодности и комплексных ПН в процессе проектирования объектов, поддающихся разукрупнению на элементы, характеристики надежности которых в момент проведения расчетов известны или могут быть определены другими методами (прогнозирования, физическими, по статистическим данным, собранным в процессе их применения в аналогичных условиях). Эти методы применяют также для расчета долговечности и сохраняемости объектов, критерии предельного состояния которых выражаются через параметры долговечности (сохраняемости) их элементов.

2.2 Расчет ПН структурными методами в общем случае включает:

представление объекта в виде структурной схемы, описывающей логические соотношения между состояниями элементов и объекта в целом с учетом структурно-функциональных связей и взаимодействия элементов, принятой стратегии обслуживания, видов и способов резервирования и других факторов;

описание построенной структурной схемы надежности (ССН) объекта адекватной математической моделью позволяющей в рамках введенных предположений и допущений вычислить ПН объекта по данным о надежности его элементов в рассматриваемых условиях их применения.

2.3 В качестве структурных схем надежности могут применяться:

структурные блок-схемы надежности, представляющие объект в виде совокупности определенным образом соединенных (в смысле надежности) элементов (стандарт МЭК 1078);

деревья отказов объекта, представляющие графическое отображение причинно-следственных связей, обуславливающих определенные виды его отказов (стандарт МЭК 1025);

графы (диаграммы) состояний и переходов, описывающих возможные состояния объекта и его переходы из одного состояния в другое в виде совокупности состояний и переходов его элементов.

2.4 Математические модели, применяемые для описания соответствующих ССН, определяются видами и сложностью указанных структур, принятыми допущениями относительно видов законов распределения характеристик надежности элементов, точностью и достоверностью исходных данных для расчета и другими факторами.

Ниже рассмотрены наиболее употребительные математические методы расчета ПН, что не исключает возможности разработки и применения других методов, более адекватных структуре и другим особенностям объекта.

2.5 Методы расчета безотказности невосстанавливаемых объектов вида I (по классификации объектов в соответствии с ГОСТ 27.003).

Как правило, для описания безотказности таких объектов применяют блок-схемы безотказности, правила составления и математического описания которых установлены МЭК 1078. В частности, указанным стандартом установлены:

методы прямого расчета вероятности безотказной работы объекта (ВБР) по соответствующим параметрам безотказности элементов для простейших параллельно-последовательных структур;

методы расчета ВБР для более сложных структур, относящихся к классу монотонных, включая метод прямого перебора состояний, метод минимальных путей и сечений, метод разложения относительно любого элемента.

Для расчета показателей типа средней наработки объекта до отказа в указанных методах используют метод прямого или численного интегрирования распределения наработки до отказа объекта, представляющего композицию соответствующих распределений наработок до отказа его элементов. Если информация о распределении наработок до отказа элементов неполна или недостоверна, то применяют различные граничные оценки ПН объекта, известные из теории надежности .

В частном случае невосстанавливаемой системы с различными способами резервирования и при экспоненциальном распределении наработок до отказа элементов применяют ее структурное отображение в виде графа переходов и его математическое описание с помощью марковского процесса.

При использовании для структурного описания безотказности деревьев отказов в соответствии с МЭК 1025 вероятности соответствующих отказов рассчитывают с использованием булева представления дерева отказов и метода минимальных сечений.

2.6 Методы расчета безотказности и комплексных ПН восстанавливаемых объектов вида I

Универсальным методом расчета для объектов любой структуры и при любых сечениях распределений наработок между отказами и времен восстановления элементов, при любых стратегиях и методах восстановления и профилактики служит метод статистического моделирования, в общем случае включающий :

синтез формальной модели (алгоритма) формирования последовательности случайных событий, происходящих в процессе работы объекта (отказов, восстановлений, переключений на резерв, начала и конца технического обслуживания);

разработку программного обеспечения для реализации на ЭВМ составленного алгоритма и расчета ПН объекта;

проведение имитационного эксперимента на ЭВМ путем многократной реализации формальной модели, обеспечивающей требуемую точность и достоверность расчета ПН.

Метод статистического моделирования для расчета надежности применяют при отсутствии адекватных аналитических моделей из числа рассматриваемых ниже.

Для резервированных последовательных структур с восстановлением и произвольными способами резервирования элементов применяют марковские модели для описания соответствующих графов (диаграмм) состояний.

В некоторых случаях для объектов с неэкспоненциальными распределениями наработок и времени восстановления немарковская задача расчета ПН может быть сведена к марковской путем введения определенным способом фиктивных состояний объекта в его граф переходов.

Другой эффективный метод расчета ПН объектов с резервом основан на представлении наработок их между отказами в виде суммы случайного числа случайных слагаемых и непосредственном вычислении ПН объектов без привлечения методов теории случайных процессов.

2.7 Методы расчета показателей ремонтопригодности

Методы расчета показателей ремонтопригодности в общем случае основаны на представлении процесса ТО или ремонта определенного вида как совокупности отдельных задач (операций), вероятности и цели выполнения которых определяются показателями безотказности (долговечности) объектов и принятой стратегией ТО и ремонта, а продолжительность (трудоемкость, стоимость) выполнения каждой задачи зависит от конструктивной приспособленности объекта к ТО (ремонту) данного вида.

В частности, при расчете показателей ремонтопригодности объектов при текущем неплановом ремонте распределение времени (трудоемкости, стоимости) его восстановления представляет композицию распределений затрат на отдельные задачи восстановления с учетом ожидаемой вероятности выполнения каждой задачи за некоторый период работы объекта. Указанные вероятности могут быть рассчитаны, например, с помощью деревьев отказов, а параметры распределения затрат на выполнение отдельных задач рассчитывают одним из методов, установленных, например, МР 252-87 (нормативно-коэффициентным, по регрессионным моделям и др.).

Общая схема расчета включает:

составление (например методами АВПКО по ГОСТ 27.310) перечня возможных отказов объекта и оценку их вероятностей (интенсивностей);

отбор из составленного перечня методом расслоенной случайной выборки некоторого достаточно представительного числа задач и расчет параметров распределений их продолжительности (трудоемкости, стоимости). В качестве таких распределений обычно используют усеченное нормальное или альфа-распределение;

построение эмпирического распределения затрат на текущий ремонт объекта путем сложения с учетом вероятностей отказов распределений затрат на отдельные задачи и его сглаживание с помощью соответствующего теоретического распределения (логарифмически-нормального или гамма-распределения);

вычисление показателей ремонтопригодности объекта по параметрам выбранного закона распределения.

2.8 Методы расчета показателей надежности объектов вида II (по классификации ГОСТ 27.003)

Для объектов данного вида применяют ПН типа "коэффициент сохранения эффективности" (), при расчете которого сохраняются общие принципы расчета надежности объектов вида I, но каждому состоянию объекта, определяемому совокупностью состояний его элементов или каждой возможной его траектории в пространстве состояний элементов, должно быть поставлено в соответствие определенное значение доли сохраняемой номинальной эффективности от 0 до 1 (для объектов вида I эффективность в любом состоянии может принимать только два возможных значения: 0 или 1).

Существует два основных метода расчета :

метод усреднения по состояниям (аналог метода прямого перебора состояний), применяемый для объектов кратковременного действия, выполняющих задачи, продолжительность которых такова, что вероятностью изменения состояния объекта в процессе выполнения задачи можно пренебречь и учитывать только его начальное состояние;

метод усреднения по траекториям, применяемый для объектов длительного действия, продолжительность выполнения задач которыми такова, что нельзя пренебречь вероятностью смены состояний объекта при их выполнении за счет отказов и восстановлений элементов. При этом процесс функционирования объекта описывается реализацией одной из возможных траекторий в пространстве состояний.

Известны также некоторые частные случаи расчетных схем для определения , применяемые для систем с определенными видами функции эффективности, например:

системы с аддитивным показателем эффективности, каждый элемент которых вносит определенный независимый вклад в выходной эффект от применения системы;

системы с мультипликативным показателем эффективности, получаемым как произведение соответствующих показателей эффективности подсистем;

системы с резервированием функций;

системы, выполняющие задачу несколькими возможными способами с использованием различных сочетаний элементов, участвующих в выполнении задачи каждым из них;

симметричные ветвящиеся системы;

системы с пересекающимися зонами действия и др.

Во всех перечисленных выше схемах системы представляют функцией ее подсистем или ПН элементов.

Наиболее принципиальным моментом в расчетах является оценка эффективностей системы в различных состояниях или при реализации различных траекторий в пространстве состояний, проводимая аналитически, или методом моделирования, или экспериментальным путем непосредственно на самом объекте или его натурных моделях (макетах).

3 Физические методы расчета надежности

3.1 Физические методы применяют для расчета безотказности, долговечности и сохраняемости объектов, для которых известны механизмы их деградации под влиянием различных внешних и внутренних факторов, приводящие к отказам (предельным состояниям) в процессе эксплуатации (хранения).

3.2 Методы основаны на описании соответствующих процессов деградации с помощью адекватных математических моделей, позволяющих вычислять ПН с учетом конструкции, технологии изготовления, режимов и условий работы объекта по справочным или определенным экспериментально физическим и иным свойствам веществ и материалов, используемых в объекте.

В общем случае указанные модели при одном ведущем процессе деградации могут быть представлены моделью выбросов некоторого случайного процесса за пределы границ допустимой области его существования, причем границы этой области могут быть также случайными и коррелированными с указанным процессом (моделью непревышения).

При наличии нескольких независимых процессов деградации, каждый из которых порождает свое распределение ресурса (наработки до отказа), результирующее распределение ресурса (наработки объекта до отказа) находят с использованием модели "слабейшего звена" (распределение минимума независимых случайных величин).

3.3 Компоненты моделей непревышения могут иметь различную физическую природу и, соответственно, описываться разными видами распределений случайных величин (случайных процессов), а также могут быть в моделях накопления повреждений. Этим обусловлено большое разнообразие применяемых на практике моделей непревышения, причем лишь в относительно редких случаях эти модели допускают прямое аналитическое решение. Поэтому основным методом расчета надежности по моделям непревышения является статистическое моделирование.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б (справочное). Перечень справочников, нормативных и методических документов по расчету надежности

ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(справочное)

1 Б.А.Козлов, И.А.Ушаков. Справочник по расчету надежности аппаратуры радиоэлектроники и автоматики. М.: Советское радио, 1975. 472 с.

2 Надежность технических систем. Справочник под ред. И.А.Ушакова. М.: Радио и связь, 1985. 608 с.

3 Надежность и эффективность в технике. Справочник в 10 т.

Т.2 под ред. Б.В.Гнеденко. М.: Машиностроение, 1987. 280 с;

Т. 5 под ред. В.И.Патрушева и А.И.Рембезы. М.: Машиностроение, 1988. 224 с.

4 Б.Ф.Хазов, Б.А.Дидусев. Справочник по расчету надежности машин на стадии проектирования. М.: Машиностроение, 1986. 224 с.

5 Стандарт МЭК 300-3-1 (1991) Управление надежностью. Часть 3. Руководства. Раздел 1. Обзор методов анализа надежности.

6 Стандарт МЭК 706-2 (1991) Руководство по обеспечению ремонтопригодности аппаратуры. Часть 2, раздел 5. Анализ ремонтопригодности на стадии проектирования.

7 Стандарт МЭК 863 (1986) Представление результатов прогнозирования безотказности, ремонтопригодности и готовности.

8 Стандарт МЭК 1025 (1990) Анализ деревьев отказов.

9 Стандарт МЭК 1078 (1991) Методы анализа надежности. Метод расчета безотказности с использованием блок-схем.

10 РД 50-476-84 Методические указания. Надежность в технике. Интервальная оценка надежности технического объекта по результатам испытаний составных частей. Общие положения.

11 РД 50-518-84 Методические указания. Надежность в технике. Общие требования к содержанию и формам представления справочных данных о надежности комплектующих изделий межотраслевого применения.

12 МР 159-85 Надежность в технике. Выбор видов распределений случайных величин. Методические рекомендации.

13 МР 252-87 Надежность в технике. Расчет показателей ремонтопригодности при разработке изделия. Методические рекомендации.

14 Р 50-54-82-88 Надежность в технике. Выбор способов и методов резервирования.

15 ГОСТ 27.310-95 Надежность в технике. Анализ видов, последствий и критичности отказов. Основные положения .

16 Военный стандарт США MIL-STD-756А. Моделирование и прогнозирование безотказности.

17 Военный справочник по стандартизации США MIL-HDBK-217Е. Прогнозирование безотказности элементов радиоэлектронной аппаратуры.

18 Военный справочник по стандартизации США MIL-HDBK-472. Прогнозирование ремонтопригодности.

Текст документа сверен по:
официальное издание
Надежность в технике: Сб. ГОСТов. -
М.: ИПК Издательство стандартов, 2002

ГОСТ 27.301-95

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫ ЙСТАНДАРТ

НАДЕЖНОСТЬ В ТЕХНИКЕ

РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Издание официальное

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН МТК 119 «Надежность в технике»

ВНЕСЕН Госстандартом России

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 7-95 от 26 апреля 1995 г.)

4 Постановлением Комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 26 июня 1996 г. № 430 межгосударственный стандарт ГОСТ 27.301-95 введен в действие " непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации 1 января 1997 г.

5 ВЗАМЕН ГОСТ 27.410-87 (в части п. 2)

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания на территории Российской Федерации без разрешения Госстандарта России

1 Область применения.................................1

3 Определения.......................................1

4 Основные положения................................2

4.1 Порядок расчета надежности.........................2

4.2 Цели расчета надежности............................2

4.3 Общая схема расчета...............................3

4.4 Идентификация объекта.............................3

4.5 Методы расчета...................................4

4.6 Исходные данные..................................6

4.8 Требования к методикам расчета......................7

4.9 Представление результатов расчета.....................9

Приложение А Методы расчета надежности и общие рекомендации по их применению.................10

Приложение Б Перечень справочников, нормативных и методических документов по расчету надежности.....15

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Надежность в технике

РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ

Основные положения

Dependability in technics. Dependability prediction. Basic principles

Дата введения 1997-01-01

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

ГОСТ 2.102-68 ЕСКД. Виды и комплектность конструкторских документов

ГОСТ 27.002-89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения

ГОСТ 27.003-90 Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности

ГОСТ 27.310-95 Надежность в технике. Анализ видов, последствий и критичности отказов. Основные положения

3 ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Издание официальное ★

3.1. Расчет надежности - процедура определения значений показателей надежности объекта с использованием методов, основанных на их вычислении по справочным данным о надежности элементов объекта, по данным о надежности объектов-аналогов, данным о свойствах материалов и другой информации, имеющейся к моменту расчета.

3.2 Прогнозирование надежности - частный случай расчета надежности объекта на основе статистических моделей, отражающих тенденции изменения надежности объектов-аналогов и/или экспертных оценок.

3.3 Элемент - составная часть объекта, рассматриваемая при расчете надежности как единое целое, не подлежащее дальнейшему разукрупнению.

4 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

4.1 Порядок расчета надежности

Надежность объекта рассчитывают на стадиях жизненного цикла и соответствующих этим стадиям этапах видов работ, установленных программой обеспечения надежности (ПОН) объекта или документами, ее заменяющими.

ПОН должна устанавливать цели расчета на каждом этапе видов работ, применяемые при расчете нормативные документы и методики, сроки выполнения расчета и исполнителей, порядок оформления, представления и контроля результатов расчета.

4.2 Цели расчета надежности

Расчет надежности объекта на определенном этапе видов работ, соответствующем некоторой стадии его жизненного цикла, может иметь своими целями:

обоснование количественных требований по надежности к объекту или его составным частям;

проверка выполнимости установленных требований и/или оценка вероятности достижения требуемого уровня надежности объекта в установленные сроки и при выделенных ресурсах, обоснование необходимых корректировок установленных требований;

сравнительный анализ надежности вариантов схемно-конструктивного построения объекта и обоснование выбора рационального варианта;

определение достигнутого (ожидаемого) уровня надежности объекта и/или его составных частей, в том числе расчетное определение показателей надежности или параметров распределения характеристик надежности составных частей объекта в качестве исходных данных для расчета надежности объекта в целом;

обоснование и проверка эффективности предлагаемых (реализованных) мер по доработкам конструкции, технологии изготовления, системы технического обслуживания и ремонта объекта, направленных на повышение его надежности;

решение различных оптимизационных задач, в которых показатели надежности выступают в роли целевых функций, управляемых параметров или граничных условий, в том числе таких, как оптимизация структуры объекта, распределение требований по надежности между показателями отдельных составляющих надежности (например безотказности и ремонтопригодности), расчет комплектов ЗИП, оптимизация систем технического обслуживания и ремонта, обоснование гарантийных сроков и назначенных сроков службы (ресурса) объекта и др.;

проверка соответствия ожидаемого (достигнутого) уровня надежности объекта установленным требованиям (контроль надежности), если прямое экспериментальное подтверждение их уровня надежности невозможно технически или нецелесообразно экономически.

4.3 Общая схема расчета

4.3.1 Расчет надежности объектов в общем случае представляет собой процедуру последовательного поэтапного уточнения оценок, показателей надежности по мере отработки конструкции и технологии изготовления объекта, алгоритмов его функционирования, правил эксплуатации, системы технического обслуживания и ремонта, критериев отказов и предельных состояний, накопления более полной и достоверной информации о всех факторах, определяющих надежность, и применения более адекватных и точных методов рас чета и расчетных моделей.

4.3.2 Расчет надежности на любом этапе видов работ, предусмотренном планом ПОН, включает:

идентификацию объекта, подлежащего расчету; определение целей и задач расчета на данном этапе, номенклатуры и требуемых значений рассчитываемых показателей надежности;

выбор метода(ов) расчета, адекватного(ых) особенностям объекта, целям расчета, наличию необходимой информации об объекте и исходных данных для расчета;

составление расчетных моделей для каждого показателя надежности; получение и предварительную обработку исходных данных для расчета, вычисление значений показателей надежности объекта и, при необходимости, их сопоставление с требуемыми;

оформление, представление и защиту результатов расчета.

4.4 Идентификация объекта

назначение, области применения и функции объекта; критерии качества функционирования, отказов и предельных состояний, возможные последствия отказов (достижения объектом предельного состояния) объекта;

структура объекта, состав, взаимодействие и уровни нагруженное -ти входящих в него элементов, возможность перестройки структуры и/или алгоритмов функционирования объекта при отказах отдельных его элементов;

наличие, виды и способы резервирования, используемые в объекте; типовая модель эксплуатации объекта, устанавливающая перечень возможных режимов эксплуатации и выполняемых при этом функций, правила и частоту чередования режимов, продолжительность пребывания объекта в каждом режиме и соответствующие наработки, номенклатуру и параметры нагрузок и внешних воздействий на объект в каждом режиме;

распределение функций между операторами и средствами автоматического диагностирования (контроля) и управления объектом, виды и характеристики человеко-машинных интерфейсов, определяющих параметры работоспособности и надежности работы операторов; уровень квалификации персонала;

качество программных средств, применяемых в объекте; планируемые технология и организация производства при изготовлении объекта.

4.5 Методы расчета

4.5.1 Методы расчета надежности подразделяют:

по составу рассчитываемых показателей надежности (ПН); по основным принципам расчета.

4.5.2 По составу рассчитываемых показателей различают методы расчета:

безотказности,

ремонтопригодности,

долговечности,

сохраняемости,

комплексных показателей надежности (методы расчета коэффициентов готовности, технического использования, сохранения эффективности и др.).

4.5.3 По основным принципам расчета свойств, составляющих надежность, или комплексных показателей надежности объектов различают:

методы прогнозирования, структурные методы расчета, физические методы расчета.

Методы прогнозирования основаны на использовании 1ля оценки ожидаемого уровня надежности объекта данных о достиг-1утых значениях и выявленных тенденциях изменения ПН объектов, аналогичных или близких к рассматриваемому по назначению, принципам действия, схемно-конструктивному построению и технологии изготовления, элементной базе и применяемым материалам, условиям и режимам эксплуатации, принципам и методам управления надежностью (далее - объектов-аналогов).

Физические методы расчета основаны на применении математических моделей, описывающих физические, химические и иные процессы, приводящие к отказам объектов (к достижению объектами предельного состояния), и вычислении ПН по известным параметрам нагруженности объекта, характеристикам примененных в объекте веществ и материалов с учетом особенностей его конструкции и технологии изготовления.

4.5.4 Метод расчета надежности конкретного объекта выбирают в зависимости от:

целей расчета и требований к точности определения ПН объекта; наличия и/или возможности получения исходной информации, необходимой для применения определенного метода расчета;

уровня отработанности конструкции и технологии изготовления объекта, системы его ТО и ремонта, позволяющего применять соответствующие расчетные модели надежности.

4.6 Исходные данные

4.6.1 Исходными данными для расчета надежности объекта могут быть: априорные данные о надежности объектов-аналогов, составных

частей и комплектующих изделий рассматриваемого объекта по опыту их применения в аналогичных или близких условиях;

оценки показателей надежности (параметры законов распределения характеристик надежности) составных частей объекта и параметров примененных в объекте материалов, полученные экспериментальным или расчетным способом непосредственно в процессе разработки (изготовления, эксплуатации) рассматриваемого объекта и его составных частей;

расчетные и/или экспериментальные оценки параметров нагру-женности примененных в объекте составных частей и элементов конструкции.

4.6.2 Источниками исходных данных для расчета надежности объекта могут быть:

стандарты и технические условия на составные части объекта, применяемые в нем комплектующие элементы межотраслевого применения, вещества и материалы;

справочники по надежности элементов, свойствам веществ и материалов, нормативам продолжительности (трудоемкости, стоимости) типовых операций ТО и ремонта и другие информационные материалы;

статистические данные (банки данных) о надежности объектов-аналогов, входящих в их состав элементов, свойствах применяемых в них веществ и материалов, о параметрах операций ТО и ремонта, собранные в процессе их разработки, изготовления, испытаний и эксплуатации;

результаты прочностных, электрических, тепловых и иных расчетов объекта и его составных частей, включая расчеты показателей надежности составных частей объекта.

4.7.1 Адекватность выбранного метода расчета и построенных расчетных моделей целям и задачам расчета надежности объекта характерйзуют:

полнотой использования в расчете всей доступной информации

об объекте, условиях его эксплуатации, системе ТО и ремонта, характеристиках надежности составных частей, свойствах применяемых в объекте веществ и материалов;

обоснованностью принятых при построении моделей допущений и предположений, их влиянием на точность и достоверность оценок ПН;

степенью соответствия уровня сложности и точности расчетных моделей надежности объекта доступной точности исходных данных для расчета.

4.7.2 Степень адекватности моделей и методов расчета надежности оценивают путем:

сопоставления результатов расчета и экспериментальной оценки ПН объектов-аналогов, для которых применялись аналогичные модели и методы расчета;

исследования чувствительности моделей к возможным нарушениям принятых при их построении допущений и предположений, а также к погрешностям исходных данных для расчета;

экспертизы и апробации применяемых моделей и методов, проводимых в установленном порядке.

4.8 Требования к методикам расчета

методики расчета, разрабатываемые для конкретных объектов, особенности конструкции и/или условий применения которых не допускают применения типовых методик расчета надежности. Указанные методики, как правило, включают непосредственно в отчетные документы по расчету надежности или оформляют в виде отдельных документов, включаемых в комплект документации соответствующего этапа разработки объекта.

4.8.2 Типовая методика расчета надежности должна содержать: характеристику объектов, на которые распространяется методика,

в соответствии с установленными настоящим стандартом правилами их идентификации;

перечень рассчитываемых ПН объекта в целом и его составных частей, методы, применяемые для расчета каждого показателя;

типовые модели для расчета ПН и правила их адаптации для расчета надежности конкретных объектов, соответствующие этим моделям алгоритмы расчета и, при наличии, программные средства;

методы и соответствующие методики оценки параметров нагружен-ности составных частей объектов, учитываемых в расчетах надежности;

требования к исходным данным для расчета надежности (источники, состав, точность, достоверность, форма представления) или непосредственно сами исходные данные, методы объединения разнородных исходных данных для расчета надежности, получаемых из разных источников;

решающие правила для сопоставления расчетных значений ПН с требуемыми, если результаты расчета применяют для контроля надежности объектов;

методы оценки погрешностей расчета ПН, вносимые принятыми для используемых моделей и методов расчета допущениями и предположениями;

методы оценки чувствительности результатов расчета к нарушениям принятых допущений и/или к погрешностям исходных данных;

требования к форме представления результатов расчета ПН и правила защиты результатов расчета в соответствующих контрольных точках ПОН и при экспертизах проектов объектов.

4.8.3 Методика расчета надежности конкретного объекта должна содержать;

информацию об объекте, обеспечивающую его идентификацию для расчета надежности в соответствии с требованиями настоящего стандарта;

номенклатуру рассчитываемых ПН и их требуемые значения; модели для расчета каждого ПН, принятые при их построении допущения и предположения, соответствующие алгоритмы вычисления ПН и применяемые программные средства, оценки погрешностей и чувствительности выбранных (построенных) моделей;

исходные данные для расчета и источники их получения;

методики оценки параметров нагруженности объекта и его составных частей или непосредственно оценки указанных параметров со ссылками на соответствующие результаты и методики прочностных, тепловых, электрических и иных расчетов объекта.

4.9 Представление результатов расчета

4.9.1 Результаты расчета надежности объекта оформляют в виде раздела пояснительной записки к соответствующему проекту (эскизному, техническому) или самостоятельного документа (РР по ГОСТ 2.102 , отчета и др.), содержащего:

расчетные значения всех ПН и заключения о их соответствии установленным требованиям надежности объекта;

выявленные недостатки конструкции объекта и рекомендации по их устранению с оценками эффективности предлагаемых мер с точки зрения их влияния на уровень надежности;

перечень составных частей и элементов, лимитирующих надежность объекта или по которым отсутствуют необходимые данные для расчета ПН, предложения по включению в ПОН дополнительных мероприятий по повышению (углубленному исследованию) их надежности или по их замене на более надежные (отработанные и проверенные);

заключение о возможности перехода к следующему этапу отработки объекта при достигнутом расчетном уровне его надежности.

ПРИЛОЖЕНИЕ А (справочное)

ПО ИХ ПРИМЕНЕНИЮ

1 Методы прогнозирования надежности

1.1 Методы прогнозирования применяют:

для обоснования требуемого уровня надежности объектов при разработке технических заданий и/или оценки вероятности достижения заданных ПН при проработке технических предложений и анализе требований ТЗ (контракта). Пример соответствующих методов прогнозирования ремонтопригодности объектов содержится в МР 252-

для ориентировочной оценки ожидаемого уровня надежности объектов на ранних стадиях их проектирования, когда отсутствует необходимая информация для применения других методов расчета надежности. Пример методики прогнозирования показателей безотказности блоков радиоэлектронной аппаратуры в зависимости от ее назначения и числа примененных в ней элементов (групп активных элементов) содержится в американском военном стандарте M1L-STD-756А;

для расчета интенсивностей отказов серийно выпускаемых и новых электронных и электротехнических элементов разных типов с учетом уровня их нагруженности, качества изготовления, областей применения аппаратуры, в которой используются элементы. Примеры соответствующих методик содержатся в американском военном справочнике MIL- HDBK-217 и отечественных справочниках по надежности ИЭТ общепромышленного и специального назначения;

для расчета параметров типовых задач и операций технического обслуживания и ремонта объектов с учетом конструктивных характеристик объекта, определяющих его ремонтопригодность. Примеры соответствующих методик содержатся в МР 252-87 и американском военном справочнике MIL-HDBK-472.

12 Для прогнозирования надежности объектов применяют;

методы эвристического прогнозирования (экспертной оценки);

методы прогнозирования по статистическим моделям;

комбинированные методы.

Методы эвристического прогнозирования основаны на статистической обработке независимых оценок значений ожидаемых ПН разрабатываемого объекта (индивидуальных прогнозов), даваемых группой квалифицированных специалистов (экспертов) на основе предоставленной им информации об объекте, условиях ег о эксплуатации, планируемой технологии изготовления и других данных, имеющихся в момент проведения оценки Опрос экспертов и статистическую обработку индивидуальных прогнозов ПН проводят общепринятыми при экспертной оценке любых показателей качества методами (например метод Дельфи).

Методы прогнозирования по статистическим м од ел я м основаны на экстра- или интерполяции зависимостей, описывающих выявленные тенденции изменения ПН объектов-аналогов с учетом их конструктивно-технологических особенностей и других факторов, информация о которых для разрабатываемого объекта известна или может быть получена в момент проведения оценки. Модели для прогнозирования строят по данным о ПН и параметрах объектов-аналогов с использованием известных статистических методов (многофакторного регрессионного или факторного анализа, методов статистической классификации и распознавания образов)

Комбинированные методы основаны на совместном применении для прогнозирования надежности объектов методов прогнозирования по статистическим моделям и эвристических методов с последующим сравнением результатов. При этом эвристические методы используют для оценки возможности экстраполяции используемых статистических моделей и >точнения прогноза по ним ПН Применение комбинированных методов целесообразно в случаях, когда есть основания ожидать качественных изменений уровня надежности объектов, не отражаемых соответствующими статистическими моделями, или при недостаточном для применения только статистических методов числе объектов-аналогов.

2 Структурные методы расчета надежности

2 2 Расчет ПН структурными методами в общем случае включает: представление объекта в виде структурной схемы, описывающей логические соотношения между состояниями элементов и объекта в целом с учетом структурно-функциональных связей и взаимодействия элементов, принятой стратегии обслуживания, видов и способов резервирования и других факторов,

описание построенной структурной схемы надежности (ССН) объекта адекватной математической моделью позволяющей в рамках введенных предположений и допу тений вычислит!. ПН объекта по данным о надежности его элементов в рассматриваемых условиях их применения

2.3 В качестве структурных схем надежности могут применятьс я: структурные блок-схемы надежности, представляющие объект в виде совокупности

определенным o6j>a зом соединенных (в смысле надежности) элементов (стандарт М"-Ж 107л;

деревья отка;юв объекта, представляющие графическое отображение причинно-слсдст-ненных связей, обуславливающих определенные виды его отказов (стандарт МЭК 1025);

графы (диаграммы) состояний и переходов, описывающих возможные состояния объекта и его переходы из одного состояния в другое в виде говокупности состояний и переходов его элементов.

2.4 Математические модели, применяемые для описания сош нстс гнукици\ 1"С"П. определяются видами и сложностью указанных структур, принятыми допущениями относительно видов законов распределения характеристик надежности элементов точностью и достоверностью исходных данных для расчета и другими факторами.

Ниже рассмотрены наиболее употребительные математически? методы расчета ПН, что не исключает возможности разработки и применении других методов, болег адекватных структуре и другим особенностям объекта

2 5 Методы расчета безотказности н е во с с та н а в л и в а е мы v с 6 с к то в вида I (по классификации объектов в соответствии с ГОСТ 27 003)

Как правило, для описания безотказности таких объектов применяют блок (хемы безотказности, правила составления и математического описания которых установле ны М"-Ж 1078. В частности, указанным стандартом установлены.

методы прямого расчета вероятности безотказной работы объекта (ВБР) по соответствующим параметрам безотказности элементов для простейших параллельно-последовательных структур;

методы расчета ВБР для более сложных структур, относящихся к классу монотонных, включая метод прямого перебора состояний, метод минимальных путей и сечений, метод разложения относительно любого элемента.

Для расчета показателей типа средней наработки объекта до отказа в указанных методах используют метод прямого или численного интегрирования распределения наработки до отказа объекта, представляющего композицию соответствующих распределений наработок до отказа его элементов. F-сли информация о распределении наработок до отказа элементов неполна или недостоверна, то применяют различные граничные оценки ПН объекта, известные из теории надежности |1-4|

В частном случае невосстанавливаемой системы с различными способами резервирования и при экспоненциальном распределении наработок до отказа элементов применяют ее структурное отображение в виде графа переходов и его математическое описание с помощью марковского проиесса.

При использовании для структурного описания безотказности деревьев отказов в соответствии с МЭК 1025 вероятности соответствующих отказов рассчитывают с использованием булева представления дерева отказов и метода минимальных сечений.

2 6 Методы расчета безотказности и комплексных ПН восстанавливаемых объектов вида 1

Универсальным методом расчета для объектов любой структуры и при любых сочетаниях распределений наработок между отказами и времен восстановления элементов, при любых стратегиях и методах восстановления и профилактики служит метод статистического моделирования, в общем случае включающий :

синтез формальной модели (алгоритма) формирования последовательности случайных событий, происходящих в процессе работы объекта (отказов, восстановлений, переключений на резерв, начала и конца технического обслуживания);

разработку программного обеспечения для реализации на ЭВМ составленного алгоритма и расчета ПН объекта;

проведение имитационного эксперимента на ЭВМ путем многократной реализации формальной модели, обеспечивающей требуемую точность и достоверность расчета ПН

Метод статистического моделирования для расчета надежности применяют при отсутствии адекватных аналитических моделей из числа рассматриваемых ниже.

Для резервированных последовательных структур с восстановлением и произвольными способами резервирования элементов применяют марковские модели для описания соответствующих графов (диафамм) состояний.

В некоторых случаях для объектов с неэкспоненциальными распределениями наработок и времени восстановления немарковская задача расчета ПН может быть сведена к марковской путем введения определенным способом фиктивных состояний объекта в его граф переходов.

Другой эффективный метод расчета ПН объектов с резервом основан на представлении наработок их между отказами в виде суммы случайного числа случайных слагаемых и непосредственном вычислении ПН объектов без привлечения методов теории случайных процессов

2,7 Методы расчета показателей ремонтопригодности Методы расчета показателей ремонтопригодности в общем случае основаны на представлении процесса ТО или ремонта определенного вида как совокупности отдельных задач (операций), вероятности и цели выполнения которых определяются показателями безотказности (долговечности) объектов и принятой стратегией ТО и

ремонта, а продолжительность (трудоемкость, стоимость) выполнения каждой задачи зависит от конструктивной приспособленности объекта к ТО (ремонту) данного вида В частности, при расчете показателей ремонтопригодности объектов при текущем неплановом ремонте распределение времени (трудоемкости, стоимости) его восстановления представляет композицию распределений затрат на отдельные задачи восстановления с учетом ожидаемой вероятности выполнения каждой задачи за некоторый период работы объекта Указанные вероятности могут быть рассчитаны, например, с помощью деревьев отказов, а параметры распределения затрат на выполнение отдельных задач рассчитывают одним из методов, установленных, например, МР 252-87 (нормативно-коэффициентным, по регрессионным моделям и др.).

Общая схема расчета включает:

составление (например методами АВПКО по ГОСТ 27 310) перечня возможных отказов объекта и оценку их вероятностей (интенсивностей);

отбор из составленного перечня методом расслоенной случайной выборки неко торою достаточно представительного числа задач и расчет параметров распределений их продолжительности (трудоемкости, стоимости). В качестве таких распределений обычно используют усеченное нормальное или альфа-распределение;

построение эмпирического распределения затрат на текущий ремонт объекта путем сложения с учетом вероятностей отказов распределений затрат на отдельные задачи и его сглаживание с помощью соответствующего теоретического распределения (логл-рифмически-нормального или гамма-распределения),

вычисление показателей ремонтопригодности объекта по параметрам выбранного закона распределения

2.8 Методы расчета показателей надежности объектов вида

1 I (по классификации ГОСТ 27 003)

Для объектов данного вида применяют ПН типа “коэффициент сохранения эффективности” (£*}>), при расчете которого сохраняются общие принципы расчета надежности объектов вида I, но каждому состоянию объекта, определяемому совокупностью состояний его элементов или каждой возможной его траектории в пространстве состояний элементов, должно быть поставлено в соответствие определенное значение доли сохраняемой номинальной эффективности от 0 до 1 (для объектов вида I эффективность в любом состоянии может принимать только два возможных значения:

Существует два основных метода расчета

метод усреднения по состояниям (аналог метода прямого перебора состояний), применяемый для объектов кратковременного действия, выполняющих задачи, про должительность которых такова, что вероятностью изменения состояния объекта в процессе выполнения задачи можно пренебречь и учитывать только его начальное состояние;

метод усреднения по траекториям, применяемый для объектов длительного дейсг вия, продолжительность выполнения задач которыми такова, что нельзя пренебречь вероятностью смены состояний объема при их выполнении за счет отказов и. .^становлений элементов. При этом процесс функционирования объекта описывается реализацией одной из возможных траекторий в пространстве состояний

Известны также некоторые частные случаи расчетных схем для определения К*\,. применяемые для систем с определенными видами функции эффективности, например системы с аддитивным показателем эффективности, каждый элемент которых вносит определенный независимый вклад » выходной эфс}>скт от применения системы, системы >. мультипликативным показателем эффективности, получаемым как произведение соответствующих показателей эффективности подсистем; системы с резервированием функций;

системы, выполняющие задачу несколькими возможными способами с использо-нанием различных сочетаний элементов, участвующих в выполнении задачи каждым из них,

симметричные ветвящиеся системы,

системы с пересекающимися зонами действия и др

Во всех перечисленных выше схемах системы представляют функцией А"эф ее подсистем или ПН элементов.

Наиболее принципиальным моментом в расчетах А^ф является оценка эффективностей системы в различных состояниях или при реализации различных траекторий в пространстве состояний, проводимая аналитически, или методом моделирования, или экспериментальным путем непосредственно на самом объекте или его натурных моделях (макетах).

3 Физические методы расчета надежности

3 1 Физические методы применяют для расчета безотказности, долговечности и сохраняемости объектов, для которых известны механизмы их деградации под влиянием различных внешних и внутренних факторов, приводящие к отказам (предельным состояниям) в процессе эксплуатации (хранения)

3 2 Методы основаны на описании соответствующих процессов деградации с помощью адекватных математических моделей, позволяющих вычислять ПН с учетом конструкции, технологии изготовления, режимов и условий работы объекта по спра-ночным или определенным экспериментально физическим и иным свойствам веществ и материалов, используемых в объекте.

В общем случае указанные модели при одном ведущем процессе деградации могут быть представлены моделью выбросов некоторого случайного процесса за пределы границ допустимой области его существования, причем границы этой области могут быть также случайными и коррелированными с указанным процессом (моделью непревышения). .

При наличии нескольких независимых процессов деградации, каждый из которых порождает свое распределение ресурса (наработки до отказа), результирующее распределение ресурса (наработки объекта до отказа) находят с использованием модели “слабейшего звена” (распределение минимума независимых случайных величин).

3 3 Компоненты моделей непревышения могут иметь различную физическую природу и, соответственно, описываться разными видами распределений случайных величин (случайных процессов), а также могут быть в моделях накопления повреждений. Этим обусловлено большое разнообразие применяемых на практике моделей непревышения, причем лишь в относительно редких случаях эти модели допускают прямое аналитическое решение. Поэтому основным методом расчета надежности по моделям непревышения является статистическое моделирование.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б (справочное)

ПЕРЕЧЕНЬ СПРАВОЧНИКОВ, НОРМАТИВНЫХ И МЕТОДИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ ПО РАСЧЕТУ НАДЕЖНОСТИ

1 Б.А. Коыов, И.А. Ушаков. Справочник по расчету надежности аппаратуры радиоэлектроники и автоматики М: Советское радио, 1975 472 с

2 Надежность технических систем. Справочник под ред. И.А. Ушакова. М.: Радио

и связь, 1985. 608 с. .

3 Надежность и эффективность в технике. Справочник в 10 т.

Т. 2 под ред. Б.В Гнеденко. М.: Машиностроение, 1987. 280 с;

Т. 5 под ред. В И Патрушев;» и А.И. Рембезы. М.: Машиностроение, 1988 224 с.

4 Б.Ф. Хазов, Б А. Дидусев. Справочник по расчету надежности машин на стадии проектирования. М.: Машиностроение, 1986. 224 с.

5 Стандарт МЭК 300-3-1(1991) Управление надежностью Часть 3 Руководства Раздел 1. Обзор методов анализа надежности.

6 Стандарт МЭК 706-2(1991) Руководство по обеспечению ремонтопригодности аппаратуры. Часть 2, раздел 5, Анализ ремонтопригодности на стадии проектирования

7 Стандарт МЭК 863(1986) Представление результатов прогнозирования безотказности, ремонтопригодности и готовности

8 Стандарт МЭК 1025(1990) Анализ деревьев отказов.

9 Стандарт МЭК 1078(1991) Методы анализа надежности. Метод расчета безотказности с использованием блок-схем.

10 РД 50-476-84 Методические указания. Надежность в технике Интервальная оценка надежности технического объекта по результатам испытаний составных частей. Общие положения.

11 РД 50-518-84 Методические указания. Надежность в технике Общие требования к содержанию и формам представления справочных данных о надежности комплектующих изделий межотраслевого применения.

12 МР 159-85 Надежность в технике Выбор видов распределений случайных величин. Методические рекомендации.

13 МР 252-87 Надежность в технике Расчет показателей ремонтопригодности при разработке изделия. Методические рекомендации.

14 Р 50-54-82-88 Надежность в технике Выбор способов и методов резервирования.

15 ГОСТ 27.310-95 Надежность в технике. Анализ видов, последствий и критичности отказов. Основные положения.

16 Военный стандарт США MIL-STD-756А. Моделирование и прогнозирование безотказности.

17 Военный справочник по стандартизации США MIL-HDBK-2I7E Прогнозирование безотказности элементов радиоэлектронной аппаратуры.

18 Военный справочник по стандартизации США MIL-HDBK-472. Прогнозирование ремонтопригодности

УДК 62-192.001.24:006.354 ОКС 21.020 Т51 ОКСТУ 0027

Ключевые слова: надежность, расчет надежности, прогнозирование надежности, порядок расчета, требования к методикам, представление результатов

Редактор Р. С. Федорова Технический редактор В. Н. Пруткова Корректор М. С. Кабашони Компьютерная верстка А.Н.Золотаревой

Изд. лиц. № 021007 от 10.08.95. Сдано в набор 14.10.96. Подписано в печать 10.12.96 Усл.печ.л. 1,16. Уч.-изд.л. 1,10. Тираж 535 экз. С 4001. Зак. 558.

ИПК Издательство стандартов 107076, Москва, Колодезный пер., 14.

Набрано в Издательстве на ПЭВМ Филиал ИПК Издательство стандартов - тип. “Московский печатник”

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

НАДЕЖНОСТЬ В ТЕХНИКЕ

СОСТАВ И ОБЩИЕ ПРАВИЛА ЗАДАНИЯ
ТРЕБОВАНИЙ ПО НАДЕЖНОСТИ

ГОСТ 27.003-90

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО УПРАВЛЕНИЮ
КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ И СТАНДАРТАМ

Москва

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Надежность в технике

СОСТАВ И ОБЩИЕ ПРАВИЛА ЗАДАНИЯ
ТРЕБОВАНИЙ ПО НАДЕЖНОСТИ

Industrial product dependability. Dependability
requirements: contents and general rules for specifying.

ГОСТ
27.003-90

Дата введения 01.01.92

Настоящий стандарт распространяется на все виды изделий и устанавливает состав, порядок и общие правила задания требований по надежности для включения их в нормативно-техническую (НТД) и конструкторскую документацию. Стандарт является обязательным для изделий, разрабатываемых по заказам Министерства обороны, и рекомендуемым - для других изделий. Требования настоящего стандарта могут быть конкретизированы в НТД по видам техники. Термины, применяемые в настоящем стандарте, и их определения - по ГОСТ 27.002.

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Требования по надежности - совокупность количественных и (или) качественных требований к безотказности, долговечности, ремонтопригодности, сохраняемости, выполнение которых обеспечивает эксплуатацию изделий с заданными показателями эффективности, безопасности, экологичности, живучести и других составляющих качества, зависящими от надежности изделия, или возможность применения данного изделия в качестве составной части другого изделия с заданным уровнем надежности. 1.2. При задании требований по надежности определяют (выбирают) и согласовывают между заказчиком (потребителем) и разработчиком (изготовителем) изделия: типовую модель эксплуатации (или несколько моделей), применительно к которой (которым) задают требования по надежности; критерии отказов по каждой модели эксплуатации, применительно к которой задают требования по безотказности; критерии предельных состояний изделий, применительно к которым установлены требования по долговечности и сохраняемости; понятие "выходной эффект" для изделий, требования по надежности к которым установлены с использованием показателя "коэффициент сохранения эффективности" K эф; номенклатуру и значения показателей надежности (ПН), применительно к каждой модели эксплуатации; методы контроля соответствия изделий заданным требованиям по надежности (контроля надежности); требования и (или) ограничения по конструктивным, технологическим и эксплуатационным способам обеспечения надежности, при необходимости, с учетом экономических ограничений; необходимость разработки программы обеспечения надежности. 1.3. Типовая модель эксплуатации изделий должна содержать: последовательность (циклограмму) этапов (видов, режимов) эксплуатации (хранения, транспортирования, развертывания, ожидания применения по назначению, применения по назначению, технического обслуживания и плановых ремонтов) с указанием их продолжительности. характеристику принятой системы технического обслуживания и ремонта, обеспечения запасными частями, инструментов и эксплуатационными материалами; уровни внешних воздействующих факторов и нагрузок для каждого этапа (вида, режима) эксплуатации; численность и квалификацию обслуживающего и ремонтного персонала. 1.4. Номенклатуру задаваемых ПН изделия выбирают в соответствии с положениями настоящего стандарта и согласовывают в установленном порядке между заказчиком (потребителем) и разработчиком (изготовителем). Показатели, как правило, должны выбираться из числа показателей, определения которых приведены в ГОСТ 27.002 . Допускается применять показатели, наименования и определения которых конкретизируют соответствующие термины, установленные ГОСТ 27.002 , с учетом особенностей изделия и (или) специфики его применения, но не противоречат стандартизованным терминам. Условные обозначения показателей, применяемых в настоящем стандарте, приведены в приложении 1, примеры возможных модификаций стандартизованных показателей - в приложении 2. 1.5. Общее количество задаваемых на изделие показателей должно быть минимальным, но характеризовать все этапы его эксплуатации. Все показатели должны иметь однозначное толкование и для каждого из них должны существовать методы контроля (оценки) на всех стадиях жизненного цикла изделий. 1.6. Для изделий, подлежащих перед началом или в процессе эксплуатации хранению (транспортированию), задают показатели сохраняемости. При этом должны быть определены и учтены условия и режимы хранения (транспортирования), применительно к которым задают указанные показатели. 1.7. Для восстанавливаемых изделий, как правило, задают комплексный ПН или определяющий его набор единичных показателей безотказности и ремонтопригодности, причем первый вариант задания требований является предпочтительным. По требованию заказчика в дополнение к комплексному показателю может быть задан один из определяющих его показателей безотказности или ремонтопригодности. Не допускается одновременное задание комплексного и всех определяющих его единичных показателей. Для показателей ремонтопригодности должны быть определены и учтены условия и виды восстановления, ремонта и технического обслуживания, применительно к которым задают указанные показатели. Пример. Для восстанавливаемых изделий непрерывного действия, выходной эффект от применения которых пропорционален суммарной продолжительности пребывания изделий в работоспособном состоянии, основным показателем является К г. По согласованию между заказчиком и разработчиком возможны следующие сочетания задаваемых показателей: К г и Т о или К г и Т в, или Т о и Т а . Недопустимое сочетание: К г, Т о и Т в . 1.8. При статистическом методе контроля для выбора плана контроля соответствия изделий заданным требованиям по надежности применительно к каждому ПН устанавливают необходимые исходные данные: приемочный R a и браковочный R b , уровни, риски заказчика (потребителя) b и поставщика (изготовителя) a или доверительную вероятность g и значение отношения верхней R в и нижней R н доверительных границ. 1.9. Требования к конструктивным способам обеспечения надежности могут содержать: требования и (или) ограничения по видам и кратности резервирования; требования и (или) ограничения по затратам (стоимости) в изготовлении и эксплуатации, массе, габаритам, объему изделия и (или) его отдельных составных частей, комплектов ЗИП, оборудования для технического обслуживания и ремонтов; требования к структуре и составу ЗИП; требования к системе технического диагностирования (контроля технического состояния); требования и (или) ограничения по способам и средствам обеспечения ремонтопригодности и сохраняемости; ограничения по номенклатуре разрешенных к применению комплектующих изделий и материалов; требования по применению стандартизованных или унифицированных комплектующих изделий и др. 1.10. Требования к технологическим (производственным) способам обеспечения надежности могут содержать: требования к точностным параметрам технологического оборудования и его аттестации; требования к стабильности технологических процессов, свойствам сырья, материалов, комплектующим изделиям; требования к необходимости, длительности и режимам технологического прогона (обкатки, электротермотренировки и т. п.) изделий в процессе изготовления; требования к способам и средствам контроля уровня надежности (дефектности) в ходе производства и др. 1.1. Требования к эксплуатационным способам обеспечения надежности могут содержать: требования к системе технического обслуживания и ремонтов; требования к алгоритму технического диагностирования (контроля технического состояния); требования к численности, квалификации, длительности обучения (подготовки) обслуживающего и ремонтного персонала; требования к способам устранения отказов и повреждений, порядку использования ЗИП, правилам регулировок и т. п.; требования к объему и форме представления информации о надежности, собираемой (регистрируемой) в ходе эксплуатации. и др. 1.12. Требования по надежности включают в: тактико-технические задания (ТТЗ), технические задания (ТЗ) на разработку или модернизацию изделий; технические условия (ТУ) на изготовление опытной и серийной продукции (если согласованы правила или условия их подтверждения); стандарты общих технических требований (ОТТ), общих технических условий (ОТУ) и технических условий (ТУ). В паспортах, формулярах, инструкциях и другой эксплуатационной документации требования по надежности (показатели надежности) указывают по согласованию между заказчиком (потребителем) и разработчиком (изготовителем) в качестве справочных. Требования по надежности могут включаться в договоры на разработку и поставку изделий.

2. ПОРЯДОК ЗАДАНИЯ ТРЕБОВАНИЙ ПО НАДЕЖНОСТИ НА РАЗЛИЧНЫХ СТАДИЯХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ИЗДЕЛИЙ

2.1. Требования по надежности, включаемые в ТТЗ (ТЗ), первоначально определяют на стадии исследования и обоснования разработки путем выполнения следующих работ: анализа требований заказчика (потребителя), назначения и условий эксплуатации изделия (или его аналогов), ограничений по всем видам затрат, в том числе по конструктивному исполнению, технологии изготовления и стоимости эксплуатации; выработки и согласования с заказчиком (потребителем) критериев отказов и предельных состояний; выбора рациональной номенклатуры задаваемых ПН; установления значений (норм) ПН изделия и его составных частей. 2.2. На стадии разработки изделия по согласованию между заказчиком (потребителем) и разработчиком допускается уточнять (корректировать) требования по надежности при соответствующем технико-экономическом обосновании путем выполнения следующих работ: рассмотрения возможных схемно-конструктивных вариантов построения изделия и расчета для каждого из них ожидаемого уровня надежности, а также показателей, характеризующих виды затрат, включая эксплуатационные, и возможности выполнения других заданных ограничений; выбора схемно-конструктивного варианта построения изделия, удовлетворяющего заказчика по совокупности ПН и затрат; уточнения значений ПН изделия и его составных частей. 2.3. При формировании ТУ на серийные изделия в него включают, как правило, те ПН из заданных в ТТЗ (ТЗ), которые предполагается контролировать на этапе изготовления изделия. 2.4. На стадиях серийного производства и эксплуатации допускается по согласованию между заказчиком и разработчиком (изготовителем) корректировать значения отдельных ПН по результатам испытаний или подконтрольной эксплуатации. 2.5. Для сложных изделий при их отработке, опытном и серийном производстве допускается поэтапное задание значений ПН (при условии повышения требований к надежности) и параметров планов контроля, исходя из установившейся практики, с учетом накопленных статистических данных по предшествующим изделиям-аналогам, и по согласованию между заказчиком (потребителем) и разработчиком (изготовителем). 2.6. При наличии прототипов (аналогов) с достоверно известным уровнем надежности состав работ по заданию требований по надежности, приведенный в пп. 2.1 и 2.2, может быть сокращен за счет тех показателей, информация по которым имеется на мо мент формирования раздела ТТЗ (ТЗ), ТУ "Требования по надежности".

3. ВЫБОР НОМЕНКЛАТУРЫ ЗАДАВАЕМЫХ ПН

3.1. Выбор номенклатуры ПН осуществляют на основе классификации изделий по признакам, характеризующим их назначение, последствия отказов и достижения предельного состояния, особенности режимов применения и др. 3.2. Определение классификационных признаков изделий осуществляют путем инженерного анализа и согласования его результатов между заказчиком и разработчиком. Основным источником информации для такого анализа является ТТЗ (ТЗ) на разработку изделия в части характеристик его назначения и условий эксплуатации и данные о надежности изделий-аналогов. 3.3. Основными признаками, по которым подразделяют изделия при задании требований по надежности, являются: определенность назначения изделия; число возможных (учитываемых) состояний изделий по работоспособности в процессе эксплуатации; режим применения (функционирования); возможные последствия отказов и (или) достижения предельного состояния при применении и (или) последствия отказов при хранении и транспортировании; возможность восстановления работоспособного состояния после отказа; характер основных процессов, определяющих переход изделия в предельное состояние; возможность и способ восстановления технического ресурса, (срока службы); возможность и необходимость технического обслуживания; возможность и необходимость контроля перед применением; наличие в составе изделий средств вычислительной техники. 3.3.1. По определенности назначения изделия подразделяют на: изделия конкретного назначения (ИКН), имеющие один основной вариант применения по назначению; наделяя общего назначения (ИОН), имеющие несколько вариантов применения. 3.3.2. По числу возможных (учитываемых) состояний (по работоспособности) изделия подразделяют на: изделия вида I, которые в процессе эксплуатация могут находиться в двух состояниях - работоспособном или неработоспособном; изделия вида II, которые, кроме указанных двух состояний, могут находиться в некотором числе частично неработоспособных состояний, в которые они переходят в результате частичного отказа. Примечани е. Для упрощения процедуры задания (и последующего контроля) по согласованию между заказчиком и разработчиком допускается изделия вида II приводить к изделиям вида I путем условного разделения множества частично неработоспособных состояний на два подмножества состояний, одно из которых относят к работоспособному, а другое - к неработоспособному состоянию. Для подразделения множества состояний на два подмножества рекомендуется общее правило: если в частично неработоспособном состоянии целесообразно продолжать применять изделия по назначению, то это состояние относят к работоспособному, в противном случае - к неработоспособному. Допускается также разукрупнять изделия вида II на составные части вида I и устанавливать требования по надежности к изделию в целом в виде набора ПН его составных частей. Для изделий, имеющих канальный принцип построения (системы связи, обработки информации и др.), требования по безотказности и ремонтопригодности допускается задавать в расчетена один канал или на каждый канал при неравноценных по эффективности каналах. 3.3.3. По режимам применения (функционирования) изделия подразделяют на: изделия непрерывного длительного применения; изделия многократного циклического применения; изделия однократного применения (с предшествующим периодом ожидания применения и хранения). 3.3.4. По последствиям отказов или достижения предельного состояния при применении, или последствиям отказов при хранении и транспортировании изделия подразделяют на: изделия, отказы или переход в предельное состояние которых приводят к последствиям катастрофического (критического) характера (к угрозе для жизни и здоровья людей, значительным экономическим потерям и т. п.); изделия, отказы или переход в предельное состояние которых не приводят к последствиям катастрофического (критического) характера (без угрозы для жизни и здоровья людей, незначительным или "умеренным" экономическим потерям и т. п.). 3.3.5. По возможности восстановления работоспособного состояния после отказа в процессе эксплуатации изделия подразделяют на: восстанавливаемые; невосстанавливаемые. 3.3.6. По характеру основных процессов, определяющих переход в предельное состояние, изделия подразделяют на: стареющие; изнашиваемые; стареющие и изнашиваемые одновременно. 3.3.7. По возможности и способу восстановления технического ресурса (срока службы) путем проведения плановых ремонтов (средних, капитальных и др.) изделия подразделяют на: неремонтируемые; ремонтируемые обезличенным способом; ремонтируемые необезличенным способом.

Таблица 1

Обобщенная схема выбора номенклатуры задаваемых ПН

Характеристика изделия		Номенклатура задаваемых ПН
		Коэффициент сохранения эффективности K эф или его модификации (примеры возможных модификаций K эф приведены в приложении 2); показатели долговечности, если для изделия может быть однозначно сформулировано понятие "предельное состояние" и определены критерии его достижения; показатели сохраняемости, если для изделия предусматривается хранение (транспортирование) в полном составе и собранном виде или показатели сохраняемости отдельно хранимых (транспортируемых) частей изделия
	Восстанавливаемое	Комплексный ПН и, при необходимости, один из определяющих его показателей безотказности или ремонтопригодности (в соответствии с п. 1.7); показатели долговечности и сохраняемости, выбираемые аналогично изделиям вида I I
	Невосстанавливаемое	Единичный показатель безотказности; показатели долговечности и сохраняемости, выбираемые аналогично изделиям вида II
	Восстанавливаемое и невосстанавливаемое	Набор ПН составных частей изделия, рассматриваемых мак изделия вида I
	Восстанавливаемое	Комплексный ПН и, при необходимости, один из определяющих его показателей безотказности или ремонтопригодности (в соответствии с п. 1.7); показатели долговечности и сохраняемости, выбираемые аналогично ИКН вида I
	Невосстанавливаемое	Единичный показатель безотказности; показатели долговечности и сохраняемости, выбираемые аналогично ИКН вида I

3.3.8. По возможности технического обслуживания в процессе эксплуатации изделия подразделяют на: обслуживаемые; необслуживаемые. 3.3.9. По возможности (необходимости) проведения контроля перед применением изделия подразделяют на: контролируемые перед применением; не контролируемые перед применением. 3.3.8. При наличии в составе изделий электронно-вычислительных машин и других устройств вычислительной техники их относят к изделиям с отказами сбойного характера (сбоями), при отсутствии - к изделиям без отказов сбойного характера (сбоев). 3.4. Обобщенная схема выбора номенклатуры ПН изделий с учетом признаков классификации, установленных в п. 3.3, приведена в таблице 1. Конкретизирующая эту схему методика приведена в приложении 3. Примеры выбора номенклатуры задаваемых показателей приведены в приложении 4.

4. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ЗНАЧЕНИЙ ПН

4.1. Значения (нормы) ПН изделий устанавливают в ТТЗ (ТЗ), ТУ с учетом назначения изделий, достигнутого уровня и выявленных тенденций повышения их надежности, технико-экономического обоснования, возможностей изготовителей, требований и возможностей заказчика (потребителей), исходных данных выбранного плана контроля. При применении планов контроля изделий с заданными приемочным R a и браковочным R b уровнями проектирование на стадии разработки осуществляют таким образом, чтобы на стадии производства обеспечивался фактический уровень ПН, соответствующий уровню R a . Значение уровня R a представляет на стадии разработки расчетную норму ПН. 4.2. Расчетные (оценочные) значения ПН изделия и его составных частей, полученные после завершения очередного этапа (стадии) работ, принимают в качестве норм надежности, действующих на последующем этане (стадии), после завершения которого эти нормы уточняют (корректируют) и т. п. 4.3. Для обоснования значений ПН используют расчетные, экспериментальные или расчетно-экспериментальные методы. 4.4. Расчетные методы используют для изделий, по которым отсутствуют статистические данные, полученные в ходе испытаний аналогов (прототипов). 4.5. Экспериментальные методы применяют для изделий, по которым возможно получение статистических данных в процессе испытаний или имеющих аналоги (прототипы), (позволяющие оценить их ПН, а также тенденции изменения ПН от одного аналога к другому. Такие оценки ПН используют вместо расчетных значений ПН изделия и (или) его составных частей. 4.6. Расчетно-экспериментальные методы представляют комбинацию расчетных и экспериментальных методов. Их применяют в тех случаях, когда по отдельным составным частям имеются статистические данные о надежности, а по другим - результаты расчетов, или когда предварительные результаты испытаний изделий, полученные в ходе разработки, позволяют уточнить расчетные значения ПН. 4.7. Для поэтапного задания требований по надежности применяют расчетно-экспериментальные методы, основанные на моделях роста надежности в процессе отработки изделий и освоения их в производстве. Модели роста определяют по статистическим данным, полученным при создании и (или) эксплуатации изделий-аналогов. 4.8. Методические указания по обоснованию значений задаваемых показателей даны в приложении 5.

5. ПРАВИЛА УСТАНОВЛЕНИЯ КРИТЕРИЕВ ОТКАЗОВ И ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ

5.1. Категории отказов и предельных состояний устанавливают с целью однозначного понимания технического состояния изделий при задании требований по надежности, испытаниях и эксплуатации. Определения критериев отказов и предельных состояний должны быть четкими, конкретными, не допускающими неоднозначного толкования. Критерии предельных состояний должны содержать указания на следствия, наступающие после их обнаружения (отправку изделий в ремонт определенного вида или списание). 5.2. Критерии отказов и предельных состояний должны обеспечивать простоту обнаружения факта отказа или перехода в предельное состояние визуальным путем или с помощью предусмотренных средств технического диагностирования (контроля технического состояния). 5.3. Критерии отказов и предельных состояний должны устанавливаться в той документации, в которой приведены значения ПН. 5.4. Примеры типичных критериев отказов и предельных состояний изделий приведены в приложении 6, а примеры построения и изложения разделов "Требования по надежности" в различных НТД - в приложении 7.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Справочное

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В НАСТОЯЩЕМ СТАНДАРТЕ

K т.и	Коэффициент технического использования;
	Коэффициент готовности;
K о.г	Коэффициент оперативной готовности;
K т.и.ож	- K т.и в режиме ожидания применения;
K г.ож	- К г режиме ожидания применения;
	Коэффициент сохранения эффективности;
Р ( t б.р)	Вероятность безотказной работы при наработке t б.р;
t б.р	Наработка, в пределах которой вероятность безотказной работы изделия не ниже заданной;
Р ( t в)	Вероятность восстановления (за заданное время t в);
	Время ожидания применения по назначению;
	Среднее время восстановления;
Т в.ож	Среднее время восстановления в режиме ожидания;
Р 0(вкл)	Вероятность безотказного срабатывания (включения);
Т о	Средняя наработка на отказ (наработка на отказ);
	Средняя наработка до отказа;
	Интенсивность отказов;
Т р.ср.сп	Средний ресурс до списания (полный);
Т р.ср.к.р	Средний ресурс до капитального (среднего и т. п.) ремонта;
Т сл.ср.сп	Средний срок службы до списания (полный);
Т сл.ср.к.р	Средний срок службы до капитального (среднего и т. п.) ремонта;
Т р g сп	Гамма-процентный ресурс до списания (полный);
Т р g к.р	Гамма-процентный ресурс до капитального (среднего и т.п.)ремонта;
Т сл g сп	Гамма-процентный срок службы до списания (полный);
Т сл g к р	Гамма-процентный срок службы до капитального (среднего и т. п.) ремонта;
T c. cр	Средний срок сохраняемости;
	- гамма-процентный срок сохраняемости;
P ( t хр)	Вероятность безотказного хранения;
	Срок хранения;
Р ( l тр)	Вероятность безотказного транспортирования;
	Дальность транспортирования;
	Приемочный уровень ПН;
R b	Браковочный уровень ПН;
	Риск поставщика (изготовителя);
	Риск потребителя (заказчика);
	Доверительная вероятность;
	Верхняя доверительная граница ПН;
R н	Нижняя доверительная граница ПН.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Справочное

ПРИМЕРЫ ВОЗМОЖНЫХ МОДИФИКАЦИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЙ СТАНДАРТИЗОВАННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

1. Определения ПН в ГОСТ 27.002 сформулированы в общем виде, без учета возможной специфики назначения, применения, конструктивного исполнения изделий и других факторов. При задании ПН для многих видов изделий возникает потребность конкретизации их определений и наименований с учетом:определения понятия "выходной эффект" для изделий, основным показателем которых является "коэффициент сохранения эффективности" K эф;этапа эксплуатации, применительно к которому задан ПН;принятой для рассматриваемых изделий классификации отказов и предельных состояний.2. K эф по ГОСТ 27.002 представляет собой обобщенное наименование группы показателей, применяемых в различных отраслях техники и имеющих собственные наименования, обозначения и определения.Примерами таких показателей могут быть:для технологических систем:"коэффициент сохранения производительности";"вероятность выпуска заданного количества продукции определенного качества за смену (месяц, квартал, год)" и т. п.;для космической техники:"вероятность выполнения программы полета" космическим аппаратом и т. п.;для авиационной техники:"вероятность выполнения типовой задачи (полетного задания) за заданное время" самолетом и т. п.При этом должны быть дополнительно определены слова "производительность", "продукция", "качество продукции", "программа полета", "типовая задача", "полетное задание" и т. п., характеризующие "выходной эффект" изделий.3. Для некоторых изделий следует задавать ПН применительно к отдельным этапам их эксплуатации (применения). Так, например, для авиационной техники применяют следующие разновидности показателя "средняя наработка на отказ":"средняя наработка на отказ в полете";"средняя наработка на отказ при предполетной подготовке" и т. п.;для ракетной техники:"вероятность безотказной подготовки к пуску и безотказного пуска ракеты";"вероятность безотказного полета ракеты";"вероятность безотказного срабатывания у цели".4. Для многих ответственных изделий задают ПН раздельно для критических и остальных отказов. Например, для авиационной техники, помимо "средней наработки на отказ" задают "среднюю наработку на отказ, приводящий к задержке вылета" и т. п. Для радиоэлектронной аппаратуры, имеющей в своем составе изделия вычислительной техники, целесообразно различать "среднюю наработку на устойчивый отказ" и "среднюю наработку на отказ сбойного характера (на сбой)".

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

МЕТОДИКА ВЫБОРА НОМЕНКЛАТУРЫ ЗАДАВАЕМЫХ ПН

1. Общий принцип выбора рациональной (минимально необходимой и достаточной) номенклатуры задаваемых ПН состоит в том, что в каждом конкретном случае изделие классифицируется последовательно по установленным признакам, характеризующим его назначение, особенности схемно-конструктивного построения и заданные (предполагаемые) условия эксплуатации. В зависимости от совокупности классификационных группировок, к которым оно отнесено, с помощью рабочих таблиц определяют набор показателей, подлежащих заданию.2. Процедура выбора номенклатуры задаваемых ПН для новых (разрабатываемых или модернизируемых) изделий состоит из трех независимых этапов:выбор показателей безотказности и ремонтопригодности и (или) комплексных;выбор показателей долговечности;выбор показателей сохраняемости.3. Номенклатуру показателей безотказности, ремонтопригодности и (или) комплексных устанавливают для изделий вида I в соответствии с табл. 2, а для изделий вида II - табл. 3.4. Задание показателей безотказности целесообразно проводить с учетом критичности отказов. При этом в ТТЗ (ТЗ), ТУ должны быть сформулированы критерии каждого вида отказов.5. Для изделий, в состав которых входят устройства дискретной техники (ЭВМ), показатели безотказности, ремонтопригодности и комплексные следует задавать с учетом отказов сбойного характера (сбоев). При этом заданные показатели поясняют путем добавления слов "с учетом отказов сбойного характера" или "без учета отказов сбойного характера". В случае поэтапного задания требований учет сбоев на ранних этапах допускается не проводить. Для отказов сбойного характера должны быть сформулированы соответствующие критерии.6. Для изделий, контролируемых перед применением по назначению, допускается устанавливать дополнительно среднее (гамма-процентное) время приведения изделия в готовность или среднюю (гамма-процентную) длительность контроля готовности.7. Для обслуживаемых изделий дополнительно допускается устанавливать показатели качества технического обслуживания.8. Выбор показателей долговечности ИКН и ИОН осуществляют в соответствии с табл. 4. С целью упрощения в табл. 4 указан наиболее распространенный вид плановых ремонтов - капитальный. При необходимости аналогичные показатели долговечности можно устанавливать относительно "средних", "базовых", "доковых" и др. плановых ремонтов.9. Выбор показателей сохраняемости ИКН и ИОН осуществляют в соответствии с табл. 5.10. Для изделий, переход которых в предельное состояние или отказ которых при хранении и (или) транспортировании могут привести к катастрофическим последствиям, а контроль технического состояния затруднен или невозможен, вместо гамма-процентных показателей долговечности и сохраняемости следует задавать назначенные ресурс, срок службы и срок хранения.Приэтом в ТТЗ (ТЗ), ТУ указывают, какую часть (например не более 0,9) должен составлять назначенный ресурс (срок службы, срок хранения) от соответствующего гамма-процентного показателя при достаточно высокой доверительной вероятности g (например не менее 0,98).

Таблица 2

Выбор номенклатуры показателей безотказности и ремонтопригодности или комплексных для изделий вида I

Классификация изделий по признакам, определяющим выбор ПН
По назначению	По режиму применения (функционирования)	По возможности восстановления и обслуживания
		Восстанавливаемые		Невосстанавливаемые
		Обслуживаемые	Необслуживаемые	Обслуживаемые и необслуживаемые
	Изделия непрерывного длительного применения (НПДП)	K г ** или K т.и ; Т о ; Т в *	K г ; Т о ; Т в *	Р( t б.р)** или Т ср
	Изделия многократного циклического применения (МКДП)	K o .г ( t б.р) = К г × P ( t б.р); Т в		Р вкл (Р 0) и Т ср Т ср
	Изделия однократного применения (с предшествующим периодом ожидания) (ОКРП)	K т.и.ож; P ( t б.р); Т в, ож *	K г.ож ; P ( t б.р); Т в, ож *	P ( t ож); P ( t б.р);
	Изделия НПДП и МКЦП	K т.и; Т o ; Т в *	K г ; Т о ; Т в *	Т g ** или Т ср
	Изделия ОКРП			Р вкл (Р 0)

* Задают дополнительно к K г или K т.u при наличии ограничений на продолжительность восстановления. При необходимости с учетом специфики изделий вместо Т в допускается задавать один из следующих показателей ремонтопригодности: гамма-процентное время восстановления Т в g , вероятность восстановления P ( t в) или среднюю трудоемкость восстановления G в. ** Задают для изделий, выполняющих ответственные функции; в противном случае задают второй показатель. Примечани я: 1. Значение t б.р устанавливают исходя из выходного эффекта в принятой модели эксплуатации изделия и принимают равным заданному значению непрерывной наработки изделия (длительности выполнения одной типовой операции, длительности решения одной типовой задачи, объему типового задания и т. п.). 2. Для восстанавливаемых простых ИОН вида I, выполняющих в составе основного изделия частные технические функции, допускается по согласованию между заказчиком и разработчиком вместо показателей K г, Т о ( K т.и ; Т о) задавать показатели Т о и Т в, что с точки зрения контроля выполнения требований является более жестким случаем. 3. Для невосстанавливаемых простых высоконадежных ИОН вида I (типа комплектующих изделий межотраслевого применения, деталей, узлов) допускается вместо Т ср задавать интенсивность отказов l . 4. Для восстанавливаемых ИОН вида II, выполняющих в составе основного изделия частные технические функции, допускается по согласованию между заказчиком и разработчиком вместо показателей K т.и, с.ч и Т о,с.ч. задавать показатели Т о, с.ч и Т в, с.ч.

Таблица 3

Выбор номенклатуры показателей безотказности и ремонтопригодности или комплексных для изделий вида II

* Задают дополнительно к K эф при наличии ограничений на продолжительность восстановления. При необходимости с учетом специфики изделий вместо T в может задаваться один из показателей ремонтопригодности: гамма-процентное время восстановления N в g ; вероятность восстановления Р ( t в) или средняя трудоемкость восстановления G в. ** Задают для изделий, выполняющих ответственные функции; в противном случае задают второй показатель.

Таблица 4

Выбор номенклатуры показателей долговечности

Классификация изделий по признакам, определяющим выбор показателей
Возможные последствия перехода в предельное состояние	Основной процесс, определяющий переход в предельное состояние	Возможность и способ восстановления технического ресурса (срока службы)
Возможные последствия перехода в предельное состояние		Неремонтируемые	Ремонтируемые обезличенным способом	Ремонтируемые необезличенным способом
Изделия, переход которых в предельное состояние при применении по назначению может привести к катастрофическим последствиям (контроль технического состояния возможен)	Изнашивание	Т р. g сп	Т р g к.р	Т р g сп; Т р g к.р
	Старение	Т сл g сп	Т сл g к.р	Т сл g сп; Т сл g к.р
		Т р g сп; Т сл g сп	Т р g к.р; Т сл g к.р	Т р g сп; Т р g к.р; 7Т сл g сп; Т сл g к.р
Изделия, переход которых в предельное состояние при применении по назначению не ведет к катастрофическим последствиям	Изнашивание	Т р. ср. сп	Т р. ср. к.р	Т р. ср. сп; Т р. ср. к.р
	Старение	Т сл.. ср. сп	Т сл. ср. к.р	Т сл.. ср. сп; Т сл. ср. к.р
	Изнашивание и старение одновременно	Т р. ср. сп; Т сл.. ср. сп	Т р. ср. к.р; Т сл. ср. к.р	Т р. ср. сп; Т р. ср. к.р; Т сл.. ср. сп; Т сл. ср. к.р

Таблица 5

Выбор номенклатуры показателей сохраняемости

Признак, определяющий выбор показателей сохраняемости	Задаваемый показатель
Возможные последствия достижения предельного состояния или отказа при хранении и (или) транспортировании	Задаваемый показатель
Изделия, достижение предельного состояния которыми или отказы которых при хранении и (или) транспортировании могут привести к катастрофическим последствиям (контроль технического состояния возможен)	Т с g
Изделия, достижение предельного состояния которыми или отказы которых при хранении и (или) транспортировании не ведут к катастрофическим последствиям	Т с.ср

* Задают вместо Т с.ср в тех случаях, когда заказчиком заданы срок хранения t хр и дальность транспортирования l тр.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Справочное

ПРИМЕРЫ ВЫБОРА НОМЕНКЛАТУРЫ ЗАДАВАЕМЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

Пример 1. Радиостанция переноснаяРадиостанция - ИКН вида I, многократного циклического применения, восстанавливаемое, обслуживаемое. Задаваемые показатели по табл 2:

K о.г = K г × P( t б. p); Т в.

Радиостанция - изделие, переход которого в предельное состояние не ведет к катастрофическим последствиям, стареющее и изнашиваемое одновременно, ремонтируемое обезличенным способом, длительно хранимое. Задаваемые показатели долговечности и сохраняемости по табл. 4 и 5: Т р.ср.к.р; Т сл.ср.к.р, Т с.ср.Пример 2. Универсальная электронно-вычислительная машина (ЭВМ)ЭВМ - ИОН вида I, непрерывного длительного применения, восстанавливаемое, обслуживаемое, переход которого в предельное состояние не ведет к катастрофическим последствиям, стареющее, неремонтируемое, длительно не хранимое. Задаваемые показатели по табл. 2 и 4: K т.и; Т о (или Т в при наличии ограничений на продолжительность восстановления после отказа); Т сл.ср.сп.Пример 3. ТранзисторТранзистор - ИОН вида I (высоконадежное комплектующее изделие межотраслевого применения), непрерывного длительного применения, невосстанавливаемое, необслуживаемое, переход которого в предельное состояние не ведет к катастрофическим последствиям, изнашиваемое, стареющее при хранении. Задаваемые показатели по табл. 2, 4 и 5: l,; Т р.ср.сп; Т с.ср.

приложение 5

Справочное

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОБОСНОВАНИЮ ЗНАЧЕНИЙ (НОРМ) ЗАДАВАЕМЫХ ПН

1. Общие положения

1.1. Методический подход к обоснованию норм ПН для ИКН и ИОН различен.1.2. Методика обоснования норм ПН не зависит от вида показателя, поэтому ПН обозначается одним общим символом R. 1.3. Методика применяется в тех случаях, когда известны или могут быть установлены:а) возможные варианты построения изделия и набор мероприятий по повышению надежности относительно исходного "базового" уровня;б) значения прироста надежности (D R i ) и затрат (DС i ) для каждого из этих вариантов (мероприятии);в) вид зависимости "эффективность - надежность" - E= E ( R ) , знание которой необходимо дополнительно, наряду с "а" и "б" при решении задачи, когда выходной эффект и затраты на обеспечение надежности - величины одного и того же вида (см. п. 2.2.2.1).Если для различных ПН оптимальные варианты построения изделия оказываются различными, то окончательное решение принимают на основании сравнительного анализа таких вариантов с учетом уровня показателей назначения, массо-габаритных, технико-экономических и других характеристик качества.Одновременно с обоснованием норм ПН решают задачу выбора оптимального (по критерию надежности) варианта построения изделия и распределения норм ПН между его составными частями.

2. Определение норм ПН ( R тр) для новых разработок ИКН

2.1. Постановка задачи и исходные данные2.1.1. Уровень надежности изделия должен быть не ниже некоторого минимального R min , при котором создание (использование) изделия еще имеет смысл с учетом ограничивающих факторов. R min - может быть числом или областью допустимых значений.2.1.2. Если ограничивающих факторов несколько, то среди них выбирают один, исходя из условия, что ограничение по нему в процессе повышения надежности наступает раньше других. Далее рассматривается один ограничивающий фактор, в качестве которого принят наиболее общий - стоимость C oг p .2.1.3. В общем случае зависимость эффективности E ( R ) и стоимости C ( R ) изделия от уровня его надежности имеет вид, представленный на черт. 1.

Характер зависимостей E ( R ) , C ( R ) и D E ( R ) = E ( R )- C ( R ) (когда Е и С величины одного вида)

2.1.4. При указанных условиях задача может быть сформулирована следующим образом: необходимо определить уровень надежности изделия, как можно более близкий к оптимальному, удовлетворяющий ограничениям R ³ sR min ; C (R ) £ C oг p . 2.2. Решение задачи2.2.1. Общий порядок решения задачи заключается в следующем. Оценивают уровень надежности исходного варианта изделия, изучают причины его недостаточной надежности и рассматривают возможные мероприятия по повышению надежности и различные варианты построения изделий. По каждому мероприятию (варианту) оценивают затраты DС i на повышение уровня надежности, возможное увеличение D R i показателей надежности, строят оптимальную зависимость C ( R ) или R (С) и определяют прирост эффективности DЕ i . Из всех мероприятий выбирают наиболее эффективное по DЕ i или DЕ i / DС i , а затем ра cчет повторяют при новом исходном варианте (при уровне надежности R , достигнутом после очередного мероприятия).Расчет заканчивают тогда, когда наиболее эффективное из оставшихся мероприятий не может обеспечить экономический выигрыш (достигнут оптимум) или когда исчерпаны выделенные средства на повышение надежности. Обобщенная схема решения задачи приведена на черт. 2.2.2.2. Частные случаи решения, отличающиеся соотношением выходного эффекта изделия и затрат на обеспечение требуемой надежности, приведены ниже. 2.2.2.1. Выходной эффект и затраты на обеспечение надежности - величины одного и того же вида (измеряются в одних и тех же единицах; чаще всего это экономический эффект и денежные расходы), а ущерб от отказов незначителен или соизмерим с затратами на изделие.В этом случае составляют целевую функцию D E ( R ) , представляющую собой разность или отношение функций E ( R ) и C ( R ). Если важно обеспечить максимум абсолютного значения эффекта, то вычисляют разность D E ( R )= E ( R )- C ( R ) , которая имеет максимум по R (черт. 1). Если важно получить максимум эффекта на единицу затраченных средств (относительный эффект), то вычисляют отношение K н =E (R )/C (R ). После того как оптимум найден, необходимо проверить выполнение ограничения по стоимости. Если оно не выполняется [С (Р опт)>С огр ], то целесообразно задать максимальную надежность R ( C огр), достижимую при данном ограничении, и проверить выполнение ограничения [ R ( C огр) ³ R min ]. Если оно не выполняется, то задача не может быть решена, и необходим пересмотр исходных данных, ограничений и т. д.Если ограничение по стоимости выполнено [С ( R опт) £ C oг p ], то проверяют условие R опт ³ R min . При выполнении его задают Р опт, при невыполнении- R min , с проверкой ограничения С ( R min) £ C огр. 2.2.2.2. Выходной эффект и затраты на обеспечение надежности - величины одного и того же вида, но ущерб от отказов велик (несоизмерим с затратами на изделие) из-за утраты высокой эффективности или из-за катастрофических последствий. Это возможно по двум причинам: либо исправное изделие имеет очень высокий эффект и при отказах он резко уменьшается, либо отказы наносят такой большой вред, что эффект достигает отрицательных значений.В этом случае R опт смещается вправо и задачу решают, начиная с определения R (С огр) по построенной оптимальной зависимости R ( C ). Затем (как и в случае по п. 2.2.2.1) проверяют выполнение условия R (С огр) ³ R min . При положительном результате проверки задают R (С огр) , при отрицательном - задача не решается.2.2.2.3. Выходной эффект изделия и затраты на обеспечение надежности - величины разного вида; отказы изделия ведут к большим потерям (как и в п. 2.2.2.2).Задачу здесь решают так же, как и в п. 2.2.2.2, - следует стремиться к повышению надежности до тех пор, пока не будут исчерпаны возможности заказчика.2.2.2.4. Выходной эффект изделия и затраты на обеспечение надежности - величины разного вида, но отказы изделия не ведут к потерям существенно большим, чем затраты на изделие.В этом случае определяют R min и проверяют условие: R min ³ R (С огр). Если оно выполняется, то задают уровень R экс в диапазоне от R min до R (С огр) по результатам инженерного анализа (так как эффект и затраты не сопоставимы), если не выполняется - задача не решается (т. е. необходимо вернуться к пересмотру исходных данных).2.2.3. Алгоритм решения задачи изображен на черт. 2. При этом операции алгоритма могут выполняться с различной точностью. Например, для сравнения R (С огр) с R min необязательно устанавливать точное значение R min , достаточно проанализировать влияние R (С огр) на уровень эффективности изделия. Если этот уровень приемлем, то можно считать R (С огр) ³ R min и наоборот.Ограничение по затратам может формулироваться не только в виде конкретного значения С огр, но и в виде последствий, к которым приводят те или иные затраты. Тогда можно указать диапазоны затрат, которые считают допустимыми и недопустимыми. В этом случае сравнение, например, С опт и С огр проводят путем анализа С опт, и если оно признается приемлемым, то можно считать С опт ³С огр.2.3. Построение оптимальной функции "надежность-стоимость"2.3.1. Построение функции C ( R ) или R ( C ) необходимо для определения оптимального или максимального уровня надежности, достижимого при заданном ограничении.2.3.2. Зависимость R ( C ), используемая при обосновании требований, должна быть оптимальной в том смысле, что каждой ее точке должна соответствовать наибольшая при данной стоимости надежность и наименьшая при данной надежности стоимость. Решение этой задачи осуществляется путем перебора возможных вариантов построения изделия. Если каждый вариант изделия изобразить на графике в виде точки с координатами R и С , то все они образуют некоторое множество (черт. 3). Линия, огибающая множество слева и сверху, проходит через наиболее надежные варианты, соответствующие определенной стоимости. Эта линия представляет собой функцию R (С ) или C ( R ). Остальные варианты заведомо хуже и их рассмотрение нецелесообразно (при этом предполагается, что все варианты имеют "равноценные" остальные параметры, в частности - параметры назначения).

Обобщенная схема выбора уровня надежности

2.3.3. Для случая, когда повышение надежности достигается путем резервирования, рекомендуется следующий способ перебора вариантов построения изделия:а) определяют "нулевой" вариант построения изделия, в котором резерв отсутствует;б) рассматривают варианты, в каждом из которых введено одно резервное устройство одного типа, для каждого из этих вариантов подсчитывают приращения показателя надежности изделия D R и его стоимости DС ;в) выбирают вариант с максимальным отношением D R / DС ; (резерв, принятый в данном варианте, в дальнейшем не пересматривают);г) рассматривают варианты, в каждом из которых введено еще по одному устройству каждого типа, включая уже выбранный вариант с добавленным резервом.Далее процедуру повторяют по позициям "в" и "г". При этом последовательность выбранных вариантов образует искомую кривую - огибающую множества, т. е. оптимальную зависимость надежности от стоимости.

Оптимальная функция "надежность - стоимость"

2.3.4. В общем случае рассматривают повышение надежности изделия не только за счет резервирования, но и за счет любых других мероприятий. Если составные части изделия представляют собой достаточно сложные изделия, то для каждого из них также возможны различные варианты повышения надежности. Тогда процедуру проводят в два этапа:для каждой из составных частей строят частную оптимальную функцию R ( C ) и соответствующую ей последовательность вариантов построения этой составной части;строят оптимальную функцию R ( C ) для изделия в целом, при этом на каждом шагу процедуры рассматривают повышение надежности изделия за счет перехода каждой составной части к следующей точке ее частной оптимальной функции R ( C ), т, е. к следующему варианту построения.

3. Определение норм ПН R тр для новых разработок ИОН

3.1. Принципиальным отличием изделий общего назначения является многообразие их применения, делающее невозможным анализ влияния надежности на результат выполнения работы.3.2. Если для ИОН можно указать характерные области применения или такое применение, которое предъявляет самые высокие требования, то его следует рассматривать как ИКН, и задача сводится к предыдущей. Если это не удается, то требования могут быть назначены на основе данных по аналогам. При этом выполняют следующие действия:строят оптимальную последовательность вариантов изделия (она же - оптимальная зависимость R ( C ), как указано в п. 2.3);проверяют выполнение условия R (С огр) ³ R аналога. Если условие выполняется, т. е. ограничения позволяют сделать новое изделие не хуже лучших существующих аналогов, то по результатам инженерного анализа значение Р экс должно находиться в диапазоне R min -R (С огр). Если условия не выполняются, то задача в рассмотренном варианте не решается.

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Справочное

ПРИМЕРЫ ТИПИЧНЫХ КРИТЕРИЕВ ОТКАЗОВ И ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ

1. Типичными критериями отказов могут быть:прекращение выполнения изделием заданных функций; снижение качества функционирования (производительности, мощности, точности, чувствительности и других параметров) за пределы допустимого уровня;искажения информации (неправильные решения) на выходе изделий, имеющих и споем составе ЭВМ или другие устройства дискретной техники, из-за сбоев (отказов сбойного характера);внешние проявления, свидетельствующие о наступлении или предпосылках наступления неработоспособного состояния (шум, стук в механических частях изделий, вибрация, перегрев, выделение химических веществ и т. п.).2. Типичными критериями предельных состояний изделий могут быть:отказ одной или нескольких составных частей, восстановление или замена которых на месте эксплуатации не предусмотрена эксплуатационной документацией (должна выполняться в ремонтных органах);механический износ ответственных деталей (узлов) или снижение физических, химических, электрических свойств материалов до предельно допустимого уровня;снижение наработки на отказ (повышение интенсивности отказов) изделий ниже (выше) допустимого уровня;превышение установленного уровня текущих (суммарных) затрат на техническое обслуживание и ремонты или другие признаки, определяющие экономическую нецелесообразность дальнейшей эксплуатации.

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

Справочное

ПРИМЕРЫ ПОСТРОЕНИЯ И ИЗЛОЖЕНИЯ РАЗДЕЛОВ "ТРЕБОВАНИЯ ПО НАДЕЖНОСТИ" В ТТЗ (ТЗ), ТУ, СТАНДАРТАХ ВИДОВ ОТТ (ОТУ) И ТУ

1. Требования по надежности оформляют в виде раздела (подраздела), снабженного заголовком "Требования по надежности".2. В первом пункте раздела приводят номенклатуру и значения ПН, которые записывают в следующей последовательности:комплексные показатели и (или) единичные показатели безотказности и ремонтопригодности;показатели долговечности;показатели сохраняемости.Рекомендуемая формулировка:"Надежность

в условиях и режимах эксплуатации, наименование изделия установленных пп._________ настоящего ТТЗ(ТЗ), ТУ, должна характеризоваться следующими значениями ПН... (далее приводятся эти показатели).Пример. Надежность каналообразующей телеграфной аппаратуры в условиях и режимах эксплуатации, установленных пп. _________, должна характеризоваться следующими значениями показателей:средняя наработка на отказ - не менее 5000 ч;среднее время восстановления на объекте эксплуатации силами и средствами дежурной смены - не более 0,25 ч;полный средний срок службы - не менее 20 лет;средний срок сохраняемости в заводской упаковке в отапливаемом помещении - не менее 6 лет.2.1. В стандартах ОТТ требования по надежности приводят в виде предельно допустимых значений ПН для изделий данной группы.2.2. В стандартах видов ОТУ(ТУ) и в ТУ требования по надежности устанавливают в виде предельно допустимых значений тех показателей, которые контролируют при изготовлении изделии данной группы, и приводят в качестве справочных значения показателей, заданных в ТЗ на разработку изделия, но в процессе изготовления не контролируемых.3. Во втором пункте приводят определения (критерии) отказов и предельного состояния, а также понятия "выходной эффект" или "эффективность изделия", если в качестве основного ПН задан коэффициент сохранения эффективности K эф).Рекомендуемые формулировки:Предельным состоянием

считают...Отказом

считают …Выходной эффект оценивают в...Эффективность

равна …Пример 1.Предельным состоянием автомобиля считают:деформацию или повреждение рамы, не устранимые в эксплуатирующих организациях;необходимость одновременной замены двух и более основных агрегатов;превышение годовой суммарной стоимости технического обслуживания и текущих ремонтов на... руб.Пример 2.Отказом автомобиля считают:заклинивание коленчатого вала двигателя;снижение мощности двигателя ниже...;дымление двигателя на средних и больших оборотах;падение давления в шине, прокол шины и др.Пример 3.Выходной эффект передвижной дизель-электростанции оценивают выработкой заданного количества электроэнергии за заданное время с установленными параметрами качества.4. В третьем пункте приводят общие требования к методам оценки надежности и исходные данные для оценки соответствия изделий требованиям по надежности каждым из методов.Рекомендуемая формулировка:"Соответствие

требованиям по надежности, установленным в пп. …, на этапе проектирования оценивают расчетным методом с использованием данных о надежности комплектующих изделий по

;на этапе предварительных испытаний - расчетно-экспериментальным методом по

, принимая значения доверительной вероятности не менее. ...;на этапе серийного производства контрольными испытаниями по

,используя следующие исходные данные для планирования испытаний:браковочный уровень R b (указывают значения);риск заказчика В (указывают значения);приемочный уровень R a (указывают значения);риск поставщика a (указывают значения).В отдельных случаях допускался использование других исходных данных в соответствии с действующей НТД.5. В четвертом пункте раздела приводят, при необходимости, требования и ограничения по способам обеспечения заданных значений ПН (в соответствиис пп. 1.9-1.11 настоящего стандарта).

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Государственным комитетом СССР по управлению качеством продукции и стандартам РАЗРАБОТЧИКИ Н.О. Демидович, канд. техн. наук (руководитель темы); Л.Г. Смоляницкая; А.Я. Резиновский, канд. техн. наук; А.Л. Раскин; М.В. Журцев, канд. техн. наук; Э.В. Дзиркал, канд техн. наук; В.В. Юхневич; А.К. Петров; Т.В. Невежина; В.П. Чаган; Н.Г. Моисеев; Г.И. Лебедева; Н.С. Федулова 2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 29.12.90 № 3552 3. СРОК ПРОВЕРКИ - 1996 г. 4. ВЗАМЕН РД 50-650-87 5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

1. Основные положения. 1

2. Порядок задания требований по надежности на различных стадиях жизненного цикла изделий. 3

3. Выбор номенклатуры задаваемых пн.. 4

4. Выбор и обоснование значений пн.. 6

5. Правила установления критериев отказов и предельных состояний. 6

Приложение 1 Условные обозначения, применяемые в настоящем стандарте. 7

Приложение 2 Примеры возможных модификаций и определений стандартизованных показателей. 7

Приложение 3 Методика выбора номенклатуры задаваемых пн.. 8

Приложение 4 Примеры выбора номенклатуры задаваемых показателей. 10

Приложение 5 Методические указания по обоснованию значений (норм) задаваемых пн.. 11

Приложение 6 Примеры типичных критериев отказов и предельных состояний. 15

Приложение 7 Примеры построения и изложения разделов "требования по надежности" в ттз (тз), ту, стандартах видов отт (оту) и ту.. 15

Главная > Экономика

Гост требования к расчету надежности. Примеры типичных критериев отказов и предельных состояний

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

3 Определения

4 Основные положения

ПРИЛОЖЕНИЕ А (справочное). МЕТОДЫ РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ И ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИХ ПРИМЕНЕНИЮ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б (справочное). Перечень справочников, нормативных и методических документов по расчету надежности

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2. ПОРЯДОК ЗАДАНИЯ ТРЕБОВАНИЙ ПО НАДЕЖНОСТИ НА РАЗЛИЧНЫХ СТАДИЯХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ИЗДЕЛИЙ

3. ВЫБОР НОМЕНКЛАТУРЫ ЗАДАВАЕМЫХ ПН

4. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ЗНАЧЕНИЙ ПН

5. ПРАВИЛА УСТАНОВЛЕНИЯ КРИТЕРИЕВ ОТКАЗОВ И ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В НАСТОЯЩЕМ СТАНДАРТЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ПРИМЕРЫ ВОЗМОЖНЫХ МОДИФИКАЦИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЙ СТАНДАРТИЗОВАННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

МЕТОДИКА ВЫБОРА НОМЕНКЛАТУРЫ ЗАДАВАЕМЫХ ПН

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

ПРИМЕРЫ ВЫБОРА НОМЕНКЛАТУРЫ ЗАДАВАЕМЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

приложение 5

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОБОСНОВАНИЮ ЗНАЧЕНИЙ (НОРМ) ЗАДАВАЕМЫХ ПН

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

ПРИМЕРЫ ТИПИЧНЫХ КРИТЕРИЕВ ОТКАЗОВ И ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

ПРИМЕРЫ ПОСТРОЕНИЯ И ИЗЛОЖЕНИЯ РАЗДЕЛОВ "ТРЕБОВАНИЯ ПО НАДЕЖНОСТИ" В ТТЗ (ТЗ), ТУ, СТАНДАРТАХ ВИДОВ ОТТ (ОТУ) И ТУ

Рекомендуем также