Термины работоспособности объектов техники

Аннотация

Б.Г. Волик — Термины работоспособности объектов техники Обсуждаются определения терминов надѐжность, живучесть, эффективность, безопасность, применяемых для анализа работоспособности объектов техники..

Введение

Цель настоящего доклада способствовать достижению общественного согласия специалистов в толковании терминов свойств технических объектов, определяющих их работоспособность. Она инициирована публикациями [1] и [8], а также дискуссией на семинаре Г.В.Дружинина в МИИТе. Но в большей степени, стремлением системно подойти к терминологической проблеме, относящейся к анализу работоспособности объектов техники.

Работоспособность и определяющие еѐ свойства объектов техники

Работоспособность основополагающее качество объектов техники. Подчеркнѐм, что на разных этапах жизненного цикла объектов их работоспособность определяют разные свойства. Одни – на начальном этапе до момента ввода объекта в эксплуатацию, другие – на этапе эксплуатации. На начальном этапе подтверждается принципиальная способность объекта выполнять предписанные функции. Эту способность объекта назовѐмфункциональной работоспособностью. Она зависит от совокупности свойств, которые проявляются уже на этапе функциональных испытаний и ввода в эксплуатацию объекта. Например, для управляющих систем их функциональная работоспособность определяется устойчивостью, временем регулирования, достижимостью, параметрической грубостью и другими свойствами, отражающими точность и динамику управления. На этапе эксплуатации, для большинства объектов относительно длительном, подтверждается способность объекта сохранять на достаточном уровне функциональную работоспособность. Эту способность объекта назовѐм эксплуатационной работоспособностью. Она определяется свойствами: надѐжность, живучесть, безопасность, эффективность.

Общее и различия свойств надѐжность, живучесть, эффективность, безопасность.

Анализ публикаций и проектных материалов показывает, что пока ещѐ не достигнуто системное, достаточно согласованное толкование совокупности свойств объектов техники, характеризующих их эксплуатационную работоспособность. Эти свойства хорошо известны - это надѐжность,живучесть, эффективность и безопасность. Они определяют разные стороны изменений работоспособности объекта. Одни основываются на анализе источников нарушений работоспособности, другие – на анализе их последствий. Источники нарушений работоспособности хорошо изучены. Для целей анализа и обеспечения работоспособности объектов полезно различать внутренние и внешние источники. Внутренние: отказы технических средств объекта, ошибки в программах функционирования и эксплуатации, нарушения координации протекающих в объекте процессов, ошибки управляющего и обслуживающего персонала. Внешние: случайные и/или преднамеренные воздействия на объект, способные нарушить его работоспособность. Наличие внутренних и внешних источников нарушений работоспособности является объективной реальностью эксплуатации объектов. Поэтомуспособность объектов сохранять в этих условиях работоспособность мы определяем как их свойство [2]. По отношению к внутренним источникам это свойство названо надѐжностью. По отношению к внешним источникам – живучестью. Последствия нарушений работоспособности по существу являются источником какого-либо ущерба той надсистемы, элементом которой является рассматриваемый объект. В зависимости от структуры и качества элементов объектов одного и того же назначения, нарушения их работоспособности будут сопровождаться различными последствиями по видам и объѐмам ущерба. С другой стороны, один и тот же объект, применѐнный в разных надсистемах, может также приводить к различным последствиям при нарушениях его работоспособности. Но, несмотря на многообразие возможных последствий нарушений работоспособности, их можно обобщить в две принципиально различные группы. А. Потери целевой отдачи [3] объекта. Это частичное или полное невыполнение предписанных функций, финансовые или материальные потери. Б. Потери здоровья или жизни персонала и населения, попадающих в зону действия поражающих факторов объекта, ущерб окружающей среде сверх установленных норм. Последствия группы А определяют свойство названное эффективностью, а группы Б – безопасностью. Следуя, в основном [2], обсудим названные четыре свойства, характеризующие эксплутационную работоспособность объектов техники. На прилагаемом рисунке схематично показана связь обсуждаемых понятий.

О надѐжности

Надѐжность – важнейшее свойство, определяющее работоспособность технических объектов. В толковании термина надѐжность у нас в стране было достигнуто почти полное согласие специалистов, зафиксированное в [4]. Проводимая в настоящее время работа по гармонизации отечественных стандартов смеждународными (МЭК) не завершена, и к чему она приведѐт пока не ясно. Поэтому мы будем ориентироваться на определениятерминологического сборника [2]. НАДЁЖНОСТЬ – свойство объекта сохранять на заданном интервале времени эксплуатации в установленных пределах структуру, значения признаков и параметров, характеризующих его способность выполнять заданные функции в заданных штатных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки. Количественная оценка уровня любого свойства возможна посредством формулирования показателей, отражающих зависимость свойства от определяющих параметров (характеристик) объекта. Для оценки надѐжности введен ряд повсеместно применяемых показателей, таких как вероятность безотказной работы, наработка до отказа, интенсивность и параметр потока отказов, коэффициент готовности и др.

О живучести

Термин живучесть в литературе имеет широкое толкование. В технику, по-видимому, он был введѐн в XIX веке адмиралом С.О.Макаровым для оценки работоспособности (непотопляемости) кораблей при воздействии на них поражающих средств противника. Значительный вклад в развитие толкования этого термина и разработку методов количественной оценки внѐс адмирал И.А.Рябинин [5]. Следуя [2], ЖИВУЧЕСТЬ – свойство объекта выполнять заданные функции, хотя бы в минимальном допустимом объѐме, при внешних неблагоприятных воздействиях (НВ) на него не предусмотренных заданными штатными условиями применения по назначению. В приведенном определении под объѐмом понимается как значение характеристик целевой отдачи объекта, так и продолжительность сохранения этого значения. Другая особенность свойства живучесть заключается в том, что оно может оцениваться и вероятностными методами, и детерминированными. В первом случае, естественно, применяются вероятностные показатели типа условная вероятность уязвимости [6]. Во втором случае (по А.В.Антонову) – либо как пороговое значение определяющей характеристики внешнего воздействия, соответствующее выходу за пределы минимального допустимого объѐма (уровня) заданной функции объекта, либо как пороговое значение характеристики - индикатора объекта, соответствующее минимальному допустимому объѐму (уровню) заданной функции объекта. НВ имеют разную физическую природу. Это воздействия взрывной волны, термическое воздействие пожаров, затопление водой, прерывание электропитания или других энергоносителей и другие воздействия, не предусмотренные номинальными условиями эксплуатации объекта. Отличительная особенность моделей анализа живучести – необходимость количественной оценки стойкости элементов объекта к прогнозируемым НВ и возможности противодействия этим НВ.

Литература

1. Алпеев А.С. Проблемы корректного определения термина риск и терминов на его основе.// Надѐжность. – 2005, №1. С. 53 – 59.
2. Теория управления, терминология. Сб. рекомендуемых терминов. Ответ.ред. Волик Б.Г. М.: Наука, 1988.
3. Гличев А.В. Экономическая эффективность технических систем. – М.: Экономика, 1971.
4. ГОСТ 27.002-89. Надѐжность в технике. Термины и определения.
5. Рябинин И.А. Теоретические основы проектирования электроэнергетических систем кораблей. – Л.: ВМОЛА, 1963.
6. Волик Б.Г., Рябинин И.А. Эффективность, надѐжность и живучесть управляющих систем.// Автоматика и телемеханика. – 1984, №12. С. 151-160.
7. Волик Б.Г. Проблемы анализа техногенной безопасности.// Автоматика и телемеханика. – 2002, №12. С. 174-180.
8. Рябинин И.А. Научная школа Моделирование и анализ безопасности и риска в сложных системах и еѐ смысл. – Труды международной научной школы МА БР-2004/ ГОУ ВПО СПБГУАП. СПБ, 2004.