Надежность как комплексное свойство

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3

2.2. Надежность как комплексное свойство

2.2.1. Общие положения

Как уже отмечалось, термин надежность давно и широко применяется человеком, однако научное его осмысление как понятия началось сравнительно недавно, несколько десятилетий назад. Это было связано с появлением потребности создания не просто машин, техники, а эффективной техники. Выделенный существенный процесс в объектах – поток отказов и восстановлений – оказался недостаточным. Возникла потребность связать его с эффективностью работы объекта.

Для этого и потребовалось введение современного понятия "надежность" как элемента более общего понятия "эффективность". Назначением его стало связать поток отказов и восстановлений с выполняемыми объектом функциями с позиций существенности этой связки для эффективности использования объекта. В итоге сегодня надежность – это свойство объекта выполнять во времени заданные функции в заданном объеме при определенных условиях эксплуатации.

В данной формулировке отражена главная суть понятия надежности. Во-первых, это свойство объекта, во-вторых, о надежности можно говорить, если определены или оговорены: 1) функции объекта, 2) объем этих функций, 3) условия, в которых находится объект. Отсутствие хотя бы одного из этих условий делает неопределенными какие-либо суждения по поводу надежности.

Если например, предприятие заключило с энергоснабжающей организацией договор на поставку электроэнергии, то это лишь обозначение функции – поставка электроэнергии. Она может осуществляться в любом размере, что будет выполнением заданной функции. При поставке меньше необходимого количества (в том числе и нулевого) претензий по ненадежности не может быть. Для их появления в договоре необходимо отразить объем поставляемой электроэнергии, график поставки и т.д.

Но и этого недостаточно для предъявления требований по надежности. Если не указаны условия поставки, например форма и сроки оплаты, необходимые параметры качества электроэнергии и т.п., то и здесь нет возможности предъявить претензии по надежности.

Такое понимание надежности показывает, что оно является достаточно сложным свойством. Поэтому его можно представить в виде системы более простых свойств. Это представление необходимо как для более конструктивного его изучения, так и для обеспечения надежности при создании и функционировании тех или иных объектов и систем.

При решении многих задач в системах электроснабжения приходится иметь дело не только с техническими изделиями и объектами, но и с более сложными человеко-машинными объектами, системами, обладающими гораздо большим разнообразием существенных свойств, чем просто изделие и даже технический объект. Поэтому важно перечислить, определить отдельные подсвойства надежности и структурировать их, установив определенные отношения и связи между ними.

2.2.2. Структурирование надежности

Структуризацию сложного свойства надежности можно провести на основе классификации отдельных более простых свойств по определенным основаниям. В качестве таких оснований целесообразно выбрать надежностные процессы в объектах и условия их функционирования. Рассмотрим сначала классификацию по процессам.

Из рис. 2.3 видно, что общий процесс функционирования объекта характеризуется двумя чередующимися периодами – работоспособным и неработоспособным (периодом восстановления работоспособности). Поэтому выделим два более простых свойства надежности первого уровня: безотказность и восстанавливаемость.

Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение заданного времени или заданной наработки.

Восстанавливаемость – свойство объекта быть приспособленным к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов и их устранению.

Отказы и восстановления могут иметь различные причины и разный характер. Так, отказ объекта может быть связан с потерей уровня его работоспособности, а может – с потерей устойчивости либо с развитием аварийного процесса. Соответственно и восстановление после таких отказов происходит по разному. Поэтому при потере устойчивости и восстановлении системы и режима после нее говорят о свойстве устойчивоспособности, а в случае развития аварийного процесса и восстановления после него – о свойстве живучести.

Готовность – свойство объекта удовлетворять требования потребителей в пределах заданных значений и ограничений на поставки электроэнергии с учетом запланированных и незапланированных перерывов в работе его элементов и эксплуатационных ограничений.

Устойчивоспособность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность (устойчивость к возмущениям) в течение заданного времени или заданной наработки до выхода значений параметров за допустимую область без повреждения объекта и восстанавливать доаварийный режим или близкий к нему.

Живучесть – свойство объекта (системы) противостоять возмущениям, не допуская их каскадного развития с массовыми нарушениями питания потребителей, и восстанавливать доаварийный режим или близкий к нему.

При отказах и восстановлениях, особенно связанных с устойчивоспособностью и живучестью объекта, важное значение имеет свойство управляемости.

Управляемость – свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению выхода значений параметров режима за допустимую область и возврату их в эту область средствами управления.

Таким образом, безотказность связана с отказами работоспособности, либо с отказами по устойчивоспособности (нарушениями устойчивости), либо с отказами по живучести (каскадным развитием аварии).

Восстанавливаемость можно представить, как минимум, двумя более простыми: ремонтопригодность и управляемость.

Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения повреждений и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов.

Управляемость уже определена.

Перейдем теперь к классификации свойств надежности по условиям функционирования объектов. Здесь весь спектр условий можно разделить, как минимум, на три части: обычные или ординарные, особые или неординарные, специальные условия хранения и транспортирования объекта.

Обычные или ординарные условия определяются ежедневно, еженедельно, ежемесячно, ежегодно повторяющимися климатическими, техногенными и другими воздействиями, возмущениями на объект, характерными режимами его загрузки.

Особые или неординарные условия появляются значительно реже первых и обусловливаются ураганами, землетрясениями, военными действиями и другими катаклизмами, при которых на объект действуют значительные возмущения и на которые он, как правило, не рассчитывался. Для систем электроснабжения к таким неординарным воздействиям относятся и системные аварии, происходящие, например, при резком снижении частоты и приводящие к массовому отключению потребителей действием АЧР, с возможностью возникновения лавины напряжения и т.п. Неординарные условия связаны с живучестью системы электроснабжения.

В определенном плане при таких неординарных возмущениях имеет смысл говорить о предельном состоянии для системы электроснабжения в целом, которое определяется возможностями удержать параметры режима в допустимой области и сохранить электроснабжение наиболее ответственных потребителей.

Специфические условия хранения и транспортирования создают специфику для проявления свойств объекта и связаны с сохраняемостью.

Сохраняемость – свойство объекта сохранять свои функции безотказности и восстанавливаемости в течение и после хранения и (или) транспортирования.

При рассмотрении времени "жизни" объекта (см. рис. 2.2) обычно говорят о его долговечности.

Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность в течение заданного времени или заданной наработки до наступления предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов.

Для систем электроснабжения как специфических объектов энергетики с учетом их специфики возможно выделение дополнительных свойств надежности. Один из аспектов – отражение выполняемых системами электроснабжения функций. Главная функция систем электроснабжения – снабжение потребителей электроэнергией. Обычно надежность выполнения этой функции обозначают как надежность электроснабжения.

Надежность электроснабжения – свойство надежности объекта электроэнергетики относительно его функции электроснабжения в заданном объеме.

У специалистов-электроэнергетиков иногда встречаются термины структурная надежность и режимная надежность. Первый термин обозначает надежность в условиях, когда объем выполняемых функций не важен. Здесь область допустимых значений переменных состояния содержит только структурные характеристики, а режимные параметры учитываются приближенно. Режимная надежность, наоборот, рассматривает надежность только в области режимных параметров, а значения структурных характеристик считаются заданными и неизменными.

Возможна также классификация свойств надежности по длительности интервала Т, на котором она рассматривается. В этом смысле можно говорить, например, о долгосрочной или стратегической (год и более), краткосрочной (месяц – сутки), коммутационной (на интервале выполнения коммутационных операций в схеме) надежности и т.п.

На рис. 2.5 приведена структура понятий, отражающих специфику свойства надежности систем электроснабжения. Каждый элемент в этой структуре, в свою очередь, может быть представлен при необходимости системой понятий, детализирующих данный.

Рис. 2.5. Структуризация комплексного свойства "надежность"

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Тактические действия в защите

История Олимпийских игр

История развития права интеллектуальной собственности