Виды надежности

Факторы:

· аппаратура

· программное обеспечение (совокупность системных и прикладных программ)

· информационное обеспечение (информация, которая хранится или передается)

· человек (администратор, управленец, оператор, обслуживающий персонал)

Виды надежности:

· аппаратурная (структурная)

· программная

· информационная

· надежность системы, обусловленная человеческим фактором

· функциональная – надежность выполнения отдельных функций, возлагаемых на систему

Надежность – способность объекта выполнять некоторые функции в течении некоторого времени. Это такое свойство объекта, которое можно рассматривать только во времени.

Надежность – комплексное свойство

- Это способность объекта выполнять определенные функции (безотказность)

- Приспособленность к ремонту, к восстановлению (ремонтопригодность)

- Долговечность (срок службы – годы, технический ресурс - часы)

- Сохраняемость

- достоверность передачи данных

- Живучесть – способность выполнять функцию в неблагоприятных условиях

Предмет теории надежности – изучение причин, вызывающих отказы объектов, определение закономерностей, которым подчиняются отказы объекта, разработка способов количественной оценки надежности, методов расчета и испытаний на надежность, разработка путей и средств повышения надежности, разработка методов синтеза сложных систем по критериям надежности.

Надежность АСОИУ - свойство системы сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки.

Надежность как сложное свойство в зависимости от назначения объекта и условий его применения состоит из сочетаний свойств: безотказности, ремонтопригодности, долговечности и сохраняемости. Для АСОИУ из этих свойств наиболее важны три первые.

Безотказность - одно из самых важных свойств надежности элементов и подсистем АСОИУ. Безотказность - это свойство элементов, систем и ЯЭУ в целом сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки. Обычно безотказность рассматривается применительно к режиму эксплуатации объекта. При оценке безотказности объекта перерывы в его работе (плановые и внеплановые) не учитываются.

Безотказность характеризуется техническим состоянием объекта: исправностью, неисправностью, работоспособностью, неработоспособностью, дефектом, повреждением, отказом. Каждое из этих состояний характеризуется совокупностью значений параметров, описывающих состояние элемента АСОИУ, и качественных признаков. Номенклатура этих параметров и признаков, а также пределы допустимых их изменений устанавливаются нормативной документацией на объект.

Исправное состояние элемента АСОИУ - это такое состояние, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и конструкторской документации. В противоположность этому, неисправное состояние элемента АСОИУ - это состояние, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и конструкторской документации. При работоспособном состоянии элемента ЯЭУ значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и конструкторской документации. Если значения хотя бы одного параметра, характеризующего способность элемента ЯЭУ выполнять заданные функции, не соответствуют требованиям нормативно-технической и конструкторской документации, то такое состояние называется неработоспособным. А событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния элемента ЯЭУ, называется отказом. Событие, состоящее в нарушении исправного состояния элемента ЯЭУ, но при сохранении его работоспособного состояния, носит название повреждения (дефект).

Границы между исправным и неисправным, между работоспособным и неработоспособным состояниями обычно условны и представляют собой, в основном, совокупность определенных значений параметров элементов ЯЭУ. Эти значения одновременно являются границами соответствующих допусков. Работоспособность и неработоспособность могут быть как полными, так и частичными. Если элемент ЯЭУ полностью работоспособен, то в определенных условиях эксплуатации возможно достижение максимальной эффективности его применения. Эффективность применения в тех же условиях частично работоспособного объекта меньше максимально возможной, но значения ее показателей еще находятся в пределах, установленных для такого функционирования, которое считается нормальным для данного элемента ЯЭУ.

Работоспособность должна рассматриваться применительно к определенным внешним условиям эксплуатации элемента ЯЭУ. Элемент, работоспособный в одних условиях, может, оставаясь исправным, оказаться неработоспособным в других условиях.

Переход элементов ЯЭУ из одного состояния в другое обычно происходит вследствие повреждения или отказа. Общая схема состояний и событий приведена на рис.1.1. Работоспособный элемент ЯЭУ в отличие от исправного должен удовлетворять лишь тем требованиям нормативно-технической и конструкторской документации, выполнение которых обеспечивает нормальное его применение по назначению. Очевидно, что работоспособный элемент может быть неисправным, например, не удовлетворять эстетическим требованиям, если ухудшение внешнего вида не препятствует его применению по назначению. Переход элемента из исправного состояния в неисправное происходит вследствие дефектов. Термин «дефект» применяют, в основном, на этапах изготовления и ремонта. В этих случаях требуется учитывать отдельно каждое конкретное несоответствие объекта требованиям, установленным нормативной документацией. Термин «неисправность» применяется при эксплуатации элементов ЯЭУ, когда требуется учитывать изменение технического состояния элементов не зависимо от числа обнаруженных дефек-тов. Находясь в неисправном состоянии, элемент ЯЭУ имеет один или несколько определенных дефектов. В этом плане возможно представление состояний элементов ЯЭУ в виде рис.1.2.

Ремонтопригодность - это свойство элементов ЯЭУ, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин отказов, повреждений и восстановлению работоспособного со стояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Ремонтопригодность представляет собой совокупность технологичности при техническом обслуживании и ремонтной технологичности элементов ЯЭУ. Свойство ремонтопригодности полностью определяется его конструкцией, то есть предусматривается и обеспечивается при разработке, изготовлении и монтаже элементов ЯЭУ с учетом будущего целесообразного уровня их восстановления, который определяется соотношением ремонтопригодности и внешних условий для выполнения ремонта, в том числе устанавливаемых для этого пределов соответствующих затрат. Отсюда происходит относительность деления элементов ЯЭУ на восстанавливаемые и невосстанавливаемые применительно к определенным внешним условиям (точнее, на подлежащие и не подлежащие восстановлению). Один и тот же элемент в зависимости от окружающих условий и этапов эксплуатации может считаться восстанавливаемым или невосстанавливаемым. Например, доступность для выполнения ремонта ряда элементов активной зоны и внутриреакторных элементов корпусных ВВР во время работы практически ограничена, и эти элементы при работе реактора на мощности относят к невосстанавливаемым. То же самое можно сказать и относительно ряда элементов теплообменников и парогенераторов (ПГ) быстрых реакторов, элементов ГЦН.

Для многих элементов ЯЭУ свойство восстанавливаемости целесообразно рассматривать однозначно (безусловно) на всем периоде их существования. Например, элементы ЯЭУ типа труб ПГ в случае их прожога, твэлы при разгерметизации, кинескопы дисплейных модулей «Орион», ДМ-2000, РМОТ в АСУ ТП ЯЭУ и другие практически всегда относятся к невосстанавливаемым объектам, а корпус ВВЭР, ГЦН, трубопроводы большого диаметра и т.п. - к восстанавливаемым.

Таким образом, деление элементов ЯЭУ на восстанавливаемые и невосстанавливаемые зависит от рассматриваемой ситуации и в значительной степени условно. Однако необходимо и безусловное деление этих же элементов на вообще доступные для ремонта и не подлежащие ему применительно ко всему времени их существования, то есть на ремонтируемые и неремонтируемые. Деление по обоим признакам для многих элементов ЯЭУ совпадает: ремонтируемый элемент может быть восстанавливаемым на протяжении всего срока его службы, а неремонтируемый элемент остается невосстанавливаемым в течение всего времени его существования. Однако имеются ремонтируемые объекты, которые в определенных ситуациях в случае возникновения отказа в течение данного интервала времени (например, времени кампании) не подлежат восстановлению. С другой стороны, есть неремонтируемые элементы, обладающие самовосстанавливаемостью работоспособности в случае возникновения некоторых отказов, в частности, при наличии резервных элементов и соответствующих автоматических устройств, осуществляющих в таких случаях переход на использование резерва (например, элементы СУЗ и других подсистем АСУ ТП ЯЭУ).

Следовательно, при формулировании и решении задач обеспечения, прогнозирования и оценивания надежности существенное практическое значение имеет решение, которое должно приниматься в случае отказа элемента ЯЭУ - восстанавливать его или нет. Отнесение элемента ЯЭУ к восстанавливаемым или невосстанавливаемым влечет за собой выбор определенных показателей надежности. Например, очевидно, что для невосстанавливаемого элемента ЯЭУ не имеет смысла такой показатель надежности как среднее время восстановления.

Долговечность - это свойство элементов ЯЭУ сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Предельное состояние объекта характеризуется таким состоянием, при котором дальнейшее его применение по назначению недопустимо или нецелесообразно, либо восстановление исправного или работоспособного состояний невозможно или нецелесообразно. Критерием предельного состояния служит признак или совокупность признаков предельного состояния элемента ЯЭУ, установленный в нормативно-технической и конструкторской документации. Элемент ЯЭУ может перейти в предельное состояние, оставаясь работоспособным, если его дальнейшее применение по назначению станет недопустимым по требованиям безопасности, экономичности или эффективности.

Переход элемента ЯЭУ в предельное состояние влечет за собой временное или окончательное прекращение его эксплуатации. Для неремонтируемых элементов ЯЭУ имеет место предельное состояние двух видов. Первый вид совпадает с неработоспособным состоянием. Второй вид предельного состояния обусловлен тем обстоятельством, что, начиная с некоторого момента времени, дальнейшая эксплуатация пока еще работоспособного элемента согласно определенным критериям оказывается недопустимой в связи с безопасностью. Переход неремонтируемого элемента ЯЭУ в предельное состояние второго вида происходит раньше момента возникновения отказа. Для ремонтируемых элементов ЯЭУ можно выделить три вида предельных состояний. Для двух видов требуется капитальный или средний ремонт, то есть временное прекращение эксплуатации. Третий вид предельного состояния предполагает окончательное прекращение эксплуатации элемента ЯЭУ.

Таким образом, в общем случае долговечность элементов ЯЭУ, измеряемая техническим ресурсом, либо сроком службы, ограничена не отказом объекта, а переходом в предельное состояние, что означает возникновение необходимости в капитальном или среднем ремонтах либо вообще невозможность дальнейшей эксплуатации.

Одним из центральных понятий теории надежности является понятие «наработка», так как отказы и переходы в предельное состояние элементов ЯЭУ обусловлены, в основном, их работой. Под наработкой понимается продолжительность или объем работы элемента ЯЭУ. Наработка измеряется в единицах времени и единицах объема выполненной работы. Элемент ЯЭУ может работать непрерывно (за исключением вынужденных перерывов, обусловленных возникновением отказа и ремонтом) или с перерывами, не обусловленными изменением технического состояния. Во втором случае различают непрерывную и суммарную наработку. Оба вида наработки могут представлять собой случайные и детерминированные величины (например, наработка за смену в случае отсутствия вынужденных простоев). Суммарную наработку в ряде случаев сопоставляют с определенным интервалом календарного времени. Если элемент ЯЭУ работает в различные интервалы времени с различной нагрузкой (на разных уровнях мощности), различают непрерывную и суммарную наработку для каждого вида или степени нагрузки (для разного уровня мощности). Кроме упомянутых видов наработки применяют термины «наработка до отказа», «наработка между отказами», «ресурс», «срок службы».

Наработка до отказа - это наработка элемента ЯЭУ от начала его эксплуатации до возникновения первого отказа. Наработка между отказами - это наработка элемента ЯЭУ от окончания восстановления его работоспособного состояния после отказа до возникновения следующего отказа. Под техническим ресурсом понимается наработка элемента ЯЭУ от начала его эксплуатации или ее возобновления после ремонта определенного вида до перехода в предельное состояние. Срок службы - календарная продолжительность от начала эксплуатации элемента ЯЭУ или возобновления после ремонта определенного вида до перехода в предельное состояние. Наработка до отказа, наработка между отказами и ресурс - всегда случайные величины. Параметры их распределений служат показателями безотказности и долговечности.

Наработка до отказа характеризует безотказность как неремонтируемых (невосстанавливаемых), так и ремонтируемых (восстанавливаемых) элементов ЯЭУ. Наработка между отказами определяется продолжительностью работы элемента ЯЭУ от i-го до (i+1)-го отказа, где i = 1, 2,...Эта наработка относится только к восстанавливаемым элементам ЯЭУ.

Физический смысл ресурса - зона возможной наработки элемента ЯЭУ. Для неремонтируемых элементов он совпадает с запасом нахождения в работоспособном состоянии при эксплуатации, если переход в предельное состояние обусловлен только возникновением отказа. Начало отсчета наработки, образующей ресурс, может совпадать с началом эксплуатации элемента ЯЭУ, либо после выполнения ремонта. В каждый момент времени можно различать две части любого ресурса: израсходованную к этому моменту в виде состоявшейся суммарной наработки и оставшуюся до перехода в предельное состояние. Остаточный ресурс оценивают ориентировочно, поскольку ресурс в целом является случайной величиной. Как всякая случайная величина, ресурс полностью характеризуется распределением вероятностей. Параметры этого распределения служат показателями долговечности (средний и гамма-процентный ресурсы). Все сказанное о видах ресурса в полной мере относится и к видам срока службы, за исключением того, что срок службы в отличие от ресурса измеряется календарным временем. Соотношение значений ресурса и срока службы одного и того же вида зависит от распределения наработки в непрерывном времени, то есть от интенсивности эксплуатации элемента ЯЭУ.

Сохраняемость - это свойство объекта сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и(или) транспортирования. Проблема сохраняемости для большинства элементов ЯЭУ не стоит достаточно остро по сравнению с обеспечением трех первых свойств надежности. Однако для подвижных ЯЭУ вопросы обеспечения надежности при транспортировании весьма важны.