Оценка надежности по данным эксплуатации.

Существует два способа опытной оценки количественных характеристик надежности [3]: по результатам специальных испытаний на надежность и по результатам наблюдений за работой объекта в реальных условиях эксплуатации. Эти оба способа имеют свои достоинства и недостатки.

Проведение испытаний на надежность связано с большими трудностями имитации внешних условий и режимов работы, с большой стоимостью организации и проведения испытаний, а часто и с невозможностью их проведения по различным причинам. Однако при таких испытаниях удается получить наиболее полные и разносторонние данные о надежности изделий.

При втором способе стоимость работ по оценке надежности значительно ниже, чем при первом, не требуется имитации условий эксплуатации и режимов работы, не требуется пересчета показателей надежности с лабораторных условий на эксплуатационные. Показатели надежности, полученные на основе эксплуатационной информации, имеют порою решающее значение, особенно для сложных объектов с большим сроком службы, для которых пока нет проверенных способов определять показатели надежности другим путем.

При оценке показателей надежности судового оборудования по данным эксплуатации необходимо учитывать следующие особенности:

-количество судов и судовых технических средств, с которых поступает информация о надежности в процессе эксплуатации, может изменяться;

-по судовым эксплуатационным документам для большей части оборудования можно установить лишь общее количество отказов за определенный период эксплуатации, но не промежутки времени между отказами;

-отказы судового оборудования могут возникать как во время работы, так и в нерабочие периоды эксплуатации (под воздействием внешних климатических и механических нагрузок).

Стремление получить оценку надежности в возможно короткий срок приводит к тому, что определение показателей производится при ограниченном, а порою незначительном количестве исходной информации. В этих условиях следует помнить основное свойство статистических оценок: чем меньшее количество данных использовано при определении показателя, тем ниже точность оценки при заданном уровне достоверности. Точность выборочных оценок показателей надежности определяется с помощью доверительных интервалов.

В предыдущих параграфах были рассмотрены общие расчетные формулы для определения показателей надежности. Однако при оценке надежности реальных объектов по эксплуатационным данным эти формулы получают дальнейшую конкретизацию.

Рассмотрим, как можно использовать эксплуатационные данные об отказах для определения параметра потока отказов судового оборудования, его изменения в процессе эксплуатации и его зависимости от режимов работы и внешних условий.

Общая формула с учетом изменяющегося в процессе эксплуатации количества наблюдаемых объектов и нерегулярного получения информации с судов может быть представлена в следующем виде:

ω_i(t) = Σm_ij / ∆t Σn_ij,

где: m_ij и n_ij - количество отказов и количество объектов рассматриваемого типа в i-м промежутке времени длительностью ∆t на j-м судне;

Рассчитав ω_iза ряд последовательных интервалов времени (например, кварталов), получим ступенчатый график (гистограмму) изменения параметра потока отказов в процессе эксплуатации.

Чтобы установить зависимость безотказности объекта от режимов работы и условий эксплуатации, необходимо определить установившееся значение ω_уст для каждой из групп отказов с учетом доминирующих факторов их возникновения. Например, ω_p - для рабочих отказов, т. е. отказов, возникших под воздействием рабочих нагрузок, и ω_н - для нерабочих отказов, вызванных воздействием факторов окружающей среды - внешней вибрации, температуры, влажности и т. д.; в свою очередь, нерабочие отказы могут быть разбиты на тропические и умеренные в зависимости от климатической зоны, в которой находилось судно при возникновении отказов. Для этих подгрупп определяют значения ω_н.тр и ω_нум. При расчетах следует иметь в виду, что для ω_р, как правило, ∆t принимается в часах работы (наработки), а для ω_н - в единицах времени эксплуатации (квартал, месяц, час).

Результаты такого раздельного анализа могут быть использованы для сравнения надежности объектов, однотипных по назначению, но различных по исполнению и условиям эксплуатации. В качестве сравниваемого показателя целесообразно принять параметр общего потока отказов, приведенный к одинаковым условиям эксплуатации:

ω_об = ω_рk_и + ω_нтрk_тр + ω_нумk_ум,

где: k_и - коэффициент использования объекта или доля времени работы объекта в общем времени эксплуатации;

k_тр,k_ум - соответственно коэффициенты времени эксплуатации объекта (судна) в зонах тропического и умеренного климата.

Эта же формула может быть использована также для определения (прогнозирования) надежности судового оборудования при эксплуатации на различных линиях. Для этого достаточно подставить в формулу коэффициенты времени, соответствующие условиям эксплуатации на выбранных направлениях, линиях плавания. Значения k_иизменяются в широких пределах: 0,005 - для шпилей и брашпилей; 0,06÷0,08 - для грузовых кранов и лебедок; 0,3÷0,4 - для механизмов ходового режима; 0,8÷1 - для распредустройств, освещения, некоторых вентиляторов.

Время Т_вiи трудоемкость H_вi- восстановления после отказа зависят от многих факторов: вида (характера) отказа, конструктивных особенностей объекта, наличия приспособлений и специнструмента, количества и квалификации персонала и т.д. Поэтому среднее время ¯Т_в и средняя трудоемкость Н_вi восстановления определяются как характеристики центра распределения случайных величин. Их положение между наименьшим и наибольшим значениями, наблюдаемыми на практике, зависит от закона распределения. Чаще других здесь применяются экспоненциальное и логарифмически нормальное распределения.

Производя оценку показателей ремонтопригодности, не следует смешивать их с комплексными показателями. Например, еще нередко периодичность и среднегодовую трудоемкость и стоимость ТО относят к показателям ремонтопригодности. В действительности же периодичность обслуживания характеризует безотказность объекта и долговечность его элементов, а среднегодовая трудоемкость ТО является комплексным показателем, характеризующим безотказность (количество необходимых техобслуживаний) и ремонтопригодность (трудоемкость каждой операции). Также необходимо учитывать существующую практику замены отказавших элементов (форсунок, поршней, топливных насосов и т. д.) на новые или отремонтированные с последующим ремонтом снятых элементов. В этом случае время восстановления T_вi будет определяться только процессом замены, а трудоемкость восстановления Н_вiбудет включать также ремонт снятых элементов.