Категория:Методы анализа надежности

Общая процедура анализа надежности по ГОСТ Р 51901.5-2005 (IEC 60300-3-1:2003) состоит из следующих задач в порядке их применения:

1. Определение системы. Определение исследуемой системы, режимов и условий ее работы, функциональных связей, включая интерфейсы или процессы. Обычно результаты определения системы являются входом в процесс разработки системы.
2. Определение требований/целей надежности. Определение всех требований или целей надежности и работоспособности системы, а также характеристик и особенностей системы, режимов ее эксплуатации, условий окружающей среды и требований обслуживания. Определение отказа системы, критериев отказов и условий, основанных на функциональной спецификации системы, ожидаемой продолжительности и условий эксплуатации (циклограмма и время выполнения задания). При определении требований и целей надежности следует руководствоваться IEC 60300-3-4:1996.
3. Распределение требований надежности Распределение требований или целей надежности системы по различным подсистемам на ранней стадии проекта (при необходимости).
4. Анализ надежности Анализ системы на основе методов надежности и соответствующих данных эффективности.
   1. Качественный анализ:
      • анализ функциональной структуры системы;
      • определение режимов неисправностей системы и компонентов, механизмов отказов, причин и последствий отказов;
      • определение механизма деградации, который может привести к отказу;
      • анализ путей отказа/неисправности;
      • анализ ремонтопригодности с учетом времени, метода изоляции и метода восстановления;
      • определение адекватности методов диагностики неисправностей;
      • анализ возможностей предотвращения неисправностей;
      • определение стратегий технического обслуживания и ремонта.
   2. Количественный анализ:
      • разработка моделей надежности и/или эксплуатационной готовности;
      • определение необходимых числовых данных;
      • определение числовых оценок показателей надежности;
      • проведение необходимого анализа критичности и чувствительности.
5. Исследования и рекомендации. Анализ выполнения целей требований надежности для рассматриваемого проекта и возможности их выполнения при использовании альтернативных проектов. Действия в этом направлении могут включать решение следующих задач:
   • оценка улучшения надежности системы по результатам проектирования и производства (например, резервирование, снижение нагрузок, совершенствование стратегий технического обслуживания системы, контроля продукции и технологических процессов, системы менеджмента качества и материально-технической базы производства);
   • исследование проекта системы и определение слабых мест и режимов критичности отказов компонентов;
   • исследование проблем интерфейса системы, свойств и механизмов отказоустойчивости и т.д.;
   • разработка альтернативных путей повышения надежности, например использование резервирования, контроля эффективности, обнаружения неисправностей, методов реконфигурации системы, процедур технического обслуживания, заменяемых компонентов, процедур восстановления;
   • выполнение исследований по оценке стоимости и сложности альтернативных проектов;
   • оценка влияния возможностей производственного процесса;
   • оценка результатов и сравнение их с требованиями.

Общая процедура объединяет некоторые элементы программы надежности, применимые для анализа надежности: спецификации надежности, анализ условий использования, разработка надежности, ремонтопригодности, человеческого фактора, моделирование надежности, анализ проекта и оценка продукции, анализ воздействия причин и анализ риска, анализ решений о заменах.

Группы методов анализа надежности

Методы, представленные в ГОСТ Р 51901.5-2005 (IEC 60300-3-1:2003), относятся к двум основным группам:

• Основные методы анализа надежности:
  • Прогнозирование интенсивности отказов;
  • Анализ дерева неисправностей;
  • Анализ дерева событий;
  • Анализ структурной схемы надежности;
  • Марковский анализ;
  • Анализ сети Петри;
  • Анализ видов и последствий отказов FME(C)A;
  • Исследование HAZOP;
  • Анализ влияния человеческого фактора;
  • Анализ прочности и напряжений;
  • Таблица истинности (анализ функциональной структуры);
  • Статистические методы надежности.
• Общие технические методы, которые могут быть использованы как вспомогательные при проведении анализа надежности, а также при проектировании надежности:
  • Исследование ремонтопригодности по IEC 60300-3-10:2001 и IEC 60706-2:1990;
  • Анализ паразитных контуров;
  • Анализ наихудшего случая;
  • Имитационное моделирование отклонений;
  • Инженерия надежности программных систем;
  • Анализ конечных элементов;
  • Ограничение допустимых значений и выбор частей;
  • Анализ Парето;
  • Диаграмма причин и следствий;
  • Анализ отчета об отказах и систему корректирующих действий.

Следующие методы не выделены как самостоятельные, так как они являются модификацией основных методов анализа надежности:

• анализ причин/следствий - комбинация ЕТА и FTA;
• динамический FTA-расширение FTA, когда некоторые события представляются при помощи марковских моделей;
• функциональный анализ отказов - специальный вид FMEA;
• двоичные диаграммы решений, используемые главным образом для эффективного построения дерева неисправностей.

Классификация методов анализа надежности

Методы анализа надежности классифицируют в соответствии с их главной целью по следующим категориям:

1. Методы для предотвращения неисправностей, например:
   • ограничение допустимых значений и выбор частей;
   • анализ прочности - напряжений.
2. Методы анализа архитектуры системы и распределения надежности. Например:
   • Восходящие методы (главным образом направленный на исследования последствий единичных неисправностей):
     • анализ дерева событий (ЕТА);
     • анализ видов и последствий отказов (FMEA),
     • исследование опасности и удобства использования (HAZOP).
   • Нисходящие методы (исследующие последствия комбинаций неисправностей);
     • анализ дерева неисправностей (FTA);
     • марковский анализ;
     • анализ сети Петри;
     • таблица истинности (анализ функциональной структуры);
     • анализ структурной схемы надежности (RBD).
3. Методы для оценки характеристик основных событий, например:
   • прогнозирование интенсивности отказов;
   • анализ надежности человеческого фактора (HRA);
   • статистические методы надежности;
   • инженерия надежности программных систем (SRE).

Методы различают также и по типу событий (зависимых или независимых), с которыми они работают.