Обзор методов анализа надежности

Выбор методов для проведения анализа надёжности системы определяется следующими факторами:

  • размером и типом системы,
  • окружением и отраслью промышленности, в которых предполагается использование системы,
  • нормативное и законодательное поле,
  • цели анализа (как-то: безопасность, надежность, доступность, стоимость и т.д.).

В большинстве случаев при проведении анализов надежности принято ограничиваться методом MTBF (Mean Time Between Failures (среднее время между отказами), наработка на отказ). Данный метод анализа является достаточно обоснованным инструментом для систем, в которых не предусмотрена функция резервирования, и где после выхода из строя производится полная замена системы без необходимости каких-либо её регулировок и изменений. Ограничения применения данного метода детально описаны в соответствующем разделе сайта, посвященному расчётам наработок на отказ (MTBF). Метод MTBF широко применяется на потребительском рынке, поскольку предоставление покупателю величины MTBF всё больше и больше воспринимается как конкурентное преимущество продукции.

Однако, для таких отраслей промышленности, как авиастроение, космическая, оборонная, энергетическая, железнодорожная, медицинская, а в ряде случаев, и для других отраслей, метод анализа на основе расчёта наработки на отказ (MTBF) является не более чем отправной точкой, основой для выполнения более сложных видов анализа.

Несколько примеров:

1. Расчёт наработки на отказ (MTBF) > Анализ видов, последствий и критичности отказов (FMEA/FMECA) > Анализ дерева отказов (FTA)

  • Для многокомпонентных систем интенсивность отказов для всех компонентов, в первую очередь, проводится расчетом MTBF – среднего времени между отказами.
  • Во вторую очередь, выполняется анализ видов и последствий отказов (FMEA). При проведении анализа видов и последствий отказов определяется влияние потенциальных отказов каждого отдельного элемента системы (или отказов подсистемы, что зависит от глубины анализа) на потенциальный отказ системы в целом.
  • В завершение, отбираются наиболее критичные потенциальные отказы системы, которые подвергаются более детальному рассмотрению методом построения дерева отказов (Fault Tree Analysis, FTA). Анализ дерева отказов позволяет принять во внимание точную логическую цепочку, ведущую к отказу системы, и точно рассчитать его вероятность.

Целью выполнения указанной выше последовательности типов анализа является демонстрация того, что вероятность наступления наиболее критичных отказов системы останется ниже заранее определенной величины в течение заданного периода времени.

2. Расчёт наработки на отказ (MTBF) > Блок-схемы надежности (RBD)

  • Для многокомпонентных систем интенсивность отказов для всех компонентов, в первую очередь, проводится расчетом MTBF – среднего времени между отказами. Обычно, хотя и не во всех случаях, система (по крайней мере, частично) сложна (наличие избыточности, специфическая организация обслуживания, уникальность взаимозависимости подсистем и т.д.).
  • На втором шаге проводится анализ методом построения блок-схемы надежности (Reliability Block Diagram, RBD). Блок-схема надёжности – это графическое представление системы на относительно высоком уровне, когда выделяется не каждый отдельно взятый её компонент.
  • Такое представление отражает все характерные особенности системы, включая избыточности, стратегию обслуживания, компоненты в состоянии ожидания, функциональные зависимости и т.д. Блок-схема надёжности может даже давать представление об управляющих событиях и запасных частях для компонентов системы.

Целью выполнения указанной выше последовательности типов анализа является демонстрация того, что доступность системы останется выше заранее определенного уровня в течение заданного периода времени.

Приведенные выше примеры стратегий анализа являются двумя типовыми вариантами. В реальности применяется гораздо больше разнообразных подходов. Возможны ситуации (которые часто встречаются на практике), когда оценка надежности системы выполняется только одним из методов, например, только методом анализа видов и последствий отказов (FMEA) или только методом анализа дерева отказов (FTA). Функциональность всех упомянутых методик оценки надёжности описана в соответствующих разделах ниже.

Наши компетенции

Разработка технической документации Подготовка необходимой технической документации в области надёжности и безопасности для аэрокосмической и других отраслей промышленности

Оценка и сертификация Оценочная деятельность и услуги сертификации систем и оборудования по стандартам TUV