Title Автоматизированные системы управления технологических процессов_11.pdf ✅

702 Глава 11 ПРОЕКТНАЯ ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ ILL Введение В отечественной практике основные положения по на- дежности автоматизированных систем (АС), основным пока- зателям надежности, составу и порядку обеспечения надежно- сти АС определяет ГОСТ 24.701-86 "Надежность автомати- зированных систем управления". В соответствии с ГОСТ 24.701, оценка надежности производится по следующим пока- зателям: • Надежность реализации функций системы; • Опасность возникновения в системе аварийных ситуа- ций. Описание надежности системы по функциям осуществляют: • По отдельным составляющим надежности - единич- ными показателями; • По нескольким составляющим надежности совместно - по комплексным показателям надежности. Для описания надежности системы по непрерывно и дис- кретно выполняемым функциям ГОСТ рекомендует исключи- тельную по полноте группу показателей. Например, для опи- сания безотказности и ремонтопригодности по непрерывным функциям: • Средняя наработка системы на отказ в выполнении i- той функции (соответствующие показатели стандарта IEC 61508 — MTTF или MTBF)’ • Вероятность безотказного выполнения системой z-той функции в течение заданного времени (1 - PFD).
Глава 1L Проектная оценка надежности системы 703 Допускается использовать следующие показатели: • Средняя наработка системы до отказа в выполнении /-Й функции (MTTF); • Интенсивность отказов системы в выполнении /-й функции (PFH). В очередной раз необходимо констатировать высший профессионализм создателей советских ГОСТов: ВСЕ показа- тели ГОСТа 24.701 от 1986 года полностью соответствуют требованиям стандарта Международной электротехнической комиссии IEC 61508 от 2000 года. Причем за пятнадцать лет до появления стандартов МЭК поставлена задача оценки надежности не просто компонентов оборудования, но ФУНКЦИЙ системы. Более того, ГОСТ 24.701-86 определяет показатели, кото- рые либо вообще отсутствуют в стандартах МЭК, либо допус- кают неоднозначное толкование. Например, используются следующие показатели ремон- топригодности для отдельных функций: • Среднее время восстановления способности системы к выполнению z-той функции после отказа (MTTR); • Вероятность восстановления в течение заданного вре- мени способности системы к выполнению /-той функ- ции после отказа. А также комплексные показатели безотказности и ремон- топригодности: • Коэффициент готовности системы к выполнению /-той функции; • Коэффициент технического использования системы; • Коэффициент сохранения эффективности системы. ГОСТ 24.701-86 определяет показатели надежности сис- темы по аварийным ситуациям как при нормальных условиях функционирования АС, так и при воздействии экстремальных факторов. Определяются показатели долговечности отдельных под- систем и системы в целом, и т.д. и т. п. В целом по набору по- казателей надежности наш ГОСТ на порядок превосходит стандарты МЭК. Чего недостает, так это конкретных методик расчета этих показателей, и практических примеров их при- менения.
704 Справочник инженера по АСУТП: Проектирование и разработка Несколько важных определений. В соответствии с ГОСТ 27.002-89 "Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения". Под Отказом понимается событие, заключающееся в на- рушении работоспособного состояния изделия. ГОСТ 27.310-95 "Анализ видов, последствий и критично- сти отказов” в дополнение к терминам ГОСТ 27.002-89 вво- дит следующие термины, относящиеся к Анализу видов, по- следствий и критичности отказов (АВПКО): Элемент - составная часть технического объекта, рас- сматриваемая при проведении анализа как единое целое, не подлежащее дальнейшему разукрупнению. Система - совокупность элементов, объединенных кон- струкционно и/или функционально для выполнения некото- рых требуемых функций. Вид отказа - совокупность возможных или наблюдаемых отказов элемента и/или системы, объединенных в некоторую классификационную группу по общности одного или несколь- ких признаков (причины, механизмы возникновения, внешние проявления и другие признаки). Тяжесть последствий отказа — качественная или коли- чественная оценка вероятного (наблюдаемого) ущерба от от- каза элемента и/или системы. Категория тяжести последствий отказов - классифи- кационная группа отказов по тяжести их последствий. Харак- теризуется определенным, установленным до проведения ана- лиза сочетанием качественных и/или количественных учиты- ваемых составляющих вероятного отказа или нанесенного от- казом ущерба. Критический отказ - отказ системы или ее элемента, тя- жесть последствий которого в пределах данного анализа при- знана недопустимой и требует принятия специальных мер по снижению вероятности данного отказа и/или возможного ущерба, связанного с его возникновением. Критичный элемент - элемент системы, отказ которого может быть критическим. Примечание В процессе АВПКО конкретного изделия могут быть ус- тановлены иные признаки для отнесения элементов к катего- рии критичных, например критичным может быть элемент,
Глава 11. Проектная оценка надежности системы 705 отказ которого, безусловно, ведет к полному отказу систе- мы, независимо от тяжести его последствий. Критичный технологический процесс - технологический процесс, применяемый при изготовлении и/или монтаже сис- темы или ее элементов, нарушение параметров которого, или вносимые в ходе которого дефекты могут быть причиной кри- тического отказа. При АВПКО конкретного изделия могут быть установле- ны иные признаки критичности технологического процесса, например критичным может быть признан техпроцесс, влия- ние которого на надежность системы или ее элементов неиз- вестно, или недостаточно изучено. Показатель критичности отказа - количественная ха- рактеристика, учитывающая вероятность отказа за время экс- плуатации и тяжесть возможных последствий отказа. Анализ видов и последствий отказов (АВПО) - формали- зованная, контролируемая процедура качественного анализа проекта, технологии изготовления, правил эксплуатации и хранения, системы технического обслуживания и ремонта. Эта процедура заключается в выделении возможных отка- зов, в прослеживании причинно-следственных связей и воз- можных последствий этих отказов, а также - в качественной оценке и ранжировании отказов по тяжести их последствий. Анализ видов, последствий и критичности отказов (АВПКО) - процедура АВПО, дополненная оценками показа- телей критичности анализируемых отказов. Технический объект (объект) - любое изделие (элемент, устройство, подсистема, функциональная единица или систе- ма), которое можно рассматривать в отдельности. Из представленных определений следует, что при анализе и расчете характеристик надежности систем управления и за- щиты главное внимание должно уделяться, прежде всего, кри- тическим элементам системы, отказ которых способен при- вести к критическому отказу - отказу критических функций защиты. Важное замечание Существует отечественный нормативный документ РД 03-418-01 "Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов", основанный на анализе деревьев отказов и событий.