ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
НАДЕЖНОСТЬ В ТЕХНИКЕ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К МЕТОДАМ ОЦЕНКИ
НАДЕЖНОСТИ ПО ПАРАМЕТРАМ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
ГОСТ 27.204-83
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
Москва - 1984
РАЗРАБОТАН Министерством высшего и среднего специального образования РСФСР
ИСПОЛНИТЕЛИ
Г.Н. Черкесов, д-р. техн. наук, проф.; Ю.М. Морозов, канд. техн. наук; А.И. Кубарев, канд. техн. наук; В.Л. Аршакуни, канд. техн. наук; Ю.Д. Литвиненко; Н.Б. Калиновская; Л.А. Конинина; М.Д. Мишина; В.В. Устинов; А.С. Харламов; В.Г. Телегин; И.И. Троицкий; В.А. Балк; В.Г. Журцев; Ю.В. Тюркин
ВНЕСЕН Министерством высшего и среднего специального образования РСФСР
Зам. министра, генеральный директор Хозрасчетного научного объединения Э.К. Калинин
УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 5 октября 1983 г. № 4768
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
|
Надежность в технике ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ Технические требования к методам оценки надежности по параметрам производительности Reliability in technique. Technological systems. Technical requirements for reliability evaluation |
ГОСТ |
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 5 октября 1983 г. № 4768 срок введения установлен с 01.01.85
Настоящий стандарт устанавливает технические требования к методам оценки надежности технологических систем (ТС) по параметрам производительности в отраслях машиностроения и приборостроения при технологической подготовке производства, а также при совершенствовании действующих ТС.
Термины и определения - по ГОСТ 3.1109-82, ГОСТ 14.004-83, ГОСТ 27.002-83, ГОСТ 22954-78, ТОСТ 15467-79, ГОСТ 23642-79, ГОСТ 16504-81.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Оценка надежности по параметрам производительности разрабатываемых (на этапе технологической подготовки производства) и действующих ТС производится с целью:
установления требований к надежности и производительности отдельных элементов и подсистем ТС;
выбора оптимальных решений, обеспечивающих выполнение плановых заданий по объему и номенклатуре изготовляемой продукции;
выявления резервов производства и повышения эффективности ТС;
составления обоснованных прогнозов по росту объемов производства и повышению производительности труда.
1.2. Общие требования к методам оценки надежности технологических систем (ТС) - по ГОСТ 22955-78.
1.3. При проведении оценки надежности ТС по параметрам производительности необходимо различать четыре вида (уровня рассмотрения) ТС:
ТС технологической операции;
ТС технологического процесса;
ТС производственного подразделения (цеха, участка и др.);
ТС предприятия.
1.4. Оценка надежности ТС по параметрам производительности содержит:
выбор номенклатуры показателей надежности; определение фактических значений показателей; сравнение полученных значений с требуемыми или базовыми значениями.
1.5. Показатели надежности по параметрам производительности характеризуют свойства ТС обеспечивать требуемую производительность и эффективность ее эксплуатации. При этом в качестве параметров производительности в зависимости от вида ТС и решаемой задачи используют:
производственную программу;
ритм выпуска продукции;
номинальную производительность (количество продукции, изготовляемой ТС в единицу времени без учета простоев оборудования) или штучное время;
цикловую производительность (количество продукции, изготовляемой за один цикл технологической операции) или оперативное время.
Цикл технологической операции, штучное и оперативное время - по ГОСТ 3.1109-82.
Примечание. Номинальная Qн и цикловая Qц производительности связаны со штучным tшт и оперативным tоп временем соотношениями
1.6. Показатели, характеризующие надежность ТС по параметрам производительности, в зависимости от вида ТС и решаемой задачи определяют:
для одного цикла функционирования системы;
на период изготовления одной партии изделий;
на время выполнения установленного объема работ;
на определенный календарный период времени (смена, сутки, месяц, квартал, год и т.д.).
1.7. Оценку надежности ТС по параметрам производительности следует использовать при проведении работ, указанных в пп. 1.7.1 - 1.7.4.
1.7.1. Разработка технологических процессов на этапе технологической подготовки производства:
разработка технологических маршрутов;
выбор средств технологического оснащения;
выбор режимов обработки;
расчет потребного количества средств технологического оснащения;
расчет трудоемкости обработки, нормирования технологического процесса по параметрам производительности.
1.7.2. Формирование производственной программы по ГОСТ 24525.1-80 в части:
разработки планов производства продукции;
расчета потребности в материальных и трудовых ресурсах;
расчета основных и резервных производственных мощностей;
расчета трудоемкости производственной программы.
1.7.3. Оперативное управление производством по ГОСТ 24525.1- 80 в части:
разработки календарных планов (графиков) производства продукции;
контроля, учета и анализа выполнения календарных планов графиков;
оценки значимости отклонений от заданного ритма выпуска продукции.
1.7.4. Совершенствование ТС в части повышения их надежности:
уточнение номенклатуры и объема ЗИП на средства технологического оснащения;
определение оптимальных объемов межоперационных заделов и запасов предметов производства;
выбор оптимальных способов резервирования средств технологического оснащения;
аттестация технологических процессов, оборудования, инструмента и оснастки;
составление алгоритмов управления ТС и перераспределения ресурсов на случай выхода из строя ее отдельных элементов;
оптимизация стратегий технического обслуживания и ремонта средств технологического оснащения.
1.8. В зависимости от целей и задач оценки надежности ТС по параметрам производительности используют основные исходные данные:
требуемые или базовые значения показателей надежности ТС;
структуру и состав ТС;
объем задания по изготовлению продукции (в натуральном выражении, по нормативно-чистой продукции (НЧП) или по трудоемкости);
фактическую производительность и ритм выпуска.
действительный фонд рабочего времени;
характеристики производительности ТС и ее элементов, включая цикловую и номинальную производительность;
значения показателей надежности средств технологического оснащения, установленные в нормативно-технической документации;
статистические данные о фактической производительности ТС и ее элементов, включая данные хронометража работы ТС, циклограммы работы оборудования, данные фотографий работы ТС, а также данные о ремонтах оборудования;
статистические данные о величине брака (в натуральном и стоимостном выражении);
статистические данные о распределении режимов функционирования, видов ремонта и продолжительности восстановления работоспособности элементов и подсистем ТС;
результаты предшествующих оценок надежности ТС;
объемы межоперационных заделов и запасов предметов производства, регистрируемые в подсистеме оперативного управления производством.
1.9. Критерием отказа ТС по параметрам производительности являются:
для ТС технологических операций и процессов:
прекращение функционирования на время, превышающее допустимое;
снижение производительности (номинальной или цикловой) или ритма выпуска продукции (в системе или отдельных ее подсистемах) ниже уровня, установленного в нормативно-технической и (или) конструкторско-технологической документации;
невыполнение задания по объему выпуска продукции;
для ТС производственных подразделений и предприятия в целом:
невыполнение задания по объему выпуска изготовляемой продукции (в натуральном выражении, по НЧП или по трудоемкости) за рассматриваемый календарный промежуток времени.
1.10. При оценке надежности ТС по параметрам производительности следует использовать две группы показателей: единичные и комплексные.
Применение групп показателей надежности для разрабатываемых и действующих ТС указано в табл. 1.
Таблица 1
|
Вид ТС |
Группы показателей надежности ТС |
|||
|
разрабатываемых |
действующих |
|||
|
Единичные |
Комплексные |
Единичные |
Комплексные |
|
|
ТС технологической операции |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
ТС технологического процесса |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
ТС производственного подразделения |
- |
+ |
- |
+ |
|
ТС предприятия |
- |
+ |
- |
+ |
Примечание. Знак «+» означает применение группы показателей для ТС данного вида.
1.11. Продолжительность и периодичность оценки показателей надежности ТС следует выбирать в зависимости от целей оценки и вида ТС.
1.12. Для оценки показателей надежности ТС по параметрам: производительности в зависимости от вида ТС, целей оценки и наличия исходной информации следует использовать расчетные, опытно-статистические, регистрационные и экспертные методы или их сочетания.
1.13. Расчетные методы основаны на использовании математических моделей изменения производительности ТС и ее элементов, построенных с учетом структуры ТС, моделей надежности средств технологического оснащения и подсистем ТС, функций распределения факторов (событий), влияющих на производительность ТС и алгоритмов управления производительностью в различных производственных ситуациях.
1.13.1. Расчетные методы в зависимости от используемых вычислительных средств подразделяются на аналитические, численные, методы статистического моделирования и комбинированные.
1.13.2. Для применения расчетных методов необходимо, чтобы параметры используемых математических моделей могли быть определены:
по справочной, нормативно-технической и конструкторско-технологической документации;
по данным, регистрируемым в процессе управления предприятием в соответствии с ГОСТ 24525.0-80;
путем обработки ретроспективной статистической информации, полученной при проведении проверок или испытаний элементов и подсистем ТС.
Требования к однородности статистической информации - по ГОСТ 16468-79.
1.13.3. При проведении работ по п. 1.7.4 допускается использовать исходные данные, полученные на основе экспертных оценок.
1.13.4. Применяемые математические модели надежности должны подтверждаться путем анализа опытных данных, например, полученных при изготовлении опытной (установочной) или головной партии изделий.
1.14. Опытно-статистические (измерительные) методы основаны на использовании данных, полученных в результате специального выборочного обследования ТС и (или) специальных испытаний ТС и ее элементов.
Методы оценки показателей по опытно-статистическим данным - по ГОСТ 11.004-74 - ГОСТ 11.006-74, ГОСТ 11.007-79, ГОСТ 27.503-81.
1.14.1. Опытно-статистические методы используют, главным образом, для оценки надежности действующих ТС, а также при проведении определительных испытаний разрабатываемых ТС.
1.15. Регистрационные методы не требуют проведения специального обследования и основаны на анализе информации, регистрируемой в процессе управления предприятием по ГОСТ 24525.1 -80, в том числе данных учета:
выполнения календарных план-графиков производства продукции предприятия и подразделения;
выполнения календарных план-графиков технического обслуживания и ремонта средств технологического оснащения;
движения предметов производства.
1.16. Экспертные методы основаны на использовании результатов опроса экспертной группы, располагающей информацией о надежности данной технологической системы и факторах, влияющих на ее производительность.
1.16.1. Экспертные методы следует применять в случае оценки надежности ТС при проведении работ по п. 1.7.4 при невозможности или нецелесообразности использования расчетных, опытно-статистических или регистрационных методов (недостаточное количество информации, необходимость разработки специальных технических средств и т.п.). Проверка согласованности суждений экспертов и обработка значений их оценок - по ГОСТ 23554.2-81.
1.17. На основе настоящего стандарта разрабатывают отраслевые стандарты, стандарты предприятий и методики, регламентирующие методы оценки надежности конкретных ТС по параметрам производительности.
2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К МЕТОДАМ ОЦЕНКИ ЕДИНИЧНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ
2.1. Оценку единичных показателей надежности следует проводить для следующих ТС:
отказы которых связаны с безопасностью людей или могут причинять значительный материальный ущерб;
операций, лимитирующих уровень выполнения задания по производительности;
типовых технологических операций и процессов с поточной и групповой организацией производства.
2.2. Номенклатура основных единичных показателей надежности ТС и методы их оценки приведены в табл. 2, а номенклатура дополнительных показателей - в справочном приложении 1.
Таблица 2
|
Наименование показателя |
Методы оценки |
||
|
Расчетный |
Опытно-статистический |
Регистрационный |
|
|
Вероятность безотказной работы |
+ |
+ |
- |
|
Средняя наработка на отказ |
+ |
+ |
+ |
|
Гамма-процентная наработка до отказа |
+ |
+ |
+ |
|
Назначенная наработка до подналадки |
+ |
+ |
- |
|
Среднее время восстановления работоспособного состояния |
+ |
+ |
+ |
Примечание. Знак «+» означает возможность применения метода.
Определения показателей приведены в справочном приложении 2,
2.3. Единичные показатели допускается дифференцировать по причинам отказа или видам отказавших элементов.
2.4. При выборе единичных показателей надежности ТС следует учитывать показатели надежности используемых средств технологического оснащения, установленные в соответствующей нормативно-технической документации.
2.5. Расчетные методы следует применять при проведении работ по пп. 1.7.1 и 1.7.4 и выполнении условий п. 1.13.
2.6. Регистрационные методы следует применять в соответствии с табл. 2 при проведении работ по п. 1.7.4 и выполнении условий п. 1.15.
2.7. Опытно-статистические методы следует применять при проведении работ по пп. 1.7.1 и 1.7.4 если невозможно использовать расчетный и регистрационный методы.
Выбор опытно-статистических методов следует производить с учетом п. 1.14.
2.8. Результаты оценок единичных показателей следует использовать при расчете комплексных показателей надежности ТС по разд. 3.
3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К МЕТОДАМ ОЦЕНКИ КОМПЛЕКСНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ
3.1. Оценку комплексных показателей надежности следует производить при проведении работ по п. 1.7 для следующих ТС:
технологических операций, лимитирующих выполнение заданий по производительности;
технологических процессов с поточной и групповой организацией производства;
производственных подразделений основного производства;
предприятия в целом.
3.2. Номенклатура комплексных показателей надежности ТС и методы их оценки приведены в табл. 3. Определения и математические выражения показателей приведены в справочном приложении 2.
Таблица 3
|
Наименование показателя |
Методы оценки |
|||
|
расчетный |
опытно-статистический |
регистрационный |
экспертный |
|
|
Вероятность выполнения задания по изготовлению продукции i-го наименования |
+ |
+ |
- |
- |
|
Вероятность выполнения заданий по изготовлению п наименований продукции |
+ |
+ |
- |
- |
|
Коэффициент готовности |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
Коэффициент технического использования |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
Коэффициент использования |
- |
- |
+ |
+ |
|
Коэффициент ритмичности изготовления продукции i-го наименования |
- |
- |
+ |
|
|
Коэффициент выполнения задания по изготовлению продукции i-го наименования |
+ |
- |
+ |
+ |
|
Коэффициент выполнения по нормативной чистой продукции (НЧП) |
+ |
- |
+ |
- |
|
Коэффициент ритмичности по НЧП |
- |
- |
+ |
- |
Примечание. Знак «+» означает возможность применения метода.
3.3. При выборе методов оценки комплексных показателей следует отдавать предпочтение регистрационному методу с учетом требований п. 1.15.
3.4. Расчетные методы следует применять, главным образом, для ТС технологических операций и процессов.
3.4.1. При использовании расчетных методов следует учитывать результаты оценок единичных показателей надежности.
3.4.2. Расчетные методы оценки показателей надежности для ТС технологического процесса даны в справочном приложении 3.
3.5. Опытно-статистические методы следует применять, главным образом, для разрабатываемых ТС при проведении работ по п. 1.7.1, а также для оценки надежности действующих ТС при невозможности использования регистрационного и расчетного методов. Опытно-статистические методы даны в справочном приложении 4.
3.6. Экспертные методы следует применять в случаях, указанных в п. 1.16, преимущественно для предварительной оценки искомых величин.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПО ПАРАМЕТРАМ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
1. Параметр потока функциональных отказов ТС - по ГОСТ 22954-78.
2. Параметр потока параметрических отказов ТС - по ГОСТ 22954-78.
3. Средняя продолжительность наладки (подналадки) - математическое ожидание времени, затрачиваемого на наладку (подналадку).
4. Средняя наработка ТС между подналадками - математическое ожидание наработки ТС между подналадками.
5. Средняя оперативная продолжительность технического обслуживания данного вида - по ГОСТ 21-623-76.
6. Средняя оперативная продолжительность планового (непланового) текущего ремонта данного вида - по ГОСТ 211623-76.
7. Коэффициент сохранения производительности - отношение средней производительности ТС за установленную наработку к номинальной производительности.
Примечание. Коэффициент сохранения производительности является разновидностью коэффициента сохранения эффективности по ГОСТ 27.002-83, когда эффективность объекта измеряется его средней производительностью. Для ТС с постоянной цикловой производительностью коэффициент сохранения производительности численно равен коэффициенту использования.
8. Удельная суммарная длительность восстановления оборудования - отношение математического ожидания суммарной продолжительности восстановления отказавшего оборудования к математическому ожиданию суммарной наработки за рассматриваемый календарный промежуток времени.
9. Удельная суммарная длительность технического обслуживания (ремонта) оборудования - отношение математического ожидания суммарной продолжительности технического обслуживания (ремонта) оборудования к математическому ожиданию суммарной наработки за рассматриваемый календарный промежуток времени.
10. Удельная суммарная длительность простоев оборудования по организационным причинам - отношение математического ожидания суммарной продолжительности простоев по организационным причинам к математическому ожиданию суммарной наработки за рассматриваемый календарный промежуток времени.
11. Показатели надежности средств технологического оснащения - по ГОСТ 27.002-83.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное
К ПОКАЗАТЕЛЯМ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
К показателю «Вероятность безотказной работы»
Вероятность безотказной работы - вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ ТС по производительности не произойдет.
Критерии отказа ТС по производительности выбирают из числа указанных в п. 1.9 настоящего стандарта, в зависимости от вида и структуры ТС.
К показателю «Средняя наработка на отказ»
Средняя наработка на отказ - отношение наработки ТС к математическому ожиданию числа ее отказов в течение этой наработки.
К показателю «Гамма-процентная наработка до отказа»
Гамма-процентная наработка до отказа - наработка ТС, в течение которой отказ возникает с вероятностью ?, выраженной в процентах. При ? = 100 она называется установленной безотказной наработкой.
Установленная безотказная наработка используется при определении периодичности контроля состояния средств технологического оснащения.
К показателю «Назначенная наработка до подналадки»
Назначенная наработка до подналадки - наработка ТС, по истечении которой в обязательном порядке производится подналадка средств технологического оснащения
К показателю «Среднее время восстановления работоспособного состояния»
Среднее время восстановления работоспособного состояния - по ГОСТ 27.002-83. В данном определении под объектом следует понимать средства технологического оснащения.
К показателю «Вероятность выполнения задания по изготовлению продукции i-го наименования»
Вероятность выполнения задания по изготовлению продукции i-го наименования вычисляют по выражению:
где
и
-соответственно, фактический и заданный объем выпуска продукции i-го наименования требуемого качества за рассматриваемый промежуток времени t. Этот показатель характеризует надежность ТС технологических операций и процессов в массовом производстве.
Если задано время выполнения задания объемом
,то искомую вероятность вычисляют по формуле
где
,
- заданное и фактическое время выполнения задания.
К показателю «Вероятность выполнения заданий по изготовлению n наименований продукции»
В общем случае вероятность выполнения заданий по изготовлению п наименований продукции вычисляют по выражению:
Этот показатель характеризует надежность ТС технологических процессов и производственных подразделений в серийном производстве.
Если продукция различных наименований изготовляется в рамках рассматриваемой ТС последовательно, с использованием общих средств технологического оснащения, то искомую вероятность вычисляют по выражению:
где
- время, затрачиваемое на наладку и изготовление i-го наименования продукции;
t - заданное время изготовления п наименований продукции.
Если продукция различных наименований изготовляется в рамках рассматриваемой ТС параллельно (одновременно), с использованием различных средств технологического оснащения, то искомую вероятность вычисляют по выражению:
К показателю «Коэффициент готовности»
Коэффициент готовности ТС вычисляют по выражению:
где
- среднее суммарное время нахождения ТС в работоспособном состоянии за рассматриваемый календарный промежуток времени t;
tорг - время простоев по организационным причинам, не учитываемое в норме штучного времени, за рассматриваемый календарный промежуток времени t;
tд- действительный фонд времени за рассматриваемый календарный промежуток времени t.
Величину действительного фонда времени вычисляют по выражению:
tд= tн- tто,
где tто - суммарная продолжительность планового технического обслуживания и ремонта за рассматриваемый календарный промежуток времени. Рассматриваемый промежуток времени должен содержать один или несколько циклов технического обслуживания (ремонтных циклов). Цикл технического обслуживания и ремонтный цикл - по ГОСТ 18322-78.;
tн - номинальный фонд времени.
Величину номинального фонда времени вычисляют по выражению:
tн = [(Dк - Dп - Dсп) ? tс + Dсп ? tсп] ? nc,
где Dк - число дней в рассматриваемом календарно;