Fiabilitate

Cuprins

FIABILITATE 1 MENTENANTA

Cap.l. FIABILITATE

1.1. Nofiuni de fiab.ilitate

1.2. Defectarea sau caderea

1.3. Obiectul fiabilitajii

1.4. Caracteristici de fiabilitate

1.5. Termeni referitori la date i incercari

1.6. Definirea parametrilor de fiabilitate

1.7. Paraxnetri de fiabilitate ai elementelor

1.8. Parametri de fiabilitate ai sistemelor

1.9. Mentenabilitatea

Cap.2. Mentenanta echipam entelor tehnice2.1. Sisteme de mentenanta

2.2. Structura sistemului de mentenanta

2.3. Mentenabilitatea i coantificarea sa

2.4. Categoria timpilor din conceptul de mentenanta

2.5. Indicatorii de mentenabilitate

Indicatorii mentenabilita|ii

B IB LIO G R A FIE

Bibliografie_________________________ _ ____________ _________________________1 .Cirstoiu, A., Fiabilitate, mentenabilitate, disponibilitate. VALAHIA U N IVER SITY PRESS, Targoviste, 2008.__________________________________________________________________________2.Gram escu, T. si Chiriia, V., Calitatea i fiabilitatea produselor. Editura Tehnico-lnfo,Chisinau 2001 .____________________________________________________________________________3. lonut, B. S- A., Mentenanta, mentenabilitate, tribologie ?i fiabilitate, Editura sSincron, 2003.4. Pisoschi, G. A., s.a. Elemente de durabilitate, fiabilitate si mentenabilitate. EdituraU N IV ER S ITA R IA , Craiova, 2006. _________________ ________________________________5. Rus, I i lonut, B.I., Sisteme de mentenanta i de amortizare a mijloacelor fixe, Chiinau,Univ. Agr., 1996.__________________________________________________________________________6. Titu, M., Fiabilitate si mentenanta, Editura AGIR, 2008.___________________________________7. Vu?can, I., Tehnologiiiutilaje de reconditionare, Editura RISOPRINT, Cluj-Napoca, 2000.____________8. Andrews, J.D., ?.a.- Reliability and risk SSESSMENT, uk, 2000 _________ ________________________9. STAS 8127/1,2,3-77

5.

Modu! de examinare i atrrbuire a notei.Modul de exam inare Testarea cunojtin^elor de laborator, lucrare scrisa cu trei subiecte din trei capitole

diferite, elaborarea uni tghnologii de reconditionare la tema. (1,5 ore).Com ponentele notei NL - nota laborator; NE - nota examen teoretic; NT-nota tehnologie; NF - nota fnalaFormula de calcul a notei

NF=0,2NL+0,6NE+0,2NT +1Conditia de obtinere a creditelor: NE>5; NL>5; NT>5

Responsabil disciplina Conf.dr.ing. Gh. GLIGOR

INTRODUCERE

Fiabilitatea este un aspect al calitatii. In limbaj curent, prin calitate se mêlege performanêle produselor, realizate n procesui de conceptie i execute fizica a acestora, performance garantate la ieirea produsului din uzina.

Fiabilitatea, STAS 8174/1-77, reprezinta conceptual prin care se exprima consen'area acestor performante n timp, astfel ncat calitatea ar fi fiabilitatea la un moment dat de exploatare t=0.

In functie de performan|ele produselor, la acest moment t=0, le-am caracteriza drept calitate static, iar performance in exploatare drept calitatea dinamica sau fiabilitate. Ansamblu acestor doua concepte ar reprezenta conceptual real al calitatii.

Documentele calitafii

Documentele calitafii sunt cunoscute ca fiind documente care prescriu calitatea produselor i documente care certifica calitatea produselor.

Documentele care prescriu calitatea produselor:> Stndarde de siat. Constituie un ansamblu de norme tehnice obligatorii prin

care se stabilesc, potrivit nivelului dezvoltarii tehnice intr-un anumit moment, insu$irile tehnico-economice pe care trebuie sa le indeplineasa un produs, o lucrare sau un serviciu;

> Norme tehnice. Reglementeaza condiîile de calitate pe care trebuie sa le indeplineasca un produs pentru a corespunde destinaîei sale, reglementari valabile in organizatia care le elaboreaza;

y Caiete de sarcinL In cazul produselor cu un grad mare de complexitate sau avand o inalta tehnicitate se obinuiete ca prescriptie de calitate sa fie stabilite !ntr-un caiet de sarcini sau carte tehnica.

Documente care certifica calitatea produselor sunt:> Certificatul de omologare. Omologarea este o operajiune efectuata cu

participarea fumizorului i beneficiarului cu scopul de a verifica daca produsele corespund documentapei tehnico-economice. Documentul care atesta acest lucru poarta denumirea de certificate de omologare;

> Certifiat de calitate. Cuprinde mcercarile fizice, mecanice, chimice $i probele la care a fost supus produsul in conformitate cu standardul, norma tehnica, caietul de sarcini sau alte conditii de calitate prevazute in contract;

> Buletin de analiza. Este documentul prin care se atesta detaliat anumite caracteristici fizice, chimice, mecanice, etc.;

^ Certificat de gar an fie. Se utilizeaza pentru a confirma calitatea produselor de folosinfa indelungata. Acest document are scop dublu i anume: de a confirma calitatea produsului i de a garanta pe beneficiar de orice vicii i defecte aparente sau ascunse in perioada de garan|ie.

Studiul fiabilitatii implica i conceptual de mentenabilitate, STAS 8174/^77, care reprezinta, aptitudinea produselor, sistemelor, etc., exprimate clitativ sau cantitativ, de a fi reparate $i de a fi repuse in funcîune, in caz de defectare, prin acpuni de mentenanta.

Mentenanta STAS 8174/^.-77, ansamblul tuturor actiunilor tehnice i acîunilor organizatorice care le sunt associate, efectuate in scopul mentinerii sau restabilirii unui dispozitiv in stare de a-i indeplini funcpa specificata.

Ansamblul conceptelor de fiabilitate i mentenabilitate, reprezinta conceptual de disponibilitate. Disponibilitatea, STAS 8174/J-77, aptitudinea unui dispozitiv - sub aspectele combinate de fiabilitate, mentenabilitate i de organizare a actiunilor de mentenanta - de a-$i indeplini funcpa specificata, la un moment dat sau intr-un interval de timp dat.

Fiabilitate si mentenanta- cap. 1

Fiabilitate si mentenanta

C ap.l. FIABILITATE

1.1. Noiuni de fiabilitate

Fiabilitatea este cerinta care reflecta ncrederea ce poate fi atribuita unui produs in timpul functionarii sale.

In loc de termenul de fiabilitate, in diferite tari europene, mult timp s-a folosit termenul de siguranfa infimc(ionare sau funcfionare sau sigitran(a in exploatare.

Cantitativ, fiabilitatea reprezinta capacitatea unui sistem de funcfionare- fara defecjiuni in decursul unui interval de timp, in anumite conditii. Deci fiabilitatea este o extindere in timp a calitatii produselor:

controlul tehnic de calitate permite aprecierea calitatii produsului inifial, in momentul predarii lui la magazine; fiabilitatea permite aprecierea calitatii produsului de-a lungul perioadei sale de folosire.

Calitatea unui produs este o virtute, o proprietate statica, adica satisfacerea beneficiarului in momentul acceptarii produsului.

Fiabilitatea este tot o virtute, cu proprietate dinamica, concretizata in men^inerea permanenta a performance! produsului pe parcursul utilizarii sale.

Fiabilitatea reprezinta aptitudinea unui produs (instalafie, dispozitiv, masina) de a-i indeplini funcjia specifica, in anumite conditii date ji de-a lungul unei perioade de timp date, exprimata prin probabilitatea ca acest produs sa functioneze fara defec|iuni in intervalul (0, t), in conditii determinate (STAS 8174/1 -77i 10307-75).

Fiabilitatea este deci o insumare de mai multe idei, i anume:- probabilitatea functionarii fara defectiuni;- in conditii de exploatare date;- indeplinindu-i misiunea de baza;- in timp de funcfionare prescris.

Probabilitatea functionarii fara defectiuni se bazeaza pe faptul ca exista o anumita suprapunere a frecventei solicitarilor (curba A din figura 1.1) peste frecventa rezistentelor (curba B din figura 1.1) exprimate in functie de numarul ciclurilor de functionare, curbe de tip Gauss sau Wibull.

Evitarea suprapunerii celor doua curbe pe zona C, ar nsemna supradimensionarea majoritatii pieselor i crejterea costurilor de creatie, fabricate i exploatare. 0 suprapunere suficient de mica, nu elimina total defectele intamplatoare, dar se realizeaza conditii pentru ca defectele sa fie admisibile sau neglijabile.

Condi^iile reale de fabricare si exploatare due la cresterea dispersiei solicitarilor si rezistentelor i deplasarea solicitarilor inspre valori mai mari (curbele A din figura 1.1) ?i a rezistentelor inspre valori mai mici (curbeleA din figura 1.1).

Probabilitatea insa, aa cum este tratata de statistica clasica, nu este adevarata total pentru definirea fiabilitatii, deoarece acestea se bazeaza exclusive pe un rise calculate.

1


Conditiile de funcfionare, de exploatare, stabilesc caracterul cantitativ al fiabilitatii produsului respective. De modul de exploatare depinde foarte mult i siguranta in funcfionare si anume, de conditiile de temperatura, umiditate, gradul de impurificare a aerului, regimul de lucru, gradul de incarcare, de mentenenta etc.

Figl.l. Frecvenfa solicitarilor in exploatare cu un numar de cicluri (curba A) i care rezista pana la un anumit numar de cicluri (curba B); A, B -

ideale, A, B -reale; C, C C - suprapuseMisiunea de tmplinit este legata de criteriile care definesc buna funcfionare.

Exista situafii in care anumite sisteme, dei sufera anumite deficienfe in funcfionare, nu sunt impiedicate sa-i mdeplineasca misiunea incredinfata, ca de exemplu indoirea unei aparatori, desprinderea vopselei. Scaderea presiunii din circuitul hidraulic va face sa creasca timpul de ridicare a mainilor agricole.

De asemenea, unele performanfe ale unui autovehicul scad in timp, pe masura ce create uzura pieselor componente.

Timpul de funcfionare prescris impune produsului condifia de a-i pastra performanfele i de a-i indeplini corespunzator misiunea intr-o anumita perioada de timp dinainte prescris. Cu alte cuvinte, fiabilitatea se poate exprima in funcfie de timp:

_ R(t)=Pr(I>t), (1.1)Adica fiabilitatea reprezinta probabilitatea ca o maina sa funcfioneze fara defecfiuni, fara cadere, o perioada de timp T, mai mare decat timpul inifial dinainte prescris.

Alfi factori care nu sunt o funcfie de timp si care influenfeaza fiabilitatea: condifiile de funcfionare, de exploatare, de mentenenfa, de fabricare sau reparare, de proiectare, de creafie etc.

Intre costul i fiabilitate unui produs, in etapa elaborarii lui este o stransa dependenfa (fig. 1.2). Costurile sunt cu atat mai ridicate cu cat cerinfa impusa fiabilitafii este mai severa. Pe de alta parte, activitatea de mentenanfa (reparafii, intrefinere), din etapa de exploatare, impune costuri al caror nivel este in raport invers cu fiabilitatea produsului.


Fig. 1.2. Relafia ntre cost i fiabilitate: Cc - de achizifie; Ci - cu imobilizari;

CM - de mentenanta; Ct - totale

ntotdeauna, la un pref egal se prefera un utilaj sigur si solid decat un utilaj cu performance superioare insa cu o construcfie i structura fragila.

Pe perioada exploatarii, scaderea fiabilitafii este mai pufin accentuata in cazul in care mentenanta este normala i mai accentuata daca mentenanta nu este corespunzatoare. Pentru a micora reducerea in timp a fiabilitafii este necesar un ciclu de legaturi in sistem feed-back intre toate sectoarele care concura la conceperea, execufia i utilizarea sistemelor (fig. 1.3).

Fig. 1.3. Ciclu de legaturi ntre sectoarele care concura la realizarea i utilizarea echipamentelor tehnice

Fiabilitatea, ca si ceilalti indici, in conformitate cu STAS 8174/1-77, poate fi:- observata, considerata ca raportul dintre N(t), numarul de elemente

ramase in funcfionare la sfaritul intervaiului de misiune i N(0), numarul inifial de elemente;

- estimata, prin metodele parametrice, cu interval de incredere prin valorilimita al intervaiului de incredere si bazata pe aceleai date ca si fiabilitatea observata a dispozitivelor nominale identice;

- extrapolata fafa de fiabilitatea observata sau estimata, la durata sau lacondifii diferite;

- prevazuta, se calculeaza pomind de la fiabilitatea observata, estimata sauextrapolata si specificul construcfiei i funcfionarii utilajului;

- preliminata, stabilita in baza unor analogii, generalizari sauparticularizari.

3


Termenul de:- fiabilitate funcfionala se utilizeaza in cazul analizei ie$irii din funcfiune

datorita defecfiunilor accidental, iar cel de- fiabilitate tehnologica in cazul nerealizarii unor parametrii calitativi sau

dereglari provocand pierden, creterea consumului de combustibil, diminuarea unor performance tehnice etc.

1.2. Defectarea sau caderea

Defectarea cu sinonimul cadere reprezinta incetarea aptitudinii unui dispozitiv de a-i indeplini funcfia specifica (STAS 8174/|-77).

1Defectarea poate fi: inerenta, ca rezultat'a unor vicii ascunse de proiectare de executie de

montaj etc. la solicitari normale, sau datorita utilizarii necorespunzatoare, cu solicitari care depaesc probabilitafile admise;

primara sau secundara, a carei cauza nu este, respective este defectarea unui alt dispozitiv cu care pastreaza un contact direct, indirect sau ocazional;

brusca sau progresiva, care nu ar fi putut, respective ar fi putut sa fie prevazuta prin examinare sau supraveghere anterioara;

parfiala sau totala care rezulta din derivafiile unora sau mai multor caracteristici peste limite, dar care nu provoaca, respective provoaca disparifia totala a funcfiei specifice;

intermitenta, care este repetitiva, indeplinirea funcfiei specifice se regase$te fara o corectare externa;

catastrofala, care este in acelai timp brusca i totala; prin degradare, care este in acela$i timp brusca i totala; considerate sau neconsiderata, care se ia, respective nu se ia in

considerare in calculele de fiabilitate; critica, susceptibila sa provoace raniri de persoane sau pierderi materiale

importante; majora sau minora, care, fara sa fie critica, este sau nu este susceptibila

de a impiedica indeplinirea functiei specifice.

1.3. Obiectul fiabilitafii

Obiectul studiilor de fiabilitate il constituie elementul i sistemul, denumite i dispozitiv respective produse sau echipamente tehnice.

Elementul este denumit o instalape considerata etnie primara, indivizibila intr-un calcul de fiabilitate, denumit i dispozitiv.

Sistemul - un complex de elemente destinate sa realizeze autonom o anumita funcfie impusa, denumit i produs.

Elemente serie - componente a unui sistem a carui functionare inceteaza la nefunctionarea oricareia dintre componentele sale.

Elemente paralele - componente a carei functionare nu este reciproc condifionata; la defectarea unuia dintre ele, dispozitivul din care

4


face parte continua sa functioneze la plina capacitate sau la capacitate parfiala.

Sisteme redondante sunt formate de elementele paralele care impiedica existenta a mai mult decat un mijloc pentru indeplinirea unei funcfii specificate.

Redondanta este numita activa daca toate mijloacele pentru indeplinirea unei funcfii sunt puse simultan (manual sau automat) n lucru.

Redondanfa este numita pasiva, de ateptare, de rezerva sau de comutare, daca diferitele mijloace pentru indeplinirea unei functii nu sunt puse simultan in lucru (manual sau automat) inainte de a fi necesar.

Stare - situatia unui sistem la un moment dat determinata de ansamblul proprietafilor sale i de situatia elementelor sale componente (de funcfionare, defect, rezerva).

Stare de succes - in care sunt indeplinite conditiile de funcfionare. impuse sistemului considerat.

Stare de insucces - in care nu sunt indeplinite condifiile de funcfionare impuse sistemului. Cele doua stari sunt complementare.

Stare limita este determinata de acele caracteristici ale pieselor (precizie dimensionala, precizie de pozifie, de forma geometrica sau de calitate a suprafefelor) care nu mai asigura buna funcfionare.

Fiabilitatea s-a constituit ca jtiinfa, avand urmatoarele obiective:> studiul defecfiunilor (cauzele, proceselor de existenfa i metodele de

combatere a defecfiunilor;> aprecierea cantitativa a comportarii produselor in timp;> determinarea modelelor matematice pentru calculul fiabilitafii pe baza

incercarilor specifice i operafionale a produselor;> stabilirea metodelor de asigurare, menfinere i cretere a fiabilitafii

sistemelor;> stabilirea metodelor de selectare i prelucrare a datelor privind

fiabilitatea produselor

In studiul siguranfei in funcfionare a dispozitivelor, sistemelor i elementelor se disting: fiabilitate precalculata (previzionala), fiabilitate tehnica (nominala) si fiabilitate operafionala (de exploatare).

Fiabilitate precalculata (previzionala) este evaluata in faza de concepfie a dispozitivului i se bazeaza pe datele asupra componentelor sale si asupra condifiilor de utilizare.

Fiabilitate tehnica (nominala) este stabilita prin incercari uzinale asupra funcfiunarii dispozitivului, conform cu regimurile prevazute in documentafia tehnica.

Fiabilitate operafionala (de exploatare).este determinata in condifii reale de exploatare: prin luarea in studiu a factorilor intemi i externi specifici zonei de exploatare, a regimurilor reale de lucru ale dispozitivului, a condifiilor de servire tehnica i de reparafii.

Servirea tehnica reprezinta totalitatea masurilor organizatorice i tehnice necesare pentru pastrarea fiabilitafii i asigurarea disponibilitafii produselor aflate in exploatare sau pastrare

5

Fiabilitate si mentenanta- cap.l

1.4. Caracteristici de fiabilitate

Conceptele i termenii teoriei fiabilitafii care exprima proprietatile calitative ale produselor poarta denumirea de caracteristici de fiabilitate si se disting:

> capacitatea de funcfionare;> durata de viafa, disponibilitatea;^ defectarea, mentenabilitate;> restabilire, mentenanfa.

Fiabilitatea reprezinta proprietatea unui produs de a-i menfine parametri de ieire in limitele admise $i in condifii de exploatare date. lata de ce capacitatea de funcfionare este proprietatea unui dispozitiv de a corespunde, la un moment dat, cerinfele impuse, prin documentafia tehnica, parametri sai de lucru pentru funcfionare normala.

Durata de viafa reprezinta proprietatea unui dispozitiv de a-i menfine capacitatea de funcfionare pana la starea extrema prevazuta m documentafia tehnica, adica intervalul de timp de la conceperea dispozitivului i pana la ieirea definitiva din funcfionare.

Disponibilitatea reprezinta probabilitatea ca la un moment dat dispozitivul sa fie bunS stare de funcfionare.

Defectarea reprezinta starea unui dispozitiv care nu este capabil sa funcfioneze normal. Depairea de catre unui sau mai mulfi parametri de ieire ai dispozitivului a limitelor admise prin documentafia tehnica pentru funcfionarea sa corecta i in condifii date poarta denumirea de defecfiune sau ieire din funcfiune.

Mentenabilitatea este capacitatea unui dispozitiv, in condifii date de utilizare, de a fi menfinut sau restabilit in stare buna de funcfionare, atunci cand mentenanfa se efectueaza in condifii date cu procedee i remedii prescrise.

Restabilirea reprezinta capacitatea dispozitivului de a-i recapata starea buna de funcfionare, in urma efectuarii lucrarilor de reparafii sau de inlaturare a defecfiunilor.

Mentenanfa este ansamblu tuturor acfiunilor tehnice i organizatorice efectuate cu scopul menfinerii sau restabilirii unui dispozitiv in stare buna de funcfionare.

1.5. Termeni referitori Ia date i incercari

Datele ncercarii rezulta din observafiile facute in timpul incercarilor, iar datele exploatarii - cele facute in timpul exploatarii (STAS 12007/1-7 din 81-89).

Incercarea poate fi:- cenzurata - care inceteaza odata cu atingerea unui numar precizat de

defectari;- trunchiata - inceteaza la o anumita durata precizata;- exhaustiva - inceteaza odata cu defectarea tuturor elementelor dintr-un

eantion;

6


- de anduranfa - in scopul determinarii perform antelor unui element candfuncfioneaza de-a lungul unei perioade date, In condifii particulare de solicitare;

- de conformitate a fiabilitafii - pentru a stabili daca valoarea unuiindicator de fiabilitate este sau nu conform obiectivelor de fiabilitate fixate;

- de determinare a fiabilitafii, a valorii unui indicator de fiabilitate;- de fiabilitate in laborator sau de exploatare de conformitate sau de

determinare a fiabilitafii in condifii ce pot Simula sau nu celede exploatare, respective in condifii de exploatare;

- de solicitare in trepte - incercarea se aplica in mod succesiv crescator, inintervale de timp egale;

- accelerata - la care nivelul solicitarilor este peste cel fixat in condifii dereferinfa, pentru a reduce timpul necesar observarilor.

1.6. Definirea parametrilor de fiabilitate

Parametrul de fiabilitate este o marime statistica i reprezinta masura cu ajutorul careia se exprima cantitativ fiabilitatea sau una din caracteristicile sale.

Valoarea numerica a parametrului de fiabilitate, pentru un dispozitiv concret, poarta denumirea de indicator de fidelitate.

Luand in considerare caracteristicile de fiabilitate, parametri de fiabilitate se grupeaza dupa cum urmeaza:

> parametrii fiincfionali fara defecfiuni;> parametrii restabilirii;> parametri servirii tehnice;> parametrii operafionali.

Principalul parametru al fiabilitafii se considera probabilitatea fiincfionarii fara defecfiuni (functia de fiabilitate) p(t) a unui sistem, intr-un anumit interval de timp t $i in condifii date. Intervalul de timp in care sistemul funcfioneaza fara defecfiuni este o variabila aleatoare numita timp de funcfionare fara defecfiuni i este notata cu T.

Se poate scrie:

1 (i-2) \P(T>iy]

in care p(t) = R(t) reprezinta funcfia de fiabilitate i este caracterizata prin urmatoarele proprietafi:- X0) = 1. intrucat {T > O} reprezinta evenimentul sigur al experimentului (sistemul este in buna stare de funcfionare);- p(t) este o funcfie de timp necrescatoare;- p{t) 0 pentru t -> od , adica {r > oo} este un eveniment imposibil.

Probabilitatea ie^irii din funcfiune q(t) in intervalul de timp t este funcfia de repartifie (funcfia de nonfiabilitate) F(t) a timpului de funcfionare fara defecfiuni:

?( 0 = f (' ); 1 0 .3 )\P(T


Cele doua evenimente (1.2) i (1.3) fiind contrarii, ntre ele exista relatia:R(t) + F(t) = \ (1.4)

In figura 1.4 s-a reprezentat variafia n timp pentru cele doua funcfii ale fiabilitafii. Ele se vor nota dupa cum urmeaza:

m

1.6.1. Parametri de fiabilitate ai elementelor

Un element oarecare funcfioneaza fara defecfiuni in intervalul de timp (0,t]. Se presupune ca elementul, pe intervalul (t, t+dt), nregistreaza prima defectare (cadere). Jinand seama de relafia (1.6), rezulta:

F'(t + dt) = f'(?)ut,F.(t) = 0. (1.7)Funcfia de nonfiabilitate, specifica intervaiului (0,t] se obfine prin integrarea

funcfiei (1.7):

Fe(t) = \ m - d t . (1-8)o

Fig. 1.4. Variafia n timp pentru cele doua funcfii esenfiale ale fiabilitafii:R(t) - funcfia de fiabilitate; F(t) - funcfia de nonfiabilitate.

Unde indicele s se refera la sistem i e la element, lipsa indicelui aratand ca aceasta distincfie este neesenfiala.

Un alt parametru al fiabilitafii este densitatea de probabilitate (de repartitie) f(t) a timpului de funcfionare fara defecfiuni:

f ( t ) = ^ W = m t l dL (16 )dt

Ea caracterizeaza viteza de scadere n timp a fiabilitafii.

8

h -f- (XJ^ - f (&tecj)

,,. b r ^ --------- > 4%/er- (-Jrruj olH\ Z- CMC t^onoi t^r^ JOek)

? /K

Fiabilitate, mentenanta $i tehnologii de recuperare - cap. 1

Unde indicele .y se refera la sistem $i e la element, lipsa indicelui aratand ca aceast distinctie este neesenfiala.

Un alt parametru al fiabilitatii este densitatea de probabilitate (de reparti(ie) f(t) a timpuli de functionare fara defectiuni:

, /A dF(t) DR(t). f ( 0 = ~ = ~ . d ^ (1.6)

dt d ' tEa caracterizeaza viteza de scadere in timp a fiabilitatii.

1.7. Parametri de fiabilitate ai elementelor

Un element oareeare funcfioneaza fara defecfiuni in intervalul de timp (0,t]. Se presupune cfi elementul, pe intervalul (t, t+dt), inregistreazS prim a defectare (cadere).

Tinand seama de relafia (1.6), rezult:Fc(t + dt) = f e (t).dt; Fc(t) = 0. (1.7)Funcfia de nonfiabilitate, specifica intervaiului (0,t] se obfine prin integrarea

funcfiei (1.7):I

Fc( t ) = \ m - d t . (1.8)o

Tinand seama de (1.4), expresia funcfiei de fiabilitate pe acelai interval de timp este:

1 - F M t

i - j f M J i ; (i-9)0

CO

\ m - d t .{.t

Un parametru de fiabilitate este intensitatea (pericolul) defecfiunilor X(t). Ea se determina cu relafia:

x{t) = I^L1 = ! (i . i o)K i t ) Re ) dt

Daca se rezolva ecuafia diferenfiala (1.10) se obfine funcfia de fiabilitate: i

Rc(0 = e . (1.11)Parametrul X(t) caracterizeaza influenfa defecfiunilor asupra comportarii in

funcfionare a elementelor.In figura 1.5 s-a reprezentat legea de variatie a intensitafii de defectare pentru

toata durata de viafa a elementului. Ea cuprinde trei perioade distincte:- prima perioada (1) corespunde fazei inifiale de funcfionare. In

aceastS perioada se produce un num ar apreciabil de defecfiuni datorita erorilor de fabricate. Durata acestei faze depinde de: tipul elementului, de nivelul i calitatea execufiei. Reducerea acestei perioade este necesara i ea se poate realiza printr-un rodaj uzinal in condifii apropiate de cele operafionale;

8

Fiabilitate, mentenanta fi tehnologii de recuperare - cap. 1

- faza a doua (2) reprezinta perioada de viata utila de funcfionare. Intensitatea defecfiunilor este practic constants i corespunde legii de repartifie exponenfiala a timpului de buna funcfionare;

- a treia faza (3) este perioada finala de funcfionare. Intensitatea defecfiunilor create continuu datorita uzurii elementelor. Intensitatea defecfiunilor poate prezenta mai muite variante: punct de maximum relativ, poate fi strict crescatoare sau strict descrescatoare.

Aceste informafii sunt utilizate pentru a decide daca dispozitivul trebuie inlocuit, remediat defectul sau are o funcfionare normala.

Timpul mediu de bund funcfionare t se determina cu relafia:

X(t)

X=cst.

2 3

0 t

Fig. 1.5. Legea de variafie a intensitafii de defectare pe diirata de viafa aunui element

CO

(1.12)

o

Integrand prin parfi i finand seama ca i?e(/) i | = 0 , se obfine:

(1.13)o

Substituind Rc(t) prin (1.11), rezulta:I -f X(t)dl

t = I e dt (1.14)

Daca X(t) = X = cst. , atunci:

(1.15)

( 1. 16)

9

Fiabilitate, mentenanfa i tehnologii de recuperare - cap. I

Dispersia a~(t) reprezinta valoarea medie a abaterii valorilor aleatoare (t) de

la valoarea medie t . Se caracterizeaza prin expresia:

Fiabilitate, mentenanfa i tehnologii de recuperare - cap. 1

i w-j ?!*/('w

Rs( t J t 0) = e J" ; (1.24)

DacS se noteaza ju(t) = I A (t) ; (1-25)y=i

iar Xj(t) fiind intensitatea defecfiunilor elementului (j), relafia (1.24)devine:

W ' o ) =

'I-J/HO-dt

I (1 .26)

A doua expresie din (1.26) exista, atunci cand sistemul confine (n) elemente identice, avand aceeaji intensitate a defectarilor A(t). Funcfia de nonfiabilitate

M .( 0 ;(1 .27)F,{t) =

d(t) dt I ^ =1}d{t)d_dt

(1 .28)

Fiabilitatea sistemelor fara rstabilire, atunci cand elementele (j-1n) funcfioneaza simultan, este definita daca unui din parametri mulfimii este cunoscut:

In cazul sistemelor se ntampla, adeseori, ca numai o parte din elementele componente sa functioneze pe anumite intervale de timp.

Luand in considerare defecfiunile primare, ca variabile aleatoare independente, functia de fiabilitate condifionata Rs(tx / 10) are expresia:

R-s Oi ) ~ n Re (/| / 10 );y=l(1 .29)

In (1.29) notafia Rs{t{j l t 0j) reprezinta funcfia de fiabilitate a elementului

(j=l-+n) pe intervalul de timp (t0j, tu ), unde:

{r0 < /0;.

Fiabilitate, mentenanfa i tehnologii de recuperare cap. 1

Substituind Rej(t) prin (1.11) In (1.32), rezulta:I

*Loo - p ,(')

METODE DE CALCUL AL FIABILITATII

Date generaleUn sistem se compune intodeauna din mai multe elemente, ntre care exista relafii de

ordin functional:Abordarea problemei fiabilitafii sistemelor implica acceptarea urmatoarelor

considerente:cunoajterea parametrilor funcfiona Xj=l li ai sistemelor i ai elementelor componente;un component al unui sistem se poate afla in doua stari: de funcfionare ?i de defect. Pentru variabila independents x, sed asociaza starii de funcfionare Xj=l i pentru starea de defect X;=0;la construirea schemei logice de fiabilitate a sistemelor se vor indica legaturile dintre componente.

Structura unui sistem poate fi privita sub doua aspecte i anume: funcfional, prin schema bloc funcfionalS; logic, prin schema logica de fiabilitate.

Schema bloc funcfionala indica modul de dispunere a elementelor in cadrul structurii, funcfiile lor tehnologice i condifiile tehnice de funcfionare a sistemului.

Schema logica de fiabilitate da indicafii cu privire la -legatura care exista ntre fiabilitatea fiecarui element ?i fiabilitatea intregului sistem.

In legatura cu starea de funcfionare a unui sistem, sa presupun indeplinite urmatoarele ipoteze:

sistemul in oriee moment se poate afla in una din cele doua stari: de funcfionare sau de defect;fiecare sistem se compune din n elemente, notate de la l...n, astfe incat oricare element component poate fi Ia un moment dat in stare de funcfionare sau in stare de defect. Starea intregului sistem depinde numai de starea elementelor componente.

Calculul fiabilitafii sistemelor cu diferite structuri

Din punct de vedere al structurii, sistemele pot fi: cu structura in serie; cu structura in paralel; cu structura serie-paralel i cu structura oarecare.

Fiabilitatea sistemelor cu structura serie

Se considera ca din punct de vedere al fiabilitafii, un sistem S, format din n elemente are o structura serie daca, pentru funcfionarea intregului sistem se impune funcfionatrea tuturor celor n elemente componente i daca defectarea unui singur component atrage dupa sine intreruperea funcfionarii acestuia.

Scema logica a unui astfel de sistem este prezentatain figura 1.8.

IL o *

Elementul 1 Elementul 2 Elementul 3 > Elementul n

Ri r 2 Rs RnFig. 1.8. Schema logica de fiabilitate a unui sistem cu componente in serie

Fiabilitatea unui sistem serie Rs va fi data de produsul:Rs = R i- R2-R3-Rn = YlURi, cu i=l...n ^ , (1.54)Deoarece sunt sisteme tehnice, rata defectarii este constanta.In acest caz se aplica

legea de repartitie exponenfiala.Considerand ca ratele defectarilor componentelor sunt h , ^2, h , - K, fiabilitatea

sistemului va fi determinata cu expresia:Rs = = exp i_ Q ] f = 1A)t]. (1 .55)in care:

Aj reprezinta rata defectarilor sistemului.In cazul unor elemente componente identice (Xi, I2, h , - ^n), rata defectarilor

sistemului va fi: Xs=nA, ceea ee conduce la o fiabilitate data de relafia:Rs = e~ nU (1 .56)Media timpului de buna funcfionare este:

pentru componente diferite: MTBF = - 1 (1-57)

pentru componente identice: MTBF = (1 .58)n A

Concluzii:1. Fiabilitatea sistemului cu legare n serie este fntotdeauna mai mica decat

fiabilitatea elementului cu cea mai scazuta fiabilitate;2. In cazul in care toate elementele sistemului au aceeai valoare a fiabilitafii,

fiabilitatea sistemului este data de expresia: Rs=Rn. (1-59)

Fiabilitatea sistemelor cu structura in paralel

Din punct de vedere al fiabilitafii unui sistem S, format din n elementeare 0 structura in paralel, daca defectarea unui sistem nu conduce la defectarea sistemului; in acest caz, fiincfionarea sistemului este asigurata pana la defectarea ultimului element.

Schema logica de fiabilitate a unui asemenea sistem este prezentata !n figura 1.9.

Fig. 1.9. Schema logica de fiabilitate a unui sistem cu componente in paralel

Daca Rj, cu i-l...n, este fiabilitatea acestor n componente, legate in paralel, atunci probabilitatea de nefucfionare va fi data de relafia:

F rl-R i (1.60)Nonfiabilitatea intregului sistem se va calcula cu expresia:

F' = a - fix) (1 - * 2)~(1 - Rn) = n u i - Rh) cu i=l...n _ (1.61)Fiind un sistem tehnic, fiabilitatea fiecarui element urmeaza repartifia exponenfiala. In

acest

Rs = l - n?=x(l - fi)-l-nz.i(l - e~xt) CU i-1 ...n (1.62)Pentru cazul in care ratele defectarilor sunt egale (>^=nX), vor fi utile expresiile:

pentru fiabilitatea sistemului:/?s= l-( l - e~At)n ^ (1.63)pentru MTBF apar doua situafii: daca: Xi= Xf= atunci:MTBF = \{ u i + i + 1 + ... + i) (1.64)

pentru rata defectarilor cand X,i= h - h MTBF = - + + - + ------------+

l'A-i 2-A2 3 A 3 -O A 711 TL'Xfi(1.65)

Concluzii:1. Fiabilitatea unui sistem cu legare in paralel este mai mare decat fiabilitatea oricarui

element component al acestuia;2. Media timpului de buna funcfionare a sistemului

Este mai mare decat cea a oricarui component.

Fiabilitatea sistemelor cu structura mixta (serie ?i paralel)

Fiabilitatea unor asemenea sisteme se determina pe baza considerentelor anterioare, de la sistemele cu legatura in serie i cu legatura in paralel a componentelor. Datorita complexitafii unor asemenea structuri, fiabilitatea se calculeaza finandu-se seama de fiecare caz in parte. Schema logica a unui sistem poate fi vazut m figura 1.10.

Redundanfa sistemelor

Redundanfa reprezinta 0 metoda frecvent folosita pentru cre$terea fiabilitafii unui sistem. In principiu, redundanfa consta in aceea ca, la un bloc sau un modul activ, numit i unitate de baza, se adauga unui sau mai multe unitafi de rezerva care, pe masura ce apar defecfiuni la unitatea de baza, sunt cuplate in locul unitafii de baza, preluand toate funcfiile acestuia i asigurand buna funcfionare a sistemului.

In raport cu starea unitafii de rezerva, in momentul intrarii lor in funcfiune, se disting trei categorii de redundanfa:

a) Redundanfa activa (operativa) consta in aceea ca elementele de rezerva funcfioneaza la aceeai parametri ca i unitatea de baza, considerand aa - zisa rezerva calda a unitafii principale;

b) Redundanfa pasiva consta in aceea ca unitafile de rezerva se afla in asteptare i deci nu se pot defecta inaite de momentul cuplarii;

c) Redundanfa semiactiva consta in aceea ca unitafile de rezervasunt de inceput conectate la un regim de funcfionare redus fafa de acel al unitafii de baza, pana la momentul cuplarii lor (in caz de defectare a unitafii de baza).

Redundanfa se poate aplica la un nivel de sistem, la nivel de modul sau la nivel de element. Introducerea redundanfei se va aplica in concordanfa cu structura sistemului i caracteristicile lor de funcfionare. Pentru sistemul din figura 1.11 exista o singura unitate de rezerva. Presupunand ca dispozitivul de cuplare (SC) este ideal i nu se defecteazS niciodata i ca rata defectarii, in condifii de repaus este neglijabila, media de buna funcfionare va fi:

MTBF = | (1.66)A.

Aceasta configurare este definita redundanfa secvenfiala, deoarece intra in funcfiune acea unitate de rezerva (rezerva rece) a celei principale.

relafia:

Fig. 1.11. Schema logic de fiabilitate a unui sistem cu redundanfa

In cazul tn care sistemul dispune de doua unitafi de rezerva, fiabilitatea va fi data de

i? = e -At + ^ ) + j W 1! 2!

(1.67)

In cazul general, pentru n unitafi de rezerva, relafia va fi:

Rs = + + + + 12! 3! 7i!

lar MTBF va fi:( 1.68)

(1.69)

Fiabilitate, mentenanfa $i tehnologii de recuperare - cap. 1

Cantitativ, mentabilitatea reprezinta probabilitatea repunerii in stare de funcfionare a unui produs defectat intr-un anumit interval de timp ?i n condifii date (fig. 1.7).

Mentenabilitatea

Stabilirea obiectivelor cantitative $i calitative

Cuantificarea

Metode de

realizare a

obiectivelor

Instrucfiuni de aplicare

Aplicarea mSsurilor

Parametml timp pentru rcpunere

in funcfiune

Probabilitatea incadrctrii In

timpul afectat repunerii in

functiune

Proiectarc

Fabricate

Media timpilor dc repara(ii (MTR) Service

- V -

hxtrapolareacomportSrii

produselorechivalcnte

Predict la proicctare

Predicfii la executie

Predictii la funcfionare * Simulare

Fi$e istorice de

comportare a reperelor

componente ale

produsului (produselor)

Situafie fapticS a reperelor

in exploatare

Situafia comportSrii in exploatare dup5 intervenpi

Ecuafii de regresii

pentru dcterminarea

timpilor medii dc reparalii

Lisle de control pe baza c&rora

sc inregistreazS. caracteristicile

principale ale unui sistem

F ig . 1.7. Aspectul cantitativ a l m en tenab ilita fii

Pentru a stabilii funcfia mentenabilitafii M (tr) (funcfia repararii la timp) asistemului, se consider^ intervalul de timp pentru reparafie (0,tr] . Timpul de restabilire Tr este o variabilS aleatoare a carei funcfie de reparafie este:

M(tr) = P(Tr 0. _ 0 - 37)Similar, cu stabilirea funcfiei de fiabilitate, se poate scrie:

f { t r). _ d M ( t r) 1 ,v(/r ) =

de unde:- M { t r) dt.. I- M ( t r)

(1 .3 8 )

13

Fiabilitate, mentenanta f i tehnologii de recuperare cap. 1

dM{tr ) = [ l - A /( / r )]-v(fr )-dtr; (1.39)Sau

dU[tr)(> )

Unde v(?r/) este denumita intensitatea reparafiei. Integrand ecuafia diferenfiala (1.40), se obfine funcfia de mentenabilitate:

- [ v(t)-dl

M(tr) = l - e 0 (1.41)Funcfia complementara mentenabilitatii, denumita nonmentenabilitate, este:

r

- '(')

Fiabilitate, mentenanfa $i tehnologii de recuperare - cap. 1

o

lim>(/) = V ; limG(/) = ------- . (1-51)X + v '-* X + v

Se introduc notatiile:

= (1.52)

A + V t W r

k(/) poarta denumirea de coeficient de disponibilitate.-> oo

El reprezinta fracfia din timpul total de exploatare a sistemului in care acesta este capabil sa funcfioneze. CoeficientuI complementar acestuia, adica ka = 1 - kl} = lim G(l) poarta denumirea de coeficient de indisponibilitate.

15

Cap.2. Mentenanfa echipamentelor

Cap.2. M entenanfa echipam entelor

Funcfia de mentenanfa i importanfa ei n intreprinderi

Realizarea funcfiilor principale ale unei intreprinderi la parametrii proiectafi, implica existenfa altor funcfii, secundare, care sa contribuie la realizarea celor principale. Una dintre funcfiile secundare ale intreprinderilor, este cea de mentenanfa a mijloacelor de producfie.

Folosirea utilajelor i echipamentelor intreprinderii in scopul realizarii producfiei, se desfaoara in paralel cu procesui inevitabil al uzurii acestora. Se inregistreaza continuu doua moduri de uzare:

uzareafizica - datorita solicitarilor diverse ?i intensitafii de exploatare - al carui efect este pierderea aptitudinilor necesare asigurarii preciziei, productivitafii i consumurilor prestabilite;

uzarea morala - rezultat al depairii perform anfelor ca u mi are a trecerii tim pului i aparifiei unor utilaj e similar, mult mai productive i mai precise.

In conditiile exploatarii utilajelor pe fondul uzarii continue, care nu poate fi eliminata, ci doar atenuata, utilizarea acestora este posibila pana cand uzura atinge limitele peste care nu se mai pot obfine rezultatele prescrise. Peste acest nivel de uzare, exploatarea utilajelor este neeconomica, incompatibila cu cerinfele producfiei moderne. Eliminarea parfiala sau atenuarca efectului cumulat al celor doua moduri de uzare se realizeaza cu ajutorul m entenanfei.

Neasigurarea mentenanfei corespunzatoare are consecinfe negative majore, dintre care se pot enumera urmatoarele:

marirea costurilor de producfie, fie datorita creterii timpului in care personalul direct productive nu lucreaza, in ateptarea repararii utilajelor pe care le deservete, fie prin oprirea fabricafiei ca urmare a imposibilitafii repararii;

evaluarea incorecta a capacitafii de producfie disponibila, datorita indisposibilitafii de estimare exacta a timpului de nefuncfionare a echipamentului de producfie cauzata de caderile accidentale;

executarea de produse cu consum ridicat de energia i materiale auxiliare sau cu parametri inexacfi, ca urmare a dereglarilor i uzurii nenlaturate la timp;

imposibilitatea elaborarii unor programe care im pun funcfionarea utilajelor intr-un ritm constant, asigurand livrarea produselor la term ene precise.

Activitatea de intrefinere i reparafii trebuie acceptata ca o investifie pe term en mediu ilung:

pe termen mediu, pentru a asigura starea tehnica necesara producerii la timp, la nivelul de calitate cerut, in ritmul, cantitafile i costurile.prestabilite - a produselor;

pe termen lung, pentru a asigura utilizarea durabila a resurselor in cadrul sistemului de dezvoltare economic durabila, ce urmeaza a se generaliza n ntreaga economie mondial a.

Succesul activitafii de mentenanfa este pe deplin asigurat numai in condifiile abordarii acestora in corelare cu terotehnica $i terotehnologia.

Terotehnica este o component^ a ingineriei avand ca preocupare elaborarea de documentafii tehnice ?i tehnologice pentru: montarea i punerea in funcfiune a utilajelor; intrefinerea; repararea; modemizarea; realizarea pieselor de schimb; recondifionarea pieselor

16 a


uzate; nlocuirea ma$inilor care i-au incheiat ciclul de viafa; organizarea sistemului informational ntre compartimentele de concepfie - executie - exploatare a utilaj eloi ds producfie. Terotehnica mai are ca obiectiv de activitate elaborarea de studii, proiecte si documentafii pentru realizarea mentenanfei la nivel maxim de operativitate i respective, rehabilitate.

Terotehnologia se ocupa cu cercetarea aplicarii variantelor de solufii pentru organizarea i realizarea mtrefinerii pe principi economice.

Activitatea de mentenanfa, efectuata corect i la timp, asigura cre$terea disponibilitati utilajelor i echipamentelor din dotarea intreprinderii, menfinerea nivelului de fiabilitate la cole ce permit o buna continuare a procesului de producfie i creterea duratei totale de viafa. In fig. 1.12. se prezinta evolufia nivelului de fiabilitate a unui utilaj in cazul cand acesta este cuprins intr-un program de intrefinere i reparafii, iar termenele efectuarii lucrarilor programate suit respectate - dreapta di i cand activitafile prevazute nu sunt executate n termen, sau nu corespund prescripfiilor din documentafia tehnica dreapta d2.

tN ivel de fiabilitate

Fig. 1.12. Evolufia nivelului de fiabilitate a unui utilaj

Se remarca descreterea mult mai rapida nivelului de fiabilitate potenfiala atunci cand utilajul nu este exploatat in regim de mentenanfa planificat. O astfel de descretere releva nu numai intreruperi frecvente ale producfiei i costuri suplimentare pentru reluarea fabricafiei, ci i reducerea duratei de viafa.

16 b


Durata de viata(ani)

Fig. 1.13. Frecventa defectarilor in timpul ciclului de viata al unui utilaj

In fig. 1.13, se prezinta frecvenfa defectarilor in timpul ciclului de viafa al unui utilaj. Curba 1 reflects depairea frecvenfei defecarilor admise dupa timpul t2, in cazul utilajelor la care s-au executat numai parfial lucrarile de intrefinere i reparafii, iar curba 2 pune in evidenfa atingerea frecvenfei limita de defectare dupa un timp t3>t2, reflectand o cretere a duratei de viafa, in cazul efectuarii lucrarilor specific^ de mentenanfa in conformitate cu programul prestabilit. Activitatea de mentenanfa are o pondere de 10-30 % in costul de producfie. Nerespectarea programului de intrefinere i reparafii poate sa mareasca mult aceasta cota.

Mentenabilitatea elementelor i sistemelor tehnice Defmirea nofinnilor de mentenabilitate i mentenanta.Un produs reparabil trebuie sa prezinte o anumita caracteristica sau aptitudine denumita

MENTENABILITATE.Conform STAS 817 4/2 - MENTENABILITATEA este aptitudinea unui dispozitiv, in

condifii date de utilizare de a fi menfinut sau restabilit in stare de a-$i indeplini funcfia specificata, atunci cand mentenanfa se efectueaza in condifii date, cu procedee i remedii prescrise.

Dupa caz, mentenabilitatea poate fi data printr-unul sau mai mulfi indicatori de mentenabilitate, cum sunt: distribufia discreta a probabilitafilor, media timpilor de mentenanfa etc.

Valoarea unui indicator de mentenabilitate poate diferi pentru situafii diferite de mentenanfa.

16 c


Potrivit STAS 817 4/2 - M ENTENANTA este ansamblul tuturor acfiunilor tehnice i acfiunilor organizatorice care le sunt asociate efectuate in scopul menfinerii sau restabilirii unui dispozitiv in starea de a-?i indeplini funcfia specificata.

Termenul de MENTENANFA are originea in limba latina:manu tenere = a fine sub control i provine in limba romana din limba franceza ,

maintenance = intrefinere (in limba modem entretien).n practica exploatarii mainilor, utilajelor, autovehiculelor etc. sunt folosite urmatoarele

sisteme de mentenanfa:Sistemul de mentenanfa preventiva (PERM ENT) este ansamblul de acfiuni tehnice i

organizatorice pentru restabilire efectuate la interval de timp predeterminate, in scopul reducerii probabilitafii de defectare sau degradarii performanfelor unui dispozitiv.

Sistemul de mentenanfa corectiva (CO RM ENT) este totalul acfiumlor tehnice i organizatorice pentm restabilire efectuate dupa aparifia unei defectari, in scopul restabilirii dispozitivului in stare de a-i indeplini funcfia specific.

Sistemul de mentenanfa combinat se aplica din ce in ce mai mult, deoarece practica exploatarii sistemelor tehnice complexe a scos in evidenfa faptul ca in funcfie de periodicitatea lucrarilor de mentenanfa planificate, preventive (PERMENT) se impune in mod inevitabil i efectuarea unor lucrari de reparafii (corective), adica se aplica sistemul CORMET.

Timpul efectiv de mentenanfa este timpul efectiv in care asupra unui dispozitiv sunt efectuate, manual sau automat acfiuni de mentenanfa (nu se include timpul de ateptare).

Timpul efectiv de mentenanfa corectiva: partea timpului efectiv de mentenanfa in care sunt efectuate acfiuni de mentenanfa corectiva. in cadrul acestui timp efectiv nu se include timpul de ateptare i timpul necesar repararii unui dispozitiv care a fost inlocuit in cursul acfiunii de mentenanfa corectiva considerate.

Timpul efectiv de mentenanfa preventiva este partea timpului efectiv de mentenanfa in care sunt efectuate acfiuni de mentenanfa preventiva. Nu se include timpul de ateptare i timpul necesar acfiunii de menfinere a unui dispozitiv care a fost inlocuit.

Timpul efectiv de mentenanfa observant: raportul dintre suma timpilor efectivi de mentenanfa i numarul total al acfiunilor de mentenanfa.

Timpul efectiv de mentenanfa estimate: timpul efectiv mediu de mentenanfa determinat prin valoarea sau valorile limita ale intervaiului de incredere asociat unui nivel de incredere dat i bazat pe aceleai date ca i tim pul efectiv mediu de mentenanfa observant al dispozitivelor nominal identice.

In acest caz, potivit STAS 8174/2 trebuie sa se fina seama de urmatoarele: suma datelor trebuie sa fie precizata; rezultatele nu pot fi cumulate (combinate) decat daca toate condifiile sunt similar; legea de repartifie a timpilor efectivi de mentenanfa trebuie sa fie indicata impreuna

cu motivele alegerii ipotezei respective; daca se da o singura valoare limita, aceasta se refera, in general la limita superioara; condifiile de efectuare a acfiunilor de mentenanfa trebuie indicate.Timpul efectiv de mentenanfa prevazut: timpul efectiv mediu de mentenanfa calculate

pentru un dispozitiv, avandu-se in vedere indicatorii de fiabilitate observafi, estimafi, extrapolafi sau prevazufi ?i timpul efectiv mediu de mentenanfa observat sau estimat al tuturor elementelor sale component, precum ?i alfi factor ce trebuie luafi in considerare, in funcfie de condifiile date. In acest caz ipotezele tehnice i statistice, m etodele de calcul i sursa datelor trebuie sa fie indicate.

16 d


Reparabilitatea este proprietatea construcfiei unui utilaj de a se adapta la lucarile d; reparafii in scopul restabilirii capacitafii funcfionale, a parametrilor tehnologici i nu in u ltim il rand, al siguranfei in exploatare.

Reparabilitatea influenfeaza direct mentenabilitatea ?i deci, in final, disponibilitatea utilajului.

MANAGEMENTUL MENTENANTEI

Mentenanfa preventiva reprezinta efectuarea unei serii de lucrari cu caracter profilactic. Pentru aceasta se pot aplica doua metode de acfiune:

Fig. 1.14. Planificarea activitafilor de mentenanfa preventiva in cazul in care intervenfiile se fac la termenul scadent conform normativelor

planificarea activitafilor de mentenanfa preventiva in funcfie de tipul de exploatare Tp cu o anumita periodicitate de repetare, avand in vedere prevederile din normativele elaborate in acest sens (operafiunea se executa la termenul scadent potrivit ciclului de intervenfii planificat) fig. 1.14.

Planificarea activitafii de mentenanfa preventiva n funcfie de periodicitatea stabilita i elaborarea lucrarilor in funcfie de asigurarea sau depajirea unei valori limita admise y>ya (fig. 1.15.) a parametrului de stare tehnica.

16 e


Fig. 1.15. Planificarea activitafilor de mentenanfa preventiva potrivit valorii parametrului de stare tehnica y>ya

Pentru alegerea celei mai potrivite metode in executarea lucrarilor de mentenanfa preventiva se poate pleca de eriteriul fiabilitate-cost. n acest scop, pe un semnificativ de component se analizeaza indicatorii de fiabilitate, de exemplu funcfia de densitate de probabilitate a timpului de. funcfionare f(t), unde t este o variabila aleatoare (timpul) aa cum se vedein figura 1.14.

Aplicarea metodei se recomanda a se folosi cand impratierea variabilei aleatoare t in jurul timpului mediu de funcfionare este relative mica, adica abaterea medie patratica a timpului de funcfionare (abaterea standard) a t f , sau cand coeficientul de variafie are valoarea Cv- a t/ f


In acest caz, finand seama de intensitatea de degradare a parametrului starii tehnice in funcfie de timpul de funcfionare a, exista posibilitatea ca la periodicitatea Ip numai o parte F(ya) sa depaeasca limita ya si deci sa fie necesara intervenfia tehnica.

Este posibil ca la alte component, din esantionul supus observafiei, cand valoarea curenta y2Ip sau la valori mai mari (exemplu t>3Ip) deoarece intensitatea de degradare este redusa i mai mica decat valoarea admisa aya cu suficienta precizie, deci exista un criteriu riguros de separate a operafiilor care trebuiesc executate la periodicitatea Ip? 2 Ip, etc.

Avand in vedere ca mentenanfa cuprinde: intrefinerile tehnice planificate, reparafiile planificate, reparafiile accidentale, urmarirea comportarii in exploatare a sistemelor tehnice, m intregul lor i componentelor acestora, asigurarea pieselor de schimb i a materialelor necesare investifiilor tehnice, asigurarea documentafiei tehnice pentru investifii etc., este necesara informatizarea acfiunilor pentru tofi cei care doresc o mentenanfa modem i eficienta. n felul acesta este organizata corect activitatea MANAGEMENTULUIMENTEN A N fE I.

Managementului mentenanfei permite gestionarea i cunoaterea tuturor acelor categorii de informafii tehnice i economice de care este nevoie pentru desfaurarea in condifii optime a activitafii de mentenanfa. .

Prin informatizarea activitafii de mentenanfa se obfin urmatoarele avantaje: reducerea la minim a timpului de accesare a informafiilor specific; informafia din sistem va fi corecta; explicafia poate fi oricand cunoscuta i valorificata de personalul de specialitate, chiar

daca este nou angajat; informafiile nu se pierd la plecarea specialiitlor din companie; posibilitatea analizelor multiple asupra mentenanfei, inclusiv costurile acesteia; orice echipament tehnic, indiferent de natura i complexitate, poate fi definit in

sistem, cu structura sa, pe oricate niveluri de detaliere se dorete: optimizarea planificarii intervenfiilor tehnice, realizandu-se reducerea costurilor, etc.

Factorii care influenfeaza nivelul activitafilor de mentenanfa

Nivelul activitafilor de mentenanfa poate fi influenfat de urmatorii factori: factorii constructive care trebuie luafi in considerare inca din stadiul de

proiectare, execufie i experimentare a prototipurilor.Acetia sunt: _

separabilitatea uoara a elementelor component; accesibilitatea;diagnosticarea starii tehnice fara demontare a principalelor component

prin amplasarea rafionala a punctelor de control;fonnarea (configurafia) adecvata a imbinarilor i articulatiilor pieselor;

16 g


redondanta (rezervare)elementelor sau subansamblelor supuse mai intens procesului de uzare, sarcinilor dinamice sau mediului inconjurator;

protectia materialelor. factori tehnologici care se pot gupa in diferite metode i procedee:

metode tehnologice de realizare a preciziei necesare: metoda interschimbabilitafii totale; metoda interschimbabilitafii partiale; metoda compensatorilor constructive; metoda compensatorilor tehnologici;

procedee tehnologice de imbunatafire a proprietafilor fizico-mecanice ale straturilor superficial ale pieselor;

procedee tehnologice de restabilire a caracteristicilor constructive prin folosirea de dispozitive care sa elimine sau sa asigure la minimum deformafiile t minimum de tensiuni interne.

factorii de exploatare factori organizatorici:

metodele de organizare a investitiilor; calificarea personalului; asigurarea cu SDV, AMC, piese noi ?i material; asigurarea cu documentafii tehnice;

factori tehnici: categoria intervenfiei; dotarea tehnica pentru intervenfii.

factorii care fin seama de asigurarea ambientului optim pentru locurile de munca i nivelul de contiinciozitate al personalului.

Determinarea indicatorilor de mentenabilitate preventiva in conditii de exploatare

STAS 13042/3 - stabilete metodele de determinare a indicatorilor experimentali de mentenabilitate preventiva a mainilor agricole. Acest standard da o idee general pentru determinarea indicatorilor i pentru alte categorii de utilaj e sau autovehicule.

In cuprinsul standardului se definesc simbolurile i indicatorii de mentenabilitate, modul de determinare a indicatorilor i de prelucrare a rezultatelor cat i modul de evaluare a construcfiei produsului din punct de vedere al condifiilor de executare a mentenanfei preventive.

Simbolurile stabilite prin acest standard sunt urmatoarele: x - simbolul tipului corespunzator de mentenanfa preventiva; y - numarul de tipuri de mentenanfa preventiva; k - numarul de ordine a mentenanfei preventive de control de tip x; j - numarul de ordine al executantului care efectuata lucrari de mentenanfa preventiva de

control de tip x;z - simbol referitor la raportarea la un schimb;Vm - volumul specific de munca operativa pentru mentenanfa preventiva, in ore om pe

unitate de funcfionare medie intre defectari;Vmx - volumul de munca al mentenanfei preventive de tip x in ore om;

16 h

nmx numarul de mentenante preventive de tip x intr-un ciclu complet;Tmx - durata mentenanfei preventive pe fiecare schimb, m ore;nmzk ~ numarul de mentenante preventive de control pe fiecare schimb;Tmzk ~ timpul operativ total consumat de catre executant la mentenanta preventiva de

control pe fiecare schimb, in ore;Tmxk timpul operativ total consumat de executantul j la efectuarea operatiei de tip x a

m entenantei preventive de control, in ore;Umxk -num arul de mentenante preventive de control de tip x efectuate in timpul

incercarilor;ny numarul executantilor mentenantei preventive de tip x;Q - functionarea medie a produsului intre defectari, pe ciclu complet de mentenante

preventive planificate, unitate de functionare intre defectari, in ore, hectare, litri de combustibil, tone de produse agricole recoltate sau prelucrate, etc.

Disponibilitatea elementelor $i sistemelor tehniceDefnirea notiunii de disponibilitate. Terminologie

Potrivit STAS 8174/3 DISPONIBILITATEA este aptitudinea unui dispozitiv sub aspectele combinate de fiabilitate, mentenabilitate i de organizare a acfiunilor de mentenanta de a-i indeplinii funcfia specificata, la un moment dat sau intr-un interval de fimp dat.

Pentru orice sistem tehnic reparabil, fiabilitatea este o condifie necesara dar nu isuficienta. A fi disponibil in orice moment, sistemul tehnic trebuie sa fie uor de intretinut, uor de reparat, uor de menfinut in stare de functionare, adica de a avea aptitudine denumita mentenabilitate care depinde de trei factori principali:

accesibilitatea sistemului (uurinta demontarii i montanifiecarui element i pozifionarea convenabila aansamblurilor care necesita reglaje periodice);

logistica mentenantei: existenta S.D.V.- urilor, instalatiilor pentru reglarea fimcfionala, documentafii tehnice ?i piese de schimb;

activitate de service.Din cele enuntate rezulta asigurarea conditiilor de DISPONIBILITATE conform figurii

1.16. ' MV - : >: '

16 i

Cap.2. Mentenanta echipamentelor

Fig. 1.16. Relatia dintre fiabilitate, mentenanta ?i disponibilitateTermenul de disponibilitate este, de asemenea, folosit ca indicator de disponibilitate,

reprezentand fie probabilitatea ca dispozitivul sa-$i indeplineasca functia la un moment dat, fie probabilitatea raportata la un interval de timp.

In figura 1.16. sunt prezentate relatiile intre timpii caracteristici disponibilitatii conform STAS 8174/3.

Notiunea de DISPONIBILITATE a evoluat continuu i se constituie in conceptual integrat de disponibilitate - fiabilitate - mentenanta.

Fig. 1.17. Relatii intre timpii caracteristici disponibilitatii

Disponibilitatea medie observata este raportul dintre timpul cumulate in care un dispozitiv i-a indeplinit functia specificata i timpul cumulat de observatie sau la moment date (alese astfel incat repartitia lor sa fie reprezentativa), este media proportiei de dispozitive nominal identice care i-au indeplinit functia specificata.

Disponibilitatea instantanee observata este reprezentata de proportia de misiuni ocazionale in care un dispozitiv, la un moment dat, i-a indeplinit functia specificata.

16 j

Cap.2. M entenanta echipam entelor

Consevabilitatea este aptitudinea unui dispozitiv de a-i mentine un nivel de fiabilitate specificat, in conditii de depozitare i de transport date ?i pentru un timp de depozitare dat.

Timpul de disponibilitate este intervalul de timp in care un dispozitiv este in stare sa-i indeplineasca functia specificata.

Timpul de indisponibilitate este intervalul de timp in care un dispozitiv nu estein stare sa-i indeplineasca functia specificata.

Timpul de indisponibilitate a unui dispozitiv este format din timpul de mentenanta i timpul de a$teptare (pentru ca dispozitivul sa fie luat in reparatie, timpul necesar obtinerii materialelor etc.).

Timpul operativ este intervalul de timp in care un dispozitiv ii indeplinetefunctia specificata.

Timpul solicitat este intervalul de timp in care utilizatorul solicit dispozitivul sa-i indeplinesca functia specificata.

Timpul nesolicitat este intervalul de timp in care utilizatorul nu solicit dispozitivul sa-i indeplinesca functia specificata.

Timpul liber este intervalul de timp in care un dispozitiv este in stare sa-iindeplinesca functia specificata, fara aceasta sa i se solicite.

Incercarea de depozitare este incercarea efectuata in scopul evidentierii aptitudinii unui dispozitiv de a-i mentine un nivel de fiabilitate specificat, in conditii de depozitare date i pentru un timp dat.

Incercarea de transport este incercarea efectuata in scopul evidentierii aptitudinii unui -dispozitiv de a-i mentine un nivel de fiabilitate specificat, in conditii de transport date.

Functiile de disponibilitate i indisponibilitate

Functionarea unui utilaj a carui caracteristica este reparabilitatea, in perioada vietii utile se caracterizeaza printr-o succesiune de stari altemante functionare/defectare sau cu starile de oprire planificata (mentenanta preventiva, functionare sezoniera sau conservare - stocare).

Starile de defectare se produc la momente aleatoare, in timp ce starile de oprire planificata sunt realizate de deciziile umane.

Considerand componentele utilajului sisteme cu restabilire cu doua stari, daca se noteaza cu 0 starea de functionare i cu s starea de defect, atunci comportarea in exploatare a utilajului reprezinta un proces stochastic de tip M arkov cu doua stari $ (t) =i unde i=0 sau 1],

In cazul cand produsul este in stare de defect Ia momentul t, probabilitatea ca el sa se defecteze in intervalul de timp elementar (t, t+At) este z(t)-At, unde ^ (t) -este rata caderilor (intensitatea de defectare).

De asemenea, atunci cand produsul este in stare de defect la momentul t, probabilitate ca el sa fie repus in functiune in intervalul de timp elementar (t, t+At) este n(t)At, unde (i(t)'este intensitatea de restabilire a utilajului.

Daca se admite ca functiile p(t) i ^s(t) sunt constant in timp, atunci probabilitatile de trecere (tranzitie) ale procesului sunt:Poi(t, t+At)=X- At; P00(t, t+At)=l-X' At;P,o(t, t+At)=(i' At; P, ,(t, t+At)=l-|i- At; (1.70)

16 k

Jv t I o lt fu & d d ir ' Is rU.

Cap.2. Mentenanta echipamentelor

De asemenea, pentru timpul de functionare fara defectiuni Tf i timpul de reparare (restabilire) Tr se admite ipoteza fundamental ca sunt variabile aleatoare, independente si identic repartizate. Se obtin urmatoarele relatii care caracterizeaza starea sistemelor la un moment dat:

A(t) = - ^ - + - ^ e-(UM, (1.71)A + /j A + jj.

/( /) = - \ l - e - (;-+f,)] (1.72)X + fi

in care:A(t) este disponibilitatea, simbolul provenind din limba englezS, utilizat in literatura de

specialitate, inclusiv in standard;I(t) - indisponibilitatea.Expresia (1.71) este functia de disponibilitate a produsului, adica probabilitatea ca

produsul sa fie disponibil (in stare de functionare) la momentul t.Functia de disponibilitate A(t) este o functie monoton descrescatoare de timp, valoarea

initials A(0)=1 $i cu valoarea asimtoticS

A = \imA(t) = (F73)A + /j.

Expresia (1.73) este disponibilitatea limitatS sau stationara a produsului, adica posibilitatea ca produsul sS fie disponibil la momente departate de momentul initial.

Introducand valoarea A in expresia (1.71) se obtine forma:

A(t) = A + (1 - A) A m' (1.74)in care:

t . ( l 1 ^ (A + /j) t ----h- (1.75)

\ m mrJA-mrVariatia functiei de disponibilitate A(t) este reprezentata grafie in figura 1.18. Din aceasta

variatie- se poate deduce viteza cu care functia A(t) se apropie de valoarea asimptotica A. Seobserva cS aceastS functie descre^te exponential, avand constanta de timp A*mr.

Daca t= A-mr, atunci expresia (1.74) devine: A(A-mr)= A + (l-A )e1=A+0,368(l-A) . (1-76)Dimpotriva, dacS t=0, atunci expresia (1.74) devine:A(0)=A+(1-A)=1 (1-77)care se mai poate scrie:A(0)-A=1-A (1.78)Cu alte cuvinte, diferenta dintre functia A(t) i valoarea sa asimptoticS A este maxima la

momentul initial, dar scade destul de repede devenind nula. Aceste constatari sunt valabile nu numai pentru repartitia exponentials ci pentru orice fel de repartitie a timpului de functionare farS defectiuni T, respectiv a timpului de restabilire Tr.

16 I

Cap.2. M entenanta echipamentelor

Expresia I(t) (1.72) este functia de indisponibilitate a produsului, adica probabilitatea ca produsul sa fie indisponibil (in stare de defect) la momentul t.

Deoarece la un moment t un produs conform ipotezei - se afla fie in stare de functionare, fie in stare de defect, rezulta ca intre A(t) i I(t) exista relatia:

A(t)+I(t)=l (1.79)sauI(t)=l-A (t) (1.80)Functia de indisponibilitate I(t) este o functie monoton crescatoare in timp cu valoarea

initiala I(0)=0 i cu valoarea asimptotica

I = lim /(f) = - (1.81)A + f i

care este indisponibilitatea stationara a utilajului (produsului), adica probabilitatea ca produsul sa fie indisponibil (m stare de defect) la moment departate de momentul initial.

In figura 1.19 sunt reprezentate functiile de disponibilitate i indisponibilitate ca o consecinta a relatiilor (1.79; 1.80).

In cazul cand produsul este fara restabilire, este evident ca p=0 i atunci expresiile A(t) $i I(t) devin:

A(t)=e'fl; I(t)= l-e 'M (1.82)Se observa ca in acest caz functia de disponibilitate este chiar functia de fiabilitate iar

functia de indisponibilitate este chiar functia de nonfiabilitate (carenta).Aceste constatari sunt valabile nu numai pentru repartitia exponentiala ci pentru orice fel

de repartitie a timpului de functionare fara defectiuni T, respective a timpului de restabilire

16 m

Cap.2. Mentenanta echipam entelor

Fig. 1.19. Repartizarea grafica a functiilor A(t) i I(t)

Deoarece disponibilitatea stationara este o constant, aceasta se mai numete i coeficient de disponibilitate si se determina cu relatia:

I f

A = - - . ...( L 8 3 )I f 1 4- y t .+ y tn t " n + \ t l r

in care:tj sunt intervalele de timp de functionare fara defectiuni; tn - intervalele de timp de restabilire; n - numarul intervalelor t\,Relatia (1.83) se mai poate scrie:

A= m B F --- (1.84)MTBF + MTR

Se observa din expresiile anterioare ca disponibilitatea utilajului (produsului) este rezultatul a doua evenimente fiabilitate i mentenabilitate, relatiile dintre ele-fiind:

A(t)=R(t)+[l -R(t)]G(t) (1-85)Disponibilitatea unui produs este determinata deci de doua probabilitati:

probabilitatea ca produsul sa functioneze intr-un interval de timp t (fiabilitatea); probabilitatea de a fi repaus in fimctiune intr-un interval d timp tr

(mentenabilitatea).

INDICATORII DISPONIBILITATII 1 INDISPONIBILITATII

Indicatorii de disponibilitate sunt reflectati prin timpii caracteristici astfel:Tc=Tf+Tment.pr"^T ment.cor (1.86)unde:Tc este timpul caracteristic pentru perioada analizata, in ore om;T f- timpul de functionare, in ore om;Tment.pr - timpul de mentenanta preventiva, in ore om;

16 n

Fiabilitate

Documents

Transcript of Fiabilitate