ГОСТ Р 51901.5-2005 Менеджмент риска. Руководство по применению методов анализа надежности

Менеджмент риска

РУКОВОДСТВО ПО ПРИМЕНЕНИЮ МЕТОДОВ
АНАЛИЗА НАДЕЖНОСТИ

IEC 60300-3-1:2003

Dependability management - Part 3-1:
Application guide - Analysis techniques for dependability -

Guide on methodology
(MOD)

 

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

1. ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» (ОАО НИЦ КД) на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4

2. ВНЕСЕН Управлением развития, информационного обеспечения и аккредитации Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

3. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 сентября 2005 г. № 236-ст

4. Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту МЭК 60300-3-1:2003 «Управление надежностью. Часть 3-1. Руководство по применению. Методы анализа надежности. Руководство по методологии» (IEC 60300-3-1:2003 «Dependability management - Part 3-1: Application guide - Analysis techniques for dependability - Guide on methodology») путем внесения технических отклонений, объяснение которых приведено в разделе «Введение» к настоящему стандарту.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2004 (подраздел 3.5).

Изменения, введенные в настоящий стандарт по отношению к международному стандарту, обусловлены необходимостью наиболее полного достижения целей национальной стандартизации

5. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

(Поправка, ИУС № 8-2006)

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет.

Содержание:

Введение

Настоящий стандарт входит в группу стандартов по анализу и оценке рисков и дополняет ГОСТ Р 51901-2002 «Управление надежностью. Анализ риска технологических систем». В стандарте приведено описание методов анализа надежности, которые могут использоваться для определения оценок вероятностных характеристик риска.

Методы анализа надежности, описанные в настоящем стандарте, могут быть использованы для прогнозирования, исследования и улучшения надежности, работоспособности и ремонтопригодности объекта.

Эти исследования проводят на стадиях концепции и определения, проектирования, разработки, эксплуатации и технического обслуживания на различных уровнях системы и в условиях разной детализации проекта. Методы могут быть использованы для сопоставления результатов анализа с установленными требованиями.

Методы могут быть использованы проектными организациями, службами материально-технического обеспечения и технического обслуживания для оценки частоты замены составных частей и планирования технического обслуживания. Эти оценки часто определяют главные элементы стоимости жизненного цикла продукции и должны быть использованы при оценке стоимости жизненного цикла и в сравнительных исследованиях.

Для получения достоверных результатов в процессе анализа должны быть рассмотрены все возможные воздействия на надежность системы со стороны: аппаратных средств, программного обеспечения, человеческого фактора и организационных действий.

В отличие от применяемого международного стандарта в настоящий стандарт не включены ссылки на МЭК 60050 (191): 1990 «Международный электротехнический словарь. Глава 191. Надежность и качество обслуживания», который нецелесообразно применять в национальном стандарте из-за отсутствия принятых гармонизированных национальных стандартов. В соответствии с этим изменено содержание раздела 2. Кроме того, содержание стандарта дополнено приложением С, содержащим пояснения применяемых в тексте английских сокращений.

Дата введения - 2006 - 02 - 01

1. Область применения

Настоящий стандарт содержит краткий обзор часто используемых методов анализа надежности. В стандарте приведены описания основных методов и указаны их преимущества и недостатки, входные данные и другие условия использования.

Настоящий стандарт является введением в методологию анализа надежности и содержит необходимую информацию для выбора метода.

2. Нормативные ссылки

Настоящий стандарт содержит ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 27.310-95 Надежность в технике. Анализ видов, последствий и критичности отказов. Основные положения

ГОСТ Р ИСО 9000-2001 Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь

ГОСТ Р 51901.11-2005 (МЭК 61882:2001) Менеджмент риска. Исследование опасности и работоспособности. Прикладное руководство

ГОСТ Р 51901.14-2005 (МЭК 61078:1991) Менеджмент риска. Метод структурной схемы надежности

ГОСТ Р 51901.15-2005 (МЭК 61165:1995) Менеджмент риска. Применение марковских методов

Примечание: При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартам, следует руководствоваться замененным (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3. Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 элемент, объект (item, entity): Любая часть, компонент, устройство, подсистема, функциональный модуль, оборудование или система, которая может быть рассмотрена как самостоятельная единица.

Примечание: - Элемент может представлять собой аппаратное средство, программное обеспечение или и то и другое и может, в отдельных случаях, включать людей.

Примечания

1. С точки зрения надежности система должна иметь:

a) определенную цель, выраженную в виде требований к функционированию системы;

b) заданные условия эксплуатации.

2. Система имеет иерархическую структуру

3.3. компонент (component): Элемент, рассматриваемый на самом низком иерархическом уровне при анализе системы.

3.4. распределение (allocation): Процедура, применяемая при проектировании элемента и направленная на распределение требований качества элемента по его компонентам в соответствии с заданным критерием.

3.5. отказ (failure): Прекращение способности элемента исполнять требуемую функцию.

Примечания

1. После отказа элемент становится неисправным.

2. Отказ является событием в отличие от неисправности, которая является состоянием.

3.6. неисправность (fault): Состояние элемента, характеризующееся неспособностью исполнять требуемую функцию, исключая период технического обслуживания, ремонта или других запланированных действий, а также из-за недостатка внешних ресурсов.

Примечание: Неисправность часто является результатом отказа элемента, но может существовать и без предшествующего отказа.

4. Основные процедуры анализа надежности

4.1 Общая процедура

Рисунок 1 - Общая процедура анализа надежности

Общая процедура анализа надежности представлена на рисунке 1 и состоит из следующих задач в порядке их применения:

a) Определение системы

Определение исследуемой системы, режимов и условий ее работы, функциональных связей, включая интерфейсы или процессы. Обычно результаты определения системы являются входом в процесс разработки системы.

b) Определение требований/целей надежности

Определение всех требований или целей надежности и работоспособности системы, а также характеристик и особенностей системы, режимов ее эксплуатации, условий окружающей среды и требований обслуживания. Определение отказа системы, критериев отказов и условий, основанных на функциональной спецификации системы, ожидаемой продолжительности и условий эксплуатации (циклограмма и время выполнения задания). При определении требований и целей надежности следует руководствоваться [1].

c) Распределение требований надежности

Распределение требований или целей надежности системы по различным подсистемам на ранней стадии проекта (при необходимости).

d) Анализ надежности

Анализ системы на основе методов надежности и соответствующих данных эффективности.

1) Качественный анализ:

- анализ функциональной структуры системы;

- определение режимов неисправностей системы и компонентов, механизмов отказов, причин и последствий отказов;

- определение механизма деградации, который может привести к отказу;

- анализ путей отказа/неисправности;

- анализ ремонтопригодности с учетом времени, метода изоляции и метода восстановления;

- определение адекватности методов диагностики неисправностей;

- анализ возможностей предотвращения неисправностей;

- определение стратегий технического обслуживания и ремонта.

2) Количественный анализ:

- разработка моделей надежности и/или эксплуатационной готовности;

- определение необходимых числовых данных;

- определение числовых оценок показателей надежности;

- проведение необходимого анализа критичности и чувствительности.

e) Исследования и рекомендации

Анализ выполнения целей требований надежности для рассматриваемого проекта и возможности их выполнения при использовании альтернативных проектов. Действия в этом направлении могут включать решение следующих задач:

- оценка улучшения надежности системы по результатам проектирования и производства (например, резервирование, снижение нагрузок, совершенствование стратегий технического обслуживания системы, контроля продукции и технологических процессов, системы менеджмента качества и материально-технической базы производства);

Примечание: Показатели надежности могут быть улучшены только в соответствии с проектом. Во многих случаях для повышения надежности необходимо усовершенствовать производственные процессы;

- исследование проекта системы и определение слабых мест и режимов критичности отказов компонентов;

- исследование проблем интерфейса системы, свойств и механизмов отказоустойчивости и т.д.;

- разработка альтернативных путей повышения надежности, например использование резервирования, контроля эффективности, обнаружения неисправностей, методов реконфигурации системы, процедур технического обслуживания, заменяемых компонентов, процедур восстановления;

- выполнение исследований по оценке стоимости и сложности альтернативных проектов;

- оценка влияния возможностей производственного процесса;

- оценка результатов и сравнение их с требованиями.

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

4.2. Методы анализа надежности

Методы, представленные в настоящем стандарте, относятся к двум основным группам:

- основные методы анализа надежности;

- общие технические методы, которые могут быть использованы как вспомогательные при проведении анализа надежности, а также при проектировании надежности.

Методы анализа надежности, используемые для решения общих задач анализа надежности, приведены в таблице 1, детальные характеристики методов приведены в таблице 2. Краткая характеристика методов приведена в приложении А.

Общие технические методы обычно включают:

- исследование ремонтопригодности по [2] и [3];

- анализ паразитных контуров схемы (А.2.1);

- анализ наихудшего случая (А.2.2);

- имитационное моделирование отклонений (А.2.3);

- разработку программного обеспечения по надежности (А.2.4);

- анализ конечных элементов (А.2.5);

- ограничение допустимых значений и выбор частей (А.2.6);

- анализ Парето (А.2.7);

- диаграмму причин и следствий (А.2.8);

- анализ отчета об отказах и систему корректирующих действий (А.2.9).

Следующие методы не выделены как самостоятельные, так как они являются модификацией упомянутых в таблице 1 методов анализа надежности:

- анализ причин/следствий - комбинация ЕТА и FTA;

- динамический FTA-расширение FTA, когда некоторые события представляются при помощи марковских моделей;

- функциональный анализ отказов - специальный вид FMEA;

- двоичные диаграммы решений, используемые главным образом для эффективного построения дерева неисправностей.

4.3. Распределение требований надежности

Определение требований надежности для подсистем является существенной частью проектирования системы. Цель распределения надежности - найти наиболее эффективную архитектуру системы, соответствующую требованиям надежности (технико-экономической целесообразности). Распределение требований необходимо проводить для каждого показателя надежности. Поскольку методы распределения для всех показателей надежности одинаковы, далее в разделе использован термин «надежность».

Сначала (первый шаг) необходимо распределить требования надежности системы по подсистемам. При этом должны быть учтены сложность подсистем и опыт эксплуатации аналогичных подсистем. Если на начальном этапе проекта требования не выполнены, распределение и/или выполнение проекта необходимо повторить. Распределение требований надежности проводят с учетом анализа сложности, критичности, особенностей и условий эксплуатации системы.

Так как распределение требований надежности обычно проводят на раннем этапе проектирования, когда информация о системе отсутствует или ее очень мало, распределение необходимо периодически пересматривать.

Распределение требований по подсистемам и составным частям необходимо проводить на стадии определения. Это позволяет:

- проверить выполнение требований надежности для системы;

- установить в проекте выполнимые требования надежности для составных частей;

- установить четкие и поддающиеся проверке требования надежности для поставщиков.

- Распределение требований надежности проводят в следующем порядке:

- анализируют систему и идентифицируют области, для которых разработан проект, а информация о значениях характеристик надежности доступна или может быть легко оценена;

- определяют соответствующие величины и их вклад в требования надежности системы. Разность между требованиями и фактическим уровнем надежности является частью требований надежности, которая должна быть распределена между другими составными частями системы.

Преимущества распределения требований надежности заключаются в том, что оно:

- обеспечивает путь совершенствования продукции за счет понимания соотношения между целями надежности системы и ее элементами (подсистемами, блоками, компонентами);

Таблица 1

Использование методов для решения общих задач анализа надежности

- рассматривает надежность наравне с другими характеристиками проекта, такими как эффективность и стоимость;

-определяет цели надежности для поставщиков;

- помогает оптимизировать надежность системы, поскольку рассматривает такие факторы как сложность, критичность, влияние условий эксплуатации.

Для распределения надежности существуют ограничения:

- часто предполагается, что элементы системы независимы, то есть отказ одного элемента не влияет на работу других элементов. Так как это предположение часто не выполняется, оно ограничивает область применения метода;