На практике важно оценивать качество программ не только в совершенном виде, но и в процессе их разработки. Качество объектов разработки достигается за счет высокого качества технологических процессов при их создании и управлении. Надежность программного продукта необходимо планировать на начальных стадиях разработки проекта. Разрабатываемое программное обеспечение может обладать различной степенью надежности. Для исследования надежности используют достаточно сложные аналитические методики, требуется сбор большого количества информации, так как на протяжении всего жизненного цикла программного обеспечения вырабатываются методы измерения надежности.
Для создания высоконадежного программного продукта необходимы:
- • прогнозирование ошибок (создание моделей надежности);
- • предотвращение ошибок (повторное использование программ, применение инструментальных средств конструирования программ, формальных методов,);
- • устранение ошибок (формальное инспектирование, верификация и аттестация);
- • обеспечение отказоустойчивости (мониторинг, анализ избыточности и исключительных ситуаций).
Прогнозирование ошибок выполняется на этапе планирования и формирования требований. Предотвращение ошибок — на этапах формирования требований, проектирования и реализации. Устранение ошибок — на этапах проектирования, реализации и тестирования. Обеспечение отказоустойчивости начинается на этапе проектирования и длится до окончания жизненного цикла программного продукта (табл. 17.1).
В чем разница между качеством и корректностью программы
Таблица 17.1
Связь методов обеспечения надежности с этапами ЖЦ ПО
Этапы жизненного цикла ПО
Анализ и формирование требований
Проектирование и реализация
Тестирование
Эксплуатация и сопровождение
Мероприятия, обеспечивающие необходимый уровень качества
программного обеспечения, можно условно разделить на административные и технологические.
К административным мероприятиям относятся:
- • проведение обучения персонала, переподготовка и повышение квалификации;
- • документирование всех изменений в структуре программного обеспечения;
- • назначение ответственных лиц за различные участки разработки и модификации программного обеспечения;
- • организация контроля качества программного обеспечения. Обеспечение мониторинга качества (фиксирование ошибок, критических сообщений, поступающих от пользователей программного обеспечения);
- • создание независимой экспертной комиссии для проведения проверок ПО;
- • проведение совместных аттестаций с пользователем.
К технологическим относят следующие мероприятия:
- • выбор стандарта качества и точное следование ему на всех этапах разработки;
- • выбор системы управления базами данных;
- • использование единой среды разработки, т.е. программных продуктов разработки, которые поддерживают несколько или все этапы жизненного цикла программного обеспечения;
- • использование унифицированного языка моделирования;
- • тестирование программного обеспечения с применением средств автоматизации тестирования;
- • использование современных надежных средств программирования, минимизирующих риск внесения ошибок;
- • постоянное усовершенствование программного обеспечения на основе анализа результатов испытаний и ошибок.
Оценка рисков при разработке ПО
Надежность — это способность программного обеспечения сохранять свои свойства (безотказность, устойчивость и др.) в течение определенного промежутка времени при определенных условиях эксплуатации. К факторам гарантии надежности относятся риски как совокупность угроз, приводящих к неблагоприятным последствиям и ущербу системы или среды. Риск преобразует и уменьшает свойства надежности.
Что такое SDLC | Жизненный цикл разработки ПО для QA Engineer (SDLC) | SDLC для чайников
Риски, возникающие в процессе разработки, могут быть связаны с ограничением ресурсов, финансовым и организационным обеспечением, с большим объемом и сложностью программного продукта.
Ресурсные риски выявляются на этапе анализа требований в процессе планирования использования ресурсов. К ним можно отнести недостаточную производительность технического обеспечения, несоответствие программных инструментальных средств, отсутствие специалистов с необходимой квалификацией и т.п.
Финансовые риски, как правило, связаны с превышением бюджета проекта из-за неправильного планирования ресурсов. Таким образом, финансовые риски тесно связаны с ресурсными рисками и рисками, обусловленными большим объемом и сложностью программного обеспечения. Нехватку финансирования могут вызвать и некоторые дополнительные нужды, незафиксированные на начальном этапе разработки.
Организационные риски связаны с неправильной организацией процесса разработки, неверным планированием и распределением обязанностей среди исполнителей, ненадлежащим выполнением обязанностей и т.п.
Риски, связанные с большим объемом и сложностью программного продукта, как правило, обусловлены неверным или неточным предварительным оцениванием объемов и сложности. Занижение предварительных оценок в процессе планирования может привести к неверному определению необходимых ресурсов и, как следствие, к нарушениям графика работ и срыву сроков выполнения проекта.
После выявления возможных рисков производится экспертная оценка вероятности их возникновения и определяются способы их преодоления.
Источник: studref.com
Особенности планирования мероприятий по обеспечению надежности на стадии производства при внедрении организационных инноваций Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»
Похожие темы научных работ по прочим сельскохозяйственным наукам , автор научной работы — Яблонских Н. С., Бухаров А. Е.
Система обеспечения качества и надежности радиоэлектронных средств обнаружения в мобильных разведывательно сигнализационных комплексах охраны
Система управления надежностью как инструмент организационных инноваций
О применении статистических методов в контроле и управлении качеством продукции
Экономический анализ затрат на качество в локомотиворемонтном депо
Система информационной поддержки надежности серийных авиационных ГТД
i Не можете найти то, что вам нужно?
Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Текст научной работы на тему «Особенности планирования мероприятий по обеспечению надежности на стадии производства при внедрении организационных инноваций»
УДК 621.396.6.019.3:658 Яблонских Н.С. , Бухаров А.Е.
ОАО «УПКБ «Деталь»
ОСОБЕННОСТИ ПЛАНИРОВАНИЯ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ НА СТАДИИ ПРОИЗВОДСТВА ПРИ ВНЕДРЕНИИ ОРГАНИЗАЦИОННЫХ ИННОВАЦИЙ
Аннотация. В статье рассмотрены особенности планирования мероприятий по обеспечении надежности на стадии производства в рамках системы управления надежностью. Определены типовой перечень мероприятий по обеспечению надежности и отчетные документы, которые удовлетворяют комплексу требований, предъявляемых к изделиям на этапах «постановка на производство» и «установившееся серийное производство».
Ключевые слова: надежность, система управления надежнсотью, программа обеспечения надежно-
стью, постановка на производство, установившееся серийное производство.
На сегодняшний день совершенно очевидно, что единственным путем построения в Российской Федерации современной экономики, ориентированной на высокотехнологичное, конкурентоспособное производство является инновационное развитие страны [1]. В свою очередь, чтобы эффективно развиваться, предприятиям современной России придется меняться психологически, стать более гибкими, восприимчивыми к потребностям рынка и потребителей, прививать инновационную культуру разработки изделий, нужны организационные инновации [2].
В статье [3] показана необходимость внедрения на отечественных предприятиях системы управления надежностью и рисками (СУН), которая в свою очередь позволит повысить эффективность управления производственными процессами, а также непосредственно повысить качество и надежность выпускаемой продукции. Грамотно построенная СУН призвана обеспечить:
— снижение затрат на изготовление, обслуживание и потери из-за отказов изделий в эксплуатации путем своевременного предупреждения отказов на ранней стадии;
— повышение надежности продукции при незначительном увеличении расходов на соответствующие мероприятия.
Управление процессами в рамках СУН подразумевает: удержать изделия, выпускаемые предприятием, в зоне допустимой надежности и не допустить их переход в зону критической надежности за счет своевременного выявления, устранения и предупреждения отказов, причем затраты на эти мероприятия должны быть существенно меньше полученных экономических выгод. В свою очередь, одним из основных принципов создания СУН на предприятии является планирование стадий жизненного цикла изделий в соответствии с конкретными разработками.
Так как надежность аппаратуры закладывается на этапе разработки и обеспечивается при производстве и в эксплуатации [4], то эффективное планирование всех стадий жизненного цикла в соответствии с характерными особенностями конкретного изделия очень важно при построении СУН. Планирование жизненного цикла изделий осуществляется путем определения перечня мероприятий и работ, необходимых для поддержания и улучшения показателей надежности и завершается составлением программы обеспечения надежности (ПОН) [5]. ПОН разрабатываются для каждой стадии жизненного цикла изделий и являются важнейшими организационно-техническими документами по надежности. ПОН должны предусматривать выполнение работ по всем показателям надежности, заданным в техническом задании (ТЗ), а также определять объем работ по ряду характеристик, взаимосвязанных с надежностью.
В свою очередь, для поддержания заданного уровня надежности изделий в производстве разрабатывают программу обеспечения надежности на стадии производства (ПОНп) серийных изделий. В каждой ПОНп устанавливаются:
— перечень конкретных мероприятий по обеспечению надежности изделия с указанием этапов работ;
— ответственный исполнитель, исполнители и сроки выполнения каждого мероприятия;
— нормативная и методическая документация, которую следует использовать при выполнении мероприятий;
— отчетные документы, отражающие результаты выполнения мероприятий; контрольные этапы, по завершении которых рассматривают ход реализации ПОНп, и порядок контроля.
В целях усиления контроля и реализации ПОНп, необходимо, состав и сроки планируемых мероприятий увязывать с проводящимися работами по обеспечению качества и требований стандарта [6].
Основанием для разработки ПОНп являются комплексный график мероприятий по постановке на производство изделий и организационно-распорядительный документ (распоряжение) о постановке на производство, согласованный с заказчиком. В соответствии с требованиями [5], ПОНп должна охватывать этапы постановки на производство и установившегося серийного производства.
ПОНп разрабатывает предприятие-изготовитель в процессе подготовки производства. Научнометодическое руководство осуществляет подразделение надежности предприятия-изготовителя. По указанию Главного инженера или Заместителя руководства по качеству разработку ПОНп также может осуществлять подразделение надежности.
Ответственным за разработку и реализацию ПОНп является Главный инженер или Заместителя руководства по качеству. ПОНп подписывается руководителями подразделений предприятия, участвующими в ее реализации, согласовывается с заказчиком и Главным конструктором, утверждается Руководителем предприятия. Общие требования к содержанию и оформлению ПОНп приведены в [5]. Типовой перечень мероприятий на этапах «постановка на производство» и «установившееся серийное производство» по обеспечению надежности и отчетных документов приведен в таблицах 1 и 2.
Таблица 1 — Типовые мероприятия ПОНп на этапе «постановка на производства»
Наименование мероприятий Отчетные документы
1 Разработка ПОНп с учетом предложений Главного конструктора ПОНп
2 Проверка подготовленности производства к выпуску изделий с требуемым уровнем надежности Справка о технологической оснащенности производства Справка о технологической готовности предприятия к серийному выпуску изделий Экспертное метрологическое заключение на комплект конструкторской (КД) и технологической документации (ТД) изделия Справка о соответствии изготовленныз изделий требованиям КД
3 Разработка и выполнение мероприятий по ликвидации отклонений от документации (при необходимости) План-график мероприятий по устранению отклонений или Перечень извещений КД и ТД
4 Разработка системы операционного контроля и регулирования технологического процесса изготовления изделий на операциях, влияющих на надежность Справка об изменениях проведенных в ТД при постановке на производство
5 Разработка (при необходимости ) и изготовление (приобретение) специального оборудования, средств контроля и измерений для проведения испытаний Справка о технологической оснащенности производства Свидетельство о поверке и/или Акты аттестации
6 Уточнение (при необходимости) режимов технологических тренировок, контроль их соблюдения Инструкция по технологической тренировке Технологический паспорт
7 Разработка программы квалификационных испытаний изделия Программа квалификационных испытаний
8 Проведение квалификационных испытаний Протоколы испытаний Акт квалификационных испытаний
9 Корректировка (при необходимости) КД иТД по результатам испытаний План-график мероприятий по устранению отклонений или Перечень извещений КД и ТД
10 Оценка соответствия изделия требованиям к надежности (при необходимости) по результатам испытаний Справка о соответствии изделия требованиям к надежности по результатам испытаний
11 Сбор, обобщение и анализ информации об отказах и неисправностях, выявленных в процессе изготовления и испытаний Перечень отказов и неисправностей, выявленных в процессе изготовления и испытаний
12 Анализ причин возникновения отказов, разработка мероприятий по их устранению Акты об анализе и устранении дефектов и перепроверке изделий
13 Обучение персонала в части работ по обеспечению надежности изделий в процессе производства, аттестация персонала Журнал учета занятий по технической учебе Протокол заседания комиссии
14 Контроль реализации ПОНп. Составление отчета о реализации ПОНп на этапе постановка на производство Отчет о реализации ПОНп
Таблица 2 — Типовые мероприятия ПОНп на этапе «установившееся серийное производство»
Наименование мероприятий Отчетные документы
1 Корректировка ПОНп (при необходимости) Дополнение к ПОНп
2 Контроль за соблюдением требований КД и ТД, выявление и устранение нарушений Акты проверок
3 Проведение технологических тренировок Технологический паспорт
4 Проведение входного контроля КИМП, обобщение результатов контроля, рекламирование дефектных КИМП. Корректировка объемов и методов входного контроля (при необходимости) Документы в соответствии с [7], Отчеты подразделения входного контроля отдела технического контроля
5 Организация и проведение испытаний на надежность Протоколы испытаний Акт испытаний
6 Корректировка (при необходимости) КД иТД по результатам испытаний План-график мероприятий по устранению отклонений или Перечень извещений КД и ТД
7 Оценка соответствия изделия требованиям к надежности по результатам испытаний (при необходимости) Справка о соответствии изделия требованиям к надежности по результатам испытаний
8 Сбор, обобщение и анализ информации об отказах и неисправностях, выявленных в процессе изготовления, испытаний и эксплуатации Перечень отказов и неисправностей, выявленных в процессе изготовления, испытаний и эксплуатации
9 Анализ причин возникновения отказов, разработка мероприятий по их устранению. Оценка эффективности проведенных мероприятий Акты об анализе и устранении дефектов и перепроверке изделий
10 Обучение и аттестация персонала подразделений, выполняющих мероприятия ПОНп Журнал учета занятий по технической учебе Протокол заседания комиссии
11 Контроль реализации ПОНп. Составление периодических отчетов о реализации ПОНп на этапе установившееся производство Ежегодный отчет о реализации ПОНп
Контроль выполнения ПОНп проводят:
— после завершения контрольных этапов, установленных в ПОНп;
— по мере выполнения отдельных мероприятий (текущий контроль);
— при проведении плановых и оперативных проверок деятельности Общества в области обеспечения качества при проведении военно-технической экспертизы.
Текущий контроль ПОНп осуществляет подразделение надежности при участии заказчика и подразделения-разработчика изделия. Результаты контроля выполнения ПОНп оформляют в виде отчета о реализации ПОНп, составляемого подразделением-разработчиком изделия при участии подразделения надежности и подразделений-исполнителей мероприятий ПОНп. Отчет о реализации ПОНп подписывается руководителями подразделений, участвующих в разработке и реализации ПОНп, согласовывается с заказчиком и утверждается Руководителем предприятия. К отчету по реализации ПОНп, в части оформления, предъявляются те же требования, что и ПОНп за исключением того, что в графе «Срок исполнения» указываются:
— плановый срок исполнения, который указан в ПОНп;
— фактический срок исполнения мероприятий.
На основании отчета о реализации ПОНп, при необходимости, разрабатывают изменения (дополнения) к ПОНп в виде отдельного документа. Изменения (дополнения) к ПОНп разрабатывают, согласовывают и утверждают в порядке, установленном для соответствующей ПОНп. Изменения (дополнения) к ПОНп являются приложением к ПОНп.
На этапе постановка на производства отчет о реализации ПОНп оформляется после завершения этапа. На этапе установившееся серийное производство отчет о реализации ПОНп является ежегодным отчетным документом, срок исполнения которого устанавливается в индивидуальном порядке и согласовывается с заказчиком.
По требованию [5], контроль выполнения ПОНп осуществляется при проведении периодических испытаний установочной серии серийных изделий. Учитывая данное требование, отчет о реализации ПОНп должен предоставляться в подразделение надежности до начала периодических испытаний серийного изделия.
В заключении необходимо отметить, что предложенный типовой перечень мероприятий по обеспечению надежности и отчетные документы удовлетворяют комплексу требований, предъявляемых к изделиям на этапах «постановка на производство» и «установившееся серийное производство». Также данный перечень позволяет осуществить разработку документированной процедуры при внедрении на предприятии СУН с учетом требований новой версии ГОСТ РВ 0015-002 [8].
1. Кузнецов Д.В. Приоритеты современного инновационного развития. // Транспортное дело России №12, 2010.
2. Черных Ю. Инновационное развитие предприятия с использованием системы менеджмента качества. // Стандарты и качество, № 1, 2012.
3. Жихарев И.А., Бухаров А.Е.Система управления надежностью как инструмент организационных инноваций // Надёжность и качество: труды Международного симпозиума. — Пенза: ПензГУ, 2012
4. Животкевич И.Н., Смирнов А.П. Надежность технических изделий. — М.: Олита, 2003.
5. ГОСТ РВ 27.1.02-2005 Надёжность ВТ. Программа обеспечения надёжностью. Общие требования.
6. ГОСТ РВ 15.301-2003 Система разработки и постановки продукции на производство. Военная техника. Постановка на производство. Основные положения.
7. ГОСТ РВ 0015-308-2011 Система разработки и постановки на производство военной техники. Входной контроль изделий. Основные положения.
8. ГОСТ РВ 0015-002-2012 Система разработки и постановки на производство военной техники. Системы менеджмента качества. Общие требования.
9. Юрков, Н.К. Концепция синтеза сложных наукоемких изделий/Н.К. Юрков// Надежность и качество: Труды международного симпозиума. В 2-х т. Под ред. Н.К.
Юркова. Пенза: Изд-во Пенз. гос.
ун-та, 2012. Том 1, С. 3-6
10. Юрков, Н.К. Алгоритм проведения проектных исследований радиотехнических устройств опытно-теоретическим методом / А.В.Затылкин, И.И.Кочегаров, Н.К. Юрков //Надежность и качество: Труды международного симпозиума. В 2-х т. Под ред. Н.К.
Юркова. Пенза: Изд-во Пенз. гос. унта, 2012. Том 1, С. 365-367
Источник: cyberleninka.ru
Обеспечение надежности на стадии проектирования — УКЦ
Проекты, при разработке которых главным критерием выбирается повышенная надежность, часто отличает низкая энергетическая эффективность, высокие капитальные затраты и эксплуатационные расходы.
Это, конечно, не значит, что нужно скатываться в другую крайность и вообще не учитывать этот аспект. Просто следование требованиям надежности не должно выходить за грань разумного. Проблема в том, чтобы верно определить, где проходит эта грань.
Рассмотрим гостиничный комплекс, где используется общий водяной котел, и в каждом номере установлены фэнкойлы. Сбои в работе такой системы возможны, однако система эта довольно распространена и считается приемлемой.
Стремление обеспечить повышенную надежность определяется серьезностью последствий возможных отказов. Если они грозят лишь небольшими неудобствами, то обычно достаточно использовать качественное оборудование и строго контролировать монтажные работы.
Например, в климатической зоне, где охлаждение требуется лишь в течение короткого периода, трудно обосновать необходимость резервного чиллера. На производственных предприятиях требования к уровню надежности определяются стоимостью выпускаемой продукции. В коммерческих терминах затраты, связанные с повышением надежности, рассматриваются как страхование. Если затраты на страхование автомобиля превышают его стоимость, то с коммерческой точки зрения страховка просто не имеет смысла.
При проектировании необходимо понять взгляды заказчика относительно обеспечения надежности, определить, насколько они важны для него. Начиная со стадии эскизного проекта, следует составить перечень позиций, склонных к отказам, и оценить, насколько велика вероятность этих отказов.
Последнее — довольно сложная задача. Например, какова вероятность сбоя в работе источника водоснабжения На этот вопрос нет простого ответа. Тем не менее, перечень отказов должен быть упорядочен по степени серьезности их последствий и вероятности появления. Одним из методов является назначение весовых коэффициентов от 1 до 10. Когда отказы расположены по приоритетам, определяются варианты их предотвращения и связанные с этим затраты.
Введение в стратегию «N»
В области отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха проектирование начинается с определения нагрузок по теплу и холоду. При этом N означает совокупность агрегатов, используемых для реализации проектной нагрузки. «N+1» позволяет развивать заданную мощность при отказе одного любого агрегата.
В таблице 1 иллюстрируется применение стратегии «N+» при нагрузке по тепловыделениям 440 кВт. Без резервирования проект мог бы быть реализован путем использования одного агрегата мощностью 440 кВт, двух агрегатов мощностью по 220 кВт каждый или трех по 147 кВт. В таблице рассмотрены варианты резервирования N+0 и N+1. Варианты N+2, N+3 и так далее возможны, но на практике используются редко. Полное удвоение мощности (вариант 4) называют 100%-ой избыточностью, и такое резервирование используется в системах небольшой производительности.
| Вариант | Проектная нагрузка, кВт | Резервирование | Распределение мощности, кВт | Установленная мощность, кВт | Остаточная мощность при наличии 1 отказа | Остаточная мощность при наличии 2 отказов |
| 1 | 440 | N+0 | 1 по 440 | 440 (100%) | ||
| 2 | 440 | N+0 | 2 по 220 | 440 (100%) | 220 (50%) | |
| 3 | 440 | N+0 | 3 по 147 | 440 (100%) | 293 (67%) | 147 (33%) |
| 4 | 440 | N+1 | 2 по 440 | 880 (200%) | 440 (100%) | |
| 5 | 440 | N+1 | 3 по 220 | 660 (150%) | 440 (100%) | 220 (50%) |
| 6 | 440 | N+1 | 4 по 147 | 586 (133%) | 440 (100%) | 293 (67%) |
| 7 | 440 | (2/3 N)+1 | 2 по 293 | 586 (133%) | 293 (67%) |
Таблица 1: Варианты резервирования оборудования — агрегаты одинаковой мощности
В варианте 7 используются два чиллера или котла мощностью в две трети от проектной нагрузки. Такая схема предпочтительна, когда работа с полной нагрузкой востребована достаточно редко. Выбор типоразмера оборудования в расчете на увеличение производительности в будущем и наличие резервирования на начальном этапе обеспечивают определенную степень избыточности без существенного увеличения стоимости.
В таблице 1 рассмотрено использование агрегатов одинакового типоразмера. Однако возможна и комбинация агрегатов различного типоразмера. Полагая N по мощности соответствующим максимуму из используемой совокупности агрегатов, стратегия N+1 обеспечит полное резервирование на наихудший случай отказа одного из них.
Итак, проанализировав таблицу 1 можно сделать следующие выводы:
Назначение всей проектной нагрузки на один единственный агрегат приводит к полной потере мощности при отказе. Распределение проектной нагрузки на большее количество агрегатов меньшего типоразмера приводит к меньшей потере мощности при отказе одного из них. В случае же большего количества отказов все равно имеется резерв остаточной мощности. Использование большего количества агрегатов меньшего типоразмера снижает общую установленную мощность и, соответственно, стоимость системы.
Что лучше?
Преимущество проекта, использующего множество агрегатов малого типоразмера, в том, что каждый отказ приводит к меньшим потерям остаточной мощности (Таблица 2). Можно сказать, что такой проект мягко реагирует на отказы.
| Аргументы в пользу использования большого количества агрегатов малого типоразмера | Аргументы в пользу использования малого количества агрегатов большого типоразмера |
| Система с большим количеством агрегатов более устойчива к разовым и множественным отказам | Агрегаты большого типоразмера имеют более высокую эффективность работы на полной нагрузке по сравнению с агрегатами малого типоразмера |
| Большое количество агрегатов обеспечивает необходимое резервирование с меньшей установленной мощностью, поскольку дополнительный агрегат «N=1> имеет меньшую мощность | Жизненный цикл большого агрегата часто более продолжителен, чем у совокупности малых агрегатов. Затраты в расчете на жизненный цикл также различны |
| Агрегаты малого типоразмера легче монтировать при строительстве и демонтировать по окончании жизненного цикла | При наличии нескольких агрегатов большого типоразмера, работающих с неполной нагрузкой, восстановление требуемой производительности системы при наличии отказа может занимать секунды вместо минут, поскольку все, что необходимо сделать, сводится к увеличению развиваемой мощности оставшимися агрегатами. Этот способ называется горячим резервированием или скользящей избыточностью |
| Агрегаты малого типоразмера стартуют быстрее по сравнению с агрегатами большого типоразмера, что упрощает автоматическое управление и позволяет использовать холодное резервирование вместо горячего резервирования, предполагающего работу на холостом ходу | Большое количество агрегатов требует использования большого количества запорно-регулирующей арматуры в составе систем их гидравлической обвязки, что в свою очередь увеличивает число позиций потенциально склонных к отказам |
| Большое количество агрегатов малого типоразмера будет развивать суммарную полную мощность, более близкую к реальной нагрузке, и обеспечивать большую эффективность работы по сравнению с большими агрегатами, развивающими неполную мощность | Большое количество агрегатов может потребовать большее количество площадей для их размещения в связи с необходимостью обеспечения большого количества проходов для доступа к ним. В некоторых проектах систем, состоящих из модулей, важным является обеспечение компактности, что может усложнить обслуживание и, особенно, изолирование одного отдель но взятого агрегата, зажатого между другими, расположенными в общую линейку |
Таблица 2: Сравнение стратегий — большое количество агрегатов малого типоразмера против малого количества агрегатов большого типоразмера
Помимо основного оборудования
В проектах, требующих обеспечения высокой надежности, важной частью их разработки является перечисление всех позиций, склонных к отказам (Таблица 3). Это побуждает заказчика к рассмотрению планов действий в нештатных ситуациях.
Решения
:
Трубопровод, состоящий из отдельных автономных частей, вместо общего магистрального трубопровода
Усиленная спецификация общего трубопровода — труба с большей толщиной стенки, более высокий класс по давлению, более качественные клапаны, более строгий контроль в процессе эксплуатации
Решения
:
Дополнительный подвод с противоположных сторон наружного входного клапана
Градирни в комплекте с глубокими бассейнами, спроектированные в расчете на требуемое время их полного опорожнения
Решения:
Электропроводка, состоящая из отдельных автономных частей вместо общей магистральной проводки
Усиленная спецификация общей электропроводки — уменьшенные токовые нагрузки, рубильники более высокого качества, более строгий контроль в процессе эксплуатации
Решения:
Сдвоенный подвод, предпочтительно от различных подстанций
Охлаждение с использованием двигателей, работающих на газовом топливе
Решения:
Решения:
Оборудование со сдвоенной топливной системой и хранилище жидкого горючего
Решения:
Распределенные автономные системы управления
Решения:
Размещение не на верхнем этаже (протечки кровли) и не на цокольном этаже (затопление)
Использование для установки внутри здания электродвигателей закрытого типа с вентиляторным охлаждением
Решения:
Принятие мер защиты является затруднительным
Опциональный байпас для технического обслуживания
Решения:
Таблица 3: Позиции, склонные к отказам (неосновное оборудование)
Системы с водяным чиллером в сравнении с системами непосредственного охлаждения (Direct Expansion, DX)
По ряду причин при больших тепловых нагрузках обычно применяются системы охлаждения с водяным чиллером. Однако при этом возникает ряд дополнительных позиций, склонных к отказам: основные линии холодной воды и обвязки водоохлаждаемого конденсатора (магистральный трубопровод и клапаны), линии водоснабжения градирен и электроснабжения чиллеров, возможность повреждений из-за разрыва трубопровода. Поэтому, если приоритетом является надежность, предпочтительнее использовать системы воздушного охлаждения, распределенные по зонам. Они не используют общих трубопроводов и лишены недостатков, свойственных централизованным установкам.
Магистральные трубопроводы
Общий трубопровод — наиболее уязвимое место централизованных систем. Для снижения риска его разрушения необходимо, во первых, установить срок службы короче обычного ресурсного срока. Во вторых, обратить внимание подрядчиков, обозначив трубопровод на чертежах как объект особой важности.
Создать подробную спецификацию общего трубопровода, несмотря на то, что это увеличит стоимость проектных работ. Кроме того, следует использовать трубы с увеличенной толщиной стенки, бесшовные трубы и фитинги без соединений на фланцах или посадке, без резьбовых или шлицевых соединений до корневого клапана. Последние, разумеется, должны быть высокого качества. Для подключений лучше использовать трубы диаметром не менее 50 мм. Трубопровод должен пройти тщательные гидравлические испытания.
Упущенные преимущества
Дополнительные меры по увеличению надежности могут привести к появлению новых позиций, склонных к отказам. Например, при подключении любого дополнительного агрегата к общему магистральному трубопроводу появляются новые фитинги, сварочные швы и клапаны, что снижает его надежность.
При введении системы аварийного питания дополнительным источником неисправностей становится переключатель источников электроснабжения. Двусторонняя коммутационная аппаратура обеспечивает сдвоенное питание агрегатов, но имеет общую склонную к отказам позицию — секционный рубильник.
Использование многоскоростных двигателей дает определенные преимущества, но большинство из них не допускают производства работ под напряжением, и их все равно приходится отключать.
Испытания
Для вновь создаваемых систем важно убедиться в том, что они могут и чего не могут, а также заранее определить возможные последствия отказов в работе или дефектов используемого оборудования. Испытания должны проводиться во всех режимах под полной длительной или повторяющейся нагрузкой. Следует избегать использования в проекте элементов, работоспособность которых не может быть испытана.
План на случай нештатных ситуаций
Когда обеспечение надежности является критичным, план действий на случай нештатной ситуации помогает персоналу эффективно реагировать. Конечно, все предусмотреть невозможно, однако, подобного рода планы служат более четкому осознанию и сокращению последствий возможных неисправностей. В план необходимо включить: список приоритетов (что является важным, что — второстепенным), описание всех узлов, в которых возможен отказ, действия по отключению нагрузок второстепенной важности, сценарии отказов и последовательность шагов по сокращению последствий, местоположение наиболее важных элементов, типа клапанов и выключателей, контактная информация аварийных и дежурных служб, краткие схемы, отображающие важнейшие моменты необходимых действий.
Дополнительное исследование: количественное определение надежности
Хотя этот вопрос выходит за рамки настоящей статьи, он занимает определенное место в программах обучения инженеров. Одним из общепринятых методов количественного определения надежности является анализ вида отказов и вызываемых ими последствий (FMEA). В соответствии с ним, отказы классифицируются индивидуально, а также в определенных сочетаниях с использованием логических последовательностей и/или для нахождения совокупной вероятности их возникновения. Существенным достоинством данного метода является возможность идентификации отказов в сложных системах, что невозможно сделать лишь на основе интуиции и опыта.
10 мероприятий по повышению надежности на стадии проектирования
- Выбор систем с наименьшим количеством позиций, склонных к отказам. Наилучшей является комплектация, в наименьшей степени зависимая от совместно используемых ресурсов.
- Выбор наиболее надежного оборудования. Обычно это связано с простотой устройства и минимальным количеством подвижных частей.
- Компоновка основного оборудования в группы с использованием стратегии резервирования N+, стремясь к достижению «мягкого» реагирования каждой из групп на возникающие отказы.
- Идентификация позиций, склонных к отказам, включая общий трубопровод, общую электропроводку и источники электроснабжения агрегатов. Упорядочивание их по приоритетам в зависимости от степени серьезности и вероятности возникновения. Изменение или корректировка проекта с целью его усовершенствования с учетом инфраструктуры.
- Обеспечение возможности отключения нагрузок второстепенной важности в системах с совместно используемыми ресурсами.
- Обеспечение возможности использования запасного оборудования взамен основного.
- Исключение использования хрупких и ломких материалов.
- При разработке проектных решений следует избегать появления новых позиций, склонных к отказам.
- Постановка в ходе разработки проекта вопросов: «Что произойдет в случае появления данного отказа?» и «Что останется работоспособным при наличии данного отказа?». Документирование системных ограничений и создание плана действий обслуживающего персонала на случай нештатных ситуаций. Обеспечение возможности проведения периодических повторных испытаний системы в процессе эксплуатации.
- Получение отзывов от критически настроенных инженеров, ориентированных на поиск недостатков проекта.
Стив Доут, инженер-энергетик системы коммунального обеспечения
г. Колорадо-Спрингс (США, штат Колорадо)
Литература:
- ASTM A53/A53 M-07, Standard Specification for Pipe, Steel, Black and Hot-Dipped, Zinc-Coated, Welded and Seamless.
- Schwaller, D. 2003. «Hierarchy of HVAC design needs.» ASHRAE Journal 45 (8):41-44.
- Turner, W., S. Doty, eds. 2007. Energy Management Handbook, 6 th ed., Chap. 23, Energy Security and Reliability.
Статья подготовлена редакцией журнала «Мир Климата»
Источник: hvac-school.ru