Точные и своевременные прогнозы надежности при правильном их выполнении могут дать ценную информацию для проектирования и обслуживания систем.
Термины и сокращения
LER (Licensee Event Report) – собранные с 1969 года данные о неисправностях компонентов, связанных с безопасностью, об отказах, человеческих ошибках и процедурных недостатках.
NPRDS (Nuclear Plant Reliability Data System) – система сбора данных о надежности элементов и систем, важных для безопасности атомных электростанций.
IPRD (In-Plant Reliability Data) – прикладная система, объединяющая методики и средства сбора, хранения и использования данных о надежности элементов и систем, важных для безопасности атомных электростанций.
NRC (Nuclear Regulatory Commission) – Комиссия по ядерному регулированию, орган публичной власти США, основана Конгрессом в 1975 году.
Преамбула
Для стандартных электронных компонентов существуют методологии прогнозирования надежности, такие как принятые в США MIL-HDBK-2171 , «Прогнозирование надежности электронного оборудования» и «Методология оценки надежности системы 217Plus™» (в настоящее время 217Plus:20152). Компания Quanterion Solutions разработала это обновление для популярного Справочника по моделям прогнозирования надежности 217Plus™ взамен издания 2006 года, разработанного для Центра анализа информации о надежности (RIAC).
Доступный исключительно через Quanterion, 217Plus: 2015 содержит новые модели интенсивности отказов, охватывающие компоненты Photonics, и обновления для двенадцати оригинальных моделей интенсивности отказов компонентов 217Plus™, основанные на новых данных. Для других типов компонентов таких источников данных об отказах очень мало.
Хронология развития и характеристики проектов
LER
Одним из прототипов баз данных об отказах элементов промышленных систем был реестр LER, собираемый из сообщений работающих по разрешениям-лицензиям атомных станций.
Для каждой лицензированной в США атомной электростанции об определенных событиях или «происшествиях, подлежащих регистрации» необходимо сообщать в NRC (Комиссию по ядерному регулированию) в соответствии с отраслевым Нормативным руководством 1.16. Для сбора, сопоставления, хранения, извлечения и оценки информации об этих событиях тогдашняя Комиссия по атомной энергии (AEC) создала в 1973 году компьютерный файл данных с информацией, извлеченной из отчетов лицензиатов. Этот банк данных известен как файл LER.
Основные ограничения системы LER связаны с тем, что она не была предназначена для использования в качестве источника данных о надежности. Она также страдает от проблемы несогласованности данных. В приведенном ниже списке перечислены недостатки системы LER как базы данных по надежности.
- База данных LER не содержит данных о количестве наблюдаемых компонентов. Стандартные оценки частоты отказов в единицу времени требуют знания количества наблюдаемых элементов и периода их наблюдения. Если требуется частота отказов по запросу, необходима еще более подробная информация о компонентах. Эта информация отсутствует в базе данных LER.
- Сообщения в LER поступают не для каждого компонента станции. Об отказах компонентов, не связанных с безопасностью, может сообщаться, а может и не сообщаться.
- Сообщения LER могли быть представлены не для всех типов отказов.
- Отправка данных разными лицами в разные организации приводит к значительным несоответствиям данных в базе LER и невозможности их верификации.
NPRDS
NPRDS изначально поддерживалась Юго-Западным исследовательским институтом (SRI) по контракту с Edison Electric Institute и под руководством Комитета по стандартам Американского ядерного общества (ANS) ANS 58.20. NPRDS предоставляет предприятиям, NRC, инженерам-архитекторам (AE) и поставщикам данные о надежности связанных с безопасностью компонентов и систем атомных электростанций.
Информация в файлы системы NPRDS поступает из входных отчетов стандартного формата, подготовленных персоналом ядерных предприятий. Участие в системе является добровольным. Компания SRI выполняла выборочную проверку качества данных для устранения очевидных ошибок, и при необходимости на предприятия – источники данных направлялись запросы на их исправление.
Однако до 1982 года оставались незакрытыми основные источники несоответствий в NPRDS:
- нечеткие определения систем элементов;
- произвольные способы определения границ области анализа (т.е. размер и состав совокупности компонентов, для которых должны быть представлены технические данные и данные об отказах);
- неоднозначные разграничения между компонентами единицы оборудования и отдельными единицами навесного или вспомогательного оборудования;
- произвольная интерпретация инструкций по формированию отчетности и присвоению кодов элементам данных;
- правила принятия решения о фиксации события отказа компонента;
- различия в навыках и подготовке лиц, ответственных за предоставление данных в NPRDS;
- различия в количестве усилий, затрачиваемых на сбор и исправление данных.
С января 1982 года NPRDS находится в ведении Института эксплуатации атомной энергетики (ИНПО), и многие структурные недостатки были устранены.
U.S. Nuclear Regulatory Commission в своих ежегодных отчетах постоянно упоминает о существовании и работе системы NPRDS, однако автору пока не удалось найти работающие ссылки на саму базу данных.
IPRD
Параллельно с функционированием NPRDS с 1978 года Американский национальный институт стандартов / Комитет по рассмотрению отчетов об инцидентах с отказами (ANSI / FIRR) спонсирует добровольную программу посещений атомных электростанций для сбора записей об отказах на производственных площадках и преобразования этих записей во всеобъемлющую базу данных для применения при анализе рисков и надежности. Дополнительное финансирование предоставляется Комиссией по ядерному регулированию США, Управлением исследований в области ядерного регулирования. Окриджская национальная лаборатория (ORNL) является генеральным подрядчиком и несет основную ответственность за координацию кодирования и анализа данных.
Создатели системы ставили целью разработать улучшенную базу данных для использования в оценках вероятностных составляющих риска. Методом достижения этой цели было создание подробной базы данных для выбранных компонентов на различных действующих атомных электростанциях. Включены все компоненты определенного типа. Источником этих подробных данных являются внутризаводские файлы отчетов по ТОиР. Таким образом, полученная база данных была названа системой In-Plant Reliability Data (IPRD).
В дополнение к предоставлению информации о частоте отказов и времени простоя компонентов для использования в вероятностных оценках риска потенциальные возможности использования IPRD включают:
- пересмотр интервалов испытаний компонентов и допустимых простоев;
- выявление общих проблем и повторяющихся сбоев;
- определение переменных параметров (например, рабочей среды, режима работы, системы единиц оборудования, политики технического обслуживания и т.д.), которые определяют частоту отказов компонентов;
- предоставление для выборки компонентов и установок обширной базы данных, с которой можно сравнивать существующие источники данных (например, LER и NPRDS) для оценки степени, в которой эти источники данных точно отражают фактическую надежность компонентов;
- сопоставление текущих инцидентов с предыдущими отказами;
- выявление тенденций и закономерностей в характеристиках отказов отдельных компонентов или совокупностей компонентов; и выявление механизмов отказа, связанных с износом и старением с течением времени и наработкой.
Разработка и поддержание IPRD стали настоящим прорывом в развитии сбора и систематики данных о надежности компонентов и систем оборудования различных классов (по функциональному назначению) и подклассов (по конструктивным особенностям), пусть и создавалась она как отраслевая система в атомной энергетике.
Система используется до настоящего времени и как инструмент, и как источник данных, но применение и доступность ее ограничены как ведомственными требованиями безопасности, так и изменениями тенденций развития энергетики в последние десятилетия. Ссылок на доступ к данным также не обнаружено.
OREDA
OREDA (Offshore and Onshore Reliability Data) – проект, основанный в 1981 году в сотрудничестве с Норвежским нефтяным управлением. Является одним из основных источников данных о надежности оборудования для нефтегазовой отрасли и считается уникальным источником данных о частоте отказов и времени ремонта оборудования.
Первоначальной целью OREDA было накопление данных о надежности нефтегазового оборудования для обеспечения безопасности работ на шельфе. Ныне проект представляет собой группу нескольких сотрудничающих нефтегазовых компаний и охватывает широкий спектр оборудования, используемого в разведке и добыче нефти и газа как на шельфе, так и на суше.
OREDA – проект группы ведущих нефтедобывающих компаний для сбора и обобществления данных о надежности морского и наземного оборудования – по праву занимает, на наш взгляд, лидирующие позиции по многим критериям оценки подобных продуктов.
Масштаб – суммарная продолжительность наблюдения за однотипными единицами оборудования достигает десятков миллионов часов, количество наблюдаемых единиц исчисляется сотнями тысяч, охвачены практически все классы используемого нефтепромыслового оборудования, за исключением таких специфических объектов, как трубопроводы и резервуарные металлоконструкции.
Состав участников – в проекте задействованы крупнейшие мировые нефтегазодобывающие компании.
Срок жизни – данные собираются с 1983 года.
Организационная проработка – оператором проекта является успешная на рынке норвежская компания.
Из таблицы виден долгий и успешный путь развития проекта. При обращении непосредственно к материалам проекта нельзя не отметить стройность архитектуры, точность формулировок, логичность классификаторов видов отказов, компонентов оборудования, установления границ объектов анализа, группировок и отборов данных по признакам классов и подклассов оборудования, степени развития отказов, установления ограниченных наборов возможных видов отказов для каждого класса оборудования.
Отдельного упоминания заслуживает факт налаживания сотрудничества OREDA с европейским проектом ESReDA. Это открывает новые возможности для потребителей данных, расширяется перечень классов оборудования и отраслей, улучшаются возможности построения более точных прогнозных моделей благодаря обогащению статистических массивов данных об отказах и корректирующих воздействиях.
ESReDA
Этот проект не содержит в составе своих продуктов какой-либо базы данных о надежности. Оставаясь открытым для приема новых членов в сообщество, организаторы последовательно стимулируют развитие и распространение знаний, подходов, методик, инструментов для управления надежностью во всех отраслях. Публикации и семинары – наиболее распространенные виды активности. Знания экспертов сообщества высоко оцениваются операторами проектов по ведению баз данных о надежности, о чем свидетельствует взаимный интерес OREDA и ESReDA к участию в мероприятиях друг друга.
NSWC
Параллельно с развитием проекта OREDA по заказу и под эгидой Министерства обороны США подразделение управления морскими силами под Вашингтоном Carderock Division of the Naval Surface Warfare Center почти двадцать лет изучало надежность компонентов машин и механизмов военного назначения.
Практически каждый год выпускались в открытом доступе новые результаты исследований. Но базами данных о надежности их назвать нельзя, это скорее методики прогнозирования отказов компонентов в зависимости от набора эмпирических коэффициентов-мультипликаторов, отвечающих каждый за свой узкий специфический фактор влияния на процесс. Это и особенности условий эксплуатации, и характеристики материала и геометрии самого компонента, и многое другое. По сноске к документу NSWC-11: Handbookof Reliability Prediction For Mechanical Equipment4 можно получить доступ к отчету и составить представление о методиках расчета параметров надежности, используемых разработчиками.
NPRD, FMD, EPRD
Под этими аббревиатурами скрываются продукты успешно работающей небольшой компании экспертов, располагающейся недалеко от Баффало в маленьком городке (штат Нью-Йорк, США). Между тем серверная лицензия пакета этих продуктов стоит более 10 тысяч долларов.
Но самая интересная, на наш взгляд, база продается разработчиками «всего» за 300 долларов.
Это база данных о надежности неэлектронных компонентов. Перечень только названий этих компонентов занимает более 150 печатных страниц.
К сожалению, нам не удалось обнаружить никаких сведений о существовании подобных проектов в нашей стране. Это можно трактовать двояко: и как свидетельство отставания в указанном направлении, и как окно возможностей для организации обобществления консолидированных баз данных компаний по отраслям под мониторингом профессиональных сообществ специалистов по надежности с привлечением профильных государственных организаций. Результаты были бы ценнейшим подспорьем и для проектировщиков, и для эксплуатирующих оборудование предприятий, и для сервисных компаний.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Актуальные ссылки на сетевые источники информации
Сравнение некоторых проектов по характеристикам
Журнал Prostoev.NET № 4(29) 2021
А. ХОРУЖЕНКО, эксперт ООО «Простоев.НЕТ
