1.2 Теоретическая база науки о надежности

Теория надежности, как и всякая прикладная теория, базируется на фундаментальных математических и естественных науках.

Базу теории надежности составляют:

- математические методы теории надежности, базирующиеся в основном на теории вероятностей и математической статистики, методах оптимизации, теории информации и математической логики и др.;

-теория повреждающих процессов (физика отказов), изучающая необратимые процессы, приводящие к потере при эксплуатации объектов начальных свойств материалами, из которых изготовлены объекты, или которые необходимы для их функционирования (топливо, смазочные материалы и т.п.), прежде всего – триботехнические процессы, усталость, коррозию, эрозию и старение;

прикладные методы обеспечения надежности в областях расчета и прогнозирования, проектирование, технологии изготовления, эксплуатации и ремонта объектов изучаемого типа.

2. Экономический аспект надежности

Вопросы оценки достигнутого уровня надежности и необходимости его повышения должны решаться в первую очередь с экономических позиций, так как экономика является основным критерием для решения большинства практических задач надежности.

Это объясняется тем, что современный уровень развития техники позволяет достичь практически любых показателей качества и надежности изделия и все дело заключается в затратах на достижение поставленной цели. Эти затраты могут быть столь высоки, что эффект от повышения надежности объекта не возместит их, и суммарный результат от проведенных мероприятий будет отрицательным.

Часто мероприятия по повышению надежности могут и не требовать существенных затрат, а достигаться, например, оптимизацией. Однако в этом случае необходимо проводить сравнение различных вариантов достижения требуемого уровня надежности по условию получения наибольшего суммарного экономического эффекта с учетом затрат в сферах производства и эксплуатации объекта и того положительного экономического эффекта, который дает его использование по назначению. В общем случае изменение во времени суммарного экономического эффекта при эксплуатации объекта слагается под влиянием двух основных факторов, что наглядно иллюстрируется рисунком 1.

С одной стороны, необходимо учитывать затраты на изготовление нового объекта О_ц, включая его проектирование, изготовление, испытание, отладку, транспортировку к месту работы и другие затраты, а также затраты на эксплуатацию Q_э, включая техническое обслуживание, ремонт, профилактические мероприятия. Эти затраты Q_и+Q_э являются отрицательными в балансе эффективности.

Рисунок 1 - Изменение экономической эффективности объекта во времени

С другой стороны, работа объекта дает положительный экономический эффект Q_p (прибыль) в зависимости от его целевого назначения, например, для автомобиля - в результате перевозки грузов или пассажиров.

Изменение Q_э в функции времени имеет тенденцию к возрастанию, так как старение отдельных элементов объекта приводит к необходимости вкладывать все большие средства для восстановления утрачиваемых свойств. Изменение Q_p во времени, наоборот, имеет тенденцию к уменьшению интенсивности роста, так как более частые простои объекта в ремонте и техническом обслуживании снижают его производительность. Поэтому кривая суммарной эффективности

(1)

имеет максимум и два раза пересекает ось абсцисс t.

При возрастании Q период времени t = Т_ок, при котором Q_u + О_э = Q_p, будет являться сроком окупаемости вложенных при изготовлении затрат. Начиная с этого момента объект начинает приносить прибыль. Однако прирост полученного эффекта постепенно снижается из-за возрастания эксплуатационных затрат до t = Т_пр, когда снова Q_u + Q_э = Q_p. При t, превышающем Т_пр, затраты на эксплуатацию больше того экономического эффекта, который может быть обеспечен. Длительность экономически целесообразной эксплуатации объекта Т_э находится в диапазоне между T_max и предельным сроком службы Т_пр:

T _max < Т_э < Т_пр

Выбор варианта машины с позиций надежности должен определяться сравнением затрат на изготовление и эксплуатацию объекта с тем экономическим эффектом, который он сможет обеспечить. Например, как видно из рисунка 1, начальная стоимость машины 2 выше, чем машины 1, но за счет показателей производительности и надежности она дает больший экономический эффект и ее целесообразно эксплуатировать более продолжительный срок.