3.3. Надежность и достоверность контроля

Стандарты на разработку электронных и иных технических устройств предполагают проведение расчетов на их надежность.

Надежность - свойство объекта сохранять во времени в установ­ленных пределах значения всех параметров, характеризующих способ­ность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.

Надежность является комплексным свойством, которое в зависимо­сти от назначения объекта и условий его применения может включать бе­зотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или оп­ределенные сочетания этих свойств.

Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.

Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной сис­теме технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

Сохраняемость - свойство объекта сохранять в заданных преде­лах значения параметров, характеризующих способности объекта вы­полнять требуемые функции, в течение и после хранения и (или) транс­портирования.

Для объектов, которые являются потенциальным источником опасности, очень важными понятиями являются «безопасность» и «живучесть».

Безопасность - свойство объекта при изготовлении и эксплуатации и в случае нарушения работоспособного состояния не создавать угрозу для жизни и здоровья людей, а также для окружающей среды.

Согласно Таможенному кодексу РФ все ТСТК должны обладать свойством безопасности (ст. 388 ТК РФ).

Хотя безопасность не входит в общее понятие надежности, однако она при определенных условиях тесно связана с этим понятием. Как пра­вило, пониженная долговечность и/или сохраняемость могут привести к условиям, когда прибор создает угрозу для людей и окружающей среды.

Понятие «живучесть» занимает пограничное место между понятия­ми «надежность» и «безопасность».

Живучесть - свойство объекта, состоящее в его способности противостоять развитию критических отказов из дефектов и повреждений при установленной системе технического обслуживания и ремонта, или свой­ство объекта сохранять ограниченную работоспособность при воздей­ствиях, не предусмотренных условиями эксплуатации, или свойство объек­та сохранять ограниченную работоспособность при наличии дефектов или повреждений определенного вида, а также при отказе некоторых компо­нентов.

Свойства надежности характеризуются некоторыми количественны­ми показателями. Так, одним из показателей безотказности является сред­няя наработка до отказа, которая численно равна математическому ожи­данию времени работы технического устройства до отказа.

При оценке надежности применяют также комплексные показатели надежности, которые количественно характеризуют не менее двух свойств, составляющих надежность. Так, в международных и отечественных стандартах сочетание свойств безотказности и ремонтопригодности с учетом системы технического обслуживания и ремонта называют готовностью объекта (availability) и характеризуют коэффициентом готовности:

К_г = Т/(Т ₊ Т_в),

где Т - средняя наработка на отказ, Т_в - среднее время восстанов­ления после отказа.

Статистическую оценку средней неработки на отказ вычисляют по формуле

T = t/r(t),

где t - время наработки (т.е. суммарное время работы ТСТК); r(t) -число отказов, фактически происшедших за суммарную наработку t. На­пример, при коэффициенте готовности 0,99 получим Т_в менее 4 суток в год.

Достоверность контроля есть мера определенности результатов контроля.

Решение о состоянии объекта контроля принимается на основе срав­нения некоторых показателей качества с допусками. Показатель качества вычисляется по измеренным значениям контролируемых параметров.

Существует несколько различных численных оценок достоверности (абсолютная, относительная, методическая и т.п.). Мы рассмотрим общие формулы для определения только абсолютной достоверности и ее ос­новных составляющих, которые используются при вычислениях и других видов достоверности.

Абсолютная достоверность результатов контроля - вероятность принятия правильного решения: D = 1 - Р_ош.

Из чего складывается Р_ош?

Допустим, цель таможенного контроля - определить является ли представленный для исследования кристалл алмазом. Тогда Р_ош можно представить в виде формулы Р_ош = а + р,

где а- ошибка первого рода, под которой понимают вероятность того, что прибор «признает» объект контроля не алмазом, в то время как крис­талл является алмазом;

р - ошибка второго рода, под которой понимают вероятность того, что прибор «признает» объект контроля алмазом, в то время как крис­талл не является алмазом.

Введем следующие обозначения:

А- объект контроля является алмазом,

А* - объект контроля не является алмазом,

В - прибор оценивает объект контроля как «алмаз»,

В* - прибор оценивает объект контроля как «не алмаз».

Тогда в процессе применения прибора возможны следующие четы­ре варианта событий: АВ (объект исследования алмаз и прибор указыва­ет, что это алмаз), АВ* (объект исследования алмаз, а прибор указывает, что это не алмаз), А*В, А*В*. Эти события имеют некоторые вероятности – Р(АВ), Р(АВ*), Р(А*В), Р(А*В*), соответственно. Выражение Р(А*В) может указать, что чает, например, что прибор с вероятностью Р(А*В) может указать, что объект контроля является алмазом, хотя он таковым не является.

Указанные события составляют полную группу событий, поэтому сум­ма их вероятностей равна единице:

Р(АВ) + Р(АВ*) + Р(А*В) + Р(А*В*) = 1.

Неправильная оценка объекта контроля имеет место при наступле­нии событий АВ* и А*В. Тогда вероятность неправильной оценки состоя­ния объекта контроля можно записать в виде a + в = Р(АВ*) + Р(А*В).

Таким образом, достоверность контроля D, под которой понимается вероятность правильной оценки прибором объекта контроля, через вероятности событий можно представить в двух вариантах:

D = 1 - (АВ* + А*В) или D = Р(АВ) + Р(А*В*).

В силу сложности определения, достоверность контроля далеко не всегда указывается в паспортных данных средств контроля. В ряде слу­чаев вместо собственно достоверности контроля указываются вероятности наиболее частых ошибок. Например, для системы «Янтарь» (см. п. 7.8 на­стоящего пособия) разработчики приводят вероятность ложных срабаты­ваний, а также вероятность обнаружения минимальных масс ядерных материалов при доверительной вероятности 0,95.