2. Количественная мера надежности сложных систем

Для выбора рациональных мероприятий, направленных на обеспечение надежности, очень важно знать количественные показатели надежности элементов и систем. Особенность количественных характеристик надежности является их вероятностно-статистическая природа. Отсюда вытекают особенности их определения и использования. Как показывает практика, поступающие в эксплуатацию однотипные ТУ, например автомобили, даже будучи изготовленными на одном заводе, проявляют различную способность сохранять свою работоспособность. В процессе эксплуатации отказы ТУ происходят в самые неожиданные, непредвиденные моменты. Возникает вопрос, существуют ли какие-либо закономерности в появлении отказов? Существуют. Только для их установления следует вести наблюдения не за одним, а за многими ТУ, находящимися в эксплуатации, и для обработки результатов наблюдений применять методы математической статистики и теории вероятностей.

Применение количественных оценок надежности необходимо при решении следующих задач:

- научное обоснование требований к вновь создаваемым системам и изделиям;

- повышения качества проектирования;

- создание научных методов испытаний и контроля уровня надежности;

- обоснование путей снижения экономических затрат и сокращение времени на разработку изделий;

- повышение качества и стабильности производства;

- разработка наиболее эффективных методов эксплуатации;

- объективная оценка технического состояния находящейся в эксплуатации техники;

- разработка научно обоснованных рекомендаций, направленных на улучшение техники и методов её эксплуатации.

В настоящее время в развитии теории надежности выделяются два основных направления:

- прогресс техники и совершенствование технологии изготовления элементов и систем;

- рациональное использование элементов при проектировании систем – синтез систем по надежности.

3. Количественные показатели надежности

элементов и систем.

К количественным показателям надежности элементов и систем относятся:

- коэффициент надежности R_г;

- вероятность безотказной работы в течение определенного времени P(t);

- средняя наработка до первого отказа Т_ср для невосстанавливаемых систем;

- наработка на отказ t_ср для восстанавливаемых систем:

- интенсивность отказов λ(t);

- среднее время восстановления τ_ср ;

- интенсивность восстановления μ(t);

- функция надежности R_г (t).

Определения названных величин:

R_г – вероятность застать изделие в работоспособном состоянии.

P(t) – вероятность того, что за заданный промежуток времени (t) система не откажет.

Т_ср – математическое ожидание времени работы системы до первого отказа.

t_ср - математическое ожидание времени работы системы между последовательными отказами.

λ(t) – математическое ожидание количества отказов в единицу времени; для простого потока отказов :

λ(t)= 1/ t_ср .

τ_ср – математическое ожидание времени восстановления системы.

μ(t) - математическое ожидание количества восстановлений в единицу времени:

μ(t) = 1/ τ_ср.

R_г (t) – изменение надежности системы по времени.

4. Классификация систем для целей расчета надежности.

Системы для целей расчета надежности классифицируются по нескольким признакам.

1. По особенностям функционирования в период применения:

- системы одноразового применения; это системы повторное использование которых невозможно или нецелесообразно по каким-либо причинам;

- системы многоразового применения; это системы повторное использование которых возможно и может осуществляться после выполнения системой возложенных на неё функций за предыдущий цикл применения.

2. По приспособленности к восстановлению после появления отказов:

- восстанавливаемые, если их работоспособность, утраченная при отказе, может быть восстановлена в процессе эксплуатации;

- невосстанавливаемые, если их работоспособность, утраченная при отказе, не подлежит восстановлению.

3. По реализации технического обслуживания:

- не обслуживаемые – системы, техническое состояние которых не контролируется в процессе эксплуатации и не проводятся мероприятия, направленные на обеспечение их надежности;

- обслуживаемые – системы, техническое состояние которых контролируется в процессе эксплуатации и проводятся соответствующие мероприятия по обеспечению их надежности.

4. По виду реализованного технического обслуживания:

- с периодическим обслуживанием – системы в которых мероприятия по обеспечению надежности реализуются только при проведении плановых ремонтно-профилактических работ через заранее установленные промежутки времени Т_о ;

- со случайным периодом обслуживания – системы, в которых мероприятия по обеспечению надежности реализуются через случайные промежутки времени, соответствующие появлению отказов или достижения системой предельного по работоспособности состояния;

- с комбинированным обслуживанием – системы, в которых при наличии плановых ремонтно-профилактических работ имеют место элементы обслуживания со случайным периодом.