10. Основные методы, используемые для определения показателей надежности
Математические (аналитические) методы
Сущность:
1. Анализируется объект и строится так называемая структурная схема надежности (ССН) – условная схема, учитывающая влияние элементов и связей между ними на работоспособность оборудования в целом (объекта). Она может существенно отличаться от структурной и функциональной схем объекта.
Возможны два вида соединения элементов: последовательное и параллельное.
Последовательное соединение элементов имеет место в том случае, когда отказ каждого из них приводит к отказу объекта. Например, для обеспечения потребителей электроэнергией на судне используется два маломощных генератора G1, G2, соединенных параллельно. Отказ хотя бы одного из них приводит к прекращению подачи потребителям требуемой электроэнергии. Поэтому ССН в этом случае имеет вид, приведенный на рис. 2.5.
G1
G2
Æ Æ
Рис.2.5. Последовательное соединение генераторов
Если отказ части элементов объекта не приводит к его отказу, то ССН представляется параллельным соединением элементов (рис. 2.6).
Для объекта, состоящего из N элементов, которые функционально необходимы, ССН имеет вид, приведенный на рис. 2.7.
G1
Æ Æ
G2
Рис.2.6. Параллельное соединение генераторов
1
i
N
Æ °°° °°° Æ
Рис.2.7. ССН для объекта, состоящего из многих элементов
В этом случае показатели безотказности объекта рассчитывают через показатели элементов по следующим формулам:
интенсивность
отказов
;
вероятность
безотказной работы
.
Если
,
то
.
В случае использования экспоненциального закона распределения времени безотказной работы
,
где ti – необходимая продолжительность выполнения функций i-м элементом объекта.
При
идентичности всех N
элементов
.
2.
Для определения показателей
широко используется аппарат теории
вероятностей (так как все показатели
являются случайными величинами).
3. Применительно к механическим элементам объектов показатели надежности определяются не только с помощью методов теории вероятностей, но и методов, основанных на теории прочности, упругости, текучести материалов, из которых изготовлены эти элементы. Особенно важно такое комбинированное использование методов для определения показателей долговечности объектов.
Статистические методы
Методы сбора, обработки данных о состоянии объектов в процессе их эксплуатации используются для определения показателей надежности в двух направлениях:
1)
для определения
,
а затем на их основе аналитическими
методами – остальные показатели
надежности;
2) для определения непосредственно интересующих нас показателей надежности только статистическим путем.
Статистические методы определения показателей надежности предполагают использование теории математической статистики для определения:
средних значений рассматриваемых случайных величин;
дисперсий этих величин;
законов распределения этих величин;
оценки достоверности (степени доверия) полученных результатов.
Методы ускоренных испытаний
Эти методы используются при отсутствии необходимых статистических данных и предполагают постановку элементов, отдельных устройств в режимы, заведомо более тяжелые, чем нормальный. Полученные данные по продолжительности безотказной работы затем «приводятся» к нормальному режиму, т.е. по определенным корректировочным зависимостям находятся показатели для нормального решения.
Таким образом, искусственное ужесточение условий работы элементов позволяет в течение короткого времени оценить их возможности по выполнению своих функций.
Недостатки методов ускоренных испытаний:
трудности установления корректировочных зависимостей;
не для всех элементов можно проводить такие испытания;
метод связан с материальными затратами (искусственный вывод из строя элементов).
К наиболее сложным, но и наиболее важным методам оценки надежности транспортных средств относятся методы, основанные на теории прочности, а также теориях упругости, текучести и др. Этими методами оценивается, в первую очередь, свойство долговечности транспортных средств, транспортного оборудования и других составных частей транспортных систем.