6.2 Экспоненциальное распределение

Экспоненциальный закон распределения, называемый также основным законом надежности, часто используют для прогнозирования надежности в период нормальной эксплуатации изделий, когда постепенные отказы еще не проявились и надежность характеризуется внезапными отказами.

Эти отказы вызываются неблагоприятным стечением многих обстоятельств и поэтому имеют постоянную интенсивность.

Экспоненциальное распределение находит довольно широкое применение в теории массового обслуживания, описывает распределение наработки на отказ сложных изделий, время безотказной работы элементов радиоэлектронной аппаратуры.

Плотность распределения экспоненциального закона (рис. 6.3) описывается соотношением

f(x) = e^–x ; (6.11)

функция распределения этого закона – соотношением

F(x) = 1 – e^–x ; (6.12)

функция ВБР

P(x) = 1 – F(x) = e^–x ; (6.13)

математическое ожидание случайной величины Х

; (6.14)

дисперсия случайной величины Х

. (6.15)

Экспоненциальный закон в теории надежности нашел широкое применение, так как он прост для практического использования. Почти все задачи, решаемые в теории надежности, при использовании экспоненциального закона оказываются намного проще, чем при использовании других законов распределения.

Основная причина такого упрощения состоит в том, что при экспоненциальном законе вероятность безотказной работы зависит только от длительности интервала и не зависит от времени предшествующей работы.

Риc. 6.3. Графики плотности экспоненциального распределения

Рис. 6.4. Вид функции экспоненциального распределения

Пример 6.4. По данным эксплуатации генератора установлено, что наработка на отказ подчиняется экспоненциальному закону с параметром  = 2·10^–5 ч^–1 .

Найти вероятность безотказной работы за время t = 100 ч.

Решение. Для определения вероятности безотказной работы воспользуемся формулой (6.10), в соответствии с которой

P(t) = e^–t = = 0,998.

Математическое ожидание наработки на отказ равно

ч.

Пример 6.5. Определить вероятность отсутствия внезапных отказов технологического оборудования в течение времени t, ч, соответственно периоду нормальной эксплуатации, если интенсивность токазов составляет , ч^–1 .

Исходные данные:

№	t, ч	, ч–1	№	t, ч	, ч–1
1	10 000	1,0010-6	11	18 700	6,2310-6
2	10 500	1,9210-6	12	10 600	1,2710-6
3	10 540	2,8810-6	13	17 800	7,8210-6
4	11 000	3,7110-6	14	17 890	1,1110-6
5	10 060	5,0910-6	15	10 800	1,9510-6
6	14 000	4,4110-6	16	10 040	2,2910-6
7	12 400	5,8510-6	17	13 200	1,4410-6
8	17 800	4,6810-6	18	18 070	1,3710-6
9	18 700	6,9310-6	19	19 990	1,5110-6
10	14 200	7,4110-6	20	19 020	1,0010-6