Лекция 1 Значение теории надежности.

Развитие науки и техники подчинено решению задачи ускорения научно технического прогресса путем всесторонней интенсификации производства, внедрения эффективных форм управления. Одной из важнейших проблем, направленных на решение этой задачи, является повышения качества и надежности разнообразных машин, приборов и систем.

Научной базой работ по обеспечению надежности систем является теория надежности. Ее развитие было стимулировано ростом требований к современной технике, резким увеличением сложности систем.

Практика применения сложных систем различного назначения показала, что без постановки и проведения, специальных робот по обеспечению надежности такие системы оказываются недостаточно эффективными.

Повышение надежности машин и устройств, систем управления позволяет решить ряд задач:

1. техническая – повышение уровня автоматизации;

2. экономическая – уменьшение затрат на ремонт и убытков от простоя;

3. социальная – обеспечение безопасности людей.

Наука о надежности выросла из проблем надежности и долговечности подшипников качения. В дальнейшем она развивалась главным образом применительно к радиоэлектронным системам и в направлении совершенствования математических основ надежности.

Следует отметить, что надежность машин имеет свою специфику, связанную с преобладанием износовых и усталостных отказов, а также влиянием большого многообразия факторов.

В настоящее время 25-30% черных металлов расходуются на ремонт. В ремонтных работах занято 25% станочного парка.

Проблемы надежности весьма многогранны. Влияние отказа одного и того же элемента в различных системах может иметь самые различные последствия:

– в бытовом приемнике исчез звук;

– в системе управления ракеты изменятся координаты цели.

К сожалению, добиться 100% надежности работы устройства невозможно, т.к. на нее влияют такие факторы:

• действия оператора;

• четкость организации системы передачи информации о надежности;

• степень понимания роли надежности;

• требования, превосходящие существующие возможности производства;

• экономические факторы, ограничивающие достижение уровня надежности допустимого теоретически.

Первопричина ненадежности:

• трудность совмещения динамической сложности разработки систем с требованиями срочности выполнения работ и ограничениями возможности бюджета на изготовление системы.

Теория надежности является комплексной дисциплиной и включает следующие разделы:

• математическая теория надежности;

• надежность по отдельным физическим критериям отказов («физика отказов»);

• расчет и прогнозирование надежности;

• контроль надежности;

• мероприятия по повышению надежности;

• техническая диагностика;

• теория восстановления;

• экономика надежности.

Организация службы надежности

Надежность – это такое же внутреннее свойство системы, как мощность, производительность и т. п. Уровень надежности устанавливается на этапе проектирования и в последствии при проведении испытаний и изготовлении продукции нельзя повысить уровень надежности без внесения изменений в основную конструкцию. Надежность достаточно абстрактное понятие, которое трудно представить. Поэтому многие организации оказались неспособными осуществлять обширные программы обеспечения надежности.

Это не значит, что разработчики систем не заинтересованы в создании надежных изделий. Скорее организационная структура проектно-конструкторских работ часто препятствует осуществлению больших программ обеспечения надежности. Это объясняется тем, что обычно сложную систему проектируют несколько групп конструкторов, каждая из которых обычно компетентна в своей области. Однако часто разработчики недостаточно знают основы и принципы теории надежности. Кроме того, проблема надежности требует комплексного подхода, который трудно реализовать, если система разрабатывается специализированными группами.

Для успешного осуществления программы надежности необходимо, чтобы за надежность отвечала группа, которая хорошо должна знать:

• - математический аппарат теории надежности;

• - принципы проектирования;

• - проблемы сопряжения элементов системы;

• - инженерную психологию.

Для продуктивного управления показателями надежности эта группа должна иметь эффективную и хорошо организованную систему сбора, анализа и обобщения данных о показателях надежности проектируемых и ранее изготовленных изделий, а также уметь выполнять анализ экономической эффективности предлагаемого решения.

Внимание к анализу надежности явилось косвенным следствием проблем связанных с разработкой в начале 40х годов радиоэлектронных систем, предназначенных для военных целей. По мере усложнения этих систем возрастали проблемы, связанные с их надежностью, что привело к тому, что в США были организованы комитеты по исследованию надежности.

В СССР первые статьи по оценке надежности появились в середине 30-х годов. В этих материалах в самом общем виде предлагалось исследовать при проектировании следующие методы:

• пересмотр конструкций;

• анализ характера отказов;

• анализ дерева отказов: определяется «нежелательное» событие; это событие прослеживается через всю систему до выяснения его основных причин.

Основные термины-+ и определения надежности.

Для дальнейшего изучения теории надежности необходимо дать строгое определение всех терминов, которые будут использоваться далее. Эти термины строго определены нормативно – технической документацией в области надежности (в частности ГОСТ 24.701-86 «Единая система стандартов автоматизированных систем управления. Надежность автоматизированных СУ. Основные положения»).

Термины:

• система – совокупность элементов, взаимодействующих между собой в процессе выполнения заданных функций;

• элемент – составная часть системы, которая рассматривается без дальнейшего разделения как единое целое;

Понятия «система» и «элемент» выражены одно через другое и условны: то, что является системой для одних задач, для других принимается элементом в зависимости от целей изучения, требуемой точности, уровня знаний от надежности и т. д.