Методы, используемые для определения показателей надежности
Математические (аналитические) методы
Для определения показателей надежности широко используются математические методы.
Сущность использования математических методов состоит в следующем.
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.
|
|
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.
Æ Æ
 |
Рис.2.6. Параллельное соединение генераторов
|
|
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.
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.
Рассмотрим вначале методы определения безотказности транспортных систем сервиса.
Источник
Способы определения показателей надежности
РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ
Надежность в технике
МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ
ПО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ДАННЫМ
Дата введения 1991-01-01
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Государственным комитетом СССР по стандартам
A.И.Кубарев, канд. техн. наук; И.З.Аронов, канд. техн. наук; О.И.Тескин, д-р техн. наук; М.В.Журцев, канд. техн. наук; B.Ю.Мордвинов, канд. техн. наук; З.Г.Баталова, канд. техн. наук; Б.Ф.Кригер; И.Ю.Курский; Л.А.Лейфер, канд. техн. наук; И.В.Гоноскова, канд. техн. наук; И.В.Львова; В.П.Стрельников, канд. техн. наук; Э.К.Шахбазов, канд. техн. наук; И.В.Корольков, д-р техн. наук; Л.И.Королькова; А.С.Агапов, канд. техн. наук; В.М.Скрипник, д-р техн. наук; Ю.Г.Приходько; Н.О.Демидович, канд. техн. наук; А.Ф.Федухин; В.П.Чаган; Ф.И.Фишбейн, канд. техн. наук; С.Г.Бабаев, д-р техн. наук
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 30.10.89 N 3259
3. Срок проверки — 1994 г.
Настоящие методические указания устанавливают методы планирования определительных испытаний на надежность (эксплуатационных наблюдений) и оценки показателей надежности по их результатам.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Под оценками показателей надежности понимают точечную или интервальную (границы доверительного интервала, который с заданной вероятностью содержит истинное значение показателя) оценки показателя.
1.2. Оценки показателей надежности используют при количественном анализе надежности и (или) при контроле показателей надежности с помощью доверительных границ по ГОСТ 27.410.
1.3. Для вычисления оценок показателей надежности проводят следующие работы:
1) выбор плана испытаний на надежность;
2) планирование испытаний;
3) сбор необходимой информации;
4) статистическую обработку информации.
В технически обоснованных случаях допускается не проводить планирование испытаний.
1.4. Обозначения, применяемые в методических указаниях, приведены в приложении 1.
1.5. Термины, применяемые в методических указаниях, и пояснения к ним приведены в приложении 2.
2. ВЫБОР ПЛАНА ИСПЫТАНИЙ НА НАДЕЖНОСТЬ
2.1. План испытаний на надежность устанавливает число объектов испытаний, порядок проведения испытаний (с восстановлением работоспособного состояния изделия после отказа, заменой отказавшего изделия или без восстановления и замены) и критерий их прекращения.
2.2. Обозначения и определения планов испытаний на надежность — по ГОСТ 27.410.
2.3. Объектами испытаний являются однотипные изделия, не имеющие конструктивных или других различий, изготовленные по единой технологии и испытываемые в идентичных условиях.
2.4. Выбор планов испытаний зависит от типа объекта испытаний, целей испытаний, оцениваемых показателей надежности, условий испытаний и других технико-экономических факторов.
2.5. Рекомендации по выбору планов испытаний приведены в приложении 3.
3. ПЛАНИРОВАНИЕ ИСПЫТАНИЙ НА НАДЕЖНОСТЬ
3.1. Планирование испытаний на надежность предусматривает определение требуемого объема испытаний для вычисления оценок показателей надежности с заданной точностью (относительной ошибкой в оценке показателя надежности) и достоверностью (доверительной вероятностью ).
3.2. Под объемом испытаний понимают для планов:
— число объектов испытаний или число восстановлений работоспособного состояния (при испытаниях для оценки показателя среднее время восстановления);
, 
, 
— число объектов и число отказов (предельных состояний) испытываемых объектов;
, 
, 
— число объектов испытаний и продолжительность испыта
3.3. Исходными данными для расчета объема испытаний служат:
доверительная вероятность интервальной оценки соответствующего показателя надежности;
предельная относительная ошибка оценки соответствующего показателя надежности:
;
коэффициент вариации распределения случайной величины (наработки, ресурса, срока службы, времени восстановления, срока сохраняемости);
вид закона распределения случайной величины (наработки, ресурса, срока службы, времени восстановления, срока сохраняемости);
объем совокупности (для совокупности ограниченного объема).
В технически обоснованных случаях допускается вместо предельной относительной ошибки использовать относительную ошибку оценки соответствующего показателя надежности:
3.4. Доверительную вероятность рекомендуется выбирать из ряда: 0,80; 0,90; 0,95; 0,99.
Предельную относительную ошибку (относительную ошибку) рекомендуется выбирать из ряда: 0,05; 0,10; 0,15; 0,20.
Значения и для планирования испытаний устанавливают в программе испытаний на надежность по ГОСТ 27.410 или программах наблюдений по РД 50-204.
3.5. Рекомендации по выбору значений и приведены в приложении 3.
3.6. Порядок расчета объема испытаний приведен в приложении 4.
4. ИСХОДНАЯ ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ
4.1. Исходную информацию для оценки показателей надежности (исходная информация) подразделяют на два вида:
экспериментальная — о наработках работоспособных и неработоспособных объектов или их составных частей;
информация о структуре объекта, взаимодействии составных частей, принятых способах резервирования, которую представляют в виде структурной схемы надежности.
4.2. Экспериментальную информацию подразделяют на два вида:
основная — полученная в результате испытаний или эксплуатации исследуемого объекта или его составных частей;
дополнительная — полученная в результате испытаний или эксплуатации объектов-аналогов (или аналогов его составных частей), объектов-прототипов и объектов-аналогов, имеющих отличный от исследуемого режим испытаний или эксплуатации.
4.3. Экспериментальная информация зависит от плана испытаний. Исходными данными для оценки показателей надежности служат:
4.3.1. При плане 
выборочные значения наработки до отказа, ресурса, срока службы, времени восстановления, срока сохраняемости , , . ;
4.3.2. При плане 
выборочные значения наработки до отказа, ресурса, срока службы, срока сохраняемости , . ;
4.3.3. При плане 
выборочные значения наработки до отказа, ресурса, срока службы, срока сохраняемости , , . ;
4.3.4. При плане 
выборочные значения наработки до отказа, ресурса, срока службы, срока сохраняемости , , . ;
выборочные значения наработки работоспособных изделий (наработки до цензурирования) , , …, ;
Источник
