Типовые задачи расчета надежности

Методы прогнозирования надежности, их целевая направленность, исследуемый аппарат и исходные данные зависят от задачи прогнозирова­ния. Можно указать следующие пять задач, которые возникают в области прогнозирования надежности.

1.Прогнозирование надежности для предсказания закономерности изменения надежности некоторого класса изделий в связи с перспективами развития техники производства и внедрения новых материалов. Так, на­пример, можно поставить задачу обосновать предположение о надежности вычислительных машин будущего в связи с наметившейся тенденцией внедрения новых элементов, материалов и принципов конструирования. Такое прогнозирование необходимо при планировании работ по созданию автоматических систем. Оно основано на изучении статистических мате­риалов, связанных с исследованием перспектив развития производства, и осуществляется с помощью моделирования и расчетов.

2.Определение надежности проектируемого изделия до того, как оно будет изготовлено. Эта задача возникает на стадии проектирования при выборе конструктивного варианта, структуры и принципиальной схемы изделия. Сравнение вариантов сложных изделий до их изготовления долж­но сопровождаться оценкой их возможной надежности. Такая оценка для создания изделия представляет собой не что иное, как прогнозирование. Оно может быть реализовано на основе расчета либо моделирования с ис­пользованием информации о надежности элементов, структуры устройства и условиях работы.

3.Предсказание надежности на основе информации о возможном изменении внешних факторов, обусловливающих надежность. Так, напри­мер, может быть поставлена задача высказать предположение о надежно­сти работы изделия при условии, что температура и влажность окружаю­щей среды будут изменяться в некоторых пределах, или при условии, что вероятность ошибок обслуживающего персонала возрастет до некоторого уровня и т.д.

Если в предыдущей задаче фиксированными были условия работы и воздействующие факторы, а переменными - структура и элементы, то здесь фиксированными становятся элементы изделия, а переменными -воздействующие факторы и условия работы. При решении этой задачи ис­пользуются эксперимент, расчет и моделирование.

4. Индивидуальное прогнозирование надежности изделия на основании
результатов измерения его прогнозируемых параметров. В отличие от пре­дыдущих задач в данном случае объектом исследования является вполне определенное изделие. Предварительно выбираются прогнозирующие парамет­ры, т.е. такие, по изменению которых можно сделать вывод об изменении на­дежности. В частном случае, при прогнозировании надежности такими пара­метрами могут быть либо основные (непосредственные), либо дополнитель­ные (косвенные). К основным прогнозирующим параметрам относятся такие, выход которых за -технический допуск рассматривается как отказ. Например, если в технической документации записано, что выходное напряжение долж­но быть в пределах ±10% от номинального, то выходное напряжение будет прямым прогнозирующим параметром надежности. Косвенными прогнози­рующими параметрами будут называть такие, которые не определяют рабо­тоспособность изделия, но изменение которых связано с изменением основ­ных параметров, определяющих работоспособность изделия. Так, например, для резисторов и полупроводниковых транзисторов характерно заметное из­менение уровня «шумов» задолго до отказа их по основным параметрам.

После того, как прогнозирующие параметры (один или несколько) выбраны, ведется наблюдение за их изменением и делается вывод о пред­полагаемой надежности изделия для некоторого будущего интервала вре­мени.

5. Групповое прогнозирование надежности, т.е. такое прогнозирова­ние, когда на основании изучения группы изделий либо отдельных пред­ставителей группы высказывается предположение о надежности группы изделий в будущем. Часто, например, из некоторой совокупности изделий выделяется одно или несколько изделий для «опытной» эксплуатации, ко­торая сопровождается тщательным наблюдением за техническими пара­метрами. На основании изучения материалов эксплуатации опытного из­делия или группы изделий делается вывод о надежности совокупности из­делий, из которой взяты данные изделия. По своей формулировке эта зада­ча внешне похожа на задачу оценки изделий на основании выборочного метода. Но это только внешнее сходство. При выборочном методе оценки возможно несколько случаев:

1) исследуемая совокупность состоит из разных изделий (шары чер­ные и белые, изделия годные и негодные и т.д.). Необходимо оценить до­лю разных изделий в совокупности по результатам подсчета их в выборке;

2) исследуемая совокупность состоит из одинаковых изделий, но степень «одинаковости» будет разной в зависимости от объема совокупно­сти. На основании изучения выборки делается вывод о ее характеристике, и она - эта характеристика выборки - распространяется на всю совокуп­ность. Такая задача типична для выборочной оценки надежности.

Формулировка задачи 5 близка ко второму случаю. Отличие заклю­чается в том, что здесь требуется не только определить показатель надеж­ности некоторой совокупности изделий по показателю надежности выбор­ки на некоторый фиксированный момент времени, но и высказать предпо­ложение о будущем состоянии надежности совокупности изделий на осно­вании прогнозирующей оценки опытных изделий.

Лекция 3

Расчет надежности автоматических систем.