Понятие, термины и характеристики надежности, зависимости между отдельными характеристиками надежности

Основные понятия и термины теории надежности

Надежность – свойство изделия выполнять заданные функции, сохранять свои эксплуатационные показания в заданных пределах при заданных режимах и условиях эксплуатации в течении требуемого промежутка времени или требуемой наработки.

Элемент расчета надежности – устройство (деталь, прибор, линия или канал связи, система или даже комплекс систем), учитываемая при расчете надежности как отдельная самостоятельная часть, имеющая свой общий количественный показатель надежности.

Долговечность – свойство изделия сохранять работоспособность с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов до предельного состояния, оговоренного технической документацией.

Срокслужбы – календарная продолжительность эксплуатации изделия до момента возникновения предельного состояния, оговоренного в технической документации.

Наработка – продолжительность, измеренная в часах.

Ресурс – наработка до предельного состояния, оговоренного в технической документации. Ресурс равен сумме всех наработок изделия от начала эксплуатации до момента достижения обусловленного предельного состояния.

Отказ – событие, после которого изделие перестает выполнять (целиком или частично) свои функции. Отказ – нарушение работоспособности изделия. Отказы могут быть классифицированы по ряду признаков:

1. По степени влияния на работоспособность

1. Полный отказ

2. Неполный или частичный отказ

2. По физическому характеру проявляется отказа

1. Катастрофический отказ – приводит к полному нарушению работоспособности изделия. К нему относятся обрывы и короткие замыкания, изломы, деформации, расплавление или сгорание деталей

2. Параметрический отказ компонентов – частичные отказы сложных изделий, в которые они входят, и выражается в ухудшении качества функционирования изделий. Это ухудшение может быть устойчивым или временным

3. По связи с другими отказами (как случайные события)

1. Независимый отказ

2. Зависимый отказ

4. По характеру процесса проявления

1. Внезапный отказ – появляется в результате резкого скачкообразного (катастрофического) изменения основных параметров под воздействием одного или нескольких из многих случайных факторов, связанных либо с внутренними дефектами элементов, либо с нарушением режимов или условий работы, либо с ошибками обслуживающего персонала. Появлению внезапных отказов обычно предшествуют скрытые изменения свойств деталей или компонентов, которые не всегда удается обнаружить

2. Постепенный отказ – при таких отказах наблюдается плавное изменение параметров

5. По характеру существования отказа

1. Устойчивый отказ – устраняются только в результате ремонта

2. Временный отказ – могут самопроизвольно исчезать без вмешательства обслуживающего персонала. Причиной таких отказов часто являются ненормальные режимы или условия работы

3. Перемежающийся или появляющийся отказ – многократно повторяющиеся отказы. Обычно обнаружить их очень трудно (самые неприятные отказы).

Отказ является одним из проявлений неисправности изделий. Неисправность – несоответствие изделия одному или нескольким требованиям, предъявляемым как в отношении основных (рабочих) параметров и характеристик, так и в отношении внешнего вида, удобства эксплуатации итд.

Неисправности, не приводящие к отказу, называются дефектами.

Надежность – вероятность безотказной (исправной) работы. Вероятность того, что в заданном интервале времени или в пределах заданной наработки при заданных режимах и условиях работы не произойдет ни одного отказа. То есть, вероятность того, что данное изделие будет сохранять свои параметры в заданных пределах в течение определенного интервала времени при определенных условиях эксплуатацииP(t).

Вероятность отказа (вероятность невыполнения функций) – вероятность того, что в заданном интервале времени произойдет хотя бы один отказ. Так как неисправная и безотказная работа являются противоположными несовместимыми событиями, тоq(t) = 1-P(t).

Частота отказа – число отказов в единицу времени, отнесенное к первоначальному числу элементов. Фор1. Можно также представить частоту отказов в другом виде. Фор2.

Интенсивность (опасность) отказов – вероятность отказов неремонтируемого изделия в единицу времени после данного момента времени при условии, что до этого момента отказ не возник. Интенсивность (опасность) отказов определяется числом отказов в единицу времени, отнесенным к среднему числу элементов, исправно работающих в данный отрезок времени. Фор3. Другое выражение для опасности отказов может быть представлено в виде: фор4. . Интенсивность отказа количественно выражается либо на один час работы, либо в процентах на тысячу, реже на сто часов работы.

Средняя частота отказов (параметр потока отказов) – среднее количество отказов ремонтируемого (восстанавливаемого) изделия в единицу времени, взятое для рассматриваемого промежутка времени. Средняя частота отказов находится как суммарное число отказавших элементов в единицу времени после данного момента времени, отнесенное к числу испытываемых элементов при условии, что все вышедшие из строя изделия заменяются новыми. фор 5. Данная характеристика удобна для определения надежности определенных элементов в действующей аппаратуре при ее эксплуатации. Если опасность отказов изделий будет постоянной, то есть λ(t) =const, то она равна средней частоте отказов.w(t) = λ(t) =const.

Средняя наработка до отказов (среднее время безотказной работы) –Tm– среднее время наработки изделия в партии до первого отказа. Является математическим ожиданием времени безотказной работы. Фор6. . Неудобство данной формулы состоит в том, что необходимо знать моменты времени для выхода из строя каждого изnэлементов. Другой, более удобный способ состоит в том, что определяют времяtn, в течении которого выходят из строя вся элементы данной партии, а также значение времени и значение для количества вышедших из строя элементов в каждом интервале времени. Тогда фор7.

Наработка на отказ – среднее время между соседними отказами. Среднее время наработки ремонтируемого изделия между отказами. Наработка на один отказ – математическое ожидание интервала времени между двумя соседними отказами при λ =const,t_m=T_m. Приближенно время между двумя соседними отказами: