4. Расчет надежности.

Расчет надежности – процедура определения значений ПН с использованием методов, основанных на их вычислении по справочным данным о надежности элементов объекта, данным о надежности элементов-аналогов, данным о свойствах материалов и другой информации, имеющейся к моменту расчета.

Расчет надежности объекта на определенном этапе работ, соответствующем некоторой стадии его жизненного цикла, может иметь своими целями:

обоснование количественных требований по надежности;

проверку выполнимости установленных требований;

сравнительный анализ надежности вариантов построения объекта и обоснование выбора рационального варианта;

определение достигнутого (или ожидаемого) уровня надежности объекта ли его составных частей;

обоснование и проверку мер по доработке конструкции, технологии изготовления, ремонту и обслуживанию, направленных на повышение надежности, а также обоснование комплектов ЗИП, сроков службы (ресурса), гарантийных сроков и т.д.

Расчет надежности в общем случае представляет собой процедуру последовательного уточнения показателей надежности по мере накопления информации о факторах , определяющих надежность , и применения более точных методов расчета.

Расчет надежности начинается с идентификации объекта, т.е. с получения и анализа информации о назначении и структуре объекта, условиях его эксплуатации и других факторах, определяющих его надежность. Источниками информации служат НТД на объект, его составные части и комплектующие изделия.

Исходными данными для расчета могут быть данные о надежности объектов-аналогов; оценки показателей надежности составных частей объекта и параметры применяемых в нем материалов, полученные в процессе разработки или на основании справочных сведений. Источниками исходных данных могут быть стандарты и технические условия; справочники по надежности элементов; статистические данные (базы данных) о надежности объектов-аналогов и элементов; результаты прочностных, электрических, тепловых и иных расчетов составных частей объекта [1-3].

Результаты расчета надежности оформляют в виде раздела пояснительной записки к соответствующему проекту или в виде самостоятельного документа.

Методы расчета надежности подразделяют на методы прогнозирования, структурные методы и физические.

Методы прогнозирования основаны на использовании данных о достигнутых значениях и тенденциях изменения ПН объектов-аналогов, близких к рассматриваемому объекту по назначению, условиям эксплуатации и т.п. [6,7]. Эти методы применяют для обоснования требуемого уровня надежности, для ориентировочной оценки ожидаемого уровня надежности объектов на ранних стадиях проектирования, для расчета интенсивностей отказов серийно выпускаемых элементов, для расчета параметров типовых операций технического обслуживания и ремонта. Для прогнозирования применяют методы экспертной оценки, прогнозирования по статистическим моделям и комбинированные [2,10].

Структурные методы являются основными для расчета показателей безотказности, ремонтопригодности и комплексных ПН в процессе проектирования объектов, поддающихся разукрупнению на элементы, характеристики надежности которых известны или могут быть определены другими методами. Структурные методы могут применяться и для расчета долговечности и сохраняемости.

Расчет структурными методами включает в себя представление объекта в виде структурной схемы, отражающей логику взаимодействия между элементами и их влияние на состояние объекта в целом.

В качестве структурных схем находят применение блок-схемы надежности, представляющие объект в виде совокупности определенным образом соединенных (в смысле надежности) элементов; деревья отказов и деревья событий, графически отражающие состояния объектов и переходы между ними [11,12].

Применение тех или иных методов расчета связано с классификацией объектов. Для расчета безотказности невосстанавливаемых объектов вида I применяют, как правило, блок-схемы безотказности параллельно-последовательного или более сложного типа.

Системы с резервированием при экспоненциальном распределении наработок до отказа элементов отражают графом переходов, описываемых марковским процессом.

Универсальным методом расчета показателей безотказности и комплексных ПН восстанавливаемых объектов вида I является метод статистического моделирования.

Методы расчета показателей ремонтопригодности в общем случае основаны на представлении процесса технического обслуживания или ремонта как совокупности отдельных операций, продолжительность которых зависит от конструктивной приспособленности объекта к их выполнению.

Для расчета коэффициента сохранения эффективности Кэф объектов вида II каждому состоянию объекта, определяемому совокупностью состояний его элементов, или каждой возможной его траектории в пространстве состояний элементов ставится в соответствие определенное значение доли сохраняемой эффективности от 0 до 1.

Расчет Кэф осуществляют методом усреднения по состояниям для объектов кратковременного действия, состояния которых практически не меняются в процессе выполнения задачи, или методом усреднения по траекториям – для объектов, возможностью изменения состояния которых в процессе выполнения задач пренебречь нельзя.

Физические методы применяют для расчета безотказности, долговечности и сохраняемости объектов, для которых известны механизмы их деградации под влиянием внешних и внутренних факторов, приводящих к отказам (предельным состояниям) в процессе эксплуатации (хранения). Методы основаны на описании процессов деградации с помощью математических моделей, позволяющих вычислять ПН с учетом конструкции, технологии изготовления, режимов и условий работы объекта по справочным или экспериментально определенным характеристикам физических и иных свойств веществ и материалов, используемых в объекте [3,7,11].

Математической моделью при одном ведущем процессе деградации обычно является модель выбросов случайного процесса за пределы границ допустимой области. При наличии нескольких независимых процессов деградации распределение наработки до отказа (ресурса) находят с использованием «слабейшего звена».

Результаты расчетов по моделям получают в основном методом статистического моделирования.