Выбор и обоснование показателей надежности технических систем

Выбор показателей надежности зависит от характера технического объекта, его назначения, условия и режима его работы, ремонтопригодности и других требований к процессу и результатам функционирования. Случайный или необоснованный выбор показателей из широкой номенклатуры имеющихся показателей надежности может привести к неправильным решениям при проектировании системы. При этом выбранные показатели надёжности системы должны давать возможность обеспечивать и контролировать ее нормальное и безопасное функционирование в течение заданного срока эксплуатации.

В каждом конкретном случае в качестве показателя или показателей надежности необходимо выбрать такие, которые наилучшим образом характеризуют надежность объекта с точки зрения его целевого назначения. В настоящее время существуют специальные методики по выбору показателя надежности.

Показатели надежности сложной системы имеют характер системы показателей. Чем большее число показателей надежности системы определяется при анализе ее надежности, тем более подробным становится этот анализ. Однако перечень используемых показателей должен быть не просто возможно более полным, но и целесообразным, т.е. отвечающим задаче объективной характеристики свойств системы.

В системе показателей надежности целесообразно выделять главные показатели и вспомогательные.

Количественные значения показателей надежности следует давать с учетом двух противоречивых требований: с одной стороны, показатель надежности должен быть не ниже некоторого уровня, который обеспечивает требуемую эффективность, с другой стороны, он не должен превышать уровня, который может быть обеспечен возможностями производства. Для решения этого противоречия необходим всесторонний анализ возможных вариантов решения поставленной задачи с привлечением расчетов и моделирования.

Поэтому, выбирая показатели надежности для технического объекта, следует иметь в виду следующие рекомендации:

• - общее число показателей надежности должно быть по возможности минимальным;
• - следует избегать сложных комплексных показателей;
• - выбранные показатели надежности должны иметь простой физический смысл;
• - выбранные показатели надежности должны допускать возможность проведения подтверждающих (поверочных) оценок на этапе проектирования (аналитических расчетов или имитационного моделирования);
• - выбранные показатели надежности должны допускать возможность статистической (опытной) оценки при проведении специальных испытаний или по результатам эксплуатации;
• - выбранные показатели должны допускать задание норм надежности в количественной форме.

Некоторые рекомендации по выбору показателей можно представить следующим образом [4].

Так, если по условиям применения систему предполагается ремонтировать в условиях эксплуатации, то в качестве одного из основных показателей надёжности следует выбирать коэффициент готовности К_г или коэффициент технического использования К_ти.

В случае, если отказ системы или отдельных ее элементов приводит к невыполнению важной задачи или нарушает безопасность работы обслуживающего персонала, а также вызывает угрозу для здоровья и жизни людей, находящихся в зоне действия системы, то для таких систем основным показателем надежности является безотказность, выражающаяся в виде наработки на отказ или вероятности безотказной работы.

Если результатом простоя системы после отказа становятся большие материальные затраты, то такая система должна иметь хорошую ремонтопригодность и высокие показатели безотказности.

Системы, которая по условиям эксплуатации подлежит длительному хранению (ожиданию работы) или она должна транспортироваться на специальных транспортных средствах, должна обладать высокими показателями сохраняемости в соответствующих условиях хранения и транспортирования.

Часто невосстанавливаемый объект работает однократно в течение небольшого заданного отрезка времени t_3ad«T_cp. В таком случае в качестве показателя надежности целеобразно выбрать вероятность безотказной работы за заданное время - P(t_3ad). Этот же показатель используется в случае периодически обслуживаемых систем, например, когда во время технологического процесса ремонт невозможен.

Если необходимо гарантировать вероятность безотказной работы невосстанавливаемого изделия на уровне не ниже заданного, а наработка (ресурс) может быть назначена проектировщиком, тогда в качестве показателя надежности целесообразно выбрать гамма - процентную наработку (наработка, в течение которой гарантируется безотказная работа объекта с заданной вероятностью Р_зад(0, выбираемой обычно в диапазоне 0,8...0,99). Сюда относятся электромеханические устройства типа запоминающих устройств, а также печатающие устройства, характеризуемые возрастающий функцией интенсивности отказов. Их надежная работа в ответственных системах обеспечивается своевременной заменой.

Если отказ невосстанавливаемого объекта не влечет за собой опасных последствий и объект эксплуатируется, как правило, до наступления отказа, тогда целеобразно характеризовать его надежность через среднюю наработку до отказаТ_ср.

Этот показатель используется также в первую очередь для характеристики электромеханических устройств, применяемых в менее ответственных системах.

В случаях, когда время восстановления объекта пренебрежимо мало по сравнению с временем безотказной работы, рекомендуется использовать параметр потока отказов со (t) или среднюю наработку на отказ То, если co(t) = const.

Если доля полезного времени работы восстанавливаемого объекта имеет существенное значение, в качестве показателя надежности целесообразно использовать коэффициент готовности К_г. Этот показатель применяется в первую очередь для универсальных вычислительных систем и вычислительных центров, где существенное значение имеют потери машинного времени.

Если особо важное значение имеет безотказная работа объекта в период выполнения операции, то как показатель надежности применяется коэффициент оперативной готовности [4].

Контрольные вопросы

• 1. Дайте определение вероятности безотказной работы невос- станавливаемых объектов.
• 2. Дайте определение частоты отказов невосстанавливаемых объектов и покажите ее изменение во времени.
• 2. Дайте определение интенсивности отказов и ее зависимость от наработки.
• 4. Дайте определение времени безотказной работы.
• 5. Дайте определение параметра потока отказов восстанавливаемого объекта.
• 6. Как определяется среднее время восстановления объекта?
• 7. Приведите основные рекомендации по выбору показателей надежности.