НАДЕЖНОСТЬ ЭВМ И СИСТЕМ

В настоящем разделе ЭВМ, системы и КПС объединены одним названием — технические изделия (ТИ). Понятно, что информационная безопасность ЭВМ и систем, в основном определяется надежностью. Стоит заметить, что наименее надежными являются следующие подсистемы и электромеханические узлы:

  • • приводы накопителей на магнитных и оптикоэлектронных дисках;
  • • узлы принтеров;
  • • узлы сканеров;
  • • узлы графопостроителей.

Важнейшую роль в теории надежности играют распределения Вейбулла—Гнеденко. Экспоненциальные распределения — частный и наиболее типичный случай распределений Вейбулла—Гнеденко. Они названы по фамилиям инженера В. Вейбулла (1887—1979), введшего эти распределения в практику анализа результатов усталостных испытаний, и математика Б. В. Гнеденко (1912—1995), получившего такие распределения в качестве предельных при изучении максимального из результатов испытаний.

Пусть X — случайная величина, характеризующая длительность функционирования изделия, сложной системы, элемента (т.е. ресурс, наработку до предельного состояния и т.п.), длительность функционирования предприятия или жизни живого существа и т.д. Важную роль играет интенсивность отказа:

Цх) =/(*)/( 1 - F{X)),

где F(x) и f(x) — функция распределения и плотность случайной величины X.

Опишем типичное поведение интенсивности отказа. Весь интервал времени можно разбить на три периода. На первом из них функция Цх) имеет высокие значения и явную тенденцию к убыванию (чаще всего она монотонно убывает). Это можно объяснить наличием в рассматриваемой партии единиц продукции с явными и скрытыми дефектами, которые приводят к относительно быстрому выходу из строя этих единиц продукции.

Первый период называют периодом приработки (или обкатки). Именно на него обычно распространяется гарантийный срок.

Затем наступает период нормальной эксплуатации, характеризующийся приблизительно постоянной и сравнительно низкой интенсивностью отказов. Природа отказов в этот период носит внезапный характер (аварии, ошибки эксплуатационных работников и т.п.) и не зависит от длительности эксплуатации единицы продукции.

Наконец, последний период эксплуатации — период старения и износа. Природа отказов в этот временной интервал состоит в необратимых физико-механических и химических изменениях материалов, приводящих к прогрессирующему ухудшению качества единицы продукции и окончательному выходу ее из строя.

Технические изделия имеют следующие типовые виды эксплуатации:

  • • транспортирование всеми видами транспорта (автомобильным, железнодорожным, авиационным, водным);
  • • хранение в различных климатических условиях (отапливаемые и неотапливаемые хранилища, под навесом, на открытой площадке);
  • • работа изделий (в том числе в составе объекта) с выполнением своих функциональных задач;
  • • техническое обслуживание и ремонтно-восстановительные работы.

На каждом этапе эксплуатации на ТИ и их составные части действует комплекс различных внешних и внутренних воздействующих факторов (механических, климатических, биологических и др.), в том числе: вибрации, удары, повышенная температура, влажность, пониженная температура, иней, роса, плесневые грибы, солнечное излучение, дождь, циклическое изменение температуры, пары специальных сред и т.д.

Условия эксплуатации и функциональное назначение изделий задают основные свойства, которые характеризуют надежность данного ТИ. Для этих свойств надежности в дальнейшем определяются как номенклатура показателей надежности для конкретного ТИ, так и принимаемые меры по их обеспечению.

В теории надежности все ТИ подразделяют на следующие группы:

  • • восстанавливаемые;
  • • невосстанавливаемые;
  • • ремонтируемые;
  • • неремонтируемые.

К восстанавливаемым относятся ТИ, для которых в конструкторской документации предусмотрено восстановление работоспособности. Восстановление работоспособности, как правило, осуществляется с использованием одиночного или группового комплектов запасных частей. К ремонтируемым относятся ТИ, для которых в нормативно-технической или конструкторской документации предусмотрено проведение соответствующего вида ремонта. Цель ремонта — достижение увеличенных значений показателей долговечности после его проведения или значений показателей, близких к первоначально установленным. Ремонт изделий осуществляется либо на ремонтных предприятиях, либо на предприятии-изготовителе.

К перемонтируемым и невосстанавливаемым относятся ТИ, для которых в нормативно-технической или конструкторской документации не предусмотрено проведение ремонта и восстановление соответственно.

Одним из важнейших понятий в теории надежности является понятие технического состояния ТИ, которое определяется как совокупность подверженных изменению в процессе производства и эксплуатации свойств изделий, характеризуемых в определенный момент времени признаками, установленными технической документацией.

Различают пять основных видов технического состояния изделий:

  • • исправное;
  • • неисправное;
  • • работоспособное;
  • • неработоспособное;
  • • предельное.

Переход изделий из одного вида технического состояния в каждый из последующих, указанных выше, происходит вследствие свершения события: повреждения или отказа. Переход изделий из одного состояния в другое в обратной последовательности происходит вследствие проведения определенного процесса: восстановления или ремонта.

Исправное состояние — это состояние, при котором ТИ соответствует всем требованиям нормативно-технической и конструкторской документации. В этом состоянии ТИ выполняет все заданные функции и по всем параметрам удовлетворяет требованиям потребителя.

Неисправное состояние — состояние, при котором ТИ не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской проектной документации. Переход ТИ из исправного состояния в неисправное происходит вследствие повреждения, т.е. свершения события, заключающегося в нарушении исправного состояния ТИ при сохранении работоспособного состояния. Неисправное ТИ может быть работоспособным, когда имеющиеся повреждения не влияют на его функционирование и выполнение им работы по назначению.

Работоспособное ТИ, в отличие от исправного, должно соответствовать только тем требованиям нормативно-технической и конструкторской документации, выполнение которых обеспечивает нормальное применение ТИ по назначению. Под работоспособным состоянием понимается состояние ТИ, при котором значения всех параметров, характеризующих возможность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. При неработоспособном состоянии значения не всех параметров соответствуют документации.

Важнейшим понятием в теории и практике надежности является понятие отказа. Под отказом понимается событие, заключающееся в безввозвратном нарушении работоспособного состояния ТИ.

Отказы и сбои электронной аппаратуры определяются, в основном, отказами элементов. Это доказывается простыми выкладками.

На практике наибольший вес в сумме вероятностей имеет вероятность отказа одного узла или элемента. Следовательно, необходимо обеспечить исправность работы одного элемента.

Основные свойства надежности ТИ имеют следующие определения:

  • • безотказность — свойство ТИ непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки, а для некоторых изделий также и в процессе хранения или транспортирования;
  • • ремонтопригодность — свойство ТИ, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта;
  • • долговечность — свойство ТИ сохранять работоспособное состояние в пределах определенного промежутка времени при установленной системе технического обслуживания и ремонта;
  • • сохраняемость — свойство ТИ сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способности ТИ выполнять требуемые функции в течение и после срока хранения и(или)транспортирования.

Для этих свойств ТИ, как для каждого в отдельности, так и для их сочетаний, устанавливаются конкретные виды показателей, которые имеют количественные значения. Количественные значения показателей надежности обеспечиваются при проектировании путем соответствующего конструктивного исполнения ТИ. На стадии проектирования, исходя из требований по надежности ТИ:

  • • осуществляются соответствующий выбор составных частей и формирование логики их совместной работы;
  • • проектируется соответствующая компоновка ТИ;
  • • определяется необходимость применения резервирования элементов и комплектующих изделий;
  • • выбираются конструкционные материалы и элементы и обеспечиваются необходимые режимы для их работы; определяются методы, порядок и объем технического обслуживания изделий в эксплуатации; обеспечивается техническая возможность выполнения работ по ремонту и т.д.

Важнейшим свойством, характеризующим надежность любого ТИ, блока, детали, элемента, является безотказность. Это свойство характеризует работоспособное состояние ТИ. Надежность большинства ТИ по безотказности характеризуется следующими показателями:

  • • вероятность бесперебойной работы (ВБР) — вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ ТИ не возникнет;
  • • вероятность невозникновения отказа — вероятность того, что за время хранения (или транспортирования) в установленный промежуток времени (или расстояния) не возникнет отказ ТИ;
  • • средняя наработка на отказ — отношение суммарной наработки систем ТИ к математическому ожиданию числа их отказов в течение этой наработки;
  • • параметр потока отказов — отношение математического ожидания числа отказов систем ТИ за достаточно малую их наработку к значению этой наработки.

Свойство долговечности характеризует возможность применения любого ТИ в течение определенного времени до наступления предельного состояния.

Предельным состоянием называется состояние ТИ, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно. Для неремонтируемых ТИ предельное состояние достигается при возникновении отказа либо при достижении установленного срока службы или суммарной наработки. Для ремонтируемых ТИ определить время наступления предельного состояния практически невозможно. Поэтому прекращение эксплуатации ремонтируемых ТИ производится по следующим причинам:

  • • невозможность обеспечения при дальнейшей эксплуатации минимально необходимого уровня безопасности, безотказности или эффективности;
  • • экономическая нецелесообразность дальнейшей эксплуатации ТИ, обусловленная значительными затратами на ремонт и восстановление;
  • • моральное старение ТИ или экономически невыгодная (неэффективная) дальнейшая эксплуатация.

Для многих изделий в связи с тем, что невозможно определить предельное состояние, в качестве показателей долговечности применяются временные понятия типа «назначенный срок», «назначенный ресурс» и т.д. Цель установления назначенного срока службы или назначенного ресурса — обеспечение принудительного заблаговременного прекращения эксплуатации ТИ.

По достижении назначенного срока или ресурса, в зависимости от назначения и особенностей эксплуатации, технического состояния и других факторов, ТИ может быть списано, направлено в средний или капитальный ремонт, передано для применения по другому назначению или может быть принято решение о продолжении эксплуатации в течение какого-то определенного времени, дополнительного к первоначальному. По свойству «долговечность» используют такие показатели надежности, как:

  • • назначенный ресурс — суммарная наработка систем ТИ, при достижении которой эксплуатация должна быть прекращена независимо от технического состояния. Обычно устанавливаются следующие виды этого показателя: назначенный ресурс по наработке; назначенные ресурсы по дальности транспортирования для различных видов транспорта и технического состояния изделий при транспортировке;
  • • назначенный срок службы — календарная продолжительность эксплуатации, при достижении которой эксплуатация ТИ должна быть прекращена независимо от его технического состояния;
  • • назначенный срок хранения — календарная продолжительность хранения, при достижении которой хранение ТИ должно быть прекращено независимо от его технического состояния. Как правило, для изделий устанавливают назначенные сроки хранения в различных условиях (по типам хранилищ и видам защиты изделий от воздействия климатических факторов);
  • • гамма-процентный ресурс — суммарная наработка, в течение которой ТИ не достигнет предельного состояния с вероятностью у, выраженной в процентах;
  • • средний ресурс — математическое ожидание ресурса;
  • • гамма-процентный срок службы — календарная продолжительность эксплуатации, в течение которой ТИ не достигнет предельного состояния с вероятностью у, выраженной в процентах;
  • • средний срок службы — математическое ожидание срока службы. При использовании показателей долговечности следует указывать

начало отсчета и вид действий после наступления предельного состояния. Свойство ремонтопригодности, с одной стороны, характеризует полноту конструкторских решений по предупреждению и обнаружению возможных отказов, а с другой — характеризует, какой ценой по трудозатратам и по времени восстановления работоспособности обеспечивается требуемый уровень надежности ТИ в эксплуатации.

Ремонтопригодность тесно связана со свойствами контролепригодности, эксплуатационной технологичности и технической диагностики ТИ.

Большинство современных ЭВМ и систем в процессе эксплуатации являются ремонтопригодными. Устанавливаются следующие показатели ремонтопригодности:

  • • среднее время восстановления — математическое ожидание времени восстановления работоспособного состояния ТИ после отказа;
  • • средняя трудоемкость восстановления — математическое ожидание трудоемкости восстановления работоспособности ТИ после отказа.

Среди свойств, составляющих надежность, определенное место занимает сохраняемость, т.е. свойство сохранять значения показателей безотказности и ремонтопригодности в течение и после срока хранения. Необходимость обеспечения этого свойства лежит в основе разработки конструктивных специальных и технологических мероприятий по защите изделий от влияния отрицательных факторов, таких как колебания температуры, влажность, атмосферные осадки и т.д.

Работы по обеспечению надежности на всех стадиях жизненного цикла можно сгруппировать в следующие блоки:

  • • формирование номенклатуры и количественных значений показателей надежности;
  • • разработка организационно-технических документов по обеспечению надежности;
  • • разработка и внедрение необходимых конструктивно-технологических мероприятий;
  • • разработка необходимого методического обеспечения и выполнение расчетных работ по оценке показателей надежности;
  • • проведение необходимого объема экспериментальных работ по проверке и оценке показателей надежности.

Выбор номенклатуры показателей надежности для каждого типа изделий и установление их количественных значений осуществляется на основе требований, предъявляемых к ТИ внешней и внутренней средами. К факторам внешней среды относятся:

  • • требования, предъявляемые потребителем;
  • • наличие конкурентных изделий;
  • • требования, установленные соответствующими законами Российской Федерации и государственными стандартами, распространяющиеся на данный тип ТИ, а также требования других нормативно-технических документов.

К факторам внутренней среды относятся:

  • • конструктивное исполнение ТИ;
  • • применяемые в конструкции материалы, элементы и готовые комплектующие изделия;
  • • производственные возможности и другие факторы.

Внешняя среда формирует требования типа: что необходимо, какие характеристики должны быть получены. Внутренняя среда формирует ответ типа: какие характеристики в настоящее время могут быть достигнуты, что возможно.

Взаимодействие этих сред определяет требования по надежности для каждого типа изделий, которые реально могут быть достигнуты в настоящее время. Выбор номенклатуры показателей надежности и определение их количественных значений производятся на стадии научно-исследовательской работы или на стадии разработки аван-проекта.

При формировании количественных значений показателей надежности под воздействием факторов внешней среды основными видами работ являются:

  • • рассмотрение требований законодательства России, в основном, по срокам службы и гарантийным обязательствам;
  • • рассмотрение требований, установленных в государственных стандартах и других нормативно-технических документах;
  • • изучение и анализ характеристик надежности, установленных и реально достигнутых по аналогичным отечественным и зарубежным ТИ;
  • • определение требуемых значений показателей надежности для обеспечения необходимых требований по эффективности ТИ. Количественные значения показателей надежности, исходя из

внутренних факторов, определяются с применением двух методов:

  • • метод аналогов, когда значения показателей определяются исходя из достигнутых значений по аналогам, с проведением соответствующей их корректировки, учитывающей степень соответствия аналога и нового образца;
  • • расчетный метод, когда значения показателей определяются на основании предварительных расчетов показателей надежности составных частей, применяемых готовых комплектующих изделий и элементов.

Количественные значения показателей надежности для каждого типа изделий окончательно определяются заказчиком совместно с разработчиком ТИ, исходя из требований по обеспечению необходимых характеристик эффективности, атакже возможностей существующей элементной базы, применяемых конструкционных материалов и накладываемых ограничений на конструкцию ТИ по габаритам, массе и объему. Конкретные значения показателей устанавливаются заказчиком или потребителем в ТТЗ на разработку ТИ. На основе требований, предъявленных к изделию, формируются требования по надежности для всех составных частей. Эти требования устанавливаются разработчиком ТИ в ТЗ на их разработку.

Статистическая оценка средней наработки на отказ определяется по формуле:

T = t/r(t), (1)

где t — суммарная наработка ТИ; r(t) — число отказов, фактически произошедших за суммарную наработку t.

Показатель ВБР определяется в предположении, что в начальный момент времени (/= 0) ТИ находится в работоспособном состоянии. Вероятность бесперебойной работы в интервале от 0 до Г включительно определяется как

P(t) = P(t > /0) (2)

где t — случайная величина наработки от начального момента до возникновения первого отказа, P(t) показывает, что ВБР является функцией времени t.

Распределение требований по средней наработке на отказ между составными частями ТИ производится по формулам:

Ti=T0C0/Ci; (3)

= То^/ан / ^Оан’ (4)

где 7) — требуемое значение средней наработки на отказ для /-й составной части; Т0 — установленное в ТТЗ значение средней наработки на отказ для ТИ; Г0ан — значение средней наработки на отказ для ТИ аналога; С0 — предполагаемая стоимость ТИ:

Со = ? с

k=i

где С, — предполагаемая стоимость /-й составной части; L — количество составных частей (комплектующих изделий), между которыми распределяются требования.

Требуемые значения по ВБР для составных частей ТИ определяются по формулам:

1 М)а

со

где Р0 требуемое значение ВБР для ТИ; /*, — требуемое значение ВБР для/-й составной части; Pq.a — значение ВБР для ТИ аналога; Pia значение ВБР для аналога /-й составной части.

Формирование требований к показателям долговечности осуществляется на основе необходимых режимов и условий эксплуатации. В качестве критерия для установления количественных значений показателей долговечности используются, главным образом, экономические характеристики, а также критерии по безопасности и безотказности.

Значения показателей ремонтопригодности устанавливаются только для изделий и их составных частей, работоспособность которых в случае отказа при эксплуатации может быть восстановлена. Количественные значения показателей ремонтопригодности определяются по результатам расчетов или исследований по оценке их влияния на экономические параметры или по аналогам ТИ с проведением соответствующей корректировки, исходя из компоновки, конструктивного исполнения и требований по безотказности для проектируемого ТИ.

Комплексные показатели надежности, как правило, в ТТЗ на разработку многих изделий не устанавливаются, а оцениваются на этапах проектирования для различных моделей эксплуатации, согласованных с потребителем (заказчиком). Согласование расчетной модели эксплуатации с потребителем или заказчиком необходимо, так как расчетных моделей может быть сформировано достаточно большое количество, а от выбранной модели зависят количественные значения комплексных показателей.

На практике комплексные показатели надежности на стадии разработки применяются для выбора оптимальной системы технического обслуживания, обеспечивающей максимальное значение конкретного показателя, а на стадии эксплуатации — для оценки реальных значений показателей надежности.

Под расчетной моделью эксплуатации понимается совокупность этапов эксплуатации и принимаемая для расчетов временная продолжительность каждого этапа эксплуатации в течение установленного назначенного срока службы. Например, для расчета коэффициента оперативной готовности некоторого ТИ принимается следующая расчетная модель эксплуатации: в течение назначенного срока службы, равного ЮгодамДИ будет храниться 5 лет в отапливаемом хранилище, с выполнением регламентных работ 1 раз в год; затем ТИ будет храниться в течение 4 лет под навесом с проведением регламентных работ 1 раз в год; затем ТИ в течение одного года работает по назначению. Схема этой расчетной модели эксплуатации приведена на рис. 13.

В ТТЗ на разработку ТИ должен быть определен порядок проверки выполнения требований по каждому показателю надежности. Это необходимо в связи с тем, что объемы работ по проверке показателей надежности могут оказывать существенное влияние на суммарные экономические затраты для выполнения опытно-конструкторских работ (ОКР) и на время ее выполнения.

I—о—о—о-6

Хранение

|—о-о—о-о—о_ф под навесом |

Хранение

Этапы

! в стапливаемом складе ? ?

  • 1 1 1
  • 1-1-1-

эксплуатации

5 лет 4 года 1 год

Рис. 13. Расчетная модель эксплуатации

Для серийной продукции методы проверки выполнения требований по надежности устанавливаются в технических условиях. Для проверки соответствия достигаемых значений показателей надежности установленным требованиям применяются следующие методы:

  • • расчетный метод;
  • • экспериментальный метод;
  • • расчетно-экспериментальный метод.

Проверка соответствия при расчетном методе производится по материалам выполненных расчетов, пуп экспериментальном методе — по результатам отдельных испытаний на надежность по каждому свойству ТИ. При расчетно-экспериментальном методе проверка соответствия осуществляется по результатам расчетов показателей надежности, полученным в ходе проведенных испытаний ТИ.

Наиболее длительным и трудоемким является экспериментальный метод проверки соответствия, особенно для требований по безотказности. В связи с этим для многих изделий при проверке требований по безотказности устанавливаются соответствующие контрольные уровни, имеющие меньшие значения, чем требуемые, что позволяет снизить объемы испытаний.

Достаточно широко на практике применяются и расчетно-экспериментальные методы.

Теоретические основы надежности. В некоторый момент эксплуатации любого ТИ может произойти нарушение работоспособности — отказ одной из систем, следствием которого является невыполнение ТИ своих функций. Центральным вопросом всей проблемы надежности является изучение отказов как случайных событий. Отказы могут быть и закономерными, к которым можно отнести отказы из-за неправильных действий пользователей, грубых ошибок, допущенных при проектировании и изготовлении, невыполнения потребителем требований по условиям и режимам эксплуатации.

Отказы ТИ невозможно полностью исключить, но их количество по времени можно прогнозировать на основе расчетов и оценок показателей надежности. Случайные события и случайные процессы изучаются в теории вероятностей, математической статистике, теории массового обслуживания и других научных дисциплинах. Разработанные подходы образуют основу математических методов теории надежности.

Понятие отказа как случайного события. Как уже упоминалось, под отказом понимается событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния ТИ. По характеру проявления и причинам возникновения отказы подразделяются:

  • • на ресурсный отказ в результате которого ТИ достигает предельного состояния;
  • • зависимый отказ, обусловленный другими отказами;
  • • независимый отказ, не обусловленный другими отказами;
  • • внезапный отказ, характеризующийся скачкообразным изменением значений одного или нескольких параметров ТИ;
  • • постепенный отказ, возникающий в результате постепенного изменения значений одного или нескольких параметров ТИ;
  • • сбой — самоустраняющийся отказ или однократный отказ, устраняемый незначительным вмешательством оператора;
  • • явный отказ, обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования при подготовке к применению или в процессе его применения по назначению;
  • • скрытый отказ — отказ, не обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования, но выявляемый при проведении технического обслуживания или специальными методами диагностики;
  • • конструктивный отказ, возникающий по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленных правил и (или) норм проектирования и конструирования;
  • • производственный отказ, возникающий по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленного процесса изготовления или ремонта, выполняемого на ремонтном предприятии;
  • • эксплуатационный отказ, возникающий по причине, связанной с нарушением установленных правил и (или) условий эксплуатации;
  • • деградационный отказ, обусловленный естественными процессами старения, изнашивания, коррозии и усталости при соблюдении всех установленных правил и (или) норм проектирования, изготовления и эксплуатации.

Приведенные определения отказов используются при анализе их характера, времени и места возникновения, а также при распределении отказов по причинам их возникновения.

Объективные причины того, что отказы являются случайными событиями и мы не можем заранее точно определить, в какой момент они произойдут, условно можно подразделить на две группы.

К первой группе относят причины отказов, вызванные различием в изготовлении всех экземпляров ТИ данного типа, а именно:

  • • разбросом физических, функциональных и прочностных характеристик применяемых материалов и комплектующих элементов;
  • • случайным сочетанием геометрических параметров подвижных и неподвижных соединений в пределах предусмотренного чертежом поля допусков;
  • • нестабильностью технологических процессов.

Ко второй группе относят причины, обусловленные:

  • • случайным характером сочетаний внешних воздействий и нагрузок;
  • • отклонениями ожидаемых условий эксплуатации от реальных;
  • • отличием реальных внешних условий эксплуатации от испытательных режимов, при которых проверялась надежность ТИ. Методы обработки данных о надежности изделий. Реальные количественные значения показателей надежности ТИ наиболее объективно могут быть определены только по результатам экспериментальной проверки, позволяющей всесторонне и правильно оценить влияние всех внешних условий и действительных нагрузок на их значения. Оценка показателей надежности с использованием экспериментальных материалов производится на стадиях разработки, производства и эксплуатации.

При проведении расчетных работ по оценке показателей надежности с использованием экспериментальных данных используется собранная и обработанная информация, а в качестве рабочего аппарата используются методы математической статистики.

В качестве информации о надежности ТИ используются сведения:

  • • обо всех отказах и неисправностях ТИ и их составных частей;
  • • о времени, месте и условиях обнаружения отказов и неисправностей;
  • • суммарной наработке, продолжительности и условиях хранения, транспортирования ТИ;
  • • анализе причин возникновения отказов и неисправностей, принятых мерах по их устранению;
  • • затратах времени на поиск и устранение отказов.

Для организации сбора необходимой информации создаются соответствующие системы сбора, обработки и прохождения информации о надежности ТИ. В качестве носителей информации используют карточки учета отказов и неисправностей соответствующей формы, журналы учета необходимой информации, формуляры и другие виды документов.

До проведения расчетов информация о надежности проходит соответствующую обработку. Производится классификация отказов по причинам их возникновения. Отказы подразделяются:

  • • на конструктивные;
  • • производственные;
  • • эксплуатационные;
  • • отказы с неустановленной причиной.

Такое распределение оформляется графически в виде гистограмм или круговых диаграмм. Оно показывает, на какие виды деятельности следует обратить особое внимание при обеспечении надежности.

Следующим этапом работ является определение зачетности отказов для проведения соответствующих оценок. Зачетными считаются отказы, которые учитываются при оценке показателей надежности. Как правило, по большинству отказов принимаются те или иные мероприятия по устранению причин их возникновения и проводятся соответствующие доработки конструкции ТИ или вносятся необходимые изменения в технологический процесс изготовления.

Конструктивные и производственные отказы не учитываются при оценке показателей надежности, если по ним проведены доработки или приняты необходимые мероприятия по исключению причин возникновения этих отказов и показана эффективность принятых мер. Не учитываются при оценке показателей надежности также зависимые отказы, так как должен быть учтен отказ первичной системы. Не учитываются и эксплуатационные отказы, которые не характеризуют надежность собственно ТИ, а могут использоваться только для оценки системы «обслуживающий персонал — ТИ».

При оценках показателей надежности по экспериментальным данным зачетными учитываемыми отказами являются отказы, которые носят случайный характер. К учитываемым относят конструктивные и производственные отказы, по которым не приняты меры, исключающие причины их возникновения, а также отказы с неустановленной причиной.

Соответствующим образом производится и обработка информации о наработке, продолжительности хранения, транспортирования ТИ.

Генеральная совокупность. Выборка. Выборочные функции. Во многих случаях для получения достоверного ответа на тот или иной вопрос, в том числе и для ответа на вопрос, какие фактические значения имеют показатели надежности ТИ, нужно было бы провести неограниченное число экспериментов, что невозможно по экономическим и временным причинам.

Так, при контроле качества многих видов продукции невозможно осуществить сплошной контроль каждой единицы продукции, особенно там, где это связано с разрушением ТИ и невозможностью дальнейшего использования образцов, предназначенных для контроля. Именно здесь и приходят на помощь методы математической статистики, посредством которых можно по известным свойствам некоторого подмножества ТИ, взятого из совокупности, судить о неизвестных свойствах остальных объектов, принадлежащих данной совокупности.

Совокупность однотипных ТИ, которые исследуются сточки зрения некоторого признака, называется генеральной совокупностью.

Количество входящих в нее единиц ТИ обозначается символом N. Подмножество, отобранное соответствующим образом из такой генеральной совокупности, называется выборкой. Выборка определяется случайным образом. Элементы выборки обозначаются буквами хьх2, где п — объем выборки. Эти п величин представляют собой реализацию исследуемого признака, т.е. случайной величины ^генеральной совокупности.

Задача математической статистики состоит в том, чтобы по свойствам выборки сделать заключение о численных пропорциях в генеральной совокупности. Для любой случайной величины ^существует функция распределения Р(Х). Генеральная совокупность, рассматриваемая с точки зрения некоторого признака X, характеризуется вероятностным законом Р(Х) случайной величины X. Вероятностный закон генеральной совокупности на практике почти всегда неизвестен. Единственным источником информации о нем служит взятая из этой совокупности выборка объема п, элементы которой х12, ...,х„ являются реализациями X. По этой выборке рассчитывают эмпирическое распределение и статистики числовых характеристик, такие как среднее значение, дисперсия, коэффициент корреляции и т.д. Эмпирическое распределение выборки рассматривается в качестве оценки теоретической функции распределения Р(Х) генеральной совокупности.

Каждая из рассчитанных по наблюдениям х{2, ...,хп данной выборки числовая характеристика, например среднее арифметическое х, есть реализация случайной величины, которая от выборки к выборке может принимать различные значения. Такая случайная величина называется выборочной функцией. Так как выборочная функция является случайной величиной, то она имеет закон распределения, зависящий от закона распределения случайной величины Xв генеральной совокупности.

Например, если из некоторой генеральной совокупности отобрать ряд выборок объема п, то каждая выборка даст свое значение среднего арифметического х. В итоге можно получить ряд средних арифметических Зс|, х2,..., хп для которого можно установить эмпирическое распределение и его числовые характеристики.

Различают две группы математико-статистических методов: статистическая проверка гипотез и статистические оценки параметров распределения. Статистическая проверка гипотез предполагает выдвижение определенныхдопугцений (гипотез) относительно неизвестных параметров Р(Х). Правильность этих гипотез проверяется затем по числовым значениям, полученным из выборки, и, в зависимости от результатов проверки, гипотезы принимаются или отвергаются.

Статистическая оценка параметров распределения предусматривает получение оценок неизвестных параметров вероятностного закона генеральной совокупности по параметрам выборки для отдельных значений или интервалов.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >