7. МЕТОДЫ УЧЁТА НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

1. ПРОБЛЕМА ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ

Подавляющее большинство операций, подлежащих количественному исследованию, в современном обществе выполняется с применением тех или других технических устройств. Оценка эффективности таких операций и выработка рациональных решений по их организации требуют учета надежности применяемых технических устройств.

Под «надежностью» в широком смысле слова понимается способность технического устройства к бесперебойной (безотказной) работе в течение заданного промежутка времени в определенных условиях. Этот промежуток времени обычно обусловлен временем выполнения некоторой задачи, которая осуществляется техническим устройством и является частью общей задачи операции.

В настоящее время, в связи с возрастающей сложностью технических устройств и широким внедрением автоматизации во все области практики, проблема надежности становится одной из узловых проблем техники и организации управления. Обеспечение надежной работы всех элементов оборудования — задача первостепенной важности.

Борьба за надежность требует специального рассмотрения и количественного анализа явлений, связанных со случайными отказами аппаратуры. За последние годы теория надежности превратилась в специальную науку, широко применяющую вероятностные методы исследования.

В теории надежности принято различать два типа отказов: внезапные и постепенные.

Под внезапным отказом устройства разумеется мгновенный выход из строя, означающий невозможность его применения. Внезапный отказ возникает в какой-то, вообще говоря, случайный момент времени. Примерами внезапных отказов могут служить: перегорание электро- или радиолампы, обрыв проводника, пробой конденсатора и т. п.

Под постепенным разумеется отказ устройства, связанный с постепенным ухудшением («сползанием») его характеристик. Для устранения таких отказов требуется регулировка прибора.

Постепенные отказы можно условно рассматривать как внезапные, если условиться считать, что какие-то отклонения параметров устройства от номинала являются еще допустимыми, а большие — недопустимыми; как только параметры выходят за эти пределы, устройство считается отказавшим. Однако назначение таких пределов в ряде случаев затруднительно.

Правильнее будет рассматривать параметры устройства как случайные функции времени, связать с ними какой-то показатель эффективности устройства (например, вероятность решения задачи или математическое ожидание производительности) и этот показатель вычислять с учетом «сползания» характеристик. Такой подход требует внимательного изучения структуры и работы конкретного технического устройства и применения сравнительно сложного математического аппарата. В данной главе мы будем рассматривать только внезапные отказы.

Надежность технического устройства или, как мы будем говорить, системы зависит от состава и количества образующих систему элементов (узлов), от способа их объединения в систему и от характерно тик каждого отдельного элемента.

Деление технических устройств на «системы» и образующие их «элементы» носит условный характер и зависит от постановки задачи и целей исследования. Одно и то же устройство, например радиолокационный прицел истребителя, может рассматриваться и как «система», состоящая из элементов: радиоламп, конденсаторов, реле и т. д., и как «элемент» более сложной системы — оборудования самолета. В свою очередь, самолет-истребитель является «элементом» системы ПВО.

В дальнейшем мы будем называть «элементом» любое техническое устройство, не подлежащее дальнейшему расчленению, надежность которого считается заданной или определяется экспериментально. Соединяя такие элементы различным образом в «системы», мы будем решать задачу определения надежности системы по надежностям ее элементов.