Надійності теорія

Надійності теорія — наукова дисципліна, що досліджує закономірності розподілу часу безвідмовної роботи технічних пристроїв, виявляє причини виникнення відмов, розроблює моделі їхнього формування та методи прогнозування, встановлює способи контролю надійності та досліджує методи забезпечення ефективності й стабільності роботи різних об’єктів у процесі проектування, виготовлення та експлуатації. Уґрунтована на математичних дисциплінах: теорії ймовірностей, математичній статистиці, теорії масового обслуговування, теорії графів, математичному програмуванні.

Історична довідка

Як самостійна наукова дисципліна виникла в 1950-х. Щорічні симпозіуми з проблем якості, надійності та обслуговування техніки проводяться в США на базі Інституту радіоінженерів (IRE, Institute of Radio Engineers), пізніше — Інституту інженерів електрики та раідоелектроніки (IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers). У розвитку теорії надійності вагомого значення набули розвідки І. Базовського (1914–2000, США), Р. Барлоу (нар. 1931, США), Б. В. Гнєденка, Д. Р. Кокса (нар. 1924, Велика Британія), Ф. Прошана (1921–2003, США), Г. Сандлера (1925–2016, США), І. А. Ушакова (1935–2015, СРСР–США), Я. Б. Шора (1909–1974, Україна–Росія) та інших.

В Україні наукові школи з теорії надійності формуються з кінця 1950-х. Вагомий внесок доклала наукова школа під керівництвом проф. М. А. Шишонка на базі Київського вищого інженерного радіотехнічного училища протиповітряної оборони (Л. Л. Барвінський, М. М. Ластовченко, Б. П. Креденцер та ін.). Вчені працювали в галузі теорії надійності радіоелектронної апаратури. Одночасно в Київському національному університеті імені Тараса Шевченка та Інституті кібернетики імені В. М. Глушкова НАН України провадили розвідки в цій галузі групи математиків (переважно учнів Б. В. Гнєденка). Серед них – академіки АН УРСР В. C. Королюк, І. М. Коваленко та їхні учні.

Завдання

Використання методів теорії надійності дозволяє вирішувати задачі розрахунку кількісних показників надійності, планування випробувань, організації збирання й використання інформації про відмови та пошкодження технічних виробів (далі — ТВ); здійснювати розробку нових серій техніки та ефективно проводити модернізацію техніки, що експлуатується.

Сполучення статистичних та ймовірнісних методів із фізико-хімічними моделями процесів, що відбуваються у ТВ під час їхнього функціонування, є ефективним напрямом досліджень надійності ТВ. Максимальна ефективність у підвищенні надійності досягається раціональним поєднанням різних видів резервування та створення елементів складних систем з високим рівнем надійності.

Характеристики надійності

У процесах проектування, виготовлення, випробувань та експлуатації ТВ для вирішення різноманітних інженерних завдань потрібні кількісні характеристики надійності, такі, як відмова та її імовірність, швидкість зміни надійності.

а) Відмову виробу трактують як випадкову подію, а термін роботи до виникнення відмови τ — як випадкову величину, тобто відмова є подією, за якої випадкова величина τ менша заданого терміну роботи виробу t. Головною кількісною мірою надійності об'єктів, що характеризує закономірності виникнення відмов у часі, є імовірність безвідмовної роботи R(t):

Формула1Надтер.png

б) Імовірність відмови визначають як імовірність того, що час безвідмовної роботи τ менший за заданий час t:

Формула2Надтер.png

Оскільки виріб може бути або працездатним, або таким, що втратив працездатність, то

Формула3Надтер.png

в) Швидкість зміни надійності об'єктів експлуатації. Для характеристики використовують щільність розподілу часу безвідмовної роботи:

Формула4Надтер.png

Закономірності змінювання надійності відображає т. з. -характеристика. Типова - характеристика зображена на рисунку.


Формула5Надтер.png

У початковий період наробітку ТВ відбувається приробіток його складових частин, виявляються виробничі дефекти, трапляються відмови внаслідок недостатньо високої якості вихідних матеріалів тощо, що зумовлює підвищений рівень інтенсивності відмов на першій ділянці -характеристики. У період нормальної експлуатації виробів (друга ділянка) інтенсивність відмов практично не залежить від часу наробітку виробів. Відмови у цей період мають головним чином раптовий характер. Зростання інтенсивності відмов на третій ділянці -характеристики пов'язано зі старінням матеріалів конструкцій, зношуванням виробів, накопичуванням незворотних пошкоджень.

Значення

Застосування способів оцінки надійності винятково фізичними методами є обмеженим, оскільки показники надійності, отримані на підставі фізичних моделей, характеризують максимальне значення без урахування реальних режимів застосування та експлуатації ТВ. Відновлення об'єктів проводить обслуговуючий персонал. Характеристики процесу відновлення враховують як суб'єктивний, так і об'єктивний характер діяльності людини.

Додатково

Див. також Надійність (у техніці)

Джерела

  • ДСТУ 2860-94 Надійність техніки. Терміни та визначення. Київ : Держстандарт України, 1994. 36 с.
  • ДСТУ 2861-94 Надійність техніки. Аналіз надійності. Основні положення. Київ : Держстандарт України, 1994.

Література

  1. Бурлаков В. І., Лєнков С. В., Салімов Р. М. Основи надійності повітряних суден та авіаційних двигунів. Київ : НАУ, 2004. 172 с.
  2. Ушаков И. Жива ли еще теория надежности? // RT&A. 2007. №1 (5). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/zhiva-li-esche-teoriya-nadezhnosti
  3. Васілевський О. М. , Поджаренко В. О. Нормування показників надійності технічних засобів. Вінниця: ВНТУ, 2010. 129 с.
  4. Burlakov V.I., Porva V.V., Popov О.V., Popov D.V. Basics of Reliability of Aircraft and Power Engine Units. Course of lectures. Кyiv : NAU, 2014. 120 p.

Автор ВУЕ

В. І. Бурлаков


Покликання на цю статтю

Покликання на цю статтю: Бурлаков В. І. Надійності теорія // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Надійності теорія (дата звернення: 3.04.2020).


Оприлюднено

Статус гасла: Стаття знаходиться на редагуванні

Покликання на статтю