Введение. Основной задачей теории надежности является разработка количественных методов оценки надежности и определение наиболее рациональных методов обеспечения

Основной задачей теории надежности является разработка количественных методов оценки надежности и определение наиболее рациональных методов обеспечения требуемого уровня надежности создаваемых и вводимых в эксплуатацию объектов.

Характерной чертой теории надежности является то, что процесс обеспечения надежности рассматривается как единый процесс, охватывающий этапы проектирования, отработки, серийного производства и эксплуатации и заключающийся в разработке и внедрении мероприятий, направленных на достижение требуемого уровня надежности при минимальных затратах на различных этапах жизненного цикла [4 – 13].

Цель настоящего пособия – изложение основных положений современной теории надежности сложных технических систем и объектов с учетом их структуры и назначения и рекомендаций к их применению на практике.

Возникновение проблемы надежности обусловлено в основном следующими причинами: ростом сложности технических систем, возрастающей «ценой» отказа, сложностью условий, в которых эксплуатируются и применяются технические системы, повышением степени механизации и автоматизации, возрастанием роли «человеческого» фактора.

В развитии теории надежности выделяется два основных направления. Первое связано с разработкой методов обеспечения и расчета надежности техники, второе – с разработкой методов проектирования высоконадежных систем, обычно называемое проектированием или синтезом систем по надежности.

Математически первое направленное определяет решение «прямой» задачи надежности

,

а второе направление определяет решение «обратной» задачи надежности

,

характеризующей поиск оптимальных решений в определенных эксплуатационных, технических и экономических условиях, где

C_зад - заданное значение стоимости ресурсов выделяемых на обеспечения надежности, являющейся функцией C(·) многих переменных;

P_зад - заданное значение показателя надежности;

sup P(t), inf C(·) - верхняя и нижняя границы функций P(t) и C(·) соответственно.

Примеры решения указанных задач рассматриваются в последующих разделах настоящего пособия.

Появление и первые шаги теории надёжности обуслов­лены конкретными практическими задачами. Наука возникла из практики и призвана обеспечить решение практических задач. С другой стороны, под влиянием теории надёжности изменились и сами принципы проектирования систем, появились новые методы проектирования и испытаний, разработаны новые элементы, найдены материалы, обладающие гораздо лучшими характеристи­ками и т.д. Следовательно, на примере развития теории надёжности просле­живается диалектическое единство теории и практики.

При повышении надёжности улучшается использование выпускаемой техники, так как сокращаются ее простои из-за отказов и связанные с ними экономические потери из-за простоев в процессе эксплуатации, а также из-за необходимости производства ремонтов и профилактик. В результате чего снижается как число отказов, так и «цена» каждого отказа, что приводит к по­вышению эффективности процессов эксплуатации и применения техники с одновременным возрастанием роли организационно-технических факторов.

Для достижения указанной цели в пособии рассматриваются и решаются задачи, суть которых состоит в следующем:

- дать теоретическое знание по общей теории надёжности современных организационно-технических комплексов (ОТС);

- изучить пути и методы повышения и обеспечения надежности ОТС и их элементов.

Эти задачи обусловлены, прежде всего, потребностями практики, ими за­нимается всё большее число исследователей и инженеров, поэтому изложение основ их решения определяет основу и содержание настоящего пособия.

Выбор методов решения практических задач надёжности свя­зан с целым рядом характерных для них особенностей и специфических усло­вий, что не позволяет непосредственно использовать известные методы общей теории надёжности, созданной в основном на базе устройств автоматики радиоэлектроники и вычислительной техники. Рассмотрение и учёт этих особенностей в настоящем пособии представляется актуальным.

Например, современные летательные аппараты (ЛА) и наземное оборудование (НО), которые совместно с эксплуатирующим их персоналом образует сложные организационно-технические системы (ОТС), образующие комплексы ЛА, и все более приобре­тают признаки больших систем, такие как целенаправленность, наличие орга­низованной структуры, иерархии, множества входов и выходов, взаимодейст­вие элементов, оценка результатов деятельности, принятие решений, управле­ние и связь, изменение состояний. Все это обуславливает использование при реше­нии сформулированных выше практических задач надежности системного подхода вместе со всем арсеналом средств кибернетики, теории вероятностей и математической статистики, теории информации, теории игр и решений, тео­рии графов и сетей, факторного анализа, теории систем, теории операций, экс­пертных оценок, эрганомики, инженерной и социальной психологии, системотехники, тео­рии множеств и теории оптимизации [1 – 21].

Системный подход позволяет учесть такие факторы, как случайность событий, неопределенность информации, конфликтность жизненных ситуа­ций, диффузность сложных объектов, автоматическое действие средств защи­ты и управления, и определяет по существу комплексный подход к проблеме надежности как самих ЛА и НО, так и этих комплексов в составе сложных ОТС. Поэтому с учётом формул (1.1) и (1.2) в пособии в качестве примеров рассматриваются вопросы оптимизации, отработки, испытаний и производства различных элементов комплекса ЛА.

Настоящее пособие призвано оказать помощь в усвоении основных по­ложений теории надёжности, способов обеспечения и повышения на­дёжности в процессе проектирования, производства и эксплуатации объектов, в оценке показателей надёжности сложных организационно-технических систем (ОТС), в умении грамотно применять эти знания на практике, а также иметь представление о возмож­ных путях и средствах повышения надёжности в ближайшем будущем.

Пособие, базируется на общетеоретических курсах физики, высшей математики, основ технической кибернетики, теории вероятностей и математической статистики.

ОГАЛВЛЕНИЕ

	Стр.
Введение
Часть 1. Основы теории надежности организационно-технических систем и входящих в их состав объектов……………………………………………..
1.	Раздел 1. Описание свойств организационно-технических систем и входящих в их состав объектов………………………………………….
	1.1.	Системный подход к исследованию надежности сложных технических комплексов………………………………………….
	1.2.	Техническое состояние объектов в составе организационно-технических систем……………………………………………….
	1.3.	Основные термины и определения в области надежности технических объектов и организационно – технических систем………………………………………………………………
	1.4.	Организационно-техническая система и ее свойства…………..
	1.5.	Учет человеческого фактора в организационно-технических системах……………………………………………………………
	1.6.	Качество организационно-технических систем…………………
	1.7.	Краткая характеристика жизненного цикла сложных технических объектов в составе организационно – технических систем……………………………………………….
2.	Раздел 2. Модели отказов технических объектов………………………
	2.1.	Модель отказов при мгновенных повреждениях……………….
	2.2.	Модель отказов, обусловленных накапливающимися повреждениями……………………………………………………
	2.3.	Модель “Нагрузка – сопротивляемость объекта”……………….
	2.4.	Модели параметрических отказов……………………………….
		2.4.1.	Модель параметрического отказа при одном параметре, характеризующем работоспособность объекта……………………………………………………
		2.4.2.	Модель параметрической надежности объекта при нескольких параметрах, характеризующих работоспособность его систем и элементов…………..
	2.5.	Физические основы процессов разрушения твердых тел………
3.	Раздел 3. Показатели надежности организационно-технических систем и их элементов……………………………………………………
	3.1.	Особенности показателей надежности организационно-технических систем и их элементов…………………………….
	3.2.	Показатели безотказности невосстанавливаемых объектов…..
	3.3.	Показатели безотказности объектов с мгновенным восстановлением…………………………………………………..
	3.4.	Комплексные показатели надежности (показатели надежности организационно – технических систем)…………
		3.4.1.	Функция готовности объектов с конечным временем восстановления……………………………
		3.4.2.	Показатель нахождения объекта в дежурном режиме..
		3.4.3.	Показатель (коэффициент) готовности объектов, неконтролируемых в промежутках между проведением технических обслуживаний…………….
		3.4.4.	Выбор оптимального значения периодичности технического обслуживания……………………………
		3.4.5.	Комплексный показатель надежности организационно-технических систем………………….
	3.5.	Особенности оценки надежности программного обеспечения
4.	Раздел 4. Показатели долговечности……………………………………
	4.1.	Основные формулы и определения………………………………
	4.2.	Основные показатели долговечности……………………………
	4.3.	Задание требований к гамма-процентному сроку службы……
	4.4.	Задание гамма-процентных ресурсов……………………………
	4.5.	Экспертно-факторный подход к оценке и прогнозированию долговечности организационно-технических систем и их составных частей………………………………………………….
	4.6.	Метод определения оптимальных сроков службы объектов с учетом характера их применения………………………………..
	4.7.	Оценка сроков службы оборудования с учетом физического и морального износа………………………………………………
5.	Раздел 5. Ремонтопригодность……………………………………….….
	5.1.	Показатели ремонтопригодности…………………………….….
	5.2.	Поиск и устранение неисправностей (отказов)………………...
6.	Раздел 6. Сохраняемость………………………………………………....
	6.1.	Анализ факторов, влияющих на сохраняемость объектов……
	6.2.	Консервация объектов…………………………………………….
	6.3.	Периодичность проверок объектов при хранении…………….
	6.4.	Контроль и поддержание температурно-влажностного режима в хранилищах……….……….……….……….……….…………..
	6.5.	Особенности хранения крупногабаритных элементов комплексов летательных аппаратов…………….……….……….
	6.6.	Предотвращение смятия баков ракет-носителей внешним избыточным давлением…………………………………………...
	6.7.	Сохраняемость крупногабаритных элементов ракетно-космической техники при перевозках железнодорожным транспортом……………………………………………………….
	6.8.	Определение показателей безотказности объектов в переменном режиме. Физический принцип надежности Н.М. Седякина…………………………………………………………...
7.	Раздел 7. Определение показателей надежности элементов организационно-технических систем на основе методов теории стохастической индикации. ……….……….……….……….…………..
	7.1.	Основы теории стохастической индикации…..……….………...
	7.2.	Физическая природа стохастических индикаторов…..…………
	7.3.	Методы определения показателей надежности на основе методов стохастической индикации……………………………..
	7.4.	Графический метод построения функций распределения , стохастических индикаторов…………………….
Часть 2. Пути и методы повышения надежности организационно-технических систем и их элементов…………………………………………..
8.	Раздел 8. Техническое обслуживание объектов……………………….
	8.1.	Назначение и содержание технического обслуживания………
	8.2.	Системы ТО и принципы их выбора…………………………….
9.	Раздел 9. Надежность систем и объектов с резервированием………..
	9.1.	Виды резервирования……………………………………………..
	9.2.	Показатели надежности устройств с постоянным нагруженным резервом……….……….……….……….………...
	9.3.	Показатели надежности при резервировании с ненагруженным резервом ……….……….……….……….……….……….……….
	9.4.	Сопоставление общего и раздельного резервирования………..
	9.5.	Скользящее резервирование……………………………………...
	9.6.	Резервирование с применением мажоритарного элемента……
	9.7.	Резервирование элементов, отказывающих по причине обрыва или короткого замыкания………………………………………..
	9.8.	Метод свертки…………………………………………………….
	9.9.	Логико-вероятностный метод…………………………………..
	9.10.	Оценка надёжности мостиковых структур методом перебора
10.	Раздел 10. Расчет надежности организационно-технических систем и их элементов……….……….……….……….……….…………………...
	10.1.	Расчет надежности ремонтируемых организационно-технических систем……….……….……….……….……….……
	10.2.	Особенности расчета надежности резервируемых восстанавливаемых систем ……….……….……….……….……
	10.3.	Примеры расчета надежности восстанавливаемых систем и объектов……….……….……….……….……….……….……….
	10.4.	Определение надежности с учетом восстанавливаемости и числа запасных элементов……….……….……….……….……
11.	Раздел 11. Оптимальные задачи надежности в организационно-технических системах……….……….……….……….……….…………
	11.1.	Оптимальное соотношение между надежностью и стоимостью
	11.2.	Определение гарантированного числа запасных элементов…..
	11.3.	Оптимальное резервирование…………………………………….
	11.4.	Алгоритмы оптимального резервирования……………………..
	11.5.	Применение резервирования в системах наведения и управления летательных аппаратов……………………………...
12.	Раздел 12. Испытания организационно-технических систем и их элементов …………………………………………………………………
	12.1.	Планы испытаний…………………………………………………
	12.2.	Оценка показателей надежности по результатам испытаний….
		12.2.1	Испытания на надежность элементов объектов в составе организационно-технических систем…………
		12.2.2.	Общие методы оценки показателей надёжности по результатам испытаний………………………………….
			Эмпирическая функция распределения и гистограмма результатов испытаний………………………………….
			Точечные оценки параметров распределения………..
			Метод проверки гипотез о законах распределения…..
			Графические методы…………………………………….
			Метод максимального правдоподобия…………………
			Метод моментов………………………………………….
			Метод квантилей…………………………………………
		12.2.3	Интервальные оценки показателей надёжности………
			Определение доверительного интервала для средней наработке на отказ……………………………………….
		12.2.4	Контрольные испытания………………………………..
			а) Контроль по методу однократной выборки……….
			Последовательный метод контроля надёжности…….
	12.3.	Обеспечение надежности объектов РКТ в процессе опытной отработки…………………………………………………………..
		12.3.1.	Логико-вероятностная модель процесса отработки…..
		12.3.2	Определение числа доработок для обеспечения требуемого значения показателя надежности…………
	12.4.	Оптимизация программы испытаний сложных объектов по стоимости…………………………………………………………..
	12.5.	Краткая характеристика жизненного цикла сложных технических объектов……………………………………………
	12.6.	Изменение надёжности летательного аппарата при его отработке в составе организационно-технической системы…...
13.	Раздел 13. Общие вопросы технической диагностики…………………
	13.1.	Основные понятия и определения………………………………..
	13.2.	Поиск и устранение неисправностей (отказов)…………………
	13.3.	Методы поиска неисправностей (отказов) и обуславливающих их дефектов.
		13.3.1	Условия работоспособности объектов. Контроль работоспособности………………………………………
		13.3.2.	Методы обнаружения дефектов………………………...
	13.4.	Критерии оптимальности процесса поиска неисправностей….
			Алгоритм поиска дефектов……………………………...
	13.5.	Методы построения алгоритмов поиска дефектов…………….
	13.6.	Поиск неисправных элементов методом групповых проверок...
	13.7.	Поиск отказавших элементов на основе чисел Фибаначи и золотой пропорции………………………………………………..
14.	Раздел 14. Методология исследования систем «человек – машина»…
	14.1.	Виды совместимости среды и системы «человек-машина»……
	14.2.	Методология исследования систем «человек – машина»………
	14.3.	Организация рабочих мест………………………………………..
	14.4.	Выбор положения работающего…………………………………
	14.5.	Пространственная компоновка рабочего места………………..
	14.6.	Размерные характеристики рабочего места (боевого поста)….
	14.7.	Взаимное расположение рабочих мест………………………….
	14.8.	Размещение технологической и организационной оснастки….
	14.9.	Обзор и наблюдение за технологическим процессом………….
15.	Раздел 15. Управление надежностью……………………………………
16.	Раздел 16. Информационное обеспечение программ обеспечения надежности………………………………………………………………..
Заключение……………………………………………………………………..
Библиографический список…………………………………………………...