sustainНадежностьDependability1729-26462500-3909RAMS Journal Limited liability company10.21683/1729-2646-2016-16-4-17-23sustain-170Research ArticleСТРУКТУРНАЯ НАДЕЖНОСТЬ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКАSTRUCTURAL RELIABILITY. THE THEORY AND PRACTICEПрактическое применение непрерывных законов распределения в теории надежности технических системPractical application of continuous distribution laws in the theory of reliability of technical systemsЛитвиненкоР. С.LitvinenkoR. S.

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры Электротехнические комплексы и системы,

420066, Казань, ул. Красносельская, 51

Department of Electrical Engineering Systems, Candidate of Engineering, Assistant Professor, Senior Lecturer in Electrical Systems,

51 Krasnoselskaya St., 420066 Kazan

litrus@km.ruПавловП. П.PavlovP. P.

кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой Электротехнические комплексы и системы,

420066, Казань, ул. Красносельская, 51

Department of Electrical Engineering Systems, Candidate of Engineering, Assistant Professor, Head of Chair, Electrical Systems,

51 Krasnoselskaya St., 420066 Kazan

pavlov2510@mail.ruИдиятуллинР. Г.IdiyatullinR. G.

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры Электротехнические комплексы и системы,

420066, Казань, ул. Красносельская, 51

Department of Electrical Engineering Systems, Doctor of Engineering, Professor, Professor of Electrical Systems,

51 Krasnoselskaya St., 420066 Kazan

mcelt@rambler.ruФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет»РоссияFSBEI HPE Kazan State Power Engineering UniversityRussian FederationФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет»РоссияFSBEI HPE Kazan State Power Engineering UniversityRussian Federation2016061220161641723Copyright © Литвиненко Р.С., Павлов П.П., Идиятуллин Р.Г., 20162016Литвиненко Р.С., Павлов П.П., Идиятуллин Р.Г.Litvinenko R.S., Pavlov P.P., Idiyatullin R.G.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.dependability.ru/jour/article/view/170Цель

Цель. Одним из этапов анализа надежности технических систем является априорный анализ надежности, который обычно проводится на ранних стадиях проектирования. Этот анализ – априори располагает известными количественными характеристиками надежности всех используемых элементов системы. Так как для уникальных, малосерийных и новых элементов как правило отсутствует достоверная априорная информация о количественных характеристиках надежности, их задают по аналогии с характеристиками при- меняющихся аналогичных технических элементов. Под априорной информацией понимается информация, получаемая в результате расчетов и моделирования надежности, различного рода испытаний на надежность, эксплуатации объектов, конструктивно близких к исследуемому (аналогов, прототипов). С точки зрения системного подхода любое исследование надежности технических объектов должно планироваться и проводиться именно с учетом результатов предыдущих исследований, т.е. с учетом априорной информации. Таким образом, априорный анализ базируется на априорных (вероятностных) характеристиках надежности, которые лишь приблизительно отражают действительные процессы, происходящие в технической системе. Тем не менее, этот анализ позволяет на стадии проектирования выявить слабые с точки зрения надежности связи элементов системы, принять необходимые меры к их устранению, а также отвергнуть неудовлетворительные варианты построения структурных схем технической системы. Поэтому априорный анализ (или расчет) надежности имеет существенное значение в практике проектирования технических систем и составляет неотъемлемую часть технических проектов. В рамках данной работы рассматриваются основные [1] непрерывные распределения случайных величин (экспоненциальное, Вейбулла-Гнеденко, гамма, логарифмически-нормальное и нормальное), используемых в качестве теоретических распределений показателей надежности. С целью получения априорных сведений о надежности разрабатываемых технических систем и их элементов представлены зависимости, позволяющие провести оценивание основных показателей надежности, а также показаны особенности их применения в различных условиях.

Методы

Методы. В настоящее время в нашей стране отсутствует единая система сбора и обработки информации о надежности разнотипных технических систем [3], что является одной из причин сравнительно низкого уровня надежности. В условиях отсутствия таких сведений возникают значительные затруднения при проектировании новой системы с заданными показателями надежности. Поэтому в основу изложенного материала был положен сбор и систематизация информации опубликованной в отечественной литературе, анализ результатов модельных и экспериментальных исследований надежности различных технических систем и элементов, а также статистический материал полученные в ходе эксплуатации.

Результаты

Результаты. В статье представлен анализ практического использования основных непрерывных законов распределения случайных величин в теории надежности технических систем, позволяющий на ранних этапах проектирования предположить возможный вид модели отказов элементов системы для проведения последующей процедуры оценки их показателей надежности.

Выводы

Выводы. Статья может быть полезна исследователям на ранних этапах проектирования различных технических систем, в качестве априорной информации для построения моделей и критериев, используемых для обеспечения и контроля надежности, а также повышения точности и достоверности получаемых оценок в процессе создания высоконадежной аппаратуры (комплексов).

Aim

Aim. One of the stages of dependability analysis of technical systems is the a priori analysis that is usually performed at early design stages. This analysis a priori has known quantitative dependability characteristics of all used system elements. As unique, non-mass produced or new elements usually lack reliable a priori information on quantitative dependability characteristics, those are specified based on the characteristics of technical elements already in use. A priori information means information retrieved as the result of dependability calculation and simulation, various dependability tests, operation of facilities similar in design to the tested ones (prototypes). From system perspective, any research of technical object dependability must be planned and performed subject to the results of previous research, i.e. the a priori information. Thus, the a priori analysis is based on a priori (probabilistic) dependability characteristics that only approximately reflect the actual processes occurring in the technical system. Nevertheless, at the design stage, this analysis allows identifying system element connections that are poor from dependability point of view, taking appropriate measures to eliminate them, as well as rejecting unsatisfactory structural patterns of technical systems. That is why a priori dependability analysis (or calculation) is of significant importance in the practice of technical system design and is an integral part of engineering projects. This paper looks into primary [1] continuous distributions of random values (exponential, Weibull-Gnedenko, gamma, log normal and normal) used as theoretical distributions of dependability indicators. In order to obtain a priori information on the dependability of technical systems and elements under development, the authors present dependences that allow evaluating primary dependability indicators, as well as show approaches to their application in various conditions. Methods. Currently, in Russia there is no single system for collection and processing of information on the dependability of diverse technical systems [3] which is one of the reasons of low dependability. In the absence of such information, designing new systems with specified dependability indicators is associated with significant challenges. That is why the information presented in this article is based upon the collection and systematization of information published in Russian sources, analysis of the results of simulation and experimental studies of dependability of various technical systems and elements, as well as statistical materials collected in operation.

Results

Results. The article presents an analysis of practical application of principal continuous laws of random distribution in the theory of technical systems dependability that allows hypothesizing the possible shape of system elements failure models at early design stages for subsequent evaluation of their dependability indicators.

Conclusions

Conclusions. The article may be useful to researchers at early stages of design of various technical systems as a priori information for construction of models and criteria used for dependability assurance and monitoring, as well as improvement of accuracy and reliability of derived estimates in the process of highly reliable equipment (systems) development.

надежностьраспределениеотказнаработкаплотностьматематическое ожиданиедисперсияdependabilitydistributionfailureoperation timedensitymathematical expectationdispersionReferencesГОСТ Р.27.004 – 2009. Надежность в технике. Модели отказов. Введ. 2009 –12 –15 – М.: Стандартинформ, 2010. – 16 с.GOST R.27.004 – 2009. Technology dependability. Failure models. Introduction. 2009-12-15 – Moscow: Standartinform, 2010. – 16 p.Труханов В. М. Надежность технических систем типа подвижных установок на этапе проектирования и испытания опытных образцов: научное издание – М.: Машиностроение, 2003. – 320 с.Trukhanov, V.M. Dependability of technical systems of mobile unit type at the stage of prototype design and testing: scientific publication – Moscow: Mashinostroenie, 2003. – 320 p.Половко А. М., Гуров С. В. Основы теории надежности: уч.пособие – 2-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ-Петербург, 2006. – 704 с.Polovko, А.М., Gurov, S.V. Introduction into the dependability theory: study guide – Second edition, updated and revised – Saint-Petersburg: BHV-Petersburg, 2006. – 704 p.Лисунов Е. А. Практикум по надежности технических систем уч.пособие – 2-е изд., перераб. и доп. – СПб : Лань, 2015. – 240 с.Lisunov, Е.А. Practical course on the dependability of technical systems: study guide – Second edition, updated and revised – Saint-Petersburg: Lan, 2015. – 240 p.Павлов И. В. Статистические методы оценки надежности сложных систем по результатам испытаний. – М.: Радио и связь, 1982. – 168 с.Pavlov, I.V. Statistical methods of estimation of complex systems dependability based on test results. – Moscow. Radio i sviaz, 1982. – 168 p.Электроподвижной состав. Эксплуатация, надежность и ремонт: учебник / под ред. А. Т. Головатого и П. И. Борцова. – М.: Транспорт, 1983. – 350 с.Electrical rolling stock. Operation, dependability and maintenance: study guide/edited by Golovaty, А.Т. and Bortsov, P.I. – Moscow. Transport, 1983. – 350 p.Хазов Б. Ф., Дидусев Б. А. Справочник по расчету надежности машин на стадии проектирования. – М.: Машиностроение, 1986. – 224 с.Khazov, B.F., Didusev, B.A. Reference guide for calculation of machine dependability at design stage. – Moscow. Machinostroenie, 1986. – 224 p.Гнеденко Б. В., Беляев Ю. К., Соловьев А. Д. Математические методы в теории надежности. Основные характеристики надежности и их статистический анализ. – М.: Либроком, 2013. – 584 с.Gnedenko, B.V., Beliaev, Yu.K., Soloviev, A.D. Mathematical methods in the dependability theory. Primary dependability characteristics and their statistical analysis. – Moscow. Librokom, 2013. – 584 p.Гнеденко Б. В. Вопросы математической теории надежности. – М.: Радио и связь,1983. – 376 с.Gnedenko, B.V. Matters of mathematical theory of dependability. – Moscow. Radio i sviaz, 1983. – 376 p.Машиностроение: энциклопедия в 40 т. Т. IV-3: Надежность машин / В. В. Клюев, В. В. Болотин, Ф. Р. Соснин и др.; под общ. ред. В. В. Клюева. – М.: Машиностроение, 2003. – 592 с.Engineering: encyclopedia in 40 volumes. Volume IV-3: Dependability of machines / Kliuev, V.V., Bolotin, V.V., Sosnin, F.R. et al.; under the general editorship of Kliuev, V.V. – Moscow. Mashinostroenie, 2003. – 592 p.Комаров А. А. Надежность гидравлических систем. – М.: Машиностроение, 1969. – 236 с.Kovarov, A.A., Dependability of hydraulic systems. – Moscow. Mashinostroenie, 1969. – 236 p.Венников Г. В. Надежность и проектирование. – М.: Знание, 1971. – 96 с.Vennikov, G.V. Dependability and design. – Moscow. Znanie, 1971. – 96 p.Надежность в технике: справочник / в 10 т. Т. 2: Математические методы в теории надежности и эффективности / под ред. Б. В. Гнеденко. – М.: Машиностроение, 1987. – 280 с.Dependability of technology: reference guide in 10 volumes. Volume 2: Mathematical methods in the dependability and efficiency theory / edited by Gnedenko, B.V. – Moscow. Mashinostroenie, 1987. – 280 p.Айвазян С. А., Мхитарян В. С. Прикладная статистика и основы эконометрики: учебник для вузов. – М.: ЮНИТИ, 1998. – 1022 с.Ayvazian, S.A., Mkhitarian, V.S. Practical statistics and fundamentals of econometrics: textbook for higher educational institutions. – Moscow. YUNITI, 1998. – 1022 p.Беляев Ю. К., Богатырев В. А., Болотин В. В. и др. Надежность технических систем: справочник / под ред. И. А. Ушакова. – М.: Радио и связь, 1985. – 608 с.Beliaev, Yu.K., Bogatyrev, V.A., Bolotin, V.V. et al. Dependability of technical systems: reference book / edited by Ushakov, I.A. – Moscow. Radio i sviaz, 1985. – 608 p.Герцбах И. Б., Кордонский Х. Б. Модели отказов / под ред. Б. В. Гнеденко. – М.: Советское радио, 1966. – 166 с.Gertsbakh, I.B., Kordonsky, Kh.B. Failure models / edited by Gnedenko, B.V. – Moscow. Sovietskoie radio, 1966. – 166 p.Каштанов В. Н., Медведев А. И. Теория надежности сложных систем: уч.пособие – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010. – 609 с.Kashtanov, V.N., Medvedev, A.I. Theory of complex systems dependability: study guide – Moscow: FIZMATLIT, 2010. – 609 p.Труханов В. М. Новый подход к обеспечению надежности сложных систем: научное издание. – М.: Спектр, 2010. – 246 с.Trukhanov, V.M. New approach to ensuring dependability of complex systems: scientific publication. – Moscow. Spektr, 2010. – 246 p.Справочник по надежности: в 3 т. Т. 1 / под ред. Б. Р. Левина. – М.: Мир, 1969. – 326 с.Dependability reference book in 3 volumes. Volume 1 / edited by Levin, B.R. – Moscow. Mir, 1969. – 326 p.Черкесов Г. Н. Надежность аппаратно-программных комплексов: учеб. пособие. – СПб.: Питер, 2005. – 479 с.Cherkesov, G.N. Dependability of hardware and software systems: study guide. – Saint-Petersburg: Piter, 2005. – 479 p.Антонов А. В. Статистические модели в теории надежности: учеб.пособие / А. В. Антонов, М. С. Никулин. – М.: Абрис, 2012. – 390 с.Antonov, A.V. Statistical models in the dependability theory: study guide / Antonov, A.V., Nikulin, M.S. – Moscow. Abris, 2012. – 390 p.Военно-научные исследования и разработка вооружения и военной техники. Часть II / под ред. Л. А. Мартыщенко. – Л.: Изд-во Министерства обороны СССР, 1993. – 250 с.Military research and development of weapons and military equipment. Part II / edited by Martyshchenko, L.A. Leningrad. USSR Ministry of Defense Publishing House, 1993. – 250 p.Войнов К. Н. Прогнозирование надежности механических систем. – Л.: Машиностроение, 1978. – 208 с.Voinov, K.N. Forecasting the dependability of mechanical systems. Leningrad. Mashinostroenie, 1978. – 208 p.Шубинский И.Б. Надежные отказоустойчивые информационные системы. Методы синтеза / Шубинский И.Б. – М: Изд-во журнал «Надежность» , 2016. – 544 с.Shubinsky, I.B. Dependable failsafe information systems. Synthesis methods / Shubinsky, I.B. – Moscow. Dependability Journal Publishing, 2016. – 544 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.