Практическое применение непрерывных законов распределения в теории надежности технических систем

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. 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. 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. 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).

1. ГОСТ Р.27.004 – 2009. Надежность в технике. Модели отказов. Введ. 2009 –12 –15 – М.: Стандартинформ, 2010. – 16 с.

2. Труханов В. М. Надежность технических систем типа подвижных установок на этапе проектирования и испытания опытных образцов: научное издание – М.: Машиностроение, 2003. – 320 с.

3. Половко А. М., Гуров С. В. Основы теории надежности: уч.пособие – 2-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ-Петербург, 2006. – 704 с.

4. Лисунов Е. А. Практикум по надежности технических систем уч.пособие – 2-е изд., перераб. и доп. – СПб : Лань, 2015. – 240 с.

5. Павлов И. В. Статистические методы оценки надежности сложных систем по результатам испытаний. – М.: Радио и связь, 1982. – 168 с.

6. Электроподвижной состав. Эксплуатация, надежность и ремонт: учебник / под ред. А. Т. Головатого и П. И. Борцова. – М.: Транспорт, 1983. – 350 с.

7. Хазов Б. Ф., Дидусев Б. А. Справочник по расчету надежности машин на стадии проектирования. – М.: Машиностроение, 1986. – 224 с.

8. 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.

9. Гнеденко Б. В. Вопросы математической теории надежности. – М.: Радио и связь,1983. – 376 с.

10. 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.

11. Комаров А. А. Надежность гидравлических систем. – М.: Машиностроение, 1969. – 236 с.

12. Венников Г. В. Надежность и проектирование. – М.: Знание, 1971. – 96 с.

13. 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.

14. Айвазян С. А., Мхитарян В. С. Прикладная статистика и основы эконометрики: учебник для вузов. – М.: ЮНИТИ, 1998. – 1022 с.

15. 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.

16. Герцбах И. Б., Кордонский Х. Б. Модели отказов / под ред. Б. В. Гнеденко. – М.: Советское радио, 1966. – 166 с.

17. Каштанов В. Н., Медведев А. И. Теория надежности сложных систем: уч.пособие – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010. – 609 с.

18. Труханов В. М. Новый подход к обеспечению надежности сложных систем: научное издание. – М.: Спектр, 2010. – 246 с.

19. Справочник по надежности: в 3 т. Т. 1 / под ред. Б. Р. Левина. – М.: Мир, 1969. – 326 с.

20. Черкесов Г. Н. Надежность аппаратно-программных комплексов: учеб. пособие. – СПб.: Питер, 2005. – 479 с.

21. Антонов А. В. Статистические модели в теории надежности: учеб.пособие / А. В. Антонов, М. С. Никулин. – М.: Абрис, 2012. – 390 с.

22. 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.

23. Войнов К. Н. Прогнозирование надежности механических систем. – Л.: Машиностроение, 1978. – 208 с.

24. Шубинский И.Б. Надежные отказоустойчивые информационные системы. Методы синтеза / Шубинский И.Б. – М: Изд-во журнал «Надежность» , 2016. – 544 с.