Теорія надійності - наукова дисципліна, в якій розробляються і вивчаються методи забезпечення ефективності роботи об'єктів (виробів, пристроїв, систем і т.п.) в процесі експлуатації. У теорії надійності вводяться показники надійності об'єктів, обгрунтовуються вимоги до надійності з урахуванням економічних і інших факторів, розробляються рекомендації щодо забезпечення заданих вимог до надійності на етапах проектування, виробництва, зберігання і експлуатації.
Кількісні показники надійності вводять в теорію на основі побудови математичних моделей аналізованих об'єктів. У Надійності теорія використовуються різноманітні математичні методи; особливе місце займають методи теорії ймовірностей і математичної статистики. Це пов'язано з тим, що події, які описують показники надійності (Моменти появи відмов, тривалість ремонту і т.д.), часто є випадковими. Для розрахунку ймовірності безвідмовної роботи об'єкта протягом деякого часу використовуються аналітичні методи теорії випадкових процесів. Розрахунок кількісних показників надійності об'єктів з урахуванням можливості відновлення відмовили пристроїв багато в чому аналогічний розрахунку систем масового обслуговування теорії. Аналітичні методи розрахунку надійності поєднуються з методами моделювання на ЕОМ.
Надійність вироби - властивість виробу зберігати значення встановлених параметрів функціонування в певних межах, що відповідають заданим режимам і умовам використання, технічного обслуговування, зберігання і транспортування. Надійність - комплексне властивість, яка залежно від призначення виробу та умов його експлуатації може включати безвідмовність, довговічність, ремонтопридатність і сохраняемость окремо або певне поєднання цих властивостей як вироби в цілому, так і його частин. Основне поняття, що використовується в теорії надійності, - поняття відмови, тобто втрати працездатності, наступаючої або раптово, або поступово. Працездатність - такий стан виробу, при якому воно відповідає всім вимогам, що пред'являються до його основних параметрами. До числа основних параметрів виробу відносяться: швидкодія, навантажувальна характеристика, стійкість, точність виконання виробничих операцій і т.д. Разом з іншими показниками (маса, габарити, зручність в обслуговуванні та ін) вони складають комплекс показників якості виробу. Показники якості можуть змінюватися з плином часу. Зміна їх, перевищує допустимі значення, приводить до виникнення отказовие стану (Часткової чи повної відмови виробу). Показники Надійність можна протиставляти іншим показникам якості: без врахування Надійність всі інші показники якості виробу втрачають свій сенс, точно так само і показники Надійність стають повноцінними показниками якості лише у поєднанні з ін характеристиками вироби. Поняття В«Надійність виробиВ» давно використовується в інженерній практиці. Будь-які технічні пристрої - машини, інструменти або пристосування - завжди виготовлялися з розрахунку на деякий достатній для практичних цілей період використання. Однак довгий час надійно не вимірювалася кількісно, ​​що значно утрудняло її об'єктивну оцінку. Для оцінки Надійність використовувалися такі поняття, як висока Надійність, низька Надійність та ін якісні визначення. Встановлення кількісних показників Надійність і способів їх виміру та розрахунку поклало початок науковим методам у дослідженні Надійність На перших етапах розвитку теорії Надійність основна увага зосереджувалася на збиранні та обробці статистичних даних про відмови виробів. В оцінці Надійність переважав характер констатації ступеня надійності на підставі цих статистичних даних. Розвиток теорії надійності супроводжувався вдосконаленням імовірнісних методів дослідження, якось: визначення законів розподілу наробітку до відмови, розробка методів розрахунку та випробувань виробів з врахуванням випадкового характеру відмов і т.п. Разом з тим виникали нові напрямки досліджень: пошук принципово нових способів підвищення надійності, прогнозування відмов і прогнозування надійності, аналіз фізико-хімічних процесів, що впливають на надійність, встановлення кількісних зв'язків між характеристиками цих процесів і показниками. Надійність, вдосконалення методів розрахунку Надійність виробів, що мають все більш складною структурою, з урахуванням все більшого числа діючих факторів (достовірність вихідних даних, контроль і профілактика, умови роботи і обслуговування і т.д.). Випробування на Надійність удосконалювалися головним чином у напрямі проведення прискорених і неруйнуючих випробувань. Поряд з вдосконаленням натурних випробувань широке поширення одержали математичне моделювання та поєднання натурних випробувань з моделюванням. У результаті до 50-их рр.. 20 в. сформувалися основи загальної теорії Надійність і її приватних напрямів по окремих видах техніки.
Подальше збільшення складність технічних пристроїв; зростаюча відповідальність функцій, які виконують технічні пристрої; підвищення вимог до якості виробів і умовами їх роботи; вища роль автоматизації, яка скорочує можливість безперервного спостереження за станом пристрою, - основні чинники, визначили головне напряму в розвитку науки про надійність. Технічні засоби та умови їх роботи стають все більш складними. Кількість елементів в окремих видах пристроїв обчислюється сотнями тисяч. Якщо не приймати спеціальних заходів по забезпеченню Надійність, то будь-яке сучасне складний пристрій практично буде непрацездатним. Так, наприклад, в сучасної ЕОМ середньої продуктивності за 1 с відбувається близько 5 млн. змін станів в результаті перемикань її двійкових елементів, число яких досягає декількох десятків тис. За 5 ч безперервної роботи ЕОМ, необхідних на рішення типової задачі, відбувається понад 10 12 -10 14 смен станів машини. Імовірність виникнення хоча б однієї відмови при цьому стає досить великий, а отже, необхідні спеціальні заходи, забезпечують працездатність ЕОМ.
Технічним засобам відводять усе більш відповідальні функції на виробництві та у сфері управління. Відмова технічного пристрою частенько може призвести до катастрофічних наслідків. Надійність в епоху науково-технічної революції стала найважливішою проблемою.
Кількісні показники надійності . Надійність виробів визначається набором показників; для кожного з типів виробів існують рекомендації по вибору показників Надійність Для оцінки Надійність виробів, які можуть знаходитися в двох можливих станах - Працездатному і отказовие, застосовуються такі показники: середній час роботи до виникнення відмови Т ср - напрацювання до першої відмови; середнє час роботи, що припадає на одну відмову, Т - напрацювання на відмову; інтенсивність відмов l (t); параметр потоку отказовw (t); середній час відновлення працездатного стану t в ; ймовірність безвідмовної роботи за час t [Р (t)]; готовності коефіцієнт K r .
Закон розподілу наробітку до відмови визначає кількісні показники Надійність невідновлюваних виробів. Закон розподілу записується або в диференціальній формі щільності ймовірності f (t), або в інтегральної формі F (T). Існують наступні співвідношення між показниками Надійність і законом розподілу:
Для відновлюваних виробів вірогідність появи n відмов за час t в разі найпростішого потоку відмов визначається законом Пуассона:
З нього випливає, що ймовірність відсутності відмов за час t дорівнює Р (t) = exp (-lt) (експонентний закон надійності).
Технічні системи, що складаються з конструктивно незалежних вузлів, що володіють здатністю перебудовувати свою структуру для збереження працездатності при відмові окремих частин, в теорії Надійність прийнято називати складними технічними системами (на відміну від складних кібернетичних систем, називаються також великими системами). Число працездатних стані таких систем - два і більше. Кожне з працездатних станів...
