При проведении различных испытаний на надежность, а также при решении задач диагностики и прогнозирования надежности изделий всегда необходимо знать техническое состояние исследуемого узла или изделия в целом в данный момент времени. Это осуществляется с помощью критериев работоспособности. Применительно к задачам диагностики показатели технического состояния называются диагностируемыми параметрами.
При проведении испытаний перед исследователем стоит противоречивая задача. С одной стороны, отсутствует единый информативный показатель, полностью характеризующий работу отдельного узла. С другой стороны, фиксация (наблюдение) большого числа показателей, характеризующих работоспособность, резко удорожает эксперимент и наталкивается на определенные технические трудности.
Это противоречие на практике обычно разрешается следующим образом: из всей совокупности показателей работоспособности данного узла выбираются наиболее информативные, т. е. наиболее полно описывающие его работу, причем число этих показателей обычно не превышает двух-трех. В настоящее время для выбора информативных показателей используется метод экспертных оценок.
Этот метод отличается от других формализованных методов определения значимости критериев тем, что не требует проведения специального эксперимента и достаточно прост в обработке. Метод основан на использовании опыта и интуитивных догадок экспертов. Иными словами, экспериментальные данные в этом методе заменяются априорной информацией, накопленной группой экспертов в процессе их самостоятельной работы. В основе корректных методов экспертных оценок лежат пять исходных условий группового выбора решений:
универсальность, понимаемая в смысле наличия достаточного разнообразия возможностей выбора экспертов;
наличие положительных связей общественных и индивидуальных предпочтений;
независимость несвязанных альтернатив;
наличие суверенности экспертов;
отсутствие диктаторства.
При всей привлекательности метода экспертных оценок он остается субъективным, и при решении других задач надежности желательно по возможности использовать
объективные методы выделения доминирующих факторов. Так, при организации испытаний на надежность необходимо подвергать изделия воздействию большого количества факторов в соответствии со стандартами или ТУ на изделия. Однако практическая реализация на испытательных стендах всех факторов одновременно часто невозможна. В этом случае выделение основных (существенных) воздействующих факторов с достаточно высокой степенью достоверности и объективности производится с помощью методов планирования эксперимента.
Принципы нормирования надежности
Нормирование надежности - установление в нормативно-технической документации и (или) конструкторской (проектной) документации количественных и качественных требований к надежности.
Нормирование надежности включает:
- выбор нормируемых показателей надежности;
- технико-экономическое обоснование значений показателей надежности объекта и его составных частей;
- задание требований к точности и достоверности исходных данных;
- формулирование критериев отказов, повреждений и предельных состояний;
- задание требований к методам контроля надежности на всех этапах жизненного цикла объекта.
Нормируемый показатель надежности - показатель надежности, значение которого регламентировано нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документацией на объект.
В качестве нормируемых показателей надежности могут быть использованы один или несколько показателей в зависимости от назначения объекта, степени его ответственности, условий эксплуатации, последствий возможных отказов, ограничений на затраты, а также от соотношения затрат на обеспечение надежности объекта и затрат на его техническое обслуживание и ремонт. По согласованию между заказчиком и разработчиком (изготовителем) допускается нормировать показатели надежности. Значения нормируемых показателей надежности учитывают, в частности, при назначении цены объекта, гарантийного срока и гарантийной наработки.
При назначении количественных требований (норм) по надежности объектов учитываются возможности производства и экономические соображения. Вначале выбираются предварительные нормы надежности, соответствующие возможностям производства, затем производится уточнение этих норм и выбор мероприятий по повышению надежности, наиболее выгодных экономически.
При составлении технического задания на проектируемый объект еще недостаточно ясны его конструктивные формы. Поэтому обосновать количественные требования (нормы) по надежности или другим эксплуатационным свойствам можно лишь после рассмотрения соответствующих характеристик уже существующих аналогичных объектов. Иначе говоря, необходимо иметь прототип и учитывать тенденции изменения его характеристик.
В качестве прототипа заказываемого объекта выбирается высоконадежное техническое устройство, примерно аналогичное проектируемому. Прототип должен иметь возможно большее сходство с проектируемым объектом по принципу действия. При формальном назначении прототипа возможны большие ошибки.
Значение нормы надежности прототипа корректируется с учетом технических характеристик проектируемого объекта, технического прогресса за время его проектирования и изготовления, изменения условий эксплуатации, лимитирующих факторов (стоимость, масса и т.д.), значения последствий отказов, квалификации операторов и некоторых других факторов.
Подтвердить заданные значения показателей (норм) надежности можно различными методами:
- проведением контрольных испытаний на надежность;
- моделированием случайных процессов возникновения отказов на ПК;
- вероятностным моделированием на ПК процессов перехода систем в различные состояния;
- проведением контрольных расчетов надежности.
Основной метод подтверждения выполнения норм надежности - контрольные испытания на надежность. Такие испытания должны проводиться периодически, в сроки, предусмотренные технической документацией, а также при изменении конструкции материалов, технологии, влияющих на показатели надежности.
Перед началом контрольных испытаний объекты должны пройти приработку (технологический прогон).
В технических условиях на элементы (систему) должна быть включена программа контрольных испытаний на надежность. Программа должна содержать план испытаний, требования к средствам испытаний, способ обработки экспериментальных данных и оформления результатов испытаний.
План испытаний составляется по согласованию между заказчиком и изготовителем и утверждается вышестоящей организацией. В этом плане содержатся правила, устанавливающие объем выборки, порядок проведения испытаний и критерии их прекращения.
Моделирование и контрольные расчеты приобретают большое значение, когда сложная система не может быть подвергнута из-за большой стоимости контрольным испытаниям на надежность или может быть испытана лишь модель (макет) системы.
Методика контрольных расчетов надежности должна быть убедительно обоснована. При контрольном расчете надежности больших систем необходимо основываться на значениях показателей надежности аналогичных систем и при необходимости экстраполировать эти показатели.
Вероятностное моделирование проводится в случаях, когда контрольные расчеты являются слишком громоздкими или связаны с допущениями, значительно искажающими действительность. В необходимых случаях моделирующие алгоритмы следует согласовывать с заказчиком.
Оценки надежности эксплуатации КСА АС