20

Глава 1 ОСНОВЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ КАЧЕСТВА И НАДЕЖНОСТИ

Научная дисциплина, изучающая общие методы и приемы, которых следует придерживаться при проектировании, изготовлении и эксплуатации изделий, а также разрабатывающая общие методы расчета надежности устройств, в том числе и радиоэлектронных по известным величинам надежности составляющих их частей, получила название теории надежности.

Основными задачами теории надежности являются: установление закономерностей возникновения отказов; изучение основных факторов, влияющих на надежность; построение методов оценки и расчета надежности и получение ее количественных характеристик; разработка методов испытаний на надежность и методов прогнозирования надежности; определение методов обеспечения и повышения надежности.

Количественная характеристика надежности конкретных изделий может быть определена статистическими методами, требующими больших материальных затрат и длительного времени, что, например, для изделий электронной техники (ИЭТ) практически нецелесообразно, так как информация, полученная по истечении длительного срока (более года), устаревает для принятия решений изза того, что в технологии ИЭТ уже могли произойти какие-то изменения. В связи с этим большое значение приобретают физические методы оценки надежности путем выявления отказавших ИЭТ, анализа причин отказов и принятия мер по устранению этих причин, т.е. метод изучения физики надежности.

Существует убеждение, что единственно верное направление дальнейшего развития теории надежности - это сочетание статистических методов с глубоким изучением физической природы процессов, протекающих в изделии.

Физика надежности является наукой комплексной, относящейся к компетенции инженера, физика, химика, экономиста и математика. Для изучения физики надежности ИЭТ необходимы знания также радиоинженера, электронщика

[16].

21

1.1ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Надежность - свойство прибора, технического устройства, системы сохранять во времени, в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки.

Надежность является сложным свойством, которое в зависимости от назначения системы и условий применения состоит из сочетания следующих свойств: безотказность, долговечность, сохраняемость, ремонтопригодность.

Безотказность, долговечность, сохраняемость характеризуют способность противостоять разрушительным физико-химическим воздействиям.

Ремонтопригодность – свойство, характеризующее удобство предупреждения, обнаружения и устранения повреждений.

Безотказность – свойство системы непрерывно сохранять в течение некоторого времени работоспособное состояние в заданных режимах и условиях эксплуатации, чем больше это время, тем безотказнее система.

Долговечность – свойство системы сохранять работоспособное состояние до предельного состояния, когда ее уже нельзя будет использовать по назначению, т.к. очередной ремонт, либо экономически нецелесообразен (например: гораздо выгоднее купить новую систему), либо принципиально невозможен (произошла такая неисправность, после которой систему не удается починить).

Сохраняемость – свойство системы сохранять работоспособное состояние до окончания срока хранения.

Ремонтопригодность – свойство характеризующее приспособленность системы к предупреждению, обнаружению и устранению повреждений.

Система – это совокупность совместно действующих объектов, предназначенная для выполнения заданных функций.

Система восстанавливаемая (многократного использования) – система, которую после выхода из строя ремонтируют и снова применяют по назначению.

Система невосстанавливаемая (одноразового использования) – система, которую после выхода из строя не ремонтируют.

Исправное состояние системы – состояние системы, когда она удовлетворяет всем без исключения техническим требованиям.

22

Работоспособное состояние системы – состояние системы, когда она удовлетворяет основным техническим требованиям и способна выполнять заданные функции, сохраняя значения главных (основных) параметров в требуемых пределах. При этом имеется хотя бы один из не основных параметров не удовлетворяющих норме (например: параметр характеризующий внешний вид).

Неисправное состояние системы – состояние системы, по смыслу прямо противоположно исправному состоянию.

Неработоспособное состояние системы – это состояние по смыслу прямо противоположное работоспособному состоянию системы.

Различают:

1.Устранимое неработоспособное состояние.

2.Неустранимое неработоспособное состояние.

В первом случае система с помощью восстановления путем ремонта может быть приведена в работоспособное состояние.

Во втором случае этот перевод либо в принципе не возможен, либо экономически не целесообразен.

Предельное состояние системы – такое состояние системы, когда ее эксплуатация прекращается из-за того, что поддержание работоспособного состояния экономически не целесообразно или эффективность функционирования очень низка (система очень старая).

Повреждение системы – событие, заключающееся в нарушение исправного состояния при сохранении работоспособного состояния.

Отказ – событие, состоящее в нарушении работоспособного состояния системы.

Отказы бывают:

¾Внезапные;

¾Постепенные;

¾Сбои (перемеживающиеся)

Внезапный отказ – мгновенное, скачкообразное изменение одного или не-

скольких параметров, выходящие за пределы нормы и приводящее к нарушению работоспособного состояния.

Внезапные отказы вызываются:

23

¾Конструктивными недоработками (нарушение правил, норм конструирования).

¾Производственными дефектами (нарушением технологии изготовления).

¾Нарушением правил, норм эксплуатации.

¾Соответственно эти отказы называются:

¾Конструктивный внезапный отказ.

¾Производственный внезапный отказ.

¾Эксплуатационный внезапный отказ.

Постепенный отказ – отказ, который характеризуется постепенным изменением одного или нескольких параметров. Он развивается достаточно медленно, как бы постепенно накапливается во времени и в конце концов приводит к выходу параметра (параметров) за пределы нормы, что вызывает нарушение работоспособного состояния системы.

Сбой – самоустраняющийся отказ, приводящий к кратковременному нарушению работоспособного состояния системы.

Сбой различают:

¾Систематический – если периодически повторяется (иногда называются перемежающимся).

¾Случайный – если не повторяется.

Восстановление системы – приведение системы в работоспособное со-

стояние после того как она отказала.

1.2 ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

Если рассматривать общую номенклатуру показателей надежности любого технического изделия, то показатели надежности делятся на единичные, т.е. характеризующие одно из свойств, составляющих надежность изделий, и комплексные показатели надежности, характеризующие несколько свойств, составляющих надежность изделия. Комплексные показатели являются функциями единичных показателей. Стандартная номенклатура показателей надежности технических изделий приведена в табл. 1 и включает общий перечень показате-

24

лей надежности. Определения приведенных показателей надежности приведены в [1].

Примерами единичных показателей являются: средняя наработка, среднее время восстановления, средний ресурс, вероятность безотказной работы за заданную наработку.

Примером комплексных показателей служит коэффициент готовности – вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается, и стационарное значение которого, в ряде случаев, определяется по формуле:

	KГ	=		T0	,
			T0	+T В

где T0 − наработка на отказ; TВ −среднее время восстановления.

Из приведенной формулы видно, что коэффициент готовности количественно характеризует два различных свойства надежности изделия - безотказность и ремонтопригодность.

Таблица 1 Общая номенклатура показателей надежности технических изделий

Свойство надежности	Показатели
	Комплексные:
Надежность в целом	Коэффициент сохранения эффективности
	Коэффициент оперативной готовности
	Коэффициент	технического использова-
	ния
	Коэффициент готовности
	Объединенная	удельная продолжитель-
	ность
	(трудоемкость) технического обслужива-
	ния(ТО) и ремонта
	Удельная суммарная продолжительность
	(трудоемкость) ТО (ремонта)
	Удельное суммарное время восстановле-
	ния работоспособного состояния