3. Расчет надежности сложных объектов
3.1. Целевое назначение и классификация методов расчета надежности
За меру сложности объекта обычно принимают количество элементов или число функциональных блоков в объекте.
Рассчитать надежность сложного объекта это значит определить количественные характеристики его надежности по известным характеристикам надежности элементов, входящих в состав объекта.
Существующие методы расчета позволяют оценивать ожидаемую надежность сложных объектов на стадии проектирования, а также действительную их надежность в процессе эксплуатации.
На стадии проектирования расчет надежности применяется для выбора и обоснования наиболее рациональных схем построения сложных объектов, для обоснования требований по надежности к комплектующим элементам, а также для обоснования принципиальной возможности достижения заданных значений показателей надежности сложного объекта.
В качестве исходных данных на этой стадии используются:
количественные характеристики надежности комплектующих элементов (-характеристики), взятые из соответствующих справочников или из опыта эксплуатации аналогичных объектов;
количественные характеристики надежности структурных звеньев (блоков) объектов, определяемые расчетом по известным характеристикам надежности комплектующих элементов и уточняемые по статистическим данным о надежности структурных звеньев-аналогов.
На этапе испытаний и эксплуатации расчеты надежности производятся для оценки достигнутых количественных показателей надежности. Такие расчеты констатируют, как правило, фактическую надежность объекта, прошедшего испытания и используемого в некоторых условиях эксплуатации. На основании этих расчетов разрабатываются меры по повышению надежности, определяются слабые места объекта, даются оценки надежности объекта и влияния на нее отдельных факторов.
Для анализа показателей надежности используются следующие методы:
аналитические, на основе структурных и структурно-логических схем надежности;
аналитические, с использованием более сложных типовых структур надежности;
перебора состояний системы;
статистических испытаний;
комбинированные, с применением различных сочетаний предыдущих и возможных перспективных методов.
Из-за большого разнообразия структурного построения сложных систем невозможно определить однозначный критерий выбора того или иного метода расчета. В каждом конкретном случае этот выбор делают с учетом следующих соображений:
из всех методов расчета надежности предпочтительным для конкретного случая является тот, который приводит к наименьшему количеству допущений и ограничений при преобразовании схемы объекта в расчетную схему надежности;
при идентичности допущений и ограничений, обусловленных различными методами расчета, выбирается наименее трудоемкий из них;
аналитические методы предпочтительны в случаях, допускающих представление функциональной схемы объекта в виде структурной или структурно-логической схемы надежности без существенных искажений надежностных характеристик реального объекта;
методы статистических испытаний и перебора состояний объекта применяются в случаях, не допускающих представление объектов с помощью структурных и структурно-логических схем надежности без существенных искажений характеристик реального объекта;
комбинированные методы используются в случае наличия в функциональной схеме объекта различных участков, допускающих независимый расчет их надежности.
Наиболее точный подход к выбору метода расчета базируется на сравнении идентичности результатов, получаемых тем или иным методом расчета конкретного объекта при одинаковых диапазонах варьирования исходных данных.
Равноценными методами считаются те, которые удовлетворяют следующему условию:
,
где РМ1, РМ2 – показатели надежности объекта, полученные первым и вторым методами; ДОП – установленная мера равноценности методов. Если имеется более двух методов, то приведенное условие проверяется для всех возможных пар.
Данный подход к выбору метода расчета является наиболее трудоемким, поэтому целесообразность его применения решается только разработчиком объекта.