§2. Эмпирические данные об интенсивности отказов

Многочисленные опытные данные, относящиеся к разнообразным техническим (и не только) объектам обнаруживают примечательные общие закономерности в характере поведении интенсивности отказов как функции времени. Типичная зависимость λ(t) показана ниже. Иногда ее называют λ-характеристикой.

Рис.2.2.1

Фактические значения λ(t) могут отличаться для различных изделий весьма значительно, равно как и промежутки времени, на которых наблюдаются изменения λ(t). Общность же поведения λ(t) выражается в том, что на графике выделяются три характерных участка: 1 – участок повышенной интенсивности отказов при малых значениях времени t (в начале эксплуатации объекта); 2 – довольно продолжительный участок примерно постоянных значений λ(t), обычно меньших, чем на участке 1; 3 – участок монотонно возрастающих значений, приходящийся на заключительный период эксплуатации.

Объяснить эти общие закономерности в изменениях λ(t) можно, анализируя возможные причины отказов. На первом участке преобладают отказы, вызванные нарушениями технологического процесса изготовления объекта – использование некондиционных комплектующих изделий, несоблюдение регламентов и т.п. По принятой в стандартах терминологии эти отказы называют производственными [1]; они проявляются преимущественно на начальном периоде эксплуатации. По его истечении остаются работоспособными объекты, свободные от дефектов изготовления, и возникающие у них отказы обусловлены главным образом случайными причинами внешнего характера или нарушениями правил эксплуатации (эксплуатационные отказы). Эти отказы могут возникать в любой момент достаточно продолжительного периода эксплуатации. Отсев отказавших объектов не изменяет теперь качественной картины надежности остающихся работоспособными изделий, благодаря чему интенсивность отказов остается примерно постоянной. На третьем участке основную роль начинают играть отказы, вызванные явлениями старения и износа (деградационные), Необратимый характер этих явлений и создает монотонный рост интенсивности отказов. Аналогия с кривой смертности.

Разумеется, кроме обсуждавшейся типичной λ-характеристики могут встречаться и другие. Так, при наличии в составе изделия двух групп элементов, у которых производственные отказы проявляются в разное время, на графике λ(t) могут появиться два «горба» на участке 1 λ-характеристики.

Рис.2.2.2

При тщательном контроле изготовления изделий участок 1 может вообще отсутствовать.

Анализ λ-характеристики позволяет в некоторых случаях сделать выводы о режимах эксплуатации объекта. Если, например, предъявляются повышенные требования к его безотказности в процессе непосредственного использования по назначению, то можно перед этим провести предварительную пробную эксплуатацию («обкатку», «приработку») в течение времени, соответствующего 1-му участку. При назначении ресурса объекта можно ориентироваться на момент окончания участка 2, поскольку при дальнейшей эксплуатации возрастающая интенсивность отказов скорей всего повлечет за собой последствия, нежелательные с точки зрения безопасности или экономической целесообразности его использования. Выбор изделия для выполнения ответственного задания.

К сожалению, λ-характеристики редко бывают известны полностью как функции времени. Чаще всего приходится довольствоваться только их числовыми значениями, отвечающими участку 2. Несколько таких примерных значений:

резисторы – 0,05·10^-6

конденсаторы – 0,2·10^-6

транзисторы – 0,3·10^-6

электродвигатели - 2·10^-6.

Все значения даны в 1/час. Наличие множителя 10^-6 характерно для обычной формы, в которой такие данные приводятся в литературе. Справочные данные об интенсивностях отказов отдельных элементов можно найти в некоторых учебниках по надежности, в конструкторской документации, в паспортах изделий. К сожалению, эти данные быстро устаревают и не отличаются полнотой и достоверностью. Ориентировочные данные приведены в [ ].