3. Основные понятия и количественные характеристики надежности технических систем

3.1. Предмет надежности.

Теория надежности представляет собой науку, изучающую закономерности нарушения условий функционирования систем (устройств, элементов) в течение их жизненного цикла.

Техническая система –– совокупность взаимосвязанных элементов (объектов, устройств), обеспечивающих выполнение конкретных практических задач.

Устройством называется законченная конструкция, которая, являясь частью системы, имеет самостоятельное целевое назначение.

Элементы –– это части системы или устройства, которые выполняют в нем определенные функции и не могут иметь самостоятельного (вне связи с другими элементами или устройствами) применение.

Надежность –– свойство системы (устройства, элемента), обусловленное, главным образом, ее безотказностью и ремонтопригодностью, обеспечивающих требуемую эффективность функционирования системы в течение заданного интервала времени.

3.2. Причины недостаточной надежности технических систем.

Основными причинами отказов технических систем являются внезапные (случайные) отказы, отказы вследствие ухудшения характеристик элементов (старение, износ), а также по вине скрытых производственных дефектов, характерных для начального периода эксплуатации, или нарушения условий эксплуатации.

Возрастание интенсивности отказов технических систем связано, как правило, с ужесточением условий их функционирования (эксплуатации) и с недостаточной квалификацией обслуживающего персонала.

В целом, все причины, приводящие к снижению надежности технических систем, можно разделить на следующие: конструктивные, производственные, эксплуатационные, организационные.

Конструктивные причины: низкая надежность элементной базы, неправильный выбор элементов, неудачное схемно-компоновочное решение, недостаточная унификация элементов, недостаточная отработка технологий на этапах испытаний.

Производственные причины: нарушение качества материалов, недостаточный контроль входных параметров, недостаточная отработка технологии производства и сборки устройств, общая низкая культура производства.

Эксплуатационные причины: низкая квалификация технического персонала, низкая эффективность контрольно––проверочной аппаратуры, нарушение условий эксплуатации.

Организационные причины: отсутствие требований по поддержанию заданных показателей надежности, несоответствие заводских испытаний реальным условиям эксплуатации, неритмичность эксплуатации.

3.3. Цена надежности.

Стоимость технической системы, как правило, определяется стоимостью ее создания (строительства) и стоимостью эксплуатации системы и зависит от надежности системы.

C_ (Р)= C₀ (Р) + C_э (Р) (3.1)

где C_ (Р) –– общая стоимость технической системы;

C₀(Р) –– стоимость создания технической системы;

C_э(Р) –– стоимость эксплуатации технической системы,

Р –– надежность системы.

Расходы, связанные с созданием технической системы, являются функцией требований по ее надежности. Чем выше требования по надежности системы, тем выше ее стоимость, т.е. функция C₀ (P) –– неубывающая функция надежности системы (рис. 3.1).

С тоимость эксплуатации технической системы также зависит от ее надежности, но в обратной зависимости. Чем выше надежность системы, тем ниже стоимость ее эксплуатации, чем надежнее создана система, тем меньше средств она требует на свое поддержание в исправном состоянии.

Рис. 3.1. Изменение суммарной стоимости С_ системы в зависимости от ее надежности Р, затрат на эксплуатацию С_Э и создание системы С₀.

Рациональное распределение средств на повышение надежности технических систем на этапе проектирования, изготовления, испытания и эксплуатации может привести к существенной экономии суммарных расходов обеспечения функционирования системы.

Особенно следует отметить расходы на ликвидацию последствий возможных аварий с техническими системами. Математическое ожидание этих расходов M зависит от вероятности W аварии (которая в свою очередь зависит от надежности, поскольку отказ некоторых элементов или узлов способен не просто остановить систему, но и вызвать аварийную ситуацию с последствиями негативного воздействия на среду и население) и от стоимости C_a ликвидации последствий аварии.

(3.2)