Испытания на надежность элементов объектов в составе организационно-технических систем

Испытания на надежность могут давать наиболее полные и достоверные данные о надежности по сравнению с любыми другими источниками информации. Это объясняется тем, что на надежность влияют разнообразные факторы, учесть которые при расчетах и моделировании не всегда удается. Испытания на надежность требуют значительного времени и материальных затрат. В отличие от других испытаний в данном случае необходимо определить сохраняемость свойств изделия на протяжении длительного интервала времени. Поэтому испытания должны быть длительными. Оценки показателей надежности носят вероятностный характер. Для повышения их достоверности надо испытывать достаточно большое количество изделий. В процессе испытаний изделия могут изнашиваться и становятся непригодными для дальнейшего использования. Поиск путей преодоления этих трудностей привел появлению разнообразных методов проведения испытаний на надежность. На рис. 1.51 изображена структура испытаний на надежность.

Рис. 12.2. Виды испытаний на надежность

Определительные испытания — испытания, в результате которых определяются числовые значения показателей надежности.

Контрольные испытания проводятся для контроля соответствия показателей надежности заданным требованиям путем проверки выполнения статистических гипотез. При этом значения показателей надежности (параметров распределения) не оцениваются, а производится проверка соответствия значения показателя надежности заданному уровню с использованием статистической теории оценивания.

Специальные испытания предназначены для определения влияния некоторых факторов на надежность (помехи, радиация и т.д.), величины ресурса, долговечности, живучести, ремонтопригодности и других характеристик, связанных с надежностью.

Каждый из основных видов испытаний подразделяется на разновидности в зависимости от условий проведения.

Для проведения испытаний составляется план, в котором указывается: количество «N» изделий; порядок замены отказавших изделий; продолжительность испытаний.

Планы испытаний, в которых отказавшие изделия не заменяются новыми, обозначаются буквой U. Планы испытаний, в которых отказавшие изделия заменяются новыми, обозначаются буквой R. Предполагаем, что наблюдения за отказами производятся непрерывно, в результате чего отказы обнаруживаются в моменты их возникновения. Через обозначаются планы, в которых наблюдения ведутся до момента появления r-го отказа, через T — планы, при которых наблюдения ведутся в течение времени T. Время T обычно измеряется в часах. Иногда используются смешанные планы, когда испытания ведутся до отказа «r» изделий, если наработка до появления r-го отказа или до момента T, если . Такие планы обозначаются (r,T).

Легко видеть, что возможны лишь шесть различных планов: [N,U,T]; [N;U,r]; [N,U,(r,T)]; [N,R,T]; [N,R,r]; [N,R,(r,T)].

Обозначим через n(t) число отказов, возникших к моменту времени t. Функция n(t), как это следует из определения, не может убывать и принимает последовательно значения 0,1,2,…. Точки роста n(t) отвечают случайным моментам времени . Реально наблюденную во время испытаний функцию n(t) называют траекторией процесса n(t). Обозначим через G ту область плоскости (n(t),t), попадание в которую траектории процесса n(t) приводит к окончанию испытаний. Для планов [N,U,T] и [N,R,T] в качестве области G мы должны взять полуплоскость t>T (рис. 12.2а). В случае планов [N;U,r] и [N,R,r] испытания прекращаются в момент первого попадания траектории n(t) во множество (рис. 12.2б). Наконец, для планов [N,U,(r,T)] и [N,R,(r,T)] испытания прекращаются в момент первого попадания во множество , обозначенные заштрихованными областями (рис. 12.2в).

Рис. 12.3. Моменты окончания испытания

В ряде случаев испытания могут планироваться на основе полученных значений суммарной наработки. Если обозначить N(t) — число элементов безотказно работающих до момента времени t; N(t)=N-n(t), то значение суммарной наработки S(t) в момент t определяется как сумма времен, в течение которых безотказно работали испытываемые элементы:

, где — моменты отказов элементов. Так как для планов типа R значение S(t)=Nt, то нетривиальным дополнением к указанным выше шести планам являются следующие два плана типа U. Для первого плана, обозначаемого [N,U,HS₀], момент остановки испытаний t^* определяется как момент, когда впервые S(t^*)= S₀; если окажется, что , то , S₀ — заданное значение суммарной наработки. Для второго плана момент остановки t^* определяется как момент, когда впервые наступает одно из следующих событий: либо S(t^*)= S₀ и n(t*)<r, либо , но S(t^*)< S₀ . Здесь t_r — момент появления r-го отказа. Такой план будем обозначать [N,U,(r,HS₀)]. Полезно иметь в виду, что [N,U,HS₀]≡ [N,U,(N,HS₀)]. Аналогичным образом имеем [N,U,(N,T)] ≡[N,U,T], однако [N,R,(N,T)] ≡[N,R,T].

Если выбраны внешние условия проведения испытаний, согласована с заказчиком вероятностная характеристика и выбран план проведения испытаний, то по результатам испытаний, вся информация о которых содержится в отрезке траектории процесса n(t) до момента первого попадания в множество G, требуется дать методику оценки выбранной характеристики надёжности или методику построения доверительного интервала.

Этим мы займёмся в следующих параграфах настоящей главы.