Общая характеристика и виды моделей в теории надежности

При определении показателей надежности объект может быть рассмотрен как элемент или как система.

Элемент – любое устройство, сооружение, машина, аппа­рат, надежность которых изучают независимо от надежности составляющих его частей, то есть элемент считают неделимым.

Под системой понимается совокупность элементов (или подсистем), объединенных конструктивно или функцио­нально в соответствии с заданным алгоритмом взаимодействия при выполнении определенной задачи в процессе применения по назначению. Для системы известны показатели надежности составных частей (элементов) и установлено влияние отказа ка­ждого элемента на отказ системы.

В соответствии с представленной классификацией в тео­рии надежности существуют два направления, родственные по идеологии и общим понятиям, но отличающиеся по подходу к решению задач.

Первое направление – системная, статистическая, или ма­тематическая, теория надежности, второе направление можно условно назвать физической теорией надежности.

В рамках этих направлений существуют два больших класса математических моделей надежности: структурные и функциональные.

В структурных моделях осуществляется определение зна­чений показателей надежности объекта, обусловленное надеж­ностью его элементов и разветвленностью связей между эле­ментами. Они основаны на логических схемах взаимодействия элементов, входящих в систему, с точки зрения сохранения ра­ботоспособности системы в целом. При этом используют стати­стическую информацию о надежности элементов без привлечением сведений о физических свойствах материалов, о внешних нагрузках и воздействиях, о механизмах взаимодействия между элементами. Структурные модели представляются в виде схем и графов, а исходную информацию задают в виде известных значений вероятностей безотказной работы элементов, интенсивностей их отказов и т.д.

Расчет функциональной надежности – это определение показателей надежности выполнения объектом заданных функций. Поэтому такие показатели зависят от ряда действующих факторов (вида заданной функции, структурной надежности, математического и программного обеспечения, работы операторов), то как правило расчет функциональной надежности более сложен, чем структурный.

Функциональные модели учитывают механические, физические и другие реальные процессы, которые ведут к изменению свойств объекта. Такие модели широко применяются в расчетах машин и конструкций. Именно в этой области впервые были поставлены вопросы надежности (в связи со статистическим истолкованием коэффициента запаса прочности и допускаемых напряжений).

Показатели надежности отдельных элементов (деталей) оценивают на основе физических моделей, в то время как для оценки показателей надежности изделий в целом чаще используются модели системной теории надежности.