ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА
ТЕМА 1.
С О Д Е Р Ж А Н И Е
Курс лекций
Для студентов специальности 190401
"Электроснабжение железных дорог"
( 5 - й семестр, III – й курс - 18 часов лекций)
( 6 - й семестр, III – й курс - 18 часов лекций)
Москва – 2013
1. ПОНЯТИЕ О НАДЁЖНОСТИ. ТЕРМИНЫ ТЕОРИИ НАДЁЖНОСТИ. . . . . . 4
1.1. Историческая справка . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2. Роль теории надёжности и ее место среди других наук . .5
1.3. Термины теории надёжности - ГОСТ 27.002-89 . . . . . .6
1.4. Схема классификации надёжности . . . . . . . . . .. .12
2. ПОКАЗАТЕЛИ НАДЁЖНОСТИ НЕВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ ОБЪЕКТОВ. . . . .13
2.1. Вероятность безотказной работы (ВБР) и
вероятность отказа . . . . . . . . . . . . . . . .. .13
2.1.1. Вероятностные определения . . . . . . . . .. .13
2.1.2. Условные вероятности отказа и ВБР . . . . . . .14
2.1.3. Статистические оценки . . . . . . . . . . .. .16
2.2. Частота отказов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.2.1. Вероятностное определение . . . . . . . . .. .18
2.2.2. Статистическая оценка . . . . . . . . . . .. .18
2.3. Интенсивность отказов . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.4. Средняя наработка до отказа . . . . . . . . . . . . . 20
2.5. Связь количественных характеристик надёжности и
общая формула вероятности безотказной работы . . . . .20
2.6. Планы испытаний на надёжность. . . . . . . . . . . . .22
3. ЗАКОНЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАРАБОТКИ ДО ОТКАЗА
НЕВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ ОБЪЕКТОВ . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.1. Экспоненциальный закон распределения . . . . . . . . .23
3.2. Распределение Рэлея . . . . . . . . . . . . . . . .. 24
3.3. Распределение Вейбулла - обобщенный
двухпараметрический закон . . . . . . . . . . . . .. 25
3.4. Другие законы распределения. Суперпозиция
распределений . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 26
3.5. Проверка правильности выбора закона распределения
случайной величины . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
4. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЁЖНОСТИ СЛОЖНЫХ ОБЪЕКТОВ . . . . . . 31
4.1. Понятие о соединениях элементов в объекте . . . . . . 31
4.2. Виды резервирования технических объектов. . . . . . . 32
4.3. Расчет показателей надёжности сложных объектов . . . 34
4.3.1. Основное соединение . . . . . . . . . . . . ..34
4.3.2. Резервное соединение . . . . . . . . . . . . . 35
4.4. СНДО резервированного блока . . . . . . . . . . . . . 35
4.4.1. Постоянное резервирование . . . . . . . . . . .35
4.4.2. Резервирование замещением . . . . . . . . . . .37
5. ПОКАЗАТЕЛИ НАДЁЖНОСТИ ВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ ОБЪЕКТОВ . . . . . 38
5.1. Понятие о потоках отказов . . . . . . . . . . . . . . 38
5.2. Общие сведения о восстанавливаемых объектах . . .. . 38
5.3. Вероятности восстановления и невосстановления . . . . 40
5.4. Частота и интенсивность восстановления . . . . . .. .41
5.5. Среднее время восстановления и
средняя наработка на отказ . . . . . . . . . . . . . .42
5.6. Функции и коэффициенты готовности и простоя. . . . . .42
6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТИ ЗАДАННОГО ЧИСЛА ОТКАЗОВ . . . . . .44
6.1. Ведущая функция и параметр потока отказов . . . . . . 44
6.2. Свойства простейших потоков отказов. Закон Пуассона . 46
ЛИТЕРАТУРА ПО КУРСУ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47
ПОНЯТИЕ О НАДЁЖНОСТИ. ТЕРМИНЫ ТЕОРИИ НАДЁЖНОСТИ
Теория надёжности (ТН), как самостоятельная научная дисциплина, появилась в 50-е годы 20-го века и связана с гитлеровским ракетчиком В. фон Брауном, оказавшимся после войны в США и ставшим создателем американской ракетной техники.
Именно США являются родиной ТН. Вся методология этой науки разрабатывалась в США. Это единственный случай, когда научная дисциплина целиком и полностью зародилась и сформировалась в одной стране. О причинах этого явления будет сказано в § 1.2.
Сейчас необходимо выяснить, что же было с надёжностью до 50-х годов нашего века. Как люди относились к этой проблеме?
Проблема самой надёжности стара как мир. 4 тысячелетия назад в Вавилоне был составлен закон, обнаруженный в наше время на одной из глиняных табличек. Согласно этому закону, в случае обвала дома по вине строителя и гибели под обломками людей необходимо казнить строителя и членов его семьи в соответствии с жертвами, а именно - за гибель хозяйки казнить жену строителя, а в случае гибели детей - убить детей строителя. Самого горе-строителя надлежало казнить во всех этих случаях.
В России первые документы, связанные с надёжностью, конечно же, относятся к эпохе Петра Великого. Известен такой его указ:
§ 1. Повелеваю хозяина Тульской оружейной фабрики Корнилу
Белоглаза бить кнутом и сослать в работу в монастырь, понеже
он, подлец, осмелился войску государеву продавать негодные
пищали и фузеи.
Старшину олдермана Фрола Фукса (иностранца!) бить кнутом и
сослать в Азов, пусть не ставит клейма на плохие ружья…
§ 2. Приказываю Ружейной канцелярии переехать в Тулу и денно и
нощно блюсти исправность ружей. Пусть дьяки и подьячие
смотрят, как олдерман клейма ставит, буде сомнение возьмет,
самим проверять и смотром и стрельбою. А два ружья каждый