НАДЁЖНОСТЬ

НАДЁЖНОСТЬ в тех­ни­ке, свой­ст­во из­де­лия вы­пол­нять за­дан­ные функ­ции, со­хра­няя свои экс­плуа­тац. по­ка­за­те­ли в ус­та­нов­лен­ных пре­де­лах при за­дан­ных ре­жи­мах ра­бо­ты, ус­ло­ви­ях при­ме­не­ния, тех­нич. об­слу­жи­ва­ния, хра­не­ния и транс­пор­ти­ро­ва­ния. Н. при­су­ща лю­бо­му тех­нич. объ­ек­ту (уст­рой­ст­ву, при­бо­ру, ма­ши­не, ап­па­ра­ту, сис­те­ме), в за­ви­си­мо­сти от на­зна­че­ния и ус­ло­вий экс­плуа­та­ции обыч­но вклю­ча­ет без­от­каз­ность, дол­го­веч­ность, со­хра­няе­мость (жи­ву­честь) и ре­мон­то­при­год­ность. Ка­ж­дое из ука­зан­ных свойств в от­дель­но­сти или в оп­ре­де­лён­ном со­че­та­нии ха­рак­те­ри­зу­ет как Н. тех­нич. из­де­лия в це­лом, так и Н. со­став­ляю­щих его эле­мен­тов (час­тей, уз­лов). Вме­сте с др. па­ра­мет­ра­ми и ха­рак­те­ри­сти­ка­ми (мас­сой, га­ба­рит­ны­ми раз­ме­ра­ми, на­гру­зоч­ной спо­соб­но­стью, бы­ст­ро­дей­ст­ви­ем, эко­но­мич­но­стью и т. п.) они со­став­ля­ют ком­плекс по­ка­за­те­лей ка­че­ст­ва из­де­лия, ко­то­рые мо­гут из­ме­нять­ся с те­че­ни­ем вре­ме­ни.

В об­щем слу­чае Н. оп­ре­де­ля­ет­ся тре­мя со­став­ляю­щи­ми: кон­ст­рук­тив­ной (обес­пе­чи­ва­ет­ся на эта­пе про­ек­ти­ро­ва­ния вы­бо­ром ка­че­ст­вен­ных кон­ст­рук­ци­он­ных ма­те­риа­лов, ра­цио­наль­ных на­гру­зок и др.), тех­но­ло­ги­че­ской или про­из­вод­ст­вен­ной (тре­бу­ет стро­го­го со­блю­де­ния тех­но­ло­гич. про­цес­са при про­из-ве из­де­лия, про­ве­де­ния ис­пы­та­ний с це­лью кон­тро­ля ка­че­ст­ва ком­плек­тую­щих де­та­лей, уз­лов и ма­те­риа­лов) и экс­плуа­та­ци­он­ной (обя­зат. вы­пол­не­ние ус­та­нов­лен­ных пра­вил и ус­ло­вий экс­плуа­та­ции, про­ве­де­ние в за­дан­ные сро­ки тех­нич. об­слу­жи­ва­ния и ре­мон­та). Про­из­водств. Н. нель­зя ото­жде­ст­в­лять с экс­плуа­та­ци­он­ной, т. к. кри­те­рии ка­че­ст­ва из­де­лий при про­из­водств. ис­пы­та­ни­ях все­гда бо­лее жё­ст­кие, чем это не­об­хо­ди­мо для прак­тич. при­ме­не­ния, и, кро­ме то­го, про­из­водств. ис­пы­та­ния обыч­но про­во­дят­ся при пре­дель­ных элек­трич. и те­п­ло­вых на­груз­ках с жё­ст­ки­ми гра­ни­ца­ми до­пус­ти­мо­го из­ме­не­ния па­ра­мет­ров из­де­лия.

Количественные показатели надёжности

Изу­че­ни­ем и раз­ра­бот­кой ме­то­дов обес­пе­че­ния эф­фек­тив­ной ра­бо­ты тех­нич. объ­ек­тов в про­цес­се их экс­плуа­та­ции за­ни­ма­ет­ся тео­рия Н., в ко­то­рой вво­дят­ся ко­ли­че­ст­вен­ные по­ка­за­те­ли Н. тех­нич. из­де­лия, раз­ра­ба­ты­ва­ют­ся спо­со­бы их оп­ре­де­ле­ния, а так­же ре­ко­мен­да­ции по обес­пе­че­нию Н. из­де­лий на эта­пах про­ек­ти­ро­ва­ния, про­из-ва, хра­не­ния и экс­плуа­та­ции. Тео­рия Н. воз­ник­ла на сты­ке та­ких на­уч. дис­ци­п­лин, как тео­рия ве­ро­ят­но­стей и слу­чай­ных про­цес­сов, ма­те­ма­тич. ло­ги­ка, тер­мо­ди­на­ми­ка, тех­нич. ди­аг­но­сти­ка и др.

В ка­че­ст­ве осн. по­ня­тия тео­рии Н. ис­поль­зу­ет­ся по­ня­тие от­ка­за, т. е. на­ру­ше­ния или ут­ра­ты из­де­ли­ем спо­соб­но­сти нор­маль­но вы­пол­нять свои функ­ции. Ис­сле­до­ва­нию Н. обыч­но пред­ше­ст­ву­ет сбор ста­ти­стич. дан­ных о на­ру­ше­ни­ях ра­бо­то­спо­соб­но­сти из­де­лия и их ана­лиз. От­ка­зы кон­крет­но­го тех­нич. уст­рой­ст­ва, вы­яв­ляю­щие­ся в про­цес­се экс­плуа­та­ции, за­ви­сят от Н. вхо­дя­щих в его со­став уз­лов (де­та­лей). Для ко­ли­че­ст­вен­ной оцен­ки Н. при­ме­ня­ют сле­дую­щие осн. по­ка­за­те­ли: ин­тен­сив­ность от­ка­зов (ус­лов­ная плот­ность ве­ро­ят­но­сти воз­ник­но­ве­ния от­ка­за, ко­то­рая по­ка­зы­ва­ет ко­ли­че­ст­во от­ка­зов за 1 ч ра­бо­ты из­де­лия при ус­ло­вии, что эти от­ка­зы рас­пре­де­ле­ны во вре­ме­ни рав­но­мер­но); на­ра­бот­ка до от­ка­за (ср. про­дол­жи­тель­ность функ­цио­ни­ро­ва­ния ре­мон­ти­руе­мо­го из­де­лия ме­ж­ду от­ка­за­ми); гам­ма-про­цент­ный ре­сурс (на­ра­бот­ка до до­сти­же­ния из­де­ли­ем пре­дель­но­го со­стоя­ния с за­дан­ной ве­ро­ят­но­стью $γ$, вы­ра­жен­ной в про­цен­тах); ве­ро­ят­ность без­от­каз­ной ра­бо­ты (ха­рак­те­ри­зу­ет воз­мож­ность со­хра­не­ния из­де­ли­ем ра­бо­то­спо­соб­но­сти в оп­ре­де­лён­ном ин­тер­ва­ле вре­ме­ни); го­тов­но­сти ко­эф­фи­ци­ент; срок служ­бы (пе­ри­од вре­ме­ни от на­ча­ла экс­плуа­та­ции из­де­лия до дос­ти­же­ния им пре­дель­но­го со­стоя­ния, при ко­то­ром его даль­ней­шее при­ме­не­ние по на­зна­че­нию не­до­пус­ти­мо или не­це­ле­со­об­раз­но; для не­ре­мон­ти­руе­мых из­де­лий – до от­ка­за); ср. вре­мя вос­ста­нов­ле­ния ра­бо­то­спо­соб­но­го со­стоя­ния; гам­ма-про­цент­ный срок со­хра­няе­мо­сти (про­дол­жи­тель­ность хра­не­ния и транс­пор­ти­ров­ки из­де­лия, в те­че­ние и по­сле ко­то­рой со­хра­ня­ют­ся зна­че­ния по­ка­за­те­лей без­от­каз­но­сти, дол­го­веч­но­сти, ре­мон­то­при­год­но­сти в за­дан­ных пре­де­лах, дос­ти­гае­мая из­де­ли­ем с ве­ро­ят­но­стью $γ$ ).

Способы определения и повышения надёжности

По­ка­за­те­ли Н. оп­ре­де­ля­ют­ся пу­тём рас­чё­тов, на ос­но­ве про­ве­де­ния ис­пы­та­ний и об­ра­бот­ки ре­зуль­та­тов (ста­ти­стич. дан­ных) экс­плуа­та­ции из­де­лий, ком­пь­ю­тер­но­го мо­де­ли­ро­ва­ния, а так­же в ре­зуль­та­те ана­ли­за фи­зи­ко-хи­мич. про­цес­сов, обу­слов­ли­ваю­щих Н. из­де­лия. Рас­чё­ты Н. вы­пол­ня­ют гл. обр. на эта­пе про­ек­ти­ро­ва­ния из­де­лий с це­лью про­гно­зи­ро­ва­ния для дан­но­го из­де­лия ожи­дае­мой Н. Это по­зво­ля­ет вы­брать наи­бо­лее под­хо­дя­щий ва­ри­ант кон­ст­рук­ции и ме­то­ды обес­пе­че­ния Н., вы­явить «сла­бые мес­та», оп­ре­де­лить ра­бо­чие ре­жи­мы, фор­му и по­ря­док об­слу­жи­ва­ния из­де­лия.

Ис­пы­та­ния на Н. про­во­дят на эта­пах раз­ра­бот­ки опыт­но­го об­раз­ца и се­рий­но­го про­из-ва из­де­лия. Раз­ли­ча­ют ис­пы­та­ния оп­ре­де­ли­тель­ные, в ре­зуль­та­те ко­то­рых оп­ре­де­ля­ют по­ка­за­те­ли Н.; кон­троль­ные, имею­щие це­лью кон­троль ка­че­ст­ва тех­но­ло­гич. про­цес­са, обес­пе­чи­ваю­ще­го с не­ко­то­рым рис­ком Н. не ни­же за­дан­ной; ус­ко­рен­ные, в хо­де ко­то­рых ис­поль­зу­ют фак­то­ры, ус­ко­ряю­щие про­цесс воз­ник­но­ве­ния от­ка­зов; не­раз­ру­шаю­щие, ос­но­ван­ные на при­ме­не­нии ме­то­дов де­фек­то­ско­пии и ин­тро­ско­пии, а так­же на изу­че­нии шу­мов, те­п­ло­вых из­лу­че­ний и др. фак­то­ров, со­пут­ст­вую­щих воз­ник­но­ве­нию от­ка­зов.

Ком­пь­ю­тер­ное мо­де­ли­ро­ва­ние – наи­бо­лее эф­фек­тив­ное сред­ст­во ана­ли­за Н. слож­ных сис­тем. Ши­ро­ко рас­про­стра­не­ны два ал­го­рит­ма мо­де­ли­ро­ва­ния: пер­вый, ос­но­ван­ный на мо­де­ли­ро­ва­нии фи­зич. про­цес­сов, про­ис­хо­дя­щих в ис­сле­дуе­мом объ­ек­те (оцен­ка Н. при этом оп­ре­де­ля­ет­ся по чис­лу вы­хо­дов па­ра­мет­ров объ­ек­та за пре­де­лы до­пус­ка); вто­рой, ос­но­ван­ный на ре­ше­нии сис­тем урав­не­ний, опи­сы­ваю­щих со­стоя­ния ис­сле­дуе­мо­го объ­ек­та.

Ана­лиз фи­зи­ко-хи­мич. про­цес­сов так­же по­зво­ля­ет по­лу­чить оцен­ку Н. ис­сле­дуе­мо­го из­де­лия, т. к. час­то уда­ёт­ся ус­та­но­вить за­ви­си­мость Н. от со­стоя­ния и ха­рак­те­ра про­те­каю­щих про­цес­сов (со­от­но­ше­ние по­ка­за­те­лей проч­но­сти и на­груз­ки, из­но­со­стой­кость, на­ли­чие при­ме­сей в ма­те­риа­лах, из­ме­не­ние элек­трич. и маг­нит­ных ха­рак­те­ри­стик, шу­мо­вые эф­фек­ты и т. д.). Та­кой ана­лиз при­ме­ня­ет­ся, напр., при оцен­ке Н. эле­мен­тов ра­дио­элек­трон­ной ап­па­ра­ту­ры.

Зна­че­ния по­ка­за­те­лей Н., на­блю­дае­мые в про­цес­се экс­плуа­та­ции, как пра­ви­ло, ока­зы­ва­ют­ся вы­ше тех, что бы­ли по­лу­че­ны при ис­пы­та­ни­ях из­де­лия в за­во­дских ус­ло­ви­ях. Лишь в отд. слу­ча­ях (напр., при экс­плуа­та­ции в экс­тре­маль­ных ус­ло­ви­ях) по­ка­за­те­ли экс­плуа­тац. Н. мо­гут ус­ту­пать по­ка­за­те­лям про­из­водств. Н. По­ка­за­те­ли Н. при­ме­ня­ют­ся для оцен­ки как те­ку­ще­го, так и бу­ду­ще­го со­стоя­ния из­де­лия; в по­след­нем слу­чае зна­че­ния по­ка­за­те­лей Н. яв­ля­ют­ся про­гно­зи­руе­мы­ми. С 1970-х гг. при оп­ре­де­ле­нии по­ка­за­те­лей Н. на­ря­ду с на­тур­ны­ми ис­пы­та­ния­ми ши­ро­кое рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли ими­та­ци­он­ное и ма­те­ма­тич. мо­де­ли­ро­ва­ние, а так­же со­че­та­ние на­тур­ных ис­пы­та­ний с мо­де­ли­ро­ва­ни­ем.

Жё­ст­кие тре­бо­ва­ния, предъ­яв­ляе­мые к Н. боль­шин­ст­ва тех­нич. объ­ек­тов (в элек­тро­ни­ке, ав­то­ма­ти­ке, энер­ге­ти­ке, на транс­пор­те, в ме­тал­лур­гии и т. д.), обу­слов­ле­ны гл. обр. вы­со­кой эко­но­мич., тех­нич. и иной це­ной от­ка­за, воз­рас­таю­щей слож­но­стью сис­тем, экс­тре­маль­но­стью и ин­тен­сив­но­стью ус­ло­вий ра­бо­ты. Обес­пе­че­ние и по­вы­ше­ние Н. реа­ли­зует­ся пу­тём со­вер­шен­ст­во­ва­ния тех­но­ло­гии про­из-ва, соз­да­ния и улуч­ше­ния сис­тем за­щи­ты и пра­вил тех­нич. экс­плуа­та­ции, ре­зер­ви­ро­ва­ния, про­ве­де­ния ис­пы­та­ний и кон­тро­ля со­стоя­ния из­де­лия, тех­нич. об­слу­жи­ва­ния, ре­мон­та и др. По­вы­ше­ние Н. свя­за­но с уве­ли­че­ни­ем стои­мо­сти из­де­лия и/или стои­мо­сти его экс­плуа­та­ции, по­это­му про­бле­ма по­вы­ше­ния Н. ре­ша­ет­ся на ба­зе тех­ни­ко-эко­но­мич. рас­чё­тов.

Боль­шое зна­че­ние для по­вы­ше­ния ка­че­ст­ва тех­нич. из­де­лий име­ет про­гно­зи­ро­ва­ние Н., т. е. пред­ска­за­ние наи­бо­лее ве­ро­ят­ных зна­че­ний по­ка­за­те­лей Н. из­де­лий в за­дан­ных ус­ло­ви­ях и ре­жи­мах экс­плуа­та­ции с не­ко­то­рой, обос­но­ван­ной тео­ре­ти­че­ски или оце­нён­ной на прак­ти­ке дос­то­вер­но­стью. Про­гно­зи­ро­ва­ние Н. ос­но­вы­ва­ет­ся на изу­че­нии фи­зи­ко-хи­мич. про­цес­сов ста­ре­ния ма­те­риа­лов и са­мих из­де­лий при за­дан­ных ус­ло­ви­ях экс­плуа­та­ции, схем­ных и кон­ст­рук­тив­но-тех­но­ло­гич. осо­бен­но­стей уст­рой­ст­ва, тех­нич. ха­рак­те­ри­стик ком­плек­тую­щих эле­мен­тов и со­став­ных час­тей, па­ра­мет­ров про­из­водств. про­цес­са, ре­зуль­та­тов ис­пы­та­ний или экс­плуа­та­ции из­де­лия и т. д.; ис­поль­зу­ет­ся при вы­бо­ре схе­мы, кон­ст­рук­ции и тех­но­ло­гии уст­ройств, раз­ра­бот­ке ме­ро­прия­тий по по­вы­ше­нию Н. при из­го­тов­ле­нии из­де­лий, вы­бо­ре ре­жи­мов ра­бо­ты и ус­ло­вий их при­ме­не­ния, от­бо­ре из­де­лий с по­вы­шен­ной Н. для спец. при­ме­не­ний и т. п.