Оценка надежности по результатам испытаний

Виды испытаний на надежность

Испытание на надежность производится с целью определения реального уровня их надежности.

Как правило, испытаниям подвергается выборка их генеральной совокупности. По результатам испытаний выборки судят о надежности всей генеральной совокупности.

Существуют разнообразные методы проведения испытаний на надежности (рис. 19.1).

Определительные (исследовательские) испытания – это испытания, в результате которых определяется числовое значение показателей надежности (вероятность безотказной работы, средняя наработка на отказ и т.д.).

Контрольные испытания проводятся в процессе массового производства. Их целью является проверка соответствие характеристик надежности установленным нормам, т.е. принятие решения типа «да-нет» о соответствии надежности систем предъявляемым требованиям. Эти испытания проводятся периодически.

Специальные испытания – испытания, предназначенные для определения влияния некоторых факторов на надежность (помехи, радиация и т.д.), а также некоторых характеристик (живучесть, долговечность, ремонтопригодность и т.д.) связанных с надежностью.

Каждый из основных видов испытаний подразделяются на разновидности. Испытания можно проводить в лабораторных условиях и в эксплуатационных условиях. Для лабораторного испытания необходимы специальные установки, имитирующие внешнее воздействия (вибростенды, термокамеры, барокамеры и т.д.). Лабораторные испытания могут проходить в ускоренных или нормальных условиях. При ускоренных испытаниях устанавливается более тяжелые, форсированные режимы работы системы по сравнению с эксплуатационными. Ускоряющими факторами могут быть механические, температурные и другие воздействия.

Испытания в условиях эксплуатации заключается в сборе и обработке информации о поведении системы в процессе их функционирования.

В зависимости от способа обработки статических материалов, оценка показателей надежности могут осуществляться расчетным, экспериментальным и расчетно-экспериментальным методами.

Определительные испытания

По методам проведения способам обработки результатов, а также по планам организации и условиям, в которых испытания проводятся, они могут быть различными (рис. 19.2).

Планы испытаний. Перед началом испытаний необходимо выработать правило, согласно которому следует проводить испытания. Выработку такого правила будем называть планированием испытания. Выбор плана диктуется целями поставленных испытаний. Планом испытания называют правила, устанавливающие объем выработки, порядок проведения испытаний и критерий их прекращения.

Наименование плана принято обозначать тремя буквами: первая буква N означает число испытываемых систем; вторая буква означает наличие или отсутствие процесса восстановления на время испытания в случае отказа (R – означает наличие восстановления, U – означает отсутствие восстановление); третье буква означает критерий прекращения испытаний (по продолжительности по времени Т или по числу отказавших систем N или r).

Например, плана NUr соответствует испытаниям N невосстанавливаемых систем, причем испытание прекращают, когда число отказавших систем достигает r, где r – заранее заданное число отказавших систем (r<N).

Если r=N, то переходим к плану NUN. Как правило, план NUr применяют для определения средней наработки на отказ и средней наработки до отказа, если наработка распределена по экспоненциальному закону. План NUN применяется для определения средней наработки до отказа в случае нормального распределения. План NUT применяются для определения вероятности безотказной работы системы за время T.

Таким образом, результатами определенных испытании по заданным планам должны является точечные и интервальные оценки показателей надежности.

Контрольные испытания

Контрольные испытания не предназначены для определения показателя надежности. Они служат средством контроля надежности по некоторому косвенному признаку. Такими признаками могут быть, например, отсутствие отказов при испытаниях на протяжении заданного времени, предельное число допустимых и недопустимых отказов для последовательных интервалов времени.

Конечным результатом испытания является одно из двух решений:

Принять партию, считая надежность выборочных изделий удовлетворительной, или забраковать партию изделий как ненадежную. Поскольку объем выборки при контроле мало, при принятии решений возможны два вида ошибок:

1) Ошибка первого рода, когда хорошая партия бракуется;

2) Ошибка второго рода, когда плохая партия принимается.

Вероятность ошибки первого рода α называется риском поставщика. Вероятность ошибки второго рода β называется риском заказчика (потребителя).

Существует три основных статистических метода контроля надежности:

1) Метод однократной выборки (одиночный контроль);

2) Метод двукратной выборки (двойной контроль);

3) Последовательный метод контроля, который является самым экономичным методом.

Метод однократной выборки предполагает оценку надежности за время испытания t_n N – образцов по количеству отказов n и заданным нормативам для надежности q₀ и q_n. Характеристикой контролируемой партии будет отношение

;

где называется оценочным нормативом.

При m/n ≤ q_н или партия принимается

При партия принимается,

где m – количество отказов, q_н – заданный норматив для надежности.

На практике для q_н устанавливается три категории:

1) ; 2) ; 3) ;

где A_α – уровень надежности поставщика,

α- риск поставщика (вероятность забраковки),

A_β – уровень надежности заказчика,

β – риск заказчика (вероятность приемки).

Величина (оценочный норматив) определяется по таблице в зависимости от величины A_α, A_β, α, β.

Контроль методом последовательного анализа

Этот метод значительно сократить необходимый объем выборки. Организация испытания следующая. Заранее определяется график в координатах (m, t), t – время испытания (рис. 19.3).

Прямые строятся по форме.

Условие приема партии:

(19.1)

Условие браковки

(19.2)

где ; n – объем выборки.

Нормативные интенсивности отказов со стороны заказчика λ_m и со стороны поставщика задаются.

Задаваясь t₁ по выражениям находим значения m и строим график. Затем, из контролируемой партии производится выборка объема n и она испытывается в течение времени t_1. Подсчитывается число отказавших образцов m₁ и отмечается точка А. По расположению точки А принимается решение: принять, либо продолжать испытание, либо браковать.

Если продолжать, то та же выборка еще испытывается в течение времени t₂ и подсчитывается число отказов за это время m_2. Отмечается точка В, соответствующая t=t₁+t₂ и m=m₁+m₂. По месту расположение точки В также выносятся решение. Этот процесс продолжается до тех пор, пока отображающая точка не выходит за граничными прямыми.

Пример. Заданы λ₀=10^-6 1/час, λ_m=10^-5 1/час, α=0.05; β=0.1 и n=360.

Требуется найти условия приема и браковки партии.

; ;

Согласно выражению

и

При получим минимальное время испытания час. Таким образом, через 30.3 часа можно принять решение о приемке партии. Решение браке может быть принято и раньше.

Литература 1 осн. [185-204], 2 осн.[76-96].

Контрольные вопросы

1. Сопоставьте преимуществе и недостатки испытаний: лабораторных и в условиях эксплуатации.

2. Укажите основные планы испытаний.

3. Расскажите принципы проведения контрольных испытаний.

4. Опишите основные виды испытаний.