4.2 Классификация методов расчета систем на надежность

Расчеты систем на надежность занимают одно из центральных мест в теории и практике надежности. Рассчитать систему на надежность — это значит определить одну или несколько характеристик надежности. Расчеты надежности производят на различных этапах разработки, со­здания и эксплуатации объектов. Многочисленные цели расчетов при­вели к большому их разнообразию. Выбор метода расчета надежности системы зависит от ряда факторов. Основными из них являются [3]:

– этап разработки системы;

– характер отказов элементов в системе;

– способ соединения элементов в системе;

– вид закона распределений времени безотказной работы;

– режим работы элементов системы;

– восстанавливаемость объекта;

– способ анализа объекта;

– класс системы и др.

На этапе проектирования расчет надежности производится с целью прогнозирования (предсказания) ожидаемой надежности проектируе­мого объекта. Такое прогнозирование необходимо для обоснования предполагаемого проекта объекта, а также для решения организацион­но-технических вопросов: выбора оптимального варианта структуры; способа резервирования; глубины и методов контроля; периодичности и объема профилактики; количества запасных частей; обоснования тре­бований к надежности элементов системы. Поэтому на этапе проекти­рования выполняют следующие расчеты надежности:

– расчет норм надежности (распределение требований к надежно­сти элементов системы);

– ориентировочный расчет надежности;

– окончательный (полный) расчет надежности.

Если на этапе проектирования изготавливают опытные экземпляры объекта, то производится оценка надежности по результатам испыта­ний.

На этапе создания и эксплуатации расчеты надежности проводят по результатам испытаний и эксплуатации. Такие расчеты носят, как пра­вило, характер констатации. Результаты расчетов в этом случае показы­вают, какой надежностью обладали объекты, прошедшие испытания или используемые в некоторых условиях эксплуатации. На основании этих расчетов разрабатывают меры по повышению надежности, опреде­ляют слабые места объектов, дают оценки надежности объекта и влия­ний на нее отдельных факторов.

По характеру отказов элементов системы различают методы расчета надежности при внезапных, постепенных и перемежающихся отказах, а по способу соединения элементов в системе — расчет надежности при основном и резервном соединении элементов.

В зависимости от вида закона распределения времени безотказной работы применяют расчеты надежности при экспоненциальном, норма­льном, вейбулловском и других законах распределения.

Режим работы объекта существенно влияет на выбор методов расче­та надежности, которые в этом случае учитывают непрерывность дейст­вия (насосы, системы управления и защиты, тепловыделяющие сборки, турбины, генераторы и т.д.), периодичность действия (задвижки, клапа­ны, ЭВМ, если они не выполняют функций управления, элементы сис­темы аварийного расхолаживания и др.), одноразовое и многократное использование элементов объекта.

По признаку восстанавливаемости объекта методы расчета можно разделить на методы расчета восстанавливаемых и невосстанавливаемых объектов. При этом может учитываться глубина и периодичность контроля объектов.

В зависимости от способа анализа объекта разделяют два больших класса методов расчета надежности: структурные и функциональные. При расчете структурной надежности осуществляется определение зна­чений показателей надежности объекта, обусловленное надежностью его элементов и разветвленностью связей между элементами. Расчет функциональной надежности — это определение показателей надежно­сти выполнения объектом заданных функций. Поскольку такие показа­тели надежности 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 структурной.

Характер сложности системы предопределяет расчет надежности простых и сложных систем.

Выбор того или другого метода расчета надежности определяется за­данием на расчет надежности. Естественно, что имеют место менее сложные методы расчета надежности систем и более сложные, трудоем­кие. К наиболее простым методам относятся методы расчета структур­ной надежности простых систем, нерезервированных, без учета восста­новления работоспособности, при условии, что время работы до отказа подчинено экспоненциальному распределению. Более сложными яв­ляются методы расчета функциональной надежности сложных резер­вированных систем с учетом восстановления их работоспособности и различных законов распределения времени работы и времени восста­новления.