Контрольные испытания на надежность

Контрольные испытания не предназначены для определения количественного значения показателя надежности, а служат сред­ством контроля надежности по некоторым косвенным признакам, например: отсутствие отказов при испытаниях на протяжении за­данного времени, предельные числа допустимых и недопустимых отказов для последовательных интервалов времени. В первом слу­чае испытания называются испытаниями, основанными на числе отказов, равном нулю, во втором — основанными на последова­тельном анализе.

Контрольные испытания на надежность проводят для контро­ля соответствия показателей надежности установленным требо­ваниям. В результате их проведения можно лишь утверждать, что уровень надежности данного объекта не ниже заданного; контроль­ные испытания на надежность обычно не рассматриваются.

Статистический контроль надежности проводится в процессе производства (предупредительный контроль) либо по его оконча­нии (приемочный контроль). Последний может осуществляться изготовителем (выходной контроль) и потребителем изделий (вход­ной контроль). Текущий предупредительный контроль произво­дится только изготовителем.

Для контроля надежности необходимо осуществить выбор контрольных нормативов, характеризующих показатели надеж­ности [11]. Контролируемые нормативы являются двусторонни­ми и односторонними границами доверительных интервалов. Двусторонний доверительный интервал имеет два уровня надеж­ности, т. е. верхний (индекс «В») и нижний (индекс «Н»). Для НВА обычно устанавливают нижнюю одностороннюю довери­тельную границу.

При методе двукратной выборки определяют пять контроль­ных нормативов: объем выборки п и оценочный норматив, напри­мер интенсивность отказов λ или средняя наработка на отказ. При методе двукратной выборки устанавливают пять контрольных нормативов: объем выборок n₁, n₂ и оценочные нормативы λ₁, λ₂, λ₃. Для статистического контроля надежности при методе по­следовательных испытаний А. Вальдом создана методика после­довательного анализа.

Так как задача контроля надежности значительно проще зада­чи определительных испытаний, то, по-видимому, по этой причине методы планирования, проведения и обработки результатов кон­трольных испытаний развиты достаточно глубоко. Здесь можно со­слаться на работы в области приемочного контроля и контроля объ­ектов на надежность А. Н. Колмогорова, А. Вальда,Б. В. Гнеденко, Ю. К. Беляева, Д. Коудена, Ю. Г. Заренина, Я. Б. Шора и др. [11].

Испытания, основанные на числе допустимых отказов, рав­ном нулю. На испытания ставятся N объектов. Продолжительность испытаний — t_u(r). Если при испытаниях не было отказов, то объ­екты считаются удовлетворяющими требованиям надежности. Расчетом определяется либо t_u(r) при заданном JV, либо N при за­данном t_u(r):

(9.10)

_где t_p — общая наработка объектов в период испытаний.

Требуемая наработка определяется по выражению

где Т_0н — нижнее значение Т_о, которое подтверждается испыта­ниями при отсутствии отказов;

χ²[k = 2, γ = 1 - а] — значение χ², соответствующее доверительной вероятности у при числе отказов, равном нулю.

Испытания, основанные на последовательном анализе. Рас­смотренные выше испытания основаны на обработке некоторого заранее запланированного объема информации. Результат обра­ботки сравнивается с заданным показателем надежности, и на осно­ве сравнения делается вывод либо о соответствии, либо о несоот­ветствии полученных результатов требуемым.

Сокращения времени на контрольные испытания можно добить­ся, если использовать другой подход к планированию испытаний.

1. Не планировать заранее продолжительность испытаний, а раз­бить их на ряд последовательных этапов, на каждом из них анали­зировать результат и принимать одно из следующих трех решений:

а) прекратить испытания, так как есть основание считать, что объекты удовлетворяют требованиям надежности;

б) прекратить испытания, так как есть основание считать, что объекты не удовлетворяют требованиям надежности;

в) продолжить испытания, так как нет оснований для вывода о надежности объектов.

2. В основу обработки результатов испытаний положить не сравнение их с заданным показателем, а относить объекты к той или иной группе по показателю надежности, т. е. проводить про­верку гипотезы о принадлежности объектов к той или другой груп­пе. При испытаниях на надежность рекомендуется выделять две группы. К первой относят объекты, браковка которых может быть произведена с малой вероятностью а, — это риск поставщика или ошибка первого рода. Ко второй — объекты, принятие которых может быть допущено с малой вероятностью β, — это риск потре­бителя или ошибка второго рода.

Приемочный контроль осуществляется тремя методами.

Метод однократной выборки чаще всего используется для ис­пытания опытных образцов изделий. Из контролируемой партии отбирается случайным образом определенное количество (выбор­ка) изделий. В процессе испытаний выборки определяются каче­ство или характеристики надежности. Они являются критериями по принятию одного из двух решений: принять или забраковать эту партию изделий.

В случае однократной выборки промежутки времени между отказами являются независимыми. Такой поток отказа можно отнести к потоку Пальмы, который описывается экспоненциаль­ным законом распределения

Q(t)=1-P(t)=l-exp(-λ₀t).

Наблюдаемая интенсивность отказов λ₀ определяется в виде λ₀ = т/пТ, где m — число наблюдаемых отказов; п — число ис­пытуемых изделий; Т — время, в течение которого произошло m отказов. Для оценки надежности работы контролируемой пар­тии по испытанию выборки устанавливают доверительный уро­вень Р* = exp(λ₁t), например Р* = 0,96. Интенсивность отказов λ₁ будет соответствовать данному доверительному уровню

где Q* = 1 - Р* — доверительный уровень отказов.

Если λ₁ > λ₀ при t = Т₁, то контролируемая партия соответст­вует требуемой надежности или испытания можно продолжить. Если λ₁ < λ₀ при t = Т₁, то партию можно забраковать или продол­жить испытания.

Метод двукратной выборки рекомендуется для контроля серий­ной продукции. Из контролируемой партии изделий отбирается слу­чайным образом определенное число (выборка). По характеристи­кам надежности той выборки принимается решение — принять, за­браковать, произвести еще одну выборку определенного количества изделий из контролируемой партии. По характеристикам первой и второй выборок принимается решение — принять или забраковать.

Для оценки качества и характеристик надежности использу­ется способ, описанный для однократной выборки.

Метод последовательных испытаний. В этом случае объем испытаний заранее не задается. Из контролируемой партии изде­лий также случайным образом берутся на испытания последова­тельно по одному или по нескольку изделий. Аналогично мето­дам, описанным выше, определяется интенсивность отказов λ₀ и сравнивается с λ₁, соответствующей доверительному интервалу. По характеристикам надежности выбирается одно из трех реше­ний: принять, забраковать или продолжить испытания. Испыта­ния заканчиваются при выборе решения принять или забраковать.

Метод последовательных испытаний считается предпочти­тельным при испытании серийной продукции. Объем испытаний занимает значительно меньше времени, чем метод однократной выборки.