Краткая история возникновения и развития теории надежности
Наука о надежности начала развиваться после второй мировой войны. Общеизвестно, что II мировая и последующие военные конфликты ускорили развитие техники, остро поставив проблему обеспечения безотказности и ремонтопригодности технических средств.
По известным источникам в 1949 г. около 70% всей морской радиоэлектронной аппаратуры США находилось в состоянии ремонта. В конце второй мировой войны около 60% самолетного оборудования, переброшенного на Дальний Восток, оказалось неисправным, при этом около 50% запасных комплектов и элементов вышли из строя в результате хранения. В тот период радиосвязное оборудование находилось в неработоспособном состоянии 1/7 часть всего времени эксплуатации, радиолокационное — 5/6, гидроакустическое — около 1/2 времени.
Прошло чуть более четверти века, и мир заговорил о научно-технической революции. Начали создаваться сверхсложные системы в информатике, энергетике, транспорте и в других отраслях народного хозяйства. Причем это были не просто системы, которые характеризовались большим числом входящих в их состав элементов, сложными структурой и алгоритмами функционирования. Это были системы, пронизывающие всю инфраструктуру современного общества на государственном уровне, а это приводило не только к чисто структурному и функциональному их усложнению, но и резкому повышению требований к надежности, живучести и безопасности функционирования. Этот период развития техники характеризуется уже не только лозунгами о важности проблемы надежности, но и бурным развитием методов обеспечения высокой надежности систем на всех этапах: при проектировании, производстве, испытаниях и эксплуатации. Действительно, проектирование и реализация сложных технических систем, на создание которых в течение многих лет затрачивались огромные людские и материальные ресурсы, уже невозможно было осуществлять “на глазок”. Требовался строгий математический расчет всех технических параметров, включая различные показатели надежности, нужны были обоснованные технико-экономические решения.
Что привело специалистов всех уровне к необходимости создания строгой математической теории, обоснования расчетов всех технических параметров по отношению к эффективности функционирования данного устройства в заданных условиях. При этом, учитывая огромную ответственность задач, решаемых техническими сверхсистемами на уровне национальной экономики, национальной безопасности, порою непредвидимые экономические и морально-политические последствия от возможных ошибок и отказов в этих системах, необходимо было не только обеспечить технические возможности этих систем вообще, но и, что самое главное, сохранить и поддержать работоспособность этих систем в течение очень длительного времени эксплуатации.
Исторически наука о надежности развивалась по двум основным направлениям:
- Математическое направлениевозникло в радиоэлектронике, связано с развитием математических методов оценки надежности, особенно применительно к сложным системам, с разработкой методов статистической обработки информации о надежности, разработкой структур систем, обеспечивающих высокий уровень надежности. Теоретической базой этого направления являются: теория вероятностей, математическая статистика, теория случайных процессов, теория массового обслуживания, математическое моделирование и другие разделы математики.
- Физическое направлениевозникло в машиностроении, связано с изучением физики отказов, с разработкой методов расчета на прочность, износостойкость, теплостойкость и др. Теоретической базой этого направления являются естественные науки, изучающие различные аспекты разрушения, старения и изменения свойств материалов: теории упругости, пластичности и ползучести, теория усталостной прочности, механика разрушения, трибология, физико-химическая механика материалов и др.
В виду того, что предметом нашего изучения является ИС – сложная система, состоящая из множества технических объектов, работающих на различных технических принципах, с происходящими вне и внутри нее разнообразными процессами. Что предполагает случайный характер возникающих в системе событий и процессов. Кроме того, научно технический прогресс в области ВТ идет очень высокими темпами, и многие технические средства стареют морально быстрее, чем наступает их износ. Поэтому мы будем опираться на вероятностные и статистические методы изучения надежности.