Введение. Понятие «надежность» давно используется в инженерной практике
Понятие «надежность» давно используется в инженерной практике. Технические средства всегда создавались в расчете на заданный период их использования. Однако долгое время надежность изделий и систем не измерялась количественно, что значительно затрудняло ее объективную оценку. Для оценки надежности использовались качественные лингвистические оценки, такие как, высокая надежность или низкая надежность, и другие качественные показатели. Установление количественных показателей надежности, а также способов измерения их значений положило начало научным методам исследования надежности.
В развитии теории надежности необходимо выделить следующие основные направления.
1. Развитие математических основ теории надежности. Обобщение статистических данных об отказах и необходимость разработки рекомендаций по повышению надежности изделий и систем послужили своеобразным толчком для исследования математических закономерностей возникновения отказов, разработки моделей и методов количественной оценки надежности. Таким образом, возникла и формировалась математическая теория надежности – основа и исходный пункт создания науки о надежности.
2. Развитие методов сбора и обработки статистических данных о надежности. Необходимость по сбору и обработке статистических данных об отказах изделий и систем потребовала развития статистических методов, позволяющих рассчитывать характеристики их надежности и изучать закономерности возникновения отказов. Развитие данных методов послужили основой формирования статистической теории надежности.
3. Развитие физической теории надежности. Вопросы учета влияния деградационных процессов старения и износа изделий и систем, а также внешних и внутренних воздействий на их надежность потребовали необходимость изучения физических причин отказов. Исследования физико-химических процессов, обусловливающих надежность изделий и систем, послужили основой развития физической теории надежности.
Вместе с развитием общей теории надежности возникли, разрабатывались и продолжают разрабатываться прикладные вопросы надежности – вопросы обеспечения надежности в конкретных отраслях техники (машиностроении и приборостроении, авиа- и ракетостроении, энергетике, судостроении и т.д.). Направления исследований в прикладной теории надежности направлены на поиск новых способов прогнозирования отказов и повышения надежности изделий и систем, совершенствование методов анализа надежности изделий и систем, обладающих все более сложной структурой с учетом действующих факторов, специфики и особенности техники.
В становлении и развитии всех перечисленных выше направлений теории и практики надежности выдающаяся роль принадлежит отечественные ученым: А.И. Бергу, Н.Г. Бруевичу, Б.В. Гнеденко, А.Д. Соловьеву, Ю.К. Беляеву, В.И. Сидорову, Б.С. Сотскову. Огромный вклад в развитие отечественной школы надежности внесли Е.Ю. Барзилович, Т.А. Голинкевич, Г.В. Дружинин, В.А. Каштанов, И.М. Маликов, А.М Половко, И.А. Рябинин, И.А. Ушаков, Г.Н. Черкесов, Я.Б. Шор, и многие др.
В развитие теоретических и прикладных аспектов надежности внесли свой вклад и зарубежные ученые, такие как Р. Барлоу, Ф. Прошан, В. Айрсон, П. Беккер, Ф. Йенсен.
Несмотря на множество различных определений понятия «теория надежности» существующих в настоящее время, на наш взгляд, круг вопросов, входящих в компетенцию теории надежности, наиболее полно сформулировал академик А.И. Берг: «Теория надежности устанавливает закономерности возникновения отказов и восстановления работоспособности системы и ее элементов, рассматривает влияние внешних и внутренних воздействий на процессы в системах, создает основы расчета надежности и предсказания отказов, изыскивает способы повышения надежности (при конструировании и изготовлении систем и их элементов, а также способы сохранения надежности при эксплуатации)».
Теория надежности продолжает развиваться. В настоящее время существует много важных проблем, которые ожидают своего решения:
- «человеческий фактор» в надежности;
- надежность уникальных изделий;
- надежность глобальных территориальных и телекоммуникационных сетей и развивающихся систем;
- надежность программного обеспечения;
- обеспечение «метрологической» надежности.
Современные информационно-измерительные комплексы – сложные технические системы. Их сложность проявляется при проектировании, производстве и эксплуатации. Анализ и обеспечение надежности любой сложной технической системы – нетривиальная задача, решение которой зависит от целей определения надежности и имеющейся информации, используемых моделей, методов и методик.
Учебное пособие состоит из трех глав.
Первая глава посвящена основным положениям теории надежности: таким как: понятия, термины и определения надежности, показатели надежности изделий и систем, законы распределения, используемые в теории надежности.
Во второй главе рассматриваются методы анализа надежности систем, а именно: метод структурной схемы надежности систем, метод анализа дерева неисправностей (отказов), метод Марковского анализа и анализ видов, последствий и критичности отказов.
В третьей главе обсуждаются вопросы обеспечения надежности систем на различных этапах их жизненного цикла, приводятся материалы по оценке и прогнозированию технического состояния систем. Затрагиваются вопросы надежности человека, программного и метрологического обеспечений.