5.2. Задание требований по надежности

Основными причинами возможной ненадежности технических систем и их элементов являются:

- недостаточный уровень надежности исходных материалов и комплектующих элементов, который при современном состоянии науки и техники невозможно компенсировать путем резервирования всеми известными способами. Это ограничивает «сверху» возможности резкого повышения надежности техники и должно учитываться при создании новых изделий;

- недостаточное знание реальных условий функционирования техники иногда приводит к отказам. Однако полученная при применении этой техники информация может быть использована для доработки конструкции и при создании новой техники, и таким образом эти трудности могут быть успешно преодолены;

- неполное соответствие технических характеристик изделий предъявленным в ТЗ требованиям, связанное с нерациональным выбором принципиальной, структурной, конструктивной схем элементов, неправильным выбором или использованием в недопустимых режимах комплектующих изделии, материалов и полуфабрикатов, недостаточным учетом возможностей разработки, экспериментальной отработки и ожидаемого качества изготовления изделий, недостаточным учетом реальных условий эксплуатации и применения, ошибками при проектировании, конструировании, экспериментальной отработке изделий. Эти причины приводят к проектно-конструкторским отказам;

- неполное соответствие уровня качества изготовления изделий требованиям конструкторской документации, недостаточное качество исходных материалов, неправильный выбор технологии и ошибки в технологической документации, нарушения при изготовлении требований конструкторской и технологической документации и системы контроля качества продукции. Эти причины приводят к производственным отказам;

- ошибки при реализации правил эксплуатации изделий, предусмотрен­ных конструкторской документацией. Эти причины приводят к эксплуата­ционным отказам.

Для предупреждения и выявления отказов конструктивного, производственного и эксплуатационного характера и защиты от их последствий элементов системы применяют различные методы и средства. Если в результате предварительных исследований эффективности системы определен объем потребности в данном виде изделий и требуемый уровень гарантии выполне­ния задач при их применении, тогда минимально необходимый уровень на­дежности изделий можно определить однозначно в результате оценки и ми­нимизации суммарных затрат ресурсов на создание и применение, т. е. на выполнение программы в целом. В зависимости от размеров (массовости) применения изделий различают три характерных случая обоснования требований к надежности:

1. Разработка изделий массового применения. В этом случае затратами на разработку и экспериментальную отработку можно пренебречь. Оптимизируются затраты на изготовление и эксплуатацию образца. Получаемый в результате уровень надежности си­стемы и ее элементов вносят в ТЗ в качестве требуемого.

2. Разработка изделий единичного применения. В этом случае затраты на изготовление и эксплуатацию (использование) изделий являются малой частью затрат на их разработку. В технические задания на систему и ее элементы вносят требования по надежности, соответствующие минимуму затрат на проектную разработку и экспериментальную отработку системы.

3. Разработка системы ограниченного применения (десятки образцов). В этом случае приходится учитывать все составляющие суммарных затрат, т.е. затраты на разработку системы, на изготовление и на эксплуатацию всего парка изделий, обеспечивающих выполнение задачи не менее раз с гарантией не ниже.

Задание требований по надежности системы и ее элементов включает:

- выбор номенклатуры показателей надежности;

- нормирование надежности (установление требуемых количественных значений показателей надежности элементов системы);

- нормирование доверительных вероятностей или средних квадратичных отклонении, с которыми нормативные значения показателей надежности системы должны быть подтверждены к моменту завершения государственных испытаний;

- формирование для элементов системы организационных и технических требований по обеспечению надежности;

- установление порядка подтверждения требования по надежности по стадиям создания элементов системы.

Для выбора номенклатуры показателей надежности системы в целом и элементов первого уровня структуры системы проводят:

анализ структуры и процесса функционирования системы;

анализ характера выходного эффекта системы и выходных эффектов каждого из периодов функционирования системы (например, дежурство, подго­товка к применению, применение системы) ;

анализ задач элементов системы, решаемых в каждом периоде;

установление заданных уровней выходного эффекта системы и критериев отказов элементов первого уровня структуры.

Для нормирования надежности си­стемы используются различные аналитические и статистические модели и методы в зависимости от конструктивных особенностей системы, от способов ее эксплуатации и применения, от располагаемых на момент исследования исходных данных и требуемой глубины проработки.

Разработано значительное число приближенных методов нормирования надежности элементов систем, удовлетворяющих различным целям исследования:

метод равной надежности;

метод учета сложности элементов системы и числа их предельных со­стояний;

метод равного коэффициента увеличения надежности;

метод нормирования надежности с оптимизацией проектных параметров элементов;

метод оптимального распределения требований по надежности g учетом ограничений по массе, стоимости, энер­гопотреблению и другим характери­стикам элементов;

метод нормирования надежности с условием обеспечения максимума отдельных характеристик системы и ее элементов;

метод доминирующих последова­тельностей с ограничениями;

метод нормирования с учетом резер­вирования и доработок базовых эле­ментов системы;

метод нормирования с учетом и оптимизацией затрат на экспериментальную отработку элементов системы;

методы нормирования с учетом проверок и восстановления элементов системы в процессе эксплуатации и т. п.

При создании изделий, не имеющих аналогов и прототипов, вместо жестких нормативных значений показателей надежности разрабатывают алгоритмы и методики задания и нормирования количественных требований по на­дежности, учитывающие специфику использования систем и элементов, а также реальные ограничения.

27