Резюме. 
Основы теории надежности

Модель расчета надежности — это математическая модель, устанавливающая связь между показателями надежности изделия и показателями надежности элементов его структуры. Прогнозирование надежности состоит в определении вероятностных значений показателей надежности, которые могут быть достигнуты к рассматриваемому моменту времени или в течение заданного интервала времени. Средняя наработка на отказ — это величина, обратная интенсивности потока отказов элемента, после ее определения рассчитывают минимальную наработку на отказ. Под сложной системой понимается объект, предназначенный для выполнения заданных функций, который может быть расчленен на элементы (компоненты), каждый из которых также выполняет определенные функции и находится во взаимодействии с другими элементами системы. Рассмотрению и анализу с точки зрения надежности подлежат лишь элементы, отказ которых приводит к отказам системы. Структурной надежностью системы называется результирующая надежность системы (устройства) при заданной ее структуре и известных значениях надежности всех входящих в нее частей. Структурная схема надежности (ССН) — это модель реального объекта, строящаяся на основе или с учетом, например, электрической схемы, топологии, типа паяных соединений, способа резервирования. Она определяет функциональную взаимосвязь между работой подсистем (или элементов) в определенной последовательности. Эту схему составляют по принципу функционального назначения соответствующих подсистем (элементов). Если для успешного функционирования технической системы необходима исправная работа всех ее элементов, ее называют последовательной системой (5-тип). Есть также системы, в которых при отказе одного элемента другой элемент способен выполнить его функции, такую систему называют параллельной (P-тип). Часто системы обладают свойствами как параллельных, так и последовательных систем — системы со смешанным соединением (С-тип). Системы могут быть построены таким образом, что отказ возможен лишь в случае, когда отказывают все ее элементы, т. е. система исправна, если исправен хотя бы один ее элемент. Такое соединение часто называют резервированием. В большинстве случаев резервирование оправдывает себя, несмотря на увеличение стоимости. Горячее резервирование применяют тогда, когда не допускается перерыв в работе на переключение отказавшего элемента на резервный с целью выполнения задачи в установленное время. Холодное резервирование используют в тех случаях, когда необходимо увеличение ресурса работы элемента, и поэтому предусматривают время на переключение отказавшего элемента на резервный. Различают структурные схемы надежности с поканальным и поэлементным резервированием.

При активном резервировании структура изделия такова, что при появлении отказа она перестраивается (при этом требуется время на перестройку), и изделие восстанавливает свою работоспособность. Частным случаем активного резервирования является резервирование замещением, при котором функции основного (резервируемого) конструктива передаются резервному только после отказа основного конструктива. Оба способа резервирования могут быть реализованы путем применения различных видов ССН.

Возможны два пути оценки надежности ремонтируемых объектов: вычисление характеристик потока отказов; вычисление условных распределений наработки между отказами. Первый путь в настоящее время является общепринятым. Рассматриваются потоки случайных событий, каждое из которых состоит в появлении отказа объекта. Вычисление условных распределений наработки между отказами становится необходимым при наличии в потоке отказов значительного последействия. Такой путь оценки надежности может применяться для изнашивающихся ремонтируемых объектов. Показатели надежности в рассматриваемом случае те же, что и для неремонтируемых объектов, но они являются условными, т. е. вычисляются при условии, что произошло определенное число отказов. Эти показатели надежности характеризуют распределение случайной величины — наработки между i-м и (i + 1)-м отказами.

Показатели надежности ремонтируемых и восстанавливаемых в процессе применения объектов вычисляются лишь в календарном времени. Восстанавливаемые в процессе применения ремонтируемые объекты можно разделить на две группы: объекты, для которых в течение заданного времени работы допускаются отказы и вызванные ими кратковременные перерывы в работе. Для объектов этой группы большое значение имеет свойство готовности — способности находиться в процессе эксплуатации максимальное время в работоспособном и готовом к применению состоянии. Ко второй группе относятся объекты, отказы которых в течение заданного времени недопустимы. Если в этих объектах (системах) имеются избыточные элементы, то при отказах некоторых из них объект остается работоспособным и можно проводить ремонт отказавших элементов во время выполнения задачи.

Случайная наработка до отказа объекта зависит от двух групп факторов: характеристик качества (внутренние факторы) и характеристик режима работы или хранения (внешние факторы). Режим работы или хранения объекта целесообразно оценивать статистически.

Количество наблюдаемых отказов за общее количество часов в конце периода наблюдения носит название точечной оценки интенсивности отказов. Эта оценка получается из наблюдений за выборкой, например, испытуемых ИС.