Пер. с англ. — М.: Мир, 1965. — 374 с.
Проблема надежности и долговечности современных технических
устройств имеет первостепенное значение для техники в целом и, в
частности, для комплексной автоматизации производства,
совершенствования управления и связи, освоения космического
пространства. До недавнего времени различные вопросы надежности
рассматривались лишь в журнальных статьях, рассчитанных на узкий
круг специалистов.
Предлагаемая книга американского инженера И.Базовского является одной из первых попыток систематического изложения теории надежности. Автор в ясной и доступной форме последовательно излагает основные положения теории надежности, рассматривает пути и методы практического применения.
Книга рассчитана на инженеров различных специальностей, организаторов производства, экономистов, а также на преподавателей, аспирантов и студентов технических ВУЗов. Предисловие к русскому изданию
Предисловие автора
Понятие надежности
Значение надежности в технике. Частота отказов — мера надежности. Приработочные, внезапные и износовые отказы. Распределение отказов во времени и вероятность отказа. Вероятность и действительность. Истинная вероятность и оценки. Надежность как вероятность успеха.
Определение надежности
Общепринятое определение. Удовлетворительное и неудовлетворительное функционирование. Зависимость надежности от времени. Средняя наработка на отказ. Среднее число циклов между отказами. Время эксплуатации и долговечность.
Экспоненциальный закон внезапных отказов
Экспоненциальная формула надежности. Интенсивность отказов и средняя наработка на отказ. Период нормальной эксплуатации. Стандартизованная экспоненциальная функция надежности. Зависимость надежности системы от надежности элементов. Пересчет среднего числа рабочих циклов между отказами на среднюю наработку на отказ.
Вывод общей формулы для функции надежности
Определение вероятности. Надежность и ненадежность, как относительные доли успехов и неудач. Мгновенная интенсивность отказов. Вывод общей формулы надежности. Плотность распределения отказов и ее интеграл.
Период нормальной эксплуатации элементов
Случайность внезапных отказов. Их физическая природа. Постоянная интенсивность отказов и экспоненциальный закон отказов. Зависимость интенсивности отказов от долговечности элемента. Периоды приработки, нормальной эксплуатации и износа. Средняя длительность износа. Приработка и профилактическая замена.
Износ и надежность
Нормальное распределение износовых отказов. Плотность нормального распределения. Среднее время износа и стандартное отклонение. Интегральная и условная вероятности износовых отказов.
Использование таблиц нормального распределения. Интенсивность износовых отказов. Логарифмически-нормальное распределение. Выбор периодичности замены элементов и надежность систем.
Совместное действие внезапных и износовых отказов
Условная надежность элементов и надежность систем. Действие износа, Что происходит, когда элементы заменяются в системе, только «если они отказывают». Частота профилактических замен. Экспоненциальный закон надежности в системах с установившейся частотой износовых отказов.
Приработочные отказы и долговечность элементов
Случайность природы приработочных отказов. Экспоненциальный закон отказов дефектных элементов в восстанавливаемых системах. Средний период приработки. Совершенный и несовершенный ремонт. Рост интенсивности отказов. Полная интенсивность отказов элемента. Долговечность элементов.
Экспоненциальное и пуассоновское распределения
Экспоненциальное распределение внезапных отказов в приработанных системах. Общая формула средней наработки на отказ. Постоянная интенсивность отказов для экспоненциального закона. Сложение показателей экспонент. Биномиальное распределение. Пуассоновское распределение. Вероятность определенного числа отказов.
Надежность систем последовательно соединенных элементов
Элементы и системы. Простые вероятностные законы, используемые в расчетах надежности. Правило умножения надежностей последовательно соединенных элементов. Сложение интенсивностей отказов последовательно соединенных элементов. Уровни нагрузок. Непрерывный и периодический режимы работы устройств системы. Элементы с циклическим характером работы. Частота включений и надежность системы.
Надежность систем при постоянном резервировании
Постоянное резервирование. Правило умножения ненадежностей. Надежность резервированных систем и средняя наработка на отказ. Выигрыш в надежности от резервирования. Роль восстановления в резервированных системах. Среднее число плановых и неплановых замен. Обобщение биномиальной формулы. Частичное резервирование. Системы со смешанным соединением элементов.
Надежность системы при ненагруженном резерве
Резервирование одинаковыми элементами. Средняя наработка на отказ в резервированных системах. Обнаружение отказа и переключение. Резервирование неодинаковыми элементами.
Формула Байеса в теории надежности
Расчет надежности систем, содержащих последовательно и параллельно соединенные элементы. Формула Байеса и ее приложение в теории надежности.
Виды отказов элементов и надежность системы
Элементы с различными типами отказов. Надежность электронных переключающих схем. Надежность элементов с общей нагрузкой. Переключение в последовательных и параллельных цепях.
Интенсивности отказов элементов в зависимости от уровней нагрузки
Характеристики долговечности элемента. Фактор времени. Элементы с периодическим характером работы. Физические процессы, приводящие к отказу. Распределение нагрузки и интенсивность отказов. Соотношения между допустимой и действительной нагрузкой. Внешняя среда и режимы работы. Влияние температуры. Графики интенсивности отказов и их использование в расчетах. Эффект накопления. Формулы, определяющие интенсивность отказов. Испытания для трех уровней нагрузки. Анализ работы с учетом уровня нагрузки.
Безопасность и надежность авиационных систем
Эксплуатационная надежность. Безопасность системы, как вероятностное понятие. Минимальные требования к безопасности и надежности авиационных систем.
Коэффициент готовности с учетом и без учета профилактики
Периодическое и запланированное профилактическое обслуживание. Длительность профилактического обслуживания и длительность простоя. Коэффициент использования системы. Резервирование систем. Восстановление. Надежность ракетных систем и планирование профилактического обслуживания. Надежность систем без учета времени работы. Периодические проверки. Оценка числа человеко-часов, требуемого для профилактического обслуживания резервированных систем. Формулы коэффициентов готовностей.
Учет надежности при проектировании
Проектирование аппаратуры и надежность. Программа учета надежности для конструктора. Разработка количественных требований к надежности. Предварительный анализ надежности конструкции. Выбор наиболее надежной конструкции. Анализ схем и учет нагрузок. Использование графиков зависимости интенсивности отказов от температуры и нагрузки. Необходимость резервирования. Программы испытаний на надежность. Организация службы надежности. Сохранение уровня надежности. Сбор данных о надежности элементов. Долговечность элементов и уход параметров. Удовлетворительные конструкции. Расчет допусков.
Примеры анализа конструкций
Схема расчета надежности бортовых самолетных систем радиосвязи. Зависимость интенсивности отказов от условий работы и ог кратности резерва. Анализ надежности трех типов двухмоторных самолетов. Использование формулы Байеса. Анализ надежности самолетной гидравлической системы.
Профилактические осмотры и замена деталей
Выбор периодичности профилактики. Среднее время между запланированными и незапланированными профилактиками. Увеличение интервала между профилактиками и вероятность износовых отказов. Прогноз долговечности аппаратуры элемента. Планирование частичных замен. Средняя наработка на отказ в системах с периодическими проверками и профилактическим обслуживанием. Понятие постоянной средней интенсивности отказов. Формулы для определения периодичности профилактического обслуживания резервированных систем. Профилактика и среднее время между износовыми отказами.
Оценка параметров надежности элементов
Обработка статистических данных и оценки. Типовые испытания. Испытания без замены и с заменой отказавших элементов при экспоненциальном законе отказов. Отбраковка. Объем, выборки. Определение среднего времени износа элемента и стандартного отклонения. Усеченные нормальные испытания. Испытания для определения допустимых пределов ухода параметров.
Доверительные интервалы
Доверительные границы и доверительные интервалы для оценки среднего времени износа и стандартного отклонения. Таблицы для односторонней и двухсторонней доверительных границ. Учет доверительных границ при выборе промежутка между профилактиками и программы частичных замен. Доверительные границы для усеченных нормальных испытаний. Доверительные границы для среднего времени между отказами, полученные с помощью х2-критерия. Заниженные доверительные границы для оценки надежности. График доверительных границ оценки средней наработки на отказ.
Оценка надежности систем
Восстанавливаемые и невосстанавливаемые системы. Планирование профилактического обслуживания системы и предотвращения ее износа. Испытания для оценки средней наработки на отказ в системах с экспоненциальным законом отказов. Системы с резервированием. Непараметрические методы оценки параметров надежности.
Метод последовательных испытаний на надежность
Вероятность заданного числа отказов. Риск заказчика и риск изготовителя. Правило принятия решения при последовательных испытаниях. Минимальное время для заключения о пригодности или непригодности. Момент окончания испытаний. Графическая интерпретация. Расчет общего времени испытания. Последовательные испытания для определения среднего износа и стандартного отклонения. Испытания при биномиальном законе надежности. Усеченные испытания.
Обеспечение надежности
Исторический обзор. Ответственность конструктора за надежность. Организация службы надежности. Роль контроля качества. Качество и надежность. Производство и контроль. Подготовка специалистов по надежности. Экономические выгоды надежности.
Краткое резюме
Математическая статистика и теория вероятности. Приближение к действительности. Достоверные данные об интенсивности отказов элемента — основная проблема надежности. Роль физиков в проблеме надежности. Испытания и гипотезы.
Литература
Дополнения (Б. Р. Левин и Ю. Г. Епишин)
A. Отдельные замечания
К главе 1
К главе 2
К главе 14
К главе 15
К главам 17 и 20
К главам 21—24
B. Теория резервирования систем с восстановлением
1. Надежность нерезервированного устройства с учетом времени, необходимого для ремонта
2. Дублирование с восстановлением
3. Многократное резервирование с восстановлением
4. Оптимальное распределение числа резервных элементов системы
5. Надежность резервированных систем без восстановления
Литература к дополнениям
Предметный указатель
Предлагаемая книга американского инженера И.Базовского является одной из первых попыток систематического изложения теории надежности. Автор в ясной и доступной форме последовательно излагает основные положения теории надежности, рассматривает пути и методы практического применения.
Книга рассчитана на инженеров различных специальностей, организаторов производства, экономистов, а также на преподавателей, аспирантов и студентов технических ВУЗов. Предисловие к русскому изданию
Предисловие автора
Понятие надежности
Значение надежности в технике. Частота отказов — мера надежности. Приработочные, внезапные и износовые отказы. Распределение отказов во времени и вероятность отказа. Вероятность и действительность. Истинная вероятность и оценки. Надежность как вероятность успеха.
Определение надежности
Общепринятое определение. Удовлетворительное и неудовлетворительное функционирование. Зависимость надежности от времени. Средняя наработка на отказ. Среднее число циклов между отказами. Время эксплуатации и долговечность.
Экспоненциальный закон внезапных отказов
Экспоненциальная формула надежности. Интенсивность отказов и средняя наработка на отказ. Период нормальной эксплуатации. Стандартизованная экспоненциальная функция надежности. Зависимость надежности системы от надежности элементов. Пересчет среднего числа рабочих циклов между отказами на среднюю наработку на отказ.
Вывод общей формулы для функции надежности
Определение вероятности. Надежность и ненадежность, как относительные доли успехов и неудач. Мгновенная интенсивность отказов. Вывод общей формулы надежности. Плотность распределения отказов и ее интеграл.
Период нормальной эксплуатации элементов
Случайность внезапных отказов. Их физическая природа. Постоянная интенсивность отказов и экспоненциальный закон отказов. Зависимость интенсивности отказов от долговечности элемента. Периоды приработки, нормальной эксплуатации и износа. Средняя длительность износа. Приработка и профилактическая замена.
Износ и надежность
Нормальное распределение износовых отказов. Плотность нормального распределения. Среднее время износа и стандартное отклонение. Интегральная и условная вероятности износовых отказов.
Использование таблиц нормального распределения. Интенсивность износовых отказов. Логарифмически-нормальное распределение. Выбор периодичности замены элементов и надежность систем.
Совместное действие внезапных и износовых отказов
Условная надежность элементов и надежность систем. Действие износа, Что происходит, когда элементы заменяются в системе, только «если они отказывают». Частота профилактических замен. Экспоненциальный закон надежности в системах с установившейся частотой износовых отказов.
Приработочные отказы и долговечность элементов
Случайность природы приработочных отказов. Экспоненциальный закон отказов дефектных элементов в восстанавливаемых системах. Средний период приработки. Совершенный и несовершенный ремонт. Рост интенсивности отказов. Полная интенсивность отказов элемента. Долговечность элементов.
Экспоненциальное и пуассоновское распределения
Экспоненциальное распределение внезапных отказов в приработанных системах. Общая формула средней наработки на отказ. Постоянная интенсивность отказов для экспоненциального закона. Сложение показателей экспонент. Биномиальное распределение. Пуассоновское распределение. Вероятность определенного числа отказов.
Надежность систем последовательно соединенных элементов
Элементы и системы. Простые вероятностные законы, используемые в расчетах надежности. Правило умножения надежностей последовательно соединенных элементов. Сложение интенсивностей отказов последовательно соединенных элементов. Уровни нагрузок. Непрерывный и периодический режимы работы устройств системы. Элементы с циклическим характером работы. Частота включений и надежность системы.
Надежность систем при постоянном резервировании
Постоянное резервирование. Правило умножения ненадежностей. Надежность резервированных систем и средняя наработка на отказ. Выигрыш в надежности от резервирования. Роль восстановления в резервированных системах. Среднее число плановых и неплановых замен. Обобщение биномиальной формулы. Частичное резервирование. Системы со смешанным соединением элементов.
Надежность системы при ненагруженном резерве
Резервирование одинаковыми элементами. Средняя наработка на отказ в резервированных системах. Обнаружение отказа и переключение. Резервирование неодинаковыми элементами.
Формула Байеса в теории надежности
Расчет надежности систем, содержащих последовательно и параллельно соединенные элементы. Формула Байеса и ее приложение в теории надежности.
Виды отказов элементов и надежность системы
Элементы с различными типами отказов. Надежность электронных переключающих схем. Надежность элементов с общей нагрузкой. Переключение в последовательных и параллельных цепях.
Интенсивности отказов элементов в зависимости от уровней нагрузки
Характеристики долговечности элемента. Фактор времени. Элементы с периодическим характером работы. Физические процессы, приводящие к отказу. Распределение нагрузки и интенсивность отказов. Соотношения между допустимой и действительной нагрузкой. Внешняя среда и режимы работы. Влияние температуры. Графики интенсивности отказов и их использование в расчетах. Эффект накопления. Формулы, определяющие интенсивность отказов. Испытания для трех уровней нагрузки. Анализ работы с учетом уровня нагрузки.
Безопасность и надежность авиационных систем
Эксплуатационная надежность. Безопасность системы, как вероятностное понятие. Минимальные требования к безопасности и надежности авиационных систем.
Коэффициент готовности с учетом и без учета профилактики
Периодическое и запланированное профилактическое обслуживание. Длительность профилактического обслуживания и длительность простоя. Коэффициент использования системы. Резервирование систем. Восстановление. Надежность ракетных систем и планирование профилактического обслуживания. Надежность систем без учета времени работы. Периодические проверки. Оценка числа человеко-часов, требуемого для профилактического обслуживания резервированных систем. Формулы коэффициентов готовностей.
Учет надежности при проектировании
Проектирование аппаратуры и надежность. Программа учета надежности для конструктора. Разработка количественных требований к надежности. Предварительный анализ надежности конструкции. Выбор наиболее надежной конструкции. Анализ схем и учет нагрузок. Использование графиков зависимости интенсивности отказов от температуры и нагрузки. Необходимость резервирования. Программы испытаний на надежность. Организация службы надежности. Сохранение уровня надежности. Сбор данных о надежности элементов. Долговечность элементов и уход параметров. Удовлетворительные конструкции. Расчет допусков.
Примеры анализа конструкций
Схема расчета надежности бортовых самолетных систем радиосвязи. Зависимость интенсивности отказов от условий работы и ог кратности резерва. Анализ надежности трех типов двухмоторных самолетов. Использование формулы Байеса. Анализ надежности самолетной гидравлической системы.
Профилактические осмотры и замена деталей
Выбор периодичности профилактики. Среднее время между запланированными и незапланированными профилактиками. Увеличение интервала между профилактиками и вероятность износовых отказов. Прогноз долговечности аппаратуры элемента. Планирование частичных замен. Средняя наработка на отказ в системах с периодическими проверками и профилактическим обслуживанием. Понятие постоянной средней интенсивности отказов. Формулы для определения периодичности профилактического обслуживания резервированных систем. Профилактика и среднее время между износовыми отказами.
Оценка параметров надежности элементов
Обработка статистических данных и оценки. Типовые испытания. Испытания без замены и с заменой отказавших элементов при экспоненциальном законе отказов. Отбраковка. Объем, выборки. Определение среднего времени износа элемента и стандартного отклонения. Усеченные нормальные испытания. Испытания для определения допустимых пределов ухода параметров.
Доверительные интервалы
Доверительные границы и доверительные интервалы для оценки среднего времени износа и стандартного отклонения. Таблицы для односторонней и двухсторонней доверительных границ. Учет доверительных границ при выборе промежутка между профилактиками и программы частичных замен. Доверительные границы для усеченных нормальных испытаний. Доверительные границы для среднего времени между отказами, полученные с помощью х2-критерия. Заниженные доверительные границы для оценки надежности. График доверительных границ оценки средней наработки на отказ.
Оценка надежности систем
Восстанавливаемые и невосстанавливаемые системы. Планирование профилактического обслуживания системы и предотвращения ее износа. Испытания для оценки средней наработки на отказ в системах с экспоненциальным законом отказов. Системы с резервированием. Непараметрические методы оценки параметров надежности.
Метод последовательных испытаний на надежность
Вероятность заданного числа отказов. Риск заказчика и риск изготовителя. Правило принятия решения при последовательных испытаниях. Минимальное время для заключения о пригодности или непригодности. Момент окончания испытаний. Графическая интерпретация. Расчет общего времени испытания. Последовательные испытания для определения среднего износа и стандартного отклонения. Испытания при биномиальном законе надежности. Усеченные испытания.
Обеспечение надежности
Исторический обзор. Ответственность конструктора за надежность. Организация службы надежности. Роль контроля качества. Качество и надежность. Производство и контроль. Подготовка специалистов по надежности. Экономические выгоды надежности.
Краткое резюме
Математическая статистика и теория вероятности. Приближение к действительности. Достоверные данные об интенсивности отказов элемента — основная проблема надежности. Роль физиков в проблеме надежности. Испытания и гипотезы.
Литература
Дополнения (Б. Р. Левин и Ю. Г. Епишин)
A. Отдельные замечания
К главе 1
К главе 2
К главе 14
К главе 15
К главам 17 и 20
К главам 21—24
B. Теория резервирования систем с восстановлением
1. Надежность нерезервированного устройства с учетом времени, необходимого для ремонта
2. Дублирование с восстановлением
3. Многократное резервирование с восстановлением
4. Оптимальное распределение числа резервных элементов системы
5. Надежность резервированных систем без восстановления
Литература к дополнениям
Предметный указатель