Введение
1. Анализ проблемы оценки показателей надежности по малой статистике отказов
1.1 Надёжность в технических системах ответственного назначения
(ТСОН) 12
1.1.1 Неопределённость в задаче оценки показателей надёжности 15
1.1.2 Подходы к оценке показателей надёжности, опираясь на статистику
отказов 17
1.1.3 Специфика оценки показателей надёжности для ТСОН 19
1.2 Проблема снижения точности расчётов показателей надёжности по
малой статистике отказов 20
1.3 Численный вероятностный анализ (ЧВА) 23
1.4 Постановка исследовательской задачи 25
1.5 Выводы по главе 27
2. Методика повышения точности оценки показателей надёжности с применением ЧВА 29
2.1 Требования к методике оценки показателей надёжности по малой
статистике отказов 29
2.2 Представление статистики потока отказов в виде гистограммы 30
2.3 Методика уточнения расчёта показателей надежности по малой
статистике отказов 31
2.4 Выводы по главе 333
3 Апробация методики при оценке показателей надёжности бортового
оборудования спутника навигации (изъята из общего доступа) 35
Заключение 36
Список сокращений 38
Список использованных источников 39
Теория надёжности - сравнительно новая и вместе с тем достаточно чётка регламентированная область инженерных расчётов. Её применяют для различных по масштабу компонентов искусственных технических систем: начиная от отдельно взятых элементов радиоэлектронной промышленности и оканчивая группировками космических аппаратов. Не смотря на это, в теории надёжности остаётся целый ряд фундаментальных проблем, связанных с выполнением расчётов различных показателей надёжности. Одной из них является повышение достоверности и обоснованности вычислений, в условиях, когда нет достаточного объёма исходных данных для оценки вероятностных характеристик потока отказов. Исследованию данного вопроса и посвящено данное исследование.
Первая глава диссертации направлена на выявление причин снижения достоверности расчётов при малом объеме данных о потоке отказов, а так же на рассмотрение существующих методов её преодоления при организации вычислений. В ней даётся краткий обзор численного вероятностного анализа, оперирующего гистограммными вычислениями, а так же осуществляется постановка задачи.
Во второй главе выявляются требования и разрабатывается методика применения гистограммных вычислений для оценки вероятности безотказной работы. Приводится подробное описание всех этапов её проведения, согласовывая их с требованиями ГОСТ 27002-89.
Третья глава посвящена экспериментальной апробации предложенной методики на примере компонентов бортового оборудования навигационного космического аппарата в результате проведения лётных испытаний и штатной эксплуатации. Осуществляется сравнительный анализ с традиционным подходом к оценке показателей надёжности, а так же даётся ряд рекомендаций по применению методики на предприятиях ракетно-космической отрасли.
Диссертационное исследование было посвящено проблеме повышения достоверности и обоснованности значений показателей надёжности систем ответственного назначения (на примере компонентов космических
навигационных аппаратов), имеющих малый объём статистической
информации о потоке отказов. Цель диссертации была достигнута, а гипотеза исследования - подтверждена. Выполнены следующие задачи:
1 Сделан обзор предметной области и показано, что главной сложностью при вычислении за чтений показателей надёжности для систем, имеющих малый объём данных о потоке отказов, является невозможность получить достоверные значения его вероятностных характеристик;
2 Разработана методика сбора, обработки, вычислений и интерпретации показателей надёжности по малой статистике отказов, опирающуюся на численный вероятностный анализ, но не противоречащую действующим требованиям ГОСТ 27002-89;
3 Проведён вычислительный эксперимент по лётной статистике об отказах отдельных компонентов космического навигационного аппарата, который показал, что гистограммная оценка значения ВБР даёт достаточно предсказуемые результаты, сравнимые с оценками по гостированной методике;
4 Дан ряд рекомендации по применению методики оценки показателей надёжности по малой статистике отказов, опирающейся на гистограммные вычисления.
Научной новизной исследования является подтверждение принципиальной применимости численного вероятностного анализа для вычислений показателей надёжности при малом объёме статистических данных об отказах системы.
Практическая значимость результатов исследования заключается в том, что предложена методика, позволяющая делать вычисления значения вероятности безотказной работы сложных технических объектов, не вступая в противоречия с действующему ГОСТ 27002-89, но учитывающая эпистемическую неопределенность исходных данных о потоке отказов.
Дальнейшие исследования в данной области могут быть направлены на:
- расширение области применения методики к различным ТСОН;
- совершенствование принципов гистограммных вычислений;
- проектирование эффективного вычислительного программного модуля, позволяющего автоматизировать расчет ВБР по разработанной методике, опираясь на произвольную структурную схему надежности и различные (включая смешанные) формы представления исходных данных об отказах (точки, интервалы, гистограммы, гладкие функции).
По результатам диссертационного исследования опубликовано 6 научных статей [2, 20, 28-31].
