Введение ……………………………………………………………………….. 10
1 Аналитический обзор ……………………………………………………….. 12
1.1 Отказы изделий ответственного назначения …………………………… 12
1.1.1 Этапы жизненного цикла изделии на которых возникают отказы ... 14
1.1.2 Причины возникновения отказов ………………………………......... 19
1.1.3 Виды отказов ………………………………………………………….. 20
1.2 Оценка отказов и проблема недостатка статистики …………………….. 21
1.2.1 Задача описания распределений отказов ……………………………. 24
1.2.2 Проблема исходных данных по отказам…………………………….. 24
1.2.3 Методики описания распределений отказов по малым объемам
статистики……………………………………………………………… 27
1.2.3.1 Методика восстановления эмпирической функции
распределения случайных величин……………………………….. 27
1.2.3.2 Метод Каплана-Мейлера …………………………………….......... 29
1.2.3.3 Имитационное моделирование отказов …………………….......... 32
1.2.3.4 Гистограммный подход к описанию потока отказов ………….... 32
1.3 Моделирование потока отказов …………………………………………. 35
1.3.1 Потоки отказов, их общая характеристика…………………….......... 36
1.3.2 Математические модели потоков отказов……………….……........... 38
1.3.3 Законы распределения отказов……………………………...…........... 42
1.4 Постановка задачи ……………..………………………………………… 44
1.5 Выводы по первой главе…………………………………………………. 47
2 Методы восстановления распределения отказов по малым объемам
статистики ………………………………………………………………….. 48
2.1 Формализация малого объёма данных об отказах …………………….. 50
2.2 Методика восстановления исходной функции плотности потока
отказов……………………………………………………………………. 54
2.3 Методика имитации потока отказов по восстановленному10
распределению …………………………………………………………… 57
2.2 Технология сбора и обработки малого объёма потока отказов …......... 61
2.5 Выводы по второй главе…………………………………………………. 65
3.1 Рекомендации к применению ….……………………………………….. 67
Заключение……………………………………………………………………... 68
Список использованных источников…………………………………………. 69
Приложение
Современная техника имеет сложное устройство, расширенные
функциональные возможности и множественное назначение, любой отказ в
системе их функционирования может иметь тяжелые последствия, от
экономических убытков до прямой угрозы жизни человека. Отказы изделий
ответственного назначения - это большие потери для потребителей и потеря
репутации производителей.
Выбор оптимальных технических решений при проектировании изделий
ответственного назначения, для обеспечения сохранения ими основных
технических, эксплуатационных характеристик в течение заданного
промежутка времени в определенных условиях эксплуатации - это основная
задача теории надежности и менеджмента риска. В целях повышения
надежности технических средств необходимо уметь прогнозировать и
предотвращать их возможные отказы. На основе анализа накопленной
статистики отказов, применяя методы восстановления распределения отказов,
можно строить модели работы технических средств и их систем и на основе
таких моделей, выявив возможные отказы и частоту возникновения тех или
иных отказов, определять правила безотказной работы объектов.
Имеется достаточно большое количество учебной, монографической и
справочной литературы по надёжности, и в ней рассматривается проблема
отказов как один из вопросов надежности. Наиболее полно вопросы
надёжности представлены в десятитомном справочнике «Надёжность и
эффективность в технике» [1]. В этом справочнике изложены методологические
аспекты проблемы надёжности технических изделий, расчётные и
организационные методы обеспечения надёжности изделий сложной техники
на различных этапах её жизненного цикла, начиная с замысла проектантов до
момента старения и списания техники.
По вопросам отказов наиболее интересны работы авторов: Б. В. Гнеденко,
Ю. К,. Беляева, И. Н. Коваленко; А. Я. Хинчина, Б. В. Васильева, Б. А. Козлова12
и Л. Г. Ткаченко, М. Липова, Р.Л. Айдемиллера, И. Б. Погожева , П. Франкена,
Б. И. Григелиониса.Г. А. Ососкова, Б.С. Добронец, О.А. Поповой.
Также по вопросам надежности существует большое число нормативной
литературы. Основным документом, в котором изложен состав системы
стандартов по надёжности, является ГОСТ 27.001-95 «Система стандартов
«Надёжность в технике». Основные положения».
Не смотря на кажущуюся проработанность вопросов надежности и её
частного вопроса – отказов; тема данной диссертационной работы: «Разработка
методики восстановления распределения отказов изделия ответственного
назначения по малому объему статистики» является актуальной так как на
сегодняшний день не существует общепринятого метода восстановления
распределения отказов по малым объемам статистики.
Работа состоит из введения, трёх глав, заключения, списка литературы и
двух приложений.
В первом разделе работы осуществляется анализ предметной области.
Приводятся общие сведения об отказах сложных технических систем в том
числе изделий ответственного назначения, рассмотрены причины их
возникновения, дана классификация и оценка отказов, обозначена проблема -
недостаток статистики по отказам, выполнено моделирование потока отказов,
поставлены цель и задачи исследования.
Во втором разделе осуществлена формализация малого объёма данных об
отказах, описана методика восстановления исходной функции плотности
потока отказов, а также методика имитации потока отказов по малой выборке.
В третьем разделе произведено восстановление функции распределения
отказов по реальному ответственному изделию по рассмотренной во втором
разделе диссертации методике.
Для подтверждения показателей надежности изделий ответственного
назначения необходимо применение методов восстановления распределения
сбоев по малым объемам статистики.
Аналитические методы восстановления распределения неприемлемы для
малых статистик, так как при уменьшении количества входных параметров
возрастает ошибка данных методов.
Для восстановления распределений сбоев по малому объему выборки
была разработана методика применения гистограммного подхода.
Методика была апробирована на элементе действующего изделия
ответственного назначения, который обеспечивает жизнедеятельность данного
изделия.
Для удобства применения предложенной методики, а также повышения
точности рекомендуется разработать программное обеспечение.
Надежность и эффективность в технике: справочник в десяти томах /
Редакционный совет: B.C. Авдуевский, Н.А.Северцев, В.И. Кузнецов, Н.Д.
Кузнецов, В.А. Мельников, В.П. Мишин, В.Ф. Уткин, К.В. Фролов, Б.В.
Гнеденко, ЯН. Коваленко, Б.Ф. Ломов. - Москва: Машиностроение, 1986 –
1990.
2 ГОСТ 15467 - 79 Управление качеством продукции. Основные
понятия. Термины и определения (с Изменением N 1). - Введ. 01.07.1979 – 22 с.
с Изменением N 1, утвержденным в январе 1985 г. (ИУС 4-85) // Библиотека
ГОСТов и нормативов. – Режим доступа: http://ohranatruda.ru
3 Большой Энциклопедический словарь [Электронный ресурс] //
Словари и энциклопедии на Академике – Режим доступа:
http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc3p/223838 частично
4 ГОСТ 27.002-89 Надежность в технике. Основные понятия.
Термины и определения. – Восстановлен на территории РФ 01.12.2012 – 24 с. //
Библиотека ГОСТов и нормативов. – Режим доступа: http://ohranatruda.ru
5 ГОСТ 27.003—90 Надежность в технике. Состав и общие правила
задания требований по надежности. - Введ. 01.01.1992 – 20 с. // Библиотека
ГОСТов и нормативов. – Режим доступа: http://ohranatruda.ru
6 Куренков, В. И. Надёжность изделий и систем ракетно-космической
техники / В. И. Куренков, В. В. Волоцуев. – Самара: Самарский
государственный аэрокосмический университет имени академика
С.П. Королева (Национальный исследовательский университет CFVFHF), 2010.
- 31 c.
7 Барзилович, Е. Ю. Об оптимальном управлении контролируемым
монотонно-возрастающим случайным процессом / Е. Ю. Барзилович // Изв. АН
СССР. Техническая кибернетика. - 1996. - № 3. - С. 144-149.71