Сложный характер механизма возникновения отказов затрудняет оценку надежности систем. Обычно для оценки надежности используются следующие методы: испытания; моделирование рабочих процессов и процессов возникновения отказов; обработка информации о результатах эксплуатации системы; анализ физических процессов, сопутствующих и обусловливающих возникновение отказов; расчет.
Существенно, что отказы могут рассматриваться как явления случайные или неслучайные.. Если информация об условиях и причинах возникновения отказа достаточна, то подобный отказ перестает быть событием случайным. Чем полнее информация о характеристиках и условиях работы системы, физических процессах, обусловивших отказ, тем с большим основанием можно отнести отказ к неслучайным событиям и, что особенно существенно, разработать меры по предотвращению подобных отказов в последующем.
Следует иметь в виду, что испытания, моделирование и расчет находятся во взаимосвязи. Так, при моделировании и расчете используется информация о надежности элементов системы управления, получаемая в результате испытаний, а при обработке результатов моделирования необходимы уравнения, используемые для расчета надежности. Испытания в свою очередь всегда сопровождаются расчетами.
При моделировании для анализа и оценки надежности систем применяют как математические, так и физические модели (рис. 8.1).
Физической моделью системы может служить ее макетный образец. Однако испытание на надежность макета сложной системы чрезвычайно трудоемко и связано в большинстве случаев с непреодолимыми техническими трудностями. Здесь можно указать на отсутствие климатических камер для испытания всей системы или необходимых для этой цели вибрационных стендов и т. п. Поэтому, как правило, подобное физическое моделирование используется для анализа и оценки надежности отдельных составляющих системы управления.
Для математического моделирования на аналоговых вычислительных машинах необходимо знать аналитические зависимости, определяющие связь между выходными и входными параметрами системы, а также возможные отклонения входных величин и внутренних параметров системы. На аналоговых ЭВМ можно определить как полные, так и неполные отказы, а возможность сопряжения ЭВМ с реальной системой позволяет получить более полную информацию о надежности. К недостаткам моделирования на аналоговых ЭВМ можно отнести сравнительно низкую точность оценки надежности. Для моделирования на цифровых ЭВМ необязательно наличие аналитических зависимостей для основных характеристик исследуемой системы. Здесь возможно использование двух методов моделирования. Для первого метода в цифровых ЭВМ воспроизводятся зависимости, описывающие функционирование системы при различных значениях внутренних и внешних параметров. Затем при помощи генераторов случайных чисел вводятся изменения параметров, а цифровая ЭВМ дает соответствующие реализации рабочих процессов. Характеристики надежности системы определяются по числу зафиксированных отказов. Подобное моделирование не требует предварительной информации об отказах, однако процесс моделирования сложен и требует знания закономерностей изменения параметров системы, а также влияния внешних и внутренних воздействий на характер протекания рабочих процессов.
Для второго метода необходима информация о надежности отдельных элементов исследуемой системы, что связано с трудоемкими испытаниями и статистической обработкой их результатов.
В силу недостаточности информации о причинах и обстоятельствах отказов общепринятое расчетное определение надежности базируется на вероятностном подходе. При этом вероятностные оценки надежности исходят из представления об отказах как о случайных событиях с устойчивой частотой отказов.
Основным вероятностным критерием надежности является вероятность безотказной (исправной) работы P(t)t под которой понимается вероятность того, что система будет сохранять параметры в заданных пределах в течение определенного времени и при определенных условиях эксплуатации, иными словами, под вероятностью исправной работы понимается вероятность того, что в заданном интервале времени не произойдет ни одного отказа.
