Надежность является одним из главных параметров определяющих качество изделий и систем, наряду с безопасностью, экономичностью, удобством в эксплуатации, эргономичностью и другими параметрами.
СогласноГОСТ 27.002-89 «Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения» надежность – это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. В более широком смысле надёжность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.
Работоспособное состояние – состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.
Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.
Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.
Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.
Сохраняемость – свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способности объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и (или) транспортирования.
Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.
Сбой – самоустраняющийся отказ или однократный отказ, устраняемый незначительным вмешательством оператора. Сбой можно отнести к событиям, которые частично нарушают работоспособность, то есть снижают некоторые параметры системы.
Вероятность безотказной работы – вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникнет. Определяется коэффициентом надежности P (t), который характеризует вероятность того, что в заданном интервале времени t (наработка) не возникнет отказ изделия. Коэффициент надежности изменяется в пределах от 0 до 1.
Вероятность отказа – вероятность того, что объект откажет хотя бы один раз в течение заданной наработки, будучи работоспособным в начальный момент времени. Вероятность отказа Q (t) и вероятность безотказной работы образуют полную группу событий Q (t) + P (t) = 1.
Наработка на отказ – отношение суммарной наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки.
При оценке надежности чаще всего используется экспоненциальное распределение, что существенно упрощает теоретические выводы. Например, для экспоненциального распределения наработка на отказ будет равняться
,
где l – интенсивность отказов.
Величина l не является постоянной и может меняться, например в зависимости от времени эксплуатации системы (рис. 7.1).
Рис. 7.1. Зависимость интенсивности отказов от времени эксплуатации системы
Допустимое значение P (t) выбирается в зависимости от степени опасности отказа. Так, для ответственных изделий авиационной техники P (t) доходит до величины 0,9999. Следует иметь ввиду, что применение P (t) без указания времени t = Т, в течение которого рассматривается работа изделия, не имеет смысла (см. рис. 7.2).
Рис. 7.2. Зависимость вероятности безотказной работы P (t) и отказа Q (t)
от времени эксплуатации изделия
При оценке надежности большое значение приобретают экономические показатели. Показателем надежности с экономической точки зрения может служить экономический показатель надежности Kэ, равный сумме затрат, связанных с изготовлением Си и эксплуатацией Сэ машины, отнесенной к длительности эксплуатации Тэ
.
Следует стремиться к минимальному значению этого показателя за счет рационального распределения средств между сферой производства и сферой эксплуатации (рис. 7.3).
Рис. 7.3. Зависимость суммарных затрат на изготовление и эксплуатацию C
от коэффициента надежности P (t)
При большем влиянии безотказности на эксплуатационные затраты, оптимальные значения P (t) будут сдвигаться в сторону более высоких значений. Практически почти всегда с экономической точки зрения выгодно делать более надежные изделия даже в том случае, если к нему не предъявляются высокие требования безотказности по условиям эксплуатации.
Часто применяется показатель – цена надежности Сн, который складывается из постоянной и переменной составляющих затрат на изготовление, обусловленных требованиями обеспечения надежности.
Зависимость для определения цены надежности изделия имеет вид
,
где С 0 – цена надежности аналога или прототипа; Т 0 – наработка или срок службы прототипа; Т – наработка или срок службы данного изделия; a – эмпирический показатель, характеризующий уровень прогрессивности производства (изменяется в пределах от 0,5 до 1,5).
Подавляющееся большинство систем относится к восстанавливаемым системам, для которых справедливо следующее равенство
,
где T в – среднее время восстановления; 
– интенсивность потока восстановления.
