Краткая историческая справка и математический аппарат теории надежности

В большинстве учебников, учебных пособий и монографий считается, что теория надежности - это сравнительно молодая наука, возникшая из потребностей практики в связи с бурным научно-техническим прогрессом и, в первую очередь, из-за появления сложных систем управления с большим числом элементов электроники и автоматики. Однако это исторически не совсем точно. В Советском Союзе основы науки о надежности зародились гораздо раньше, чем в других странах, и задолго до того, как проблему надежности начали решать в радиоэлектронике и во всем мире стали признавать важнейшей для технического прогресса.

Первые работы в области надежности относятся к теории надежности механических систем и принадлежат Н.Ф.Хоциалову (СССР) и Г.Майеру (Германия). Эти работы появились в 1929-1931 гг. и были посвящены применению теоретико-вероятностных методов к расчету прочности объектов. В 30-40 годы Н.С.Стрелецким и А.Р.Ржаницыным разработаны статистические методы строительной механики. Было показано, что вследствие вероятностного характера свойств материалов и внешних нагрузок расчеты элементов конструкций на прочность имеют статистический характер.

В развитии современной теории надежности можно выделить три периода. Первый период - период становления (конец 40-х - начало 60-х годов) - характеризуется оценкой надежности по числу зафиксированных отказов. Расчет надежности производился по интенсивностям отказов, входящих в систему элементов, полученных по статистике отказов. Такой подход развивался в связи с решением проблемы надежности в радиоэлектронике и автоматике. В этом направлении первые работы по вопросам надежности в нашей стране были выполнены А.М.Бергом, Н.Г.Бруевичем, В.И.Сифоровым, А.М.Половко, Г.В.Дружининым, Н.А.Шишонком и др. Математические вопросы теории надежности интенсивно развивались, начиная с начала 60-х годов Б.В.Гнеденко, Ю.К.Беляевым, А.Д.Соловьевым. За рубежом в развитие методов теории надежности большой вклад внесли Дж.Нейман, К.Шеннон, А.Пирс.

На втором периоде - периоде бурного развития теории надежности (60-е годы) - при оценке надежности объектов стали учитывать влияние функциональных связей между элементами системы, влияние режимов работы (внутренних факторов) и факторов окруж ающей среды - температуры, влажности, давления, вибраций, излучений и т.п. (внешних факторов). В этот период расчеты и оптимизация надежности объектов получили распространение во всех отраслях техники (Я.К.Барлоу, С.Прошан, В.В.Болотин и др.). Многие вопросы надежности были стандартизованы. Большое внимание было уделено физике отказов (Б.С.Сотсков).

Со второй половины 70-х годов наблюдается рост числа исследований, связанных с решением задач прогнозирования надежности объектов и оценки надежности сложных систем. Этот третий период разработки теории надежности характерен дальнейшим углубленным изучением физико-химических и статистических закономерностей появления отказов как в простых, так и в сложных системах.

К настоящему времени в ряде городов нашей страны (Москва, Ст.-Петербург, Н.Новгород и др.) сформировались научные школы, разрабатывающие различные направления теории и практики надежности. При этом большое внимание уделяется решению проблемы надежности в приборостроении, машиностроении, энергетике и других отраслях техники.

Математическим аппаратом теории надежности являются теория вероятностей, математическая статистика, теория случайных процессов, теория массового обслуживания, теория информации, математическая логика, теория планирования эксперимента и другие математические дисциплины.