Документация для сбора первичной информации

Для обеспечения единства исходных данных о надежности первичная информация об отказе, в соответствии с существующей нормативно-технической документацией, должна содержать определенные информационные признаки: дату возникновения отказа или неисправности; общую наработку объекта с начала его эксплуатации до момента установления отказа (определения неисправности); внешние признаки и характер появления отказа или неисправности; условия эксплуатации и вид работы, при которых был обнаружен отказ или установлена неисправность; способ устранения неисправности; принятые или рекомендованные меры по предупреждению возникновения отказов или неисправностей [3, 18]. Сбор информации и заполнение первичной документации о надежности проводятся в обычных условиях обслуживающим персоналом, а при опытной и подконтрольной эксплуатации - либо дежурным персоналом, либо представителями службы (группы) надежности, организованной специально для сбора информации о надежности [18].

Основными видами документации при сборе первичной информации об отказах элементов системы являются журналы, формуляры, карточки. В журналах фиксируется информация о надежности всех элементов подконтрольной системы. Формуляры ведутся на каждый объект (устройство). Их преимущество заключается в том, что они содержат всю информацию о работе устройства с момента его установки (например, силового трансформатора). Карточки являются наиболее оперативной формой информации. Они заполняются при каждом отказе. Информация, отраженная в карточках, лучше всего подготовлена для ее автоматической обработки на ЭВМ [3, 18, 19].

Если сбор информации ведется специально выделенным для этой цепи обслуживающим персоналом или представителями службы (группы) надежности, контроль и запись данных об условиях работы, последствиях отказов производится представителями этой службы. Остальная документация ведется обслуживающим персоналом.

Планирование испытаний и обработка экспериментальных данных

В соответствии с требованиями ГОСТ 27.002-83 планирование испытаний предусматривает ряд предварительных условий, обеспечивающих эффективность испытаний. Вводятся условные обозначения различных планов в виде совокупности трех символов, первый из которых указывает число испытываемых объектов (устройств) N, второй - наличие (R) или отсутствие (U) замены (восстановления) объектов, отказавших во время испытаний, третий - длительность испытаний (r или Т). Таким образом, для испытаний N объектов без замены отказавших, имеем следующие три плана:

(N, U, r) - испытания до r-го отказа, r£ N;

(N, U, T) - испытания длительностью Т;

[N, U, (r, T)] - испытание длительностью, равной , где t_R- момент r-го отказа, а Т - заведомо заданное время, или км пробега, или число циклов и т.д.

Аналогично вводятся обозначения для планов с заменой (восстановлением) отказавших устройств:

(N, R, r); (N, R, T); [N, R, (r, T)]. В плане (N, R, r) в отличие от (N, U, r) число r может быть больше, чем N (где, в частности, допустимо N = 1). Здесь приведено 6 наиболее распространенных типов испытаний. ГОСТ 27.001-83 предусматривает 16 планов испытаний, где учтены кроме названных условий и такие как M - восстановление объектов при испытаниях в случае их отказов; S - решение об окончании испытаний (о приемке или браковке) восстанавливаемых объектов (основывается на суммарном времени испытаний).

Результаты статистической обработки испытаний существенно зависят от вероятностных моделей, то есть от априорных (теоретических) распределений интервалов безотказной работы и восстановлений. Эти результаты могут приводить к заведомо ошибочным выводам, если модель не отражает реальные процессы возникновения отказов и механизмы восстановления. Поэтому до решения основных задач апостериорного (на основе опыта) анализа надежности целесообразно сначала проверить, с помощью статистического критерия согласия, на соответствие выбранного априорного распределения эмпирическому распределению, построенному на основании данных проведенных испытаний.

Исходными данными (случайными величинами), которые подвергаются обработке, являются время наработки на отказ, время наработки на восстановление и число отказов однотипных элементов. После того, как такой материал собран, его обработка позволяет установить законы распределения показателей надежности: вероятность безотказной работы, интенсивность отказов, среднее время наработки на отказ и др.

Знание законов распределения дает возможность определить все остальные количественные показатели надежности. Таким образом, основная задача статистической обработки состоит в определении одного из законов распределения исходных случайных величин. В ряде случаев вид закона распределения известен заранее, до опыта. Например, как уже отмечалось выше, для электронной аппаратуры средств автоматики и релейной защиты справедлив экспоненциальный закон распределения показателей надежности. Это подтверждается многочисленными опытными данными, полученными в условиях эксплуатации [3, 11, 18, 19].

При определении или подтверждении закона распределения целесообразен следующий порядок: подготовка опытных данных; построение гистограмм оцениваемого количественного показателя надежности; аппроксимация гистограмм теоретическим законом распределения и определение его параметров; проверка допустимости предполагаемого закона распределения на основе использования критериев согласия [3, 12, 19]. Наиболее часто используется критерий или критерий Колмогорова. Для получения достаточно точных результатов число наблюдений случайной величины (отказов) должно быть не менее 40-50.

По результатам полученных в процессе эксплуатации данных составляются таблицы, см. табл. 8.1.

Примечание: t₁, t₂….t_i - интервалы времени от начала эксперимента (t = 0) до соответствующего момента; n(t_i) - число отказов, зафиксированных за соответствующее время, начиная с начала эксперимента; Dt_i - отрезок времени, например (как правило Dt₁ = D t₂ =... = D t_i, то есть Dt_i = const); - число отказов, зафиксированных на заданном отрезке времени Dt_i; N_о - число однотипных образцов, поставленных на испытания; - среднее число образцов, работоспособных на соответствующем отрезке Dt_i; - соответственно оценки вероятности отказа, плотности распределения отказов и интенсивности отказов. По данным табл. 8.1 строятся гистограммы искомого показателя надежности, затем гистограммы аппроксимируются. По виду аппроксимации анализируемой кривой можно ориентировочно установить закон распределения времени отказов. Для экспоненциального закона наиболее показателен график l (t). Если анализируемая зависимость окажется l" const (см. рис. 2.2), то это экспоненциальный закон.

Таблица 8.1

Экспериментальные данные для построения гистограмм законов распределения

№ п/п			...	I	...	к
ti, ч
шт
Dti, ч
, шт.
, 1/ч
, 1/ч

Согласно критерию Колмогорова, экспериментальное распределение случайной величины согласуется с выбранным теоретическим распределением, если выполняется условие , в котором D наибольшее отклонение теоретической кривой функции распределения времени до отказа от экспериментальной, а n - число отказов. Пример аппроксимации гистограммы , полученной в результате обработки статистической кривой, представлен на рис. 8.1.

Для построения теоретической кривой 2 значение l определяется из графика , построенного по экспериментальным данным (табл. 8.1). Подобный график изображен на рис. 2.3. Линейная часть графика, идущая параллельно оси времени, отвечает экспоненциальной модели, то есть l = const.

Наибольшее отклонение D определяется между кривыми 1 и 2. Количество зафиксированных отказов n за время наблюдений определяется по формуле . С целью избежания ошибок при построении графиков (рис. 8.1), их необходимо строить на специальной бумаге с мелкой миллиметровой сеткой в соответствующем масштабе. Величина параметра D определяется простой разностью значений кривых 1 и 2 в зоне их наибольшего расхождения. Если , то можно считать, что значение l = const, полученное из опытных данных, есть искомый параметр экспоненциального распределения. Вероятность безотказной работы анализируемого типа элементов соответственно определяется формулой , а средняя наработка до отказа – формулой .

Примеры использования критерия согласия c²изложены в [11, 12, 13, 19].