IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Введение

Надежность – это свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. Это качество, простирающееся во времени. Поэтому понятие надежности близко к понятию качества, а потому проблемы управления качеством непосредственно отражаются в представлении о надежности.

Надежность – это объективное свойство изделия, надежность можно измерить. Для измерения надежности введены понятия "отказ", "вероятность безотказной работы", "интенсивность отказов" и др. Понятия об отказе и безотказности являются одними из основных в теории надежности. Обычно под безотказностью понимают свойство изделий сохранять работоспособность в течение длительного времени. Отказ – это полная или частичная утрата изделием работоспособности.

Американские авторы Д. Ллойд и М. Липов в книге "Надежность" пишут: "Надежность сказывается на стоимости, на временных затратах, психологически – в виде неудобств, а в определенных случаях грозит также безопасности людей и нации. Обычно потери за счет ненадежности представляют собой не только стоимость выходящего из строя агрегата, но также и стоимость связанного с ним оборудования, которое портится или разрушается в результате отказа... Классическим примером психологического эффекта ненадежности являются печальной памяти спутники "Авангард". Соединенные Штаты, остро переживая успехи России, запустившей "Спутник-1", попытались вступить в соревнование, используя для этой цели почти нс испытанную ракету, которой и пришлось работать почти на пределе своих возможностей. Неудачи и последовавшие за этим уныние и потеря престижа были очень серьезны".

У американского писателя, поэта и ученого XIX в. Оливера Холмса есть стихотворение "Шедевр священника, или Замечательная одноконная коляска". В нем говорится о священнике, который построил коляску, замечательную тем, что все ее части имели абсолютно одинаковую прочность. Эта коляска прослужила ровно 100 лет и развалилась прямо по дороге. Все детали сломались одновременно.

Изделие, которое бы разрушалось таким образом, – это мечта любого инженера и специалиста по управлению качеством. Но реальные механизмы разрушаются случайным образом и в случайное время. Поэтому для оценки надежности применяют статистические методы и вероятностный аппарат математики. Вероятность безотказной работы – это вероятность того, что в данном интервале времени или в пределах заданной наработки не произойдет отказа изделия.

Надежность представляет собой понятие, связанное, прежде всего, с техникой. Его можно трактовать как безотказностъ, способность выполнять определенную задачу или как вероятность выполнения определенной функции или функций в течение определенного времени и в определенных условиях.

Как техническое понятие "надежность" представляет собой вероятность (в математическом смысле) удовлетворительного выполнения определенной функции. Поскольку надежность представляет собой вероятность, для ее оценки применяются статистические характеристики. Результаты измерения надежности должны включать данные об объеме выборок, о доверительных границах, о процедурах выборочного исследования и др.

В технике применяется также понятие "удовлетворительное выполнение". Точное определение этого понятия связано с определением его противоположности – "неудовлетворительного выполнения" или "отказа".

Общему понятию "надежности" противостоит понятие "собственно надежность" образца оборудования, которая представляет собой вероятность безотказной работы в соответствии с заданными техническими условиями при установленных проверочных испытаниях в течение требуемого промежутка времени. При испытаниях надежности измеряется собственно надежность. Она представляет но существу "операционную надежность" оборудования и является следствием двух факторов: собственно надежности и эксплуатационной надежности. Эксплуатационная надежность, в свою очередь, обусловлена соответствием аппаратуры ее использованию, порядком и способом оперативного применения и обслуживания, квалификацией персонала, возможностью ремонта различных деталей, факторами окружающей среды и др.

1. Разработка и применение теории надежности.

Проблема качества выпускаемой продукции, надежности и долговечности – одна из важнейших проблем науки и техники.

В общей совокупности различных направлений исследований, связанных с вопросами разработки и применения теории надежности, в настоящее время можно выделить два больших направления.

Первое – развитие и применение математических методов к задачам нахождения и анализа параметров надежности систем и элементов. Здесь используются в основном методы математической статистики и теории вероятности, получившие широкое развитие в последнее время в применении их к теории надежности. Вероятностно-статистические методы решения задач в теории надежности получили известность в некотором роде «классические методы», а теория надежности, построенная на этих методах, «классической» теории.

Другое направление характеризуется развитием работ, связанных с изучение физики отказов, с изучением процессов (механических, физико-химических, электрических и т.д.), которые приводят к тем или иным изменениям к старению, износу, разрушению материалов, улучшению или ухудшению их свойств.

В связи с большими сроками эксплуатации изделий, до сотен тысяч часов, малым числом отказов высоконадежных резисторов, малой изменчивостью технических параметров – критериев годности прецизионных резисторов, и, самое главное, сложностью и невозможностью экспериментальной проверки результатов прогноза из-за длительности времени испытаний по стандартной методике, задача создания методов ускоренной оценки долговечности и ресурса представляется технически более сложной по сравнению с разработкой методов ускоренной оценки надежности на 1000 часов.

Этим объясняется более медленное развитие работ по оценке долговечности и отсутствие до последнего времени более или менее обоснованных теоретических разработок по общей методологии решения поставленной задачи.

В частности, решение задачи ускоренной оценки сохраняемости изделий одного из гарантируемых показателей продукции, внесенных в стандарты и технические условия, осложнялось отсутствием в течение длительного периода времени информации о результатах опытного и эксплуатационного хранения.

Оценка сохраняемости изделий ИЭТ, согласно действовавшей документации (нормаль НПО, 005-003), требовала длительного хранения изделий в течении времени, соответствующего гарантируемым срокам хранения. Время испытаний резисторов на хранение в условиях отапливаемого склада составляет сегодня не менее 12-15 лет.

На современном этапе развития радиоэлектроники требования к увеличению сроков хранения возрастают до 15-20 лет и более. Для получения достоверной информации по сохраняемости на столь длительный период времени необходимо постоянно проводить массовое опытное хранение изделий в условиях производства, на базах и складах.

Длительные испытания и систематическая обработка этих данных для проверки соответствия продукции требованиям по сохраняемости приводят к большим материальным затратам, не оправдывающим себя из-за запаздывающей более, чем на десяток лет, пассивной информации о качестве исследуемой продукции.

К настоящему времени накоплен большой экспериментальный материал не только по хранению различных типов изделий, но и по работоспособности их после длительного хранения.

Этому много способствовала организованная в промышленности система сбора, обобщения и анализа данных по сохраняемости изделий. Появилась возможность, наряду с традиционной постановкой задачи проведения испытаний изделий на хранение с целью экспериментального подтверждения гарантируемых сроков хранения, разработки, уточнения норм по сохраняемости, выполнения задачи совершенствования методологии оценки и контроля сохраняемости.

Первыми успехами решения этих задач явилась разработка предприятиями методов статистического прогнозирования сохраняемости изделий ИЭТ, и их внесение в ГОСТ В-18348-73. Стандартизованные методы явились инструментом для разработки методов ускоренной оценки сохраняемости конкретных типов элементов.

Один из указанных методов – метод статистического прогнозирования сохраняемости по временному сечению впервые был предложен и применен предприятием для прогнозирования сохраняемости металлодиэлектрических резисторов.

Исследование и анализ большого объема (≈100тыс.шт. образцов) опытных данных многолетних исследований резисторов на хранение с помощью методов математической статистики и, в частности, методов корреляционно-регрессионного анализа, позволило найти практическое решение проблемы индивидуального долголетнего прогнозирования сохраняемости резисторов по параметрическим отказам.

В результате разработана и внедрена в производство «Методика ускоренной оценки сохраняемости постоянных металлопленочных резисторов общего применения».

Методика базируется на использовании корреляционной зависимости между значениями величины параметра – критерия годности резисторов при двух фиксированных значениях времени хранения t₀ и t, где t₀

Код для цитирования: Скопировать