Експериментальний метод визначення надійності та функційної безпечності

Експериментальні випробовування об’єкта на безвідмовність і функційну безпечність проводять методом статистичного випробовування. Під час випробовування на безвідмовність фіксують усі відмови, під час випробовування на функційну безпечність – тільки небезпечні відмови.

Для проведення експериментального випробовування одночасно долучають до роботи N_о об'єктів з усієї генеральної сукупності N виготовлених чи запланованих до виготовлення об'єктів. Кількість об'єктів для випробовування (обсяг вибірки) визначають залежно від середньоквадратичного відхилу наробітку до відмови і небезпечної відмови об'єктів, а також від вимог до вірогідності результатів випробовування, яку планують одержати (довірчої ймовірності). Обсяг вибірки збільшують у разі підвищення вимог до вірогідності результатів випробовування й збільшенні середньоквадратичного відхилу наробітку до відмови і небезпечної відмови об'єктів. Обсяг вибірки визначають згідно з ДСТУ 3004 [53]. Під час випробовування повинна бути забезпечена незмінність умов випробовування.

За результатами експериментального випробування визначають кількість небезпечних відмов n_н(Dt_i) і кількість захисних відмов n_з(Dt_i) за кожен і–інтервал часу Dt_i, на підставі яких складають таблицю результатів статистичного випробовування (табл. 3.1), у якій першу частину “Експериментальні дані” заповнюють за результатами випробування, а другу частину “Розрахункові дані” – за результатами розрахунків, виконаних на підставі отриманих результатів випробування.

Таблиця 3.1

Зведена таблиця статистичних даних випробовування

Для визначання середнього наробітку до відмови, до захисної відмови, до небезпечної відмови необхідно додатково фіксувати відповідно моменти часу усіх відмов (відповідні наробітки до відмови, до захисної відмови і небезпечної відмови і-об'єктів).

Після одержання експериментальних статистичних даних за формулами (2.3), (2.7), (2.13), (2.17), (2.19) визначають показники безвідмовності, а за формулами (2.25), (2.28), (2.31), (2.34), (2.36) – показники функційної безпечності. Для визначення показників безвідмовності у розрахункові формули підставляють значення кількості усіх відмов (як захисних, так і небезпечних) за необхідний інтервал часу. Показники безвідмовності та функційної безпечності визначають для різних інтервалів часу, після чого будують експериментальні функції у часі показників безвідмовності і функційної безпечності (для кожної групи показників достатньо й однієї), які потім апроксимують теоретичними функціями, після чого одержують їхні математичні вирази. За цими виразами і за формулами взаємозв'язку (2.5), (2.8), (2.9), (2.12) (2.14), (2.16), (2.18) обчислюють інші показники безвідмовності, а за формулами взаємозв'язку (2.27), (2.29), (2.30), (2.32) (2.33), (2.35), (2.36) – показники функційної безпечності.

Випробовування проводять у лабораторіях (випробувальних центрах) із використанням спеціального випробувального устаткування або в умовах підконтрольного експлуатування за допомогою збирання чи обробляння статистичних даних про експлуатування об’єкта. Умови випробовування зазначають у ТУ і/або методиках випробовування об’єкта конкретного виду. Крім цього, у цих документах зазначають: номенклатуру оцінюваних показників функційної безпечності і безвідмовності; стратегію випробовування – із відновленням і/або заміною виробів, що відмовили; перелік параметрів, за якими визначають працездатний і безпечний стан об’єкта; обсяг вибірки (кількість зразків об’єкта, що піддають випробовуванню); кількість незалежних спостережень і негативних результатів цих спостережень, що дають змогу прийняти рішення про відповідність чи невідповідність об’єкта заданим вимогам із безвідмовності і функційної безпечності, а також правила прийняття рішення; довірчу імовірність до результатів випробовування; тривалість проведення випробовувань; режими роботи, вид, характер і ступінь навантаженості елементів і складових частин об’єкта; періодичність перевіряння стану об’єкта у процесі випробовування.

Суттєвим недоліком експериментального методу визначення показників надійності та функційної безпечності є необхідність залучення до тривалих випробувань великої кількості об’єктів (особливо для визначення їх функційної безпечності), що у багатьох випадках є економічно недоцільним.

У разі неможливості чи недоцільності проведення повного статистичного випробовування об’єкта на функційну безпечність і безвідмовність визначення їх показників проводять розрахунковим чи розрахунково-експериментальним методом.