Руководящий документ РД 50-476-84 Методические указания. Надежность в технике. Интервальная оценка надежности технического объекта по результатам испытаний составных частей. Общие положения.
РД 50-476-84
РУКОВОДЯЩИЙ НОРМАТИВНЫЙ ДОКУМЕНТ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Надежность в технике. Интервальная оценка надежности технического объекта по результатам испытаний составных частей. Общие положения
Дата введения 1985-07-01
РАЗРАБОТАНЫ Государственным комитетом СССР по стандартам
Министерством высшего и среднего специального образования СССР
Академией наук СССР
Министерством электротехнической промышленности
Министерством монтажных и специальных строительных работ СССР
ИСПОЛНИТЕЛИ
Н.Н.Шереметьевский, акад. АН СССР; Н.Н.Моисеев, акад. АН СССР; К.С.Колесников, чпен-кор. АН СССР; Г.А.Лукашенко; Л.А.Лейфер, канд. техн. наук; С.В.Беличков; И.В.Львова; С.Д.Золотова; Т.В.Мурачева; Н.Я.Акимычева; Н.М.Туркина; Л.Б.Гройсберг; Р.С.Судаков, д-р техн. наук, проф.; О.И.Тескин, д-р техн. наук, проф.; Н.Алымов; И.В.Павлов, канд. физ-мат. наук; И.А.Кроль, канд. техн. наук
ВНЕСЕНЫ Министерством высшего и среднего специального образования СССР
Зам. начальника главного управления вузами А.А.Малюк
УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 22 июня 1984 г. N 2053
ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ
Настоящие методические указания распространяются на технические объекты (далее - объекты), оценка надежности которых проводится по результатам испытаний их составных частей (далее элементов), за исключением объектов, оценка надежности которых по результатам испытаний элементов не регламентирована нормативно-технической документацией (НТД)*.
_______________
* Определения терминов, применяемых в методических указаниях, даны в справочном приложении 1, перечень обозначений - в справочном приложении 2.
Методические указания устанавливают правила обработки результатов испытаний элементов для определения интервальных оценок показателей надежности объекта.
Методические указания предназначены для специалистов служб надежности промышленных предприятий, проектно-конструкторских и научно-исследовательских организаций, занимающихся испытаниями и оценкой надежности технических объектов.
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Оценка надежности объекта проводится путем определения интервальных оценок показателей надежности (ПН) объекта по результатам испытаний его элементов. Элементы объекта испытываются в процессе системных или автономных испытаний. Результаты системных испытаний элемента используются для оценки надежности объекта только в том случае, если события отказов элемента в процессе системных испытаний не зависят от отказов других элементов объекта. Условия работы элемента в процессе автономных или системных испытаний должны совпадать с условиями его работы в объекте. Испытания элементов объекта проводятся по планам, предусмотренным ГОСТ 27.002-83, кроме планов с восстановлением работоспособного состояния элементов в случае их отказа.
1.2. В качестве ПН объекта используются ПН первой, второй и третьей групп, приведенные в табл.1. В качестве ПН элементов - ПН первой и второй групп.
Таблица 1
Группа показателей надежности
|
|
|
|
Номер группы | Наименование показателя надежности | Условные обозначения ПН | |
|
| элемента | объекта |
I | Вероятность безотказной работы |  |  |
| Средняя наработка до отказа |  |  |
| Средняя наработка на отказ |  |  |
| Гамма-процентная наработка до отказа |  |  |
II | Интенсивность отказов |  |  |
| Параметр потока отказов |
|
|
III | Коэффициент готовности | - |  |
| Коэффициент сохранения эффективности | - |  |
1.3. Методы оценки и контроля надежности распространяются на объекты, для которых структурная схема надежности (ССН) представляет собой последовательное, параллельное и всевозможные сочетания последовательного и параллельного соединения элементов, а также на объекты, в том числе и многофункциональные, с монотонной структурой.
Характеристика наиболее типичных ССН приведена в табл.2.
Таблица 2
Характеристика наиболее типичных ССН объектов
|
|
|
|
|
Шифр ССН | Название ССН | Характеристика ССН объекта | Графическое изображение ССН | Примечание |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
01 | Последовательная из разнотипных элементов | Объект состоит из  последовательно соединенных разнотипных элементов. Отказ объекта наступает при отказе любого элемента |  |
|
02 | Последовательная при наличии однотипных элементов | Объект состоит из последовательно соединенных элементов  типов по  элементов каждого типа. Отказ объекта наступает при отказе любого элемента |  | Обобщение ССН 01 |
03 | Параллельная из однотипных элементов | Объект состоит из параллельно соединенных однотипных элементов. Отказ объекта наступает в результате отказа всех элементов |  |
|
04 | Параллельная из разнотипных элементов | Объект состоит из параллельно соединенных разнотипных элементов. Отказ объекта наступает в результате отказа всех элементов |  | Обобщение ССН 03 |
05 | Параллельная при наличии однотипных элементов | Объект состоит из параллельно соединенных элементов типов по элементов каждого типа. Отказ объекта наступает при отказе всех элементов |  | Обобщение ССН 03, 04 |
06 | Последовательно- параллельная (параллельное соединение однотипных элементов) | Объект состоит из последовательно соединенных подсистем,  -я подсистема состоит из  параллельно соединенных однотипных элементов. Отказ объекта наступает при отказе любой подсистемы |  |
|
07 | Последовательно- параллельная (параллельное соединение различных элементов) | Объект состоит из последовательно соединенных подсистем, -я подсистема состоит из разнотипных параллельно соединенных элементов. Отказ объекта наступает при отказе любой подсистемы |  | Обобщение ССН 06 |
08 | Последовательно- параллельная (параллельное соединение при наличии однотипных элементов, последовательное соединение при наличии однотипных подсистем) | Объект состоит из типов последовательно соединенных подсистем по подсистем -го типа. Подсистема -го типа представляет собой параллельное соединение элементов  типов по  элементов  -го типа. Отказ объекта наступает при отказе любой подсистемы |  | Обобщение ССН 06, 07 |
09 | Параллельно- последовательная (параллельное соединение однотипных подсистем) | Объект состоит из параллельно соединенных однотипных подсистем, состоящих из  последовательно соединенных разнотипных элементов. Отказ объекта наступает при отказе всех составляющих его подсистем |  | Обобщение ССН 03 |
10 | Параллельно- последовательная (параллельное соединение различных подсистем) | Объект состоит из параллельно соединенных подсистем, -я подсистема состоит из последовательно соединенных разнотипных элементов. Отказ объекта наступает при отказе всех составляющих его подсистем |  | Обобщение ССН 04 |
11 | Параллельно- последовательная (параллельное соединение при наличии однотипных подсистем) | Объект состоит из типов параллельно соединенных подсистем по подсистем -го типа. Подсистема -го типа состоит из последовательно соединенных элементов типов по элементов -го типа |  | Обобщение ССН 05, 09, 10 |
12 | Последовательное соединение подсистем типа  из | Объект состоит из последовательно соединенных подсистем, -я подсистема представляет собой параллельное соединение однотипных элементов. Отказ -й подсистемы наступает при отказе или более ее элементов |  | Обобщение последовательных и последовательно- параллельных ССН |
13 | Последовательно- параллельно- последовательная (последовательное соединение разнотипных подсистем и элементов) | Объект состоит из (последовательно соединенных разнотипных подсистем, -я подсистема составлена из параллельно соединенных одинаковых подсистем, каждая из которых включает в себя  последовательно соединенных разнотипных элементов |  | Обобщение ССН 06, 09 |
14 | Последовательно- параллельно- последовательная (последовательное соединение подсистем и элементов при наличии однотипных) | Объект состоит из последовательно соединенных подсистем типов, по подсистем -го типа. Подсистема -го типа состоит из параллельно соединенных однотипных подсистем, каждая из которых состоит из последовательно соединенных элементов типов по  элементов -го типа |  | Обобщение ССН 06, 09, 13 |
15 |  - структура | Объект представляет собой последовательное или параллельное соединение подсистем, каждая из которых является последовательной или параллельной ССН, составленной из подсистем, представляющих собой различные сочетания последовательного и параллельного соединения элементов | - | Обобщение всех параллельно- последовательных и последовательно- параллельных ССН (01-14) |
16 | Монотонная структура | Объект представляет собой соединение элементов, при котором ПН объекта является монотонной функцией от ПН элементов | - | Частным случаем монотонной структуры является -структура |
1.4. Определение интервальной оценки показателей надежности объекта сводится к построению односторонних доверительных границ.
Нижняя доверительная граница строится для ПН объекта первой и третьей групп, верхняя доверительная граница - для ПН объекта второй группы.
1.5. Настоящие методические указания содержат методы определения интервальной оценки ПН объекта по результатам безотказных испытаний элементов и по результатам испытаний элементов с отказами.
В случае безотказных испытаний элементов интервальная оценка ПН объекта определяется в соответствии с разд.2.
Для определения интервальной оценки надежности объекта по результатам испытаний его элементов с отказами могут быть использованы следующие методы:
метод эквивалентного биномиального плана;
метод подстановки;
комбинированный метод;
метод эквивалентного слабейшего звена.
Общая характеристика методов интервального оценивания ПН объекта приведена в табл.3. Теоретическое обоснование методов дано в справочном приложении 3, примеры применения методов - в справочном приложении 4.
Таблица 3
Характеристика методов интервальной оценки ПН объекта
|
|
|
|
|
Название метода | Исходная информация для определения интервальной оценки ПН объекта | Преимущества метода | Недостатки и ограничения метода | Рекомендации |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Метод эквивалентного биномиального плана | Результаты испытаний элементов по биномиальному плану | Простота вычислений, высокая эффективность оценки | Применяется только для последовательных ССН при биномиальном плане испытаний элементов и для планов, сводимых к биномиальному | Рекомендуется для ССН 01, 02 |
Метод подстановки | Интервальные оценки ПН элементов | Простота вычислений. Универсальность применения | Невысокая эффективность оценки | Рекомендуется для ССН 01-16 при отсутствии конкретных данных о результатах испытаний элементов |
Комбинированный метод | Результаты испытаний элементов по биномиальному плану | Универсальность применения, высокая эффективность оценки | Применяется для испытаний элементов по биномиальному плану и по планам, сводимым к биномиальному | Рекомендуется для ССН 09-11; 13-16 |
Метод эквивалентного слабейшего звена | Результаты испытаний элементов по биномиальному плану | Универсальность применения. Высокая эффективность оценки | Применяется для испытаний элементов по биномиальному плану и по планам, сводимым к биномиальному | Рекомендуется для ССН 01-03, 06, 09, 12, 13 |
Примечание. В случае простейшего потока отказов элементов их испытания независимо от выбранного плана могут быть интерпретированы как биномиальные, когда количество условно испытываемых элементов за счет произвольного уменьшения длительности испытаний может быть большим, а число отказов остается фиксированным.
1.6. При выборе метода определения интервальной оценки ПН объекта следует учитывать: цель испытаний, ССН объекта и имеющуюся исходную информацию.
В тех случаях, когда исходная информация не соответствует ситуациям, перечисленным в графе 2 табл.2, а именно: испытания элементов проводились по различным планам; результаты испытаний по элементам каждого типа представлены в виде точечной оценки ВБР элемента и количества элементов каждого типа, поставленных на испытания; результаты испытаний по элементам каждого типа представлены в виде точечной и интервальной оценок ВБР элемента - необходимо провести ее предварительную обработку.
Методы предварительной обработки исходной информации приведены в обязательном приложении 5.
Предварительная обработка исходной информации позволяет представить ее в виде результатов испытаний элементов по биномиальному плану.
1.7. Для определения интервальной оценки ПН объекта методом подстановки, комбинированным методом и методом эквивалентного слабейшего звена используется функция, связывающая ПН объекта с ПН элементов:
Примечание. Функция, характеризующая связь ВБР объекта с ВБР элементов для различных ССН, приведена в табл.4.
Таблица 4
Функция, характеризующая связь ВБР объекта с ВБР элементов для ССН 01-14
|
|
|
Шифр ССН | ВБР объекта  | Примечание |
1 | 2 | 3 |
01 |  | Индекс соответствует -му элементу |
02 |  | Индекс соответствует элементам -го типа |
03 |  | - |
04 |  | Индекс соответствует -му элементу |
05 |  | Индекс соответствует элементам -го типа |
06 |  | Индекс соответствует элементам -й подсистемы |
07 |  | Индексы , соответствуют -му элементу внутри -й подсистемы |
08 |  | Индексы , соответствуют элементу -го типа внутри подсистемы -го типа |
09 |  | Индекс соответствует -му элементу подсистемы |
10 |  | Индексы , соответствуют -му элементу внутри -й подсистемы |
11 |  | Индексы , соответствуют элементу -го типа внутри подсистемы -го типа |
12 |  | Индекс соответствует элементам -й подсистемы |
13 |  | Индексы , соответствуют -му элементу внутри -й подсистемы |
14 |  | Индексы , соответствуют элементу -го типа внутри подсистемы -го типа |
Примечание.
Функция связи ВБР объекта с ПН элементов в случае экспоненциального распределения наработки до отказа (наработки на отказ) элементов приведена в рекомендуемом приложении 6.
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕРВАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ОБЪЕКТА В СЛУЧАЕ БЕЗОТКАЗНЫХ ИСПЫТАНИЙ
Таблица 5
|
|
|
Шифр ССН | Нижняя доверительная граница ВБР объекта  | Примечание |
1 | 2 | 3 |
01 |  ,  |  - количество испытываемых элементов  -го типа |
02 | ,  | - количество испытываемых элементов -го типа |
03 |  |  - количество испытываемых элементов |
04 |  ,  - решение уравнения  | - количество испытываемых элементов -го типа |
05 |  , - решение уравнения  | - количество испытываемых элементов -го типа |
06 |  | - количество испытываемых элементов -го типа |
07 |   - решение уравнения  |  - количество испытываемых элементов  -го типа в -й подсистеме |
08 |  - решение уравнения  | - количество испытываемых элементов -го типа в подсистеме -гo типа |
09 |  ,  | - количество испытываемых элементов -го типа в последовательной подсистеме |
10 |  ,  ,  - решение уравнения  | - количество испытываемых элементов -го типа в -й подсистеме |
11 |  ,  , - решение уравнения  | - количество испытываемых элементов -го типа в подсистеме -го типа |
12 |  | - количество испытываемых элементов -го типа |
13 |   , | - количество испытываемых элементов -го типа в -й подсистеме |
14 |  ,  , | - количество испытываемых элементов -го типа в подсистеме -го типа |
Примечания:
Примечание. Изложенные в настоящем разделе методы являются дополнением к методам, приведенным в разд.3-7, и позволяют в случае безотказных испытаний получить наилучшую интервальную оценку для ПН объекта.
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕРВАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ОБЪЕКТА МЕТОДОМ ЭКВИВАЛЕНТНОГО БИНОМИАЛЬНОГО ПЛАНА
3.1. Метод эквивалентного биномиального плана применяется для последовательных ССН (01, 02).
3.2. В качестве исходной информации для определения интервальной оценки ПН объекта используются результаты испытаний элементов, проводимых по биномиальному плану.
Примечание. В случае экспоненциального распределения наработок до отказа (наработок на отказ) элементов метод эквивалентного биномиального плана применяется для следующих планов испытаний элементов: [NUT], [NUr], [NRT], [NRr]. Вариант метода эквивалентного биномиального плана для данной ситуации приведен в рекомендуемом приложении 9.
.
3.5. Интервальная оценка других ПН объекта определяется в соответствии с п.2.4 на основании нижней доверительной границы ВБР.
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕРВАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ОБЪЕКТА МЕТОДОМ ПОДСТАНОВКИ
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕРВАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ОБЪЕКТА КОМБИНИРОВАННЫМ МЕТОДОМ
5.1. Комбинированный метод основан на совместном использовании метода эквивалентного биномиального плана и метода подстановки.
5.3. В качестве исходной информации для построения интервальной оценки ПН объекта используются результаты испытаний элементов по биномиальному плану.
Примечание. В случае экспоненциального распределения наработок до отказа (наработка на отказ) элементов комбинированный метод применяется для следующих планов испытаний элементов: [NUT], [NUr], [NRT], [NRr].
Вариант комбинированного метода для данной ситуации приведен в рекомендуемом приложении 10.
5.4. Применение комбинированного метода предусматривает формирование структурных элементов исследуемого объекта. Структурный элемент представляет собой группу последовательно соединенных элементов объекта. ПН объекта в этом случае представляется как функция ПН структурных элементов:
Примечание. В тех случаях, когда ССН объекта не содержит групп последовательно соединенных элементов, комбинированный метод совпадает с методом подстановки. Для объектов, ССН которых представляет собой последовательное соединение элементов (01, 02), комбинированный метод совпадает с методом эквивалентного биномиального плана.
6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕРВАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ОБЪЕКТА МЕТОДОМ ЭКВИВАЛЕНТНОГО СЛАБЕЙШЕГО ЗВЕНА
6.1. Метод эквивалентного слабейшего звена применяется для ССН 01-14.
6.2. В качестве исходной информации при определении интервальной оценки ПН объекта используются результаты испытаний элементов, проводимых по биномиальному плану, а в случае экспоненциального распределения наработок до отказа (наработок на отказ) элементов - по планам [NUT], [NUr], [NRT], [NRr].
6.3.1. Для определения интервальной оценки ВБР объекта используется функция связи ВБР объекта с ВБР элементов
Для ССН 04, 05, 07, 08, 11 необходимо пользоваться функцией связи, приведенной в табл.6; для ССН 01-03, 06, 09, 10, 12-14 необходимо пользоваться функцией связи, приведенной в табл.4.
Таблица 6
Для получения доступа к полной версии без ограничений вы можете выбрать подходящий тариф или активировать демо-доступ.