Этапыразвития

Начальныйэтап.

Он начинается с начала появления первых технических устройств (это конец XIXВ(приблизительно 1880 г.)) и заканчивается с появлением электроники и автоматики, авиации иракетно-космическойтехники (серединаXXв.).

Ужевначалевекаученыестализадумываться,каксделатьлюбуюмашинунеломающейся.Появилосьтакоепонятие,как«запас»прочности.Но,увеличиваязапаспрочности,увеличиваетсяимассаизделия,чтоне всегдаприемлемо.Специалистысталиискать путирешения этой проблемы.

Основойдлярешениятакихпроблемсталатеориявероятностейиматематическаястатистика. На базе указанных теорий уже в 30-е гг. было сформулировано понятие отказа, какпревышениенагрузки над прочностью.

Сначаломразвитияавиации иприменения внейэлектроники и автоматикитеориянадежности начинает бурно развиваться.

Теория надежности, как самостоятельная научная дисциплина, получила своебурноеразвитиев40–60-хгодахпрошлогостолетия.Вэтовремяввоеннойтехникеивпромышленностипоявляютсясложныерадиотехническиесистемыисистемыавтоматического управления, построенные на транзисторах и электронных лампах. Невысокаянадежность этих элементов, которую они имели в то время, приводила к частым отказамэлектроннойаппаратуры.Оценканадежностисложныхсистемиразработкаметодовповышениянадежностистановятся актуальнымитехническимизадачами.

Первое исследованиевобластинадежностииразработкиее концепцийотноситсякконцу второй мировой войны. Поводом для организации работ в этой области послужилоосознаниетогофакта,чтосозданнаявоеннаятехниканеобеспечиваетдостаточнойэффективности из-замногочисленныхотказов.

При этом речь шла не о низкой надежности технических средств в полном смысле слова.Безотказность и даже ремонтопригодность техники были вполне удовлетворительными, нозатраты на восстановительные работы, замену отказавших деталей и различные техническиепрофилактические мероприятия были слишком велики. По известным источникам[15 УшаковИ.А. Вероятностные модели надежности информационно-вычислительных систем]в 1949 г.около70%всейморскойрадиоэлектроннойаппаратурыСШАнаходилосьвсостоянииремонта.Вконцевтороймировойвойныоколо60%самолетногооборудования,переброшенного на Дальний Восток. оказалось неисправным, при этом около 50% запасныхкомплектов и элементов вышли из строя в результате хранения. В тот период радиосвязноеоборудованиенаходилосьвнеработоспособномсостоянии1/7частьвсеговремениэксплуатации,радиолокационное–5/6, гидроакустическое–около½времени.

Число отказов стало резко возрастать при увеличении числа электронных элементов всистемахуправления исвязи нафлоте и авиации.

Тотфакт,чтонаиболеенизкойнадежностьюобладалаэлектроннаяаппаратура,послужилостимуломдляпервоочередногоразвертыванияработпоэтимвидамтехники.

Со свойственным для американцев практицизмом они создают, начиная с 1943 г. рядкомитетовиуправлений, приступившихк изучениюнадежности.

Развитиеработвобластинадежностиусловно можноразделитьна4этапа:

Первыйэтап(1943-1958)называется«бумажно-карандашным».(50-60-егоды–становлениенаправления)

В этот период использовалось статистическо - вероятностное описание наработок доотказа,основанноенаэкпоненциальномзаконеихраспределения.

Моменты наступления отказов и их причины рассматривались как случайные события,обладающие«фатальнойнеизбежностью»,как«внутреннеесвойство»элементов.

Основнойошибкойэтогопериодабылото,чтоотказыипричиныихвызывающиеотрывалисьдругот друга.

На этом этапе в 1952 г. в США создается первый стандарт по надежности в областиэлектронной аппаратуры, а начиная с 1954 г. по н. вр. ежегодно проводится национальныйсимпозиумпо надежности.

Второй этап(1958-1968)(60-70е годы – этап классической теории надежности)характеризовалсяшироким развитием работ по экспериментальной оценке фактической надежности по обзоруиобработкеинформациио надежностипорезультатамэксплуатации.

Основным итогом этапа являлся пересмотр концепции о «случайности причин отказов иих неизбежности», была установлена взаимосвязь между конструкцией изделий, технологиейизготовленияинадежностью.

Третийэтап(с1968г.пон.вр.)(70-егоды–«третьепоколениевнадежности»)или

(Этапсистемных методовнадежности)

характеризуетсядальнейшимразвитиемматематическойтеориинадежности,сближением теоретической надежности с техническими дисциплинами, придание надежностиинженернойнаправленности.

Итогамиработтретьегоэтапаявляетсяразработкаследующих принципов:

1. Отказотконцепциислучайностипричинотказовинеобходимостьувязкиихсконструктивно-технологическимифакторами.

2. Необходимость не только констатировать случаи и число отказов, но и устанавливатьихпричины.

3. Необходимостьприложенияметодовпромышленногоконтролянадежностиприизготовлениииэксплуатациидлявыявлениядефектов,приводящихкотказам.

Четвертыйэтап–(с80-хг.г.20векапон.вр.)(80-егоды–понастоящеевремя–

«автоматизацияоценкинадежностииоптимизациярезервирования»)

смоментапоявленияпервыхЭВМиактивноговнедрениясредстввычислительнойтехникиприрешенииразличныхзадач.Появилисьпрограммно-аппаратныекомплексы.Надежность вычислительных систем стала определяться не только надежностью ее элементовиаппаратуры, но надежностьюпрограммного обеспечения.Специфика вычислительныхустройствобусловленатем,чтоотказыисбоиввычислительномпроцессестановятсяочевидныминесразу,ошибочныерезультатыпоройвнешненичемнеотличаютсяотправильных. Требовались другиеметоды оценкииизучениянадежности.

Увеличивающаясясложностьтехническихустройств;возрастающаяответственностьфункций,которыевыполняюттехнические устройства;повышение требованийккачествуизделийиусловиямихработы;возросшаярольавтоматизации,котораясокращаетвозможностьнепрерывногонаблюдениязасостояниемустройства,–основныефакторы,определившие главное направления в развитии науки о надёжности. Технические средства иусловия их работы становятся всё более сложными. Количество элементов в отдельных видахустройств исчисляется сотнями тысяч. Если не принимать специальных мер по обеспечениюНадёжность,толюбоесовременноесложноеустройствопрактическибудетнеработоспособным. Так, например, в современной ЭВМ средней производительности за 1 спроисходит около 5 млн. смен состояний в результате переключений её двоичных элементов,числокоторыхдостигаетнесколькихдесятковтыс.За5чнепрерывнойработыЭВМ,требуемых на решение типовой задачи, происходит свыше 10¹²–10¹⁴смен состояний машины.Вероятностьвозникновенияхотябыодногоотказаприэтомстановитсядостаточнобольшой,аследовательно,необходимыспециальныемеры,обеспечивающиеработоспособностьЭВМ.

Техническим средствам отводят всё более ответственные функции на производстве и всфереуправления.Отказтехническогоустройствазачастуюможетпривестиккатастрофическим последствиям. Надёжность в эпоху научно-технической революции сталаважнейшейпроблемой.

Вследствиенаучно-техническогопрогрессаиэкономическогоразвития(например,внашевремямикроэлектроннаятехникапереходитнастадиюнаноэлектроннойтехники)постоянновозникаютновыеподходыктеориинадежности.Изменениеэлементной(компонентной)базыобязательноприведеткизменениюсодержаниясамойнаукионадежности.