Расчёт надёжности
Расчёт надёжности — процедура определения значений показателей надежности объекта с использованием методов, основанных на их вычислении по справочным данным о надежности элементов объекта, по данным о надежности объектов-аналогов, данным о свойствах материалов и другой информации, имеющейся к моменту расчета. В результате расчёта определяются количественные значения показателей надёжности.
Я специалист по надёжности космической техники. В какой-то момент я задался вопросом, а есть ли какие-то онлайн сервисы, которые позволяют сделать простой расчёт надёжности. Оказалось что англоязычные сервисы есть, а русских нет от слова совсем. Я решил это исправить и сделал свой простой онлайн калькулятор надёжности.
Надёжность — свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. Надёжность — одно из важнейших качеств любого объекта.
Внимание! Если вы открыли сайт со смартфона — сделайте горизонтальную ориентацию экрана. Сайт работает и офлайн. Если у вас неожиданно пропал интернет — расчёт можно вести в случае загруженной страницы. Перезагрузка страницы не требуется. Кроме того, вы можете сохранить калькулятор к себе на компьютер. Для этого в вашем браузере выполните команду — Файл — Сохранить как (или сохранить страницу как) — Веб страница, HTML.
Обновление калькулятора от 8 июня 2018 года! Теперь можно считать надёжность системы при последовательном соединении элементов сразу через интенсивность отказов.
Обновление калькулятора от 26 июня 2018 года! Теперь можно считать надёжность системы при параллельном соединении элементов сразу через интенсивность отказов.
Важное обновление калькулятора от 14 июля 2018 года! Теперь можно оценить надёжность системы из k элементов, в которой может отказать один элемент.
8 августа 2018 калькулятору и сайту исполнился один год. За это время сайт посетило и воспользовалось калькулятором 4000 человек. Принимаю поздравления!
Видеорассказ о том, как пользоваться калькулятором
Калькулятор спроектирован на основании ГОСТ 27.301-95 и ГОСТ Р 51901.14-2007.
Последовательное и параллельное соединение элементов
1. Расчёт надёжности системы при последовательном соединении элементов.
Пример построения структурной схемы надёжности для последовательного соединения элементов.
Пример для ввода данных: ВБР 1 двигателя = 0.995. ВБР 2 коробки передач = 0.996.
ВБР вводите с точкой, а не с запятой. 0,992 — неправильный формат. 0.992 — правильный.
Данный калькулятор позволяет сделать расчёт надёжности системы, если ваша структурная схема надёжности состоит из семи последовательно соединённых элементов. Если у вас число элементов меньше семи, заполните ненужные ячейки единичками. Например, ваша структурная схема состоит из пяти элементов. Вводите ВБР пяти элементов, а для шестого и седьмого введите цифру 1.
ВБР — вероятность безотказной работы элемента, агрегата, системы. Вероятность безотказной работы — это вероятность того, что в пределах заданной наработки или заданном интервале времени отказ объекта не произойдёт.
Расчёт надёжности системы для последовательного соединения элементов в случае, если известна интенсивность отказов элементов (failure rate) и время работы системы. Обратите внимание, интенсивность отказов, она же λ — лямбда как правило табличное значение, задаётся в размерности 10 в минус 6 степени. Например, интенсивность отказов манометра составляет 1.3 на 10 в минус 6 степени. Для расчёта берите значение именно 1.3, степень вводить не надо, калькулятор автоматически переведёт в нужную размерность. Внимание! Если у вас в системе число элементов меньше пяти, ненужные ячейки можете не заполнять. Например, ваша структурная схема состоит из трёх элементов. Вводите ВБР трёх элементов, а четвёртый и пятый пропустите.
Табличные интенсивности отказов для многих агрегатов вы можете найти в этом справочнике.
2. Расчёт надёжности системы при параллельном соединении элементов
Пример для ввода данных: ВБР 1 двигателя = 0.995. ВБР 2 коробки передач = 0.996.
ВБР вводите с точкой, а не с запятой. 0,992 — неправильный формат. 0.992 — правильный.
Данный калькулятор позволяет сделать расчёт надёжности системы, если ваша структурная схема надёжности состоит из пяти параллельно соединённых элементов. Если у вас число элементов меньше пяти, ненужные ячейки можете не заполнять. Например, ваша структурная схема состоит из трёх элементов. Вводите ВБР трёх элементов, а четвёртый и пятый пропустите.
Расчёт надёжности системы для параллельного соединения элементов в случае, если известна интенсивность отказов резервируемых элементов (failure rate), количество этих элементов и время работы системы. Обратите внимание! В данном случае интенсивности отказов всех элементов системы одинаковые. Именно так и поступают на практике. Обратите внимание, интенсивность отказов, она же λ — лямбда как правило табличное значение, задаётся в размерности 10 в минус 6 степени. Например, интенсивность отказов манометра составляет 1.3 на 10 в минус 6 степени. Для расчёта берите значение именно 1.3, степень вводить не надо, калькулятор автоматически переведёт в нужную размерность.
Табличные интенсивности отказов для многих агрегатов вы можете найти в этом справочнике.
Расчёт надёжности системы из k элементов, в которой может отказать один элемент.
Это очень ценный расчёт, который позволяет оценить, например, надёжность квадрокоптера, имеющего четыре несущих винта.
Предположим, что квадрик держится в воздухе и продолжает съёмку даже если отказал один винт из четырех. Тогда оценим надёжность всей системы. Введём общее количество элементов (четыре) и количество элементов, необходимых для работы системы (три). Так же можно оценить надёжность парашютной системы, где например из пяти парашютов может отказать один (но груз или люди опуститься безопасно). Или надёжность двигательной установки системы аварийного спасения, в которой из восьми двигателей может отказать один, но экипаж будет спасён. Или надёжность робота-спасателя, у которого может отказать один сервопривод из 25, но он спасёт человека из пожара.
Обратите внимание!
Пример для ввода данных: ВБР одного двигателя с винтом = 0.995.
ВБР вводите с точкой, а не с запятой. 0,995 — неправильный формат. 0.995 — правильный.
Куда бо́льший интерес с практической точки зрения представляет расчёт надёжности системы, в которой из n элементов должно отработать k элементов.
Например:
1. Ракетная ступень выводит полезную нагрузку на целевую орбиту при работе 7 двигателей из 9.
2. Парашютная система обеспечивает безопасную посадку экипажа и груза при работе 4 парашютов из 7.
3. Планетоход продолжает исследование планеты при работе 10 колёс из 16. И так далее и множество других примеров из любой области техники.
Задача нахождения вероятности безотказной работы (ВБР) системы в таком случае требует внимательности, точности и непростых формул с большим количеством факториалов. Сделать его доступным онлайн пока невозможно. И всё же я нашёл решение…
3. Расчёт надёжности одного элемента в случае, если известна интенсивность отказов элемента (failure rate). Обратите внимание, интенсивность отказов, она же λ — лямбда как правило табличное значение, задаётся в размерности 10 в минус 6 степени. Например, интенсивность отказов манометра составляет 1.3 на 10 в минус 6 степени. Для расчёта берите значение именно 1.3, степень вводить не надо, калькулятор автоматически переведёт в нужную размерность.
Табличные интенсивности отказов для многих агрегатов вы можете найти в этом справочнике.
4. Расчёт среднего времени безотказной работы (MTBF — mean time between failures, наработка на отказ) в случае, если известна интенсивность отказов элемента. Обратите внимание, интенсивность отказов, она же лямбда — λ как правило табличное значение, в моём калькуляторе задаётся в размерности 10 в минус 6 степени. Например, интенсивность отказов манометра составляет 1.3 на 10 в минус 6 степени. Для расчёта берите значение именно 1.3, степень вводить не надо, калькулятор автоматически переведёт в нужную размерность. Здесь результат получается в годах.
Табличные интенсивности отказов для многих агрегатов вы можете найти в этом справочнике.
5. Расчёт среднего времени безотказной работы (MTBF — mean time between failures, наработка на отказ) в случае, если известна интенсивность отказов элемента. Обратите внимание, интенсивность отказов, она же лямбда — λ как правило табличное значение, в моём калькуляторе задаётся в размерности 10 в минус 6 степени. Например, интенсивность отказов манометра составляет 1.3 на 10 в минус 6 степени. Для расчёта берите значение именно 1.3, степень вводить не надо, калькулятор автоматически переведёт в нужную размерность. Здесь результат получается в часах.
Табличные интенсивности отказов для многих агрегатов вы можете найти в этом справочнике.
6. Иногда бывает необходимо и важно сделать обратный расчёт — вычислить интенсивность отказов (failure rate) в том случае если известна ВБР и время работы элемента. ВБР вводите с точкой, а не с запятой. 0,992 — неправильный формат. 0.992 — правильный.
7. В задачах реального мира порой важен следующий расчёт. У нас есть MTBF, выданная нам производителем оборудования, взятая из каталога продукции или справочника. Нам необходимо вычислить ВБР для заданного времени.
Комплексные показатели надёжности
8. Расчёт доступности (коэффициент готовности). Показывает вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается. Для расчёта необходимо знать значение среднего времени безотказной работы (MTBF) и среднее время восстановления (MTTR — mean time to repair), которое зачастую определяется методом экспертной оценки (берётся из головы), например 1 час.
9. Расчёт среднего времени простоя за год. Показывает время простоя объекта за год. Для расчёта необходимо знать коэффициент готовности.
10. Расчёт надёжности программного обеспечения. По ссылке.
Испытываете сложности с расчётом надёжности? Вам не с кем про это поговорить? Заказчик требует расчёт надёжности или скоро сдавать курсовую по надёжности, а как всё посчитать — не знаете? Напишите мне! Мой опыт и ваши деньги (умеренная сумма) помогут решить проблему с расчётом надёжности любой сложности.
От меня привет всем «надёжникам», борцам за надёжность в различных КБ и организациях. Пользуйтесь на здоровье, берегите своё время. Буду рад комментариям. Алексей Глазачев.