НАДЕЖНОСТЬ В ТЕХНИКЕ

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
НАДЕЖНОСТИ И ПЛАНЫ КОНТРОЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ
НА НАДЕЖНОСТЬ

ГОСТ 27.410-87

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
Москва-1988

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Надежность в технике МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ И ПЛАНЫ КОНТРОЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ НА НАДЕЖНОСТЬ Industrial product dependability. Inspection methods of reliability indices and plans of check tests on reliability

ГОСТ 27.410-87

Дата введения 01.01.89

Настоящий стандарт распространяется на изделия, к которым в нормативно-технической и конструкторской документации предъявляют требования надежности, и устанавливает методы контроля показателей надежности и планы контрольных испытаний на надежность.

Принятые в стандарте обозначения приведены в приложении 1, термины и определения планов испытаний на надежность - в приложении 2, применяемость испытаний на надежность - в приложении 4, планы контрольных испытаний - в приложении 7, контрольные испытания на ремонтопригодность - в приложении 8, примеры планирования контрольных испытаний на надежность - в приложении 9, пояснения - в приложении 10.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Контроль нормируемых показателей надежности должен включать:

получение и математическую обработку исходных данных;

принятие решения о соответствии или несоответствии изделий установленным требованиям;

анализ причин и последствий отказов с целью разработки мероприятий по повышению надежности изделий.

1.2. В зависимости от способа получения исходных данных методы контроля показателей надежности подразделяют на расчетные, экспериментальные и расчетно-экспериментальные.

1.3. Расчетные методы основаны на вычислении показателей надежности изделия по справочным данным о надежности его составных частей с учетом функциональной структуры изделия и видов разрушения, по данным о надежности изделий-аналогов, по результатам экспертной оценки надежности, по данным о свойствах материалов, элементов изделий и нагрузках на них, механизме отказа и по другой информации, имеющейся к моменту расчета надежности.

1.4. Экспериментальные методы основаны на использовании статистических данных, получаемых при испытаниях изделий на надежность, или данных опытной или подконтрольной эксплуатации.

План контроля показателей надежности должен содержать число испытуемых образцов, стратегию проведения испытаний с восстановлением и (или) заменой отказавших изделий, без восстановления и (или) замены отказавших изделий, правила прекращения испытаний, число независимых наблюдений и отрицательных исходов этих наблюдений, позволяющих принять решение о соответствии или несоответствии изделий заданным требованиям к уровню надежности, а также правила принятия решения.

При испытаниях на надежность наблюдением может быть время безотказной работы изделия, продолжительность его восстановления и т.п., отрицательным исходом наблюдения - наступление отказа (предельного состояния), невозможность восстановления в течение заданного времени и т.п.

При контроле надежности невосстанавливаемых изделий объем выборки (число испытуемых образцов) равен необходимому числу наблюдений. Для восстанавливаемых изделий объем выборки может быть уменьшен (до одного образца), если независимость наблюдений обеспечена к началу очередного наблюдения.

1.5. Расчетно-экспериментальные методы основаны на вычислении показателей надежности по исходным данным, определяемым экспериментальными методами. Исходными данными для расчетно-экспериментального метода служат:

информация о надежности изделия, полученная в ходе предшествующих испытаний, эксплуатации;

экспериментальные значения единичных показателей надежности, определяющих контролируемый комплексный показатель надежности;

экспериментальные значения показателей надежности составных частей изделия, полученные при их автономных (поэлементных) испытаниях, а также в составе другого изделия;

экспериментальные значения параметров нагрузки, износостойкости и прочности изделия и его составных частей;

экспериментальные данные об изменении параметров, характеризующих работоспособное состояние изделий.

1.6. Метод контроля показателей надежности изделий выбирают с учетом:

видов работ на стадиях жизненного цикла изделия;

заданной номенклатуры и норм показателей надежности;

требований к достоверности контроля показателей надежности;

особенностей конструкций и функционирования изделия;

характеристики условий и режимов эксплуатации;

предполагаемого вида законов распределения наработки до отказа (между отказами) и (или) до предельного состояния, продолжительности восстановления и т.п.;

возможности выделения необходимого числа образцов для испытаний на надежность;

технических возможностей и оснащенности испытательной базы;

ограничений по продолжительности и стоимости испытаний на надежность.

1.7. Допускается по согласованию с потребителем (заказчиком) испытания на надежность опытных образцов и серийных изделий выделять в самостоятельные испытания. Порядок контроля надежности по результатам самостоятельных испытаний устанавливают по согласованию между разработчиком и потребителем (заказчиком) в программе и методике испытаний.

1.8. Запрещается проводить контроль показателей надежности изделия в целом только по результатам автономных контрольных испытаний его составных частей, кроме отдельных случаев, когда в составе изделия проводить контрольные испытания невозможно, и для комплексов народно-хозяйственного назначения при наличии технико-экономического обоснования и по согласованию с потребителем (заказчиком).

1.9. Исходными данными для выбора плана контроля служат риск поставщика (изготовителя) α, риск потребителя (заказчика) b (далее - риск поставщика и риск потребителя, соответственно), браковочный уровень надежности R_b и приемочный уровень надежности R_a. При этом вероятность приемки изделий с приемочным уровнем надежности R_a равна 1 - a, а вероятность приемки изделий с браковочным уровнем надежности R_b равна b.

При установлении интервала [R_b, R_a] в качестве R_b служит значение показателя, заданное в стандарте или технических условиях на изделие.

В экономически обоснованных случаях допускается размещать интервал [R_b, R_a] относительно R, заданного в стандарте или технических условиях на изделие, по согласованию между изготовителем и потребителем.

1.10. При использовании расчетных методов контроля показателей надежности принимают решение о соответствии показателя надежности изделия установленным нормам, ограниченным снизу, если выдерживается соотношение

R_p ≥ R,

где R_p - расчетное значение показателя надежности;

R - требуемое значение показателя надежности.

Для норм, ограниченных сверху, соотношение имеет вид

R_p ≤ R.

1.11. При использовании экспериментальных и расчетно-экспериментальных методов контроля показателей надежности принятие решения о соответствии или несоответствии изделия (совокупности изделий) заданным требованиям надежности осуществляют по двум уровням (приемочному и браковочному) на основе решающих правил, приведенных в приложении 7.

При контроле надежности по доверительным границам используют результаты определительных испытаний на надежность.

В обоснованных случаях допускается контроль по одному браковочному уровню R_b с использованием риска потребителя b. В этом случае при контроле по доверительным границам применяют следующее решающее правило:

решение о соответствии показателя надежности изделия установленным нормам, ограниченным снизу, принимают, если выдерживается соотношение

_1-b ≥ R_b,

где _1-b - нижняя граница одностороннего доверительного интервала уровня 1-b;

R_b - браковочный уровень показателя надежности;

b - риск потребителя.

Для норм, ограниченных сверху, соотношение имеет вид

_1-b ≤ R_b,

где _1-b - верхняя граница одностороннего доверительного интервала уровня 1-b.

В противном случае принимают решение о несоответствии показателя надежности изделия установленным нормам.

1.12. Решение о соответствии или несоответствии надежности изделия установленным требованиям принимают на основе решений, принятых по отдельным показателям надежности. Решение о соответствии принимают при положительных решениях по всем показателям надежности, решение о несоответствии - при наличии хотя бы одного отрицательного решения.

2. ТРЕБОВАНИЯ К РАСЧЕТНЫМ МЕТОДАМ КОНТРОЛЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ

2.1. Расчетные методы применяют на этапах научно-исследовательских работ, технического предложения, опытно-конструкторских работ (эскизный проект, технический проект и рабочая конструкторская документация) с целью:

определения возможности обеспечения требуемых значений показателей надежности при выбранном варианте конструкторского и (или) технического решения, условий эксплуатации и установленных ограничений на массу, размеры и стоимость изделий;

обоснования оптимального, в части надежности, варианта конструкторского и (или) технического исполнения изделий;

прогнозирования значений показателей надежности;

установления норм показателей надежности и требований к достоверности их контроля;

установления требований к надежности составных частей и определения возможности применения серийно выпускаемых составных частей и материалов;

определения задач экспериментальной отработки изделия.

Расчетные методы допускается также применять, по согласованию с потребителем (заказчиком), для контроля соответствия требованиям к надежности высоконадежных, уникальных и (или) дорогостоящих изделий, если имеются технико-экономические обоснования невозможности или нецелесообразности применения экспериментальных и расчетно-экспериментальных методов при решении вопроса о постановке их на производство и сдаче в эксплуатацию.

2.2. Расчет надежности изделий проводят по методикам, разрабатываемым разработчиком для групп однородных изделий, согласованным и утвержденным в установленном порядке.

2.3. В методику расчета надежности должны быть включены:

указания по составлению расчетной схемы надежности изделий;

номенклатура рассчитываемых показателей надежности и требования к точности расчетов;

исходные данные для расчета с указанием источника их получения;

формулы для расчета показателей надежности или алгоритмы и программы расчета показателей на ЭВМ;

правила сравнения расчетных значений показателей со значениями, заданными в ТЗ.

2.4. В результатах расчета должны быть приведены:

функции распределения переменных, определяющих рассчитываемые показатели надежности;

принятая расчетная схема надежности и ее обоснование;

расчетные и заданные значения показателей надежности;

выводы о принципиальной возможности достижения требуемого уровня надежности для принятого варианта конструкторского решения;

выводы о возможности перехода к следующему этапу разработки;

задачи отработки изделия на надежность на следующем этапе разработки для обеспечения требуемого уровня надежности.

2.5. Результаты расчета оформляют в виде самостоятельных документов или разделов пояснительных записок к техническому предложению (аванпроекту), эскизному и техническому проектам изделий.

3. ТРЕБОВАНИЯ К ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ МЕТОДАМ КОНТРОЛЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ

3.1. Экспериментальные методы являются основными для контроля показателей надежности во всех случаях, кроме указанных в пп. 2.1 и 4.1.

3.2. Число невосстанавливаемых объектов для испытаний устанавливают в соответствии с приложением 7.

Число восстанавливаемых объектов для испытаний устанавливают с учетом условия получения за время испытаний наработки, достаточной для контроля показателей надежности с заданными точностью и достоверностью.

3.3. При контроле конкретных показателей надежности все отказы изделий, зафиксированные при испытании или эксплуатации, подразделяют на учитываемые и неучитываемые, при этом не учитывают отказы:

зависимые, возникшие одновременно с независимыми;

вызванные воздействием внешних факторов, не предусмотренных в ТЗ и ТУ на изделие;

вызванные нарушением обслуживающим персоналом инструкций по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту.

При необходимости проводят предварительную обработку данных испытаний для выявления выпадающих значений, проверки однородности, независимости и вида распределения.

Обработка данных контрольных испытаний должна обеспечивать определение соответствия продукции требованиям нормативно-технических документов с указанием вероятностей ошибок при принятии решения о соответствии или несоответствии испытуемых изделий указанным требованиям.

3.4. Испытания на надежность опытных образцов

3.4.1. Испытания на надежность опытных образцов изделий проводят в составе предварительных и (или) приемочных испытаний.

3.4.2. Испытания на надежность проводят по ускоренному методу, если определены:

принцип и метод ускорения испытаний;

режимы ускоренных испытаний;

расчетные формулы и (или) коэффициенты, позволяющие привести данные и результаты ускоренных испытаний к нормальным условиям испытаний.

3.4.3. Испытания на надежность проводят по программам и методикам, утвержденным (методикам - аттестованным) в установленном порядке.

3.4.4. Программы испытаний на надежность разрабатывают на основе технического задания и конструкторской документации в соответствии с требованиями настоящего стандарта, типовых программ испытаний на надежность (при наличии) и других нормативно-технических документов по организации и проведению испытаний.

Типовые программы испытаний на надежность составляют на основе анализа опыта разработки, испытаний и эксплуатации групп однородной продукции в соответствии с требованиями настоящего стандарта и нормативно-технических документов по организации и проведению испытаний.

3.4.5. Программы испытаний на надежность должны содержать условия, определяющие готовность к проведению испытаний, порядок завершения отдельных этапов и условия перехода к каждому последующему этапу испытаний на надежность.

Программы испытаний на надежность не должны содержать положения, разрешающие выполнение в процессе проведения испытаний наладочных, настроечных, регулировочных и т.п. работ, не предусмотренных эксплуатационной документацией, а также не должны допускать упрощения, приводящие к снижению достоверности результатов.

3.4.6. Методики испытаний разрабатывают на основе технического задания и конструкторской документации, типовых методик испытаний на надежность (при наличии) с учетом особенностей изделия, условий проведения испытаний, свойств конкретных типов или экземпляров средств измерений и испытательного оборудования и других факторов, обеспечивающих в совокупности необходимую точность, воспроизводимость и (или) достоверность результатов.

Типовые методики испытаний на надежность разрабатывают на основе опыта разработки, испытаний и эксплуатации групп однородной продукции в соответствии с требованиями настоящего стандарта.

3.4.7. Примерное содержание разделов программ и методик испытаний на надежность приведено в приложениях 3 и 5.

3.4.8. Требования к оформлению программ и методик испытаний на надежность приведены в приложении 6.

3.4.9. По согласованию между потребителем (заказчиком) и разработчиком изделий допускается совмещать испытания на надежность с другими видами испытаний. При этом специальные образцы для испытаний на надежность не выделяют и учитывают для контроля надежности данные о наработках и отказах изделий в процессе всех испытаний, предусмотренных в программе испытаний.

3.4.10. Техническое обслуживание и ремонт испытуемых опытных образцов должен проводить в соответствии с требованиями эксплуатационной и ремонтной документации персонал, прошедший предварительную подготовку и назначенный на эти работы.

Если в процессе испытаний на надежность выявлены недостатки или некомплектность эксплуатационной и ремонтной документации, то разработчик устраняет недостатки и согласовывает изменения в установленном порядке.

3.4.11. Результаты испытаний оформляют и утверждают в установленном порядке протоколом (актом), в который включают:

наименование продукции;

код продукции по классификатору СЭВ;

код продукции по национальному классификатору;

наименование предприятия-изготовителя, адрес, (страна, город, почтовый индекс и др.);

сведения о продукции (тип, марка, основные параметры и т.п.);

цель испытаний;

число испытанных образцов (номер изделия, номер партии, дата изготовления);

наименование предъявителя образцов для испытаний (наименование органа, номер и дата сопроводительного письма, документа и др.);

ссылку на программу и методику испытаний;

перечень наблюдавшихся отказов и их классификацию;

выявленные причины отказов (с указанием методов анализа) и нетехнологичность при техническом обслуживании и ремонте;

обработанные результаты испытаний;

выводы о соответствии опытных образцов изделий заданным требованиям и значения достигнутых показателей;

выводы о правильности и достаточности номенклатуры критериев отказа и предельного состояния;

рекомендации по доработке изделий с целью повышения или достижения заданного уровня надежности.

3.5. Испытания на надежность установочной серии изделий

3.5.1. На этапе постановки изделий на производство проводят контрольные испытания на надежность установочной серии изделий или первой промышленности партии.

3.5.2. Программа и методика испытаний на надежность должны содержать данные, указанные в пп. 3.4.3 - 3.4.8.

3.5.3. Протокол испытаний (акт) должен содержать данные, указанные в п. 3.4.11.

3.6. Испытания изделий на надежность на этапе серийного производства

3.6.1. Испытания на надежность серийных изделий проводят в составе периодических и типовых испытаний.

3.6.2. Контрольные испытания на надежность проводят по методике, содержащейся в технических условиях (в разделах «Методы испытаний» и «Приемка»), или по отдельным методикам.

3.6.3. В методику проведения контрольных испытаний на надежность в составе периодических испытаний дополнительно к данным по п. 3.4.7 должны быть включены:

периодичность проведения испытаний;

метод и планы испытаний;

число испытуемых изделий;

правила отбора изделий в выборку для испытаний;

режимы испытаний;

перечень контролируемых параметров и периодичность их проверки;

перечень необходимого испытательного и контрольного измерительного оборудования;

номенклатура и значения параметров для решения о принятии или отбраковки испытуемых изделий;

порядок учета и статистического анализа отказов (предельных состояний);

порядок выявления причин отказов;

порядок проведения технического обслуживания и ремонта испытуемых изделий.

3.6.4. Периодичность контрольных испытаний на надежность устанавливают в зависимости от контролируемых показателей и числа выпускаемых изделий, с учетом возможности завершения предыдущего цикла испытаний к началу очередного цикла и необходимого резерва времени для технического обслуживания и ремонта испытательного оборудования.

3.6.5. Число серийных изделий, выделяемых для контрольных испытаний на надежность, определяют в соответствии с п. 3.2.

3.6.6. Если периодичность контрольных испытаний на надежность установлена более одного года или постановка на испытания требуемого числа образцов невозможна по техническим или экономическим причинам, то допускается в обоснованных случаях (по согласованию с потребителем (заказчиком)) контролировать надежность по результатам объединения информации, получаемой при испытаниях, с данными эксплуатации.

Критерии перехода к такому порядку контроля надежности конкретных видов изделий должны быть приведены в нормативно-технических документах на указанные изделия.

3.6.7. Протокол испытаний (акт) должен содержать данные, указанные в п. 3.4.11.

4. ТРЕБОВАНИЯ К РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ МЕТОДАМ КОНТРОЛЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ

4.1. Расчетно-экспериментальные методы применяют, если по техническим, экономическим или организационным причинам невозможно или нецелесообразно применять для этой цели экспериментальные методы, например:

для контроля комплексных показателей надежности, если объем испытаний не позволит проконтролировать указанные показатели экспериментальными методами с заданными точностью и достоверностью (рисками);

для контроля надежности изделий, размеры и особенности функционирования которых или требования безопасности не позволяют испытывать их в полном составе;

для контроля надежности уникальных изделий.

Отнесение изделий к уникальным определяют в отраслевой документации.

Расчетно-экспериментальные методы также применяют во всех случаях, когда это позволяет существенно сократить необходимый объем испытаний (например для резервированных систем, при наличии дополнительных данных о надежности изделий и т.п.).

Применение расчетно-экспериментальных методов должно быть обоснованно и согласовано с потребителем (заказчиком).

4.2. В качестве дополнительных данных используют разнородную информацию о надежности изделия, накапливаемую в процессе разработки, производства, испытаний и эксплуатации изделия.

Рекомендуемые источники дополнительной информации, в зависимости от стадии жизненного цикла изделия, приведены в табл. 1.

Таблица 1

Источники экспериментальной информации о надежности на различных стадиях жизненного цикла изделия

4.3. Контроль показателей надежности проводят по методикам, включающим:

номенклатуру и число составных частей, проходящих автономные испытания;

требования к точности и достоверности контроля показателей надежности составных частей;

методику автономных испытаний составных частей;

цели, задачи и объем испытаний изделий (если предполагается их проведение), условия и режимы их проведения, перечень и требования к точности контроля параметров изделия при испытаниях;

расчетную схему надежности изделия и принятые при ее составлении допущения;

предполагаемый вид законов распределения наработки до отказа (между отказами) и (или) до предельного состояния, продолжительности восстановления и т.п. составных частей, при необходимости;

порядок и правила использования информации, имеющейся на этапе разработки (производства) изделий, в том числе данных эксплуатации и ремонта и т.д.;

формулы или машинные алгоритмы и программы для расчета показателей надежности;

правила принятия решения о соответствии или несоответствии изделий (совокупности изделий) установленным требованиям к надежности;

правила оформления результатов контроля надежности.

4.4. В отчете (протоколе, акте) о результатах контроля показателей надежности изделий проводят:

выводы о соответствии или несоответствии изделия требованиям к надежности и значения достигнутых показателей;

перечень и характеристику отказов составных частей, наблюдавшихся в процессе их автономных или комплексных испытаний;

анализ причин отказов и принятые меры по их устранению;

рекомендации по доработке изделия и его составных частей с целью повышения или достижения заданного уровня надежности, предложения по уточнению состава ЗИП и норм расхода запасных частей.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное

ОБОЗНАЧЕНИЯ, ПРИНЯТЫЕ В СТАНДАРТЕ

R - требуемое значение показателя надежности

R_р - расчетное значение показателя надежности

_1-b - нижняя граница одностороннего доверительного интервала уровня 1-b

R_b - браковочный уровень показателя надежности

b - риск потребителя (заказчика)

_1-b - верхняя граница одностороннего доверительного интервала уровня 1-b

_1-a - верхняя граница одностороннего доверительного интервала уровня 1-a

R_a - приемочный уровень показателя надежности

a - риск поставщика (изготовителя)

_1-a - нижняя граница одностороннего доверительного интервала уровня 1-a

t - наработка, измеряемая в часах, циклах, километрах пробега и других единицах

υ - коэффициент вариации

t_и - продолжительность испытаний, измеряемая в единицах наработки

T_b - браковочное значение контролируемого показателя

Т_a - приемочное значение контролируемого показателя

r_пр - предельное число отказов или отказавших объектов

t_max - предельная суммарная наработка

t_Σ - суммарная наработка

r - число отказов или число отказавших объектов

t_j - наработка j-го из r отказавших изделий, отсчитанная от начала испытаний

t_i - суммарная наработка i-го изделия за время испытаний

Т₀ - средняя наработка на отказ

а - тангенс угла наклона линий соответствия или несоответствия на графике последовательного контроля

r₀ - точка пересечения линии несоответствия с осью ординат

t_вj - длительность восстановления работоспособного состояния после j-го из r отказов или длительность замены j-го из r отказавших образцов новым

b - параметр формы распределения Вейбулла

Р (t) - вероятность безотказной работы

P_в (t) - вероятность восстановления работоспособного состояния

P_a (t) - приемочный уровень вероятности безотказной работы

P_b (t) - браковочный уровень вероятности безотказной работы

F₀ (x) - функция нормированного (и центрированного) нормального распределения

х - число успешных исходов испытаний

Т_ср - средняя наработка до отказа

s - среднее квадратическое отклонение

Т_g% - гамма-процентная наработка до отказа

и_g - квантиль нормированного (и центрированного) нормального распределения, соответствующая заданной доверительной вероятности g

t′_Σ - ожидаемая суммарная наработка до принятия решения

п - число независимых наблюдений

С_a - приемочное число

n₀, t₀ - точка пересечения линии соответствия с осью абсцисс

п_ус - предельное число независимых наблюдений при усеченном последовательном контроле

r_ус - предельное число отрицательных исходов при усеченном последовательном контроле

λ (t) - интенсивность отказов

λ (и_р) - обратное отношение Миллса

K_г - коэффициент готовности

Т_в - среднее время восстановления работоспособного состояния

Т_вb - браковочный уровень среднего времени восстановления

Т_вa - приемочный уровень среднего времени восстановления

K_гb - браковочный уровень коэффициента готовности

K_гa - приемочный уровень коэффициента готовности

g - односторонняя доверительная вероятность

g* - двусторонняя доверительная вероятность

 - наблюдаемый риск потребителя

 - наблюдаемый риск поставщика

N - объем выборки

D - относительная погрешность

χ²_P,п - квантиль χ² распределения

g% - гамма-процент

T_н - норма показателя надежности типа Т

Т_р - средний ресурс

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Обязательное

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАНОВ ИСПЫТАНИЙ НА НАДЕЖНОСТЬ

Таблица 2

* Буквы U, R, М в обозначениях планов испытаний указывают степень и характер восстановления объектов:

U - невосстанавливаемые и незаменяемые при испытаниях в случае отказа;

R - восстанавливаемые, но заменяемые при испытаниях в случае отказа;

М - восстанавливаемые при испытаниях в случае отказа;

N - объем выборки;

Т - время испытаний или наработка;

r - число отказов или отказавших объектов;

Т_Σ - суммарное время испытаний или суммарная наработка;

S - принятие решения при последовательных испытаниях.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Рекомендуемое

ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ ИСПЫТАНИЙ НА НАДЕЖНОСТЬ

1. Типовые программы испытаний на надежность содержат вводную часть, которая заменяет раздел «Объект испытаний» и не имеет ни заголовка ни нумерации. Во вводной части указывают область распространения программы испытаний на надежность, особенности функционирования и испытаний данной группы однородной продукции, возможные ограничения по применению типовой программы испытаний на надежность.

2. В разделе «Объект испытаний» программы испытаний на надежность указывают:

полное наименование изделия, его индекс и обозначение по чертежу, а также стадию разработки;

число испытуемых объектов и порядок их отбора;

изготовителя объектов;

комплектность испытуемых объектов;

наработку объектов до начала испытаний;

перечень составных частей, замена которых предусмотрена в процессе испытаний,

3. В разделе «Цель испытаний» указывают конкретные цели и задачи, которые должны быть достигнуты и решены в процессе испытаний на надежность.

4. В разделе «Общие положения» указывают:

перечень руководящих документов, на основании которых проводят испытания;

периодичность, место и продолжительность проведения испытаний;

организации (предприятия), участвующие в испытаниях;

перечень ранее проведенных испытаний, включающих испытания на надежность;

перечень представляемых на испытания документов, откорректированных по результатам ранее проведенных испытаний и характеризующих степень отработки изделия.

5. В разделе «Объем испытаний» указывают:

перечень этапов испытаний и проверок, номенклатуру и значения показателей надежности, подлежащих контролю:

виды испытаний для контроля каждого показателя, последовательность их проведения и режимы испытаний;

исходные данные для планирования испытаний каждого вида или непосредственно планы контроля показателей (тип плана, объем выборки, правила принятия решения);

перечень видов и операций технического обслуживания и ремонта;

перечень и критерии отказов (предельных состояний) изделий, учитываемых при контроле показателей надежности;

содержание и порядок подготовки изделий к испытаниям;

требования к наработке испытуемых образцов в процессе испытаний. При проведении испытаний нескольких образцов (партии образцов) должно быть указано их распределение по видам испытаний, а для изделий многократного применения - число циклов функционирования на каждом виде и режиме испытаний;

перечень работ, проводимых после завершения испытаний, требования к ним, объем и порядок проведения, в том числе:

осмотр (без разборки или с разборкой) и описание состояния испытуемых образцов;

фотографирование, при необходимости, образцов, их узлов, деталей, мест коррозии, а также характерных повреждений и поломок.

В разделе могут быть даны рекомендации по использованию образцов после испытаний (уничтожение, возможность или ограничение по дальнейшему использованию, использование в качестве экспоната и т.п.). В типовых программах испытаний на надежность приводят типовой перечень проверок, подлежащих включению в программы испытаний на надежность.

Перечень видов и операций при техническом обслуживании и текущем ремонте устанавливается в соответствии с инструкциями (правилами) по техническому обслуживанию и текущему ремонту.

Перечень операций неплановых текущих ремонтов определяется перечнем возможных отказов, приведенных в эксплуатационной документации, с учетом опыта эксплуатации изделий, их аналогов и прототипов, и перечнем запасных частей, прилагаемых в ЗИП данного изделия.

Перечень операций при ремонте определяется ремонтной документацией, разрабатываемой в соответствии с требованиями нормативно-технической документации при условии его проведения на основе замены дефектных деталей и сборочных единиц на новые или восстановленные без учета работ на их восстановление.

Учет объема работ по восстановлению деталей и сборочных единиц для определения значений показателей ремонтопригодности допускается только в том случае, когда их восстановление осуществляется по стандартизованной документации, согласованной с разработчиком (изготовителем).

6. В разделе «Условия и порядок проведения испытаний» указывают: условия проведения испытаний (характеристика места испытаний, время года и суток, температура окружающей среды, температурный градиент, давление и влажность окружающей среды, скорость ветра, запыленность, уровень радиации и вибрации и т.д.) с оценкой, при необходимости, степени их приближения к условиям эксплуатации, заданным в техническом задании и нормативно-технической документации, а также допустимые значения отклонения условий испытаний от заданных;

условия начала и завершения отдельных этапов испытаний; ограничения на условия проведения испытаний;

порядок и правила контроля показателей надежности, указанные в виде ссылок на нормативно-техническую документацию, регламентирующие методы испытаний на надежность изделий конкретного вида;

требования к техническому обслуживанию и ремонту образцов в процессе испытаний, периодичность и место проведения;

перечень средств технологического оснащения, используемых при испытаниях, и порядок их подготовки к применению;

меры, обеспечивающие безопасность и безаварийность проведения испытаний, включая использование средств оперативной технической диагностики и аварийной защиты объекта испытаний;

порядок взаимодействия организаций (предприятий), участвующих в испытаниях;

порядок привлечения экспертов для исследования отказов испытуемых образцов в процессе проведения испытаний;

требования к квалификации, опыту по уровню ознакомления с изделием и численности персонала, проводящего испытания, техническое обслуживание и ремонт, порядок его допуска к испытаниям, при необходимости. Меры, обеспечивающие безопасность и безаварийность проведения испытаний, рекомендуется оформлять в виде подраздела «Требования безопасности труда», в котором указывают основные требования к обеспечению безопасности труда в соответствии с требованиями конструкторской документации, стандартов системы безопасности труда и другой нормативно-технической документации по технике безопасности.

7. В разделе «Материально-техническое обеспечение испытаний» указывают конкретные виды материально-технического обеспечения с распределением задач и обязанностей организаций (предприятий), участвующих в испытаниях, по видам обеспечения, а также устанавливают сроки готовности материально технического обеспечения. В разделе могут быть выделены подразделы: материально-техническое, математическое, бытовое обеспечение; обеспечение секретности, обеспечение документацией.

В зависимости от сложности испытуемых объектов в обоснованных случаях данный раздел может быть представлен несколькими разделами по видам обеспечения испытаний или вынесен в приложение к программе испытаний.

8. В разделе «Метрологическое обеспечение испытаний» проводят перечень мероприятий по метрологическому обеспечению испытаний с распределением задач и ответственности организаций (предприятий), участвующих в испытаниях, за выполнение соответствующих мероприятий.

9. В разделе «Отчетность» указывают:

перечень отчетных документов, которые должны оформлять в процессе испытаний и по их завершении, с указанием организаций и предприятий; разрабатывающих, согласующих и утверждающих их, и сроки оформления этих документов;

перечень организаций для рассылки отчетной документации;

порядок, место и сроки хранения первичных материалов испытаний.

К числу отчетных документов относят протокол и отчет о результатах испытаний, акт технического состояния объектов после испытаний, материалы первичной документации по усмотрению комиссии, акт на списание материальной части, при необходимости.

10. В разделе «Приложения» указывают перечень методик испытаний, математических и комплексных моделей, применяемых для контроля характеристик объектов испытаний.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Рекомендуемое

Таблица 3

Применяемость испытаний на надежность

^* По требованию заказчика допускается проводить испытания установочной серии изделий на долговечность и сохраняемость как самостоятельные испытания (ускоренные или нормальные).

^** Только для изделий кратковременного действия.

ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Рекомендуемое

ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ МЕТОДИКИ ИСПЫТАНИЙ НА НАДЕЖНОСТЬ

1. Типовые методики испытаний на надежность содержат вводную часть, которая заменяет раздел «Объект испытаний» и не имеет ни заголовка, ни нумерации. Во вводной части указывают область распространения методики испытаний, особенности функционирования данной группы однородной продукции, возможные ограничения по применению методики испытаний.

2. В разделе «Объект испытаний» методики испытаний указывают наименование, индекс и состав объекта испытаний, а также особенности его функционирования, существенные для применения методики.

3. В разделе «Цель испытаний» указывают конечную цель проверки показателей надежности и перечень заключений, которые могут явиться результатами испытаний.

4. В разделе «Общие положения» должны быть проведены:

определения контролируемых показателей надежности, если они не определены в стандарте или другой нормативно-технической документации, регламентирующей терминологию;

обоснование избранного метода испытаний; поясняющие сведения, относящиеся к объекту испытаний.

5. В разделе «Контролируемые показатели и расчетные соотношения» должны быть приведены:

перечень показателей надежности, подлежащих контролю;

критерии отказа и предельного состояния;

планы испытаний для каждого контролируемого показателя надежности, предусмотренного в программе испытаний;

расчетные соотношения и формулы (математическая модель), по которым рассчитывают контролируемые показатели. Соотношения и формулы должны быть приведены в конечном виде (без выводов) с объяснениями символов, обозначений и коэффициентов;

в методике проведения контрольных испытаний на надежность должны быть приведены правила принятия решений о соответствии или несоответствии показателей надежности заданным в техническом задании или технических условиях.

При наличии качественной характеристики указывают метод ее оценки.

6. В разделе «Условия и порядок проведения испытаний» должны быть указаны:

условия проведения испытаний на надежность (продолжительность, периодичность, цикличность испытаний и последовательность воспроизведения внешних воздействий);

требования к квалификации обслуживающего персонала;

требования техники безопасности;

особенности функционирования испытуемых и привлекаемых к испытаниям средств, порядок их взаимодействия;

порядок учета наработки объектов испытаний и времени их проверки;

условия содержания, технического обслуживания, диагностирования и режимы работы испытуемых образцов;

технологическая документация на проведение каждого вида технического обслуживания и ремонта, подготовленная разработчиком (изготовителем) изделия или согласованная с ним, предусматривающая последовательность выполнения операций технического обслуживания и ремонта и сетевые графики их проведения;

перечень и характеристика средств технического обслуживания и ремонта, оборудования, оснастки, приспособлений, инструмента, используемых при испытаниях на ремонтопригодность из перечня рекомендуемых разработчиком (изготовителем) и прилагаемых к изделиям, а также потребных дополнительно;

характеристика условий проведения испытаний на ремонтопригодность и ремонтная документация, при необходимости;

наработка каждого образца в различных режимах работы и (или) суммарная наработка образцов в процессе испытаний;

методы контроля объекта испытаний (внешний осмотр, проведение измерений и др.);

последовательность выполнения операций при проверках с указанием контрольных точек, способов и числа измерений, используемых средств измерений и описанием выполняемых регулировок, операций с переключателями, схем расположения и включения приборов.

Если в процессе испытаний используют метод моделирования, то должны быть указаны принцип моделирования, порядок применения результатов моделирования, принцип и метод проверки совместимости результатов моделирования с результатами натурных экспериментов. Например, при использовании методов испытаний с создаваемой или предполагаемой необходимостью проведения технического обслуживания и ремонта указывают способ подготовки изделий к испытаниям и внесения повреждений.

7, В разделе «Обработка, анализ и оценка результатов испытаний» должны быть указаны:

источники и порядок применения статистических данных, накопленных до начала испытаний;

объем обрабатываемой информации;

методы статистической обработки результатов испытаний, применяемые в методике;

способы обработки информации с указанием их места в процессе обработки;

требования к виду обработанной информации;

требования к точности обработки информации (доверительные вероятности, допускаемые относительные погрешности, риски поставщика и потребителя, браковочные и приемочные уровни контролируемых показателей);

порядок и последовательность проведения анализа результатов, полученных на выходе системы обработки, а также экспресс-анализа;

объем исходных данных с требованиями, заданными в программе испытаний;

критерии соответствия (несоответствия) изделий заданным требованиям к надежности;

критерии достаточности объема испытаний.

8. В разделе «Материально-техническое и метрологическое обеспечение испытаний» для обеспечения выполнения конкретного пункта программы испытаний указывают:

состав технических средств с указанием их наименований и шифров;

перечень средств измерений и регистрации с указанием наименований, шифров, число экземпляров по видам;

перечень необходимой конструкторской и другой технической документации;

состав имитирующих и моделирующих средств с указанием наименований, шифров и числа;

перечень и количество материалов, в том числе расходных, необходимых для проведения испытаний;

состав привлекаемых транспортных средств и другие виды материально-технического обеспечения, при необходимости;

порядок подготовки и использования материально-технических средств в процессе испытаний.

9. В разделе «Отчетность» приводят требования к объему сведений, подлежащих отражению в протоколе (п. 3.4.11) по каждому пункту программы испытаний.

ПРИЛОЖЕНИЕ 6
Рекомендуемое

ПРАВИЛА РАЗРАБОТКИ И ОФОРМЛЕНИЯ ПРОГРАММЫ И МЕТОДИК ИСПЫТАНИЙ НА НАДЕЖНОСТЬ

1. Типовые программы и методики испытаний на надежность разрабатывают для групп однородной продукции с целью унификации и повышения научно-технического уровня разрабатываемых программ и методик испытаний на надежность, а также сокращения сроков создания и трудозатрат на их разработку. Типовые программы и методики испытаний должны содержать общие для группы однородной продукции требования к проведению испытаний на надежность и устанавливать общие требования к содержанию программ и методик испытаний на надежность.

2. Рабочие программы и методики испытаний на надежность разрабатывают для испытаний определенных видов продукции и отдельных изделий, а также для групп продукции, специфика проведений испытаний на надежность которых зависит только от общих свойств групп продукции. Для проведения испытаний на надежность применяют программу и методику, которую разрабатывают вне зависимости от наличия или отсутствия типовой программы и методики испытаний на надежность.

3. Программы и методики, регламентируемые настоящим стандартом, применяют для:

самостоятельно проводимых испытаний, являющихся частью испытаний другого вида (например предварительных, приемочных, периодических, типовых и т.п.);

контрольных испытаний;

испытаний, проводимых в контролируемых условиях (лабораторные, стендовые, полигонные испытания) или в неконтролируемых, но известных условиях (эксплуатационные испытания).

4. Программы и методики испытаний должны предусматривать применение прогрессивных, экономически обоснованных методов проведения испытаний с использованием результатов теоретических и экспериментальных работ по созданию опытного образца моделирования процессов испытаний для наиболее эффективной и достоверной оценки соответствия испытуемых образцов требованиям к надежности, заданным в техническом задании и технических условиях, результатов эксплуатации и методов ускоренных испытаний (в технически обоснованных случаях) при проведении испытаний, имеющих большую продолжительность (испытания на долговечность и сохраняемость).

5. В зависимости от специфики изделий, число и объема проверок программа и методика испытаний на надежность могут являться составной частью программы и методики испытаний другого вида, быть оформлены в виде единого документа, состоящего из двух частей: «Типовая программа испытаний на надежность» и «Типовая методика (методики) испытаний на надежность», или как самостоятельные документы.

Допускается оформлять методику испытаний на надежность как приложение к программе испытаний.

6. При оформлении программы и методики испытаний в виде единого документа в методике испытаний допускается исключать вопросы, дублирующие аналогичные разделы (пункты) программы испытаний.

7. При проведении испытаний на надежность в несколько этапов программы испытаний должны быть оформлены в виде единого документа. Если одну часть испытаний проводит разработчик (изготовитель) в своей организации, а другую часть - в организации заказчика (потребителя), то допускается оформлять программы испытаний в организации заказчика как самостоятельные части единых программ.

Когда цели и задачи этапов испытаний на надежность существенно различаются и сроки их проведения не совпадают по времени, допускается составлять самостоятельные программы испытаний для каждого из этапов.

8. Программы испытаний изделий (систем) могут включать программы испытаний составных частей, испытуемых в составе изделий (систем).

9. Программы и методики испытаний на надежность выполняют машинописным или типографским способом и оформляют в соответствии с общими требованиями к текстовым конструкторским документам.

Номера листов (страниц) следует проставлять в верхней части листа (над текстом).

10. Программы и методики испытаний на надежность должны оформлять в виде отдельных брошюр или книг. При этом порядок их компоновки должен быть следующим:

обложка (переплет);

титульный лист (первый лист документа);

содержание;

основной текст документа;

приложения.

11. Обложку применяют в документах, имеющих объем до 50 листов. При объеме более 50 листов следует переплетать документы.

На обложке (переплете) должны быть указаны организация, выпустившая документ, его наименование и год выпуска.

12. Наименование типовой программы и методики испытаний должно состоять из заголовка, дающего общее определение группы однородной продукции, на которые распространяется документ, и подзаголовка с указанием вида испытаний. Например: «Автомобили легковые. Типовая программа и методика ресурсных испытаний». «Автобусы. Типовая программа испытаний на надежность». «Автомобили грузовые. Типовая методика испытаний на безотказность».

13. Наименование программы и методики испытаний должно состоять из заголовка, содержащего полное наименование изделия, его индекса и подзаголовка с указанием вида испытаний. Например: «Автобус ПАЗ-672. Рабочая программа ресурсных испытаний», «Автомобиль ВАЗ-2121. Рабочая методика испытаний на надежность».

14. Утверждающие и согласующие подписи помещают на титульном листе: подписи потребителя (заказчика) и его организаций - слева, а организаций (предприятий) разработчиков (изготовителей) - справа.

Расположение согласующих подписей должно соответствовать уровням утверждающих и подписывающих должностных лиц. Если не все согласующие подписи можно поместить на титульном листе, допускается их располагать на отдельном листе, следующем за титульным листом и являющемся его продолжением. При этом на втором листе в верхнем правом углу указывают: «Продолжение титульного листа».

___________________________________________________________________________

^{наименование документа}

15. Подписи разработчиков программ и методик испытаний помещают на последнем листе основного текста документа. Визы должностных лиц, если они необходимы, помещают на поле подшивки этого листа.

16. Титульный лист второй и последующих частей (книг) оформляют в соответствии с требованиями п. 14. Ниже наименования документа помещают текст:

«Часть ___________________»

^{номер части}

Утверждающие и согласующие подписи не проставляют.

17. При разработке отдельных частей (книг) программ и методик испытаний на надежность соисполнителями по поручению разработчика документа соисполнители подписывают последний лист этой части (книги).

ПРИЛОЖЕНИЕ 7
Обязательное

ПЛАНЫ КОНТРОЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ

Выбор плана контрольных испытаний определяется:

видом контролируемых показателей надежности, в том числе показателей типа Т (наработка, ресурс, срок службы, срок сохраняемости, срок хранения, время восстановления и т.п.); показателей типа Р (вероятность безотказной работы, безотказного хранения, восстановления за заданное время, гамма-процент для заданного значения показателей типа Т и т.п.); комплексных показателей;

составом исходных данных (знание предполагаемого закона распределения наработок до отказа или предельного состояния, риска потребителя, риска поставщика, нормы, браковочного и приемочного значений показателя надежности, предполагаемого коэффициента вариации наработок до отказа или предельного состояния и т.п.);

принятым методом контроля (одноступенчатый контроль, последовательный контроль для восстанавливаемых и невосстанавливаемых изделий, контроль при помощи доверительных границ).

Одноступенчатым методом целесообразно пользоваться при жестком ограничении времени, отводимого на испытания.

Последовательным методом целесообразно пользоваться при ограниченном числе изделий, выделяемых для испытаний. Этот метод наиболее эффективен при испытаниях восстанавливаемых изделий.

Метод доверительных интервалов рекомендуется применять при использовании данных эксплуатационных наблюдений, а также для уточнения достоверности принятого решения после одноступенчатого контроля.

1. Контроль показателей надежности типа средняя наработка до отказа, средний ресурс, средний срок службы, средняя наработка на отказ

Исходные данные:

норма показателя - Т_н;

предполагаемый закон распределения наработок;

риск потребителя - b;

риск поставщика - a;

браковочное значение контролируемого показателя - Т_b;

приемочное значение контролируемого показателя - Т_a.

1.1. Экспоненциальное распределение

1.1.1. Одноступенчатый контроль

1.1.1.1. Параметры плана испытаний определяют по табл. 4.

Испытания прекращают как только будет достигнуто одно из значений: r_пр или t_max / Т_a.

При испытаниях без восстановления или без замены изделий новыми объем выборки должен быть не меньше предельного числа отказов (предельных состояний).

При испытаниях с восстановлением или заменой объем выборки не регламентируют. Допускается уменьшать (увеличивать) продолжительность испытаний при пропорциональном увеличении (уменьшении) числа испытуемых образцов при условии обеспечения требуемой суммарной наработки t_max.

Если продолжительность испытаний t_и задана, все образцы испытывают одновременно, а отказавшие заменяют (или полностью восстанавливают), то необходимое число образцов можно подсчитать по формуле N = t_max / t_и.

1.1.1.2. Если отказавшие изделия не заменяют и не восстанавливают, число образцов до достижения той же суммарной наработки при той же общей продолжительности испытаний вычисляют по формуле

1.1.1.3. В ходе испытаний определяют суммарную наработку t_Σ.

При испытаниях без восстановления или без замены

t_Σ =(N - r) t_и + ,

где t_j - наработка j-го из r отказавших изделий, отсчитанная от начала испытаний.

При испытаниях с восстановлением или заменой

где t_i - суммарная наработка i-го изделия за время испытаний.

1.1.1.4. Если первым достигается предельное число отказов r_пр при t_Σ < t_max, принимают решение о несоответствии требованиям к показателю надежности.

Если первым достигается t_Σ = t_max при r < r_пр принимают решение о соответствии требованиям к показателю надежности.

1.1.2. Последовательный контроль

1.1.2.1. Параметры плана испытаний определяют по табл. 5. По ним в прямоугольной системе координат (черт. 1) строят наклонные линии:

r = a t_Σ / T_a + r₀ - несоответствия,

r = a (t_Σ / T_a - t₀ / T_a), - соответствия,

График последовательных испытаний

1 - линия несоответствия; 2 - линия соответствия

Черт. 1

Усечение испытаний по числу отказов следует производить при r_ус, по суммарной наработке - при t_ус / T_a.

При испытаниях без восстановления или без замены минимальный объем выборки N = r_ус.

При необходимости завершить испытания в течение заданной продолжительности t_и объем выборки N определяют по табл. 6 в зависимости от требуемого отношения t_и / T_b для каждого из планов табл. 5.

Для проведения испытаний могут быть выбраны числа испытываемых изделий N, для которых приведенные в табл. 6 отношения t_и / T_b не больше требуемого.

1.1.2.2. При наличии отказов графиком последовательных испытаний является ступенчатая линия, сумма отрезков которой, параллельных оси t_Σ / T_a, равна отношению суммарной наработки образцов в момент времени t к значению T_a, а сумма отрезков, параллельных оси r, равна числу отказов к моменту t.

При отсутствии отказов графиком последовательных испытаний является прямая линия с началом в точке 0, совпадающая с осью t_Σ / T_a. При этом t_Σ = Nt.

1.1.2.3. При испытаниях с восстановлением или заменой суммарную наработку образцов t_Σ в момент t вычисляют по формуле

t_Σ = N t -

где  - длительность восстановления работоспособного состояния после j-го из r отказов или длительность замены j-го из r отказавших образцов новым.

При испытаниях без восстановления или без замены суммарную наработку образцов в момент t вычисляют по формуле

t_Σ =(N - r) t + ,

где t_j - наработка до отказа j-го из r отказавших образцов.

1.1.2.4. Решение о соответствии требованиям к показателю надежности принимают при пересечении графиком последовательных испытаний одной из линий соответствия. Решение о несоответствии - при пересечении одной из линий несоответствия.

1.1.2.5. Для обеспечения равенства истинных рисков с запланированными рекомендуется применять планы контроля, приведенные в табл. 7 - 30.

В процессе испытаний суммарную наработку в момент очередного отказа сравнивают с табличным нормативом. Решение о соответствии принимают в случае, когда суммарная наработка равна или больше норматива. Решение о несоответствии принимают как только суммарная наработка к моменту очередного отказа окажется ниже нормативной.

1.2. Распределение Вейбулла (испытания без восстановления)

1.2.1. Одноступенчатый контроль

Планирование и испытания проводят в соответствии с пп. 1.1.1 или 2.

В первом случае вместо T_a / T_b следует использовать (T_a / T_b)^b, а вместо относительной суммарной наработки фиксировать сумму

Во втором случае наработки следует пересчитать на вероятность, используя соотношения:

где

1.2.2. Последовательный контроль

Планирование контроля и испытания проводят в соответствии с п. 1.1.2, используя вместо относительной суммарной наработки сумму отношений (t_j / a_a) b. Уравнения наклонных прямых имеют вид:

 - линия несоответствия;

 - линия соответствия.

Значения а, r₀, r_ус и t₀ / T_a определяют по табл. 5, используя вместо T_a / T_b величину (T_a / T_b)^b. В табл. 6 вместо T_и / T_b следует использовать величину (t_и / а_b)^b.

1.2.3. При неизвестном параметре формы рекомендуется использовать методику, изложенную в пп. 1.2.3.1 - 1.2.3.4.

1.2.3.1. Испытывают N образцов (N ≥ 3) до отказа или достижения относительной суммарной наработки T_Σ / T_a = 5 N.

В последнем случае испытания прекращают и принимают решение о соответствии заданным требованиям. В противном случае переходят к следующему этапу.

1.2.3.2. На основе данных испытаний N образцов определяют оценку максимального правдоподобия параметра формы и устраняют ее смещение умножением на коэффициент B (N):

1.2.3.3. Применяют полученную несмещенную оценку параметра формы к имеющимся данным (п. 1.2.2). Если данных достаточно для принятия решения, испытания прекращают. В противном случае переходят к следующему этапу.

1.2.3.4. Испытывают дополнительный образец до отказа или до принятия решения. Решение о соответствии может быть принято в любой момент до отказа, о несоответствии - в момент отказа. Если решение принято, испытания прекращают. В противном случае возвращаются к п. 1.2.3.2, используя несмещенную оценку в качестве первого приближения для итеративного оценивания параметра формы.

1.3. Нормальное распределение, усеченное слева

1.3.1. Одноступенчатый контроль

Параметры плана контроля определяют по п. 2 после пересчета наработки на вероятность при помощи формул:

если нормируют T_ср, а продолжительность испытаний t_и;

если нормируют , a t_и = ;

если нормируют , а t_и ≠ .

Здесь и_γ% есть решение уравнения

F₀ (и_γ%) = γ % / 100.

1.3.2. Последовательный контроль

1.3.2.1. График последовательных испытаний имеет вид, показанный на черт. 2. Уравнения наклонных прямых:

r = a t_Σ + r₀ - линия несоответствия;

r = a t_Σ + r₀′ - линия соответствия,

где

Усечение испытаний по числу отказов следует проводить по методу одноступенчатого контроля (п. 1.3.1), по суммарной наработке - при t_ус = r_ус / а.

График последовательных испытаний

1 - линия несоответствия; 2 - линия соответствия

Черт. 2

1.3.2.2. Ожидаемую суммарную наработку до принятия решения при Т_ср = Т_a подсчитывают по формуле

где  - ожидаемое число отказов

до принятия решения.

1.3.2.3. Задаваясь продолжительностью испытаний Т_a < t_и ≤ t_Σ и полагая, что все образцы испытываются одновременно, а отказавшие заменяются (или полностью восстанавливаются), необходимое количество образцов определяют по формуле N = t′_Σ/t_и.

Если отказавшие изделия не заменяются и не восстанавливаются, количество образцов для достижения той же суммарной наработки при той же продолжительности испытаний следует увеличить до

Испытания проводят до пересечения одной из линий несоответствия или соответствия, причем возможна постановка на испытания дополнительных образцов для достижения суммарной наработки.

1.4. Логарифмически нормальное распределение

Параметры плана контроля определяют по п. 1.3 с заменой наработки на логарифм наработки.

1.5. Диффузионное распределение

Исходные данные для планирования испытаний включают перечень данных по п. 1 настоящего приложения и дополнительно ожидаемое значение коэффициента вариации υ.

Параметры плана контроля определяют по табл. 31 и 32.

2. Контроль показателей надежности типа вероятность безотказной работы, вероятность восстановления за заданное время, гамма-процент для заданного значения показателей типа Т.

2.1. Одноступенчатый контроль

Параметры плана контроля определяют по табл. 33 - 35 в зависимости от браковочного Р_b и приемочного Р_a уровней и рисков поставщика a и потребителя b.

Для контроля организуется п независимых наблюдений, продолжительность каждого из которых равна наработке, для которой задана вероятность безотказной работы, и в каждом наблюдении фиксируют результат: наличие или отсутствие отказа. После п-го наблюдения принимают решение о соответствии безотказности заданным требованиям, если число отказов не больше приемочного числа С_a. Решение о несоответствии принимают в случае, если число отказов больше приемочного числа.

Испытания могут быть прекращены с принятием решения о несоответствии, если число отказов превысит С_a.

2.2. Последовательный контроль

2.2.1. Параметры планов контроля определяют по табл. 36 - 38. По ним в прямоугольной системе координат (черт. 3) строят график последовательных испытаний.

График последовательных испытаний

1 - линия несоответствия; 2 - линия соответствия

Черт. 3

Уравнения наклонных прямых:

r = a n + r₀ - линия несоответствия;

r = a (n - n₀) - линия соответствия,

Усечение испытаний по числу отказов следует производить при r_ус, по числу наблюдений - при п_ус = r_ус / а.

2.2.2. При контроле из партии изделий извлекают выборку объема п_ус и ставят на испытания последовательно каждое изделие или группы изделий. Для сокращения продолжительности испытаний рекомендуется начинать с группы объемом п′. По мере окончания наблюдений подсчитывают число отказов и на график последовательных испытаний (черт. 3) наносят точки с координатами (п, r), по которым строится ступенчатая линия.

2.2.3. Испытания прекращают в момент пересечения ступенчатой линией одного из отрезков линий соответствия или несоответствия. Решение о соответствии принимают при пересечении одной из линий соответствия. При пересечении одной из линий несоответствия принимается решение о несоответствии безотказности изделия заданным требованиям.

2.2.4. В результате усечения испытаний по вышеприведенным планам истинные риски отличаются от запланированных. Для обеспечения равенства истинных рисков запланированным рекомендуется применять планы, приведенные в табл. 39 - 85.

В процессе контроля фиксируют суммарное число испытанных образцов к моменту получения очередного отказа. Решение принимают после сопоставления суммарного числа проверенных образцов с нормативами, указанными в планах для соответствующего числа отказов. Решение о соответствии принимают в случае, если суммарное число проверенных образцов окажется равным или больше нормативных значений, указанных в таблице плана для соответствующего числа отказов. Решение о несоответствии принимают в случае, если суммарное число проверенных образцов окажется меньше нормативных значений, указанных в таблице плана для соответствующего числа отказов,

3. Контроль интенсивности отказов

Для планирования испытаний необходим пересчет требований к интенсивности отказов на требования к вероятности безотказной работы.

3.1. Нормальное распределение

Пересчет интенсивности отказов на соответствующую ей вероятность безотказной работы проводят по табл. 86, в которой приведены значения

где υ = s / T_ср,

и_р =

λ (и_р) - обратное отношение Миллса.

3.2. Распределение Вейбулла (экспоненциальное распределение при b = 1)

Для облегчения расчетов в табл. 87 приведены значения 100 t λ (t).

Пересчет на меньшую продолжительность испытаний производят по табл. 88, где подсчитаны значения λ (t) / λ (t_и) в зависимости от отношения t / t_и при различных значениях b. Эту таблицу можно использовать и для пересчета вероятности отказа, используя зависимость

4. Контроль среднего времени восстановления

Для контроля среднего времени восстановления применяют планы п. 1, заменяя Т_a / Т_b на Т_вb / Т_вa. Испытания продолжают до получения r отказов. Решение о соответствии требованиям принимают при условии t_Σ / t_max.

5. Контроль комплексных показателей надежности

5.1. Планы контроля п. 2 применимы для комплексных показателей вероятностного типа (коэффициенты готовности, оперативной готовности, технического использования, сохранения эффективности и т.п.), когда они могут быть представлены в виде частости некоторого события (работоспособности в тот или иной момент времени, несрыва выполнения задания из-за отказов и др.). В процессе испытаний фиксируют число опытов, в которых это событие могло осуществиться (n), и число опытов, в которых оно фактически имело место (n - r). Таким образом, контролю подвергают показатель вида «вероятность» с точечной оценкой  = (n - r) / п.

5.2. Контроль коэффициента готовности в случае, когда наработка между отказами и время восстановления распределены экспоненциально.

5.2.1. Одноступенчатый контроль

Параметры плана контроля определяют по табл. 89 и 90. Испытания ведут до получения числа отказов и восстановлений, равного запланированному числу r. Решение о соответствии принимают при _г ≥ K_гс, в противном случае принимают решение о несоответствии. Значение _г вычисляют по формуле

где t_i и t_вi - i-e интервалы безотказной работы и восстановления, соответственно.

5.2.2. Последовательный контроль

Зоны приемки и браковки для ряда значений K_гa и K_гb при рисках a = b = 0,05 и a = b = 0,1, а также среднее число отказов до принятия решения r′ приведены на черт. 4 - 11. Испытаниям подвергают одно или несколько изделий. Оценку K_г проводят после каждого r-го восстановления. Если изделий несколько, то статистика суммируется по всем изделиям, но по каждому только до последнего восстановления включительно.

На каждом r-м шаге процесса вычисляют точечную оценку коэффициента готовности _гr по формулам п. 5.2.1.

При _гr ≥ K_пр (r), где K_пр (r) - граница зоны приемки, контроль прекращают и выносят решение о соответствии изделия требованиям по коэффициенту готовности.

При _гr ≤ K_бр (r), где K_бр (r) - граница зоны браковки, контроль прекращают и выносят решение о несоответствии изделия требованиям по коэффициенту готовности.

При K_бр (r) < _гr < K_пр (r) контроль продолжается до следующего восстановления.

Черт. 4

Черт. 5

Черт. 6

Черт. 7

Черт. 8

Черт. 9

Черт. 10

Черт. 11

6. Контроль любых показателей надежности при помощи доверительных границ

Правила принятия решения с использованием доверительных границ применимы как при наличии, так и при отсутствии предварительного планирования испытаний. Метод позволяет принять решение о соответствии изделия требованиям к надежности и при этом указать условную вероятность ошибочности решения - наблюдаемый риск поставщика или потребителя.

Объем наблюдений п (число опытов, суммарная наработка и т.п.) фиксируется, как указано в пп. 6.1 или 6.2. Предполагается, что известен способ определения верхней и нижней доверительных границ _g1 (, п) и _g2 (, п) для контролируемого показателя с выбранными вероятностями g₁ и g₂ как функций объема наблюдений п и статистики . Такой статистикой может быть число успешных опытов, число отказов и т.п. либо вычисленная по этим данным точечная оценка контролируемого показателя. Если образцов изделия несколько, то вопрос объединения данных решается при вычислении _g1 (, п) и _g2 (, п).

Приводимые ниже формулы относятся к показателям, ограниченным снизу. Для показателей, ограниченных сверху, знаки неравенств должны быть соответственно изменены.

6.1. Контроль при помощи доверительных границ без предварительного планирования испытаний

6.1.1. Объем испытаний определяется организационно-техническими соображениями (используются все имеющиеся экспериментальные данные) и может быть неизвестен заранее. Так, на испытаниях опытных образцов изделий контроль надежности может совмещаться с проверками других показателей и проводиться по данным, накопленным в ходе этих проверок; при контроле надежности в ходе эксплуатации изделий используется случайная величина - наработка подконтрольных образцов за отчетный период (квартал, год).

6.1.2. По окончании наблюдений с результатом (накопленной статистикой  определяют доверительный интервал [_g1 (, n), _g2 (, n)]. При этом значения g₁ и g₂ подбирают так, чтобы выполнялось одно из условий:

_g2 (, n) = R_b; _g1 (, n) > R_a                                       (1)

или

_g1 (, n) = R_a; _g2 (, n) < R_b.                                      (2)

Меняя g₁ и g₂, следует соблюдать заранее выбранное соотношение между ним (рекомендуется g₁ = g₂). При увеличении g₁ и g₂ доверительный интервал сужается, а при уменьшении расширяется (с обеих сторон). Если при некоторых g₁ и g₂ выполняется условие (1), то выносят решение о соответствии изделия заданным требованиям (черт. 12).

1 - условие соответствия; 2 - условие несоответствия

Черт. 12

Затем определяют наблюдаемый риск потребителя , т.е. условную вероятность результата , который не хуже реально полученного , при условии, что истинный показатель надежности изделия соответствует уровню R_b

                                        (3)

Если выполняется условие (2), то выносят решение о несоответствии и определяют наблюдаемый риск поставщика, т.е. условную вероятность результата наблюдений , который лучше реально полученного , при условии, что истинный показатель надежности изделия соответствует уровню R_a

                                            (4)

В каждом конкретном случае при согласованном изменении g₁ и g₂ выполняется одно и только одно из условий (1, 2).

6.1.3. При подборе значений g₁ и g₂ допускается нестрогое совмещение границ заданного и доверительного интервалов. Необходимо лишь их смещение (полное перекрытие одного интервала другим должно быть исключено), при этом формулы (3) - (4) переходят в неравенства:

при _g2 (, n) ≥ R_b; _g1 (, n) > R_a  ≤ 1 - g₂;

при _g1 (, n) ≤ R_a; _g2 (, n) < R_b  1 - g₁.

6.2. Планируемый контроль при помощи доверительных границ

6.2.1. Планирование контроля при помощи доверительных границ позволяет обеспечить наблюдаемые риски (или ), не превосходящее заданных значений (планируемых рисков) a и b.

Применение доверительных границ не меняет необходимого объема наблюдений и принимаемых решений по сравнению с обычным одноступенчатым контролем. Оценочный норматив также сохраняется, приняв форму условий п. 6.2.2.

6.2.2. Планирование контроля сводится к решению системы уравнений относительно двух неизвестных  и п:

_1-b (, п) = R_b; _1-a (, п) = R_a,

где _1-b (, п) и _1-a (, п) - функции, определяющие доверительные границы.

Решение указанной системы определяет требуемый объем наблюдений п* и критическое значение статистики R*, которое можно использовать как оценочный норматив. Условия соответствия и несоответствия применяют в форме (1), (2) или любого из приводимых ниже неравенств.

Условие соответствия:

 > R*

или

_1-b (, п*) > R_b,

или

_1-a (, п*) > R_a.

Условие несоответствия:

 < R*

или

_1-b (, п*) < R_b,

или

_1-a (, п*) < R_a.

Для уточнения вероятности ошибочности решения определяют наблюдаемый риск поставщика  или потребителя  согласно п. 6.1.2.

1.6.2.3. Если известны формулы или таблицы планов обычного одноступенчатого контроля, рекомендуется использовать их для определения требуемого объема наблюдений для контроля по доверительным границам, не решая системы уравнений п. 6.2.2.

Таблица 4

Планы контроля средних показателей надежности по одноступенчатому методу для экспоненциального распределения

Таблица 5

Планы контроля средних показателей надежности по последовательному методу для экспоненциального распределения

Таблица 6

Значения относительной продолжительности последовательных испытаний t_и / T_b (для экспоненциального распределения) или (t_и / а_b)^b (для распределения Вейбулла)

Таблица 7

a = b = 0,05; T_a / T_b = 1,5; t′_Σa / T_a = 29,78; t′_Σb / T_a = 27,77

Таблица 8

a = b = 0,05; T_a / T_b = 2; t′_Σa / T_a = 8,94; t′_Σb / T_a = 7,58

Таблица 9

a = b = 0,05; T_a / T_b = 2; 5; t′_Σa / T_a = 4,688; t′_Σb / T_a = 3,67

Таблица 10

a = b = 0,05; = 3,0; t′_Σa / T_a = 3,03; t′_Σb / T_a = 2,23

Таблица 11

a = b = 0,05; T_a / T_b = 4; t′_Σa / T_a = 1,70; t′_Σb / T_a = 1,13

Таблица 12

a = b = 0,05; T_a / T_b = 5; t′_Σa / T_a = 1,15; t′_Σb / T_a = 0,65

Таблица 13

a = b = 0,05; T_a / T_b = 7; t′_Σa / T_a = 0,68; t′_Σb / T_a = 0,38

Таблица 14

a = b = 0,05; T_a / T_b = 10; t′_Σa / T_a = 0,42; t′_Σb / T_a = 0,21

Таблица 15

a = 0,05; b = 0,1; T_a / T_b = 1,5; t′_Σa / T_a = 22,36; t′_Σb / T_a = 25,10

Таблица 16

a = b = 0,1; T_a / T_b = 1,5; t′_Σa / T_a = 19,73; t′_Σb / T_a = 18,44

Таблица 17

a = b = 0,1; T_a / T_b = 2; t′_Σa / T_a = 5,91; t′_Σb / T_a = 5,00

Таблица 18

a = b = 0,1; T_a / T_b = 2,5; t′_Σa / T_a = 3,09; t′_Σb / T_a = 2,42

Таблица 19

a = b = 0,1; T_a / T_b = 3; t′_Σa / T_a = 2,00; t′_Σb / T_a = 1,47

Таблица 20

a = b = 0,1; T_a / T_b = 4; t′_Σa / T_a = 1,12; t′_Σb / T_a = 0,74

Таблица 21

a = b = 0,1; T_a / T_b = 5; t′_Σa / T_a = 0,76; t′_Σb / T_a = 0,47

Таблица 22

a = b = 0,1; T_a / T_b = 7; t′_Σa / T_a = 0,45; t′_Σb / T_a = 0,25

Таблица 23

a = b = 0,1; T_a / T_b = 10; t′_Σa / T_a = 0,27; t′_Σb / T_a = 0,14

Таблица 24

a = b = 0,2; T_a / T_b = 1,5; t′_Σa / T_a = 9,33; t′_Σb / T_a = 8,69

Таблица 25

a = b = 0,2; T_a / T_b = 2; t′_Σa / T_a = 2,79; t′_Σb / T_a = 2,33

Таблица 26

a = b = 0,2; T_a / T_b = 2,5; t′_Σa / T_a = 1,46; t′_Σb / T_a = 1,12

Таблица 27

a = b = 0,2; T_a / T_b = 3,0; t′_Σa / T_a = 0,95; t′_Σb / T_a = 0,68

Таблица 28

a = b = 0,2; T_a / T_b = 4,0; t′_Σa / T_a = 0,35; t′_Σb / T_a = 0,22

Таблица 29

a = b = 0,2; T_a / T_b = 5,0; t′_Σa / T_a = 0,35; t′_Σb / T_a = 0,22

Таблица 30

a = b = 0,2; T_a / T_b = 7,0; t′_Σa / T_a = 0,21; t′_Σb / T_a = 0,12

Таблица 31

Планы испытаний для контроля средних показателей надежности по одноступенчатому методу (план [NUT]) при диффузионном распределении

Таблица 32

Планы испытаний для контроля средних показателей надежности по одноступенчатому методу (план [NUr]) при диффузионном распределении

Таблица 33

Планы контроля показателей надежности типа вероятность безотказной работы по одноступенчатому методу (a = b = 0,05)

Таблица 34

Планы контроля показателей надежности типа вероятность безотказной работы по одноступенчатому методу (a = b = 0,1)

Таблица 35

Планы контроля показателей надежности типа вероятность безотказной работы по одноступенчатому методу (a = b = 0,2)

Таблица 36

Планы контроля показателей надежности типа вероятность безотказной работы по последовательному методу (a = b = 0,05)

Таблица 37

Планы контроля показателей надежности типа вероятность безотказной работы по последовательному методу (a = b =0,1)

Таблица 38

Планы контроля показателей надежности типа вероятность безотказной работы по последовательному методу (a = b = 0,2)

Таблица 39

a = b =0,1; Р_a = 0,99; Р_b = 0,98; n′_a = 567,91; n′_b = 465,75

Таблица 40

a = b =0,1; Р_a = 0,99; Р_b = 0,97; n′_a = 193; n′_b = 137

Таблица 41

a = b =0,1; Р_a = 0,99; Р_b = 0,96; n′_a = 109; n′_b = 70

Таблица 42

a = b =0,1; Р_a = 0,98; Р_b = 0,96; n′_a = 279,02; n′_b = 228,87

Таблица 43

a = b =0,1; Р_a = 0,98; Р_b = 0,94; n′_a = 93,92; n′_b = 67,13

Таблица 44

a = b =0,1; Р_a = 0,98; Р_b = 0,92; n′_a = 52,19; n′_b = 34,50

Таблица 45

a = b =0,1; Р_a = 0,97; Р_b = 0,94; n′_a = 184,67; n′_b = 153,13

Таблица 46

Рa = b =0,1; Р_a = 0,97; Р_b = 0,91; n′_a = 61,95; n′_b = 44,53

Таблица 47

a = b =0,1; Р_a = 0,97; Р_b = 0,88; n′_a = 33,87; n′_b = 22,69

Таблица 48

a = b =0,1; Р_a = 0,95; Р_b = 0,90; n′_a = 106,49; n′_b = 88,16

Таблица 49

a = b =0,1; Р_a = 0,95; Р_b = 0,85; n′_a = 35,35; n′_b = 25,69

Таблица 50

a = b =0,1; Р_a = 0,95; Р_b = 0,80; n′_a = 19,38; n′_b = 13,23

Таблица 51

a = b =0,1; Р_a = 0,925; Р_b = 0,85; n′_a = 67,40; n′_b = 56,18

Таблица 52

a = b =0,1; Р_a = 0,925; Р_b = 0,775; n′_a = 22,13; n′_b = 16,39

Таблица 53

a = b =0,1; Р_a = 0,9; Р_b = 0,8; n′_a = 48,71; n′_b = 40,44

Таблица 54

a = b =0,1; Р_a = 0,9; Р_b = 0,7; n′_a = 15,27; n′_b = 11,63

Таблица 55

a = b =0,1; Р_a = 0,9; Р_b = 0,6; n′_a = 8,10; n′_b = 5,97

Таблица 56

a = b =0,15; Р_a = 0,99; Р_b = 0,98; n′_a = 192,05; n′_b = 156,97

Таблица 57

a = b =0,15; Р_a = 0,99; Р_b = 0,97; n′_a = 134,28; n′_b = 95,02

Таблица 58

a = b =0,15; Р_a = 0,99; Р_b = 0,96; n′_a = 74,67; n′_b = 50,27

Таблица 59

a = b =0,15; Р_a = 0,98; Р_b = 0,94; n′_a = 64,63; n′_b = 4б,40

Таблица 60

a = b =0,15; Р_a = 0,98; Р_b = 0,92; n′_a = 36,32; n′_b = 25,02

Таблица 61

a = b =0,15; Р_a = 0,97; Р_b = 0,94; n′_a = 125,12; n′_b = 102,48

Таблица 62

a = b =0,15; Р_a = 0,97; Р_b = 0,91; n′_a = 42,23; n′_b = 30,54

Таблица 63

a = b =0,15; Р_a = 0,95; Р_b = 0,85; n′_a = 23,95; n′_b = 17,68

Таблица 64

a = b =0,15; Р_a = 0,95; Р_b = 0,80; n′_a = 13,88; n′_b = 9,91

Таблица 65

a = b =0,15; Р_a = 0,925; Р_b = 0,775; n′_a = 14,92; n′_b = 11,40

Таблица 66

a = b =0,15; Р_a = 0,925; Р_b = 0,7; n′_a = 8,63; n′_b = 6,36

Таблица 67

a = b =0,15; Р_a = 0,9; Р_b = 0,7; n′_a = 9,96; n′_b = 7,75

Таблица 68

a = b =0,2; Р_a = 0,99; Р_b = 0,98; n′_a = 265,09; n′_b = 214,32

Таблица 69

a = b =0,2; Р_a = 0,99; Р_b = 0,97; n′_a = 91,93; n′_b = 66,83

Таблица 70

a = b =0,2; Р_a = 0,99; Р_b = 0,96; n′_a = 55,91; n′_b = 41,40

Таблица 71

a = b =0,2; Р_a = 0,98; Р_b = 0,96; n′_a = 129,22; n′_b = 104,59

Таблица 72

a = b =0,2; Р_a = 0,98; Р_b = 0,94; n′_a = 45,17; n′_b = 33,19

Таблица 73

a = b =0,2; Р_a = 0,98; Р_b = 0,92; n′_a = 27,94; n′_b = 20,83

Таблица 74

a = b =0,2; Р_a = 0,97; Р_b = 0,94; n′_a = 85,71; n′_b = 69,31

Таблица 75

a = b =0,2; Р_a = 0,97; Р_b = 0,91; n′_a = 29,64; n′_b = 22,07

Таблица 76

a = b =0,2; Р_a = 0,97; Р_b = 0,88; n′_a = 18,69; n′_b = 14,00

Таблица 77

a = b =0,2; Р_a = 0,95; Р_b = 0,9; n′_a = 48,53; n′_b = 39,63

Таблица 78

a = b =0,2; Р_a = 0,95; Р_b = 0,80; n′_a = 10,62; n′_b = 8,34

Таблица 79

a = b =0,2; Р_a = 0,95; Р_b = 0,85; n′_a = 16,91; n′_b = 12,91

Таблица 80

a = b =0,2; Р_a = 0,925; Р_b = 0,85; n′_a = 31,72 n′_b = 26,19

Таблица 81

a = b =0,2; Р_a = 0,925; Р_b = 0,775; n′_a = 10,61; n′_b = 8,37

Таблица 82

a = b =0,1; Р_a = 0,925; Р_b = 0,98; n′_a = 6,99; n′_b = 5,647

Таблица 83

a = b =0,2; Р_a = 0,9; Р_b = 0,8; n′_a = 23,36; n′_b = 19,57

Таблица 84

a = b =0,2; Р_a = 0,9; Р_b = 0,7; n′_a = 7,79; n′_b = 6,20

Таблица 85

a = b =0,2; Р_a = 0,9; Р_b = 0,6; n′_a = 4,75; n′_b = 4,17

Таблица 86

Значения t λ (t) при нормальном распределении

Таблица 87

Значения 100 tλ (t) в зависимости от (1 - Р) 100% и параметра b при распределении Вейбулла

Таблица 88

Отношение λ (t) / λ (t_и) для различных комбинации и b при распределении Вейбулла

Таблица 89

Планы контроля (число отказов r и оценочный норматив K_гс) коэффициента готовности при a = b = 0,05

Таблица 90

Планы контроля (число отказов r и оценочный норматив K_гс) коэффициента готовности при a = b = 0,10

ПРИЛОЖЕНИЕ 8
Обязательное

Контрольные испытания на ремонтопригодность (РП)

1. Методы и планы контроля, изложенные в разд. 1, 3, 4 и приложении 7, применяют для испытаний на РП; при этом под отрицательным исходом наблюдений следует понимать события, когда продолжительность восстановления превышает заданную, под Р - вероятность восстановления за заданное время, под Т - среднее время восстановления. При выборе плана испытаний для контроля среднего времени восстановления отношение Т_a / Т_b заменяют на отношение Т_вb / Т_вa.

2. Испытания изделий на РП заключаются в выполнении на испытуемых образцах операций технического обслуживания (ТО) и ремонтов в соответствии с требованиями эксплуатационной и ремонтной документации, регистрации значений всех величин, необходимых для определения и контроля показателей РП и оценки совершенства указанной документации по полноте и порядку изложения.

3. Цели испытаний на РП:

определение значений количественных показателей РП;

контроль соответствия требованиям по РП, заданным в нормативно-технической документации (НТД) на изделия;

выявление конструктивных недостатков, снижающих РП, и разработка мероприятий по их устранению;

оценка полноты и качества эксплуатационной и ремонтной документации;

выявление схемно-конструктивных недостатков, снижающих уровень РП, и разработка рекомендаций по их устранению.

4. Контроль изделий осуществляется в составе испытаний:

предварительных;

приемочных;

квалификационных;

периодических (по требованию заказчика);

типовых.

Испытания на РП проводят, как правило, экспериментальными методами. При наличии технико-экономического обоснования, невозможности или нецелесообразности применения экспериментальных методов допускается по согласованию с заказчиком (потребителем) проводить контроль на РП расчетно-экспериментальными методами (РЭМ).

На приемочных испытаниях по согласованию могут быть использованы данные предварительных испытаний на РП. В этом случае (и во всех случаях применения РЭМ) возможность использования априорной информации для контроля показателей РП и ее источники должны быть согласованы до начала контроля и указаны в программе (методике) испытаний.

5. Типовые испытания РП изделия проводят на серийном образце в случаях;

реализации конструкторско-технологических мероприятий, вызывающих изменение показателей РП;

применения новых прогрессивных средств для проведения ремонта, в том числе диагностирования;

применения новых прогрессивных технологических процессов восстановления (текущего ремонта).

6. Испытания изделия на РП проводят по программам и методикам, составляемым организацией, проводящей испытания, и подлежащим согласованию с разработчиком (изготовителем), заказчиком (основным потребителем) и утверждению в установленном порядке.

7. Испытания на РП могут проводиться отдельно или совместно с другими испытаниями.

8. При испытании изделий на РП применяют методы: испытания с возникающей необходимостью восстановления; испытания с моделированием отказов; комбинированные испытания.

8.1. Метод испытания на ремонтопригодность с возникающей необходимостью восстановления заключается в том, что изделия подвергают нормальным или ускоренным испытаниям на безотказность и долговечность в условиях и объеме, установленных программой испытаний, а необходимую для оценки ремонтопригодности информацию получают при выполнении операции технического обслуживания и плановых ремонтов, предусмотренных эксплуатационной и ремонтной документацией, а также неплановых ремонтов по выявлению и устранению отказов и повреждений, возникающих в процессе испытаний.

8.2. Метод испытания на РП с моделированием отказов заключается в том, что отказы изделия имитируют или преднамеренно создают в соответствии с программой испытаний, а информацию получают в соответствии с п. 8.1.

8.3. Метод комбинированных испытаний на РП заключается в использовании перечисленных выше методов в любом их сочетании, установленном в методиках испытаний.

9. При контроле РП используют источники информации:

данные хронометрических наблюдений за выполнением всех операций по ремонту изделий;

данные о затратах времени, труда и средств, установленные при проведении подобных операций на аналогах или прототипах;

результаты анализа выявленных конструктивных недостатков, ухудшающих РП, и принятых по ним мероприятий.

ПРИЛОЖЕНИЕ 9
Справочное

Примеры планирования контрольных испытаний

1. Для контроля надежности гальванических элементов заданы два уровня вероятности безотказной работы P (t), t = 20 ч; Р_a = 0,98 и Р_b =0,96, а также риски a = b = 0,1. Определить план контроля по одноступенчатому методу.

Решение. По табл. 34 приложения 7 для заданных Р_a, Р_b, a и b находим n = 471, С_a = 13. Это означает, что для контроля необходимо организовать 471 цикл работы изделия длительностью 20 ч каждый. Испытания прекращают либо при возникновении 14-го отказа с отрицательным результатом, либо по окончании 471-го цикла с положительным результатом, если к этому моменту число зафиксированных отказов было меньше 14. Истинные риски составляют a′ = 0,096; b′ = 0,1. Поскольку элемент, отработавший 20 ч, не может считаться новым, для контроля необходим 471 элемент.

2. Для исходных данных примера 1 определить план контроля по последовательному методу.

Решение. По табл. 37 приложения 7 для заданных Р_a, Р_b, a и b находят а = 0,0289; r₀ = 3,08; r_ус = 14; n₀ = 107; n′ = 277 и подсчитывают n_ус = r_ус / а = 14 / 0,0289 = 485. На основании этих данных строят график последовательного контроля (черт. 13). Для контроля необходимо организовать 277 циклов работы изделия длительностью 20 ч каждый. По мере завершения каждого цикла подсчитывают накопленное число законченных циклов п и накопленное число отрицательных исходов r, а на черт. 13 наносят точки с координатами (r, п), по которым строят ступенчатую линию. На черт. 13 представлены некоторые из возможных реализаций испытаний. Реализация I означает положительный результат испытаний, реализация II - отрицательный. В случае реализации III понадобилось поставить на испытания дополнительно 208 изделий; результат положителен.

1 - линия несоответствия; 2 - линия соответствия

Черт. 13

3. В технических условиях на изделие заданы два уровня средней наработки на отказ Т_a =2000 ч и Т_b =1000 ч, а также риски a = b = 0,1 и параметр формы распределения Вейбулла b = 2. Определить план контроля по последовательному методу.

Решение. Подсчитывают

По табл. 5 приложения 7 для Т_a / Т_b = 4 при a = b = 0,1 находят a = 2,16; r₀ = 1,59; r_ус = 4; (t₀ / Т_a)^b = 0,732; (t′_Σ / Т_a) = 1,09. Далее подсчитывают (t_ус / Т_a)^b = = 4 / 2,16=1,85.

4. В технических условиях на изделие заданы:

λ_a (800 ч) = 0,83 ´ 10^-5 ч^-1;

λ_b (800 ч) = 5,62 ´ 10^-5 ч^-1;

a = b =0,1.

Наработка до отказа распределена по закону Вейбулла с параметром формы b = ²/₃.

Определить план контроля по одноступенчатому методу.

Решение. Проводят пересчет интенсивности отказов в вероятность безотказной работы. С этой целью подсчитывают:

100 t λ_a (t) = 100 ´ 800 ´ 0,83 ´ 10^-5 = 0,664;

100 t λ_b (t) = 100 ´ 800 ´ 5,62 ´ 10^-5 = 4,5.

По табл. 87 приложения 7 при b = ²/₃ находят:

100 (1 - Р_a) = 1 %; Р_a (800) = 0,99;

100 (1 - Р_b) = 6,5 %; Р_b (800) = 0,935.

По табл. 34 приложения 7 находят план контроля: С_a = 1; n = 64; истинные риски a′ = 0,135; b′ = 0,097.

5. Для условий примера 4 определить план контроля по одноступенчатому методу, если наработка до отказа распределена по нормальному закону с коэффициентом вариации υ = 0,2.

Решение. Подсчитывают:

t λ_a (t) = 800 ´ 0,83 ´ 10^-5 = 0,00664;

t λ_b (t) = 800 ´ 5,62 ´ 10^-5 = 0,045.

По табл. 86 приложения 7 находят:

100 (1 - Р_a) = 0,1 %; Р_a (800) = 0,999;

100 (1 - Р_b) = 0,65 %; Р_b (800) = 0,9935.

По табл. 34 приложения 7 находят план контроля: С_a = 1; n = 646; истинные риски a′ = 0,138; b′ = 0,1.

6. В технических условиях задано:

K_гa = 0,96; K_гb = 0,92; a = b = 0,1.

Определить план контроля коэффициента готовности по одноступенчатому методу.

Решение. Подсчитывают

По табл. 90 приложения 7 находят:

С_a = 25; K_гc = 0,943.

7. Испытан один образец восстанавливаемого изделия с экспоненциальным распределением наработки между отказами. Установлены два уровня наработки на отказ Т_a и Т_b = Т_a / 2. Вероятности ошибок должны быть одинаковыми, т.е.g₁ =g₂ =g. Наработка t за время испытаний составила 4 Т_a, число отказов r = 2. Требуется решить вопрос о соответствии или несоответствии изделия заданным требованиям к наработке на отказ и указать наблюдаемый риск как меру ошибочности принятого решения.

Решение. Запишем условия п. 6.1.2 приложения 7 в виде уравнений:

Условие (1): s

или

Условие (2):

или

Пользуясь таблицей χ², легко видеть, что в условиях данного примера удовлетворяется условие (1), причем g = 0,985:

Таким образом выносят решение о соответствии изделий; наблюдаемый риск потребителя  = 0,015.

8. Для контроля надежности ампульных батарей заданы два уровня вероятности безотказной работы P (t), t = 2 ч:

P_a = 0,98 и Р_b = 0,94; a = b = 0,1.

Требуется организовать последовательный контроль по методу Ярлыкова.

Решение. В приложении 7 находим, что указанным данным отвечает план в табл. 43. Из нее получим: п′_a = 93,92; п′_b = 67,13; максимальное число образцов 312. Организуем последовательные циклы наблюдений и фиксируем число проверенных образцов к моменту обнаружения каждого очередного отказа. Испытания заканчиваются с положительным результатом, если после проверки 54 образцов не обнаружат отказов или к моменту обнаружения первого, второго и т.д. одиннадцатого отказа будет проверено 84, 110 и т.д. 312 изделий. Результаты испытаний признают отрицательными, если к моменту обнаружения второго, третьего и т.д. двенадцатого отказа будет проверено не больше 14, 34 и т.д. 312 изделий.

9. Для контроля надежности электропроигрывателей заданы два уровня средней наработки на отказ: Т_a = 3000 ч и Т_b = 1000 ч, а также риски a = b = 0,1.

Определить план контроля по методу Ярлыкова в предположении экспоненциальности распределения.

Решение. В приложении 7 находим, что указанным исходным данным соответствует план в табл. 19. Из таблицы этого плана следует, что t′_Σa / Т_a = 2,0; t′_Σb / Т_a = 1,47. Максимальная наработка соответствует значению t_mах / Т_a = 6,766.

В ходе испытаний непрерывно подсчитывают суммарную наработку к моменту обнаружения каждого очередного отказа. Результаты испытаний признают положительными, если при отсутствии отказов или к моменту обнаружения первого, второго и т.д. двенадцатого отказа относительная суммарная наработка окажется не меньше соответственно 1,131; 1,741; 2,278 и т.д. 6,766. Результаты испытаний признаются отрицательными, если к моменту обнаружения первого, второго и т.д. тринадцатого отказа относительная суммарная наработка окажется не больше соответственно 0,023; 0,231 и т.д. 6,766.

10. Определить планы последовательного контроля с рисками a = b = 0,05 и диапазоны чисел испытуемых изделий N по каждому плану, позволяющие завершить за один агросезон эксплуатационные испытания модернизированных кронштейнов хлопкоуборочной машины с экспоненциальным распределением ресурса, если заданы требуемый средний ресурс кронштейна Т_н = 2000 ч и наработка хлопкоуборочной машины за агросезон t_и = 240 ч.

Решение. На основании п. 1.9 принимаем Т_b = Т_н. Найдем t_и / T_b = 0,12 и по табл. 6 определим искомые планы и диапазоны чисел испытуемых изделий. Зона значений t_и / T_b ≤ 0,12 представляет собой решение задачи и обведена в табл. 6 пунктирной линией.

11. Определить по каким планам последовательного контроля с рисками a = b = 0,2 и при каких числах испытуемых изделий N можно завершить за два агросезона испытания конструктивных элементов хлопкоуборочной машины, ресурс которых распределен по закону Венбулла с параметром формы b = 1,3, если требуемая вероятность безотказной работы конструктивного элемента за срок службы машины Р_н (Т_сл) = 0,9 и отношение наработки хлопкоуборочных машин за сезон испытаний к наработке за сезон в условиях рядовой эксплуатации равно 1,6. Срок службы хлопкоуборочных машин составляет 8 лет.

Решение. На основании п. 1.9 принимаем Р_b (Т_сл) = Р_н (Т_сл). Отношение наработки машины за время испытаний к наработке за срок службы t_и / Т_сл = = 2 ´ 1,6 / 8 = 0,4. Перейдем от Р_b (Т_сл) к требуемой вероятности безотказной работы конструктивного элемента за время испытаний Р_b (t_и):

С другой стороны для распределения Вейбулла справедливо соотношение

Таким образом (t_и / а_b )^b = - 1n [Р_b (t_и)] = 0,032.

Из табл. 6 определим искомые планы и диапазоны чисел испытываемых изделий, отвечающие условию (t_и / а_b )^b ≥ 0,032. Зона, представляющая решение задачи, обведена в табл. 6 сплошной линией.

ПРИЛОЖЕНИЕ 10
Справочное

ПОЯСНЕНИЯ

К п. 1.9

Требование приравнивания нормы показателя надежности (установленной в стандартах и технических условиях) браковочному уровню надежности R_b направлено на максимальное удовлетворение интересов потребителя. В тех случаях, когда это обходится слишком дорого, допускается отступать от этого принципа в пользу изготовителя по согласованию между изготовителем и потребителем.

К п. 1.1.1 приложения 7

Отношения Т_a / Т_b, приведенные в табл. 4, подсчитаны по формуле

где  и  квантили уровней a и 1 - b распределения хи-квадрат с 2 r_пр степенями свободы.

Значения t_max / T_a подсчитаны по формуле

К п. 1.1.2.1 приложения 7

Значения параметров плана подсчитаны по формулам:

Усечение плана осуществлено по одноступенчатому методу.

Продолжительность последовательных испытаний зависит от параметров плана испытаний, фактического значения контролируемого показателя надежности и объема выборки невосстанавливаемых изделий и является величиной случайной. В работе [1] при помощи статистического моделирования исследовано распределение этой величины и установлены для каждого из планов табл. 5 максимальные значения продолжительности испытаний, отнесенные к браковочному уровню контролируемой величины, при которых испытания завершаются принятием решения не менее чем с 80 %-ной вероятностью. Результаты моделирования приведены в табл. 6, которая позволяет в условиях заданной продолжительности испытаний определить необходимый объем выборки.

К п. 1.2.3 приложения 7

Вариант последовательных испытаний с неизвестным параметром формы предложен Хартером и Муром [2].

К п. 1.5 приложения 7

Математической основой для расчета планов [NUT] одноступенчатого контроля (табл. 31) является система уравнений:

где

q = F(t; 1, υ) - диффузионное распределение.

Основой для расчета планов [NUr] (табл. 32) послужило выражение

где

К п. 2.1 приложения 7.

Значения N и С_a, приведенные в табл. 33 - 35, определены путем решения системы из двух уравнений:

причем определение N осуществлено таким образом, что обеспечиваются истинные риски a′ и b′, также приведенные в табл. 33 - 35.

Здесь и далее в пояснениях для упрощения записей переменная t при Р опущена, т.е. P = P (t).

К п. 2.2.1 приложения 7.

Значения параметров планов контроля, приведенные в табл. 36 - 38, подсчитали по формулам:

Ожидаемое число наблюдений до принятия решения при Р = Р_a

К пп. 1.1.2.5 и 2.2.4 приложения 7.

Решение об окончании контроля при помощи последовательных планов Ярлыкова принимают на основании результатов сопоставления общего числа испытанных образцов n^(r) или относительной суммарной наработки t^(r) =  к моменту появления r-го отказа с оценочными уровнями при приемке  или  и забраковании  или .

При этом принимают решение о соответствии установленным требованиям, если к моменту появления r-го отказа окажется, что n^(r) ≥  или t^(r) ≥  и решение о несоответствии установленным требованиям, если окажется, что n^(r) ≤  или t^(r) ≤ .

В отличии от планов Вальда последовательная процедура при планах Ярлыкова имеет верхнюю границу для числа наблюдений п. Это позволяет исключить необходимость планирования усечения, обязательного для планов Вальда, что упрощает организацию контроля и гарантирует заданную достоверность в отличие от вальдовских усеченных планов. В этом случае при r ≤ п испытания завершаются с вероятностью, равной единице.

Оценочные уровни для последовательных планов Ярлыкова найдены при помощи известных выражений для нижних и верхних процентных доверительных пределов при соответствующих законах распределения, а также общих выражений для рисков поставщика a и потребителя b.

В частности, значения оценочных уровней п_a и п_b для контроля показателей типа «вероятность» найдены решением относительно  и  следующей системы уравнений:

В этих формулах, помимо упомянутых величин, использована величина Р_r {×} вероятности достижения величиной n^(r) соответствующей области принятия решения; s = r, начиная с которого возможно забракование.

Значения оценочных уровней  и  для контроля показателей типа «наработка» при экспоненциальном распределении найдены решением, относительно  и  следующей системы уравнений:

где Р_T {×} - вероятность достижения величиной t^(r) области принятия решения;

s = r, начиная с которого возможно забракование.

К п. 5.1. приложения 7

Необходимое число отказов r определяют решением уравнения

где f_1-a (2r, 2r), f_b (2r, 2r) - квантили F-распределения с числом степеней свободы (2r, 2r) и уровнями 1 - a и b соответственно.

Оценочный норматив K_гс определяют по формуле

или

К п. 5.2.2 приложения 7.

Границы зон приемки и браковки определяют по заданным приемочному и браковочному уровням K_гa, K_гb и рискам поставщика и потребителя a и b по формулам:

где

z_a = (1 / K_гa) - 1; z_b = (1 / K_гb) - 1.

Минимальное число отказов, при котором может быть вынесено решение о соответствии или несоответствии изделия требованиям, определяют по формуле

К п. 6 приложения 7.

Контроль по данным эксплуатационных наблюдений обычно проводят при помощи доверительных границ. Применение доверительных границ позволяет после принятия решения определить наблюдаемые риски поставщика  или потребителя  вместо задаваемых рисков a и b, применяемых для планирования наблюдений. Использование  и  позволяет охарактеризовать вероятность ошибочности принятого решения с учетом не только плана, но и результата наблюдений, что, как правило, увеличивает уверенность в правильности этих решений (поскольку  ≤ a,  ≤ b). Величина  позволяет различать лучшие и худшие изделия среди прошедших контроль, разделять их по сортам и т.п. Величина  позволяет потребителю обоснованно предъявлять поставщику претензии (рекламации) по уровню надежности на этапе эксплуатации изделий. Контроль по доверительным границам применим для любых показателей, в том числе комплексных показателей - функций многих переменных [3].

ЛИТЕРАТУРА

1. М.Б. Фарберман, Р.Д. Берштин, С.С. Дмитриченко «Планирование объемов последовательных испытаний деталей машин на долговечность». Вестник машиностроения, № 8, 1987, С. 3 6.

2. Harter H.L., Moore A.H. An Evaluation of Exponentiol and Weibull Test Plans 1EEE Transactions on Reliability, Vol. R - 25, N 2, June 1976, p. 100 104.

3. Надежность технических систем: Спр. Ю.К. Беляев, В.А. Богатырев, В.В. Болотин и др. Под ред. И.А. Ушакова. М.: Радио и связь, 1985.

ПРИЛОЖЕНИЕ 11
Справочное

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ О СООТВЕТСТВИИ

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН

Министерством автомобильной промышленности СССР, Государственным комитетом СССР по стандартам

ИСПОЛНИТЕЛИ

Е.И. Бурдасов, канд. техн. наук; А.И. Кубарев, канд, техн. наук (руководители темы); С.Ф. Безверхий, канд. техн. наук; В.А. Резниченко, канд. техн. наук; В.П. Антипцев, канд. техн. наук; Р.А. Розов, канд. техн. наук; В.П. Шалдыкин, канд. техн. наук, Н.Н. Дворникова; М.П. Кузнецова; B.Л. Соболев, канд. техн. наук; И.З. Аронов, канд. техн. наук; А.А. Фортунин; Т.Н. Шаманова; Н.И. Федорова; М.В. Журцев; И.Л. Белкин, канд. техн. наук; В.Н. Дымчишин, канд. техн. наук; М.Д. Мишина; В.П. Важдаев, канд. техн. наук; С.Г. Стопалов, канд. техн. наук; О.Н. Шейнина; C.С. Дмитриченко, д-р техн. наук; Р.Д. Берштин, канд. техн. наук; М.Б. Фарберман; В.А. Лесли; Э.В. Дзирхал, канд. техн. наук; М.И. Розно; В.А. Лапидус, канд. техн. наук; Н.Е. Ярлыков, канд. техн. наук; С.А. Платонов; В.В. Баринова; В.П. Стрельников, канд. техн. наук; В.В. Садовой; И.А. Кроль, канд. техн. наук; Э.Ф. Капанец, канд. техн. наук; Г.И. Передкова, канд. техн. наук; А.Л. Раскин, канд. техн. наук; Н.О. Демидович, канд. техн. наук; Т.М. Костюкова

2. ВНЕСЕН Министерством автомобильной промышленности СССР

Зам. министра А.В. Бутузов

3. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 24.12.87 № 4889

4. Срок первой проверки 1993 г., периодичность проверки 5 лет.

5. Стандарт соответствует СТ СЭВ 4492-84, СТ СЭВ 5041-85, СТ СЭВ 1193-78 в части, указанной в приложении 11

6. Введен впервые

Содержание