Руководство по планированию, выполнению, анализу, представлению отчетной документации об испытаниях приведено в МЭК 60300-3-5. Описание условий испытаний приведено в МЭК 60605-2 и МЭК 60300-3-5.
Все рассматриваемые виды испытаний могут быть адаптированы к требованиям высокой безотказности и более короткого периода времени до выхода на рынок. Сведения о выполняемых задачах, окружающей среде на стадиях жизненного цикла и условиях испытаний приведены ниже.
- Данные о назначении оборудования используют при определении требований к окружающей среде и могут быть определены из требований к эксплуатации оборудования или системы. Если эта информация не представлена в исходной договорной документации, то она может быть выведена из задач, выполняемых для требований оборудования или к окружающей среде. Термин "оборудование" использован вместо более подходящего термина "объект", что соответствует терминологии ссылочных стандартов.
- Следует использовать ранее полученные данные о применении аналогичного оборудования и платформ, на которых оно закреплено с учетом места размещения оборудования на платформе. Каждое значимое событие жизненного цикла оборудования должно быть рассмотрено, в том числе: транспортировка, погрузочно-разгрузочные работы, установка и испытания; такое рассмотрение проводят для платформ и условий их эксплуатации.
- При проведении испытаний должны быть учтены условия окружающей среды (для испытаний на повышение безотказности, квалификационных и приемочных испытаний). Все типы испытаний проводят под воздействием соответствующих условий, характерных для условий эксплуатации оборудования.
- Уровень нагрузок при испытаниях получают посредством анализа задач, выполняемых оборудованием и условий эксплуатации.
- если оборудование разработано для одного применения с единственной задачей или повторяющимися задачами одного типа, то имеет место простое отношение между характеристиками испытаний, задачи и окружающей среды на стадиях жизненного цикла оборудования. Условия испытаний должны имитировать нагрузки при выполнении задач;
- для оборудования, выполняющего несколько задач, действующего в нескольких видах условий, испытания должны быть построены с учетом задач, выполняемых оборудованием в процессе жизненного цикла. С целью получения условий испытаний, близких к реальным, и задания уровней испытаний фактические условия окружающей среды (особенно температура и вибрация) должны быть измерены там, где оборудование должно быть установлено при эксплуатации;
- если в процессе испытаний в конструкцию оборудования внесены изменения, после внесения изменений суммарная наработка должна быть обнулена, если иное не оговорено сторонами, участвующими в испытаниях (поставщиками и потребителями), что должно быть установлено в отчете об испытаниях (см. МЭК 60300-3-5).
5.2 Общие характеристики плана испытаний
Все планы испытаний и критерии принятия решений основаны на одной из двух характеристик:
- приемочное количество отказов за установленную наработку в процессе испытаний;
- приемочная наработка при установленном количестве отказов в процессе испытаний.
Детальное описание критериев для планов испытаний, а также их вариантов приведено в 6.3, 7.3, 8.4 и 9.3.
Для применения статистических процедур, установленных в настоящем стандарте, необходимо регистрировать следующие данные:
- наблюдаемое количество отказов;
- суммарная наработка.
При необходимости в условиях предположения, приведенного в 4.1, также регистрируют
- время появления каждого отказа.
Несмотря на то что термин "время" использован в настоящем стандарте, он может быть заменен аналогичными мерами продолжительности периода функционирования объекта в процессе испытаний, например длиной пути, циклом функционирования, начальным и конечным циклами функционирования и т.д. (см. МЭК 60605-2).
Суммарную наработку T* рассчитывают как сумму наработок всех испытываемых объектов. При наличии в процессе испытаний более одного отремонтированного объекта суммарная наработка представляет собой сумму наработок всех испытываемых объектов, за исключением времени, потраченного на их ремонт, и времени простоев.
При одновременном начале испытаний n объектов, суммарную наработку в процессе испытаний рассчитывают по следующей формуле:
T* = n·t* для испытаний с заменой отказавших объектов;
для испытаний без замены отказавших объектов;где
n - количество испытываемых объектов о начале испытаний;
t* - продолжительность (усеченных) испытаний;
ti - наработка объекта до отказа;
r - количество отказавших объектов.
Необходимо контролировать объекты в порядке замены отказа в процессе испытаний объектов, регистрировать суммарную наработку и при необходимости наработку отказа каждого объекта (см. 5.3).
Объекты могут испытывать одновременно или последовательно. Рекомендуемый объем выборки n >= 1 и n >= r0 + 1 с заменой объектов (см. 6 и 10) и n >= c + 1 без замены (см. 7, 8 и 9).
Календарное время используют для указания времени испытаний, в которых одновременно испытывают более одного объекта (см. 9).
Руководство по расчету суммарной наработки в случае, когда объекты испытаний поступают на испытания после начала испытаний или когда объекты снимают с испытаний до завершения испытаний (цензурированные наработки), приведено в МЭК 60300-3-5 и МЭК 60605-4:2001, приложение C.
Суммарную наработку обычно рассчитывают как общее время функционирования объектов. Если в программу испытаний необходимо включить другие режимы эксплуатации, такие как "холостой ход" или "в резерве", например в циклических испытаниях, то это должно быть установлено и согласовано до начала испытаний (см. МЭК 60605-2).
5.5 Количество отказов
В настоящем стандарте результат испытаний характеризуют наработкой и количеством отказов в процессе испытаний. На практике последствия отказов достаточно разнообразны. По этой причине следует учитывать критичность отказов, из-за чего испытания могут быть завершены даже при отсутствии превышения предельного количества отказов. С другой стороны, могут возникнуть отказы с такими незначительными последствиями, что их рассматривают как неучитываемые в процессе испытаний. Все отказы должны быть учтены, за исключением случаев, когда отказы квалифицируют как неучитываемые, т.е. за исключением тех отказов, которые вызваны факторами, не имеющими отношения к безотказности объекта в процессе испытаний. Правила классификации отказов должны быть разработаны сторонами до начала испытаний (МЭК 60300-3-5). Изменение классификации отказов требует соглашения между сторонами и должно быть отражено в отчете об испытаниях.
6.1 Общие сведения
Для последовательных планов испытаний существуют правила принятия решений о приемке, отклонении и продолжении испытаний, которые применяют в процессе испытаний. Планы установлены с помощью установленных значений рисков первого и второго рода и разрешающего отношения. Для реализации плана испытаний необходимо определить значение m0. Обзор планов испытаний приведен в 6.4. Планы испытаний, соответствующие кривые оперативных характеристик и объем испытаний приведены в приложениях A и D. Примеры и математическое обоснование приведены в приложении E. Для облегчения сопоставления планов испытаний типа C и комплексных планов испытаний могут быть использованы графики, приведенные в приложении D. Описание итеративной процедуры планов испытаний приведено в приложении K.
6.2 Общая процедура испытаний
Процедура испытаний должна включать следующие действия:
- определение условий окружающей среды для проведения испытаний на основе анализа условий испытаний (см. 5.1 и МЭК 60300-3-5:2001);
- определение m0 в соответствии с установленными требованиями или соглашениями;
- назначение рисков
- выбор значений
- определение
- выполнение плана и применение критериев принятия решения согласно 6.3.
В процессе испытаний к суммарной наработке и количеству отказов применяют критерии приемки и отклонения в интервалах испытаний, не превосходящих длины цикла испытаний или в интервалах наблюдений (см. 5.1, 7.3.1 МЭК 60300-3-5:2001). Применимы следующие критерии:
В таблице 2 указаны характеристики планов испытаний, приведенные в приложениях A и D. В этих приложениях для каждого плана испытаний приведены: график и таблица, используемые для принятия решений, график кривой оперативной характеристики и средняя наработка, необходимая для принятия решения.
Таблица 2
в приложениях A и D
7.1 Общие положения
В планах испытаний, ограниченных по наработке или количеству отказов, применяются правила принятия решения о приемке или отклонении на основе сопоставления суммарной наработки или количества отказов с критериями приемки или отклонения. Планы испытаний характеризуются заданными значениями рисков первого и второго рода и разрешающего отношения. Для реализации плана испытаний должно быть установлено значение m0.
Существуют четыре типа испытаний, ограниченных по наработке или количеству отказов:
- испытания с фиксированной наработкой с заменой отказавших объектов;
- испытания с фиксированной наработкой без замены отказавших объектов;
- испытания с фиксированным количеством отказов с заменой отказавших объектов;
- испытания с фиксированным количеством отказов с заменой отказавших объектов;
Планы испытаний приведены в 7.4. Оперативные характеристики и объем испытаний приведены в приложении B. Примеры и математическое обоснование приведены в приложении G.
7.2 Общая процедура испытаний
Процедура испытаний включает следующие действия:
- определение условий окружающей среды для проведения испытаний (см. 5.1 и МЭК 60300-3-5:2001);
- определение m0 в соответствии с требованиями или соглашениями;
- выбор значений рисков первого и второго рода
- выбор подходящего плана испытаний из таблицы 3 с учетом приложения B;
- выбор
- реализация плана и применение критерия принятия решения согласно 7.3.
Применяют следующие критерии принятия решения:
В таблице 3 приведены характеристики планов испытаний, ограниченных по наработке или количеству отказов. Наработку суммируют либо до достижения
Таблица 3
8.1 Общие положения
Альтернативные планы испытаний, ограниченные по наработке или количеству отказов, имеют правила принятия решения о приемке/отклонении, основанные на достижении значения суммарной наработки или превышении количества отказов. Планы испытаний зависят от выбранных значений рисков и продолжительности испытаний. Продолжительность испытаний выбирают независимо от
Вычисленное разрешающее отношение используют для анализа планов испытаний. Для применения плана испытаний необходимо установить значение
Также возможен выбор различных параметров плана испытаний и определение неизвестных параметров, как указано в приложениях C и I.
Графики для определения параметров плана испытаний и соответствующие кривые оперативных характеристик приведены в приложении C. Примеры и математическое обоснование приведены в приложении I.
Процедуры, представленные в приложении C, применимы непосредственно к планам испытаний:
- с заменой отказавших объектов, если время замены или ремонта пренебрежимо мало;
- без замены отказавших объектов при выполнении условия:
.В таких случаях
.Однако процедуры могут быть применены и к испытаниям:
- с заменой отказавших объектов, если на замену или ремонт затрачено продолжительное время;
- без замены отказавших объектов при выполнении условия:
.В таких случаях используют формулу, содержащую суммарную наработку
В приложении C приведены процедуры выбора планов испытаний и соответствующие примеры.
8.3 Общая процедура испытаний
Процедура испытаний должна включать следующие действия:
- определение условий окружающей среды для проведения испытаний, основанное на анализе подходящих условий испытаний (см. 5.1 и МЭК 60300-3-5:2001);
- определение
- выбор значений рисков первого и второго рода
- разработка плана испытаний в соответствии с приложениями C и I и графиками, приведенными в приложении C;
- анализ плана испытаний главным образом на основе разрешающего отношения D и при необходимости последующая модификация значений устанавливаемых параметров;
- осуществление испытаний до получения установленного значения суммарной наработки
или до превышения допустимого количества отказов c и применение критериев принятия решения согласно 8.4.Применяют следующие критерии принятия решений:
9 Испытания без замены отказавших объектов с ограниченным календарным временем по наработке или количеству отказов
9.1 Общие положения
В планах испытаний, ограниченных по календарному времени, наработке или количеству отказов, применяют правила принятия решения о приемке или отклонении на основе полученной суммарной наработки или превышению допустимого количества отказов. Планы испытаний различаются по значениям рисков первого и второго рода и разрешающих отношений. При применении плана испытаний необходимо установить значение
Так как не происходит замены отказавших объектов, количество объектов в процессе испытаний, как правило, изменяется и суммарная наработка не является существенным показателем. Для планов испытаний на соответствие установленным требованиям в виде установленной доли успеха следует использовать таблицу 2 МЭК 61123.
Однако если объем испытаний значительно больше количества отказавших объектов, могут быть использованы планы испытаний, ограниченных по наработке или количеству отказов (см. 7).
Примеры и математическое обоснование приведены в приложении J.
9.2 Общая процедура испытаний
Процедура испытаний должна включать следующие действия:
- определение условий окружающей среды в процессе испытаний на основе 5.1 и МЭК 60300-3-5:2001;
- определение значения
- выбор значений рисков
- выбор времени завершения испытаний
- выбор подходящего плана испытаний по таблице 2 МЭК 61123, с учетом полученного значения q0, и определение значения n для установления приемлемого значения c;
- осуществление испытаний и применение критерия принятия решения в соответствии с 9.3.
По результатам испытаний принимают решение:
9.4.1 Общие положения
При использовании таблицы 2 МЭК 61123 применяют две процедуры. Первую процедуру, приведенную в 9.4.2, применяют, если установлено значение максимальной суммарной наработки. Вторую процедуру, приведенную в 9.4.3, применяют, если установлено максимальное количество отказов.
Определяют значения допустимой доли отказов p0 и q0
где
следовательно,
где p0 - допустимая доля отказов;
q0 - допустимая доля успехов, q0 = 1 - p0.
Примечание 1 - Значения p0 или q0 устанавливают в соответствии с МЭК 61123, но в данном случае p0 определяют по установленному значению m0 (или
Примечание 2 - Значение p0 представляет собой вероятность отказа 1 - R(t) для
Примечание 3 - В процедурах может быть использовано только произведение nt*.
Процедура испытаний должна включать следующие действия:
a) выбор
(в соответствии с таблицей 2 МЭК 61123);b) вычисление p0 в соответствии с (1);
c) корректировка
d) выбор соответствующего плана испытаний по таблице 2 МЭК 61123, удовлетворяющего установленным D и
Процедура испытаний должна включать следующие действия:
a) выбор плана испытаний по таблице 2 МЭК 61123, удовлетворяющего установленным D и
b) вычисление
10.1 Общие положения
Для планов комбинированных испытаний линия принятия решения об отклонении является горизонтальной прямой, соответствует приемке и представляет собой кривую (см. таблицу 1). Поэтому приемка объектов испытаний с высокой безотказностью произойдет достаточно быстро, в то время как объекты с большим количеством ранних отказов не будут отклонены немедленно. Такие планы испытаний подходят для анализа и корректировки с помощью программы TAAF, так как в данном случае доступно больше информации о режимах отказов, чем при последовательных испытаниях. Планы испытаний получают с помощью итеративной процедуры, описанной в приложении K.
10.2 Общая процедура испытаний
Процедура испытаний должна включать следующие действия:
- определение условий окружающей среды в процессе испытаний на основе анализа подходящих условий испытаний (см. 5.1 и МЭК 60300-3-5:2001);
- определение значения m0 в соответствии с требованиями или соглашениями;
- выбор значений рисков первого и второго рода
- выбор подходящего плана испытаний по таблице 4 приложения D;
- определение приемочного значения суммарной наработки (критерия приемки)
- выполнение плана и применение критериев принятия решений в соответствии с 10.3.
К суммарной наработке и количеству отказов применяют критерии приемки и отклонения в процессе испытаний, в интервалах испытаний, не превосходящих длины цикла испытаний или в интервалах наблюдения (см. МЭК 60300-3-5:2001: 5.1, 7.3.1).
Критерии принятия решений:
10.4 Планы испытаний
Таблица 4
(в соответствии с приложением D)
Руководство по условиям испытаний и проведение испытаний приведено в 5.1 МЭК 60300-3-5 и МЭК 60605-2.
При представлении результатов испытаний необходимо привести следующую информацию:
- условия испытаний (см. 5.1 и МЭК 60300-3-5);
- объекты испытаний, количество испытываемых объектов, объекты, замененные в процессе испытаний;
- использованный план испытаний;
- заданное значение
- установленные или аналитически полученные параметры плана испытаний, например: значения рисков первого и второго рода, значение разрешающего отношения, суммарной наработки до завершения испытаний, приемочного количества отказов;
- истинные параметры плана испытаний (при необходимости);
- зафиксированное в процессе испытаний количество отказов и обоснование каждого случая классификации отказа как не учитываемого;
- определенная суммарная наработка, особенно при проведении циклических испытаний или испытаний с несколькими задачами;
- суммарная наработка в момент завершения испытаний;
- результаты анализа, проведенного каким-либо иным способом (при необходимости);
- выводы.
(обязательное)
Примечание 1 - См. раздел 6.
Примечание 2 - В данном приложении использованы обозначения в соответствии с 3.2
![]() Рисунок A.1 - Линии принятия решений о приемке и отклонении
для плана испытаний A.1 <*>
--------------------------------
<*> Здесь и далее: 1 - линия принятия решения о приемке; 2 - линия принятия решения об отклонении; 3 - завершение испытаний; 4 - продолжение испытаний.
Таблица A.1
Линии приемки и отклонения для плана испытаний A.1
![]() Рисунок A.2 - Кривая оперативной характеристики
![]() Рисунок A.3 - Взаимосвязь
![]() Рисунок A.4 - Линии принятия решений о приемке и отклонении
Таблица A.2
Линии приемки и отклонения для плана испытаний A.2
![]() Рисунок A.5 - Кривая оперативной характеристики
![]() Рисунок A.6 - Взаимосвязь
![]() Рисунок A.7 - Линии приемки и отклонения
Таблица A.3
Линии приемки и отклонения для плана испытаний A.3
![]() Рисунок A.8 - Кривая оперативной характеристики
![]() Рисунок A.9 - Взаимосвязь
![]() Рисунок A.10 - Линии приемки и отклонения
Таблица A.4
Линии приемки и отклонения для плана испытаний A.4
![]() Рисунок A.11 - Кривая оперативной характеристики
![]() Рисунок A.12 - Взаимосвязь
![]() Рисунок A.13 - Линии приемки и отклонения
Таблица A.5
Линии приемки и отклонения для плана испытаний A.5
![]() Рисунок A.14 - Кривая оперативной характеристики
![]() Рисунок A.15 - Взаимосвязь с
![]() Рисунок A.16 - Линии приемки и отклонения
Таблица A.6
Линии приемки и отклонения для плана испытаний A.6
![]() Рисунок A.17 - Кривая оперативной характеристики
![]() Рисунок A.18 - Взаимосвязь с
![]() Рисунок A.19 - Линии приемки и отклонения
Таблица A.7
Линии приемки и отклонения для плана испытаний A.7
![]() Рисунок A.20 - Кривая оперативной характеристики
![]() Рисунок A.21 - Взаимосвязь с
![]() Рисунок A.22 - Линии приемки и отклонения
Таблица A.8
Линии приемки и отклонения для плана испытаний A.8
![]() Рисунок A.23 - Кривая оперативной характеристики
![]() Рисунок A.24 - Взаимосвязь с
![]() Рисунок A.25 - Линии приемки и отклонения
Таблица A.9
Линии приемки и отклонения для плана испытаний A.9
![]() Рисунок A.26 - Кривая оперативной характеристики
![]() Рисунок A.27 - Взаимосвязь с
(обязательное)
ПО НАРАБОТКЕ ИЛИ КОЛИЧЕСТВУ ОТКАЗОВ
Примечание 1 - См. раздел 7.
Примечание 2 - В данном приложении использованы обозначения, приведенные в 3.2.
Примечание 3 - Для показателей, отображающих среднюю наработку, прямые линии (наклонная линия, берущая начало в начале координат, и горизонтальная линия) характеризуют испытания с заменой отказавших объектов, ограниченные по количеству отказов. Кривые, асимптотически приближающиеся к обеим горизонтальным прямым, характеризуют испытания с заменой, ограниченные по наработке.
B.1 Планы испытаний B.1 - B.4
![]() Рисунок B.1 - Кривые оперативных характеристик
![]() Рисунок B.2 - План B.1 - Средняя наработка
до принятия решения
![]() Рисунок B.3 - План B.2 - Средняя наработка
до принятия решения
![]() Рисунок B.4 - План B.3 - Средняя наработка
до принятия решения
![]() Рисунок B.5 - План B.4 - Средняя наработка
до принятия решения
B.2 Планы испытаний B.5 - B.8
![]() Рисунок B.6 - Кривые оперативных характеристик
![]() Рисунок B.7 - План B.5 - Средняя наработка
до принятия решения
![]() Рисунок B.8 - План B.6 - Средняя наработка
до принятия решения
![]() Рисунок B.9 - План B.7 - Средняя наработка
до принятия решения
![]() Рисунок B.10 - План B.8 - Средняя наработка
до принятия решения
B.3 Планы испытаний B.9 - B.11
![]() Рисунок B.11 - Кривые оперативных характеристик
![]() Рисунок B.12 - План B.9 - Средняя наработка
до принятия решения
![]() Рисунок B.13 - План B.10 - Средняя наработка
до принятия решения
![]() Рисунок B.14 - План B.11 - Средняя наработка
до принятия решения
B.4 Планы испытаний B.12, B.13
![]() Рисунок B.15 - Кривые оперативных характеристик
для планов испытаний B.12 и B.13
![]() Рисунок B.16 - План B.12 - Средняя наработка
до принятия решения
![]() Рисунок B.17 - План B.13 - Средняя наработка
до принятия решения
(обязательное)
ПО НАРАБОТКЕ ИЛИ ПО КОЛИЧЕСТВУ ОТКАЗОВ
Примечание 1 - См. раздел 8.
Примечание 2 - В данном приложении использованы обозначения, указанные в 3.2.2
C.1 Общий случай, определение c и D
Данная процедура особенно подходит для тех случаев, когда заданы следующие параметры планов испытаний:
- наработка (продолжительность испытаний), предполагаемая одинаковой для всех объектов испытаний и рассматриваемая как критерий завершения испытаний
- количество объектов испытаний n;
- равные значения заданных рисков поставщика и потребителя
- максимальное значение разрешающего отношения (если необходимо).
На основе этих параметров фактическое значение разрешающего отношения D и приемочное количество отказов c определяют по графикам приложения C.4, как указано ниже.
Если полученное фактическое значение разрешающего отношения D превышает установленное максимальное значение или является соответствующим, то увеличивают продолжительность испытаний или изменяют другие параметры испытаний. Пересмотр и пересчет параметров происходит до тех пор, пока они не будут удовлетворять установленным условиям испытаний.
a) Общая процедура
Вычисляют
,Если
b) Процедура при
1) На графике C.1 находят кривую, ближайшую к точке (
2) По графику C.2, используя соответствующую кривую оперативной характеристики, определяют истинное значение рисков
соответственно.
c) Процедура при
1) По графику C.3 определяют точку (
2) Определяют
(используя округление).
В дополнение к
значения рисков
разрешающее отношение D;
значения рисков
разрешающее отношение D.
- используя значение
;- используя значение
либо продолжительность .![]() количество отказов c изменяется от 1 до 8 как функция
среднего количества отказов
![]() ![]() от 0 до 8, вероятности приемки Pa как функции истинного
(неизвестного) среднего количества отказов
![]() количества отказов
![]() ![]() количество отказов
как функциясреднего количества отказов для рекомендованных значений
![]() (обязательное)
И ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПЛАНЫ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ
Примечание 1 - В данном приложении использованы обозначения в соответствии с 3.2.2.
D.1 Общие положения
Планы комбинированных испытаний имеют преимущества планов испытаний, ограниченных по наработке или количеству отказов (планы испытаний типа B, см. раздел 7) и планов последовательных испытаний (см. 6). Они позволяют сократить продолжительность испытаний для объектов, обладающих высокой безотказностью. Эти планы требуют такого же внимания, как и планы последовательных испытаний.
В приложении D приведены планы испытаний, перечисленные в таблицах D.1 и D.2
Таблица D.1
Таблица D.2
Для каждого плана испытаний указаны:
- линии приемки и отклонения как для количества отказов r, так и для функции нормированной суммарной наработки T*/m0;
- средняя наработка
- средняя суммарная наработка
- оперативная характеристика Pa, как функция нормированной суммарной наработки T*/m0.
Для облегчения сравнения планов испытаний типа C и типа D их представляют на одних и тех же графиках.
![]() Рисунок D.1 - Линии приемки и отклонения
Таблица D.3
Линии приемки и отклонения
![]() Рисунок D.2 - Зависимость
![]() Рисунок D.3 - Зависимость
![]() Рисунок D.4 - Оперативная характеристика Pa
Таблица D.4
![]() Рисунок D.5 - Линии приемки и отклонения
Таблица D.5
Линии приемки и отклонения
![]() Рисунок D.6 - Зависимость
![]() Рисунок D.7 - Зависимость
от m/m0![]() Рисунок D.8 - Оперативная характеристика Pa
Таблица D.6
Значения
и Pa
![]() Рисунок D.9 - Линии приемки и отклонения
Таблица D.7
Линии приемки и отклонения
![]() Рисунок D.10 - Зависимость
![]() Рисунок D.11 - Зависимость
от m/m0![]() Рисунок D.12 - Оперативная характеристика Pa
Таблица D.8
Значения
и Pa
![]() Рисунок D.13 - Линии приемки и отклонения
Таблица D.9
Линии приемки и отклонения
![]() Рисунок D.14 - Зависимость
![]() Рисунок D.15 - Зависимость
от m/m0![]() Рисунок D.16 - Оперативная характеристика Pa
Таблица D.10
Значения
и Pa
![]() Рисунок D.17 - Линии приемки и отклонения
Таблица D.11
Линии приемки и отклонения
![]() Рисунок D.18 - Зависимость
![]() Рисунок D.19 - Зависимость
от m/m0![]() Рисунок D.20 - Оперативная характеристика Pa
Таблица D.12
Значения
и Pa
![]() Рисунок D.21 - Линии приемки и отклонения
Таблица D.13
Линии приемки и отклонения
![]() Рисунок D.22 - Зависимость
![]() Рисунок D.23 - Зависимость
от m/m0![]() Рисунок D.24 - Оперативная характеристика Pa
Таблица D.14
Значения
и Pa
![]() Рисунок D.25 - Линии приемки и отклонения
Таблица D.15
Линии приемки и отклонения
![]() Рисунок D.26 - Зависимость
![]() Рисунок D.27 - Зависимость
от m/m0![]() Рисунок D.28 - Оперативная характеристика Pa
Таблица D.16
Значения
и Pa
![]() Рисунок D.29 - Линии приемки и отклонения
Таблица D.17
Линии приемки и отклонения
![]() Рисунок D.30 - Зависимость
![]() Рисунок D.31 - Зависимость
от m/m0![]() Рисунок D.32 - Оперативная характеристика Pa
Таблица D.18
Значения
и Pa
(справочное)
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ
В дополнение к обозначениям, приведенным в 3.2.2, использованы следующие обозначения:
A - постоянная;
B - постоянная;
a - ордината точки пересечения линии приемки с осью r;
b - угловой коэффициент (тангенс угла наклона) линий приемки и отклонения;
b* - b* = b·m0;
c - ордината точки пересечения линии отклонения с осью r;
Er - среднее количество отказов;
Et - математическое ожидание среднего арифметического наработок n объектов испытаний;
h - итеративная переменная для получения кривых оперативных характеристик;
h0 - параметр для вычисления Er;
h1 - параметр для вычисления Et;
P(r) - вероятность того, что произойдет r отказов за T*;
P0(r) - вероятность того, что произошло r отказов при суммарной наработке T* и m = m0;
P1(r) - вероятность того, что произошло ровно r отказов при суммарной наработке T* и m = m1;
Pr(r) - отношение вероятностей P1(r) и P0(r);
s - параметр для вычисления Er;
t* - продолжительность испытаний с ограниченной продолжительностью;
Проводят испытания объема n = 500 с заменой отказавших объектов. По соглашению между поставщиком и потребителем установлены следующие значения:
и , D = 3.Необходимые вычисления:
.Суммарная наработка для 500 компонентов T* = nt* = 500t*,
где t* - продолжительность испытаний каждого объекта.
Выбранным значениям
Каждый отказ представляют на графике в виде:
, при этом отмечают:- отклонение - на линии отклонения или выше ее;
- продолжение испытаний - между линиями приемки и отклонения;
- приемку - на линиях приемки или ниже ее.
Линии приемки и отклонения заданы следующими уравнениями (см. таблицу E.2):
Линия отклонения:
и .Линии приемки:
и .Абсцисса может быть выражена не в значениях
.Построение графика можно заменить добавлением к таблице A.3 двух колонок, в которых приводят значения
и где величины в квадратные скобках представляют собой заданные значения.Обработку результатов последовательных испытаний облегчает применение программных средств, работающих с электронными таблицами и графиками.
Результаты последовательных испытаний с фиктивными данными приведены в таблице E.1 и на графике E.1. Сведения о применении электронных таблиц и соответствующих программных средств приведены в приложении F.
Таблица E.1
Пример результатов последовательных испытаний A.3
(фиктивные данные)
![]() Рисунок E.1 - Пример плана последовательных испытаний A.3:
, D = 3, m0 = 1,11·106h, в координатах ![]() E.3 Математическое обоснование плана последовательных испытаний
E.3.1 Определение плана испытаний
Для объекта испытаний, при неизвестном m, вероятность того, что произойдет r отказов за суммарную наработку в процессе последовательных испытаний T*, имеет вид:
. (E.1)Гипотеза состоит в том, что m >= m0, против альтернативы m < m0. Проверка может быть произведена с помощью последовательного критерия отношения правдоподобия Вальда (SPRT) [4] последовательным планом проверки гипотезы H0 : m = m0 против гипотезы H1 : m = m1.
Для этого необходимо выполнение следующих условий:
- вероятность приемки m < m1 меньше или равна риску потребителя
- вероятность отклонения m >= m0 меньше или равна риску поставщика
В процессе испытаний вероятностное отношение [см. формулу (E.5)] имеет вид:
P(r) = P1(r)/P0(r). (E.2)
Вероятность того, что произойдет r отказов за суммарную наработку в процессе последовательных испытаний T*, если истинное значение m равно m1:
. (E.3)Вероятность того, что произойдет r отказов за суммарную наработку в процессе последовательных испытаний T*, если истинное значение m равно m0:
. (E.4)Тогда вероятностное отношение:
Это значение рассматривают по отношению к двум постоянным A и B:
Вероятностное отношение подсчитывают непрерывно в процессе испытаний и сравнивают с заданными константами A и B, при этом если:
- Pr(r) <= B, принимают решение о приемке и завершают испытания;
- Pr(r) >= A, принимают решение об отклонении и завершают испытания;
- B <= Pr(r) <= A, принимают решение о продолжении испытаний.
Постоянные A и B вычисляют следующим образом:
Постоянная A включает в себя коэффициент коррекции (D + 1)/(2D). Данный коэффициент используют для большего соответствия установленным значениям рисков (см. [4]). Здесь D - разрешающее отношение
. (E.9)Натуральный логарифм от обеих сторон неравенства (E.10) дает:
Преобразуя неравенство (E.11) путем добавления к каждому члену неравенства
и деления на ln(D), получаем следующее неравенство: (E.12)Это неравенство можно представить в виде:
a + bT* < r < c + bT*, (E.13)
где (a + bT*) - линия приемки, (c + bT*) - линия отклонения:
, (E.14) , (E.15) (E.16)Суммарную наработку
Количество отказов, при котором испытания завершают, определяют с помощью отношения:
Для определения квантилей распределения
или программные средства, работающие с электронными таблицами и статистическими функциями. Значение r0 определяют при получении двух функций распределения . (E.19)E.3.2 Определение кривой оперативной характеристики
Кривую оперативной характеристики определяют по следующей аппроксимирующей ее формуле [4]:
Значение h находят из следующего равенства:
E.3.3 Определение средней наработки
a) Испытания с заменой отказавших объектов
Среднюю наработку при n > 1 в испытаниях с заменой отказавших объектов рассчитывают следующим образом.
Находят среднее количество отказов для принятия решения:
где
, (E.24)Математическое ожидание среднего арифметического наработок n объектов для принятия решения
. (E.27)Отношение средней наработки к m0 для испытаний с заменой отказавших объектов с учетом того, что
:b) Испытания без замены отказавших объектов
В испытаниях без замены отказавших объектов средняя наработка для принятия решения при n >= r0 имеет вид:
, (E.29)где Er находят по формуле (E.26).
E.4 Линии границ и координаты
В таблице E.2 приведены крайние значения координат граничных линий и постоянные для определения линии приемки
и отклонения , где .Таблица E.2
(справочное)
ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ ЭЛЕКТРОННЫЕ ТАБЛИЦЫ
F.1 Обозначения
Вместе с обозначениями, приведенными в 3.2.2 и в приложении E.1, в данном приложении использованы следующие обозначения:
a - ордината точки пересечения линии приемки с осью r;
b - тангенс угла наклона линий приемки и отклонения;
b* - b·m0;
c - ордината точки пересечения линии отклонения с осью r,
n - количество объектов испытаний;
Et - математическое ожидание среднего арифметического наработок n объектов испытаний;
Er - среднее количество отказов.
Примечание - В электронных таблицах вместо символа T* использован символ T, что вызвано ограничениями редактора формул программного средства, работающего с электронными таблицами.
F.2 Построение плана последовательных испытаний с помощью программных средств
F.2.1 Построение плана последовательных испытаний
Планы испытаний, линии принятия решения, а также наработка, при которой завершают испытания, могут быть рассчитаны и оптимизированы с помощью программных средств, использующих электронные таблицы и содержащих методы статистической обработки данных.
Современные программные средства, такие как электронные таблицы, облегчают построение и использование графиков кривых, особенно в случаях, когда получение искомой информации при ручном анализе данных с помощью заполняемых вручную таблиц и построенных вручную графиков вызывает затруднение.
Преимущество электронных таблиц заключается в том, что в них заложена возможность математической и статистической обработки и анализа многих важных параметров, таких как: риск поставщика и потребителя (
Пример, приведенный в приложении F.3, демонстрирует поэтапное построение электронной таблицы для последовательного критерия отношения правдоподобия (SPRT).
Планы испытаний, приведенные в приложении A, также могут быть графически отображены с помощью соответствующих программных средств в соответствии с номером или в соответствии с допустимыми значениями параметров.
Встроенные формулы, используемые для построения графиков, могут принимать любые допустимые значения параметров.
Планы, являющиеся результатом вычислений и построений, проведенных при помощи электронных таблиц, могут иметь некоторые отличия от планов A.1 - A.9, приведенных в приложении A. Отличия являются результатом округления значений функций
, что в свою очередь может быть результатом выбора максимально допустимого количества отказов. Программы, работающие с электронными таблицами, не округляют числа, таким образом результаты вычислений и графики представлены с большей точностью.При подготовке планов испытаний с помощью электронных таблиц, как показано в F.3, окончательное число отказов может быть выражено не целым числом. Это представляет собой следствие градуировки оси x. Градуировка, или неравномерность, возникает вследствие увеличения наработки в ходе испытаний. Вычисленные значения количества отказов могут быть дробным числом. Принятое решение должно регулировать увеличение наработки так, чтобы браковочное число отказов было приблизительно равно заданному. Таким образом, построение кривой может быть остановлено на целом числе, т.е. браковочное количество отказов может быть заменено соответствующим целым числом.
F.2.2 Построение кривых оперативных характеристик и получение значений средней наработки для плана последовательных испытаний при использовании электронных таблиц
В основе построения кривых оперативных характеристик лежат формулы, приведенные в F.4. Так как графики кривых оперативных характеристик представляют собой графики вероятности приемки как функции от m, электронные таблицы содержат значения переменной h, назначенные ей таким образом, чтобы результирующие значения m находились в диапазоне значений от m1 до m0. Затем значение переменной m вычисляют, используя переменную h, также вычисляют вероятность приемки, используя переменную h и графически отображают в зависимости от значений m.
Процедура приведена в F.4.
Определение средней наработки также описано в приложении E, использование электронных таблиц для построения графиков, основанных на значениях переменной m, рассмотрено в приложениях F.3 и F.4.
Таблицы F.1, F.2, F.3 и F.4 представляют собой примеры электронных таблиц, содержащих заголовки для установленных параметров и соответствующие формулы.
Таблица F.4 представляет собой пример электронной таблицы для плана испытаний A.5, приведенного в приложении A.
В таблице F.1 значения параметров установлены в ячейках C3, D3, F3 и G3, при этом по формуле показанной в ячейке E2 и назначенной ячейке E3 подсчитывают значение разрешающего отношения.
Полученные по встроенным формулам значения в ячейках электронной таблицы автоматически пересчитываются при изменении значений параметров.
Таблица F.1
плана последовательных испытаний
Примечание - Символ $, содержащийся во встроенных формулах электронной таблицы, обозначает фиксированное значение, он указывает на то, что в формуле используется значение из ячейки с конкретным указанным адресом. В других программах, работающих с электронными таблицами, для этой цели могут быть использованы другие символы.
С помощью формул, отображаемых в ячейках C4 - D4, получают значения, отображаемые в ячейках C5 - D5. Затем также по встроенным в электронную таблицу формулам получают значения для построения верхней и нижней линий графика SPRT (см. таблицу F.2).
Таблица F.2
от столбцов таблицы F.1, содержащие формулы и параметры
для построения графика SPRT
При назначении параметров a, b и c искомые значения для графика получают по встроенным формулам, как функции наработки. Данные для построения линий приемки и отклонения представлены в таблице F.3.
Таблица F.3
для графика SPRT
В таблице F.3 значения в ячейках Q5, Q6 и т.д. и R5, R6 и т.д. получены по формулам, приведенным в ячейках Q4 и R4 соответственно.
Для вычисления значения наработки как критерия завершения испытаний
Таблица F.4
(критерия завершения испытаний)
В таблице F.4 показаны вычисленные значения для различных значений r и соответственно функций
Дальнейшие выводы, полученные по электронной таблице (линии приемки и отклонения, наработка, как критерий завершения испытаний, максимально допустимое число отказов) приведены в таблице F.5.
Таблица F.5
завершения испытаний
Линия отклонения заканчивается, когда количество отказов достигает значения соответствующего критерию отклонения (приблизительно 18 в данном примере). Данное значение вводится в столбец S для всех значений времени отклонения (построение горизонтальной линии на графике). Столбец T содержит количество отказов, возрастающее от линии приемки к линии отклонения при наработке, указывающей на завершение испытаний и вычисленной с использованием последнего значения в столбце Q и последнего значения в столбце R для той же самой наработки, формирующей вертикальную линию. Столбец P таблицы F.5 содержит значения наработки, отображаемые на графике в виде функции наработки. Линия приемки и линия отклонения вместе с наработкой до завершения испытаний и наработкой, при которой происходит завершение испытаний, показаны на рисунке F.1.
![]() На рисунке F.1 приведен график, автоматически перестраиваемый при изменении параметров (
Значение количества отказов 17,9316 корректно вычислено из соответствующего отношения - равного 12,13333. Данное значение должно быть заменено в электронной таблице целым числом 18 или соответствующая наработка может быть увеличена на очень небольшую сумму (наработка должна оставаться близкой к 18), так чтобы число отказов, при котором происходит прерывание испытаний, было целым числом.
График на рисунке 1 построен по значениям T*/m0 и значениям линий приемки, отклонения и завершения испытаний. График представляет собой область разброса.
При помощи встроенных формул график может быть многократно перестроен с разными значениями параметров.
Электронная таблица может быть настроена на автоматическое изменение кривых оперативных характеристик для данных значений m0 и m1. Последние могут быть скорректированы при изменении кривых в зависимости от изменения продолжительности испытаний для обеспечения соответствия установленным значениям. В таблице 6 приведен пример, для которого построен график на рисунке 1.
Программа, работающая с электронными таблицами, автоматически изменяет кривую оперативной характеристики при изменении значения параметров и значения m0. Вероятность приемки вычисляют по формулам (E.20) и (E.21) приложения E.
.Постоянную h находят из следующего равенства:
.Из формулы (E.21) не может быть в явном виде получено выражение для h, которое необходимо подставить в формулу (E.20), поэтому вероятность приемки выражают как функцию истинного значения m. По этой причине для работы с электронной таблицей сначала определяют значения h, а затем по ним вычисляют значения m. Таким образом значения h дают значения m в диапазоне, который охватывает значения менее m1 и более m0. В то же время значения Pa(h) вычисляют на основе тех же значений h и строят график, где по оси абсцисс откладывают величины в значениях m/m0, а значения Pa(h) откладывают по оси ординат.
Вычисление отношения
(F.1)В таблице F.6 приведена электронная таблица для примера, представленного на рисунках F.1 и F.2 и в таблицах F.2 - F.5 вместе с заложенными в них формулами и параметрами. В строке 3 показаны формулы, по которым вычисляются значения в ячейках строки 5.
Значения m0, A, B и D приведены в соответствующих ячейках электронной таблицы. Символ $ в данном типе электронных таблиц указывает на то, что номер строки и столбца ячейки таблицы фиксирован и не может быть изменен.
Таблица F.6
оперативных характеристик
Примечание - Приращение 0,3 использовано с целью исключения значения h = 0 в столбце X.
Выбор значений Z5:AA50 и графики линии разброса и кривой оперативной характеристики для вероятности приемки Pa показаны на рисунке F.2.
По данным в ячейках AC5:AD50 строят график средней продолжительности испытания до принятия решения, деленной на m0 (см. рисунок F.2).
![]() для вероятности приемки Pa.
![]() до принятия решения
F.5 Поэтапная процедура
Поэтапная подготовка плана испытаний:
Этап 1: Установление значений
Этап 2: В столбце E необходимо найти первое значение больше или равное значению, отображаемому в ячейке E5. В строке с номером, соответствующим номеру строки ячейки с найденным значением, следует найти значение
Этап 3: Определяют значение, ближайшее к значению
Этап 4: Копируют
Этап 5: Определяют значение, ближайшее к r0, в столбце R. Из той же строки копировать это значение в столбец S вниз таблицы. Удаляют значения в столбце R ниже этой линии.
Этап 6: Для строки с найденным на этапе 3 в столбце O значением
Этап 7: Автоматическое обновление графиков.
(справочное)
С ФИКСИРОВАННОЙ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬЮ И ОГРАНИЧЕННЫХ
ПО НАРАБОТКЕ ИЛИ КОЛИЧЕСТВУ ОТКАЗОВ
Примечание - В данном приложении использованы обозначения, приведенные в 3.2.2.
G.1 Математическое представление
G.1.1 Общие положения
Примечание - См. раздел 7.
Для испытаний с фиксированной продолжительностью рассматривают 4 варианта испытаний:
a) испытания, ограниченные по наработке с заменой отказов или объектов;
b) испытания, ограниченные по наработке без замены отказавших объектов;
c) испытания, ограниченные по количеству отказов с заменой отказавших объектов;
d) испытания, ограниченные по количеству отказов без замены отказавших объектов.
Вычисление интенсивности отказов и/или MTFB выполняют в соответствии с 3.2.2.
При фиксированной продолжительности испытаний, для испытаний, ограниченных по наработке с заменой отказавших объектов, время завершения испытаний
Формула (G.1) может быть встроена в электронную таблицу для определения как наработки, так и допустимого количества отказов на основе разрешающего отношения для заданных значений m0, риска поставщика
Кривую оперативных характеристик строят по вероятностям приемки Pa в зависимости от значений m (в испытаниях с заданной продолжительностью
(G.2)G.2 Примеры разработки планов испытаний с фиксированной продолжительностью и ограниченным количеством отказов
G.2.1 Пример 1
Задано: проводят эксплуатационные испытания одного ремонтопригодного объекта с целевым значением MTBF = m0 >= 1500 ч. Риск первого рода в случае целевого значения m0, т.е. риск поставщика
. Риск второго рода в случае, если истинное значение m = 750 ч и таким образом D = 1500/750 = 2, т.е. риск потребителя .Необходимо получить: план испытаний, ограниченных по наработке или количеству отказов, с суммарной наработкой для завершения испытаний
Процедура: план B.2 устанавливает:
и c = 22. Таким образом, при продолжительности испытаний , приемка происходит в случае, если количество отказов не превосходит 22.Если сделано заключение, что продолжительность испытаний, которую необходимо запланировать, слишком велика, то может быть увеличено количество объектов испытаний или увеличены значения D и/или рисков первого и второго рода. Соответствующий и аналогичный план испытаний также может быть разработан в соответствии с 8.2, где продолжительность испытаний может быть выбрана независимо от m0. Также применимы планы комбинированных испытаний (см. приложение D).
G.2.2 Пример 2
Необходимо получить: план испытаний, ограниченный по наработке или количеству отказов с суммарной наработкой для завершения испытаний
и
- период с допустимым числом отказов 5.Примечание - В сравнении с примером, приведенным в приложении E.2, где использован план последовательных испытаний A.3, продолжительность испытаний для плана испытаний, ограниченных по наработке или количеству отказов, немного меньше максимальной продолжительности испытаний при последовательном плане испытаний. Для объектов с маргинальными характеристиками безотказности продолжительность испытаний при плане последовательных испытаний может быть немного меньше, однако это усложняет выполнение плана.
(справочное)
ИСПЫТАНИЙ С ФИКСИРОВАННОЙ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬЮ И ОГРАНИЧЕННЫХ
ПО НАРАБОТКЕ ИЛИ КОЛИЧЕСТВУ ОТКАЗОВ
Примечание 1 - См. раздел 7.
Примечание 2 - В данном приложении использованы обозначения, установленные в 3.2.2, при этом вместо символа T* использован символ T, что сделано из-за ограничений в возможностях редактора формул программы, работающей с электронными таблицами.
Формула (G.1) может быть введена в электронную таблицу как для определения наработки, так и допустимого количества отказов, вычисление которых основано на m0, m1, разрешающем отношении D, рисках поставщика и потребителя (
Таблица H.1, строка 7 и столбцы B - L содержат формулу, отображаемую выше данной части таблицы [
Строка 4, связанная со встроенными формулами, приведенными в таблице H.2, представляет числа, введенные в строку 5, но не отображаемые там. Каждая из этих формул введена в соответствующую ячейку строки 7, затем эту строку копируют и вставляют вниз электронной таблицы в оцененной продолжительности испытаний (показано в столбце Y).
Столбцы Z и AA содержат продолжительность, деленную на m1 и m0, для выражения продолжительности, деленной на m, что происходит в соответствии со встроенными формулами.
Пример, приведенный в таблице H.1, показывает максимум приемлемого количества отказов вплоть до 10. Это значение при необходимости может быть увеличено, а встроенные формулы скорректированы соответствующим образом.
Формулы, встроенные в электронную таблицу показаны с соответствующими маркерами, делающими их видимыми в таблице (без этих маркеров они встроены, но невидимы). При введении данных в ячейку специальные маркеры опускают.
Таблица H.1
![]() Таблица H.2
Определяют продолжительность испытаний и допустимое количество отказов, данные электронной таблицы проверяются определением
![]() В электронной таблице H.1 допустимое количество отказов определяют как ближайшее целое значение, удовлетворяющее обеим формулам (G.1), формулу (G.1) копируют. Необходимо соблюдать осторожность при выборе риска потребителя, его значение не должно превосходить значение заданное планом испытаний. Значение риска поставщика
Поэтапная процедура:
Этап 2: Ввести формулы из таблицы 2.
Этап 3: Обновить данные, заданные на этапе 1, если требуется разработать новый план испытаний.
В случае положительного ответа c представляет собой допустимое количество отказов для плана испытаний.
Найти в столбце AA для той же строки значение
В случае отрицательного ответа перейти к этапу 7.
Этап 7: Повторять шаги 4 - 6 с новыми значениями c до тех пор, пока подходящий план испытаний не будет найден.
Этап 8: Если необходимо найти новый план испытаний, перейти к этапу 3.
Электронная таблица для построения кривой оперативной характеристики приведена в таблице H.3. В данной таблице символ T* заменен на символ T, только потому, что в конкретном виде электронных таблиц символ * использован для обозначения действия умножения. После введения этого символа программа будет ожидать завершения введения математического выражения и не сможет продолжать работу.
Таблица H.3
по наработке/по количеству отказов с фиксированной
продолжительностью испытаний.
В таблице H.3, формула, записанная в строке 6, столбцах AK, AJ, AI и AH электронной таблицы следующая:
Все вышеприведенные формулы могут быть записаны без маркеров. На рисунке H.1 приведен график кривой оперативной характеристики для примера, приведенного в таблицах H.1 - H.3. Значения столбца AI представляют собой значения функции от значений столбца AH.
![]() с помощью электронной таблицы
(справочное)
ИСПЫТАНИЙ, ОГРАНИЧЕННЫХ ПО НАРАБОТКЕ ИЛИ КОЛИЧЕСТВУ ОТКАЗОВ
Примечание 1 - См. раздел 8.
Примечание 2 - В данном приложении представлены подробные примеры применения процедур, представленных в разделе 8.
I.1 Обозначения
В дополнение к обозначениям, приведенным в 3.2.2, в данном приложении использованы следующие обозначения:
ct - предварительное значение, из которого значение c получают посредством округления до ближайшего среднего;
D' - истинное значение разрешающего отношения;
f(Pa, c) - функция от Pa и c;
P(c) - интегральная функция распределения Пуассона;
p(c) - функция плотности вероятности распределения Пуассона;
t* - календарное время;
;I.2 Примеры испытаний компонент
I.2.1 Пример 1
Задано:
, , D = 2.Вычислить: c,
Таким образом, c = (15,8 + 6,3) округляют до 22. Вычисляют
. Для установленной продолжительности испытаний t* = 1 год, n = 3.Для установленного количества компонент n = 1000,
.I.2.2 Пример 2
Задано:
, , D = 3.Вычислить: c,
Процедура: на кривой, заданной штриховой линией на рисунке C.1, находят точку, для которой
и D = 3. Следуя по этой кривой, находят пересечение с ближайшей кривой (c).Таким образом, c = 5,
и D' = 2,95.Вычисляют
.Для установленной продолжительности испытаний t* = 0,5 г. = 4380 ч,
.Для установленного числа компонент n = 500
.В данном примере должен быть использован график, приведенный на рисунке C.1, так как заданная точка появляется только на нижней границе графиков на рисунках C.3 и C.4. Совмещение диапазонов на графике, приведенном на рисунке C.1, более точное. По графику рисунка C.3
, тогда как график на рисунке C.1 дает . В соответствии с графиками (на рисунках C.1 и C.4) c = 5.I.3 Математическое обоснование
I.3.1 Общие положения
Процедуры и формулы данного приложения могут быть использованы для расчета параметров плана испытаний взамен их определения по графикам.
Примечание - В данном приложении вероятности даны не в процентах.
I.3.2 Вычисления
Данный случай связан с графиком, приведенным на рисунке C.1.
Установлено:
Вычислить: D, c.
Процедура:
Этап 1.
Вычисляют предварительное значение ct, по которому находят значение c как ближайшее целое к числу ct:
где квантиль
может быть определена по таблице I.2.Вычисляют значение
в соответствии с формулой (G.1) для инициализирующего рекурсивного отношения где
.Этап 3.
Сравнивают
Определяют D' из равенства
.
См. графики на рисунках 1 и 2.
Установлено: c.
Вычислить вероятность приемки
как функцию от Процедура:
Этап 1b).
Если c >= 3, Pa может быть вычислено из равенств
,используя аппроксимацию:
Этап 1c).
Если c >= 9, Pa может быть вычислено из равенств
,используя аппроксимацию:
Примечание - Формулы (I.5) и (I.6) могут быть использованы для определения
, и для .Данный случай соответствует графикам на рисунке 2.
В некоторых случаях кривую оперативной характеристики используют для получения значений характеристик плана, например, если необходимо получить:
- начальное значение для итерационного процесса (см. I.3.2.1 этап 4);
- в случае достаточно точно построенной кривой оперативной характеристики, первое и последнее значения
- значение
Задано: c.
Вычислить: среднее количество отказов
как функцию Pa при фиксированном c.Процедура:
Этап 1a).
Итеративно вычисляют
.Этап 1b).
Если c >= 3,
Этап 1c).
Если c >= 9,
Установлено:
Вычислить: D, c.
Процедура.
Этап 1.
Вычисляют D, используя аппроксимацию (I.3).
Этап 2.
Вычисляют D, используя аппроксимацию:
. (I.9)Этап 3 (необязательный).
Вычисляют
- формулы (I.1) и (I.4);
Этап 4 (необязательный).
Вычисляют значение D' или в соответствии с I.3.2.1 (этапы 4 и 5), или используя аппроксимацию при помощи формул (I.7) или (I.8).
I.3.2.5 Определение c и
Данный случай соответствует графику на рисунке C.2.
Установлено:
Вычислить: c,
Процедура:
Этап 1.
Вычисляют предварительные значения
из равенства: ,где
. (I.10)Этап 2.
Вычисляют для значения c предварительное значение ct, используя формулу (I.3).
Этап 3.
Если
I.3.2.6 Определение c и n или
Данному случаю соответствует график на рисунке C.3.
Установлено:
Вычислить: c,
, n или Процедура:
Этап 1.
Вычисляют предварительное значение
, (I.11)где значение
может быть получено из таблицы I.2.Этап 2.
Вычисляют для c предварительное значение ct по формуле (I.3).
Этап 3.
Если
Этап 4.
Вычисляют n или
или соответственно.I.3.2.7 Определение D и c для
Установлено:
Вычислить: D, c.
Процедура:
Этап 1.
Определяют среднее арифметическое рисков первого и второго рода
.Этап 2.
Этап 3.
Используя кривые оперативных характеристик посредством процедур, описанных в I.3.2.2 или I.3.2.3, проверяют, дает ли полученное значение c значения
I.3.3 Таблицы функции нормального распределения и ее инверсии
Таблица I.1
Функция нормального распределения
для фиксированных значений
Примечание -
.Таблица I.2
для фиксированных значений
(справочное)
ОГРАНИЧЕННЫХ КАЛЕНДАРНЫМ ВРЕМЕНЕМ
Примечание 1 - См. раздел 9.
Примечание 2 - В данном приложении использованы обозначения, приведенные в 3.2.2.
J.1 Примеры
Установлено: невосстанавливаемый объект имеет среднее время до отказа m0 = 2000 ч, соответствующее интенсивности отказов
.На испытания, ограниченные календарным временем
, поставлено n объектов. Риски поставщика и потребителя: , D = 2.Вычислить: p0, n, c и календарное время завершения испытаний
Процедура:
В соответствии с 9.4
. Это значение не указано в МЭК 61123, таким образом, .В МЭК 61123:1991 (таблица 2) приведен план испытаний для: q0 = 0,80 или p0 = 0,20;
, D = 2:n = 60, при значении c = 17.
Календарное время завершения испытаний
близко к установленному времени 500 ч.J.1.2 Пример 2
Дано: те же данные, что и в примере 1, за исключением того, что максимальное количество объектов испытания n = 210 и установлена продолжительность испытаний.
Вычислить: p0, n, c и
Процедура: по МЭК 61123:1991 (таблица 2) находим план испытаний для:
, D = 2 и n, меньшее, чем установленное значение (n = 210), но близкое к нему:n = 203 при c = 20 и q0 = 0,93, соответствующее значению p0 = 1 - q0 = 0,07.
Используя формулу (2) (см. 9.4.1), календарная продолжительность испытаний имеет вид:
.J.2 Математическое обоснование
Формула (1), приведенная в 9.4.1, соответствует безотказности
при экспоненциальном распределении наработки до отказа и среднего m = m0, где t = t(cal,t) - календарная продолжительность испытаний. Таким образом . В случаях, когда количество отказавших объектов незначительно по сравнению с количеством объектов испытаний, например (справочное)
ОПТИМИЗИРОВАННЫХ ПЛАНОВ ИСПЫТАНИЙ
K.1 Обозначения
Примечание - В приложении K использованы обозначения, отличные от установленных в 3.2.2.
A - параметр плана;
ak - минимальное количество внутренних точек в k-й секции;
B - параметр плана;
bk - максимальное количество внутренних точек в k-й секции;
i - индекс суммирования по k-й секции;
j - количество горизонтальных секций (для точек, расположенных на границе зоны приемки) j = 1, 2, ..., R - 1;
k - количество вертикальных секций, k = 1, 2, ..., s;
l или l - количество горизонтальных секций (для внутренних точек);
m - индекс суммирования по (k + 1)-й секции;
P(a) - вероятность приемки (кривая оперативной характеристики);
pj - вероятность перехода через точку на границе приемки;
qi - вероятность перехода через внутреннюю точку;
R - максимальное количество отказов (зона отклонения) (рабочая характеристика);
s - переменная суммирования;
T - неизвестная MTTF или MTBF;
Ti - абсцисса вертикальной линии, проходящей через границы приемки, имеющие горизонтальные линии;
Tmax - максимальная продолжительность испытаний (параметр плана);
tk - продолжительность испытаний для k-й секции;
t1tkts - абсциссы для вертикальных линий, проходящих через точки пересечения границ приемки и отклонения с горизонтальными линиями;
![]() K.2 Типы планов испытаний и термины
План усеченных последовательных испытаний (T/S)
K.3 Общее представление
Оперативная характеристика для этих планов испытаний имеет вид:
(K.1)риск
(K.2)риск
(K.3)Значения средней наработки до принятия решения о приемке
(K.4)Значения средней наработки
(K.5)где
.K.4 Процедура разработки оптимизированных планов испытаний
При разработке планов испытаний используют следующую итеративную процедуру.
Этап 1 (Подготовка).
Вычисляют характеристики общего вида плана со свободными произвольными границами приемки и отклонения, максимальным количеством отказов R и максимальной наработкой.
![]() Рисунок K.2 - Основа плана испытаний
a) Вертикальные линии t проходят через границы приемки, отклонения и горизонтальные линии. Вертикальные линии
![]() Рисунок K.3 - Разделение графика плана испытаний
b) Вертикальные и горизонтальные линии пересекаются в белых точках на продолжении области испытаний. В черных точках горизонтальные линии пересекаются с границей приемки. Для вычисления характеристик плана испытаний достаточно изучить только черные точки. Линии реализации всех возможных отказов (F-линии) между двумя точками соседних участков изображены стрелками, как показано на рисунке K.5.
![]() c) Стрелки показывают все возможные перемещения из внутренних точек к границе приемки (см. рисунок K.5).
![]() d) Стрелки показывают все возможные перемещения от внутренних точек к границе отклонения (см. рисунок K.6).
![]() Этап 2.
Выбрать необходимые значения для начальных данных D,
Этап 3.
Выбирают тип плана, например план последовательных усеченных испытаний (см. рисунок K.1).
Этап 4.
Определяют начальные значения параметров плана A, B, R, Tmax. Начальные значения A и B вычисляют с помощью формул Вальда (E.7) и (E.8). Начальные значения R и Tmax подсчитывают аналогичным образом для плана T/F. Таким образом, границы плана совпадают с границами плана последовательных усеченных испытаний (см. приложение A). Это используют как начальную точку для разработки плана испытаний.
Этап 5.
Выполняют вычисления.
a) Вероятность прохода F-линий через все внутренние q точки плана находят по формуле (K.6):
Вероятность прохода F-линий через всю границу (p) плана находят по формуле (K.7):
Формула (K.7) представляет собой частный случай формулы (K.6) при i = 1.
![]() Рисунок K.7 - Вероятность пути перемещения между узлами
Вероятности q, p и
Формулы (K.6) и (K.7) являются рекуррентными (они одинаковы для всех точек плана). Вычисленные по этим формулам точки перемещаются снизу вверх (это возможно при перемещении сверху вниз, но это менее удобно).
В частности:
, (K.9) . (K.10)c) Значения средней наработки до принятия решения о приемке
где
.Начальные значения параметров для k = 0: t0 = 0, q0(0) = 0, qi(0) = 0.
На рисунке K.6 показаны вероятности
В приложении D значения этих характеристик вычислены в пятнадцати точках, включая
Результатом вычислений является план, для которого значения
Выбирают новые значения параметров плана A и B для наклонных границ плана и вычисляют новый план с другими значениями
Повторяют процедуру этапа 6 до совпадения значений рисков с их заданными значениями (
Примечание - В приложении D значения рисков первого и второго рода для планов испытаний приведены с четырьмя знаками после запятой, применение компьютерных программных средств дает значения рисков с шестью знаками после запятой.
Результатом является достоверный план. Однако он не является оптимальным.
Изменяют значение параметра плана Tmax и при необходимости R. Повторяют этапы 6 и 7 и находят другой достоверный план с другим значением
Примечание - Количество достоверных планов испытаний с различными значениями
Этап 9.
Повторяют этапы 6 - 8 до тех пор, пока не будет найден достоверный план с минимальным значением
Примечание 1 - Значения
План, полученный подобным образом, является достоверным и оптимальным.
Примечание 2 - Вид рекуррентных формул (например, формулы K.12) часто выглядит громоздко. Они имеют иллюстративный характер, так как неудобны для пользователя. Если пользователь хочет выполнить вычисления вручную, лучшим решением является рассмотрение формулы по частям, идентификация рекуррентных элементов и дальнейшее вычисление в каждой точке плана. Соответствующее программное обеспечение также может быть применено. См. рисунок K.8
![]() Примечание - См. выше примечание 2 этапа 9.
(справочное)
НАЦИОНАЛЬНЫМ СТАНДАРТАМ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Таблица ДА.1
Вернуться в "Каталог нормативных документов"
Источник информации: https://internet-law.ru/documents/prod/gost-r_gosudarstvennyj-standart/32/gost_38187.html
На правах рекламы:
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||