Информационно-методическое обеспечение

1. И.А.Рябинин. Надёжность и безопасность структурно-сложных систем. Издательство Политехника, Санкт-Петербург, 2000.

2. О.Ю.Анисимов. Основы теории и расчета надёжности ЭЧ ЭС. Севастополь, 2003.

3. С.П.Тимошенков, Б.М.Симонов, В.Н.Горошко. Надёжность технических систем и техногенный риск. Москва, Юрайт, 2017. 502с.

4. О.Г.Кенсицкий, А.А.Ключников, Г.М.Федоренко. Безопасность, надёжность и эффективность эксплуатации электротехнического и электроэнергетического оборудования блоков АЭС. Монография, Чернобыль, 2009.

5. Ю.М.Парфенов. Надёжность, живучесть и эффективность корабельных электроэнергетических систем. Ленинград, ВМА,1989.

6.  ГОСТ 27.002-89 Надежность в технике. Термины и определения.

7.  Н.Т.Березюк, А.Я.Гапунин, Н.И.Подлесный Живучесть микропроцессорных систем управления, К., Техника, 1989.

8. 4. Надежность и эффективность в технике. Справочник том 5. Проектный анализ надежности. М., Машиностроение, 1988. Под редакцией д.т.н. В.И. Патрушева, А.И. Рембези.

9.  В.А. Острейковский. Общие положения и математические методы теории безопасности атомных станций. Обнинск, 1991.

10.  Березюк Н.Т., Гапунин А.Я., Подлесный Н.И. Живучесть микропроцессорных систем управления, К., Техника, 1989.

11.  Основные принципы безопасности АЭС. Отчет Международной консультативной группы по ядерной безопасности. Международное агентство по ядерной безопасности. Вена 1988 год, февраль.

 

История развития теорий надежности и  безопасности.

Взаимосвязь друг с другом.

Научное познание сложных современных технических систем в теоретическом и практическом плане в настоящее время так и не решено удовлетворительно. Газовые, нефтяные, угольные электростанции, гидроэлектростанции, атомные электростанции – все это крупные промышленные системы. Вероятность аварий на них меньше, чем у простых систем, но их последствия более масштабны и ликвидируются тяжелее. Часто работа таких крупных систем зависит от нескольких операторов, от их квалификации и мастерства. В условиях дальнейшего развития научно-технического прогресса вопросы надежности и безопасности техники, вопросы дисциплины, порядка и организованности приобретают первостепенное и самостоятельное значение.

Повышая надежность элементов, вводя структурную и временную избыточность, применяя взаимозаменяемость и восстановление, и иные меры повышения надежности систем, мы гарантируем так называемую отказоустойчивость системы, т.е. способность правильно функционировать при нескольких отказах ее элементов (двух, трех, иногда четырех).

Однако, именно для сложных систем характерна возможность весьма сложных (многократных) комбинаций событий, вероятность каждой из которых мала, а в сумме таких событий набирается достаточно для перехода в опасное состояние. Усилия, направленные на повышение отказоустойчивости системы, необходимы, но они не обеспечивают её безопасности. Существующие системы контроля и защиты, ориентированные на простой перебор возможных опасных ситуаций, не могут гарантировать защиты системы от произвольных комбинаций отказов, нарушений правил эксплуатации и иных неблагоприятных воздействий.

Одой из важных характеристик, учитываемых при проектировании, разработке и эксплуатации систем, является надежность. В течение длительного времени понятие надежности носило интуитивный, субъективный и качественный характер. Необходимость в количественной оценке надежности впервые стала ощущаться в годы второй мировой войны. Интенсивное развитие военной, а затем и космической техники, привело к созданию современной теории надежности, широко использующей количественные показатели.

История возникновения, становления и развития теории надежности насчитывает уже около 70 лет, созданы разнообразные научные школы, написано огромное количество книг и учебников. Как самостоятельное научное направление теория надежности зародилась в США через несколько лет после окончания II Мировой войны, когда американцы начали военные действия в Кореи, далеко от стационарных баз, где можно было отремонтировать или заменить отказавшую военную технику. Для решения проблемы надежности в институте Радиоинженеров США (IRE) была создана секция надежности и контроля качества, которая стала выпускать ежеквартальные журналы и, начиная с 1954 г., созывать ежегодные симпозиумы по надежности. В это же время вопросам надежности технических объектов стало уделяться должное внимание и в СССР. Уже в 1954 г. вышел первый сборник переводов зарубежных материалов, затрагивающих вопросы надежности. Выдающиеся теоретические результаты работы советских и зарубежных ученых и их высочайшая практическая ценность позволили доказать ряду тогдашних главных конструкторов ошибочность мнения о том, что «считают надежность те, кто ее не умеет делать».

 Развитие отечественной теории надежности связано с именами выдающихся ученых. Среди них советский математик Сергей Натанович Бернштейн – разработчик первой аксиоматики логики высказываний для аксиоматизации теории вероятностей, Д.А Поспелов, С.В.Макаров, адмирал Игорь Алексеевич Рябинин – создатели логико-вероятностного направления теории надежности, возникшего в связи с необходимостью построения адекватных моделей надежности многоэлементных высокорезервированных корабельных систем; Геннадий Николаевич Черкесов, автор оригинальных работ по анализу надежности систем с временным резервированием и многие другие. 

              Надежность неразрывно связана с понятием «качество», является важнейшим свойством качества как совокупности свойств, обусловливающих его пригодность выполнять определенные функции в соответствии с назначением. К числу основных параметров изделия относят: быстродействие, нагрузочная характеристика, устойчивость и т.д. Вместе с другими показателями (масса, габариты, удобство в обслуживании) они составляют комплекс показателей качества изделия. Показатели качества изменяются с течением времени. Их изменения превышают допустимые значения, приводящие к возникновению отказового состояния. Показатели надежности не противопоставлены другим показателям качества. Без учета надежности все другие показатели качества теряют свой смысл. Надежность становится полноценным показателем качества лишь в сочетании с другими характеристиками изделия. Долгое время надежность не измерялась количественно, что затрудняло ее объективную оценку. Использовались понятия «высокая надежность», «низкая надежность» и др. качественные определения. Установление количественных показателей, способов измерения и расчета положило начало научным методам в исследовании надежности.

Увеличивающаяся сложность технических объектов, возрастающая ответственность функций, которые они выполняют, повышенные требования к качеству изделий и условиям их работы, возросшая роль автоматизации – основные факторы, определяющие главные направления в развитии науки о надежности.

Первые шаги теории надежности были направлены на определение причин ненадежности. Далее следовал долгий и трудный период перехода от анализа свершившегося факта к разработке методов предварительного исследования надежности. Возникла необходимость неразрывно связать исследования вопросов надежности со сферой проектирования для того, чтобы иметь возможность заложить надежность в проект и даже в саму идеею проекта. В решении этого вопроса возможны различные направления.

В 60-е годы начался переход ко второму этапу, когда появились экспериментальные методы подтверждения надежности, и завершилось создание основ теории надежности, основанное на базе теории вероятностей и математической статистики. В результате большой организационной работы в СССР был издан в 1967 году государственный стандарт ГОСТ 13377-67, в котором устанавливались термины и определения в области надежности дл изделий разных отраслей промышленности.

На современном, третьем этапе развития теории надежности развивается количественный подход в отличие от качественной оценки надежности систем, существовавшей ранее.

Несмотря на солидный возраст теории надежности, и в ней остались «белые пятна», больше всего связанные с проблемой получения объективных исходных данных о безотказности элементов, ввиду недостаточного объема статистической информации из-за малого времени эксплуатации или малого объема выборки. Однако, успехи в области безопасности намного скромнее и менее известны.

Крупнейшие техногенные аварии и катастрофы в мире выявили необходимость и серьезность глубокого изучения и научных разработок теории безопасности. Невозможность практического охвата сложности современных электротехнических систем, количество элементов которых насчитывает порядок 10⁶, ограничивает область наших интересов только вопросами структурной сложности. Актуальность этой проблемы подтверждается хотя бы тем, что трудно привести не сотни книг, а всего одну-две, где бы научно решались задачи надежности и безопасности структурно-сложных систем [1].

Относясь к инженерным дисциплинам, теории надежности и безопасности тесно связаны с современной прикладной математикой, т.к. только с помощью математики возможны корректная постановка задачи, а также четкая формулировка условий и допущений, в которых она решается.

Ядром научных исследований и расчетов структурных надежности и безопасности оказались логико-вероятностные методы (ЛВМ). Практически все творцы современного понимания вероятностной логики, как Джордж Буль, не имели специального математического образования, но были высококлассными инженерами.

Достоинством ЛВМ для инженеров является их исключительная точность, однозначность и возможность анализа влияния любого элемента или группы элементов на надежность и безопасность всей системы. Существует и трудность, главным образом связанная с необходимостью ознакомления с методами вероятностной логики, которая не входит в учебные программы по математике ни одного из вузов страны.