Надежность в технике. Планы испытаний для контроля средней наработки до отказа (на отказ). Часть 1. Экспоненциальное распределение

ГОСТ 27.402-95

Группа Т59

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ


Надежность в технике

ПЛАНЫ ИСПЫТАНИЙ ДЛЯ КОНТРОЛЯ СРЕДНЕЙ НАРАБОТКИ ДО ОТКАЗА
(НА ОТКАЗ)

Часть 1

Экспоненциальное распределение

Dependability in technics
Compliance test plans for mean time between failures (to failure)
Past 1. Exponential case

     
МКС 21.020
ОКСТУ 0027

Дата введения 1997-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН МТК 119 “Надежность в технике”
     
     ВНЕСЕН Госстандартом России
     

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 7 от 26 апреля 1995 г.)
     
     За принятие проголосовали:
     

3 Постановлением Комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 26 июня 1996 г. межгосударственный стандарт ГОСТ 27.402-95 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации 1 января 1997 г.
     

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
     

5 ПЕРЕИЗДАНИЕ
     
     

1 Область применения

     1 Область применения

     Настоящий стандарт распространяется на объекты (изделия), распределения наработок до отказа или между отказами которых аппроксимируют экспоненциальным распределением, и устанавливает планы контрольных испытаний для проверки соответствия средней наработки до отказа или на отказ заданным требованиям. Планы испытаний можно использовать также для контроля средних значений других случайных величин, если допустима аппроксимация их распределений экспоненциальным распределением, и значение приемочного уровня превышает значение браковочного уровня.
     
     

2 Обозначения и определения

      - истинное (неизвестное) значение средней наработки до отказа или на отказ;
     
      - приемочное значение средней наработки (приемочный уровень);
     
     - браковочное значение средней наработки (браковочный уровень);
     
      - разрешающий коэффициент, равный отношению приемочного уровня к браковочному;
     
      - суммарная учитываемая наработка, выраженная в абсолютных единицах измерения;
     
      - суммарная учитываемая наработка, выраженная в долях приемочного уровня ;
     
      - число учитываемых отказов;
     
      - предельное (браковочное) число учитываемых отказов.
     
     Риск поставщика (изготовителя) - вероятность принять решение о браковке изделий с приемочным уровнем :
     
      - номинальное (заданное) значение риска поставщика (изготовителя);
     
      - истинное значение риска поставщика (изготовителя).
     
     Риск потребителя - вероятность принять решение о приемке изделий с браковочным уровнем :
     
      - номинальное (заданное) значение риска потребителя;
     
      - истинное значение риска потребителя;
     
      - оперативная характеристика - вероятность принять решение о приемке при истинном значении средней наработки до отказа или на отказ;
     
      - средняя ожидаемая суммарная наработка - среднее значение (математическое ожидание) суммарной наработки испытуемых изделий до принятия решения о приемке или браковке;
     
      - средняя ожидаемая суммарная наработка до принятия решения о приемке - среднее значение (математическое ожидание) суммарной наработки испытуемых изделий до принятия решения о приемке.
     
     

3 Основные положения

3.1. Контролируемыми показателями безотказности являются:
     
     средняя наработка до отказа невосстанавливаемых изделий;
     
     средняя наработка на отказ (наработка на отказ) восстанавливаемых изделий;
     
     интенсивность отказов.
     
     Контроль показателя "интенсивность отказов" осуществляют путем перехода к рассмотрению обратной величины - средней наработки на отказ или до отказа.
     

3.2 Наработку изделия измеряют временем его работы или количеством выпущенной продукции, расстоянием (для транспортных средств), количеством циклов срабатываний, оборотов и др.
     

3.3 По результатам испытаний в отношении контролируемого показателя принимают одно из двух возможных решений:
     
     соответствие установленным требованиям (приемка);  
     
     несоответствие установленным требованиям (браковка).
     

3.4 Исходными данными для выбора плана испытаний являются:
     
     номинальные значения риска поставщика , риска потребителя , значения приемочного и браковочного уровней (разрешающего коэффициента ).

3.5 Планы испытаний задают границами приемки и браковки в виде таблиц значений и графиков, на которых границы изображают в координатах (рисунок 4.1):
     
     ось абсцисс - суммарная учитываемая наработка ;
     
     ось ординат - число учитываемых отказов .
     
     

Рисунок 4.1

Одноступенчатый план испытаний

Последовательный усеченный план испытаний

Комбинированный план испытаний

1 - граница браковки; 2 - граница приемки

Рисунок 4.1

4 Виды, характеристики качеаства и ограничения планов сипытаний

     4 Виды, характеристики качества и ограничения планов испытаний

4.1 В зависимости от формы границ установлены три вида планов испытаний: ограниченные продолжительностью или числом отказов (одноступенчатые); последовательные усеченные; комбинированные (рисунок 4.1).
     

4.2 Характеристиками качества планов испытаний каждого вида в стандарте являются:
     
     средняя ожидаемая суммарная наработка ;
     
     средняя ожидаемая суммарная наработка до принятия решения о приемке .
     
     Примечание - По указанным характеристикам, при необходимости, может быть определена еще одна характеристика качества плана испытаний - средняя ожидаемая наработка до принятия решения о браковке.
     
   

4.3 Основным ограничением при выборе планов испытаний является максимальная суммарная наработка изделий, которую определяют по максимально допустимой календарной продолжительности испытаний.
     
     При этом учитывают число одновременно испытуемых изделий, предполагаемый способ и продолжительность восстановления (ремонта) или замены отказавших изделий, возможные перерывы в проведении испытаний по любым техническим, организационным или иным причинам.
     
     

5 Методика испытаний и правила принятия решений

5.1 Изделие или несколько изделий подвергают испытательным воздействиям в соответствии с программой испытаний и последовательно суммируют учитываемую наработку и учитываемые отказы. На графике плана испытаний результат суммирования изображают в виде ступенчатой линии реализации процесса отказов (рисунок 5.1).
     
     

Рисунок 5.1

х - моменты возникновения отказов;

о - моменты окончания испытаний;

1, 2 - линии реализации процесса отказов

Рисунок 5.1

5.2 Суммарную учитываемую наработку рассчитывают в соответствии с приложением А.
     

5.3 Учитываемые наработку и отказы суммируют до тех пор, пока впервые не будет выполнено одно из условий принятия решения для плана испытаний соответствующего вида, после чего испытания завершают.
     

5.4 Для одноступенчатого плана испытаний условием приемки является достижение суммарной учитываемой наработкой значения, установленного принятым планом испытаний.
     
      Условием браковки является достижение числом учитываемых отказов предельного числа, установленного данным планом испытаний.
     

5.5 Для последовательного усеченного плана испытаний условием приемки является достижение суммарной учитываемой наработкой одного из значений, установленных принятым планом испытаний при достигнутом числе учитываемых отказов.
     
     Условием браковки является достижение числом учитываемых отказов одного из предельных чисел, при которых значения суммарной учитываемой наработки меньше соответствующих значений, установленных данным планом.
     

5.6 Для комбинированного плана испытаний условием приемки является достижение суммарной учитываемой наработкой одного из значений, установленных принятым планом испытаний при достигнутом числе отказов.
     
     Условием браковки является достижение числом учитываемых отказов предельного числа, установленного данным планом испытаний.
     

5.7 Графически условия завершения испытаний представляют собой первое достижение или пересечение линией реализации процесса отказов одной из границ плана испытаний (рисунок 5.1).
     
     

6 Исходные данные для планов испытаний

6.1 В стандарте приведены планы испытаний для значений исходных данных, указанных в таблице 6.1.

     
Таблица 6.1
      

     
     Исходные данные таблицы 6.1 являются предпочтительными.
     

6.2 Допускается задавать исходные данные, отличные от данных таблицы 6.1.
     
     Значения рисков выбирают из ряда 0,05; 0,10; 0,15; 0,20; 0,25; 0,30. При этом значения рисков могут быть не равны друг другу .
     
     Разрешающий коэффициент может принимать любое значение в интервале 1,5-5,0. Не рекомендуется задавать значения меньше 1,5 и больше 3,0.
  

6.3 В приложении Б приведены планы испытаний для значений исходных данных, указанных в таблице 6.2.
     

Таблица 6.2
     

7 Выбор плана испытаний

7.1 Из планов испытаний, приведенных в стандарте, отвечающих одному набору исходных данных таблиц 6.1 или 6.2, выбирают один план, по характеристикам качества наиболее подходящий к конкретным условиям с учетом ограничения на максимальную суммарную наработку изделий.
     

7.2 План испытаний выбирают по результатам анализа таблиц и графиков сопоставляемых планов, а также с учетом таблицы 7.1, в которой даны общие соотношения свойств планов трех видов.
     
     
Таблица 7.1

7.3 Одноступенчатые планы испытаний применяют в следующих случаях:
     
     имеются жесткие ограничения на максимально допустимую продолжительность испытаний;
     
     затруднен или невозможен непрерывный или частый периодический контроль работоспособности испытуемых изделий;
     
     незначительны затраты на проведение испытаний;
     
     возможны различные отклонения от экспоненциального распределения наработок изделия до отказа или между отказами на начальном и заключительном периодах испытаний.
     

7.4 Последовательные усеченные планы испытаний применяют в следующих случаях:
     
     значительные затраты на проведение испытаний;
     
     имеется достаточная уверенность в экспоненциальном распределении наработок между отказами или до отказа изделий в течение всей продолжительности испытаний.
     

7.5 Комбинированные планы испытаний применяют в следующих случаях:
     
     значительны затраты на проведение испытаний;
     
     имеются сомнения в экспоненциальной модели отказов на начальном периоде испытаний из-за возможной приработки изделий.
     
     

8 Таблицы и графики планов испытаний

8.1 Для одного набора исходных данных таблиц 6.1 и 6.2 в стандарте приведены в общем случае пять планов испытаний в разделах 10-18 и приложении Б:
     
     один одноступенчатый;
     
     два последовательных усеченных;
     
     два комбинированных.
     
     Усечение последовательных планов проведено так, чтобы они по максимально возможной суммарной наработке соответствовали комбинированным планам.
     

8.2 Для каждого плана испытаний даны в таблицах и на графиках:
     
     границы приемки и браковки;
     
     оперативная характеристика ;
     
     средняя ожидаемая суммарная наработка ;
     
     средняя ожидаемая суммарная наработка до принятия решения о приемке .
     
     Примечание. Оперативные характеристики представлены только в виде таблиц.
     
  

8.3 Значения наработок в таблицах и на графиках представлены в масштабе . Для получения абсолютных значений наработок нужно табличные значения умножить на приемочное значение средней наработки на отказ или до отказа .
   

8.4 На рисунках приняты следующие условные обозначения:
     
     тонкая сплошная линия - одноступенчатые планы;
     
     штриховая линия - усеченные последовательные планы;
     
     сплошная линия - комбинированные планы.
     
     На рисунках указаны также соответствующие номера планов.
     
     Значения средней ожидаемой суммарной наработки и средней ожидаемой суммарной наработки до принятия решения о приемке последовательных усеченных и комбинированных планов испытаний приведены в соответствующих (оканчивающихся цифрой 2) таблицах разделов 10-18 и приложения Б в строке при .
  

8.5 Истинные значения рисков , усеченных последовательных и комбинированных планов испытаний совпадают с номинальными значениями и , указанными в таблицах 6.1 и 6.2.
     
     Для одноступенчатых планов испытаний не могут быть установлены значения суммарной учитываемой наработки и предельного числа учитываемых отказов таким образом, чтобы истинные значения риска в точности равнялись номинальным значениям. Истинные значения рисков ; одноступенчатых планов указаны в таблице 8.1.
     
Таблица 8.1

8.6 Расчет границ и характеристик планов испытаний проведен по формулам и алгоритмам, приведенным в приложении В.
     
     

9 Применение других планов испытаний

9.1 Стандарт содержит ограниченное количество базовых планов. Применительно к конкретным условиям всегда могут быть построены (рассчитаны) планы испытаний, по характеристикам качества более предпочтительные, чем базовые планы, особенно в тех случаях, когда ограничения на максимальную продолжительность испытаний существенно отличаются от максимальных продолжительностей базовых планов.
     

9.2 Допускается применять другие планы испытаний с отличными от приведенных в стандарте исходными данными и ограничениями на максимальную продолжительность испытаний.
     

9.3 Во всех случаях для применяемого плана должен быть указан способ расчета границ и характеристик.
     
     

10 Планы испытаний

Рисунок 10.1

;
;

Рисунок 10.1

Таблица 10.1