.
Меню сайта
|
О МАТЕМАТИЧЕСКИХ МЕТОДАХ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ. Зачем нужна теория надежностиО МАТЕМАТИЧЕСКИХ МЕТОДАХ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ. Зачем нужна теория надежностиИзвестно, что истоки каждой науки лежат в запросах практики, в тех задачах, которые выдвигает перед человечеством жизнь. Развитие общества, научные открытия, прогресс техники и экономики непрерывно выдвигают новые задачи, требующие для своего решения новых методов и приемов. В результате каждое поколение должно постоянно продвигаться вперед и никак не может ограничиться теми знаниями и умением, которые достались ему от прошлого. Одним из наиболее характерных направлений развития современной техники и экономики, а также многих областей науки является не только автоматизация отдельных операций и целых производственных процессов, но и автоматизация самих процессов управления. Аппаратура, которая используется для этой цели, усложняется с каждым годом. Это вызвано в первую очередь тем, что на такие устройства возлагаются все более и более ответственные задачи. И нужно признать, что без такого усложнения не были бы возможны многие поразительные успехи, достигнутые за последние годы. Так, без сложных систем дистанционного управления было бы немыслимо наладить эксплуатацию атомных электростанций или осуществить такие небывалые операции, как фотографирование обратной стороны Луны. А какие колоссальные и сложные вычисления производят быстродействующие электронные вычислительные машины! Но здесь возникает явное противоречие: чем сложнее такие управляющие устройства, тем выше предъявляемое к ним требование надежности, т. е. способности совершенно безотказно выполнять свои функции. Действительно, нетрудно представить себе, что произойдет, если откажет система управления или серьезно изменится режим ее работы на атомной электростанции или в автоблокировке на железной дороге: могут погибнуть не только материальные ценности, но и люди. Отказ автоматического управления крупной энергосистемы приведет к тому, что парализованной окажется промышленность того или иного района, без электроэнергии останутся водонапорные станции, транспорт, лишатся света больницы и школы. А если ненадежное устройство управляет большим химическим производством? Ведь никакого управления химическими реакциями фактически не будет. В результате получится продукция низкого качества, понизится выход готового продукта из используемого сырья и может создаться взрывоопасная ситуация. Известны случаи, когда на совершенных по инженерному замыслу автоматических линиях из-за плохого управляющего оборудования нарушается технологический режим. В результате изготовляется нестандартная продукция, требующая ручной доделки. Но не только для автоматизации производственных процессов или запуска космических кораблей нужна высокая надежность аппаратуры. С требованием высокой надежности мы сталкиваемся повсюду. Самолеты должны летать без аварий и послушно выполнять волю пилота, автомобили — безотказно перевозить грузы и пассажиров, станки — обрабатывать изделия с заданной точностью, искусственное сердце или искусственные почки — безупречно выполнять свои функции во время сложнейших операций. К сожалению, еще далеко не все изделия обладают той надежностью, которая необходима. Иногда покрышки для автомобильных колес выходят из строя слишком скоро и многие автомобили стоят без движения: их не во что «обуть». Из-за поломки тех или иных частей у нас в стране простаивает около 40% грузовых автомобилей. Этим наносится огромный материальный ущерб народному хозяйству —ведь для ремонта автомобилей нужно строить заводы запасных частей, авторемонтные заводы, затрачивать рабочую силу, материалы и средства. Особенно высоки требования к надежности той аппаратуры, которую трудно или невозможно исправить. А такой аппаратуры теперь в распоряжении человечества уже много и будет все больше, как мы об этом уже говорили. Чтобы представить себе сложность современной аппаратуры, рассмотрим этот вопрос лишь с чисто арифметической стороны, не вдаваясь в технические детали. Современная электронная вычислительная машина, производящая огромные вычислительные работы, решающая логические задачи — перевод с одного языка на другой,— управляющая процессами автоматизации различных производств,— сложное устройство. В ней многие тысячи диодов и триодов, конденсаторов, сопротивлений, элементов памяти (ферритовых колечек), подводящих проводов и пр. Каждый из составляющих элементов не абсолютно надежен и имеет положительную вероятность выйти из строя в любой промежуток времени. Для того чтобы такое сложное оборудование действовало, необходимо каждый элемент поддерживать в рабочем состоянии. Представьте себе, к чему может привести отказ одного-единственного элемента, например обрыв подводящего провода в работе автопилота, установленного на самолете, управляемом по радио! Вот почему так важно заранее, до выпуска массовой продукции, научиться рассчитывать ее надежность, а также выбирать из различных вариантов какого-нибудь устройства тот, который будет обладать наибольшей надежностью при сохранении прочих необходимых качеств. В этих расчетах обойтись без математических методов невозможно. Вот почему в теории надежности математика занимает значительное место. На ряде примеров рассмотрим типичные задачи теории надежности и в общих чертах — те математические средства, которые используются при их решении.
|
ПОИСК
Block title
|