Интенсивность отказов - важный фактор в инженерии. Они используются для определения надежности системы или компонента в системе. Чтобы рассчитать интенсивность отказов, вам необходимо понаблюдать за системой или компонентом и записать время, необходимое для выхода из строя. Как и в случае с любой другой статистикой, чем больше у вас данных, тем точнее будет расчет интенсивности отказов. Например, если вы рассчитывали частоту отказов определенного типа USB-кабеля, ваш расчет будет более точным, если вы протестируете 1000 кабелей в течение года, а не один кабель в течение несколько дней.
Расчет постоянной частоты отказов
Чтобы измерить интенсивность отказов, вам понадобится выборка идентичных компонентов или систем, которые можно будет наблюдать с течением времени. Например, предположим, что у вас есть пять лампочек, подключенных к автоматической цепи, которую вы затем можете включать и выключать один раз в час в течение 1000 часов, что дает вам следующие данные:
- Лампочка 1 перегорела через 422 часа.
- Лампочка 2 перегорела через 744 часа.
- Лампочка 3 перегорела через 803 часа
- Лампочка 4 перегорела через 678 часов.
- Лампочка 5 горела 1000 часов.
Это дает вам 4 отказа за 3647 часов.
Чтобы вычислить частоту отказов, разделите количество отказов на общее количество часов, например 4/3647 = 0,0011 отказов в час.
В этом примере частота отказов в час настолько мала, что почти несущественна. Умножение числа на 1000 сделало бы его более значимым для тех, кто думает о покупке лампочки, что составит 1,1 отказа на 1000 часов. Поскольку в году 8 760 часов, вы можете разделить 3647 на 8760, чтобы получить 0,41 сбоя в год, или примерно 2 отказа каждые пять лет.
Расчет MTBF
Другой способ выразить интенсивность отказов - использовать среднее время наработки на отказ. Среднее время безотказной работы обычно используется в высококачественных системах, где ожидается, что отказы будут редкими и должны быть сведены к минимуму, например, система наведения на коммерческом самолете или подушки безопасности в легковом автомобиле. Знание MTBF позволяет производителям рекомендовать, как часто компоненты следует проверять, обслуживать и заменять.
Чтобы рассчитать MTBF, нужно разделить количество часов на количество отказов. В случае пяти испытанных лампочек, частота отказов которых составила 4 на 3647, вы определяете MTF как 3647/4 = 909. Таким образом, среднее время безотказной работы составляет 909 часов.
Деградация систем с течением времени
В большинстве реальных сценариев вероятность отказа со временем увеличивается, поскольку компоненты ломаются и детали изнашиваются. Например, тормозная система автомобиля с меньшей вероятностью выйдет из строя в первый год владения, чем после пяти лет без обслуживания. В результате инженерам обычно необходимо тестировать компоненты в течение более длительных периодов времени и рассчитывать интенсивность отказов для различных интервалов.