Калькулятор надёжности

Комплексный инструмент для инженеров по надёжности. Распределение Вейбулла, системная надёжность, ускоренные испытания, анализ отказов, резервирование и гарантийный анализ по ГОСТ 27.002.

Калькулятор надёжности

Вейбулл, системная надёжность, ускоренные испытания, анализ отказов, резервирование и гарантия

Параметр формы (beta)

beta

Параметр масштаба (eta)

Время наработки (t)

Параметр сдвига (gamma)

Уровень доверия

Размер выборки

шт

Загрузка калькулятора...

ГОСТ 27.002

Стандарт надёжности

10^-9

FIT (отказов/10^9 ч)

99.99%

Целевая надёжность

B10 Life

Ресурс до 10% отказов

Инженерия надёжности в России

Надёжность в России регулируется системой ГОСТов серии 27: ГОСТ 27.002-2015 устанавливает основные понятия и показатели надёжности (безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость), ГОСТ 27.310-95 определяет методы анализа видов, последствий и критичности отказов (FMEA/FMECA). Распределение Вейбулла -- основной инструмент моделирования отказов в российской и мировой практике. Наш калькулятор позволяет выполнить полный цикл расчётов надёжности: от параметрического анализа до оценки гарантийных затрат.

Основные показатели надёжности (ГОСТ 27.002):

Безотказность: Свойство непрерывно сохранять работоспособность. Показатели: MTBF, интенсивность отказов, вероятность безотказной работы P(t).
Долговечность: Свойство сохранять работоспособность до предельного состояния. Показатели: ресурс, срок службы, B10 life.
Ремонтопригодность: Приспособленность к восстановлению. Показатели: MTTR, коэффициент готовности.
Сохраняемость: Способность сохранять свойства при хранении и транспортировке.

💡Совет инженера по надёжности

Распределение Вейбулла с параметром формы beta=1 эквивалентно экспоненциальному распределению (постоянная интенсивность отказов). При beta<1 -- ранние отказы (приработка), при beta>1 -- износовые отказы. Знание beta определяет стратегию обслуживания.

📊

Вейбулл-анализ

Функция надёжности R(t), интенсивность отказов h(t), MTTF, B10 life, параметры формы и масштаба.

🔗

Системная надёжность

Последовательная, параллельная и k-из-n конфигурации. Расчёт MTTF и интенсивности отказов системы.

🔬

Испытания

Модели ускоренных испытаний: Аррениус, Пек, обратная степенная. Фактор ускорения и демонстрация MTBF.

📈

Анализ отказов

Ванная кривая, FRACAS-метрики, FIT, тренды отказов по периодам: приработка, случайные, износ.

Стандарты и методы инженерии надёжности

Нормативная база и мировые практики анализа надёжности, применяемые в российской промышленности и соответствующие международным стандартам.

01. ГОСТ 27.002

Показатели надёжности

ГОСТ 27.002-2015 определяет основные понятия, термины и показатели надёжности: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость. Устанавливает формулы для MTBF, MTTR, коэффициента готовности и интенсивности отказов. Для статистического анализа данных испытаний используйте калькулятор статистики.

02. ГОСТ 27.310

FMEA/FMECA

Анализ видов, последствий и критичности отказов. Систематический метод идентификации потенциальных отказов, оценки их последствий и приоритизации корректирующих действий. Основа для FRACAS и проектирования надёжных систем.

03. Вейбулл

Распределение Вейбулла

Универсальная модель времени до отказа. Параметр формы beta определяет тип отказа: приработка (beta<1), случайные (beta=1), износ (beta>1). Характеристическая наработка eta -- время, когда 63.2% изделий откажут. Стандарт де-факто в мировой инженерии надёжности.

04. IEC 61709

Справочные данные

Международный стандарт справочных данных по интенсивности отказов электронных компонентов. Модели ускорения Аррениуса для температурных нагрузок. Основа для прогнозирования надёжности электронных систем (MIL-HDBK-217, FIDES).

05. IEC 61078

Структурная надёжность

Методы расчёта надёжности систем с резервированием: блок-диаграммы надёжности (RBD), деревья отказов (FTA), марковские модели. Последовательные, параллельные и смешанные конфигурации.

06. ГОСТ 27.410

Контрольные испытания

Планы контрольных испытаний на надёжность: одноступенчатые, последовательные, с ускорением. Определение объёма выборки, критериев приёмки и рисков поставщика/потребителя для подтверждения требований к MTBF.

Ключевые формулы надёжности

Основные расчётные соотношения, используемые в инженерии надёжности по ГОСТ 27.002-2015 и международным стандартам.

Показатель	Формула	Единица	Примечание
Надёжность Вейбулла R(t)	exp(-(t/eta)^beta)	безразмерная	Вероятность безотказной работы до момента t
Интенсивность отказов h(t)	(beta/eta)(t/eta)^(beta-1)	1/ч	Условная плотность отказов (hazard rate)
MTTF	eta * Gamma(1+1/beta)	ч	Средняя наработка до отказа
Коэфф. готовности A	MTBF / (MTBF + MTTR)	безразмерная	ГОСТ 27.002, стационарный режим
Фактор ускорения (Аррениус)	exp(Ea/kB*(1/T1-1/T2))	безразмерная	Температурное ускорение старения

Часто задаваемые вопросы

Распределение Вейбулла -- универсальная математическая модель для описания времени до отказа технических изделий. Его главное преимущество -- гибкость: при разных значениях параметра формы (beta) оно описывает как ранние отказы (приработка, beta<1), так и случайные (beta=1, экспоненциальное) и износовые (beta>1). Параметр масштаба (eta) -- это характеристическая наработка, при которой 63.2% изделий откажут. В России применяется по ГОСТ 27.002-2015 для оценки безотказности, планирования ТО и гарантийного анализа.

Для последовательной системы (все компоненты должны работать): Rs = R1*R2*...*Rn. Для параллельной (достаточно одного): Rs = 1-(1-R1)*(1-R2)*...*(1-Rn). Для k-из-n (голосование): Rs = Sum[C(n,i)*R^i*(1-R)^(n-i)] для i от k до n. Активное (горячее) резервирование -- все каналы работают одновременно. Холодное резервирование -- резерв включается при отказе основного (более высокая надёжность, но нужен переключатель). Мажоритарное -- система работает, пока достаточно каналов (2-из-3, 3-из-5).

Ускоренные испытания (ALT -- Accelerated Life Testing) позволяют оценить надёжность за короткое время, увеличивая нагрузку (температуру, влажность, напряжение). Модель Аррениуса связывает скорость деградации с температурой: AF = exp(Ea/kB*(1/T_use - 1/T_stress)), где Ea -- энергия активации (0.3-1.2 эВ), kB -- постоянная Больцмана. Например, при Ea=0.7 эВ повышение температуры с 40°C до 85°C даёт ускорение ~50x. Это значит, что 1000 ч испытания эквивалентны ~50 000 ч нормальной работы. Стандарт: ГОСТ 27.410, IEC 61709.

Ванная кривая (bathtub curve) -- классическая модель зависимости интенсивности отказов от времени. Она имеет три периода: 1) Приработка (DFR -- Decreasing Failure Rate): высокая интенсивность из-за производственных дефектов, снижается со временем. Мера: входной контроль, скрининг (burn-in). 2) Нормальная эксплуатация (CFR -- Constant Failure Rate): постоянная интенсивность случайных отказов. Мера: резервирование. 3) Износ (IFR -- Increasing Failure Rate): рост отказов из-за старения. Мера: профилактическая замена. Анализ ванной кривой определяет оптимальную стратегию обслуживания.

Гарантийные затраты рассчитываются через распределение Вейбулла: вероятность отказа F(t) = 1 - exp(-(t/eta)^beta), умноженная на объём производства, даёт ожидаемое число возвратов. Общая стоимость = (доля ремонтов * стоимость ремонта + доля замен * стоимость замены + логистика + администрирование) * число возвратов. Типичный бенчмарк: гарантийные затраты 1-3% от выручки. PPM (Parts Per Million) дефектов: автопром -- менее 50 PPM, электроника -- менее 1000 PPM. Рекомендуется резервировать 120% от расчётной суммы.

Основные стандарты серии ГОСТ 27: ГОСТ 27.002-2015 -- термины, определения и показатели надёжности (MTBF, MTTR, интенсивность отказов, коэффициент готовности). ГОСТ 27.310-95 -- анализ видов, последствий и критичности отказов (FMEA/FMECA). ГОСТ 27.410-87 -- методы контрольных испытаний на надёжность (планы испытаний, объём выборки). ГОСТ 27.301-95 -- прогнозирование надёжности на этапе проектирования. Также применяются международные стандарты: IEC 61709 (справочные данные), IEC 61078 (блок-диаграммы надёжности), MIL-HDBK-217 (электроника).

FRACAS (Failure Reporting, Analysis, and Corrective Action System) -- замкнутая система управления отказами по ГОСТ 27.310. Цикл FRACAS: 1) Регистрация -- фиксация каждого отказа с деталями (время, режим, условия). 2) Анализ -- определение коренной причины (root cause) методами Ishikawa, 5 Почему, FTA. 3) Корректирующее действие -- разработка и внедрение решения. 4) Верификация -- подтверждение эффективности (отсутствие повторных отказов). Эффективность FRACAS = (подтверждённые устранения / все корректирующие действия) * 100%. Целевая эффективность -- более 80%.

Выбор зависит от требований и ограничений: Активное (горячее) -- все каналы работают, быстрое переключение, но все стареют одновременно. Для систем с требованием непрерывности (авиация, АЭС). Холодное (резервное) -- резерв не нагружен, дольше живёт, но нужен переключатель (с надёжностью 0.95-0.999). Для систем с допустимым временем переключения. Мажоритарное (2-из-3, 3-из-5) -- защита от ложных срабатываний. Для систем управления и защиты (SAE ARP4761). Общее правило: резервирование эффективно только при случайных отказах (beta=1); при износовых (beta>1) эффективнее профилактическая замена.

Лиана Арифметова

Миссия: Демократизировать сложные расчеты. Превратить страх перед числами в ясность и контроль. Девиз: «Любая повторяющаяся задача заслуживает своего калькулятора».

⚖️

Отказ от ответственности

Только для информационных целей. Все расчёты, результаты и данные, предоставляемые данным инструментом, носят исключительно ознакомительный и справочный характер. Они не являются профессиональной консультацией — медицинской, юридической, финансовой, инженерной или иной.

Точность результатов. Калькулятор основан на общепринятых формулах и методиках, однако фактические результаты могут отличаться в зависимости от индивидуальных условий, исходных данных и применяемых стандартов. Мы не гарантируем полноту, точность или актуальность приведённых расчётов.

Медицинские, финансовые и профессиональные решения должны приниматься исключительно на основании консультации с квалифицированными специалистами — врачом, финансовым советником, инженером или другим профессионалом в соответствующей области. Не используйте результаты данного инструмента как единственное основание для принятия важных решений.

Ограничение ответственности. Авторы и разработчики сервиса не несут никакой ответственности за прямой или косвенный ущерб, возникший в результате использования данных расчётов. Пользователь принимает на себя всю ответственность за интерпретацию и применение полученных результатов.

Теги:#Инженерия #Надёжность #инженерия #техника #расчёт #проектирование #надёжность #MTBF #отказоустойчивость #ТО #инженерия надёжности #калькулятор #бесплатно #онлайн

Калькулятор надёжности