Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

ницы 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 неабсолютно 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.

Математика помогает конструктору

Первая задача, с. которой встречаются в теории надежности, состоит в следующем: ап­паратура, как правило, выходит из рабочего состояния из-за отказа (т. е. из-за порчи) ка­кого-нибудь составляющего ее элемента. Сколь­ко времени проходит от момента включения элемента до его порчи? В этом вопросе не мо­жет быть однозначного ответа. Многочислен­ные наблюдения и специальные испытания показали, что даже у изделий, изготовленных одновременно в одной партии, время службы далеко не одинаково. Взятый наудачу из про­дукции, изготовленной одним рабочим за сме­ну, полупроводниковый диод или конденсатор может проработать и несколько десятков тысяч часов и только какую-нибудь сотню часов. Речь может идти не о точном предсказании числа часов, которое проработает элемент, а лишь о ве­роятности F(t) того, что он проработает не меньше t единиц времени. Хотя для различных категорий элементов функции F(t) имеют раз­личный вид, все же есть и общие черты поведе­ния. Прежде всего в начале работы вероят-

462