Файл: Волков Е.Б. Основы теории надежности ракетных двигателей.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 225

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Если информация относительно t имеется и задана в виде i,G[0, D], где

оперативная характеристика в соответствии с выражением (3.7) имеет

вид

 

я(Р) =

Bi (/(, Р, Л-Г1р) [Bi (и, Р, £))]-' > Bi (п,

Р, л-пр).

В этом

случае

из-за хорошей «наследственности»

(£)<я) вероятность

приемки (т.

е. вероятность того, что в выборке число дефектных изделий бу­

дет не более, чем х,ч>) повышается.

3.2.2.Учет предварительной информации, заданной в виде fe[0, z] при определении корней уравнений

Клоппера— Пирсона

Пусть известно, что число возможных отказов t в я испыта­ ниях удовлетворяет соотношению /е[0, z], где z ^ n . Тогда со­ гласно выражению (3.7)

Bi (п , Р, х)

Р(*

Bi (п,

Р, г) '

 

Функция Bi(«, Р, x )=J p( n х,

х-Ы) непрерывна и возра­

стает по Р. Следовательно,

 

 

 

Э Р '> P = » P ( f < ■*)= !?!(я’ I'

Х)= В i(n, Р', х),

 

B i(п,

Р,

z)

причем Р '= Р

при z — n

и Р '> Р V z<.n. Таким образом,

схему

испытаний на

«сжатом»

выборочном пространстве [0, z\

можно

заменить на обычную схему испытаний на [0, я], но с большей вероятностью Р' успешного исхода в одном испытании. Отсюда вытекает, что для отыскания нижней границы может быть ис­

пользовано уравнение 1— Y2= B :p i, Р. d), корень которого Р' = = / 8(д, af, Yj), Здесь, ввиду того что z<n, Р '^ Р , выполняется со­ отношение Уо<Л’2. где уг — односторонняя доверительная вероят­

ность, при значении которой

из уравнения 1— y2=B i(«, Р,

d)

находится «обычная» нижняя

граница Р = f 2(n, d, у2) для

Р.

С целью отыскания уг воспользуемся тождеством

 

Bi (я, Р =

Р, d)= 1—у2.

 

Тогда получаем

 

 

Bi (я, Р', d) = 1—у2 =

Таким образом,

Bi (н, Р, d)

1_ Y2

Bi [п, Р, г)

Bi (/г, Р, г)

Р' = /я (я , d, Ya); P '= / i ( « , d, y{).

Здесь

,

,

1 — у>

Yl

Y2

- !

Bi ( л , P, z) :

— Bi(n.

P, г) ;

P = /a l« , d, y2); Р = / 1(я, d, уД

121


а соотношения для Р'

и у /

получаются аналогично изложенно­

му. При z = n , величины Р',

Р' н Р, Р совпадают.

 

 

 

Пусть имеются следующие числовые данные. Проведено н =10

испытаний,

в которых зарегистрирован один отказ

(d=l). Заданы ■у1 =

у2 =

0,90.

Тре­

буется найти значения Р' и Р': а)

 

если

te[0,

10]

и б)

если te[0,

3].

 

Для случая «а» из таблиц [31]

находим

P' =

F>=

0,6631;

Р' =

Р =

0,9895.

.Для случая «б» при te[0,

3] получаем

 

 

 

 

 

 

 

Vi =

 

 

0,90

 

 

 

 

 

 

 

Вi (10;

n попе. оД ~ 0 , 9 0 ;

 

 

 

 

 

0,9895; 3)

 

 

 

 

 

 

0,10

 

 

 

 

0,10

0,81;

Р' =

0,9895;

 

Ya = 1■ Bi (10; 0,6630;

3)

 

 

0,5292

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р' =

/,(10,

1, 0.81) =0,7292,

 

 

 

 

Таким образом, имеющаяся информация в виде /е[0, г] может заметно

изменить числовое значение

корней уравнений Клоппера — Пирсона,

если

г<_п.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. 2. 3. Учет предварительной информации, заданной в виде Ре[Ри, Рв]

В ряде задач вероятность Р успеха в одном испытании, вхо­ дящую в функцию распределения P(/s^x) =B i(n, Р, х), пред­ ставляют в виде

p = P(A) = P(t<y)=F(y),

где s — некоторая

случайная

величина;

А —

— событие,

состоящее в успешном

испытании, Так, если |

— «нагрузка»,

а у — постоянная

величина,

равная

прочности

системы, то

Вi(/г, Р, x)=Bi[/z,

F(y),

х]

является

вероятностью события:

не более чем в х из п испытываемых образцов произойдет раз­ рушение, т. е. величина | превысит у.

Покажем, что в последнем

выражении вместо F (у) может

быть использована функция

распределения F (Р') = Р ( £ < Р ')

случайной величины |, представляющей собой рандомизирован­ ный (в соответствии с работой [82]) параметр биномиального распределения. Для этого остановимся вначале на частном при­ мере.

Пусть в каждом испытании системы в случае ее отказа с по­ мощью восстанавливаемого органа отказ устраняется. После это­ го с вероятностью Р„ система заканчивает испытание успешно.

В

случае, когда сама система не отказывает,

с вероятностью

Рв

возможен отказ восстанавливающего органа

(а вследствие

этого и системы в целом). Тогда вероятность успешного исхода испытания системы

Р' = РРв—{—(1 _ Р ) Р н; Р' С= [Рн>

Рв]>

где Р*=[0, 1]— упомянутая вероятность без

учета восстанов­

ления.

 

122


Отсюда

О V Р' < Р „;

(3 .10>

где F{P' ) — функция равномерного распределения на [Рн, Рв]. Подставляя значение Р из последней формулы в стандарт­ ное выражение Bi(/г, Р, х), находим «обобщенную» функцию

биномиального распределения

Р ( / < х) = У

F tP')«-* [ 1 -

F (Р')]* = Bi [/*, F (Р'), х],

 

 

(3.11 >

где п — число испытаний системы

(при отключении восстанав­

ливающего органа);

 

I — возможное число отказов в п испытаниях.

В частном случае, когда Рп = 0 и Р„=1, находим Р = / ’(Р,) = = Р', а соотношение (3.11) и функция Bi(/z, Р, х) совпадают. Таким образом, с точки зрения метода рандомизации биноми­ альное распределение с функцией Bi (/г, Р, х) соответствует част­ ному случаю, когда параметр Р, рассматриваемый как случай­ ная величина, распределен равномерно на [0, 1].

Рассмотренная выше схема испытаний с восстановлением су­ щественна лишь в том отношении, что она иллюстрирует воз­ можный механизм сжатия интервала [0, 1] значений вероятности успешного исхода испытания в интервал [Рш Рв]. Вполне оче­ видно, что этот механизм может быть и другим, важен только сам факт отображения множества [0, 1] иа [Рп, Рв] и наличия информации Р'е[Р„, Рв]. Последнее, в свою очередь, может ис­ толковываться как мысленное оснащение системы восстанавли­ вающим органом.

Пусть опыт отработки до проведения п контрольных испы­ таний позволяет заключить, что в отличие от случая, когда ин­ формация относительно Р отсутствует (и можно лишь констати­ ровать тривиальный факт: Р<=[0, 1]), имеется информация: Ре[0, 5, 1]. Тогда это означает, что в результате проведения рас­ четных работ, доработок конструкции системы и технологии ее изготовления удалось добиться такого уровня «восстановления»,

которое

заложено в саму

систему, когда значения вероятности

Р <0,5

исключены. При этом восстановление рассматривается по

отношению к случаю Ре[0,

1].

Рассмотрим теперь упоминавшиеся уже уравнения Клоппе-

ра — Пирсона

d)\ ЛЧ = Bi(«, Р, d — 1),

 

1— Y2 = Bi(//., Р,

где d — наблюденное число отказов в п испытаниях.

123


С учетом соотношений (3. 10) и

(3. 11) запишем эти уравнения

в виде

 

1 — va==Bi [«, F[P'), d\,

Yi= Bi [n, F (P'), o' — 1]. (3.12)

Корин этих уравнений P i= /2(«, d, y2) и P = f l(n, d, yi) образуют доверительный интервал [P, P] для P при доверительной вероят­

ности не меньшей, чем y = y i + Y2 — 1- При этом вследствие мо­ нотонности по Р' функции F(Р') получаем

P = F ( P ' ) = ^ ~ P"

= / 2(п,

d,

YoJ;

 

 

P = F ( P ') =

р'~1*

= / , ( » ,

d,

Yl),

(3.

13)

 

 

откуда

 

 

 

 

 

 

 

P ' = p „ + / 2i«,

d,

(.р »—Р„)=Рн+Р(Р»—р ,.'*;

(3.

14)

P' = PH+ /i( n ,

d, Y1HP„-P„) = P„ + P ( P . - P J ,

 

 

где Р', Р' и Р, Р — границы доверительного интервала для веро­

ятности успешного исхода в одном испытании соответственно с учетом и без учета информации Р&[РЛ, Рв]. Так, для исходных

данных /г =

20, с?=1, у1= у2=0,95 при отсутствии предваритель­

ной информации (Р<=[0, 1]) из таблиц [63] находим: _Р =

0,7839;

Р = 0,9974.

Пусть теперь известно, что Р&[0,5; 1]. Тогда

из вы­

ражения (3.14) получаем

 

 

Р'=0,8920 и Р'=0,9987.

 

Есть основания считать, что в формуле (3. 11) в общем слу­ чае может использоваться не только равномерная, но и произ­ вольная функция распределения Е(Р).

3.3. КОМПЛЕКТАЦИЯ ПАРТИИ ИЗДЕЛИЙ ПРИ ВЫБОРОЧНОМ КОНТРОЛЕ В УСЛОВИЯХ СЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Вопрос о комплектации партии при серийном изготовлении продукции имеет большое практическое значение, так как во многом предопределяет процедуру контроля, представительность выборки при контрольных испытаниях и качество принимаемой продукции. В связи с этим целесообразно построение некоторых приближенных моделей комплектации партии и на их основе изучение этой малоисследованной задачи.

Принципы комплектации партии могут быть различными. Так, «сырьевой» принцип исходит из необходимости обеспечения мак­ симальной однородности изделий в партии. В этом случае предъявляются такие требования: каждое изделие партии М дол­ жно быть изготовлено из одной и той же партии сырья, по одной и той же документации, на одном и том же оборудовании и

124


т. д. Пусть в результате реализации таких требований обеспе­

чена такая «идеальная» однородность

свойств изделий в пар­

тии, что если рассмотреть события /1,,

состоящие

в

бездефект­

ности /-го

изделия

(/=1,

М),

то условные

Р

вероятности

Р(Л21А) =

... = Р (Л

1) = 1,

при

Р(Л,)==т1п

(Л;) (это

эквивалентно следующему: A tc:A2j А ^ А з , . . АсдЛм). Тогда вероятность того, что в партии М не будет ни одного дефектно­

го изделия, выражается равенством Р I f] A J = Р (Лх), т. е.

w = 1

совпадает с вероятностью отсутствия дефектов в «слабейшем» элементе партии.

Пусть партия

изделий комплектуется таким

образом, что

A iczA2; АсгЛз;.

. А \ ^ А М- Это

при А\ = А2 —

. . . = А М озна­

чает однозначную

(достоверную)

бездефектность

всех изделий

партии, если хотя бы одно из них бездефектно (партия с макси­ мально возможной однородностью свойств входящих в нее из­ делий). При A i c A2\ Лiс=Л3; . . А\С.АМ и выполнении хотя бы одного из соотношений А ^ фА 2, . . .; А {ф А м такой способ комп­ лектации означает достоверную бездефектность всех изделий партии, если бездефектно слабейшее, условно первое изделие Тогда из изложенного вытекает следующая весьма нетрадицион­ ная процедура контроля.

1. После комплектации партии объема М по упомянутому принципу из нее извлекается выборка в одну единицу. Такая

выборка является

вполне достаточной, так как в рассматривае-

/ м

\

мом случае Р ( П

А =Р(А)- В качестве извлекаемого изде-

лия выбирается слабейший элемент партии, если выполняется хо­

тя бы одно из соотношений А ]ф А 2, ...; А хф А м,

и любой эле­

мент партии, если А Х= А 2=

... = А М-

 

 

 

 

2. Выбранное изделие проверяется. Если оно окажется безде­

фектным,

партия

принимается,

поскольку,

как

отмечалось,

М

ч

 

 

. .. = А М,

а

выбранное изде-

П А,

Лг ] = 1.Если Ai= A 2=

/= 2

I

 

 

 

 

 

 

 

лие дефектно (неприемлемо для применения), то данное изделие

и все оставшиеся

изделия

в партии бракуются,

так

как при

А = А =

. . . = А М имеем

А \ — А 2— . . . — Ам

и

P (A |A ) = 1

при г = 2, М.

 

 

 

 

 

 

 

3.

Если

А ^ А 2а А з а .. . с А м;

А хф А 2;

А2ф А 3; .. .;

. . .; Ам ^ ф Ам , то в случае, когда выбранное

(первое)

изделие

оказалось дефектным, партия не бракуется, а на контроль по­ ставляется «слабейшее» из оставшихся (второе) изделие. Если и оно оказалось дефектным, извлекается следующее (третье — «слабейшее» из М—2 оставшихся) изделие и т. д. Товарная (или принимаемая) партия объема М — / — 1, где I — число забрако-

125