Тот факт, что  – характеристика получается простым суммированием ординат  – характеристик, открывает большие возможности для исследования надежности элементов и систем по графикам интенсивности отказов. Уже сам вид  – характеристики позволяет судить о характеристике отказов и способах их предупреждения. На рис. 9.3 показана одна из типичных  – характеристик.

Рис. 9.3. Типичная -характеристика

Изменение интенсивности отказов элемента в зависимости от времени (числа циклов) его работы можно разбить на три периода (обозначенные на рис. 9.3 римскими цифрами).

Первый – начальный период работы («детство») элемента. В этот период происходит значительное количество повреждений. Отказы в основном происходят по производственным причинам. Отказывают наиболее слабые элементы со скрытыми дефектами, которые проявляются за счет плохой сварки, небрежного монтажа и т.п. Продолжительность начального периода зависит от типа элементов, культуры производства и т.д.

Второй – основной период работы («зрелость») элемента. Количество отказов уменьшается, повреждения в основном носят случайный характер.

Третий – заключительный период работы («старость») элемента. Интенсивность отказов все время растет за счет износа, и дальнейшая эксплуатация системы без смены элементов становится нерациональной. Для многих устройств с кратковременными и редкими циклами работы этот период никогда не достигается, так как они морально устаревают раньше, чем успевают износиться.

В период «зрелости» элемента интенсивность отказов является наиболее низкой. Поэтому желательно сократить первый период («детство» элемента) тренировкой (приработкой) технических устройств на заводе, понимая под ней предварительную (перед началом эксплуатации) работу этих устройств в условиях, близких к эксплуатационным. В период тренировки должны выявиться все производственные дефекты, поэтому время тренировки должно совпадать с первым периодом (см. рис. 7.33), с тем, чтобы эксплуатация начиналась с точки b.

Вопрос о том, когда выгодно тренировать отдельные элементы и когда – систему в целом, будет рассмотрен ниже.

Наклон кривой на участке a-b (см. рис. 9.3) может в некоторой мере служить показателем технической культуры производства. Чем выше качество изготовления и проверки элементов, тем более однородной будет продукция и тем быстрее падает интенсивность отказов по производственным причинам. При ухудшении качества изготовления и производственного контроля первый период  – характеристики не всегда имеют вид, как показано на рис. 9.3, а могут быть весьма разными, так как составные части элементов имеют различную механическую и электрическую прочность. «Горбы» на  – характеристике могут появляться в различные периоды службы элемента. Например,  – характеристика может иметь вид, как показано на рис. 9.4.

Рис. 9.4. Одна из возможных -характеристик

Появление таких «горбов» указывает на необходимость тщательной проверки конструкции, материалов и технологии изготовления элементов с целью выяснения причин, вызывающих такое резкое увеличение интенсивности отказов (в период  на рис.9.4).

Так как  получается простым суммированием ординат  –характеристик, то надежность систем удобно исследовать по их  – характеристикам. Так как «горбы» на начальном участке  – характеристик элементов различного назначения и устройства сдвинуты по времени, то зависимости  могут иметь самый различный вид. На практике встречаются  – характеристики с двумя, тремя и т.д. максимумами. Процесс образования  – характеристики с двумя максимумами иллюстрирует рис. 9.5.

Рис. 9.5. -характеристика с двумя максимумами

 Такая  – характеристика получается потому, что система состоит из двух групп элементов с  – характеристиками вида  и .

Графиками  и  удобно пользоваться и при конструировании систем. Процесс конструирования связан с разработкой различных вариантов систем и их сравнением между собой, в том числе и по надежности. Конструктор, имея  – характеристики применяемых в системе элементов, может просто и наглядно проверить соответствие надежности вариантов систем заданным требованиям и в случае необходимости подобрать элементы с соответствующими  –характеристиками.

В технических условиях на разрабатываемую аппаратуру желательно задавать предельную интенсивность отказов  или график , так как задание нижней границы надежности  в течение времени  не ограничивает сгущений возможных отказов в течение указанного периода времени работы. Если задается график , то всегда можно найти критическую интенсивность отказов системы , которая соответствует . Если нанести на графики  кривую , ограничивающую область допустимых значений интенсивности отказов, то можно проверить, удовлетворяют ли заданным требованиям -характеристики вариантов системы, т.е. не пересекаются ли они с кривой . Для иллюстрации этого положения можно привести следующий пример. Пусть необходимо спроектировать систему, которая в течение интервала времени  проверяется и испытывается, а в интервале  должна эксплуатироваться, имея интенсивность отказов не выше . Область, в которую не должны попадать -характеристики вариантов системы, на рис. 9.6 заштрихована. Очевидно, на рис. 9.6 кривые I, III удовлетворяют заданным условиям, а кривая II – нет.

Рис. 9.6. Запретная область для -характеристики

При синтезе системы из условия надежности следует учитывать два следующих обстоятельства:

Системы, предназначенные для длительной работы без предварительной тренировки, иногда желательно составлять из разнородных элементов. Это объясняется тем, что кривые  почти всегда имеют на начальном участке «горб». При сложении -характеристик однородных элементов может случиться, что интенсивность отказов системы будет в какой-то отрезок времени больше критической, т.е. система будет работать ненадежно (в период  на рис.9.7, а). Системы, составленные из разнородных элементов, будут иметь более равномерные -характеристики, что иллюстрируется на рис. 9.7, б.

Системы, предназначенные для работы с применением предварительной тренировки, выгодно составлять из однородных элементов. Это видно из сравнения -характеристик на рис. 9.7, а и б. Для случая, показанного на рис. 9.7, а, тренировка системы, т.е. перенесение начала эксплуатации в точку , значительно повышает надежность работы. Для рис. 9.7, б тренировка системы уже менее эффективна, ибо на начальном участке -характеристики отсутствует резко выраженный максимум. Если ставится вопрос о тренировке систем с пологими -характеристиками, как показано на рис. 9.7, б, то в этом случае целесообразно тренировать каждый элемент отдельно, а не систему в целом.

             а                                                                   б  

Рис. 9.7. -характеристики:

а – система из однородных элементов; б – из неоднородных

Тренировка системы в целом или, возможно, более крупных ее блоков всегда выгоднее тренировки отдельных элементов, так как в первом случае происходит тренировка монтажа и регулировка системы (блока). Раздельную тренировку элементов следует применять лишь при очень пологих -характеристиках. При этом время тренировки элементов будет различным. Для каждого элемента время тренировки выбирается так, чтобы пройти период повышенной интенсивности отказов.

По виду -характеристики можно просто решить вопрос о целесообразности тренировки систем кратковременного действия. Из рис. 9.8 видно, что при общем времени работы системы  применять тренировку нерационально, так как значения интенсивности отказов системы за время  будут меньше соответствующих значений  после тренировки, т.е. при . При общем времени работы системы, большем  и равном, например, , следует применять тренировку, так как значения -характеристики за период времени  будут больше значений  при , т.е. надежность системы в результате тренировки повысится.

С помощью -характеристик просто и наглядно решается ряд эксплуатационных задач. Рассмотрим, например, вопрос о назначении или продлении технического ресурса различных устройств. Часто решение этого вопроса связано с большой ответственностью. Ввиду отсутствия достаточно аргументированной методики назначения технического ресурса иногда приходилось снимать с эксплуатации исправленные агрегаты и системы, что связано с большими потерями денежных средств.

Рис. 9.8. К вопросу о необходимости тренировки систем кратковременного действия

а

б

в

Рис. 9.9. К вопросу о возможности продления технического ресурса системы.

а – возможно продление на время ; б – ресурс назначен правильно;

в - возможно продление на время  после тренировки в интервале

-характеристика является документом, указывающим на целесообразность продления ресурса, или, наоборот, на необходимость снятия с эксплуатации рассматриваемого агрегата или устройства, особенно если они выполняют ответственные задачи. Это можно показать на примере изображенных на рис. 9.9. трех -характеристик. На всех трех графиках технический ресурс обозначен .