Автоматизація розрахунку структурної надійності технічних систем

Abstract

Сучасний розвиток технічних систем вимагає підвищених вимог до їх надійності, особливо у сферах біомедичної інженерії, електроніки, приладобудування та інформаційних технологій. Відмова навіть одного елемента може призвести до збоїв у системах зв’язку, енергетичних мережах, транспорті або медичній техніці. Знання теорії надійності дозволяє інженерам гарантувати стабільність та безпеку роботи обладнання. Вона формує здатність прогнозувати поведінку складних технічних систем під час експлуатації, визначати ймовірність відмов, час напрацювання системи, розробляти заходи для підвищення стабільності роботи обладнання та збільшення довговічності і строку його експлуатації, забезпечує інженерів методологією прогнозування, аналізу та підвищення працездатності складних технічних систем. Одним із ключових завдань підготовки майбутніх інженерів є опанування методів кількісної оцінки структурної надійності та формування практичних навичок роботи з відповідними інструментами. У статті розглянуто проблему викладання дисципліни «Теорія надійності» у сучасному технічному університеті та запропоновано авторський підхід до її практичної реалізації через використання хмарного середовища програмування Google Colaboratory. Розроблений програмний продукт дозволяє виконувати аналітичні та імітаційні розрахунки структурної надійності технічних систем, моделювати різні закони розподілу часу до відмови, аналізувати вплив резервування та будувати статистичні моделі для прогнозування ресурсу елементів. Особлива увага приділена інтеграції результатів у навчальний процес, що забезпечує підвищення рівня засвоєння матеріалу студентами та формування компетентностей у сфері інженерної аналітики. Важливою перевагою розробки є відсутність потреби у дорогому ліцензійному програмному забезпеченні, що робить її універсальною для використання як у навчальних закладах, так і в наукових дослідженнях.