В отличие от прогнозирования надежности электронного оборудования, для которого, благодаря стандартизации и массовому производству, накоплена обширная статистика отказов, и для которого интенсивность отказов с хорошим приближением может быть выражена постоянной величиной, для механического оборудования точный прогноз на основе банка данных оказался затруднён из-за широкого разброса интенсивности отказов, возникающих для внешне сходных компонентов. Причиной тому стали следующие факторы:
а) Отдельные механические компоненты, такие как клапаны и редукторы, часто выполняют более одной функции, и данные об отказах для конкретных применений нестандартных компонентов редко доступны.
б) Интенсивность отказов механических компонентов обычно не постоянна из-за износа или усталости, сбор таких данных затруднен, так как необходимо регистрировать их в разные моменты времени до отказа, а не просто ограничиться постоянным значением интенсивности отказа.
в) Надежность механического оборудования более чувствительна к нагрузке, режиму работы, интенсивности эксплуатации, чем надежность электронного оборудования. Данные о частоте отказов, основанные только на времени работы, обычно недостаточны для прогнозирования надежности механического оборудования.
г) Определение отказа механического оборудования зависит от его функций и требований к их выполнению. Отсутствие такой информации в банке данных о частоте отказов ограничивает его полезность.
Вышеуказанные недостатки приводят к тому, что расчетная оценка ресурса механического оборудования является сложной задачей. Многие механизмы деградации, такие как коррозия, эрозия, ползучесть и усталость, действуют одновременно и оказывают синергетическое влияние на надежность. Кроме того, нагрузка на компонент может быть статической, циклической или динамической в различных точках жизненного цикла, и тяжесть нагрузки также может быть переменной. Изменчивость материала и невозможность создать эффективную базу данных исторических условий эксплуатации, таких как рабочее давление, температура и вибрация, еще больше усложняют оценку срока службы.
Перечисленные выше проблемы обусловили потребность в моделях прогнозирования надежности, которые не опираются исключительно на статистику отказов. И вот, попытка создания таких моделей и была предпринята в структуре ВМС США, а результаты изложены в руководстве Центра надводных боевых действий ВМС США по процедурам прогнозирования надежности механического оборудования: "Handbook of Reliability Prediction Procedures for Mechanical Equipment".
В нем изложены результаты большой теоретической и экспериментальной работы по выведению уравнений для расчета интенсивности отказов базовых компонентов механического оборудования (пружины, подшипники, уплотнения, прокладки и др.) для каждого вида их отказа. Область применения затем расширяется до узлов (клапаны, муфты, приводы и др.), а затем до единиц оборудования (насосы, компрессоры) и до системного уровня, на котором рассматривается совместное применение FMECA, FTA и RCM.
Уравнения в справочнике пересчитывают базовую интенсивность отказов, полученную из лабораторных испытаний, с учетом влияния параметров самого компонента, окружающей среды и интенсивности эксплуатации. В частности, Луизианскому Технологическому университету было поручено создать инженерную модель механического износа, которая коррелировала бы с прочностью материала и напряжением, наложенным на деталь. Эта модель для прогнозирования износа учитывает используемые материалы, смазочные свойства, напряжение, налагаемое на деталь, и другие аспекты процесса износа.
Вводная часть содержит многочисленные предупреждения о том, что данное руководство является результатом исследовательской программы, а не официальным документом Министерства обороны, и что прямое извлечение уравнений из руководства без учета процедур и ограничений приведет к потенциально опасным ситуациям.
