Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


—равнение различных методов повышени€ надЄжности системы




¬се методы повышени€ надЄжности принципиально могут быть сведены к следующим методам: резервированию, уменьшению интенсивности отказов элементов системы, сокращению времени непрерывной работы системы, уменьшению времени восстановлени€, выбору рациональной периодичности и объЄма диагностики систем. ¬ процессе проектировани€ и конструировани€ используют схемные и конструктивные способы повышени€ надЄжности. ќсновные схемные методы таковы: создание схем с минимальным количеством элементов, резервирование; создание схем, не допускающих опасных последствий отказов их элементов; предварительный расчЄт надЄжности проектируемой системы.  онструктивные методы включают в себ€: применение элементов с малым значением интенсивности отказов, обеспечение благопри€тного режима работы элементов, рациональный выбор допусков на изменение значений входных и выходных величин элементов и систем, защита элементов от вибрации и ударов, унификаци€ элементов.

 

3.4.1  раткое описание основных методов повышени€ надЄжности

ќдин из критериев надЄжности формулируетс€ следующим образом: система считаетс€ надЄжной, если отказ одного любого элемента не приводит к отказу всей системы. ¬ практике реализаци€ этого критери€ осуществл€етс€ путЄм раздельного резервировани€. ќценим эффективность различных способов резервировани€, прин€в в качестве критериев надЄжности веро€тность безотказной работы и среднюю наработку до отказа, при следующих упрощающих предположени€х:

- все элементы €вл€ютс€ равно надЄжными;

- поток отказов элементов системы €вл€етс€ пуассоновским;

- кратность резервировани€ всех элементов одинакова.

ќтметим, что интенсивность отказов резервированной системы всегда в начальный момент времени равна нулю независимо от значени€ интенсивности отказов не резервированной системы. ѕо мере увеличени€ времени эксплуатации интенсивность отказов резервированной системы асимптотически стремитс€ к интенсивности отказов не резервированной системы.

”меньшить интенсивность отказов системы можно следующими способами: упрощение системы, выбор наиболее надЄжных элементов; облегчение электрических, механических, тепловых и других режимов работы элементов системы; тренировка элементов и систем, создание схем с ограниченным последействием отказов элементов, стандартизаци€ и унификаци€ элементов системы, совершенствование технологии производства, автоматизаци€ производства, статистический контроль качества продукции; проведение профилактических меропри€тий при эксплуатации аппаратуры, которые направлены на предупреждение отказов.

”меньшить среднее врем€ восстановлени€ можно, повыша€ надЄжность системы, и, тем самым, уменьша€ число отказов; или сокраща€ врем€ необходимое дл€ отыскани€ и устранени€ отказов. —ократить врем€, которое необходимо дл€ отыскани€ и устранени€ неисправностей, можно, примен€€ диагностику, автоматизацию проверок, повышение квалификации обслуживающего персонала, сбор и обобщение опыта эксплуатации.

ѕовысить надЄжность системы возможно при сокращении времени непрерывной работы системы, если есть возможность выключить систему на определЄнное врем€, не наруша€ процесса управлени€. Ёто часто возможно при управлении летательными аппаратами или при управлении системами, которые осуществл€ют коррекцию других, более сложных систем.

Ќаиболее эффективны вышеуказанные методы при конструировании систем, так как надЄжность систем в основном закладываетс€ при их проектировании и изготовлении. ¬о врем€ эксплуатации заложенный ресурс надЄжности Ђрасходуетс€ї. —корость Ђрасходаї этого ресурса зависит от методов и условий эксплуатации, квалификации обслуживающего персонала. «адача инженера-эксплуатационника состоит не в повышении надЄжности системы, а в том, чтобы как можно дольше сохранить надЄжность, заложенную в процессе еЄ проектировани€ и изготовлени€.

”меньшение интенсивности отказов позвол€ет уменьшить суммарное число отказов системы в процессе еЄ эксплуатации, а уменьшение среднего времени восстановлени€ Ц улучшить восстанавливаемость системы. »зменение в одно и то же число раз интенсивности отказов и среднего времени восстановлени€ даЄт, в смысле надЄжности, разный эффект, что необходимо учитывать при проектировании надЄжных автоматических систем.

ѕроводить сравнение эффективности метода Ђуменьшени€ суммарного времени работы системыї с другими методами повышени€ надЄжности не целесообразно, потому что уменьшение времени работы не €вл€етс€ методом повышени€ надЄжности - это лишь экономи€ Ђресурсаї надЄжности.

¬ заключение необходимо отметить, что часто не удаЄтс€ сконструировать высоконадЄжную систему, примен€€ один метод повышени€ надЄжности, необходимо использовать все или большинство рассмотренных методов. ƒл€ иллюстрации этого положени€ и лучшего понимани€ проблемы повышени€ надЄжности рассмотрим примеры.

3.4.2 ѕримеры, иллюстрирующие сложность проблемы повышени€ надЄжности

ѕример 1. јвтоматическа€ система регулировани€ состоит из 1000 элементов, средн€€ интенсивность отказов которых равна 1/час. ѕолага€, что справедлив экспоненциальный закон веро€тности безотказной работы, определить, какой метод повышени€ надЄжности следует выбрать, чтобы веро€тность безотказной работы системы в течение 1000 часов была не ниже 0,98.

–ешение. «десь N = 1000, 1/час, t = 1000 часов, –с(1000) = 0,98. “огда веро€тность безотказной работы системы, если не прин€ть никаких мер по еЄ повышению, будет равна

—истема, имеюща€ столь низкую веро€тность безотказной работы, не может выполн€ть свои функции в течение указанного времени. –ассмотрим возможные способы повышени€ надЄжности системы.

”меньшение интенсивности отказов системы. ќпределим, какова должна быть интенсивность отказов элементов, чтобы выполн€лось условие с(1000) “ак как с(t) , то с достаточной дл€ практики точностью можно записать

откуда а среднее врем€ безотказной работы элементов должно быть часов.

“аким образом, средн€€ интенсивность отказов элементов должна быть на два пор€дка меньше, чем в услови€х задачи, а их среднее врем€ безотказной работы должно составл€ть дес€тки миллионов часов. Ёлементов системы автоматического регулировани€, имеющих столь высокую надЄжность, пока не существует. ”меньшить интенсивность отказов системы на два пор€дка, если сложность системы остаЄтс€ неизменной, вр€д ли технически возможно.

»звестными методами сравнительно легко можно уменьшить интенсивность отказов на один пор€док. “огда веро€тность безотказной работы системы будет равна

Ќо это значение ниже с(1000)

 ака€ же должна быть сложность, чтобы этот метод позволил конструировать систему на заданное значение веро€тности безотказной работы? „исло элементов в системе можно определить из выражени€

“акое упрощение системы невозможно осуществить.

—окращение времени непрерывной работы. —уммарное врем€ непрерывной работы дл€ удовлетворени€ услови€ должно быть

≈сли уменьшить интенсивность отказов системы на один пор€док, то суммарное врем€ непрерывной работы возрастЄт также на пор€док, т.е. .

–езервирование. ќпределим кратность резервировани€, при которой удаЄтс€ обеспечить заданную веро€тность безотказной работы.

ѕри общем резервировании с посто€нно включенным резервом

«десь веро€тность безотказной работы резервированной системы.

ѕри общем резервировании замещением и ненагруженном состо€нии резерва

ќтсюда m = 7 (кратность резервировани€ дл€ i = 0 ÷ 7 = 19,8).

ѕри раздельном резервировании с посто€нно включЄнным резервом

где - веро€тность безотказной работы i Ц го элемента.

“огда

“аким образом, резервирование всех элементов с кратностью m = 1 и посто€нно включЄнным резервом позвол€ет обеспечить столь высокую веро€тность безотказной работы системы.

«десь можно применить так же раздельное резервирование с замещением и ненагруженным резервом Ц предполагаетс€, что все элементы однотипны и имеют одну причину отказа Ц дл€ чего понадобитьс€ резервировать с кратностью m = 1. ѕри резервировании со скольз€щим резервом и указанных выше услови€х понадобитьс€ лишь семь резервных элементов. ќба эти метода надЄжности можно применить лишь при высокой надЄжности переключающих устройств.

 роме того, может оказатьс€, что раздельное резервирование всех элементов осуществить невозможно, а система чувствительна к изменению параметров элементов. ¬ этом случае следует искать комбинированные методы повышени€ надЄжности. ¬ данной задаче целесообразно уменьшить интенсивность отказов системы и применить резервирование всей системы при ненагруженном состо€нии резерва.

≈сли уменьшить интенсивность отказов системы на один пор€док, то в этом случае

 ратность резервировани€ m = 1, т.е. простое дублирование всей системы позвол€ет обеспечить требуемую надЄжность. “ак как технически осуществить резервирование всей системы проще, чем отдельных элементов, то такое решение может быть приемлемым.

ѕример 2. ”слови€ предыдущей задачи остаютс€ прежними. “ребуетс€ установить, какой метод повышени€ надЄжности выбрать, чтобы веро€тность безотказной работы системы была не ниже 0,98 в течение 10000 часов еЄ непрерывной работы.

–ешение. ¬еро€тность безотказной работы не резервированной системы в течение 10000 часов будет равна

ѕри раздельном резервировании с посто€нно включЄнным резервом

ѕри раздельном резервировании замещением

“огда

ѕри резервировании со скольз€щим резервом

отсюда m0 = 41.

Ѕолее перспективным €вл€етс€ раздельное резервирование с посто€нно включЄнным резервом, однако такое решение не €вл€етс€ наилучшим. ¬се же целесообразно комбинировать резервирование с уменьшением интенсивности отказов на пор€док.

ќтметим, что сложна€ система обычно состоит из большого числа разнообразных элементов, интенсивность отказов которых значительно выше, чем прин€та в примере.  роме того, дл€ управлени€ ответственными объектами требовани€ по надЄжности устанавливаютс€ более жЄсткие.

ѕример 3. јвтоматическа€ система состоит из 1000 элементов, средн€€ интенсивность отказов которых равна 0,03 10-3 1/час. Ќеобходимо установить, какой метод повышени€ надЄжности следует выбрать, чтобы веро€тность безотказной работы системы в течение 10000 часов была не ниже 0,98. ѕолагаем, что справедлив экспоненциальный закон надЄжности.

–ешение. ѕри раздельном резервировании с посто€нно включЄнным резервом

ѕри раздельном резервировании замещением

;

т.е. m = 2.

ѕри резервировании со скольз€щим резервом

а число резервных элементов

»так, если система предназначена дл€ длительного использовани€, то даже раздельное резервирование не позвол€ет спроектировать высоконадЄжную систему. –ассмотренные примеры позвол€ют сделать р€д выводов:

1. “ребовани€ к надЄжности современных автоматических систем столь высоки, что, использу€ современные элементы автоматики и электроники, удовлетворить им невозможно, если не предприн€ть специальных мер дл€ повышени€ надЄжности.

2. Ќаиболее эффективным методом повышени€ надЄжности систем, предназначенных дл€ кратковременной работы, €вл€етс€ структурное резервирование; а уменьшение интенсивности отказов системы Ц самый эффективный метод повышени€ надЄжности систем длительного пользовани€.

3. ѕри проектировании высоконадЄжных систем необходимо примен€ть комбинации известных методов повышени€ надЄжности.

4. ѕовышение надЄжности системы всегда осуществл€етс€ за счЄт ухудшени€ других еЄ характеристик. ЌадЄжность имеет свою Ђценуї по массе, габаритам, стоимости, погрешности и т.п.

¬ заключение отметим, что создать надЄжные технические системы возможно. „ем меньше срок службы и число элементов и чем выше их надЄжность, тем проще создать такую систему. ¬ысоконадЄжные системы с коротким временем непрерывной работы можно создать, примен€€ обычные виды структурного резервировани€. ƒл€ систем с длительным временем существовани€ абсолютно надЄжные системы можно создать только путЄм резервировани€ с коротким временем восстановлени€ отказавших элементов при условии, что на период ремонта или замены элементов система не прекращает выполн€ть свои функции.

 онтрольные вопросы:

1.«апишите формулу дл€ расчЄта веро€тности выполнени€ функции  “—, ѕќ и оператором ј—”.

2. акие показатели характеризуют качество структурной схемы системы?

3. акие два подхода по распределению требований к надЄжности элементов схемы ¬ам известны?

4. аким должно быть соотношение между значени€ми веро€тностей безотказной работы автоматической системы управлени€ и объектом управлени€?

 

—писок литературы

 

1. √олинкевич “.ј. ѕрикладна€ теори€ надЄжности [“екст]: учебник дл€ вузов.- ћ: ¬ысша€ школа, 1977.-160 с.

2 ЌадЄжность программного обеспечени€ [“екст]: учебное пособие /Ѕ.Ќ. Ѕал€сников, ё.√. √усева, ј.¬. Ќикандров, –.». ѕолонников. Ц ѕод ред. –.». ѕолонникова. Ц ћ.: »н-т повышени€ квалификации ћинрадиопрома ———–, 1991. Ц 63 с.

3 Ќечипоренко ¬.». —труктурный анализ и методы построени€ надЄжных систем [“екст]. - ћ.: —оветское радио, 1968. Ц 256 с.

4 ѕоловко ј.ћ. ќсновы теории надЄжности [“екст]: учебник дл€ вузов.Цћ.: Ќаука, 1964.Ц446 с.

5 ќстрейковский ¬.ј. “еори€ надЄжности [“екст]: учебник дл€ вузов. Ц ћ.: ¬ысша€ школа, 2003. Ц 463 с.

6 —борник задач по теории надЄжности [“екст]: практикум/ ј.ћ. ѕоловко, ».ћ. ћаликов, ј.Ќ. ∆игарев, ¬.Ќ. «арудный. Ц ѕод ред. ј.ћ. ѕоловко и ».ћ. ћаликова. Ц ћ.: —оветское радио, 1972. Ц 407 с.

7 —истема стандартов ЂЌадЄжность в техникеї [“екст]. Ц ћ.: √осстандарт –оссии: »ѕ  Ђ»зд-во стандартовї, 2002. Ц 95 с.

8 Ўавыкин Ќ.ј., ѕетрухин  .ћ.. ∆идомирова ≈.≈. ћетодика оценки безотказности технических средств [“екст]. ѕрепринт.- ћ.: »нститут проблем управлени€, 1997. Ц 80 с.

 

 

 

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-05-08; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1956 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ќасто€ща€ ответственность бывает только личной. © ‘азиль »скандер
==> читать все изречени€...

545 - | 471 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.041 с.