Показатели надежности восстанавливаемых систем

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного

Бюджетного образовательного учреждения высшего

Образования «Санкт - Петербургский государственный

лесотехнический университет имени С.М. Кирова»

(СЛИ)

Транспортно-технологический факультет

Кафедра «Физика и автоматизация технологических процессов и

производств»

Контрольная работя по дисциплине Д и Н автоматизированных систем

Выполнили:

студенты ФиАТПиП, 5 курса

Афанасьева Екатерина Владимировна

Панюков Вадим Владиславович

Джелдашов Александр Алексеевич

Воробьев Роман Сергеевич

Юркова Марина Вячеславовна

Грушецкий Андрей Александрович

Макурин Игорь Александрович

Руководитель: Соловьев Павел Валерьевич к. т. н.

Оценка: _________ Подпись __________

Дата:______________

1.Перечислите и кратко охарактеризуйте основные показатели надежности невосстанавливаемых систем.

Невосстанавливаемые системы – это системы, восстановление которых сразу после отказа считается нецелесообразным или невозможным.

При выборе показателей надежности следует иметь в виду, что эти показатели должны достаточно полно описывать надежностные свойства системы, быть удобными для аналитических расчетов и экспериментальных проверок по результатам испытаний и допускать возможность перехода к показателям эффективности АСУТП.

Для не восстанавливаемых систем имеет смысл ограничиться показателями безотказности.

Основные показатели – вероятность безотказной работы и средняя наработка до отказа.

Вероятность безотказной работы –это вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникнет.

Вероятность безотказной работы обладает следующими положительными качествами:

- достаточно просто определяется по статистическим данным об отказах;

- является интервальной оценкой;

- весьма полно определяет надёжность невосстанавливаемых систем;

- используется при оценке таких важных показателей техники, как эффективность, живучесть, безопасность, риск.

Основной недостаток этого показателя выясняется при оценке восстанавливаемых систем, так как в этом случае его можно применять как показатель безотказности только при наработке до первого отказа.

2.Перечислите и кратко охарактеризуйте основные показатели надежности восстанавливаемых систем.

Показатели надежности восстанавливаемых систем

Показатели условно разделены на четыре группы:

1. Показатели безотказности.

2. Показатели ремонтопригодности.

3. Показатели долговечности.

4. Комплексные показатели надежности.

1) Показателями безотказности являются:

а) w(t) – параметр потока отказов;

, где: (1.29)

n_i(t) – число отказов i-системы (i=1,N) на интервале (0,t);

n_i(t+Dt) – число отказов на (0, t+Dt).

Т.о. параметр потока отказов – отношение числа отказов системы на некотором малом интервале Dt к величине Dt.

б) Т- средняя наработка на отказ;

, где: (1.30)

x_i – наработка между соседними отказами.

2) Показателями ремонтопригодности являются:

а) вероятность восстановления работоспособного состояния за время t₁;

(1.31)

б) среднее время восстановления;

(1.32)

Срок службы системы (t_с) – календарная продолжительность от начала эксплуатации системы до перехода в предельное состояние, t_с – величина случайная.

3) Показателями долговечности являются:

а) средний срок службы;

(1.33)

б) гамма-процентный срок службы tg, определяемый соотношением:

, (1.34)

где g – вероятность того, что система не достигнет предельного состояния зав время tg.

Т.о. tg - календарная продолжительность от начала эксплуатации объекта, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью g (выраженной в %).

Комплексные показатели надежности

Приведенные выше показатели характеризуют одну из составляющих надежности. Кроме них используются такие показатели, которые совместно отражают безотказность и ремонтопригодность:

· Коэффициент готовности k_Г;

· Коэффициент оперативной готовности k_О.Г(t);

· Коэффициент технического использования k_Т.И.

Коэффициент готовности k _Г – вероятность того, что система окажется работоспособной в произвольный выбранный момент времени в установившемся режиме эксплуатации

, (1.35)

где Q - средняя наработка на отказ;

t_В- среднее время восстановления.

Коэффициент оперативной готовности k _О.Г (t) – вероятность того, что система окажется работоспособной в произвольный выбранный момент времени tx в режиме эксплуатации и, что начиная с этого момента будет работать безотказно в течение времени t.

Из определения: (tx – произвольный момент времени)

, (1.37)

где P(tx,t) – условная вероятность безотказной работы системы на интервале (tx, tx+t) при условии, что в момент tx система была работоспособной.

Для экспоненциального закона распределения времени безотказной работы:

, (1.38)

Коэффициент технического использования k _Т.И – показатель, учитывающий периоды времени, в течение которых применение системы по назначению не планировалось:

, где (1.39)

- математическое ожидание суммарного времени пребывания системы в работоспособном состоянии.

- математическое ожидание суммарного времени технического обслуживания.

- математическое ожидание суммарного времени восстановления.

За некоторый период эксплуатации .

3. Каковы критерии выбора показателей надежности системы?

Основными критериями надежности являются: работоспособность, безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость. Работоспособность – состояние устройства. при котором оно способно выполнять заданные функции, сохраняя заданные значения параметров в пределах установленных научно-технической документации. Безотказность – свойство изделия непрерывно сохранять работоспособность в течение заданного времени. Безотказность характеризуется – вероятностью безотказной работы и интенсивностью отказов . Под вероятностью безотказной работы понимают вероятность того, что в заданном интервале времени не произойдет отказ изделия. Вероятность безотказной работы определяют по формуле: , где N – первоначальное число изделий; n – число отказавших изделий за время t. Вероятность безотказной работы сложного изделия равна произведению вероятностей безотказной работы отдельных его элементов: . Интенсивность отказов - отношение числа n отказавших в единицу времени t изделий к числу изделий , исправно работающих в данный момент: . Вероятность безотказной работы можно оценить по интенсивности отказов: . Пример: По результатам испытания в одинаковых условиях партии изделий из шт. после наработки 5000 ч. наблюдали отказы шт. изделий, то вероятность безотказной работы этих изделий: . Долговечность – свойство изделия длительно сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при соблюдении норм эксплуатации. Под предельным, понимают такое состояние изделия, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна. Долговечность характеризуется - техничеким и гамма-процентным ресурсами. Технический ресурс – суммарная наработка изделия от начала эксплуатации до перехода в предельное состояние (в часах, километрах пробега и др.). Гамма-процентный ресурс – суммарная наработка, в течение которой изделие не достигает предельного состояния с вероятностью , выраженной в процентах (часто γ=90%). Наработка – продолжительность или объем работы изделия (в часах, километрах пробега, числах циклов нагружения). Назначенный ресурс – суммарная наработка, при которой прекращается эксплуатация изделия независимого от его состояния. Срок службы – календарная продолжительность эксплуатации изделия от начала до перехода в предельное состояние (включает наработку изделия и время простоев). Предельное состояние – состояние устройства, при котором его дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена по техническим, экономическим причинам, условием эксплуатации или необходимости, какого либо вида ремонта. Ремонтопригодность – это приспособленность изделия к предупреждению, обнаружению и устранению отказов. Важно при проектировании изделия предусмотреть возможность его ремонта (например, замены вышедших из строя элементов, доступность комплектующих и т.д.). Сохраняемость – свойства изделий сохранять эксплуатационные показатели на время и после сроков хранения. Пути повышения надежности: - обоснованный выбор материала конструкции (т.е. определение физико-механических свойств; вида, размеров и способа получения заготовок); - уменьшение числа деталей в узлах (за счет использования рациональных конструкторских решений); - обоснованное назначение размеров (т.к. с увеличением размеров детали растет в объеме детали и количество дефектов (вакансий, дислокаций, раковин)); - тщательный контроль при изготовлении и эксплуатации; - применение предохранительных устройств и резервирования (дублирование важнейших элементов конструкции (например, наличие двух и более двигателей в самолете)). - правильный выбор режима работы; - защита от воздействия внешней среды.

4.На каком этапе жизненного цикла системы рекомендуется производить выбор и назначение показателей надежности?

Программный комплекс представляет собой последовательность диалоговых окон, на каждой из которых выполняется определенный этап работы и проводится контроль полученных результатов. Переход на следующий этап возможен только после полного выполнения задания предыдущего этапа.

Начальный этап. Выбор варианта и ознакомление с текстом поставленной задачи.

1 этап. Выбор подходящих показателей надежности.

2 этап. Назначение норм надежности для выбранных показателей.

То есть на первом и втором этапах.

5. В чем заключается основная сложность процесса назначения норм надежности?

Основная сложность процесса назначения норм надежности заключается в том, что нужно учитывать экономические соображения и возможности производства.

6. В чем заключается суть распределения норм надежности по элементам с учетом их сложности?

Суть распределения норм надежности по элементам - процесспроводимый на начальном этапе проектирования процесс задания значений показателей надежности блоков и узлов системы по имеющемуся в техническом задании значению показателя надежности всей системы. В этот период информация о системе еще невелика, поэтому применяют довольно грубые приемы. По мере появления новых сведений вычисленные ранее значения уточняются.

7.Перечислите и кратко охарактеризуйте приемы распределения показателей надежности по элементам системы.

Существуют различные приемы распределения показателей надежности:

1)по принципу равнонадежности элементов;

2) с учетом сложности элементов;

3) с учетом существующего соотношения показателей надежности элементов в прототипе системы;

4) с учетом перспектив совершенствования элементов;

5) с учетом стоимости проектирования, производства и эксплуатации элементов.

Выбор того или иного способа распределения показателей надежности зависит от имеющейся информации о проектируемом объекте.

8.Поясните понятие программы обеспечения надежности.

В настоящее время становится общепризнанным, что нельзя добиться повышения надежности отдельными разрозненными мероприятиями. В связи с этим разрабатываются программы обеспечения надежности, включающие взаимно связанные мероприятия на всех этапах проектирования, изготовления и эксплуатации объектов. Такие программы составляют одновременно с техническим заданием на разработку объекта или на ранних стадиях разработки. В ходе проектирования программы уточняют и дополняют.

Такие программы содержат распределение требований к надежности по системам, блокам и элементам, изучение условий работы изделий, различные виды расчетов надежности и испытаний, контроль надежности на различных стадиях проектирования и изготовления и ряд других плановых мероприятий. По данным иностранной печати расходы на мероприятия, предусмотренные программой, составляют 1 - 2% общей стоимости разработки изготовления партии изделий. Эти расходы быстро компенсируются сокращением эксплуатационных затрат (расходы на поддержание технических средств в работоспособном состоянии составляет за год в среднем 6% от их первоначальной стоимости).

В программах обеспечения надежности помимо организационно-технических мероприятий предусматриваются разделы, содержащие анализ и обоснование этих мероприятий, указываются сроки выполнения тех или иных работ по обеспечению надежности, лица, ответственные за их реализацию, методы контроля надежности на каждой стадии создания системы и т. д.