1.1. Основи на теорията на надеждността

а) Надеждност и решаване на проблеми за ускоряване на научно-техническия прогрес.

Тъй като технологията става все по-сложна, областите на нейното използване се разширяват, нивото на автоматизация се повишава, а натоварванията и скоростите се увеличават, ролята на проблемите с надеждността нараства. Тяхното решение е един от основните източници за повишаване на ефективността на оборудването, спестяване на разходи за материали, труд и енергия.

Пример 1. Цената на 10% увеличение на експлоатационния живот на автомобилните гуми е 0,2% от тяхната цена. Повишената надеждност на гумите води до съответно намаляване на нуждата от тях. В резултат на това разходите за производство на гуми, които осигуряват решение на конкретен транспортен проблем, са 0,898 от първоначалната им цена.

Поради нарастващата сложност на оборудването, разходите за неизправности, възникващи по време на неговата работа, се увеличиха значително.

Пример 2. Багер Е-652 замества работата на 150 багера. Един час престой води до значителни материални загуби.

Недостатъчно високото ниво на надеждност е една от основните причини за неоправдано високи разходи за поддръжка, ремонт на оборудване и производство на резервни части.

Пример 3. За поддържане на тракторите в работно състояние се изразходват два пъти повече пари за ремонт и поддръжка през техния експлоатационен живот, отколкото за закупуване на нов.

б) Основни понятия за надеждност.

Надеждността е свойство на системата запази във времетов установените граници стойностите на всички параметри, характеризиращи способността за изпълнение на необходимите функции при определени режими на използване, поддръжка, ремонт, съхранение и транспортиране.

Надеждността е сложно, но въпреки това ясно (на ниво GOST) регулирано свойство на системата.

Нека разгледаме последователно, в съответствие с причинно-следствените връзки, основните понятия, използвани при описанието на надеждността.

Надеждността като комплексно свойство на системата се определя от комбинация от четири по-прости свойства, а именно: надеждност, издръжливост, поддръжка и възможност за съхранение. Освен това, в зависимост от конструктивните и експлоатационните характеристики на системата, едно или друго свойство (или свойства) може да не бъде включено в надеждността. Например, ако търкалящият лагер не може да бъде ремонтиран, тогава възможността за ремонт не е включена в свойството за надеждност. Класификацията на свойствата за надеждност е показана на фиг. 1.1.

Надеждността е свойство на системата непрекъснатоподдържат работно състояние, когато работят за определен период от време някои(определено) време или някои(дадено) време на работа.

Устойчивостта е свойството на системата да функционира, докато крайнасъстояние по установения ред за поддръжка и ремонт.

Поддържаемостта е свойство на система, състояща се в адаптивността към предупреждение и откриванепредаварийни състояния, повреди и повреди, поддържане и възстановяване на работно състояние чрез поддръжка и ремонт.

Съхраняемостта е свойството на системата да запазва стойностите на показателите за надеждност, издръжливост и поддръжка по време и след съхранение и (или) транспортиране.

При определяне на характеристиките на надеждност бяха използвани понятия, които определят различни състояния на системата. Тяхната класификация е показана на фиг. 1.2.

Обслужваем – състоянието на системата, на което отговаря в момента всички изисквания, установено като в отн основни параметри, характеризиращи функционирането на системата, и във връзка с второстепенни параметри, характеризиращи лекота на използване, външен вид и др.

Faulty - състоянието на системата, в което се намира в момента от установените изисквания както по отношение на основен, така вторипараметри.

Работоспособен – състоянието на системата, на което отговаря в момента всички изискванияустановени във връзка с основни параметри.

Неработещ - състоянието на системата, в което се намира в момента не съвпада с поне единот установените изисквания за основни параметри.

Лимит – състояние на системата, при което тя временно или постоянно не може да работи. Критериите за гранично състояние за различните системи са различни и са установени в нормативната и техническа проектна или експлоатационна документация.

От горните дефиниции следва, че дефектна система може да бъде работеща (например автомобил с повредена боя на каросерията), както и неработеща система също може да бъде дефектна.

Преминаването на системата от едно състояние в друго става в резултат на събитие. Класификацията на събитията е показана на фиг. 1.3., и графиката, обясняваща това на фиг. 1.4.

Повредата е събитие, в резултат на което системата престава да отговаря на изискванията за второстепенни параметри.

Отказът е събитие, в резултат на което системата престава да отговаря на изискванията по отношение на основните и първични и вторични параметри, т.е. пълна или частична загуба на производителност.

Неуспех – неуспех със самолечение.

Изчерпването на ресурса е събитие, в резултат на което системата преминава в лимитно състояние. От изброените събития най-важното е отказът, който се класифицира:

А. По значимост (критична, съществена, незначителна).

Б. По естеството на възникване (внезапно, постепенно).

Б. По естеството на откриваемостта (явни, скрити).

Г. Поради възникването му (структурни, производствени, експлоатационни, деградационни).

Изпратете добрата си работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу

Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.

Публикувано на http://www.allbest.ru/

ТЕСТ

Основи на теорията на надеждността и диагностиката

Упражнение

Въз основа на резултатите от тестването на продуктите за надеждност по план са получени следните първоначални данни за оценка на показателите за надеждност:

5 примерни стойности на времето до отказ (единица: хиляди часа): 4,5; 5.1; 6.3; 7,5; 9.7.

5 примерни стойности на работно време преди цензуриране (т.е. 5 продукта са останали в работно състояние в края на тестването): 4.0; 5,0; 6,0; 8,0; 10.0.

Определете:

Точкова оценка на средното време до отказ;

С вероятност за доверие, по-ниски граници на доверие и;

Начертайте следните графики в мащаб:

разпределителна функция;

вероятност за безотказна работа;

горна граница на доверие;

долна граница на доверие.

Въведение

Изчислителната част на практическата работа съдържа оценка на показателите за надеждност въз основа на дадени статистически данни.

Оценките на показателите за надеждност са числени стойности на показатели, определени въз основа на резултатите от наблюдения на обекти при работни условия или специални тестове за надеждност.

При определяне на показателите за надеждност са възможни два варианта:

- видът на закона за разпределение на работното време е известен;

- видът на закона за разпределение на работното време не е известен.

В първия случай се използват параметрични методи за оценка, при които първо се оценяват параметрите на закона за разпределение, включени във формулата за изчисление на индикатора, а след това индикаторът за надеждност се определя като функция от оценените параметри на закона за разпределение.

Във втория случай се използват непараметрични методи, при които показателите за надеждност се оценяват директно от експериментални данни.

1. Кратка теоретична информация

безотказна точка за разпространение на доверие

Количествените показатели за надеждността на подвижния състав могат да бъдат определени от представителни статистически данни за повреди, получени по време на експлоатация или в резултат на специални тестове, проведени, като се вземат предвид експлоатационните характеристики на конструкцията, наличието или отсъствието на ремонти и други фактори.

Първоначалният набор от обекти на наблюдение се нарича генерална съвкупност. Въз основа на обхвата на съвкупността има 2 вида статистически наблюдения: непрекъснати и извадкови. Непрекъснатото наблюдение, когато се изследва всеки елемент от популацията, е свързано със значителни разходи и време, а понякога изобщо не е физически осъществимо. В такива случаи се прибягва до селективно наблюдение, което се основава на подбора от генералната съвкупност на определена представителна част от нея - извадкова съвкупност, която се нарича още извадка. Въз основа на резултатите от изследването на характеристиката в извадката се прави заключение за свойствата на характеристиката в генералната съвкупност.

Методът за вземане на проби може да се използва по два начина:

- прост произволен избор;

- случаен подбор по типични групи.

Разделянето на извадката от съвкупността на типични групи (например по модели на гондола, по години на построяване и т.н.) дава увеличение на точността при оценяване на характеристиките на цялата съвкупност.

Колкото и задълбочено да се извършва извадковото наблюдение, броят на обектите винаги е краен и следователно обемът на експерименталните (статистически) данни винаги е ограничен. С ограничено количество статистически материал могат да се получат само някои оценки на показателите за надеждност. Въпреки факта, че истинските стойности на показателите за надеждност не са случайни, техните оценки винаги са случайни (стохастични), което е свързано със случайността на извадката от обекти от генералната съвкупност.

Когато се изчислява прогноза, човек обикновено се опитва да избере метод, така че да е последователен, безпристрастен и ефективен. Последователна оценка е тази, която с увеличаване на броя на обектите на наблюдение се сближава по вероятност с истинската стойност на индикатора (условие 1).

Безпристрастна оценка е тази, чието математическо очакване е равно на истинската стойност на индикатора за надеждност (условие 2).

Ефективна се нарича оценка, чиято дисперсия в сравнение с дисперсиите на всички останали оценки е най-малка (условие 3).

Ако условия (2) и (3) са изпълнени само когато N клони към нула, тогава такива оценки се наричат ​​съответно асимптотично безпристрастни и асимптотично ефективни.

Последователността, безпристрастността и ефективността са качествени характеристики на оценките. Условия (1) - (3) ни позволяват да запишем само приблизително равенство за краен брой обекти на наблюдение N

a~b(N)

По този начин оценката на показателя за надеждност в (N), изчислена от извадкова популация от обекти от обем N, се използва като приблизителна стойност на показателя за надеждност за цялата популация. Тази оценка се нарича точкова оценка.

Като се има предвид вероятностният характер на показателите за надеждност и значителното разпръскване на статистически данни за повреди, когато се използват точкови оценки на индикаторите вместо техните истински стойности, е важно да се знае какви са границите на възможната грешка и каква е нейната вероятност, т.е. важно е да се определи точността и надеждността на използваните оценки. Известно е, че качеството на точковата оценка е толкова по-високо, колкото повече статистически материал е получен. Междувременно самата точкова оценка не носи информация за обема данни, на базата на който е получена. Това определя необходимостта от интервални оценки на показателите за надеждност.

Първоначалните данни за оценка на показателите за надеждност се определят от плана за наблюдение. Изходните данни за плана (N V Z) са:

- примерни стойности на времето до отказ;

- примерни стойности на работното време на машини, които са останали в експлоатация през периода на наблюдение.

Работното време на машините (продуктите), които са останали работещи по време на тестването, се нарича време на работа преди цензурирането.

Цензурирането (отрязването) вдясно е събитие, водещо до прекратяване на тестване или оперативни наблюдения на обект преди началото на повреда (гранично състояние).

Причините за цензурирането са:

- различно време на началото и (или) края на изпитването или експлоатацията на продуктите;

- отстраняване от тестване или експлоатация на някои продукти по организационни причини или поради повреди на компоненти, чиято надеждност не е проучена;

- прехвърляне на продукти от един режим на употреба в друг по време на тестване или работа;

- необходимостта от оценка на надеждността преди отказ на всички тествани продукти.

Времето на работа преди цензурирането е времето на работа на обекта от началото на тестването до началото на цензурирането. Проба, чиито елементи са стойностите на времето до повреда и преди цензурирането, се нарича цензурирана проба.

Веднъж цензурирана проба е цензурирана проба, в която стойностите на всички времена преди цензурирането са равни една на друга и не по-малко от най-дългото време преди неуспех. Ако стойностите на работното време преди цензурирането в пробата не са равни, тогава такава проба се цензурира многократно.

2. Оценка на показателите за надеждност с непараметричен метод

1 . Подреждаме времето до повреда и времето до цензуриране в обща вариационна серия в реда на ненамаляващо време на работа (времето преди цензуриране е отбелязано с *): 4.0*; 4,5; 5.0*; 5.1; 6,0*; 6.3; 7,5; 8,0*; 9,7; 10,0*.

2 . Изчисляваме точковите оценки на функцията на разпределение за работното време, като използваме формулата:

; ,

където е броят на работещите продукти на j-тата повреда в вариационната серия.

;

;

;

;

3. Изчисляваме точковата оценка на средното време до повреда, като използваме формулата:

,

Където;

;

.

;

хиляди часа

4. Точковата оценка на безотказната работа на хиляда часа се определя по формулата:

,

Където;

.

;

5. Изчисляваме точковите оценки по формулата:

.

;

;

;

.

6. Въз основа на изчислените стойности построяваме графики на функциите за разпределение на времето на работа и функциите на надеждност.

7. Долната граница на достоверност за средното време до повреда се изчислява по формулата:

,

където е квантилът на нормалното разпределение, съответстващ на вероятността. Приема се според таблицата в зависимост от степента на доверие.

Според условията на задачата вероятността за доверие. Избираме съответната стойност от таблицата.

хиляди часа

8 . Изчисляваме стойностите на горната граница на доверие за функцията на разпределение, като използваме формулата:

,

където е квантилът на разпределението хи-квадрат с броя на степените на свобода. Приема се според таблицата в зависимост от степента на доверие р.

.

Къдравите скоби в последната формула означават вземане на цялата част от числото, затворено в тези скоби.

За;

За;

За;

За;

За.

;

;

;

;

.

9. Стойностите на долната доверителна граница на вероятността за безотказна работа се определят по формулата:

.

;

;

;

;

.

10. Долната граница на достоверност на вероятността за безотказна работа при дадено време на работа, хиляди часа, се определя по формулата:

,

Където; .

.

Съотв

11 . Въз основа на изчислените стойности, ние изграждаме графики на функциите на горната и долната граница на доверителност като предварително конструирани модели на точкови оценки и

Заключение за свършената работа

При изследване на резултатите от изпитването за надеждност на продуктите по план са получени следните показатели за надеждност:

- точкова оценка на средното време до отказ, хиляди часа;

- точкова оценка на вероятността за безотказна работа за хиляда работни часа;

- с доверителна вероятност по-ниски доверителни граници хиляди часа и;

Използвайки намерените стойности на функцията на разпределение, вероятността за безаварийна работа, горната граница на доверие и долната граница на доверие, бяха построени графики.

Въз основа на извършените изчисления е възможно да се решат подобни проблеми, с които инженерите се сблъскват в производството (например при експлоатация на вагони в железопътния транспорт).

Библиография

1. Четиркин Е.М., Калихман И.Л. Вероятност и статистика. М .: Финанси и статистика, 2012. - 320 с.

2. Надеждност на техническите системи: Наръчник / Изд. И.А. Ушакова. - М .: Радио и комуникация, 2005. - 608 с.

3. Надеждност на инженерните продукти. Практическо ръководство за стандартизация, потвърждаване и предоставяне. М .: Издателство на стандартите, 2012. - 328 с.

4. Насоки. Надеждност в технологиите. Методи за оценка на показателите за надеждност въз основа на експериментални данни. РД 50-690-89. Въведете. P. 01.01.91, М.: Издателска къща "Стандарти", 2009. - 134 с. Група Т51.

5. Болишев Л.Н., Смирнов Н.В. Таблици на математическата статистика. М.: Наука, 1983. - 416 с.

6. Киселев С.Н., Савоскин А.Н., Устич П.А., Зайнетдинов Р.И., Бурчак Г.П. Надеждност на механичните системи на железопътния транспорт. Урок. М.: MIIT, 2008-119 с.

Публикувано на Allbest.ru

Подобни документи

Оценка на параметрите на закона за разпределение на случайна величина. Точкови и интервални оценки на параметрите на разпределението. Тестване на статистическа хипотеза за вида на закона за разпределение, намиране на системни параметри. Диаграма за оценка на плътността на вероятността.

курсова работа, добавена на 28.09.2014 г


Изчисляване на натрупаните честоти и изграждане на емпирични функции на вероятността за повреда, безотказна работа на преса за варовикови тухли и хистограма на плътността на разпределението. Статистическа оценка на параметрите на теоретичното разпределение на ресурсите.

тест, добавен на 01/11/2012


Определяне на вероятността от случайно събитие с помощта на класическата вероятностна формула, схема на Бернули. Съставяне на закон за разпределение на случайна променлива. Хипотеза за вида на закона за разпределение и нейната проверка с помощта на теста на Пиърсън хи-квадрат.

тест, добавен на 11.02.2014 г


Концепцията за доверителна вероятност и доверителен интервал и неговите граници. Закон за разпределение на оценката. Изграждане на доверителен интервал, съответстващ на доверителната вероятност за математическото очакване. Доверителен интервал за дисперсия.

презентация, добавена на 01.11.2013 г


Изучаване на същността и правене на предположения за закона за вероятностно разпределение на експерименталните данни. Понятие и оценка на асиметрията. Вземане на решение за формата на закона за разпределение на вероятностите за резултата. Преход от произволна към неслучайна стойност.

курсова работа, добавена на 27.04.2013 г


Обработка на резултатите от информация за транспортни и технологични машини с помощта на метода на математическата статистика. Определение на интегралната функция на нормалното разпределение, функция на закона на Уейбул. Определяне на степента на преместване към началото на разпределението на параметъра.

тест, добавен на 05.03.2017 г


Броят на възможните опции, благоприятни за събитието. Определяне на вероятността проектираният продукт да бъде стандартен. Изчисляване на възможността студентите да завършат успешно работа по теория на вероятностите. Изграждане на закона за разпределение.

тест, добавен на 23.12.2014 г


Изчисляване на параметрите на експерименталното разпределение. Изчисляване на средно аритметично и стандартно отклонение. Определяне на вида на закона за разпределение на случайна величина. Оценяване на разликите между емпирични и теоретични разпределения.

курсова работа, добавена на 04/10/2011


Вероятност за съвместно изпълнение на две неравенства в система от две случайни величини. Свойства на функцията на разпределение. Определяне на плътността на вероятността на система чрез производната на съответната функция на разпределение. Условия на закона за разпределение.

презентация, добавена на 01.11.2013 г


Определяне на математическото очакване и стандартното отклонение с цел избор на закон за разпределение за извадка от статистически данни за повреди на елементи на превозното средство. Намиране на броя на събитията в даден интервал; изчисляване на стойността на критерия Pearson.

Министерство на образованието и науката на Руската федерация

Държавно учебно заведение

висше професионално образование

"Омски държавен технически университет"

А. В. Федотов, Н. Г. Скабкин

Основи на теорията на надеждността и техническата диагностика

Бележки от лекции

Издателство Омски държавен технически университет

УДК 62-192+681.518.54

BBK 30.14+30.82

Рецензенти: н. С. Галдин, доктор на техническите науки. Науки, проф., катедра. PTTMiG SibAdi; Ю. П. Котелевски, д-р. техн. науки, ген. Директор на Adl-Omsk LLC

Федотов, А. В.

F34 Основи на теорията на надеждността и техническата диагностика:Бележки за лекции / А. В. Федотов, Н. Г. Скабкин. – Омск: Издателство на Омския държавен технически университет, 2010. – 64 с.

Разглеждат се основните понятия на теорията на надеждността, качествените и количествените характеристики на надеждността. Разглеждат се математическите основи на теорията на надеждността, изчисленията на показателите за надеждност, основните понятия, определения и проблеми на техническата диагностика.

Резюмето може да се използва както за практическо консолидиране на теоретичния материал в курса „Диагностика и надеждност на автоматизирани системи“ за редовни студенти, така и за самоподготовка на студенти в задочно и дистанционно обучение.

Публикува се по решение на редакционно-издателския съвет

Омски държавен технически университет

УДК 62-192+681.518.54

BBK 30.14+30.82

© GOU VPO "Omsk State

Технически университет”, 2010г

1. Обща характеристика на надеждността като наука

Навлизането на технологиите и широкото им използване в производствените процеси направи въпроса за тяхната ефективност актуален. Ефективността на използването на машините е свързана със способността им непрекъснато и ефективно да изпълняват възложените им функции. Въпреки това, поради повреди или неизправности, качеството на работа на машините се влошава, възникват принудителни престои в работата им и възниква необходимостта от ремонт за възстановяване на функционалността и необходимите технически характеристики на машините.

Горните обстоятелства доведоха до появата на концепцията за надеждност на машини и други технически средства. Понятието надеждност се свързва със способността на техническото средство да изпълнява възложените му функции в необходимото време и с необходимото качество. От първите стъпки в развитието на технологиите задачата беше да се направи техническо устройство, което да работи надеждно. С развитието и усложняването на технологията проблемът за нейната надеждност стана по-сложен и развит. За решаването му беше необходимо да се разработят научните основи на ново научно направление - науката за надеждността.

Надеждността характеризира качеството на техническия продукт. Качеството е съвкупност от свойства, които определят пригодността на продукта за предназначението му и неговите потребителски свойства. Надеждността е комплексно свойство на техническия обект, което се състои в способността му да изпълнява определени функции, като същевременно поддържа основните си характеристики в установени граници. Концепцията за надеждност включва надеждност, издръжливост, поддръжка и безопасност.

Изследването на надеждността като качествен показател, характеризиращ техническо устройство, доведе до появата на науката "Надеждност". Предметът на научните изследвания е изучаването на причините, които причиняват повредите на обектите, определянето на законите, на които те се подчиняват, разработването на методи за количествено измерване на надеждността, методите за изчисление и изпитване, разработването на начини и средства за повишаване на надеждността.

Има обща теория за надеждността и приложна теория за надеждността. Общата теория на надеждността има три компонента:

1. Математическа теория на надеждността. Определя математическите закони, които управляват повреди и методи за количествено измерване на надеждността, както и инженерни изчисления на показателите за надеждност.

2. Статистическа теория на надеждността. Обработка на статистическа информация за надеждност. Статистически характеристики на надеждността и моделите на отказ.

3. Физическа теория на надеждността. Изследване на физични и химични процеси, физически причини за повреди, влияние на стареенето и здравината на материалите върху надеждността.

Приложните теории за надеждност са разработени в специфична област на технологиите във връзка с обекти в тази област. Например, има теория за надеждността на системите за управление, теория за надеждността на електронните устройства, теория за надеждността на машините и т.н.

Надеждността е свързана с ефективността (напр. рентабилността) на технологията. Недостатъчната надеждност на техническото средство води до:

намалена производителност поради престой поради повреди;

намаляване на качеството на резултатите от използването на технически продукт поради влошаване на техническите му характеристики поради неизправности;

разходи за ремонт на техническо оборудване;

загуба на редовност при получаване на резултати (например намалена редовност на транспортиране на превозни средства);

намаляване на нивото на безопасност при използване на техническо средство.

Диагностиката е пряко свързана с надеждността. Диагностика – учението за методите и принципите на разпознаване и диагностика на заболявания. Техническа диагностикаразглежда въпроси, свързани с оценка на фактическото състояние на техническите системи. Задачата на диагностиката е да идентифицира и предотврати възникващи повреди на техническите съоръжения, за да повиши общата им надеждност.

Процесът на техническа диагностика изисква наличието на диагностичен обект, диагностични средства и човек-оператор. По време на диагностичния процес се извършват измервателни, контролни и логически операции. Тези операции се извършват от оператора с помощта на диагностични средства с цел установяване на действителното състояние на техническото средство. Резултатите от оценката се използват за вземане на решения относно по-нататъшното използване на техническия инструмент.

Професор Т.П. Воскресенская

ВЪВЕДЕНИЕ Значението на теорията за надеждността

в съвременните технологии.

Съвременният период на развитие на технологиите се характеризира с разработването и внедряването на сложни технически системи и комплекси.

Основните понятия, които се използват в тази дисциплина са понятията за сложна динамична система и техническо средство (ТУ) или елемент, който е част от системата. Сложността обикновено се разбира като сложност системи от отделни елементи, като се разглежда не само сумата от елементите, а тяхното взаимодействие. Взаимодействието на елементите и техните свойства се променят с времето. Сложността на взаимодействието на елементите и техният брой са два аспекта на концепцията за сложна динамична система. Сложността на една система се определя не толкова от броя на елементите, а от броя на връзките между самите елементи и между системата и околната среда.

Сложните динамични системи са системи, пренаситени с вътрешни връзки на елементи и външни връзки с околната среда.

Нека дефинираме сложна динамична система като образуване на елементи от различно естество, които имат определени функции и свойства, които липсват във всеки от елементите и са способни да функционират, статично корелиращи в определен диапазон с околната среда и благодарение на това, запазвайки структурата си по време на непрекъснатата промяна на взаимодействащите си елементи според сложни динамични закони.

Сложните динамични системи са по същество нелинейни системи, чието математическо описание не винаги е възможно на настоящия етап.

Всяка сложна динамична система се създава за решаване на конкретен теоретичен или индустриален проблем. Поради влошаване на свойствата на системата по време на експлоатация възниква необходимост от периодична профилактика, чиято цел е да поддържа способността на системата да изпълнява своите функции. Следователно информационните процеси са основни за сложните динамични системи. Цикличността на информационните процеси се осигурява от механизъм за обратна връзка. Въз основа на информация за поведението на системата се организира управление на нейното състояние, като се вземат предвид резултатите от което се коригира последващото управление на системата.

При проектирането на техническите системи е необходимо да се предвидят проблемите на поддръжката по време на планираната експлоатация. Сред другите проблеми при проектирането и създаването на комплекса:

Съответствие с определени технически изисквания;

Икономическа ефективност на комплекса, като се вземат предвид тестовете и условията на планирана експлоатация;

Разработване на технически средства за обслужване на комплекса и софтуер за тях;

Уверете се, че комплексът е подходящ за работа във връзката „човек-машина” и др.

По този начин още при проектирането на комплекс вниманието трябва да се съсредоточи върху всички отбелязани, взаимосвързани въпроси като цяло, а не върху всеки отделен от тях.

Възможно е да се проектира комплекс, който отговаря на зададените технически изисквания, но не отговаря на икономическите изисквания, изискванията за поддръжка и функциониране на комплекса във връзката "човек-машина". Следователно проблемът за създаване на комплекс трябва да бъде решен от гледна точка на системния подход. Същността на този подход може да се демонстрира с прост пример. Да приемем, че сме избрали по един автомобил от всяка от наличните за продажба марки. След това молим група експерти да ги проучат и да изберат най-добрия карбуратор, след което да изберат най-добрия двигател, разпределител, трансмисия и т.н., докато съберем всички части на автомобила от различни автомобили. Едва ли ще успеем да сглобим кола от тези части, а ако успеем, едва ли ще работи добре. Причината е, че отделните части няма да паснат. Оттук и заключението: по-добре е, когато частите на системата си пасват добре, дори поотделно да не работят перфектно, отколкото когато частите, които работят перфектно, не пасват заедно. Това е същността на системния подход.

Понякога подобряването на една част от комплекса води до влошаване на техническите характеристики на друга, така че подобрението губи смисъл. Систематичният подход към анализа на разглежданите явления включва използването на комплекс от различни математически методи, методи за моделиране и експерименти.

Предложеният курс разглежда решаването на конкретни проблеми на обслужването на сложни системи и техните елементи с помощта на аналитичния метод и отбелязва характеристиките на решаването на по-сложни задачи на работа чрез метода на статистическото моделиране. На практика прилагането на получените методи ще доведе до анализ на комплекса от гледна точка на системния подход.

Основните характеристики на сложна система или техническо устройство (TD) са следните:

Притежаване на определено единство на целта и допринасяне за разработването на оптимални резултати от съществуващия набор от входове; оптималността на резултатите трябва да се оценява по предварително разработен критерий за оптималност;

Изпълнение на голям брой различни функции, които се изпълняват от много части, включени в системата;

Сложност на операцията, т.е. промяна в една променлива води до промяна в много променливи и, като правило, по нелинеен начин;

Висока степен на автоматизация;

Способността да се опише смущението, навлизащо в системата, по количествен начин.

Работата на сложно техническо средство е непрекъснат процес, който включва редица дейности, които изискват планирано, непрекъснато въздействие върху техническото средство за поддържането му в работно състояние. Такива дейности включват: планирана поддръжка, възстановяване на функционалност след повреда, съхранение, подготовка за работа и др. Горната дефиниция на експлоатация не обхваща всички тези дейности, които съставляват процеса на работа на сложни системи. Следователно под експлоатация в широк смисъл трябва да се разбира процесът на използване на техническото оборудване по предназначение и поддържането му в технически изправно състояние.

Състоянието на техническата спецификация се определя от съвкупността от стойностите на нейните технически характеристики. По време на работа техническите характеристики на устройството се променят непрекъснато. За организиране на експлоатацията е важно да се прави разлика между състоянията на техническото оборудване, които съответстват на екстремни или допустими (гранични) стойности на техническите характеристики, които съответстват на работното състояние, повреда, състояние на поддръжка, съхранение, възстановяване и др. Например, двигателят е в работно състояние, ако осигурява необходимата тяга, при условие че стойностите на всички други характеристики са в границите, установени в техническата документация. Двигателят трябва да е в състояние на поддръжка, ако спецификациите му са достигнали съответните граници. В този случай незабавното му използване по предназначение е невъзможно.

Основната задача на теорията на операциите е научно да прогнозира състоянията на сложни системи или техническо оборудване и да разработи, използвайки специални модели и математически методи за анализ и синтез на тези модели, препоръки за организиране на тяхната работа. При решаването на основния оперативен проблем се използва вероятностно-статистически подход за прогнозиране и управление на състоянията на сложни системи и моделиране на оперативни процеси.

Някои въпроси на теорията на експлоатацията, като прогнозиране на надеждността на техническото оборудване при експлоатационни условия, организиране на възстановяването на техническото оборудване по време на задача, диагностика на повреди в сложни системи, определяне на необходимия брой резервни елементи и др., са получили достатъчно развитие в теория на надеждността, теория на възстановяването и теория на опашките, в техническата диагностика и теорията за управление на запасите.

1. Основни понятия и определения

теория на надеждността.

Теорията на надеждността е наука за методите за осигуряване и поддържане на надеждност при проектиране, производство и експлоатация на системи.

Способността на всеки продукт или система да поддържа първоначалните си технически характеристики по време на работа се определя от неговата надеждност. Физическото значение на надеждността е способността на устройството да поддържа своите характеристики във времето.

Експлоатационните характеристики включват също параметри за готовност за употреба, възможност за възстановяване и поддръжка. Надеждността може да се определя както от независима оперативна характеристика на техническа спецификация, така и може да служи като компонент на други оперативни характеристики.

Под надеждност се разбира като свойството на техническото оборудване да изпълнява определени функции, поддържайки своите показатели за ефективност в определени граници за необходимия период от време или необходимото време на работа при определени условия на работа.

Както следва от определението, надеждността зависи от това какви функции изпълнява продуктът през времето, през което тези функции трябва да бъдат осигурени, и от условията на работа.

Всеки продукт има много показатели за ефективност и е необходимо стриктно да се определи във всеки случай кога техническите параметри или свойство на спецификацията трябва да се вземат предвид при определяне на неговата надеждност.

В тази връзка се въвежда понятието производителност , което се определя като състояние на техническо устройство, при което то е в състояние да изпълнява определени функции с параметрите, установени от изискванията на техническата документация. Въвеждането на концепцията за работоспособност е необходимо за определяне на техническите параметри и свойства на техническите спецификации, които определят изпълнението на определени функции и допустимите граници на тяхната промяна.

От определението за надеждност следва също, че надеждността се състои в способността на техническото средство да поддържа първоначалните си технически характеристики във времето. Но дори и най-надеждната спецификация не може да запази първоначалните си технически характеристики за неограничено време. Ето защо да се говори за надеждност, без да се определи конкретен период от време, през който тези характеристики трябва да бъдат осигурени, е безсмислено. В допълнение, действителната надеждност на всяко техническо устройство до голяма степен зависи от условията на работа. Всяка предварително определена стойност на надеждност е валидна само за специфични условия на работа, включително режими на използване на техническо оборудване.

В теорията на надеждността се въвеждат понятията елемент и система. Разликата между тях е чисто условна и се състои в това, че при определяне на надеждността даден елемент се счита за неделим, а системата се представя като съвкупност от отделни части, надеждността на всяка от които се определя отделно.

Понятията елемент и система са относителни. Например, не може да се приеме, че самолетът винаги е система, а един от двигателите му е елемент. Един двигател може да се счита за елемент, ако при определяне на надеждността той се разглежда като едно цяло. Ако е разделен на съставни части (горивна камера, турбина, компресор и т.н.), всяка от които има своя собствена стойност на надеждност, тогава двигателят е система.

Количественото определяне или измерване на надеждността на една спецификация е много по-трудно от измерването на която и да е от техническите й характеристики. По правило се измерва само надеждността на елементите, за което се провеждат специални, понякога доста сложни и продължителни тестове или се използват резултатите от наблюдения върху тяхното поведение при работа.

Надеждността на системата се изчислява въз основа на данните за надеждността на елементите. Като изходни данни за определяне на количествените стойности на надеждността се използват събития, състоящи се от смущения в работата на техническото оборудване и наречени повреди.

Под отказ се разбира събитие, след което техническото средство престава да изпълнява (частично или изцяло) своите функции. Концепцията за отказ е фундаментална в теорията на надеждността и правилното разбиране на неговата физическа същност е най-важното условие за успешното решаване на проблемите с надеждността.

В някои случаи системата продължава да изпълнява зададените функции, но някои елементи показват нарушения на техническите характеристики. Това състояние на елемента се нарича неизправност.

Неизправност – състояние на елемент, при което той в момента не отговаря на поне едно от изискванията, установени както по отношение на основните, така и на вторичните параметри.

Нека разгледаме някои други понятия, които характеризират характеристиките на ефективността на спецификациите. В някои случаи се изисква устройството не само да работи безотказно за определен период от време, но въпреки наличието на повреди по време на прекъсване на работа, да запази общата си способност да изпълнява определени функции за дълго време.

Свойството на техническите средства да остават в работоспособност с необходимите прекъсвания за поддръжка и ремонт до определеното в техническата документация гранично състояние се нарича издръжливост . Граничните състояния на техническото оборудване могат да бъдат: повреда, екстремно износване, загуба на мощност или производителност, намаляване на точността и др.

Той може да загуби своята функционалност не само по време на работа, но и при дългосрочно съхранение в резултат на стареене. За да се подчертае свойството на техническото оборудване да остава работоспособно по време на съхранение, беше въведено понятието съхраняемост, което означава надеждност на техническото оборудване при условия на съхранение.

Съхраняемост е свойството на техническите спецификации да имат определени показатели за ефективност по време и след периода на съхранение и транспортиране, установен в техническата документация.

Понятията експлоатационен живот, време на работа и ресурс са важни при определяне на експлоатационните характеристики на техническото оборудване.

Срок на експлоатация се нарича календарната продължителност на работа на техническото съоръжение до настъпване на определеното в техническата документация гранично състояние. Под време на работа се отнася до продължителността (в часове или цикли) или количеството работа на устройството (в литри, килограми, t-km и т.н.), преди да възникне повреда . Ресурс се нарича общото време на работа на спецификацията до граничното състояние, определено в техническата документация.

2. Количествена мярка за надеждността на сложни системи

За да изберете рационални мерки, насочени към осигуряване на надеждност, е много важно да знаете количествените показатели за надеждност на елементите и системите. Особеността на количествените характеристики на надеждността е тяхната вероятностно-статистическа природа. Това води до особеностите на тяхното дефиниране и използване. Както показва практиката, един и същи тип техническо оборудване, което влиза в експлоатация, например автомобили, дори и произведени в един и същи завод, показват различни способности да поддържат своята производителност. По време на работа повредите на техническото оборудване възникват в най-неочакваните, непредвидени моменти. Възниква въпросът, има ли някакви закономерности в появата на откази? Съществуват. Само за установяването им е необходимо да се наблюдава не едно, а много технически устройства в действие и за обработка на резултатите от наблюдението да се използват методите на математическата статистика и теорията на вероятностите.

Използването на количествени оценки на надеждността е необходимо при решаването на следните проблеми:

Научно обосноваване на изискванията към новосъздадени системи и продукти;

Подобряване на качеството на дизайна;

Създаване на научни методи за тестване и наблюдение на нивото на надеждност;

Обосновка на начините за намаляване на икономическите разходи и намаляване на времето за разработване на продукта;

Подобряване на качеството и стабилността на продукцията;

Разработване на най-ефективни методи за работа;

Обективна оценка на техническото състояние на оборудването в експлоатация;

В момента в развитието на теорията за надеждността има две основни направления :

Напредък на технологиите и усъвършенстване на технологиите за производство на елементи и системи;

Рационално използване на елементите в системното проектиране - синтез на системи на базата на надеждност.

3. Количествени показатели за надеждност

елементи и системи.

Количествените показатели за надеждността на елементите и системите включват:

Фактор на надеждност Р Ж ;

Вероятност за безотказна работа за определено време П ( T ) ;

Средно време до първия отказ T ср за невъзстановими системи;

MTBF T ср за възстановени системи:

Процент на неуспех λ( T ) ;

Средно време за възстановяване τ ср ;

μ( T ) ;

Функция за надеждност Р Ж ( T ).

Дефиниции на посочените количества:

Р Ж – вероятността да намерите продукта в работно състояние.

П ( T ) – вероятността за даден период от време ( T ) системата няма да се провали.

T ср – математическо очакване на времето за работа на системата до първия отказ.

T ср - математическо очакване на времето за работа на системата между последователни откази.

λ( T ) – математическо очакване на броя на отказите за единица време; за прост поток на отказ:

λ( T )= 1/ T ср .

τ ср – математическо очакване на времето за възстановяване на системата.

μ( T ) - математическо очакване на броя на възстановяването за единица време:

μ( T ) = 1/ τ ср.

Р Ж ( T ) – промяна в надеждността на системата с течение на времето.

4. Класификация на системите за целите на изчисляване на надеждността.

За целите на изчисленията на надеждността системите се класифицират по няколко критерия.

1. Според характеристиките на функциониране през периода на употреба:

Системи за еднократна употреба; това са системи, чието повторно използване е невъзможно или непрактично по някаква причина;

Системи за многократна употреба; Това са системи, чиято повторна употреба е възможна и може да се извърши, след като системата е изпълнила функциите, които са й възложени по време на предишния цикъл на използване.

2. Според адаптивността към възстановяване след повреди:

Възстановими, ако тяхната производителност, загубена поради повреда, може да бъде възстановена по време на работа;

Невъзстановими, ако тяхното изпълнение, загубено поради повреда, не може да бъде възстановено.

3. За извършване на поддръжка:

Неподдържани – системи, чието техническо състояние не се следи по време на експлоатация и не се вземат мерки за осигуряване на тяхната надеждност;

Поддържани – системи, чието техническо състояние се следи по време на експлоатация и се вземат подходящи мерки за осигуряване на тяхната надеждност.

4. По вид извършена поддръжка:

С периодична поддръжка - системи, при които мерките за осигуряване на надеждност се прилагат само по време на планирана поддръжка и ремонт на предварително определени интервали Че ;

С случаен период на поддръжка - системи, в които мерките за осигуряване на надеждност се прилагат на произволни интервали, съответстващи на възникване на повреди или на достигане на системата до нейното работно гранично състояние;

С комбинирана поддръжка – системи, в които при наличие на планова поддръжка и ремонтни дейности се извършват поддържащи елементи със случаен период.

5. Класификация на системите по структура.

Индикаторите за надеждност на системата зависят не само от показателите за надеждност на елементите, но и от методите за "свързване" на елементите в системата. В зависимост от метода на "свързване" на елементите в система се разграничават блокови схеми: a. сериен (основна връзка); b. паралелна (излишна връзка); V. комбинирани (в блоковата схема има както основна, така и резервна връзка на елементи); виж фиг. 1.

Ориз. 1. Системни структури за целите на изчисляване на надеждността.

Класифицирането на структурата на една система като основна или излишна не зависи от физическото относително разположение на елементите в системата; зависи само от въздействието на повредите на елементите върху надеждността на цялата система.

Основните структури на системата се характеризират с факта, че отказът на един елемент причинява отказ на цялата система.

Излишните системни структури са тези, при които възниква повреда, когато всички или определен брой елементи, които съставляват системата, се повредят.

Излишните структури могат да бъдат с общо резервиране, резервиране по групи елементи и с поелементно резервиране (виж фиг. 2, а., б., в.).

Фигура 2. Опции за резервиране на системата.

Класификацията на системата според нейната структура не е постоянна, а зависи от целта на изчислението. Една и съща система може да бъде основна и резервна; например каква "връзка" имат двигателите на четиримоторния самолет? Отговорът е двоен.

Ако разгледаме системата от гледна точка на техник, обслужващ самолета, тогава двигателите са „свързани“ последователно, т.к. самолетът не може да бъде изстрелян, ако поне един двигател е повреден; по този начин повреда на един елемент (двигател) означава повреда на цялата система.

Ако разгледаме същата система в полет, тогава от гледна точка на пилотите тя ще бъде излишна, т.к. системата ще се повреди напълно, ако всички двигатели се повредят.

6. Класификация на повреди и неизправности на системи и елементи.

Отказите имат различен характер и се класифицират по няколко критерия. Основните са следните:

- въздействието на повредата върху безопасността на труда : опасен, безопасен;

- влияние на повредата върху работата на главния механизъм : водещи до престой; намаляване на производителността на главния механизъм; не води до престой на главния механизъм;

- естеството на отстраняването на повредата : спешно; не е спешно; съвместим с работата на главния механизъм; несъвместим с работата на главния механизъм;

- външна проява на отказ : изрично (очевидно); имплицитно (скрит);

- продължителност на отстраняване на повредата : краткосрочен; дълъг;

- естеството на провала : внезапно; постепенно; зависим; независим;

- причина за неуспех : структурна; производство; оперативен; погрешно; естествен;

- време на провал : по време на съхранение и транспортиране; по време на периода на стартиране; преди първи основен ремонт; след основен ремонт.

Всички горепосочени видове повреди са от физическо естество и се считат за технически.

В допълнение към тях, технологични повреди могат да възникнат в системи, състоящи се от автономни елементи (машини, механизми, устройства).

Технологичните са повреди, свързани с изпълнението на спомагателни операции от отделни елементи, които изискват спиране на работата на основния механизъм на системата.

Технологични повреди възникват в следните случаи:

Извършване на операции, предхождащи работния цикъл на основния механизъм на системата;

Извършване на операции, които следват цикъла на основния механизъм, но не са съвместими с изпълнението на нов цикъл;

Работният цикъл на главния механизъм на системата е по-малък от работния цикъл на спомагателния елемент в технологичния процес;

Технологичната операция, извършвана от всеки елемент, е несъвместима с работата на основния механизъм на системата;

Преход на системата в ново състояние;

Несъответствие на условията на работа на системата с условията, посочени в паспортните характеристики на механизмите на системата.

7. Основни количествени зависимости при изчисляване на системи за надеждност.

7.1. Статистически анализ на работата на елементи и системи.

В резултат на анализ на статистически данни за работата на елементите и системите се получават качествени и количествени характеристики на надеждността на системата.

При определяне на вида на закона за разпределение на случайна променлива, който включва интервали на работа без отказ и време за възстановяване, изчисленията се извършват в следната последователност:

Подготовка на експериментални данни; тази операция се състои в това, че първичните източници за работата на системите и елементите се анализират, за да се идентифицират ясно погрешни данни; статистическият рад се представя под формата на вариационен, т.е. поставени, когато произволната променлива нараства или намалява;

Построяване на хистограма на случайна величина;

Апроксимация на експериментално разпределение чрез теоретична зависимост; проверка на правилността на апроксимацията на експерименталното разпределение от теоретичното, като се използват критерии за добро съответствие (Колмогоров, Пиърсън, омега-квадрат и др.).

Както показват наблюденията, проведени в различни области на техниката, потокът от повреди и ремонти е най-простият, т.е. Той е обикновен, стационарен и няма последействие.

Надеждността на сложните системи като правило се подчинява на експоненциален закон, който се характеризира със зависимостите:

Вероятност за безотказна работа:

Функция за разпределение на времето на работа:

Плътност на разпределение на времето за безотказна работа:

	f(t)

Тези зависимости съответстват на най-простия поток на отказ и се характеризират с константи:

Процент на неуспех λ( T ) = конст ;

Интензивност на възстановяване μ( T ) = конст ;

MTBF T ср = 1/λ( T ) = конст ;

Време за възстановяване τ av = 1/μ( T ) = конст .

Настроики λ( T ), T ср ; μ( T ) И τ ср – получени в резултат на обработка на вариационна серия, основана на наблюдение във времето на работата на елементи и системи.

7.2. Изчисляване на коефициента на надеждност на елемента.

Коефициентът на надеждност на даден елемент се определя от статистическа обработка на вариационни серии, като се използват формулите:

или (1)

както и по отношение на степента на отказ и възстановяване λ( T ) И μ( T ) :

. (2)

В индустриалните транспортни системи трябва да се разграничават техническите и технологичните повреди. Съответно характеристиките на надеждността на елементите в техническо и технологично отношение са техническите коефициенти r T аз и технологични r ci надеждност на елементите. Надеждността на елемента като цяло се определя от зависимостта:

r Ж аз = r T аз · r ci . (3)

7.3. Изчисляване на техническата надеждност на системата.

Надеждността на основната система (система от последователно свързани елементи) се определя при наличие само на технически повреди от зависимостта:

с еднакво надеждни елементи:

Където н – броя на последователно свързаните елементи в системата;

При изчисляване на количествените показатели на резервни и комбинирани системни структури е необходимо да се знае не само тяхната надеждност, но и ненадеждността на елемента; тъй като надеждността r i и ненадеждност q i елемент е общата сума на вероятностите, равна на единица, тогава:

q i =(1 - r i ) . (6)

Ненадеждността на резервирана система (с паралелно свързване на елементи) се определя като вероятността всички елементи на системата да са се повредили, т.е.

(7)

Надеждността, съответно, се определя от зависимостта:

(8)

Или с еднакво надеждни елементи

, (9)

Където м – брой резервни елементи.

Степен ( м + 1) при изчисляване на надеждността на системата, това се обяснява с факта, че в системата един елемент е задължителен, а броят на резервните може да варира от 1 до м .

Както вече беше отбелязано, резервирането в комбинираните системи може да бъде елемент по елемент, група от елементи или елемент по елемент. Индикаторите за надеждност на системата зависят от вида резервиране в комбинираната система. Нека разгледаме тези опции за различни начини за развитие на системата.

Надеждността на комбинираните резервирани системи с общо резервиране (системно резервиране) се определя от зависимостта:

(10)

с еднакво надеждни елементи (следователно подсистеми):

(11)

Надеждността на комбинираните системи с резервиране по групи от елементи се определя последователно; Първо се определя надеждността на резервирани подсистеми, след това се определя надеждността на система от последователно свързани подсистеми.

Надеждността на комбинираните системи с поелементно (отделно) резервиране се определя последователно; първо се определя надеждността на блоковите елементи (елемент, запазен от един, двама и т.н. до м елементи), след това - надеждността на системата от последователно свързани блокови елементи.

Надеждността на блоковия елемент е:

; (12)

Р Да се й с резервация елемент по елемент е равно на:

; (13)

или за еднакво надеждни елементи:

(14)

Нека помислим пример изчисляване на надеждността на система без резервиране и с различни форми на нейното развитие (резервиране).

Дадена е система, състояща се от четири елемента (виж фиг. 1):

	r 1 = 0,95		r 2 = 0,82		r 3 = 0,91		r 4 = 0,79

Фигура 1. Блокова схема на (основната) система.

Основна надеждност на системата:

0,95·0,82·0,91·0,79 = 0,560.

Надеждността на комбинираната система с общо (системно) резервиране ще бъде равна на (виж фиг. 2):

r 1 = 0,95

r 2 = 0,82

r 3 = 0,91

r 4 = 0,79

r 1 = 0,95

r 2 = 0,82

r 3 = 0,91

r 4 = 0,79

Фигура 2. Блокова схема на комбинирана система със системно резервиране.

1- (1- 0,560) 2 = 1 – 0,194 = 0,806.

Надеждността на комбинирана система, когато се поддържа от групи от елементи, ще зависи от това как са групирани елементите; в нашия пример ние групираме елементите, както следва (вижте фиг. 3):

r 1 = 0,95

r 2 = 0,82

r 3 = 0,91

r 4 = 0,79

r 1 = 0,95

r 2 = 0,82

r 3 = 0,91

r 4 = 0,79

Фигура 3. Блокова схема на комбинирана система с резервиране в групи от елементи.

Надеждност на първа подгрупа Р o1 на 1-ви и 2-ри елементи, свързани последователно, ще бъде равно на:

0,95 · 0,82 = 0,779;

Надеждност на блоковия елемент от първата подгрупа:

= 1- (1- 0,779) 2 = 0,951.

Надеждност на втората подгрупа Р OP на 3-ти и 4-ти елемент, свързани последователно, ще бъде равно на:

0,91 · 0,79 = 0,719.

Надеждност на блоковия елемент от втората подгрупа:

= 1 – (1 – 0,719) 2 = 0,921.

Надеждност на системата Р кс от две последователно свързани подсистеми ще бъде равно на:

0,951 · 0,921 = 0,876.

Надеждност на комбинираната система Р Да се й с поелементно резервиране, то е равно на произведението на надеждността на блоковите елементи, всеки от които се състои от един елемент на системата (виж фиг. 4)

r 1 = 0,95

r 2 = 0,82

r 3 = 0,91

r 4 = 0,79

r 1 = 0,95

r 2 = 0,82

r 3 = 0,91

r 4 = 0,79

Фигура 4. Блокова схема на комбинирана система с поелементно резервиране.

Надеждността на блоковия елемент се определя по формулата:

;

За първия елемент: r j 1 = 1 – (1 – 0,95) 2 = 0,997;

За втория елемент: r j 2 = 1 – (1 – 0,82) 2 = 0,968;

За третия елемент: r j 3 = 1 – (1 – 0,91) 2 = 0, 992;

За четвъртия елемент: r j 4 = 1 – (1 – 0,79) 2 = 0,956.

За система от последователно свързани блокови елементи:

0,997 · 0,968 · 0,992 · 0,956 = 0,915.

Както показва примерът за изчисление, колкото повече връзки между елементите на системата, толкова по-висока е нейната надеждност.

7.4. Изчисляване на техническата готовност на системата.

Параметрите за готовност на системата при наличие на технически и технологични повреди се определят по формулата:

.

Където r Ж аз – техническа надеждност на елемента;

r ci – технологична надеждност на елемента;

r Ж аз - обобщена надеждност на елемента.

При резервиране на елементи промяната в техническата и технологичната надеждност става по различни начини: техническа - по мултипликативна схема, технологична - по адитивна схема, докато максималната технологична надеждност може да бъде равна на единица.

Оттук, с двойно резервиране на елемент, получаваме неговата надеждност като блоков елемент:

За произволен брой резервни елементи m:

където m е броят на резервните елементи.

Готовността на комбинираните системи се определя подобно на определянето на надеждността при наличие само на технически повреди, т.е. определя се готовността на блоковите елементи, а по техните показатели се определя готовността на цялата система.

7. Формиране на оптималната структура на системата.

Както показват резултатите от изчисленията, с развитието на структурата на системата нейната надеждност асимптотично се доближава до единица, докато разходите за формиране на системата нарастват линейно. Тъй като оперативната производителност на системата е продукт на нейната надеждност и номинална (сертифицирана) производителност, бързото нарастване на разходите за формиране на системата със забавяне на растежа на нейната надеждност ще доведе до факта, че разходите за единица производителност ще се увеличи и по-нататъшното развитие на структурата на системата ще стане икономически нецелесъобразно. Следователно вземането на решение за подходящата надеждност на системата е проблем за оптимизиране.

Целевата функция за оптимизация на системата има формата:

къде е общата цена на системата; - коефициентът на наличност на комбинираната система, постигнат въз основа на тези разходи.

ПРИМЕР Първоначални условия: посочена е основната система на формуляра (виж фигурата):

Фигура 5. Структура на основната система, показатели за надеждност

елементи и условни разходи на елементи.

Необходимо е да се определи оптималната степен на резервиране за третия елемент на системата (останалите елементи не са излишни).

Решение:

1. Определете надеждността на основната система:

0,80 · 0,70 · 0,65 · 0,90 = 0,328.

2. Определете цената на основната система:

C o == 20+30+12+50 = 112 c.u.

3. Определете единичните разходи за постигане на даден коефициент на наличност на основната система:

ДИАГНОСТИКА

ОСНОВИ НА ТЕОРИЯТА ЗА НАДЕЖДНОСТТА

ДИАГНОСТИКА

ОСНОВИ НА ТЕОРИЯТА НА НАДЕЖДНОСТТА И

РУКОВОДСТВО

Санкт Петербург

МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО И НАУКАТА НА РУСКАТА ФЕДЕРАЦИЯ

Държавна образователна институция за висше професионално образование

"Северозападен държавен кореспондентски технически университет"

Катедра „Автомобили и автомобилно стопанство“.

РУКОВОДСТВО

Институт по автомобилен транспорт

Специалност

190601.65 - автомобили и автомобилна индустрия

Специализация

190601.65 -01 – техническа експлоатация на превозни средства

Направление бакалавърско обучение

190500.62 – експлоатация на транспортни средства

Санкт Петербург

Издателство NWTU

Одобрено от Редакционно-издателския съвет на университета

УДК 629.113.02.004.5

Основи на теорията на надеждността и диагностиката: учебник / съст. Ю.Н. Кацуба [и др.]. - Санкт Петербург: Издателство на Северозападния технически университет, 2011.- 142 с.

Учебникът е разработен в съответствие с държавните образователни стандарти за висше професионално образование.

Учебникът предоставя понятия за стареене и възстановяване на машини и техните компоненти; качествени и количествени характеристики на надеждността; фактори, влияещи върху надеждността на продукта; надеждността като основен показател за качество на автомобила; методи за статистически анализ на състоянието на продуктите, средства и методи за наблюдение на състоянието; стратегии и системи за непрекъснатост на бизнеса; диагностични параметри на техническото състояние на машините и техните компоненти; място на диагностиката в системата за поддържане на техническата изправност на автомобилите; класификация на методите за диагностика на техническо състояние; концепция за надеждност на транспортния процес.

Разгледано на заседание на катедра „Автомобили и автомобилно стопанство“ на 10 ноември 2011 г., протокол № 6, одобрено от методическия съвет на Института по автомобилен транспорт на 24 ноември 2011 г., протокол № 3.

Рецензенти: Катедра „Автомобили и автомобилна икономика“ на Северозападния технически университет (Ю. И. Сенников, кандидат на техническите науки, проф.); В.А. Янчеленко, д-р. техн. науки, ст.н.с Катедра "Организация на транспорта" на Северозападния технически университет.

Съставител: Ю.Н. Кацуба, д-р. техн. науки, доцент;

А.Б. Егоров, д.ф.н. техн. науки, проф.;

© Северозападен държавен кореспондентски технически университет, 2010

© Кацуба Ю.Н., Егоров А.Б. , 2011 г

Подобряването на качеството на продукта не може да бъде осигурено без решаване на проблема с повишаването на надеждността на произвежданите продукти, тъй като надеждността е основното, определящо свойство на качеството.

Нарастващата сложност на техническите устройства, нарастващата отговорност на функциите, изпълнявани от техническите системи, нарастващите изисквания към качеството на продуктите и условията на тяхната работа, повишената роля на автоматизацията в управлението на техническите системи са основните фактори, които определят основната посока в развитието на науката за надеждността.

Обхватът на въпросите от компетентността на теорията на надеждността е най-пълно формулиран от академик A.I. Берг: теорията на надеждността установява моделите на повреди и възстановяване на системата и нейните елементи, разглежда влиянието на външни и вътрешни влияния върху процесите в системите, създава основа за изчисляване на надеждността и прогнозиране на повреди, търси начини за повишаване на надеждността в дизайна и производство на системи и техните елементи и т. н. същите начини за поддържане на надеждността по време на работа.

Проблемът за повишаване на надеждността на продуктите е особено актуален за автомобилния транспорт. Този проблем става все по-остър, тъй като конструкцията на самите превозни средства става все по-сложна и интензивността на условията на работа се увеличава.

При решаването на проблемите на модернизацията на автомобилния парк проблемът за повишаване на надеждността е актуален, както и при създаването на структури от ново поколение и при експлоатацията на съвременни превозни средства.

При експлоатация на превозни средства е важно да се знае техният дизайн, както и механизмът на повреда на компонентите (възли, възли и части). Познавайки очакваното време на повреда на компонентите на автомобила, можете да предотвратите появата им. Теорията на диагностиката се занимава с решаването на тези проблеми.

Като се има предвид гореизложеното, бъдещите специалисти по експлоатация на превозни средства трябва да притежават знания и умения в областта на повишаването и поддържането на надеждността на превозните средства по време на тяхното създаване, експлоатация, поддръжка и ремонт.

Раздел 1. Основи на теорията на надеждността