15.10. Модели внезапных отказов

15.10.1. В практике работы систем управления рыболовством возможны внезапные отказы. Причину возникновения внезапных отказов обычно не связывают с состоянием самой системы и времени ее предыдущей работы, а лишь с уровнем внешних воздействий. В нашем случае внезапный отказ системы может быть связан с любой из трех подсистем системы управления рыболовством - запаса, средств лова и поля управления (места промысла). По этой причине для построения модели внезапного отказа необходимо учитывать состояние всех элементов системы, которые могут отказать.

15.10.2. В зависимости от состояния элементов системы изменяется интенсивность внезапных отказов как вероятность возникновения отказов в единицу времени при условии, что до этого времени отказ не возникал. Поэтомуслужит условной плотностью вероятности и измеряется в 1/ч, как и плотность вероятности.

Если , то действует экспоненциальный закон надежности, для которого

. (15.18)

Соответственно, плотность вероятности для рассматриваемого закона

. (15.19)

Средний срок службы (наработка) до отказа для экспоненциального закона

. (15.20)

При работе систем управления рыболовством часто принимают . Тогда с достаточной для практики точностью

. (15.21)

Формула получена аппроксимацией участка кривой , где она близка к прямой при значениях, близких к единице.

Когда отказы являются редким событием, тот внезапные отказы подчиняются закону равной вероятности .

При использовании экспоненциального закона учитывают, что он обычно сохраняется в течение некоторого периода времени, когда состояние и условия работы системы относительно постоянны. Возможно также, что после переходного периода условий работы системы, она начнет работать также с экспоненциальным законом безотказности, но с другой интенсивностью отказов.

15.10.3. Несмотря на кажущуюся простоту возникновения внезапных отказов возможны сложные случаи, когда такая оценка и применение экспоненциального закона недостаточно очевидны. Один из них характерен колебаниями режима работы системы. По этой причине выходной параметр, находясь, в общем, в пределах допускаемых значений, может выйти в зону неработоспособного состояния системы.

На рис. 15.7 приведена характерная схема возникновения внезапного отказа. На этой схеме показано, что из-за колебания режима работы системы параметр может выйти за допускаемые пределыии вероятность этого выходаза поле допуска определяет вероятность отказа.

Рис. 15.7. Схема формирования внезапного отказа

Эта схема внешне напоминает схему для постепенного отказа. Однако постепенный отказ возникает из-за рассеяния начальных параметров системы, а внезапный происходит из-за переменных режимов и условий эксплуатации системы. При этом длительность предшествующей эксплуатации системы не влияет вероятность отказа, что служит основным признаком внезапного отказа.

Более сложная модель внезапного отказа наблюдается, если предельное состояние системы и предельное значение выходного параметра (например, величины запаса) является случайной величиной. В этом случае вероятность внезапного отказа зависит как от состояния системы, так и от изменения режима ее эксплуатации.

Наконец, возможны модели внезапных отказов, которые оценивают условия работы системы управления рыболовством. Так, ежегодно система управления рыболовством работает в разных условиях и в различные сезоны промысла. Наблюдаются также межгодовые изменения условий работы системы. Изменения условий внешней среды приводят к изменению внешних воздействий на запасы и средства лова. В таких случаях интенсивность отказов не является постоянной величиной и, следовательно, отказы не будут подчиняться экспоненциальному закону, который был бы характерен для неизменных внешних условий.

15.10.4. Экспоненциальный закон является простым однопараметрическим законом. Его часто пытаются использовать, не деля отказы на постепенные и внезапные и не учитывая, что условие соответствует случаю, когда время предшествующей работы системы не оказывает влияния на вероятность его отказа в данный промежуток времени.

Опыт применения экспоненциального закона в технике свидетельствует, что применение закона оправдано для расчета надежности систем в высокой степенью безотказности для любой схемы отказов (внезапных и постепенных отказов). Однако и в этом случае нельзя распространять закон на периоды времени большие, чем те, для которых определено значение интенсивности отказа . В частности, по этой причине экспоненциальный закон опасно применять для прогнозирования поведения систем или при оценке мероприятий для повышения их надежности.

В любом случае необходимо учитывать, что экспоненциальный закон соответствует статическому состоянию системы. Важно также, что этот закон применим при анализе сложных систем, к которым относятся системы управления рыболовством. Увеличение числа элементов системы и их параметров, в общем, приводит к стабилизации интенсивности отказов.