- •Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ростовский военный институт ракетных войск Министерства обороны Российской Федерации»
- •Надежность систем и средств управления
- •Введение
- •1. Количественные показатели надежности автоматизированных систем
- •1.1. Проблема надежности в технике
- •1.2. Основные понятия и определения теории надежности
- •1.3. Показатели надежности невосстанавливаемых систем
- •1.3.1. Вероятность безотказной работы Вероятностное определение
- •Статистическое определение
- •1.3.2. Плотность распределения отказов
- •Статистическое определение
- •1.3.4. Средняя наработка до отказа Вероятностное определение
- •Статистическое определение
- •1.4. Законы распределения наработки технического объекта до отказа и между отказами
- •Вопросы для самоконтроля
- •2. Надежность невосстанавливаемых систем
- •2.1. Задание требований по надёжности
- •2.2. Виды расчетов надежности невосстанавливаемых нерезервированных систем
- •2.2.1. Прикидочный расчет надежности
- •2.2.2. Расчет надёжности при подборе типов элементов
- •2.2.3. Расчет надёжности при уточнении режимов работы элементов
- •2.3. Структурные схемы надёжности технических объектов. Резервирование, его виды и способы
- •2.4. Расчет надёжности при различных способах структурного резервирования
- •2.4.1. Определение показателей надежности при постоянном общем резервировании
- •2.4.2. Определение показателей надежности при постоянном раздельном резервировании
- •2.4.3. Сравнительная оценка раздельного и общего постоянного резервирования
- •Тобщ £ max (t1,t/1) .
- •Тобщ £ max (t2,t/2) .
- •2.4.4. Определение показателей надежности при резервировании замещением
- •Вопросы для самоконтроля
- •3. Надежность восстанавливаемых систем
- •3.1 Потоки отказов и восстановлений
- •3.2 Количественные показатели надежности восстанавливаемых систем
- •3.2.1 Показатели безотказности
- •3.2.2 Показатели ремонтопригодности
- •3.2.3 Комплексные показатели
- •3.3. Расчет надежности восстанавливаемых нерезервированных систем
- •3.4. Расчет надежности восстанавливаемых резервированных систем
- •3.5. Способы поддержания заданного уровня надёжности
- •3.5.1. Факторы, влияющие на надежность
- •3.5.2.Способы повышения надёжности систем на этапе проектирования и их сравнительный анализ
- •3.5.3. Способы поддержания заданного уровня надёжности и готовности систем
- •Вопросы для самоконтроля
- •4. Оценка надежности дискретных устройств с восстанавливающими органами
- •4.1. Особенности отказов в дискретных устройствах ссу
- •4.2. Восстанавливающие органы дискретных устройств
- •4.2.1. Основные определения
- •4.2.2. Коррекция ошибок (отказов) типа ложный "0".
- •4.2.3. Коррекция ошибок (отказов) типа ложная "1"
- •4.2.4. Структурные схемы восстанавливающих органов
- •Восстанавливающий орган
- •Восстанавливающий орган
- •Восстанавливающий орган
- •4.3. Оценка надёжности дискретных устройств с во
- •4.3.1. Определение вероятности возникновения на выходе во отказа по "0"
- •4.3.2. Определение вероятности возникновения на выходе во отказа по "1"
- •4.3.3. Определение вероятности безотказной работы
- •Вопросы для самоконтроля
- •5. Применение метода статистических испытаний для анализа надёжности сложных систем
- •5.1. Определение статистических значений показателей надежности систем по данным испытаний на надёжность и по статистическим данным о надёжности
- •5.2. Применение метода статистических испытаний для анализа надёжности сложных систем
- •5.2.1. Метод статистических испытаний
- •5.2.2. Сущность мси и реализации на эвм случайного эксперимента
- •5.2.3. Разыгрывание дискретной случайной величины
- •5.2.4. Разыгрывание непрерывной случайной величин
- •5.2.5. Определение необходимого числа реализации в имитационном эксперименте
- •5.3. Типовые моделирующие алгоритмы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Надежность систем и средств управления
Вопросы для самоконтроля
В чем сущность проблемы надежности в военном деле?
Что такое объект, система, элемент системы?
Как Вы понимаете термин надёжность?
Какие Вы знаете свойства надёжности?
Какие этапы жизненного цикла, эксплуатационные процессы Вы знаете?
Каковы состояния технического объекта в процессе эксплуатации Вы знаете?
Как можно определить понятия повреждение, отказ, дефект?
Какова классификация отказов сложных технических систем?
Дайте статистическое и вероятностное определение вероятности безотказной работы.
Дайте статистическое и вероятностное определение вероятности отказа.
Дайте статистическое и вероятностное определение интенсивности отказов.
Дайте статистическое и вероятностное определение средней наработки до отказа.
Дайте статистическое и вероятностное определение плотность распределения отказов.
Какие основные законы распределения времени работы до отказа: виды, сущность, соотношения Вы знаете?
2. Надежность невосстанавливаемых систем
2.1. Задание требований по надёжности
Задание требований по надёжности к проектируемым ССУ осуществляет заказчик при формировании тактико-технического задания на разработку новой системы. Задача эта является многоплановой и требует учета большого числа факторов: возможности технологического процесса и уровня развития элементной базы, стоимости изготовления и эксплуатации, условий эксплуатации, вопросов применения, эффективности системы, квалификации обслуживающего персонала и т.п.
Общая методика обоснования требований по надёжности заключается в комплексном анализе эффективности системы [6] и последующем определении показателей входящих в эту систему устройств, обеспечивающих оптимальную величину эффективности. Однако трудности, связанные с установлением аналитических зависимостей между показателями эффективности и техническими и эксплуатационными характеристиками системы и отдельных ее устройств, не позволяют широко использовать такой подход. Чаще всего на практике используют частные методы обоснования требований к надёжности, которые учитывают один из критериев, например, [6]:
критерий экономичности;
критерий допустимого снижения эффективности.
Сущность метода обоснования требований к надежности по критерию экономичности заключается в аналитическом описании зависимости стоимостей разработки и изготовления ССУ, эксплуатации, и других стоимостных характеристик от вероятности безотказной работы системы (некоторые графические зависимости приведены на рис. 1.1) и в определении оптимального значения вероятности безотказной работы одним из методов безусловной оптимизации.
Сложность реализации такого подхода состоит в получении аналитических зависимостей и их аппроксимации по статистическим данным.
В тех случаях, когда указанные выше зависимости не могут быть определены ввиду отсутствия необходимых данных, используют метод определения требований к надежности по допустимому снижению эффективности [6].
Установлено, что в большинстве случаев величина показателя эффективности (например, вероятность выполнения задачи) при увеличении вероятности безотказной работы от нуля до единицы вначале быстро возрастает, а затем рост замедляется и имеется зона, где увеличение вероятности безотказной работы практически не приводит к увеличению показателя эффективности (рис. 2.1). В связи со значительным увеличением стоимости разработки и изготовления системы при стремлении вероятности безотказной работы к единице в этом случае нет необходимости требовать значительного увеличения надёжности.
По этой причине используется следующая методика
1. Рассчитывается зависимость показателя эффективности от величины вероятности безотказной работы Р.
2. По тактическим и экономическим соображениям выбирается величина ΔЭ, на которую можно допустить снижение эффективности.
3. На графике Э = f (P) (см. рис. 2.1) откладывается величина ΔЭ и на пересечении с кривой Э = f(Р) находится предельное значение вероятности безотказной работы РПР, которое записывается в техническое задание (ТЗ) в качестве нижнего предела надёжности.
Следует отметить, что платой за простоту методики является не оптимальность полученного решения с точки зрения стоимости выполнения задачи.