- •Министерство образования и науки
- •Введение
- •Часть 1. Основы теории надежности организационно-технических систем и входящих в их состав объектов
- •Раздел 1. Описание свойств организационно-технических систем и входящих в их состав объектов
- •1.1 Системный подход к исследованию надежности сложных технических комплексов
- •1.2Техническое состояние объектов в составе организационно-технических систем
- •1.3. Основные термины и определения в области надежности технических объектов.
- •1.4. Организационно-техническая система и ее свойства
- •1.5. Учет человеческого фактора в организационно-технических системах
- •1.6. Качество организационно-технических систем
- •1.7. Краткая характеристика жизненного цикла сложных технических объектов в составе организационно – технических систем
- •Раздел 2. Модели отказов технических объектов
- •2.1. Модель отказов при мгновенных повреждениях.
- •2.2. Модель отказов, обусловленных накапливающимися повреждениями.
- •2.3 Модель “Нагрузка – сопротивляемость объекта”.
- •2.4 Модели параметрических отказов.
- •2.4.1. Модель параметрического отказа при одном параметре, характеризующем работоспособность объекта.
- •2.4.2.Модель параметрической надежности объекта при нескольких параметрах, характеризующих работоспособность его систем и элементов.
- •2.5. Физические основы процессов разрушения твердых тел
- •Раздел 3. Показатели надежности организационно-технических систем и их элементов
- •3.1. Особенности показателей надежности организационно-технических систем и их элементов
- •3.2. Показатели безотказности невосстанавливаемых объектов
- •3.3. Показатели безотказности объектов с мгновенным восстановлением.
- •3.4. Комплексные показатели надежности организационно-технических систем
- •3.4.1. Функция готовности объектов с конечным временем восстановления
- •3.4.2 Показатель нахождения объекта в дежурном режиме
- •3.4.3 Показатель (коэффициент) готовности объектов, неконтролируемых в промежутках между проведением технических обслуживаний
- •3.4.4 Выбор оптимального значения периодичности технического обслуживания
- •3.4.5. Комплексные показатели готовности организационно технических систем
- •3.5. Особенности оценки надежности программного обеспечения
- •Раздел 4. Показатели долговечности
- •4.1 Основные формулы и определения
- •4.2 Основные показатели долговечности.
- •4.3 Задание требований к гамма-процентному сроку службы
- •4.4 Задание гамма-процентных ресурсов.
- •Относительно r1, r2, при заданных значениях , b1, b2, c1, c2, t.
- •4.5 Экспертно-факторный подход к оценке и прогнозированию долговечности организационно-технических систем и их элементов.
- •Метод определения оптимальных сроков службы отс с учетом характера их применения
- •4.7 Оценка сроков службы объектов с учетом физического и морального износа
- •Раздел 5. Ремонтопригодность
- •5.1 Показатели ремонтопригодности
- •5.2Организацияпоиска и устранения дефектов, неисправностей и отказов
- •6. Сохраняемость
- •6.1 Анализ факторов, влияющих на сохраняемость объектов
- •6.2 Консервация объектов
- •6.3 Периодичность проверок объектов при хранении
- •6.4 Контроль и поддержание температурно-влажностного режима в хранилищах
- •6.5. Особенности хранения крупногабаритных элементов комплексов летательных аппаратов.
- •6.6. Предотвращение смятия баков ракет-носителей внешним избыточным давлением.
- •6.7. Особенности сохраняемости крупногабаритных элементов ракетно-космической техники при перевозках железнодорожным транспортом.
- •6.8 Определение показателей безотказности объектов в переменном режиме. Физический принцип надежности н.М. Седякина.
- •Раздел 7. Определение показателей надежности элементов организационно-технических систем на основе методов теории стохастической индикации.
- •7.1 Основы теории стохастической индикации
- •7.2 Физическая природа стохастических индикаторов.
- •7.3 Методы определения показателей надежности на основе методов стохастической индикации.
- •7.4 Графический метод построения функций распределения ,стохастических индикаторов.
- •7.5. Построение функций распределения и стохастических индикаторов.
- •Часть 2. Пути и методы повышения надежности организационно-технических систем и их элементов
- •Раздел 8. Техническое обслуживание объектов
- •8.1 Назначение и содержание технического обслуживания.
- •8.2 Системы то и принципы их выбора.
- •Раздел 9. Надежность систем и объектов с резервированием
- •9.1 Виды резервирования
- •9.2. Показатели надежности устройств с постоянным нагруженным резервом
- •Раздел 10. Расчет надежности организационно-технических систем и их элементов……….……….……….……….……….…………………... 9
- •Раздел 10. Расчет надежности ремонтируемых организационно-технических систем 246
- •9.3. Показатели надежности при резервировании с ненагруженным резервом
- •9.4. Сопоставление общего и раздельного резервирования
- •9.5. Скользящее резервирование
- •9.6. Резервирование с применением мажоритарного элемента
- •9.7. Резервирование элементов, отказывающих по причине обрыва или короткого замыкания
- •9.8. Метод свертки
- •9.9. Логико-вероятностный метод
- •9.10. Оценка надёжности мостиковых структур методом перебора.
- •Раздел 10. Расчет надежности ремонтируемых организационно-технических систем
- •10.1. Расчет надежности ремонтируемых организационно-технических систем
- •Вычисление функций готовности и простоя нерезервированных систем
- •10.2 Особенности расчёта надёжности резервированных восстанавливаемых систем.
- •10.3. Примеры расчётов надёжности восстанавливаемых систем.
- •10.4 Определение надежности с учетом восстанавливаемости и числа запасных элементов
- •Раздел 11. Определение необходимого числа запасных элементов
- •11.1. Оптимальное соотношение между надежностью и стоимостью
- •11.2. Определение гарантированного числа запасных элементов
- •11.3. Оптимальное резервирование
- •11.4. Алгоритмы оптимального резервирования
- •11.5. Применение резервирования в системах наведения и управления летательных аппаратов
- •Раздел 12. Испытания организационно-технических систем и их элементов
- •12.1. Планы испытаний
- •12.2 Оценка показателей надежности по результатам испытаний.
- •12.2.1 Испытания на надежность элементов объектов в составе организационно-технических систем
- •12.2.2.Общие методы оценки показателей надёжности по результатам испытаний
- •Эмпирическая функция распределения и гистограмма результатов испытаний
- •Метод проверки гипотез о законах распределения.
- •Графические методы.
- •Метод максимального правдоподобия.
- •Метод квантилей.
- •12.2.3 Интервальные оценки показателей надёжности.
- •Определение доверительного интервала для средней наработки на отказ
- •12.2.4 Контрольные испытания.
- •Контроль по методу однократной выборки.
- •12.3 Обеспечение надежности объектов ркт в процессе опытной отработки.
- •12.3.1. Логико-вероятностная модель процесса отработки.
- •12.3.2 Определение числа доработок для обеспечения требуемого значения показателя надежности.
- •12.4 Оптимизация программы испытаний сложных объектов по стоимости
- •12.5 Краткая характеристика жизненного цикла сложных технических объектов.
- •12.6.Изменение надёжности летательного аппарата при его отработке в составе организационно-технической системы
- •Раздел 13. Общие вопросы технической диагностики
- •13.1 Основные понятия и определения
- •13.2Поиск и устранение неисправностей (отказов)
- •13.3. Методы поиска неисправностей (отказов) и обуславливающих их дефектов.
- •13.3.1 Условия работоспособности объектов. Контроль работоспособности.
- •13.3.2. Методы обнаружения дефектов
- •13.4 Критерии оптимальности процесса поиска неисправностей
- •Алгоритм поиска дефектов
- •13.5. Методы построения алгоритмов поиска дефектов
- •13.6 Поиск неисправных элементов методом групповых проверок
- •13.7. Поиск отказавших элементов на основе чисел Фибаначи и золотой пропорции.
- •Раздел 14. Обеспечение надежности систем «человек-машина» в организационно-технических системах
- •14.1 Виды совместимости среды и системы «человек-машина»
- •14.2 Методология исследования систем «человек – машина»
- •14.3 Организация рабочих мест
- •14.4 Выбор положения работающего
- •14.5 Пространственная компоновка рабочего места
- •14.6 Размерные характеристики рабочего места (боевого поста)
- •14.7 Взаимное расположение рабочих мест
- •14.8 Размещение технологической и организационной оснастки
- •14.9 Обзор и наблюдение за технологическим процессом
- •Раздел 15. Управление надежностью
- •Раздел 16. Информационное обеспечение программ обеспечения надежности
- •Заключение
- •Библиографический список.
2.4.2.Модель параметрической надежности объекта при нескольких параметрах, характеризующих работоспособность его систем и элементов.
В целом параметрическая надежность сложных объектов, например, параметрическая надежность двигательной установки летательного аппарата (ЛА), будет определяться векторами положения и скорости в момент выключения двигателя, определяющих расчетную дальность L ЛА (его основной выходной параметр), которая является функцией ряда его бортовых параметров x1(t), x5(t), …, xn(t), определяющих надежность ЛА, то есть [8,9]
L (x1(t), x2(t),…, xn(t)). (2.72)
Здесь L является основным выходным параметром ЛА, составляющими которого являются выходные параметры x1(t), x5(t), …, xn(t) ряда бортовых систем и элементов объекта.
При этом
L = L0 + ∆L ,
где L0 – расчетное значение основного выходного параметра, определяемое номинальными значениями выходных параметров x1(t), x5(t), …, xn(t) систем и элементов объекта;
∆L – приращение выходного параметра объекта, обусловленное вариациями параметров x1(t), x5(t), …, xn(t);
n – число выходных параметров систем и элементов, вносящих вклад в изменение ∆L выходного рабочего параметра объекта.
Изменение ∆li выходного параметра объекта L0 за счет вариации параметра xi(t) входящей в его состав i-ой системы элемента составит:
∆li = L0 – Li .
Тогда изменение рабочего выходного параметра объекта за счет вариации всех параметров x1(t), x5(t), …, xn(t) совместно может быть определено алгебраической суммой:
∆L = ∆li , (2.73)
где sign – сигнатура числа ∆li , т.е.
В силу предполагаемых монотонности и непрерывности функции (2.72) дополнительное от вариации ∆xi i-ого параметра xi(t) изменение выходного рабочего параметра ∆li объекта можно представить разложением в ряд Тейлора по степеням ∆xi [2-5,16,18]:
∆li = ∆xi + ∆x2i + … (2.74)
Тогда с учетом (2.72) суммарное изменение ∆L выходного параметра L, обусловленное вариациями всех параметров систем и элементов объекта может быть определено следующим образом:
∆L = (∆xi + ∆x2i + …) (2.75)
На основе выражений (2.74), (2.75) относительное изменение αi выходного рабочего параметра объекта под влиянием входного параметра xi(t) i-ого элемента объекта примет вид:
αi = = . (2.76)
При этом производные высшего порядка не учитываются, поскольку они слабо влияют на величину αi, которая не зависит от времени t, если случайные функции x1(t), x5(t), …, xn(t) являются линейными, или близки к ним.
Легко видеть, что параметры α1, α5, …, αn представляют собой коэффициенты чувствительности изменения выходного рабочего параметра объекта к вариациям выходных параметров бортовых систем и элементов объекта.
На практике ограничения накладываются не только на отклонение ∆L выходного параметра объекта, но и на параметры x1(t), x2(t), …, xn(t), при которых обеспечивается его работоспособность, то есть
xi(t) {xi}, i = 1, 2, …, n , (2.77)
где {xi} – область допустимых значений i-ого параметра.
В этом случае отклонение i-ого параметра за пределы установленной области (2.74) или обусловленное вариацией этого параметра отклонение выходного рабочего параметра объекта за пределы допуска, т.е. ΔLiΔL0 при x1(t){xi} классифицируется как нарушение работоспособности (отказ) объекта.
Тогда вероятность выхода рабочего параметра L за пределы допуска под воздействием вариации i-ого параметра с учетом формулы (2.76), т.е. “веса” i-ого параметра xi(t), записывается следующим образом:
qi (t) = αi*qi[xi(t)], (2.78)
где qi [xi(t)] – вероятность выхода i-ого параметра за пределы допуска за время работы t.
Тогда эти вероятности с учетом формы допуска могут быть представлены в виде:
- при одностороннем
нижнем допуске xiH ≤ xi ≤ ∞,
(2.79)
верхнем допуске 0 < xi ≤ xiВ,
- при двухстороннем
допуске xiH ≤ xi ≤ xiВ,
где xiH, xiВ – нижняя и верхняя границы поля допуска случайной величины (t).
С учетом выражений (2.78) и (2.79) вероятность безотказной работы объекта под влиянием i-ого параметра составит:
pi(t) = 1 - αiqi(t), (2.80)
где αi*- статистическое значение коэффициента αi
Тогда параметрическая надежность объекта в целом с учетом (2.78) будет равна:
P(t) = [1 - αiqi(t)] . (2.81)
Таким образом, параметрическая надежность объекта сводится к вычислению оценок αi* коэффициентов αi и вероятностей qi (t).
При этом для вычисления коэффициентов чувствительности αi нет необходимости знать оператор L, получение которого сопряжено с большими трудностями. Достаточно располагать лишь статистическими данными о параметрических отказах элементов (2.76) объекта при его отработке. В этом случае оценки коэффициентов αi определяются следующим образом:
αi*= , (2.80)
где mi – количество отказов объекта вследствие ухода его i-ого параметра за пределы допуска (2.79);
N – общее количество отказов объекта, зафиксированное по причинам выхода за пределы допусков его систем и элементов.
Значения допусков (2.77) и (2.79) на параметры xi(t) систем и элементов объекта и коэффициентов чувствительности (2.76) могут быть получены и определены на этапе заводских и приемо-сдаточных испытаний [1-5].
Таким образом, управляя значениями допусков xiH, xiВ на выходные параметры (2.77), (2.79) элементов объекта можно обеспечить требуемое значение показателя параметрической надежности (2.81) объекта в целом.