Расчет надежности автоматических систем

Терминология по вопросам надежности разработана применительно к таким изделиям, которые могут находиться в двух возможных состояни­ях: работоспособном и отказовом. Но в инженерной практике имеют место более сложные случаи. Телевизор, рассчитанный на работу по трем про­граммам, может отказать при работе на одной из них, но продолжать рабо­ту по остальным двум программам. В системе освещения часть светильни­ков может отказать, но система будет продолжать действовать с некото­рым уменьшением освещенности и т.д.

Это обстоятельство вызвало необходимость делить все изделия на следующие две группы: с одним состоянием работоспособности и с не­сколькими. Чаще всего изделия первой группы (с одним рабочим состоянием) называются простыми, а изделия второй группы (с несколь­кими рабочими состояниями) - сложными. Сложными будем называть системы, обладающие следующими признаками:

• в состав их входят конструктивно-независимые подсистемы и части системы, выполняющие самостоятельные функции;

• подсистемы и части системы соединены между собой разветвлен­ными каналами передачи информации, которая позволяет осуществлять перестроение структуры системы;

" • отказ отдельных частей системы не приводит к отказу системы, а может вызвать снижение ее эффективности, т.е. система может находиться в двух и более состояниях работоспособности.

Одной из основных характеристик качества АС является показатель эффективности. Под эффективностью изделий, в самом общем виде, при­нято принимать степень приспособленности их для выполнения постав­ленной эксплуатационной задачи (управление объектом, поражение цели, перевозка груза и т.д.).

Эффективность характеризуется показателем или набором показате­лей, которые выбирают с учетом особенностей поставленной эксплуатаци­онной задачи. Существует много различных направлений анализа эффек­тивности технических изделий, в том числе анализ экономической, техни­ческой, оперативной и др. эффективности.

Так как вопросы надежности связаны, главным образом, с понятием технической эффективности, то в дальнейшем будем рассматривать только этот вид. Под технической эффективностью будем понимать эффективность, обусловленную техническими характеристиками исследуемого объекта (его

мощностью, надежностью, приспособленностью к преодолению противодей­ствующих факторов, способностью к перестройке структуры и т.д.).

Показателями технической эффективности могут быть - вероятность выполнения поставленной задачи; объем выполненной работы (производи­тельность); число объектов, управляемых данной системой управления в заданный промежуток времени; время обработки и передачи заданного объема информации и т.д.

В отличие от простых изделий надежность АС должна определяться на основании набора первичных показателей надежности, а именно: пока­зателей надежности отдельных каналов передачи информации и простых систем, входящих в состав АС; показателей надежности в каждом из воз­можных ее рабочих состояний .

Для каждого из работоспособных состояний системы следует опре­делять частный показатель эффективности системы (E_i). В качестве обоб­щенного показателя надежности АС может быть использована сумма веро­ятностей безотказного состояния системы в каждом из возможных работо­способных состояний.

Обобщенный показатель технической эффективности АС равен

Таким образом, для АС сохраняется понятие надежности сис­темы, на базе которого формируется обязательная для АС оценка эффек­тивности системы.

Понятие "надежность" используется для оценки технического со­стояния системы, понятие "эффективность" - для оценки результата при­менения системы. Эти понятия не следует ни смешивать, ни противопос­тавлять.

Для простых изделий также возможно, а иногда необходимо, приме­нять понятие эффективности, так как в ряде случаев изолированное рас­смотрение показателя надежности может привести к неправильным заклю­чениям. Можно, например, формально повысить надежность вычислитель­ной машины, снизив ее производительность. Можно уменьшить число па­раметрических отказов, расширив поле допуска, продлить срок службы ос­ветительного прибора, снизив интенсивность свечения и т.д. Но такие мето­ды повышения надежности не улучшают качества функционирования и по­тому оценка полученного выигрыша в показателях надежности должна со­провождаться оценкой проигрыша в эффективности использования изделия.

Для простых изделий это сопоставление не всегда актуально, так как для них, как правило, устанавливается один режим использования. Для АС на первый план выступает оценка эффективности, так как различные ре­жимы использования являются правилом, а не исключением.

Проблема прогнозирования надежности АС значительно усложняет­ся по сравнению с прогнозированием надежности простых изделий. Она распадается на прогнозирование ряда показателей надежности системы для каждого из возможных состояний и завершается прогнозированием технической эффективности.

Лекция 4

Характерные особенности расчетных методов и их виды.