Причины возникновения и задачи теории надежности

Успешное решение задач, связанных с повышением эффективности производства, достигается, в первую очередь за счет повышения надежности эксплуатируемой аппаратуры. Вопросы обеспечения высокой надежностипри конструировании и эксплуатирование аппаратуры всегда уделяется значительное внимание. Однако эти вопросы не вводятся в самостоятельную область исследования. Появление в 50-х гг. сложных систем управления привело к тому, что надежности аппаратуры стало определяющим фактором обеспечения эффективного использования этих систем. Первые работы по вопросу теории надежности в нашей стране были выполнены в 50-е гг. академиками: Бергом А.М. и Брувечем Н.Г. Выделение надежности в отдельную область знаний вызвано, в первую очередь усложнением и широким развёртыванием радиоэлектрической аппаратуры, аппаратуры связи, визуальное наблюдение за которым невозможно. Увеличение числа элементов аппаратуре приводило к тому, что при достижении определённого придела аппаратура становилась практически неработоспособной. Тенденцию роста числа элементов можно проследить на прямом развитии технологий интегральных схем (10 -выпускаемое, 10⁶ -проектируемое, 10 прогнозируемое). Какими бы лидо ценными качествами не обладала техника, ели она не надежна, то она не будет иметь существенной эффективности при её эксплуатации. Низкая надёжность не только снижает эффективность, но и приводит к большим экономическим потерям. Надежность влияет на годовую величину эксплуатированных расходов. Эксплуатация дороже чем стоимость аппаратуры, так как элементы аппаратуры непременно совершенствуются, а собранный из них системы часто не надежны. Это объясняется тем, что темпы роста сложности аппаратуры значительно опережают темпы роста сложности надёжности её элементов, следовательно, надёжная аппаратура проще и дешевле в эксплуатации и обслуживании. Исследователями было установлено влияние отдельных факторов на причину отказа. Так 40-45℅ отказов ошибки допущены при проектировании. 20℅ отказов – ошибки, допущенные при производстве 30℅ отказов – ошибки, допущены при эксплуатировании 5-7℅ отказов – естественный износ и старение. Как следует из этих данных проектирование, и эксплуатирование является определяющим в вопросе повышения надёжности работы аппаратуры. Задачи дисциплины. 1.Изучить основные понятия и математические методы теории надежности Элементов и систем. Проблемы безопасности движения поездов и пути её расширения. 2.Уметь выполнять расчеты надёжности для системы ж.д. автоматов, телемеханики и связи. 3.Иметь представление о проблемах надежности возникших в связи с современными тенденциями развитой микроэлектронной и микропроизводной техники в области ж.д. автоматов, телемеханики и связи.

---------------------------------------------------------------------------------------

Основные понятия и определения теории надежности

Надежность, в общем случае, комплексное свойство, зависящие как от свойств самого изделия так и от разнообразных факторов. Так как при анализе надежности часто необходимо исследовать различные стороны последней то используются следующее понятие.

Аппаратная надежность - зависит о технического состоянии аппаратуры. Функциональная надёжность – свойство выполнения некоторых функций либо комплекса функций (прим. Тогда когда изделие выполняет несколько функций). Надёжность математического обеспечения – это надёжность зависящая от качества алгоритмов и программ. Надежность системы «человек – техника» - это надёжность зависящая о качества обслуживания объекта человеком – оператором. Живучесть системы – это надежность в условиях разрушающих воздействий. Теория надёжности – научная дисциплина, изучающая законности возникновения отказов и восстановления аппаратуры и исследующую эффективность различных мероприятий по повешению надёжности технических средств. Теория надежности изучает критерий количественные характеристика надёжности, методы анализа надёжности элементов и систем, методы синтеза элементов и систем с заданной надёжностью, методы повышения надёжности аппаратуры на этапах проектирования и эксплуатации, методы испытания аппаратуры на надежность. Основные понятия теории надёжности являются понятие системы.. Системы – совокупность совместно действующих объектов, полностью обеспечения выполнение определённых функций. Элемент – часть системы, немеющая самостоятельного эксплутационного назначения и выполняющая в ней определённую частную функцию. Всё системы, рассмотренные в теории надежности могут быть разделены на восстановительные, в которых после появления отказа происходит замена отказавшего элемента и невосстанавливаемые, в которых замена отказавшего элементы не производится. Большинство систем ж.д.автоматов, телемеханики и связи являются восстанавливающими. Все элементы используемы в этих системах можно разделить на первичные типы радиоэлементов и элементов состоящих их первичных (электронные усилители, электромагниты усилители и так далее). Как правело, характеристики надежности первичных элементов определяют либо путём анализа физико-химических процессов, либо из испытаний, либо из опыта эксплуатаций. Для основных элементов, в том числе и для систем, характеристика надёжности определяется с учётом характеристики надёжности первичных элементов различными расчётными методами. Элементы и системы могут находиться в 2-х состояниях: работоспособны и неработоспособны. Работоспособность – это такое состояние системы или элементы, при котором они способны выполнять заданные функции, сохраняя значения параметров в приделах, установленных нормативно – технической документации.(НТД). Событие, заключающееся в нарушении работоспособности, называется отказ. Сбой – событие, заключающиеся в том, что в результате изменения параметров элементов под воздействием внутренних или внешних причин, система или элемент в течении некоторого времени прекращают выполнять свои функции. Правильная работа аппаратуры в этом случае восстанавливается самопроизвольно, без вмешательства из вне. Надёжность – это свойство системы или элемента выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплутационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям испытания, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировка в течении требуемого промежутка времени.

Элементы относительной надёжности в системе могут соединятся последовательно, параллельно и смешанно. Последовательное соединение элементов – при котором отказ одного элемента приводит к отказу всей системы. Параллельное соединение элементов – при котором отказ системы наступает при отказе всех элементов Смешанное соединение – сочетание первых двух. Эти понятия не совпадаю с электрическими понятиями. Параллельное соединение – это соединение основных и резервных элементов

---------------------------------------------------------

3)По характеру возникновению отказа можно классифицировать следующим образом:

Сбой – событие, заключающиеся в том, что в результате изменения параметров элементов под воздействием внутренних или внешних причин, система или элемент в течении некоторого времени прекращают выполнять свои функции. Правильная работа аппаратуры в этом случае восстанавливается самопроизвольно, без вмешательства из вне. Безотказность – св-во объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени. Долговечность – св-во объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе тех обслуживания и ремонта.. Сохраняемость – св-во обекта сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в процессе хранения и после него и в процессе транспортирования. Ремонтопригодность – св-во объекта заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию и восстановлению работоспособного состояния в результате проведения тех обслуживания и ремонтов. Восстанавливаемость – св-во объекта послевыполненого ремонта снова использоваться по назначению.

Надёжность – это свойство системы или элемента выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплутационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям испытания, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировка в течении требуемого промежутка времени. Элементы относительной надёжности в системе могут соединятся последовательно, параллельно и смешанно. Последовательное соединение элементов – при котором отказ одного элемента приводит к отказу всей системы.. Параллельное соединение элементов – при котором отказ системы наступает при отказе всех элементов. Смешанное соединение – сочетание первых двух. Эти понятия не совпадаю с электрическими понятиями. Параллельное соединение – это соединение основных и резервных элементов. Резервирование – это метод повышения надёжности путем введении избыточности

----------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------

4)Количественные характеристики надежности.

Качественное определение не надёжности является недостаточным, так как не позволяет 1)Задать требования надёжности к проектируемой аппаратуре. 2)Сравнивать различные виды систем между собой. 3)Расчитать необходимый комплекс ЗиПа, определить сроки службы и так далее. В связи с этим возникает потребность введения количественной характеристики надёжности. Поскольку отказ и сбой элементов является случайным событием, то теория вероятности. И математическая статистика является основным аппаратом, который используется при исследовании надёжности, а сами характеристики надёжности выбраны из числа показателей, принятых в теории вероятности. Критерий надёжности – это мерка, по средствам которой производится количественная оценка уровня надежности. Для оценки и сравнения надёжности аппаратуры были выбраны следующие критерии. 1группа критерии безопасности (- вероятность без отказной работы - чистота отказа- интенсивность отказа- среднее время безотказной работы - наработка на отказ (среднее время работы между отказами))данный критерий имеет смысл только для восстанавливающихся систем

2группа критерий восстанавливаемости (- вероятность обслуживания - интенсивность восстановления) 3группа критерий технического обслуживания (- вероятность обслуживания - среднее время обслуживания) 4 группа эксплутационные коэффициенты надёжности (- коэффициент использования - коэффициент готовности - коэффициент простоя - коэффициент стоимость обслуживания)

----------------------------------------------------------

5)Вероятность безотказной работы.

p (t) - для элемента; P (t) – для системы. Вероятность безопасной работы – это вероятность того, что в заданном интервале времени t в системе или элементе не возникает отказ. Если взять группу из Νο элементов и поставить их на испытание. Графический процесс испытания:

Так как отказ случайная величина, поэтому нельзя заранее сказать, чему будет равно время работы i–го элемента Ti. Однако можно определить вероятность того, что он не откажет в течении заданного интервала времени t. Это может быть определено по данным испытаний, тогда вероятность безотказной работоспособности можно представить как вероятность того, что время исправной работы Т будет больше заданного времени t.

P(t) = P {T >t} где, t – время, в течении которого определяется вероятность безотказной работы; Т – время работы элемента до отказа от начало его включения. Практически для определения вылечены P(t) используется следующая статистическая оценка.

p*(t) = No-n(t)/No где, No – число элементов, поставленных на испытание. n(t) – число элементов, отказавших в течении испытания Точность оценки будет тем выше, чем больше число No и в пределе оно сходиться с вероятность безопасной работы

p(t) = _No→∞lim No–n(t)/No

----------------------------------------------------------

6)Вероятность отказа элементов.

q (t) – для элемента Q (t) – для системы. Вероятность отказа и вероятность безотказной работы событие противоположные, то: q(t) =1–p(t)=p{T≤t}

статистическая оценка определяется по выражению: q*(t)=1–p*(t)=n(t)/No

----------------------------------------------------------

Date: 2015-09-05; view: 1346; Нарушение авторских прав