Показатели надежности восстанавливаемого объекта

Надежность восстанавливаемого объекта характеризуется следующими основными свойствами: безотказностью, ремонтопригодностью, долговечностью и сохраняемостью.

Предположим, что восстановление объектов происходит практически мгновенно. Это будет справедливо для ремонтируемых объектов, у которых восстановление происходит не в процессе применения. К невосстанавливаемым в процессе применения относятся те объекты, отказ которых приводит к невыполнению поставленной задачи; при наличии резерва ремонт отказавшего участка резервированной группы не производится до окончания выполнения задачи.

Моменты отказов при эксплуатации таких объектов представляют последовательность случайных величин – значений наработки до отказа. При этом возможны два пути оценки надежности ремонтируемых объектов:

1) вычисление характеристик потока отказов;

2) вычисление характеристик времени между отказами.

В первом случае в качестве основного показателя безотказности обычно используется параметр потока отказов w(t) – отношение среднего числа отказов восстанавливаемого объекта за произвольно малую его наработку к значению этой наработки.

Статистически w(t) можно определить следующим образом:

(6.1)

где m_i (t) - число отказов у i -го образца за время t;

N₀ - число наблюдаемых образцов.

Среди всех потоков отказов, как отмечалось, особое место занимает так называемый простейший поток, который является основным типом потока отказов в сложных системах, работающих в стабильных условиях эксплуатации.

Напомним, что простейшим называется поток, одновременно удовлетворяющий трем условиям: стационарности, отсутствия последействия и ординарности.

Стационарность потока отказов означает, что вероятность появления ровно к отказов за промежуток времени от t₀ до t₀ + t не зависит от t₀ и является функцией переменных t и к.

Отсутствие последействия состоит в том, что вероятность появления к отказов в течение промежутка времени (t₀, t₀ + t) не зависит от того, сколько было отказов и как часто они возникали до этого промежутка.

Ординарность потока выражает условия практической невозможности появления двух и более событий за малый промежуток времени, т.е.

где вероятность появления более одного события за промежуток

времени.

Для простейшего потока отказов параметр потока w(t) является постоянной величиной.

Во втором случае в качестве основного показателя безотказности используется средняя наработка на отказ – отношение наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки T = 1/w(t).

Показатели ремонтопригодности

Для характеристики ремонтопригодности используются следующие показатели: вероятность восстановления, среднее время восстановления, интенсивность восстановления. Эти показатели по вероятностному содержанию и математическому выражению аналогичны соответствующим характеристикам безотказности.

Вероятность восстановления работоспособного состояния – это вероятность того, что время восстановления работоспособного состояния не превысит заданного, т.е.

P_в(t_в) = P {t_в < t_в}.

В этом выражении t_в - время, затрачиваемое на восстановление (очевидно, что t_в - случайная величина), t_в - время, для которого определяется вероятность выполнения восстановления. Вероятность восстановления по вероятностному содержанию аналогична вероятности отказа. И та и другая характеристики являются функциями распределения: первая – случайного времени t_в, вторая - t.

Среднее время восстановления работоспособного состояния – математическое ожидание времени восстановления работоспособного состояния, т.е.

где f(t _в ) - плотность вероятности времени восстановления.

Интенсивность восстановления m(t_в) - условная плотность вероятности восстановления объекта в момент времени t_в, отсчитываемого от момента начала восстановления, при условии, что до этого момента восстановления объекта не произошло.

Комплексные показатели надежности

Для характеристики надежности восстанавливаемых систем наряду с указанными выше одиночными показателями надежности, широко используются комплексные, которые отражают одновременно и безотказность, и ремонтопригодность объекта. К ним относятся коэффициенты: готовности, оперативной готовности, технического использования, планируемого применения, сохранения эффективности; для объектов военного назначения используется дополнительно коэффициент боевой готовности. Рассмотрим основные из них.

Коэффициент готовности К_Г - вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается. Коэффициент готовности является предельным значением, к которому стремится так называемый нестационарный коэффициент готовности К_Г(t) определяемый как вероятность того, что объект окажется работоспособным в заданный момент времени, отсчитываемый от начала работы. Графики К_Г(t) и К_Г представлены на рис.6.2.

Статистически коэффициент готовности определяется следующим образом:

(6.2)

где t_i – наработка i - го образца;

t_вi - суммарное время восстановления i -го образца;

N₀ - число наблюдаемых образцов.

К_г

К_г(t)

К_г

t

Рис. 6.2

Коэффициент оперативной готовности К_ог – вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается и, начиная с этого момента, будет работать безотказно в течение заданного интервала времени.

Дополнительным к коэффициенту готовности является коэффициент простоя К_п - вероятность того, что объект окажется неработоспособным в произвольно выбранный момент времени в установившемся (стационарном) процессе эксплуатации. Статистически коэффициент простоя определяется следующим образом:

(6.3)

Коэффициент готовности и коэффициент простоя связаны очевидным соотношением

К_г + K_п = 1.

Из определения коэффициента готовности следует, что он учитывает только время, затрачиваемое на восстановление объекта, но не учитывает время на проведение технического обслуживания.

Коэффициент технического использования К_ти – отношение математического ожидания интервалов времени пребывания объекта в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к сумме математических ожиданий интервалов времени пребывания объекта в работоспособном состоянии, простоев, обусловленных техническим обслуживанием, и ремонтов за тот же период эксплуатации.

Статистически этот показатель надежности определяется следующим образом:

(6.4)

где t_pi - суммарное время, затраченное на техническое обслуживание i -го

образца.

Лекция № 6. Техническое диагностирование (ТД) ОСС.

Процесс эксплуатации сложных систем, к которым относятся ОСС, предполагает решение ряда крупных и важных проблем [23]: обеспечение высокой эффективности функционирования эксплуатируемой системы в установленные сроки, поддержания системы в готовности к применению в течение длительного срока эксплуатации; поддержание некоторого гарантированного количества изделий в системе в состоянии готовности; обеспечение высокой экономичности и безопасности выполнения эксплуатационных процессов. В связи с этим разработана система эксплуатации, главной задачей которой является постоянный контроль и поддержание технического состояния и надежности этих систем на уровне, достаточном для выполнения ими заданных функций или обеспечения готовности к применению.

Различают следующие виды контроля по целевому назначению:

- контроль функционирования (без количественной оценки);

- контроль работоспособности (количественный);

- диагностический контроль;

- прогнозирующий контроль;

- профилактический контроль (обнаружение элементов с параметрами,

близкими к предельным значениям, для последующей их замены).

Кроме указанного, существует ряд классификационных признаков контроля, в соответствии с которыми различают следующие виды контроля [23].

По оценке результатов контроля:

- допусковый (“да” – “нет”, “меньше” – “норма” – “больше”);

- количественный (определяются характеристики контролируемых параметров, например, напряжение).

По времени выполнения:

- непрерывный (в процессе работы);

- циклический (в процессе непрерывной работы);

- периодический (в течение всего срока эксплуатации).

По степени автоматизации контроля:

- ручной;

- полуавтоматический (автоматизированный);

- автоматический (без участия человека в процессе контроля).

По организации контроль делят на:

- программный;

- аппаратный (посредством специальных аппаратных средств);

- дистанционный;

- централизованный.

Эффективность контроля при эксплуатации системы зависит от выбора контролируемых параметров, процедуры контроля и принятия решений по результатам контроля.

Следует отметить, что неисправное и неработоспособное состояния, а также состояние неправильного функционирования объекта могут быть детализированы путем указания соответствующих дефектов, нарушающих исправность, работоспособность или правильность функционирования и относящихся к одной или нескольким составным частям объекта либо к объекту в целом [23].

Процессы обнаружения и поиски дефектов являются процессами определения фактического технического состояния объекта и объединяются общим термином “техническое диагностирование”. Задачами технического диагностирования являются проверка исправности, работоспособности и правильности функционирования объекта, а также задачи поиска дефектов, нарушающих исправность, работоспособность или правильность функционирования.

Для проверки работоспособности непрерывных объектов различают методы функционального и тестового диагностирования. К методам функционального диагностирования относят методы, основанные на анализе реакции объекта или его блоков путем сравнения с реакцией эталонной модели на рабочие воздействия, и методы, базирующиеся на анализе качества выпускаемой продукции. Методы тестового диагностирования различают по характеру входных (тестовых) воздействий и способам оценки реакции объекта (однократное или многократное воздействие, статическая или динамическая проверка).

Алгоритмы поиска дефектов строятся на основе принципов анализа показателей надежности. Распространенными являются так называемые информационные алгоритмы, основанные на использовании теории информации. Один из таких алгоритмов будет рассмотрен ниже.

Дата добавления: 2014-01-13