Вступление

АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ

ДИАГНОСТИКА И НАДЕЖНОСТЬ

Омельченко В.Ю.

Донецк - 2011

Содержание

Предисловие. 4

Тема 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ.. 6

ЛЕКЦИЯ 1. 6

ЛЕКЦИЯ 2. 11

ЛЕКЦИЯ 3. 21

Тема 2. ПРИНЦИПЫ ОПИСАНИЯ НАДЕЖНОСТИ АСУТП.. 26

ЛЕКЦИЯ 4. 28

ЛЕКЦИЯ 5. 36

ЛЕКЦИЯ 6. 44

ЛЕКЦИЯ 7. 52

Тема 3. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ЛОКАЛЬНЫХ СИСТЕМ БЕЗ УЧЕТА ВОССТАНОВЛЕНИЯ.. 57

ЛЕКЦИЯ 8. 62

ЛЕКЦИЯ 9. 70

ЛЕКЦИЯ 10. 77

Тема 4. ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ АСУ ТП И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИСПЫТАНИЙ.. 79

ЛЕКЦИЯ 11. 85

ЛЕКЦИЯ 12. 93

Тема 5. ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ АСУ ТП ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ 95

ЛЕКЦИЯ 13. 100

ЛЕКЦИЯ 14. 107

ЛЕКЦИЯ 15. 113

Тема 6. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ.. 119

ЛЕКЦИЯ 16. 121

Список литературы.. 129

Современная наука рассматривает надежность как одно из самых важных комплексных свойств систем и объектов общепромышленного назначения, от которого зависят их качество, экономичность, ресурсосбережение, конкурентоспособность и безопасность. Проблеме надежности, как основному фактору, обеспечивающему ускорение технического процесса, уделяется в последнее время все большее внимание. Международная организация по стандартизации (ISO) совместно с Международной электротехнической комиссией (МЭК) проводит работы по стандартизации в области надежности сложных систем. К этим работам подключились более 90 развитых стран мира, включая Россию.

Научной базой работ по обеспечению надежности как систем, так и их элементов является теория надежности. Ее развитие было стимулировано ростом требований к современной технике, резким увеличением сложности систем [1]. Теория надежности сформировалась в результате разностороннего теоретического и экспериментального изучения закономерностей, связанных с обеспечением безотказной работы современных технических устройств.

Основные задачи теории надежности [1]:

- установление видов количественных показателей надежности;

- выработка методов аналитической оценки надежности;

- разработка методов оценки надежности по результатам испытаний;

- оптимизация надежности на стадиях разработки и эксплуатации и др.

Теория надежности нашла широкое применение при разработке, проектировании и промышленной эксплуатации разнообразных сложных систем.

Надежность современных автоматизированных систем управления является важной составляющей их качества и необходимым условием обеспечения безопасности различных объектов управления. Научно обоснованный анализ надежности АСУ предусмотрен требованиями государственных и международных стандартов [2-4]. Готовность организаций и предприятий, разрабатывающих и эксплуатирующих АСУ, выполнять научно обоснованный анализ их надежности является обязательным условием государственной и международной сертификации. Главной конечной целью анализа является своевременное получение достоверной информации, необходимой для выработки и реализации обоснованных решений в области обеспечения требуемой надежности АСУ.

В основе научного анализа надежности современных сложных и высокоразмерных АСУ лежат математические модели и компьютерные технологии. С их помощью должны осуществляться расчеты значений необходимых показателей, решаться задачи оптимизации, синтеза, выработки и обоснования управленческих решений. От обеспечения возможности достаточно точно и оперативно решать указанные задачи непосредственно зависит экономичность, ресурсосбережение и конкурентоспособность современного производства.

Наука о надёжности - молодая наука. Её формирование относится к середине текущего столетия. Но это не означает, что люди не интересовались и не занимались вопросами надёжности создаваемой ими техники до тех пор, пока не возникла наука о надёжности. С первых шагов развития техники стояла задача сделать техническое устройство таким, чтобы оно работало надёжно. Середина текущего столетия ознаменовалась новым качественным скачком в развитии техники - широким распространением больших и малых автоматизированных систем управления (АСУ) различного назначения. Создание и использование такой техники без специальных мер по обеспечению её надёжности не имеет смысла. Опасность заключается не только в том, что новая сложная техника не будет работать (будут возникать простои), но главным образом в том, что отказ в её работе, в том числе и неправильная работа, может привести к катастрофическим последствиям.

Очевидно, что новая автоматизированная техника, выполняющая ответственные функции, имеет право на существование только тогда, когда она надёжна.

С развитием и усложнением техники усложнялась и развивалась проблема её надёжности. Для решения её потребовалась разработка научных основ нового научного направления - наука о надёжности. Предмет её исследований - изучение причин, вызывающих отказы объектов, определение закономерностей, которым отказы подчиняются, разработка способов количественного измерения надёжности, методов расчёта и испытаний, разработка путей и средств повышения надёжности.

Наука о надёжности развивается в тесном взаимодействии с другими науками.

Математическая логика позволяет на языке математики представить сложные логические зависимости между состояниями системы и её комплектующих частей.

Теория вероятностей, математическая статистика и теория вероятностных процессов дают возможность учитывать случайный характер возникающих в системе событий и процессов, формировать математические основы теории надёжности.

Теория графов, исследования операций, теория информации, техническая диагностика, теория моделирования, основы проектирования систем и технологических процессов - такие научные дисциплины, без которых невозможно было бы развитие науки о надёжности. Они позволяют обоснованно решать задачи надёжности.

Основные направления развития теории надёжности следующие.

1. Развитие математических основ теории надёжности. Обобщение статистических материалов об отказах и разработка рекомендаций по повышению надёжности объектов вызвали необходимость определять математические закономерности, которым подчиняются отказы, а также разрабатывать методы количественного измерения надёжности и инженерные расчёты её показателей. В результате сформировалась математическая теория надёжности.

2. Развитие методов сбора и обработки статистических данных о надёжности. Обработка статистических материалов в области надёжности потребовала развития существующих методов и привела к накоплению большой статистической информации о надёжности. Возникли статистические характеристики надёжности и закономерности отказов. Работы в этом направлении послужили основой формирования статистической теории надёжности.

3. Развитие физической теории надёжности. Наука о надёжности не могла и не может развиваться без исследования физико - химических процессов. Поэтому большое внимание уделяется изучению физических причин отказов, влиянию старения и прочности материалов на надёжность, разнообразных внешних и внутренних воздействий на работоспособность объектов. Совокупность работ в области исследования физико - химических процессов, обуславливающих надёжность объектов, послужила основой физической теории надёжности.

В конкретных областях техники разрабатывались и продолжают разрабатываться прикладные вопросы надёжности, вопросы обеспечения данной конкретной техники (полупроводниковые приборы, судовые установки, транспортные машины, вычислительная техника, авиация и т.д.). При этом решается также вопрос о наиболее рациональном использовании общей теории надёжности в конкретной области техники и ведётся разработка новых приложений, методов и приёмов, отражающих специфику данного вида техники. Так возникли прикладные теории надёжности, в том числе прикладная теория надёжности АСУ.

Раздел 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

Дата добавления: 2014-01-04