خلاصة

دورة حياة الموثوقية التقنية

مشروع الدورة: __ الصفحات، __ الجداول، __ المصادر.

الموثوقية، معدل الفشل، الدائرة، الفشل، المتانة، التشغيل الخالي من الفشل.

يتضمن مشروع الدورة حل مهمتين:

تتعلق المهمة الأولى ببناء مخطط كتلة لموثوقية النظام التكنولوجي. يتم أيضًا حساب موثوقية هذا النظام.

وتتعلق المهمة الثانية بتحويل المخطط الهيكلي المحدد حسب المتغير وتحديد مؤشرات الموثوقية. وكذلك تطوير الخيارات لزيادة موثوقية هذه الدائرة.

مقدمة………………………………………………………………………………………

1. مشاكل موثوقية الأنظمة التقنية ...........................

1.1 أساسيات حسابات الموثوقية ………………………………………………

1.2 الأنظمة الزائدة ………………………………………………

2. الجزء الحسابي ……………………………………………

2.1 بناء مخطط هيكلي للموثوقية ...........................

2.2 تحويل مخطط هيكلي معين وتحديد مؤشرات الموثوقية ………………………………………………………………………………………….

خاتمة……………………………………………………………………

قائمة المصادر المستخدمة …………………………

في هذا العمل بالطبعتم استخدام الوثائق التنظيمية التالية:

غوست 7.1-2003 سيبيد. السجل الببليوغرافي. الوصف الببليوغرافي. المتطلبات العامة وقواعد الصياغة

GOST 27.301-95-M، 1996 الموثوقية في التكنولوجيا. حساب الموثوقية. الأحكام الأساسية

اس تي بي كوبستو 4.2.6-2004 SMK. الأنشطة التعليمية والتنظيمية. تصميم الدورة

مقدمة

الموثوقية هي خاصية للكائن للحفاظ على قيم جميع المعلمات التي تميز القدرة على أداء الوظائف المطلوبة في أوضاع وشروط الاستخدام والصيانة والإصلاحات والتخزين والنقل مع مرور الوقت، ضمن الحدود المحددة. يؤدي توسيع ظروف التشغيل وزيادة مسؤولية الوظائف التي تؤديها الأنظمة التقنية (TS) وتعقيداتها إلى زيادة متطلبات موثوقية المنتج.

الموثوقية هي خاصية معقدة، وتتكون من مكونات مثل الموثوقية والمتانة وقابلية الاستعادة والتخزين. الشيء الرئيسي هنا هو خاصية التشغيل غير الفاشل - قدرة المنتج على الحفاظ على حالة التشغيل بشكل مستمر مع مرور الوقت. ولذلك، فإن الشيء الأكثر أهمية في ضمان الموثوقية الأنظمة التقنيةهو زيادة موثوقيتها.

من السمات الخاصة لمشكلة الموثوقية ارتباطها بجميع مراحل "دورة حياة" النظام الفني منذ بداية فكرة الإنشاء وحتى إيقاف التشغيل: عند حساب وتصميم المنتج، يتم تضمين موثوقيته في التصميم أثناء التصنيع، يتم ضمان الموثوقية أثناء التشغيل. ولذلك فإن مشكلة الموثوقية هي مشكلة معقدة ويجب حلها في جميع مراحلها وبوسائل مختلفة. في مرحلة تصميم المنتج، يتم تحديد هيكله، واختيار قاعدة العناصر أو تطويرها، لذلك توجد هنا أكبر الفرص لضمان المستوى المطلوب من موثوقية النظام الفني. الطريقة الرئيسية لحل هذه المشكلة هي حسابات الموثوقية (الموثوقية في المقام الأول)، اعتمادًا على بنية الكائن وخصائص الأجزاء المكونة له، يليها التصحيح اللازم للتصميم. لذلك، يتم في هذا المقرر حساب موثوقية النظام الفني.

1. مشاكل موثوقية الأنظمة التقنية

1.1 أساسيات حسابات موثوقية النظام

مشكلة حساب الوثوقية: تحديد مؤشرات الوثوقية لنظام يتكون من عناصر غير قابلة للإصلاح، وذلك بناءً على البيانات الخاصة بوثوقية العناصر والوصلات فيما بينها. الغرض من حساب الموثوقية:

اختيار واحد أو آخر من الحلول البناءة؛

معرفة إمكانية وجدوى الحجز؛

تحديد ما إذا كانت الموثوقية المطلوبة يمكن تحقيقها من خلال تكنولوجيا التطوير والإنتاج الحالية.

يتكون حساب الموثوقية من الخطوات التالية:

1. تحديد تركيبة مؤشرات الموثوقية المحسوبة

2. إعداد (توليف) مخطط منطقي هيكلي للموثوقية (بنية النظام)، بناءً على تحليل أداء النظام (أي الكتل مدرجة، وما هو عملها، وقائمة خصائص نظام العمل، وما إلى ذلك) .) واختيار طريقة لحساب الموثوقية

3. إعداد نموذج رياضي يربط بين مؤشرات النظام المحسوبة ومؤشرات وثوقية العناصر

4. إجراء الحسابات وتحليل النتائج التي تم الحصول عليها وضبط نموذج الحساب

هيكل النظام عبارة عن رسم تخطيطي منطقي لتفاعل العناصر التي تحدد قابلية تشغيل النظام، أو عرض رسومي لعناصر النظام، والذي يسمح لك بتحديد حالة النظام بشكل لا لبس فيه (قابل للتنفيذ / غير فعال) من قبل الدولة (قابلة للتنفيذ / غير فعالة) للعناصر. هيكل النظام يمكن أن يكون:

نظام بدون تكرار (النظام الرئيسي)؛

أنظمة زائدة عن الحاجة.

بالنسبة لنفس الأنظمة، يمكن رسم مخططات مختلفة للموثوقية الهيكلية اعتمادًا على نوع فشل العناصر. نموذج الموثوقية الرياضية – التحويلات الشكلية التي تسمح بالحصول على صيغ حسابية. يمكن تنفيذ النماذج باستخدام:

طريقة المعادلات التكاملية والتفاضلية.

بناءً على رسم بياني لحالات النظام المحتملة؛

على أساس الأساليب الاحتمالية المنطقية؛

على أساس الطريقة الاستنتاجية (شجرة الخطأ).

أهم مرحلة في حساب الموثوقية هي رسم هيكل النظام وتحديد مؤشرات الموثوقية للعناصر المكونة له. أولا، يتم تصنيف مفهوم (نوع) الأعطال، مما يؤثر بشكل كبير على أداء النظام. ثانيا، قد يشمل النظام في شكل عناصر منفصلة التوصيلات الكهربائية عن طريق اللحام أو الضغط أو اللحام، فضلا عن الاتصالات الأخرى (المقابس، وما إلى ذلك)، لأنها تمثل 10-50٪ من إجمالي عدد حالات الفشل. ثالثا، هناك معلومات غير كاملة حول مؤشرات موثوقية العناصر، لذلك من الضروري إما استيفاء المؤشرات أو استخدام مؤشرات نظائرها. من الناحية العملية، يتم إجراء حسابات الموثوقية على عدة مراحل:

1. في مرحلة وضع المواصفات الفنية للنظام الذي يتم تصميمه، عندما لا يتم تحديد هيكله، يتم إجراء تقييم موثوقية أولي بناءً على معلومات مسبقة حول موثوقية الأنظمة المتشابهة في طبيعتها وموثوقية العناصر المكونة لها .

2. يتم رسم مخطط كتلة بمؤشرات موثوقية العناصر المحددة في ظل ظروف التشغيل العادية (الاسمية).

3. يتم إجراء الحساب النهائي (المعامل) للموثوقية في مرحلة الانتهاء من المشروع الفني، عندما يتم تشغيل النماذج الأولية ومعرفة جميع ظروف التشغيل المحتملة. في الوقت نفسه، يتم ضبط مؤشرات موثوقية العناصر، في كثير من الأحيان نحو تقليلها، يتم إجراء تغييرات على الهيكل - يتم تحديد التكرار.

محاضرة 1

الغرض من المحاضرة: مقدمة للمفاهيم الأساسية لنظرية الموثوقية. مقدمة في نظرية الموثوقية. المصطلحات والتعاريف الأساسية لنظرية الموثوقية.

1.1 مقدمة. المفاهيم والتعاريف الأساسية لنظرية الموثوقية.

نظرية الموثوقية– تخصص علمي يدرس طرق ضمان كفاءة الأشياء (الأجهزة والأنظمة) أثناء التشغيل.

ظهرت نظرية الموثوقية (RT) في منتصف الأربعينيات من القرن العشرين واستخدمت في الحسابات اللازمة لموثوقية أنظمة التحكم و أنواع مختلفةالاتصالات.

تدريجيا، وجد تطبيقا في العديد من مجالات النشاط البشري (الهندسة الميكانيكية، النقل، البناء، الطاقة، أنظمة التحكم).

أصبحت الوسائل التقنية وظروف تشغيلها أكثر تعقيدًا. ويبلغ عدد العناصر في أنواع معينة من الأجهزة مئات الآلاف. إذا لم تتخذ تدابير خاصة لضمان الموثوقية، فإن أي جهاز معقد حديث سيكون غير صالح للعمل عمليا.

يتطور علم الموثوقية بالتفاعل الوثيق مع العلوم الأخرى. بادئ ذي بدء، يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالتصميم نظم المعلوماتوقضايا ضمان سلامتهم.

ومن بين التخصصات الرياضية الأكثر استخدامًا هي: نظرية الاحتمالات؛ بعض عناصر الرياضيات المنفصلة. المعادلات التفاضلية وحساب التكامل.

حاليًا، تعتبر نظرية الموثوقية مجالًا علميًا مستقلاً.

مهامها الرئيسية: إنشاء أنواع من المؤشرات الكمية للموثوقية؛ تطوير طرق لتقييم الموثوقية التحليلية؛ تطوير طرق لتقييم الموثوقية على أساس نتائج الاختبار؛ تحسين الموثوقية في مراحل تطوير وتشغيل الأنظمة التقنية.

1.2 المصطلحات والتعاريف الأساسية.

مصداقية- خاصية الكائن (النظام) للحفاظ على قيم جميع المعلمات التي تميز القدرة على أداء الوظائف المطلوبة في أوضاع وظروف تشغيل معينة مع مرور الوقت، ضمن الحدود المحددة.

النظام الفني– مجموعة من العناصر التي تتفاعل مع بعضها البعض في عملية أداء وظائف محددة.

عنصر النظام- جزء لا يتجزأ من أي نظام يعتبر ككل واحد دون مزيد من التقسيم؛ الهيكل الداخلي للعنصر ليس موضوع الدراسة.

يتم التعبير عن مفهومي "النظام" و"عنصر النظام" أحدهما من خلال الآخر وغالباً ما يكونان مشروطين: ما هو نظام لحل بعض المشكلات يتم قبوله كعنصر للآخرين اعتمادًا على أغراض الدراسة والدقة المطلوبة والدقة المطلوبة. مستوى المعرفة حول الموثوقية، وما إلى ذلك.

من وجهة نظر الموثوقية، تنقسم جميع الأنظمة التقنية إلى نوعين:

1) العناصر والأنظمة غير المتجددة،أولئك. غير قابلة للإصلاح أثناء التشغيل (عناصر الراديو، والدوائر المتكاملة، وأجزاء من الأجهزة، ومعدات الطائرات، وما إلى ذلك)

2) العناصر والأنظمة القابلة للاسترداد،والتي يمكن إصلاحها مباشرة بعد الفشل خلال فترة زمنية معينة.

يجب أن يُفهم مفهوم "الترميم" ليس فقط على أنه تعديل أو ضبط أو لحام أو أي أعمال إصلاح أخرى فيما يتعلق ببعض الأشياء. الوسائل التقنيةولكن أيضا استبدال هذه الأموال.

الغالبية العظمى من الأنظمة المستخدمة لأتمتة العمليات التكنولوجية، كقاعدة عامة، يمكن استعادتها بعد الفشل، وبعد ذلك تستمر في العمل مرة أخرى.

أداء- حالة المنتج الذي يلبي فيه جميع متطلبات معلماته الأساسية. تشمل المعالم الرئيسية للأنظمة التقنية ما يلي: الأداء؛ خاصية التحميل استقرار ودقة العمليات.

قد تتغير مجموعة من المؤشرات الأخرى للنظام الفني: الوزن والأبعاد وسهولة الصيانة وما إلى ذلك بمرور الوقت. هذه التغييرات لها قيم مسموحة، وتجاوزها يمكن أن يؤدي إلى حالة فشل (جزئي أو كامل).

يمكن أيضًا تقسيم حالات النظام الفني إلى: صالحة للخدمةحيث يتوافق النظام تمامًا مع جميع متطلبات الوثائق التنظيمية والفنية ووثائق التصميم؛

معيب– عندما يكون لدى النظام حالة عدم امتثال واحدة على الأقل لهذه المتطلبات.

حدث ينطوي على تعطيل النظام، أي. في انتقالها من حالة التشغيل إلى حالة عدم التشغيل يسمى رفض.

يتم استدعاء الحدث الذي يتضمن انتقال النظام من حالة صالحة للخدمة إلى حالة معيبة (لكن صالحة للخدمة). ضرر.

حالة الحد- يحدث عندما يكون الاستخدام الإضافي للنظام أو المعدات التقنية مستحيلاً أو غير عملي.

بعد الوصول إلى حالة الحد، قد تتبع الإصلاحات (الكبيرة أو المتوسطة)، ونتيجة لذلك يتم استعادة الحالة الصالحة للخدمة، أو يتوقف النظام أخيرًا عن استخدامه للغرض المقصود (الشيخوخة الجسدية والمعنوية، التآكل).

الشكل 1 - مخطط الحالات والأحداث الرئيسية للنظام الذي تتم استعادته

المحاضرة 2

الغرض من المحاضرة: مقدمة للمراحل الرئيسية لحساب ومؤشرات موثوقية الأنظمة غير القابلة للاسترداد.

التوزيع الطبيعي

وعلى النقيض من التوزيع الأسي، يتم استخدام التوزيع الطبيعي لوصف هذه الأنظمة وخاصة عناصرها المعرضة للتآكل. وفي هذه الحالة يجب أن تؤخذ في الاعتبار وظيفة وكثافة توزيع الوقت للفشل ت, ر- متوسط ​​وقت الفشل.

معلمات التوزيع الطبيعي هي: م - التوقع الرياضي للمتغير العشوائي، ت- وقت الفشل (أو وقت التشغيل)؛ σ - الانحراف المعياري للوقت حتى الفشل تبناء على نتائج اختبار النظام.

يصف التوزيع الطبيعي سلوك المتغيرات العشوائية في النطاق (- ∞، ∞)، ولكن منذ ذلك الحين وقت الفشل ليس قيمة سلبية؛ ولأخذ ذلك في الاعتبار، يجب من حيث المبدأ استخدام التوزيع الطبيعي المقطوع بدلاً من التوزيع العادي.

يمكن أن يكون نطاق القيم المحتملة للمتغير العشوائي من 0 إلى ∞ (0 عند t=0). سيتم تطبيق التوزيع الطبيعي المقطوع إذا كانت m< 3σ, в противном случае использование более простого нормального (не усеченного) распределения дает достаточную точность.

مؤشرات الموثوقية للتوزيع الطبيعي:

ف (ر)

و (ر)

ل(ر) ف(ر) و(ر)

الشكل 3.2 - الرسوم البيانية للتغيرات في مؤشرات الموثوقية مع التوزيع الطبيعي

محاضرة 4

الغرض من المحاضرة: التدريب على طرق حساب مؤشرات موثوقية الأنظمة المستعادة.

محاضرة 5

الغرض من المحاضرة: دراسة طرق حساب موثوقية الأنظمة غير القابلة للاسترداد مع التعقيدات المختلفة للمخطط الهيكلي لحسابات الموثوقية.

5.1 طرق حساب موثوقية الأنظمة غير القابلة للاسترداد

عند حساب احتمالية التشغيل الخالي من الفشل، فإن متوسط ​​الوقت حتى الفشل الأول، تعتبر عناصر النظام غير قابلة للإصلاح. في هذه الحالة، مع الاتصال الرئيسي (المتسلسل) للعناصر (الشكل 5.1)، يتم حساب احتمالية التشغيل الخالي من الفشل كمنتج لاحتمالات جميع العناصر:

صج(ر) = ر 1 (ر) ر 2 (ر)....رن -1 ( ر) رن ( ر)= (5.1)

الشكل 5.1 - رسم تخطيطي لحساب الموثوقية، والتوصيل المتسلسل للعناصر

مع وجود اتصال احتياطي (موازي) للعناصر (الشكل 5.2) وبشرط أن يكون تشغيل أحد العناصر المتوازية كافيًا لتشغيل النظام، فإن فشل النظام هو حدث مشترك يحدث عندما تفشل جميع العناصر المتصلة المتوازية. إذا كانت العناصر متصلة على التوازي واحتمال فشل كل منها فإن احتمال فشل هذا النظام هو:

سج(ر)= س 1 (ر) س 2 (ر)....سم-1 ( ر) سم( ر)= (5.2)

الشكل 5.2 - رسم تخطيطي لحساب الموثوقية والتوصيل المتوازي للعناصر

إذا كان مخطط كتلة الموثوقية يتكون من اتصال متسلسل ومتوازي، فإن حساب الموثوقية يستخدم الصيغ (5.1) و (5.2). على سبيل المثال، يوضح الشكل 5.3 دائرة، وتظهر المعادلة 5.3 حساب دالة الموثوقية لتلك الدائرة.

الشكل 5.3 - رسم تخطيطي لحساب الموثوقية، مختلط

اتصال العناصر

الكمبيوتر(ر)= P1(ر)*P2(ر)*P3456(ر) = P1(ر)*P2(ر)*(1-) (5.3)

ومع ذلك، لا يمكن اختزال جميع المخططات الهيكلية لحساب الموثوقية إلى مخططات تسلسلية اتصال متوازي. يوضح الشكل 5.4 مخطط حساب موثوقية الجسر الواحد.

الشكل 5.4 - مخطط الجسر لربط العناصر

بالنسبة لجميع عناصر الدائرة، فإن احتمالات التشغيل الخالي من الفشل P1، P2، P3، P4، P5 واحتمالات فشل النوع "الفاصل" q1، q2، q3، q4، q5 معروفة. من الضروري تحديد احتمال وجود دائرة بين النقطتين أ و ب في الرسم البياني 5.4.

طريقة تعداد الدولة

إن حساب موثوقية أي نظام، بغض النظر عن الطريقة المستخدمة، يسبقه تحديد مجموعتين منفصلتين من حالات العناصر المقابلة لحالات النظام القابلة للتشغيل وغير القابلة للتشغيل. تتميز كل حالة من هذه الحالات بمجموعة من العناصر التي تكون في حالات قابلة للتشغيل وغير قابلة للتشغيل.

نظرًا لأنه في حالة الفشل المستقل، يتم تحديد احتمال كل حالة من خلال حاصل ضرب احتمالات وجود العناصر في الحالات المقابلة، ثم مع عدد من الحالات يساوي م، يتم تحديد احتمالية الحالة التشغيلية للنظام بالتعبير:

ف = ; (5.1)

احتمال الفشل: س=1- (5.2)

أين م- العدد الإجمالي للحالات التشغيلية، في كل j-th منها عدد العناصر الصالحة للخدمة يساوي تلك التي فشلت - kj.

مع بنية النظام البسيطة نسبيًا، يرتبط استخدام طريقة تعداد الحالة بحسابات مرهقة. على سبيل المثال، بالنسبة للدائرة في الشكل 5.4، سنقوم بتجميع جدول الحالات، أولاً نقوم بنقل عنصر واحد في كل مرة، ثم عنصرين، ثم ثلاثة عناصر إلى حالة غير فعالة، مع الحفاظ على الحالة التشغيلية للنظام.

الجدول 5.1

رقم الحالة	حالة العنصر	احتمال الدول
	+	+	+	+	+	P1، P2، P3، P4، P5
	-	+	+	+	+	Q1، P2، P3، P4، P5 Q1، Q2، Q3، Q4، Q5
	+	-	+	+	+	P1، Q2، P3، P4، P5
	+	+	-	+	+	P1، P2، Q3، P4، P5
	+	+	+	-	+	P1، P2، P3، Q4، P5
	+	+	+	+	-	P1، P2، P3، P4، Q5
	-	+	-	+	+	Q1، P2، Q3، P4، P5
	-	+	+	-	+	Q1، P2، P3، Q4، P5
	-	+	+	+	-	Q1، P2، P3، P4، Q5
	+	-	-	+	+	P1، Q2، Q3، P4، P5
	+	-	+	-	+	P1، Q2، P3، Q4، P5
	+	-	+	+	-	P1، Q2، P3، P4، Q5
	+	+	-	+	-	P1، P2، Q3، P4، Q5
	+	+	+	-	-	P1، P2، P3، P4، P5
	-	+	-	+	-	Q1، P2، Q3، P4، Q5
	+	-	+	-	-	P1، Q2، P3، Q4، Q5

إذا كانت جميع عناصر النظام موثوقة بشكل متساوٍ، فإن احتمال التشغيل الخالي من الفشل للنظام عند p i =0.9:

ف س = = ص 5 +5 ف 4 ف + 8 ف 3 ف 2 +2 ف 2 ف 3 = 0.978

المحاضرة 6

الغرض من المحاضرة: دراسة الطرق الرئيسية لزيادة الموثوقية من خلال التكرار.

أنواع الحجز

لزيادة موثوقية الأنظمة والعناصر، يتم استخدام التكرار , على أساس استخدام نوع أو آخر من التكرار.

يحدد التكرار الأنواع التالية من التكرار: وظيفية، مؤقتة، إعلامية، هيكلية.

في هذه الحالة، إذا كانت الأنظمة أو الأجهزة المختلفة تؤدي وظائف مماثلة، التكرار الوظيفي.غالبًا ما يستخدم هذا التكرار في الأنظمة متعددة الوظائف. على سبيل المثال، يمكن تحديد قيمة درجة حرارة البخار عند مخرج وحدة الغلاية من خلال قراءات مقياس الجهد، والتي، مع المحول الكهروحراري، تنفذ التحكم الفردي في المعلمة الحرجة، ومن خلال استدعاء هذه المعلمة على العرض الإلكتروني لنظام قياس المعلومات الذي يحسب المؤشرات الفنية والاقتصادية وغيرها.

حجز مؤقتهو أنه يُسمح بمقاطعة عمل النظام أو الجهاز بسبب فشل أحد العناصر. وفي كثير من الحالات، يتم التكرار المؤقت لضمان الاستمرارية العملية التكنولوجيةيتم تنفيذه من خلال إدخال صهاريج التخزين ومستودعات المواد الخام والمنتجات نصف المصنعة. على سبيل المثال، لن يؤدي انقطاع إمدادات الوقود على المدى القصير إلى وقف توليد البخار بسبب تراكم الحرارة على أسطح التسخين بوحدة الغلاية.

النسخ الاحتياطي للمعلوماتالمرتبطة بإمكانية تعويض فقدان المعلومات على قناة واحدة بمعلومات على قناة أخرى.

في معظم المرافق التكنولوجية، بسبب الاتصالات الداخلية، هناك تكرار للمعلومات، والذي غالبا ما يستخدم لتقييم موثوقية المعلومات.

على سبيل المثال، يتوافق متوسط ​​معدل تدفق البخار عند مخرج المرجل مع متوسط ​​معدل تدفق المياه عند مخرجه؛ ويحدد معدل تدفق الغاز عند المرجل معدل تدفق الهواء عند تركيبة ثابتة من غازات المداخن.

بالنسبة للأنظمة المحلية، فهو الأكثر شيوعًا التكرار الهيكلي.مع هذا النوع من التكرار، يتم تحقيق زيادة الموثوقية عن طريق إدخال عناصر إضافية في بنية النظام.

التكرار الهيكلي

ينقسم التكرار الهيكلي إلى عام وعنصر بعنصر (منفصل). مع التكرار العام، يكون النظام أو الجهاز زائدًا عن الحاجة ككل؛ مع التكرار عنصرًا بعنصر، تكون العناصر الفردية أو مجموعاتها زائدة عن الحاجة.

إذا كانت العناصر الاحتياطية تعمل على قدم المساواة مع العناصر الرئيسية، إذن هناك تحفظ مستمر، وهو أمر سلبي. إذا تم إدخال احتياطي في النظام بعد فشل العنصر الرئيسي وكان مصحوبًا بعمليات تبديل، فهناك حجز بالاستبدال - حجز نشط.

يوضح الشكل 6.1 مخططات الحجز الدائم العام (أ) والحجز البديل العام (ب).

الشكل 6.1 - مخططات التكرار العامة

باستخدام طريقة التكرار عنصرًا بعنصر (الشكل 6.2 أ - ثابت، ب - الاستبدال)، يمكن أن تكون العناصر الاحتياطية في حالة تحميل، وتفتيح، وتفريغ.

مع الاحتياطي المحمل (الساخن)، يكون معدل فشل العناصر الرئيسية o والعناصر الاحتياطية n هو نفسه، o = n. في احتياطي خفيف الوزن (دافئ)، يكون معدل فشل العناصر الاحتياطية أقل من معدل فشل العناصر العاملة الرئيسية، o > ob.

مع احتياطي (بارد) مفرغ، يمكن إهمال احتمال فشل العناصر في حالة الاحتياطي، x = 0.

الشكل 6.2 - مخططات التكرار لكل عنصر على حدة

عند الحجز عن طريق الاستبدال، يمكن استخدام نفس الاحتياطي لاستبدال أي عدد من العناصر من نفس النوع. ويسمى هذا النوع من الحجز انزلاقأو مع مراسلات غامضة.

تُستخدم جميع طرق التكرار المدروسة على نطاق واسع في الأنظمة الفرعية لأنظمة التحكم الآلية. في الأنظمة المحلية، يتم استخدام حجز استبدال كل عنصر على حدة (الشكل 6.2ب) باحتياطي مفرغ بشكل أساسي.

يتم استبدال الأجهزة الأساسية والثانوية الفاشلة ووحدات التنظيم والتحكم والمحركات بأخرى صالحة للخدمة (من المخزون).

لتوصيف العلاقة بين العدد الإجمالي للعناصر المتشابهة نوالرقم صعناصر العمل اللازمة لعمل النظام، يتم إدخال مفهوم تعدد التكرار

ك = (ن - ص)/ص.(6.1)

معنى كقد يكون كاملا إذا ص =1، وكسور إذا ص >1. في هذه الحالة، لا يمكن تقليل الكسر.

الحجز المتداول هو نوع من التحفظات ذات التعددية الكسرية.ويرتبط التكرار الهيكلي بتكاليف إضافية للعناصر الزائدة عن الحاجة؛ ويجب تعويضها عن طريق زيادة موثوقية النظام وتقليل الخسائر الناجمة عن فشله.

أبسط مؤشرات كفاءة التكرار هي التعبير التالي:

ب τ = τ ص /τ؛ ب ع = ف ع / ف; ب س = س/س ص (6.2)

أين في τ- الربح بسبب زيادة متوسط ​​الوقت اللازم لفشل النظام الزائد ر صمقارنة بوقت التشغيل لنظام غير زائد عن الحاجة τ؛ في صو س– مؤشرات مماثلة لزيادة احتمالية التشغيل الخالي من الفشل وتقليل احتمالية الفشل.

الحجز فعال إذا كانت قيمة المؤشرات في ص, سو في τأكثر من واحد.

المحاضرة 7

الغرض من المحاضرة: التدريب على طرق حساب موثوقية الأنظمة غير القابلة للاسترداد ذات الاحتياطي الثابت

التكرار عنصرا تلو الآخر

يتم حساب موثوقية النظام الذي يحتوي على مجموعات من العناصر أو العناصر الفردية مع التكرار لكل عنصر (الشكل 7.3، ب) باستخدام صيغ التكرار الثابت العام (5.1) و (5.2). لذلك، إذا كان النظام يتكون من n أقسام مع تكرار عنصر بعنصر لتعدد الأعداد الصحيحة k i، فإن احتمال التشغيل الخالي من الفشل للنظام هو:

حيث q i هو احتمال فشل العنصر j المتضمن في القسم i من التكرار. لمقارنة فعالية التكرار العام والتكرار لكل عنصر على حدة، قمنا بمقارنة احتمالات الفشل لنظامين يشتملان على نفس عدد n(k+1) من العناصر الموثوقة بشكل متساوٍ. احتمال فشل النظام مع التكرار المشترك:

على افتراض أن احتمال فشل كل عنصر ف<<1 (1-q) n ≈1-nq, Q op =n k +1 q k +1 . Для раздельного резервирования, используя (7.3) и считая q<<1, получаем: Q пр =1-(1-q k +1) n ≈nq k +1 .

إن كفاءة التكرار عنصرًا تلو الآخر مقارنةً بـ Q op /Q pr العامة ستكون n k . مع زيادة العمق n وتعدد التكرار k، تزداد كفاءته. يرتبط استخدام التكرار عنصرًا تلو الآخر بإدخال عناصر توصيل إضافية ذات موثوقية محدودة. في هذا الصدد، هناك عمق التكرار الأمثل n opt؛ عندما n> n opt، تنخفض كفاءة التكرار.

المحاضرة 8

الغرض من المحاضرة: التدريب على الطرق الأساسية لحساب موثوقية الأنظمة المستعادة أثناء التشغيل.

المحاضرة 9

الغرض من المحاضرة: التدريب على الأساليب العملية الأساسية لتقييم الموثوقية بناءً على نتائج الاختبار.

اختبارات التعريف

اختبارات نهائيةقد تتعرض أنظمة التحكم الآلي ككل وأنظمتها الفرعية ووظائفها ووسائلها الفنية وأي عناصر أخرى للأنظمة للضرر.

قبل البدء بالاختبارات التعريفية أ خطة الاختبار. تشير خطة الاختبار إلى القواعد التي تحدد حجم العينة، وترتيب إجراء الاختبارات، ومعايير إنهائها. دعونا نلقي نظرة على خطط الاختبار النهائية الأكثر شيوعًا. يُشار إلى اسم الخطة عادةً بثلاثة أحرف (أرقام): يشير أولها إلى عدد الأنظمة قيد الاختبار، والثاني - وجود R أو عدم وجود ترميمات U أثناء الاختبار في حالة الفشل، والثالث - معيار إنهاء الاختبار.

يخططيتوافق مع الاختبار المتزامن للأنظمة. لا تتم استعادة هذه الأنظمة بعد الفشل (أو يتم استعادتها، لكن البيانات المتعلقة بسلوكها بعد الفشل الأول لا تؤخذ في الاعتبار في الاختبارات). يتم إيقاف الاختبارات بعد انتهاء وقت التشغيل لكل نظام فاشل. في الشكل 9.1أ، تشير العلامة "x" إلى وجود فشل؛ ر ط- التشغيل حتى الفشل أنا-يا النظام. تُستخدم هذه الخطة عادةً لتحديد احتمالية التشغيل الخالي من الفشل للنظام بمرور الوقت Ť.

الشكل 9.1 - خطط الاختبار

يتم إيقاف الاختبارات بعد انتهاء وقت التشغيل لكل نظام فاشل. تُستخدم هذه الخطة عادةً لتحديد احتمالية التشغيل الخالي من الأعطال للنظام لفترة زمنية محددة Ť.

يخطط- يتوافق مع اختبارات عدد N من الأنظمة المتطابقة غير القابلة للاسترداد، ولكن، على عكس الخطة، يتم إيقاف الاختبار عندما يصل عدد الأنظمة الفاشلة إلى r. في الشكل 9.1،ب، يحدث الفشل r في النظام i. إذا كان r = N، فانتقل إلى الخطة , عندما يتم إيقاف الاختبار بعد فشل جميع الأنظمة.

تُستخدم الخطة عادةً لتحديد متوسط ​​وقت الفشل في حالة التوزيع الأسي، والخطة في حالة التوزيع الطبيعي. تتطلب اختبارات التصميم وقتًا كبيرًا وعددًا كبيرًا من الأنظمة التي تم اختبارها، ولكنها تجعل من الممكن تحديد دالة التوزيع التجريبية بشكل كامل. تسمح لك الخطط بتحديد دالة التوزيع التجريبية لفترة زمنية معينة فقط، وتوفر معلومات أقل، ولكنها تسمح لك بإكمال الاختبارات بشكل أسرع.

يخطط - يصف اختبار أنظمة N، حيث يتم استبدال الأنظمة التي فشلت أثناء الاختبار بأخرى جديدة أو استعادتها. يتم إيقاف الاختبارات بعد انقضاء وقت التشغيل Ť كل موضع من المواضع (نعني بالموضع مكانًا معينًا على الحامل أو الجسم، والذي يتم من خلاله حساب وقت التشغيل بغض النظر عن عمليات الاستبدال أو الترميم التي حدثت في هذا الموضع - الشكل 9.1، ج)

الخطة – تتوافق مع اختبار أنظمة N، عندما يتم استبدال الأنظمة التي فشلت أثناء الاختبار بأنظمة جديدة أو يتم استعادتها. يتم إيقاف الاختبار عندما يصل إجمالي عدد الأنظمة الفاشلة لجميع المواضع إلى r (الشكل 9.1 د).

تتمثل مهام التخطيط في تحديد الحد الأدنى لحجم الملاحظات - اختيار عدد الأنظمة التي تم اختبارها N، وكذلك مدة الملاحظات Ť للخطط و أو عدد حالات الفشل ص للخطط و .

يجب أن تكون نتائج الاختبارات النهائية عبارة عن تقديرات نقطية وفاصلة لمؤشرات الموثوقية.

مفهوم تقدير النقطة للإحصاء الرياضي. يجب أن تكون هناك نتائج لملاحظات k t 1 , t 2 ,….t k على بعض المتغيرات العشوائية T مع دالة التوزيع F(t,υ)، والمعلمة υ لهذا التوزيع غير معروفة. من الضروري العثور على مثل هذه الدالة ῦ=g(t 1 ,t 2 ,….t k) لنتائج المراقبة t 1 ,….t k والتي يمكن اعتبارها تقديرًا للمعلمة υ. وبهذا الاختيار للدوال g فإن ​​كل مجموعة (t 1 ,….t k) سوف تتوافق مع نقطة ῦ على المحور العددي والتي تسمى تقدير النقطة للمعلمة υ.

التعريفات الإحصائية لمؤشرات الموثوقية الواردة في المحاضرة 2 هي تقديرات النقاط الخاصة بها. في الوقت نفسه، يتوافق تقييم متوسط ​​وقت الفشل مع الخطة، حيث يتم هنا أخذ الوقت المكتمل (غير المتقطع في الاختبار) حتى فشل كل نظام من الأنظمة التي تم اختبارها في الاعتبار.

حيث S هو إجمالي وقت التشغيل لجميع الأنظمة أثناء الاختبار؛ n S هو إجمالي عدد حالات فشل جميع الأنظمة أثناء الاختبار.

على سبيل المثال، مع الخطة

مع الخطة، يتزامن تقدير معلمة تدفق الفشل مع تقدير معدل الفشل:

مع التوزيع الطبيعي والخطة:

(9.7)

(9.8)

وللنظر في دقة التقدير، تم تقديم مفهوم فاصل الثقة. تقديرات الفاصل الزمنيهو تحديد فترة الثقة. لنفترض أن هناك نتائج لملاحظات k t 1 ,t 2… ,t k على المتغير العشوائي T مع دالة التوزيع F(t,V) حيث المعلمة V غير معروفة. من الضروري العثور على مثل هذه الوظيفة V n =g n (t 1 ,t 2… ,t k) لنتائج المراقبة بحيث يغطي الفاصل الزمني (V n, ∞) المعلمة غير المعروفة V باحتمال معين γ 1:

تسمى القيمة V H حد الثقة الأدنى للمعلمة V مع احتمال ثقة من جانب واحد γ 1.

بالنسبة لاحتمال معين γ 2، من نفس مجموعة الملاحظات، يمكن العثور على دالة V time = g time (t 1 ,t 2... ,t k) بحيث يغطي الفاصل الزمني (0، V time) المعلمة V مع احتمال γ 2:

(9.9)

تسمى القيمة V BP بحد الثقة الأعلى للمعلمة V مع احتمال ثقة من جانب واحد γ 2.

تشكل حدود الثقة الدنيا والعليا فاصل ثقة، والذي يغطي مع الاحتمال γ القيمة غير المعروفة للمعلمة V على المحور العددي بالنسبة لـ γ 1 >0.5 وγ 2 >0.5 (يتم عادةً اختيار احتمالات الثقة γ 1 وγ 2 لـ. تكون على الأقل 0,8) حسب (9.8) و (9.9):

حيث γ = γ 1 + γ 2 -1; من المفترض عادة أن γ 1 = γ 2، ثم γ = 2 γ 1 – 1.

قيمة فاصل الثقة أصغر. كلما زاد عدد الملاحظات (على سبيل المثال، زاد عدد حالات فشل الاختبار) وقلت قيمة احتمالية الثقة.

تحديد حدود فاصل الثقة على النحو التالي. وبما أن تقدير المعلمة المجهولة V هو متغير عشوائي، فإننا نجد قانون توزيعه. ثم نحدد الفترة (V H, V BP) التي يقع فيها المتغير العشوائي باحتمال γ.

اختبارات التحكم

اختبارات التحكمعادة ما يتم الكشف عن الأنظمة الفرعية والوسائل التقنية وعناصرها. بالنسبة للمعدات التقنية، تكون اختبارات التحكم للتشغيل الخالي من الأعطال إلزامية.

يتم إجراء اختبارات الصيانة وقابلية التخزين والمتانة في الحالات التي يتم فيها توفير ذلك من خلال المعايير أو المواصفات الفنية أو الشروط الفنية لجهاز (وسائل) معين.

عادةً ما يكون تكرار اختبارات التحكم للتشغيل الخالي من الأعطال مرة واحدة على الأقل كل ثلاث سنوات.

لإجراء اختبارات المراقبة، يتم سحب عينة معينة من مجموعة (دفعة) من الأجهزة المتجانسة ويتم إجراء اختبارات لموثوقية الأجهزة المدرجة في هذه الدفعة.

وبناء على نتائج اختبار العينة، يتم الحكم على مدى امتثال الدفعة بأكملها للمتطلبات.

الجهاز الرياضي لحل المشكلة هو طرق اختبار الفرضيات الإحصائية المدروسة في الإحصاء الرياضي.

يتم قبول الافتراض بأن الدفعة تلبي متطلبات الموثوقية كفرضية قابلة للاختبار (أو كما يقولون، خالية)، والفرضية المعاكسة (البديلة) هي أن الدفعة لا تلبي هذه المتطلبات.

وبناءً على نتائج الاختبار، تحدث إحدى الحالات الأربع التالية:

1. أن يكون الحزب مستوفياً للشروط؛ وبناء على نتائج الاختبار تم التأكد من الفرضية الصفرية وتم اتخاذ القرار بقبول الدفعة. هذا القرار صحيح.

2. تستوفي الدفعة المتطلبات، لكن نتائج الاختبار لم تؤكد فرضية العدم. حدث هذا لأن العينة العشوائية تحتوي على عدد متزايد من الأجهزة الفاشلة مقارنة بالعدد السكاني. الفرضية البديلة مقبولة هذا الحل غير صحيح وغير ملائم للشركة المصنعة للأداة. حدث خطأ، يسمى احتماله مخاطر المورد (الشركة المصنعة) α.

3. الدفعة غير مستوفية للمتطلبات وفقا لنتائج الاختبار، ولم يتم تأكيد الفرضية الصفرية. تم قبول فرضية بديلة وهي قرار رفض الحزب. هذا القرار صحيح.

4. الدفعة لا تلبي المتطلبات، لكن نتائج الاختبار أكدت الفرضية الصفرية حول تلبية متطلبات الموثوقية، حيث احتوت العينة على عدد متزايد من الأجهزة غير المعطوبة مقارنة بالدفعة بأكملها. لقد تم اتخاذ القرار، ولكن على عكس النقطة 2، فهو ليس مفيدًا ليس للشركة المصنعة، بل للمستهلك - عميل هذه الأجهزة. حدث خطأ، يسمى احتماله خطر المستهلك (العميل) β.

وبطبيعة الحال، من المستحسن تقليل قيم كلا الخطأين، ليصلا إلى الصفر. إن اعتماد احتمال L لقبول الدفعة على مؤشر الموثوقية A (يسمى السمة التشغيلية لخطة التحكم) لمثل هذا الموقف المحدود موضح في الشكل 9.2، أ. دع A tr هي القيمة المطلوبة لمؤشر الموثوقية. في هذه الحالة، الفرضية الصفرية هي A ≥ A tr. إذا كانت عادلة، فسيتم قبول اللعبة باحتمال يساوي واحدًا، و α=0. الفرضية البديلة هي أن A £ A tr. في هذه الحالة، يتم رفض الدفعة باحتمال يساوي واحدًا، وβ = 0. ومع ذلك، فإن مثل هذه الخاصية التشغيلية المثالية لا يمكن تحقيقها، لأنها تتطلب قدرًا لا حصر له من الملاحظات.

في الوضع الحقيقي، يتم تقديم مستويين من مؤشر الموثوقية المتحكم فيه: القبول A α والرفض A β (الشكل 9.2، ب).

الشكل 9.2 - الخصائص التشغيلية المثالية (أ) والحقيقية (ب) لخطط التحكم

إذا كانت A≥ A α، فيجب قبول الأجهزة باحتمالية عالية بما فيه الكفاية، لا تقل عن L(A α)، إذا كانت A £ A β، فيجب رفض الأجهزة باحتمالية عالية بما فيه الكفاية، لا تقل عن 1 - ل (أ β). في هذه الحالة، خطر المورد α=1-L(А α)، خطر المستهلك β=1-L(А β). وبالتالي، نستبدل اختبار الفرضية الصفرية A ≥ A tr بالبديل A £ A tr بمهمة أخرى - اختبار الفرضية الصفرية A ≥ A α بالبديل A £ A β . كلما اقتربت A α من A β، زاد مقدار الاختبار المطلوب لاتخاذ قرار موثوق بشأن امتثال الدفعة.

يتم تحديد قيمة مستوى القبول A β مع الأخذ في الاعتبار مستوى القبول A α والتكلفة والمدة وظروف الاختبار، وما إلى ذلك.

عادة ما تكون مخاطر المورد α والمستهلك β مساوية لـ 0.1-0.2، ولكن من حيث المبدأ، بالاتفاق بين المستهلك والمورد، يمكن تحديد قيم أخرى لـ α و β.

عادةً ما يتم إجراء اختبارات التحكم للتشغيل الخالي من الأعطال باستخدام طريقة مكونة من مرحلة واحدة أو مرحلتين. عند استخدام الأول منهم، يتم إجراء الاختبارات على النحو التالي. يتم اختبار العينات المضمنة في عينة المجلد d للوقت t و. في نهاية الاختبارات، يتم تحديد عدد حالات الفشل التي حدثت. أما إذا كانت تساوي أو تقل عن رقم القبول c، والذي يتم تحديده اعتمادا على قيم A α و A β و α و β، فيتم تأكيد الفرضية الصفرية ويتم قبول الدفعة. إذا كانت n>c، يتم تأكيد الفرضية البديلة ولا يتم قبول اللعبة. تضمن الطريقة ذات المرحلة الواحدة، مع تساوي جميع الأمور الأخرى، الحد الأدنى من مدة الاختبار التقويمية؛ وتسمح الطريقة ذات المرحلتين، في ظل نفس الظروف، بحد أدنى من متوسط ​​حجم الاختبار.

المحاضرة 10

الغرض من المحاضرة: التدريب على الطرق الأساسية لزيادة الموثوقية في مرحلة التصميم والتشغيل.

المحاضرة 11

الغرض من المحاضرة: تدريس المبادئ الأساسية لتقييم الموثوقية برمجةالأجهزة والأنظمة

الموثوقية هي قدرة الأنظمة التقنية (الأجهزة) على العمل دون فشل (بشكل صحيح) لفترة زمنية معينة في ظل ظروف تشغيل معينة.

المفهوم الأساسي في نظرية الموثوقية هو الفشل، وهو ما يعني فقدان كامل أو جزئي لوظائف النظام (الجهاز). أنواع الفشل:

• مفاجئالفشل - الضرر (على سبيل المثال، انهيار) أي عنصر من عناصر الجهاز؛
• تدريجييحدث الفشل نتيجة للتغيرات المستمرة في خصائص النظام، على سبيل المثال، تآكل الروابط الحركية وزيادة الفجوات، مما يؤدي إلى الفشل.

معلمات الموثوقية الأساسية

الموثوقية هي مؤشر معقد يتضمن عدة معلمات.

1. شدة (أو كثافة) تدفق الفشل - متوسط ​​عدد حالات الفشل لكل وحدة زمنية:

×(0= 1 ط

Rsch ("؟ هيئة الأوراق المالية

أين ر ر ج, DO - احتمال الفشل للفترة D/.

يمكن تقريبه ر من أنا،افعل = -، أين ت -عدد حالات الفشل

العناصر المتساقطة للفترة Dg; ع -العدد الإجمالي لعناصر الجهاز ت

va؛ - معدل الفشل النسبي.

ثم معدل الفشل ح -1:

القيم أ،(0 ل أنواع مختلفةيتم تحديد الأنظمة تجريبياً (باستخدام طرق اختبار خاصة) وإدخالها في الجداول المرجعية. التوزيع التقريبي للأعطال حسب النوع: 48% - إلكتروني و المعدات الكهربائية; 37% - المكونات الميكانيكية؛ 15% - المحركات الهيدروليكية والهوائية.

القيم العادية العاشر:ل العناصر الفردية A.(0 = 10 4 ... ...10 6 h -1 ؛ للأنظمة A، (0 = 10 2 ... 10 4 h _1 (حسب الشركات اليابانية،

Xبالنسبة لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ذو المستوى المتوسط ​​- لا يوجد أكثر من فشل واحد سنويًا أثناء تشغيل نوبة واحدة، أي. ×(0= 1/2000 = 0.0005 ح -1). بالنسبة لمعظم الأنظمة المحلية، تعتبر القيمة مرضية س(0 = 0.0025 ساعة، مما يعني تشغيل النظام بدون أعطال لمدة شهر واحد في وضع ثلاث نوبات، أي لمدة 400 ساعة (20 ساعة × 20 يومًا = 400 ساعة).

• 2. متوسط ​​الوقت بين حالات الفشل (أو التوقع الرياضي للفشل)، ح:

هذه المعلمة، مثل X،يميز هامش موثوقية النظام (في GOST القديم / كان يسمى معامل الموثوقية). لذلك، يمكنك استخدام أي من هاتين الكميتين لتوصيف موثوقية عنصر أو جهاز أو نظام. وفقا لما هو محدد Xالقيم العادية لـ / من للأنظمة تساوي:

/ من = 300...10 4 ساعات.

3. يميز عامل توفر النظام قابلية صيانته، أي سرعة وسهولة استعادة النظام:

ك ز =

حيث /in = V - متوسط ​​وقت استرداد النظام؛

t، هو وقت استرداد العنصر i؛ ت -عدد العناصر الفاشلة في كل مرة / من.

4. متانة النظام الفني - القدرة على الاستمرار في العمل طوال فترة الخدمة الكاملة للنظام:

حيث G r هو وقت تشغيل النظام طوال فترة التشغيل بالساعات؛ t p/ - تعطل النظام بسبب فشل العنصر الأول؛

Xص 1 - الوقت الإجماليالتوقف عن العمل طوال فترة التشغيل

بالنسبة لمهندسي تطوير الأنظمة الآلية المعقدة، هناك مهمتان تتعلقان بحساب خصائص الموثوقية ذات أهمية كبيرة.

حساب احتمالات عدد حالات الفشل k أثناء اختبارات النظام n

لحساب احتمالات عدد حالات الفشل ليتم استخدام صيغة برنولي، والتي تعتمد على نظرية الضرب الاحتماليةأحداث مستقلة، أي احتمال حدوثها معًا

أين ص -احتمالية الفشل في كل اختبار (أو احتمالية فشل العنصر الأول عند نعناصر النظام)؛ س- احتمال عدم الفشل؛

ن- عدد الاختبارات (أو عدد عناصر النظام)؛ ل- عدد حالات الفشل؛

" =- : - معامل ذو الحدين (منذ (ع + ج) ص -

ك (ع - ك)

نظرية ذات الحدين).

يسمى التوزيع الاحتمالي الذي تحدده صيغة برنولي ذات الحدينتوزيع متغير عشوائي منفصل (في حالتنا، الفشل)، والذي ومتى ن->°° تقترب من التوزيع الاحتمالي الطبيعي (الشكل 2.2).

في قيم كبيرة نيعد حساب الاحتمالات باستخدام صيغة برنولي أمرًا صعبًا، لذلك يتم استخدام صيغة بواسون التقريبية كحالة محددة لصيغة برنولي

روبية (ك) ط

ح-1-ط-1- ت؟

• 0f27 س.006 0.001
• -ت تي-

أرز. 2.2. رسم بياني للتوزيع ذي الحدين لمتغير عشوائي منفصل

في ن = 10,/? = 0,2

دعونا نلقي نظرة على مثال. دع النظام الفني يتكون من ن- 500 عنصر في ص = 0,002.

نحتاج إلى إيجاد التوزيع الاحتمالي التالي:

• أ) سوف يرفض بالضبط ل - 3 عناصر؛
• ب) أقل من 3؛
• ج) أكثر من 3؛
• د) عنصر واحد على الأقل.

حل.شروط المشكلة تحقق توزيع بواسون. دعونا نحدد شدة تدفق الفشل: X = 500 0,002 = 1.

• 1. /> 500 (3) = 1 3 /3! ه~" = 0,36788/6 = 0,0613.
• 2. مجموع الاحتمالات ما عدا ل - 3:

^oo«3> = /V0) + / 5 oo + /* 5 oo(2) = e“ 1 + ه~"+ ز"/2 = 0.9197.

3. الحدث المعاكس - لم يفشل أكثر من 3 عناصر (هذا هو مجموع الاحتمالات، بما في ذلك ل = 3):

/> 500 (>3) = 1 - (؟ = 1 - (0.9197 + 0.0613) = 0.019 (انظر النقطتين 1 و 2).

4. الحدث المعاكس - لم يفشل أي عنصر (ك = 0):

ف = 1 - />500(0) = 1 - 0,36788 = 0,632.

إذا كان في ناختبارات الاحتمالية ص 1تكرارات الحدث (الفشل) غير متساوية، ثم استخدم إنتاجوظيفة النوع

Ф"(غ) = (ص1 + )(ص21 + ب) - (الخط* + %)’

حيث r هو بعض المتغيرات.

احتمال ص "(ك)يساوي المعامل في ^ في توسيع وظيفة التوليد في القوى على سبيل المثال ل ن = 2لدينا:

و 2 (ز) = (ع (1 + 4|)(ص21 + ? 2) =PP2 ؟ + (ف ب + ف2 د)1 + ديسيبل 'أين ص 2 (2) = ص س ص 2 ص 2 () = (ص 1 د 2 + ص 2 أنا) ر 2 (®) = ​​د ب-

دعونا نلقي نظرة على مثال. يتكون الجهاز من ثلاثة عناصر تعمل بشكل مستقل، واحتمالات التشغيل الخالي من الأعطال خلال فترة زمنية تساوي: ص س - 0,7; ص 2 - 0,8; ص ه - 0.9.

أوجد توزيع احتمالية الفشل التالي للفترة V.

• أ) جميع العناصر الثلاثة ستعمل بشكل لا تشوبه شائبة (ل = 0);
• ب) عنصرين فقط (ل = 1);
• ج) عنصر واحد فقط (ل - 2);
• د) لا شيء من العناصر (ل - 3).

حل.أولا، دعونا نجد احتمالات الفشل:

لنقم بإنشاء وظيفة توليد لـ ع - 3:

Фз(*) = + 4)(ص& + ه 2)(ر& + ه) =

= (0,7* + 0,3)(0,8* + 0,2)(0,9* + 0,1) =

0.504 جم 3 + 0.398* 2 + 0.092* + 0.006.

وهكذا لدينا:

• أ) I 3 (0) = 0.504 - لم يفشل أي عنصر؛
• ب) /*3(1) = 0.398 - فشل عنصر واحد؛
• الخامس) ر 3 (2)= 0.092 - فشل عنصرين؛
• د) I 3 (3) = 0.006 - 3 عناصر فاشلة.

للتحقق من الحل نستخدم وظيفة التحكم

• ? ص 1 = 0,504 + 0,398 + 0,092 + 0,006 = 1.

حساب احتمالات عدد حالات الفشل في فترة زمنية معينة ر

لحساب دالة ص ز (ك)استخدم صيغة مختلفة من صيغة بواسون

ر (ك) = 09- ه~ س ".

احتمال أن خلال رلن يكون هناك فشل

(ك = 0):

ف t (0) = P(t) = e~ Xt .

في نظرية الموثوقية، تُعرف هذه الصيغة باسم دالة الموثوقية. انها تظهر الأسيتوزيع الوقت بين حالات الفشل (الشكل 2.3، أ).تتيح لك الوظيفة المعاكسة حساب احتمالية الفشل (الشكل 2.3، ب):

روتو) = 1 - ه +

احتمالية تشغيل النظام بدون فشل لفترات زمنية قصيرة فييمكن حسابها باستخدام الصيغة التقريبية:

ف (ر) = 1 -XT ذ

أرز. 2.3. الرسوم البيانية للتوزيع الأسي للوقت بين حالات الفشل ف(1)

لمختلف س (أ)واحتمال الفشل ف من 0) (ب)

والتي يتم الحصول عليها عن طريق توسيع الدالة الأسية إلى سلسلة القوى

ه~ ب = - اكست +

م 3

في هذا التوسع، يتم إهمال المصطلحات فوق الدرجة الأولى.

الصيغة التقريبية صالحة للقيم الصغيرة

من الممكن حساب الخصائص الاحتمالية باستخدام دالة الموثوقية في ظل هذا الشرط س =ثابت. ومن المعروف أنه مع استهلاك احتياطي الموثوقية، فإن القيمة X(ر)التغييرات أثناء تشغيل النظام (الشكل 2.4).

في الفترة الأولية، زادت القيمة X(ر) - Xويفسر ذلك بوجود عيوب خفية في عناصر النظام تظهر أثناء عملية تشغيل الوحدات. خلال أطول فترة من التشغيل العادي للنظام، ومعدل الفشل X(ر) = - X 2يتناقص ويظل ثابتًا تقريبًا (× 2 -ثابت). خلال هذه الفترة تكون وظيفة الموثوقية صالحة. تتميز الفترة الثالثة بزيادة حادة X(ر) = X 3،الذي أوضح

أرز. 2.4.

• 1 - الفترة الأولية لتشغيل الوحدات. 2 - فترة التشغيل العادي.
• 3- فترة التآكل الكارثي للمكونات

ويرجع ذلك إلى ظهور فجوات كبيرة بشكل غير مقبول في الأزواج الحركية للنظام نتيجة للتآكل التدريجي للأجزاء.

دعونا نلقي نظرة على مثال لاستخدام وظيفة الموثوقية.

تم اختبار عنصرين يعملان بشكل مستقل بالخصائص التالية:

^ = 0,02; × 2 = 0,05.

أوجد احتمال أنه خلال الفترة / = 6 ساعات: أ) سيفشل كلا العنصرين؛ ب) كلاهما لن يرفض؛ ج) سوف يفشل عنصر واحد فقط؛ د) سوف يفشل عنصر واحد على الأقل.

حل

1. احتمال فشل عنصر واحد:

صمن 1 = 1 - ه -°" 02 6 = 1 - 0,887 = 0,113,

أين ص س - 0.887 - احتمالية التشغيل بدون فشل؛ ص من 2 = 1_ه-°" 05 6 = 1 - 0.741 = 0.259 حيث ص 2 = 0,741.

نحسب احتمال فشل كلا الحدثين باستخدام صيغة ضرب احتمالات الأحداث المستقلة

فم(2 إل) -ص من -ر من 2 = 0,113 0,259 = 0,03.

2. نجد احتمالية التشغيل الخالي من الفشل لكلا العنصرين بطريقة مماثلة:

ف(ز) =ص ز ص 2 = 0,887 0,741 = 0,66.

3. تم العثور على احتمال فشل عنصر واحد فقط كمجموع المنتجات ع(

آر2"ج+ر" #2 = 0,113 0,741 + 0,259 0,887 = 0,31,

حيث د 2 = Rot2-

4. يتم العثور على احتمال فشل عنصر واحد على الأقل كحدث معاكس للحدث وفقا للفقرة 2:

/^(1 إل) = 1 -ص س؟ ص 2 - 1 - 0,66 - 0,34.

طرق تحسين موثوقية الأنظمة التقنية

تشير الإحصاءات إلى أن تكاليف أعمال الترميم وإنتاج قطع الغيار تمثل أكثر من نصف تكلفة المعدات الجديدة.

الطرق الرئيسية لتحسين الموثوقية:

• 1) تقليل نسبة الفشل X(زيادة G من) بسبب استخدام مواد جديدة ذات خصائص عالية الأداء (زيادة مقاومة التآكل لأجزاء من الأزواج الحركية)؛
• 2) مراقبة الوارد من المواد الخام والأجزاء والمكونات. الحفاظ على المعايير التكنولوجية والتشغيلية في الإنتاج وفترة العمل؛
• 3) تقليل عدد الأجزاء في الوحدة (وعدد الوحدات في النظام) في مرحلة تصميم الآلات والآليات. يجب أن نتذكر أن احتمال التشغيل الخالي من الأعطال للآلة يساوي حاصل ضرب الاحتمالات />، (د) التشغيل الخالي من الأعطال لعناصرها:

ر = ع،يا.

تتوافق هذه الصيغة اتصال تسلسليالعناصر الموجودة في العقدة (الشكل 2.5، أ);

4) تطبيق مبدأ تكرار العناصر التي يحتمل أن تكون غير موثوقة في العقد الحرجة بشكل خاص:

ر(0 = 1 - ص أسرابس-/ = 1

تتوافق هذه الصيغة مع الاتصال المتوازي للعناصر عندما تتضاعف احتمالات فشل العناصر فم!

أرز. 2.5. تسلسلي (أ)وموازية (ب)اتصال العناصر في العقدة

(الشكل 2.5، ب).عندما التكرار الثلاثي لعنصر مع ع (ر) - 0.9 (احتمال فشل كل عنصر من العناصر الثلاثة ص م (ر)= 1 - 0.9 = 0.1) احتمال التشغيل الخالي من الفشل لعنصر مع التكرار يساوي:

/> ع (0= 1 - (0.1) 3 = 0.999;

5) توفير صيانة وإصلاح الأنظمة التقنية. زيادة الموثوقية تؤدي إلى زيادة في استخدام المعدات.

مؤشرات الموثوقيةقم بتسمية الخصائص الكمية لواحدة أو أكثر من خصائص الكائن التي تشكل موثوقيته. وتشمل هذه الخصائص، على سبيل المثال، مفاهيم الوقت - وقت التشغيل، والوقت حتى الفشل، والوقت بين حالات الفشل، والموارد، وعمر الخدمة، ووقت الاسترداد. يتم الحصول على قيم هذه المؤشرات من نتائج الاختبار أو التشغيل.

بناءً على إمكانية استعادة المنتجات، يتم تقسيم مؤشرات الموثوقية إلى الوداع-مذيبات للمنتجات المستعادةو مؤشرات المنتجات غير القابلة للإصلاح.

ينطبق أيضا مؤشرات معقدة.يمكن تقييم موثوقية المنتجات، اعتمادًا على الغرض منها، باستخدام أي جزء من مؤشرات الموثوقية أو جميع المؤشرات.

مؤشرات الموثوقية :

احتمالية التشغيل الخالي من الفشل -احتمالية عدم حدوث عطل في الكائن خلال فترة تشغيل معينة؛

متوسط ​​وقت الفشل -التوقع الرياضي لوقت تشغيل الكائن حتى الفشل الأول؛

متوسط ​​الوقت بين حالات الفشل -نسبة إجمالي وقت التشغيل للكائن المستعاد إلى التوقع الرياضي لعدد حالات الفشل خلال وقت التشغيل هذا؛

معدل الفشل -كثافة الاحتمالية المشروطة لحدوث فشل كائن ما، يتم تحديدها بشرط ألا يحدث الفشل قبل اللحظة الزمنية المحددة. ينطبق هذا المؤشر على المنتجات غير القابلة للإصلاح.

مؤشرات المتانة.

تنقسم المؤشرات الكمية لمتانة المنتجات المستعادة إلى مجموعتين.

1. المؤشرات المتعلقة بعمر خدمة المنتج:

عمر الخدمة -المدة التقويمية للتشغيل من بداية تشغيل المنشأة أو استئنافها بعد الإصلاح حتى الانتقال إلى حالة الحد؛

متوسط ​​عمر الخدمة -التوقع الرياضي لعمر الخدمة؛

خدمة الحياة حتى الأول إصلاحوحدة أو وحدة- هذه هي مدة التشغيل قبل إجراء الإصلاحات لاستعادة إمكانية الخدمة واستعادة عمر المنتج بشكل كامل أو شبه كامل مع استبدال أو استعادة أي من أجزائه، بما في ذلك الأجزاء الأساسية؛

عمر الخدمة بين الإصلاحات الرئيسية، اعتمادًا بشكل أساسي على جودة الإصلاح، أي. وعن مدى استعادة مواردهم؛

إجمالي عمر الخدمة- هذه هي المدة التقويمية لتشغيل النظام الفني من بداية التشغيل حتى الرفض، مع مراعاة وقت التشغيل بعد الإصلاح؛

مدة خدمة نسبة جاما -مدة التقويم للتشغيل التي لن يصل خلالها الكائن إلى حالة الحد مع الاحتمال γ، معبرًا عنها كنسبة مئوية.

تتيح مؤشرات المتانة، المعبر عنها في وقت التشغيل التقويمي، استخدامها مباشرة في التخطيط لتوقيت الإصلاحات وتوريد قطع الغيار وتوقيت استبدال المعدات. عيب هذه المؤشرات هو أنها لا تأخذ في الاعتبار كثافة استخدام المعدات.

2. المؤشرات المتعلقة بعمر المنتج:

الموارد -إجمالي وقت التشغيل للكائن من بداية تشغيله أو تجديده بعد الإصلاح حتى الانتقال إلى الحالة الحدية.

متوسط ​​الموارد -التوقع الرياضي للمورد؛ بالنسبة للأنظمة التقنية، يتم استخدام المورد الفني كمعيار للاستدامة؛

المورد المخصص- إجمالي وقت التشغيل، وعند الوصول إليه يجب إيقاف تشغيل الكائن، بغض النظر عن حالته الفنية؛

مورد النسبة المئوية لجاما -إجمالي وقت التشغيل الذي لن يصل الكائن خلاله إلى حالة الحد مع احتمال معين γ، معبرًا عنه كنسبة مئوية.

يتم اختيار وحدات قياس الموارد فيما يتعلق بكل صناعة وكل فئة من الآلات والوحدات والهياكل بشكل منفصل. كمقياس لمدة التشغيل، يمكن تحديد أي معلمة غير متناقصة تميز مدة تشغيل الكائن (بالنسبة للطائرات ومحركات الطائرات، فإن المقياس الطبيعي لعمر الخدمة هو ساعات الطيران بالساعات، للسيارات - عدد الكيلومترات بالكيلومترات) ، لمصانع الدرفلة - كتلة المعدن المدلفن بالطن. إذا تم قياس وقت التشغيل بعدد دورات الإنتاج، فسيأخذ المورد قيمًا منفصلة.

مؤشرات الموثوقية الشاملة.

يمكن أن يكون المؤشر الذي يحدد متانة النظام أو الجسم أو الآلة هو معامل الاستخدام الفني.

معامل الاستخدام الفني -نسبة التوقع الرياضي لإجمالي الوقت الذي يظل فيه الكائن في حالة قابلة للتشغيل لفترة معينة من التشغيل إلى التوقع الرياضي لإجمالي الوقت الذي يظل فيه الكائن في حالة قابلة للتشغيل وكل فترات التوقف عن الإصلاح والصيانة:

يُطلق على عامل الاستخدام الفني المأخوذ للفترة بين الإصلاحات والصيانة المجدولة اسم عامل التوفر، والذي

الذي يقيم توقفات الماكينة غير المتوقعة وأن أنشطة الإصلاح والصيانة المخطط لها لا تفي بدورها بشكل كامل.

عامل التوفر -احتمالية أن يكون الكائن في حالة صالحة للعمل في أي وقت، باستثناء الفترات المخططة التي لا يُقصد خلالها استخدام الكائن للغرض المقصود منه. المعنى المادي لعامل التوفر هو احتمال أن يكون المنتج جاهزًا للعمل في الوقت المحدد، أي. لن يكون تحت الإصلاحات غير المجدولة.

معامل الاستعداد التشغيلي -احتمال أن يكون الكائن في حالة صالحة للعمل في وقت اعتباطي، باستثناء الفترات المخططة التي لا يُقصد خلالها استخدام الكائن للغرض المقصود منه، وبدءًا من هذه اللحظة، سيعمل دون فشل لفترة معينة الفاصل الزمني.

تصنيف المؤشرات . اعتمادا على طريقة الحصول على المؤشرات تنقسم إلى مستعمرة،تم الحصول عليها عن طريق طرق الحساب. تجريبي،تحددها بيانات الاختبار. التشغيلية,تم الحصول عليها من البيانات التشغيلية.

اعتمادا على مجال الاستخدام، يتم التمييز بين مؤشرات الموثوقية بين المعيارية والتقييمية.

تنظيميةتسمى مؤشرات الموثوقية التي تنظمها الوثائق التنظيمية أو الفنية أو التصميمية.

ل تقييميتشير إلى القيم الفعلية لمؤشرات الموثوقية للنماذج الأولية والمنتجات التسلسلية، التي تم الحصول عليها من نتائج الاختبار أو التشغيل.

2 موثوقية الأنظمة الفنية

2.1 المفاهيم الأساسية للموثوقية. تصنيف حالات الفشل. مكونات الموثوقية

يتم تنظيم المصطلحات والتعاريف المستخدمة في نظرية الموثوقية بواسطة GOST 27.002-89 "الموثوقية في التكنولوجيا. المفاهيم الأساسية. المصطلحات والتعاريف."

2.1.1 المفاهيم الأساسية

تتميز موثوقية الكائن بالخصائص الرئيسية التالية الدولو الأحداث .

إمكانية الخدمة- حالة الكائن الذي يلبي فيه جميع المتطلبات التي تحددها الوثائق المعيارية والتقنية (NTD).

أداء- حالة الكائن الذي يكون فيه قادرًا على أداء وظائف محددة، مع الحفاظ على قيم المعلمات الرئيسية التي تحددها الوثائق المعيارية والتقنية.

تميز المعلمات الرئيسية عمل الكائن عند أداء المهام المعينة.

مفهوم إمكانية الخدمة أوسع من المفهوم أداء . يجب أن يفي الكائن التشغيلي فقط بمتطلبات الوثائق الفنية، التي يضمن تحقيقها الاستخدام العادي للكائن للغرض المقصود منه. وبالتالي، إذا كان الكائن غير فعال، فهذا يشير إلى وجود خلل فيه. ومن ناحية أخرى، إذا كان هناك خلل في أحد الأشياء، فهذا لا يعني أنه غير صالح للتشغيل.

حالة الحد- حالة الكائن الذي يكون استخدامه المقصود فيه غير مقبول أو غير عملي.

يتم إنهاء استخدام (استخدام) الكائن للغرض المقصود منه في الحالات التالية:

· في حالة حدوث خرق أمني غير قابل للإصلاح؛

· في حالة الانحراف غير القابل للإصلاح لقيم المعلمات المحددة؛

· مع زيادة غير مقبولة في تكاليف التشغيل.

بالنسبة لبعض الكائنات، تكون الحالة الحدية هي الأخيرة في عملها، أي. خروج المنشأة من الخدمة بالنسبة للآخرين، فهي مرحلة معينة في الجدول التشغيلي تتطلب أعمال الإصلاح والترميم.

في هذا الصدد، يمكن أن تكون الكائنات:

· غير قابل للاسترداد ، والتي لا يمكن استعادة قابليتها للتشغيل في حالة الفشل؛

· قابلة للاسترداد ، والتي يمكن استعادة وظائفها، بما في ذلك عن طريق الاستبدال.

تشمل الأشياء غير القابلة للاسترداد، على سبيل المثال: المحامل الدوارة ومنتجات أشباه الموصلات والتروس وما إلى ذلك. الكائنات التي تتكون من العديد من العناصر، على سبيل المثال، أداة آلية، سيارة، معدات إلكترونية، قابلة للاسترداد، حيث أن فشلها يرتبط بتلف عنصر واحد أو عدد قليل من العناصر التي يمكن استبدالها.

في بعض الحالات، يمكن اعتبار نفس الكائن، اعتمادًا على خصائصه أو مراحل تشغيله أو غرضه، قابلاً للاسترداد أو غير قابل للاسترداد.

رفض- حدث يتكون من انتهاك الحالة التشغيلية للكائن.

معيار الرفض – السمة المميزةأو مجموعة من العلامات التي يتم من خلالها إثبات حقيقة الفشل.

2.1.2 تصنيف وخصائص الفشل

بواسطة يكتبوتنقسم حالات الفشل إلى:

· الفشل التشغيلي (يتوقف أداء الوظائف الرئيسية للكائن، على سبيل المثال، انهيار أسنان التروس)؛

· فشل حدودي (تتغير بعض معلمات الكائن ضمن حدود غير مقبولة، على سبيل المثال، فقدان دقة الجهاز).

بطريقتها الخاصة طبيعةقد تكون حالات الفشل:

· عشوائي، الناجمة عن الأحمال الزائدة غير المتوقعة، أو عيوب المواد، أو أخطاء الموظفين، أو فشل نظام التحكم، وما إلى ذلك؛

· منهجي, ناجمة عن ظواهر طبيعية وحتمية تسبب تراكمًا تدريجيًا للضرر: التعب والتآكل والشيخوخة والتآكل وما إلى ذلك.

يمكن أن يحدث فشل في عناصر النظام نتيجة لذلك (الشكل 2.1):

1) الفشل الأساسي.

2) الفشل الثانوي.

3) الأوامر الخاطئة (بدأت حالات الفشل).

(التعب) للمادة بمثابة مثال على الفشل الأساسي.

يمكن أن يكون للفشل في كل هذه الفئات أسباب مختلفة موضحة في الحلقة الخارجية. عندما يتم تحديد وضع الفشل الدقيق والحصول على البيانات، ويكون الحدث النهائي حرجًا، فسيتم اعتباره بمثابة حالات فشل أولية.

الفشل الأساسييتم تعريف عنصر ما على أنه الحالة غير التشغيلية لذلك العنصر، والتي يكون سببها هو نفسه، ويجب إجراء أعمال الإصلاح لإعادة العنصر إلى حالة التشغيل. تحدث حالات الفشل الأولية تحت تأثيرات المدخلات التي تقع قيمتها ضمن نطاق التصميم، ويتم تفسير حالات الفشل من خلال التقادم الطبيعي للعناصر. تمزق الخزان بسبب الشيخوخة

الفشل الثانوي- نفس العنصر الأساسي، إلا أن العنصر نفسه ليس هو سبب الفشل. يتم تفسير حالات الفشل الثانوية من خلال تأثير السابق أو الحالي الإجهاد الزائدإلى العناصر. قد تكون السعة والتردد ومدة عمل هذه الفولتية خارج حدود التسامح أو لها قطبية عكسيةوتسببها مصادر مختلفة للطاقة: الحرارية، الميكانيكية، الكهربائية، الكيميائية، المغناطيسية، المشعة، الخ. هذه الضغوط ناجمة عن العناصر المجاورة أو بيئةعلى سبيل المثال - الأرصاد الجوية (هطول الأمطار، وحمل الرياح)، والظروف الجيولوجية (الانهيارات الأرضية، وهبوط التربة)، فضلا عن تأثير النظم التقنية الأخرى.

مثال على الأعطال الثانوية هو "مشعل فتيل الجهد الزائد". التيار الكهربائي"، "الأضرار التي لحقت صهاريج التخزين أثناء الزلزال". تجدر الإشارة إلى أن إزالة مصادر الجهد الزائد لا يضمن عودة العنصر إلى حالة العمل، نظرًا لأن الحمل الزائد السابق قد يتسبب في ضرر لا يمكن إصلاحه للعنصر، مما يتطلب الإصلاح في هذه الحالة.

حالات الفشل المثارة(أوامر غير صحيحة). الأشخاص، مثل المشغلين والصيانة الطاقم الفني، هي أيضًا مصادر محتملة للفشل الثانوي إذا أدت أفعالها إلى فشل العناصر. يتم تمثيل الأوامر الخاطئة من خلال عنصر غير فعال بسبب إشارة تحكم غير صحيحة أو تداخل (مع إصلاحات عرضية فقط مطلوبة لإعادة العنصر إلى حالة التشغيل). غالبًا لا تترك إشارات التحكم التلقائية أو التداخل أي عواقب (أضرار)، وفي الأوضاع اللاحقة العادية تعمل العناصر وفقًا للمتطلبات المحددة. الأمثلة النموذجية للأوامر الخاطئة هي: "يتم تطبيق الجهد تلقائيًا على ملف الترحيل"، "لم يتم فتح المفتاح عن طريق الخطأ بسبب التداخل"، "الضوضاء عند الإدخال" جهاز التحكمظهرت إشارة توقف خاطئة في نظام الأمان"، "لم يضغط المشغل على زر الطوارئ" (أمر خاطئ من زر الطوارئ).

الخصائص الرئيسية لتصنيف الفشل:

الجدول 2.1

طبيعة الحدوث:		· فشل مفاجئ- الفشل الذي يتجلى في تغيير حاد (فوري) في خصائص الكائن؛
		· التخلص التدريجي- الفشل الذي يحدث نتيجة التدهور البطيء والتدريجي في جودة الجسم.
عادة ما تتجلى الأعطال المفاجئة في شكل أضرار ميكانيكية للعناصر (الشقوق - الكسر الهش، وانهيار العزل، والفواصل، وما إلى ذلك) ولا تكون مصحوبة بعلامات مرئية أولية لنهجها. ويتميز الفشل المفاجئ باستقلال لحظة حدوثه عن وقت العملية السابقة. ترتبط الأعطال التدريجية بتآكل الأجزاء وشيخوخة المواد.
سبب:	· فشل هيكلي،بسبب أوجه القصور وسوء تصميم المنشأة؛
	· فشل الإنتاج،المرتبطة بأخطاء في تصنيع الكائن بسبب النقص أو انتهاك التكنولوجيا؛
	· فشل تشغيلي،بسبب انتهاك قواعد التشغيل.
صفة الحذف:	· الفشل المستمر؛
	· فشل متقطع(الظهور / الاختفاء). عواقب الفشل: الفشل السهل (يمكن علاجه بسهولة)؛
	· متوسط ​​الفشل(عدم التسبب في فشل العقد المجاورة - الفشل الثانوي)؛
	· فشل شديد(التسبب في فشل ثانوي أو يؤدي إلى تهديد حياة الإنسان وصحته).
مزيد من استخدام الكائن:	· إخفاقات كاملة،استبعاد إمكانية تشغيل المنشأة حتى يتم القضاء عليها؛
	· الفشل الجزئيحيث يمكن استخدام الكائن جزئيًا.
سهولة الكشف:	· إخفاقات واضحة (صريحة)؛
	· الفشل الخفي (الضمني).
وقت حدوثه:	· فشل التشغيل,الناشئة خلال الفترة الأولى من التشغيل؛
	· الفشل أثناء التشغيل العادي.
	· فشل التآكل،ناتجة عن عمليات لا رجعة فيها لتآكل الأجزاء وشيخوخة المواد وما إلى ذلك.

2.1.3 مكونات الموثوقية

وفقًا لـ GOST 27.002-89 تحت مصداقيةيفهم خاصية الكائن للحفاظ مع مرور الوقت، ضمن الحدود المقررة، على قيم جميع المعلمات التي تميز القدرة على أداء الوظائف المطلوبة في أوضاع وشروط الاستخدام المحددة، صيانةوالإصلاحات والتخزين والنقل .

هكذا:

1. الموثوقية هي خاصية للكائن للحفاظ على القدرة على أداء الوظائف المطلوبة بمرور الوقت. على سبيل المثال: بالنسبة للمحرك الكهربائي - لتوفير عزم الدوران المطلوب على العمود والسرعة؛ لنظام إمداد الطاقة - لتزويد أجهزة استقبال الطاقة بالطاقة بالجودة المطلوبة.

2. يجب تنفيذ الوظائف المطلوبة بقيم المعلمات ضمن الحدود المقررة. على سبيل المثال: بالنسبة للمحرك الكهربائي - لتوفير عزم الدوران والسرعة المطلوبة عندما لا تتجاوز درجة حرارة المحرك حداً معيناً، وعدم وجود مصدر للانفجار أو الحريق أو ما إلى ذلك.

3. يجب الحفاظ على القدرة على أداء الوظائف المطلوبة في أوضاع محددة (على سبيل المثال، في التشغيل المتقطع)؛ في ظل ظروف محددة (على سبيل المثال، الغبار، والاهتزاز، وما إلى ذلك).

4. يجب أن يتمتع الكائن بخاصية الحفاظ على القدرة على أداء الوظائف المطلوبة في مختلف مراحل حياته: أثناء التشغيل التشغيلي والصيانة والإصلاح والتخزين والنقل.

مصداقية- مؤشر مهم لجودة الكائن. ولا يمكن مقارنتها أو الخلط بينها وبين مؤشرات الجودة الأخرى. على سبيل المثال، من الواضح أن المعلومات المتعلقة بجودة محطة المعالجة لن تكون كافية إذا كان من المعروف فقط أن لديها إنتاجية معينة ومعامل تنظيف معين، ولكن من غير المعروف مدى الحفاظ على هذه الخصائص باستمرار أثناء تشغيلها. ومن غير المجدي أيضًا معرفة أن التثبيت يحتفظ بخصائصه المتأصلة بشكل ثابت، لكن قيم هذه الخصائص غير معروفة. ولهذا السبب يتضمن تعريف مفهوم الموثوقية أداء وظائف محددة والحفاظ على هذه الخاصية عند استخدام الكائن للغرض المقصود منه.

الموثوقية هي شاملخاصية تتضمن، حسب الغرض من الكائن أو ظروف تشغيله عدد من الخصائص البسيطة:

· مصداقية؛

· متانة؛

· قابلية الصيانة؛

· الحفاظ.

مصداقية- خاصية الكائن في الحفاظ بشكل مستمر على قابلية التشغيل لبعض وقت التشغيل أو لبعض الوقت.

وقت التشغيل- مدة عمل الجسم أو حجمه، مقاسًا بأي كميات غير متناقصة (وحدة زمنية، عدد دورات التحميل، الكيلومترات، إلخ).

متانة- خاصية الكائن للحفاظ على قابلية التشغيل حتى حدوث حالة الحد مع نظام ثابت للصيانة والإصلاحات.

قابلية الصيانة- خاصية الكائن، والتي تتمثل في قدرته على التكيف لمنع واكتشاف أسباب الفشل، والحفاظ على قابلية التشغيل واستعادتها من خلال الإصلاحات والصيانة.

قابلية التخزين– خاصية الكائن في الحفاظ بشكل مستمر على مؤشرات الأداء المطلوبة أثناء (وبعد) التخزين والنقل.

اعتمادًا على الكائن، يمكن تحديد الموثوقية من خلال جميع الخصائص المدرجة أو جزء منها. على سبيل المثال، موثوقية العجلات نقل العتاد، يتم تحديد المحامل حسب متانتها، ويتم تحديد الماكينة من خلال المتانة والموثوقية وقابلية الصيانة.

2.1.4 مؤشرات الموثوقية الرئيسية

مؤشر الموثوقية يصف كميًا مدى امتلاك كائن معين لخصائص معينة تحدد الموثوقية. قد يكون لبعض مؤشرات الموثوقية (على سبيل المثال، الموارد التقنية، وعمر الخدمة) بُعدًا، في حين أن عددًا من المؤشرات الأخرى (على سبيل المثال، احتمالية التشغيل الخالي من الأعطال، وعامل التوفر) ليس لها أبعاد.

دعونا نفكر في مؤشرات مكون الموثوقية - المتانة.

الموارد التقنية - وقت تشغيل الكائن من بداية تشغيله أو استئناف التشغيل بعد الإصلاح حتى بداية حالة الحد. بالمعنى الدقيق للكلمة، يمكن تنظيم المورد الفني على النحو التالي: ما يصل إلى المتوسط، رأس المال، من رأس المال إلى أقرب متوسط ​​إصلاح، وما إلى ذلك. إذا لم يكن هناك تنظيم، فإننا نعني المورد من بداية التشغيل حتى الوصول إلى حالة الحد بعد ذلك جميع أنواع الإصلاحات.

بالنسبة للكائنات غير القابلة للإصلاح، تتطابق مفاهيم الموارد التقنية ووقت الفشل.

الموارد المخصصة - إجمالي وقت التشغيل للكائن، عند الوصول إلى العملية التي يجب إيقافها، بغض النظر عن حالتها.

خدمة الحياة - المدة التقويمية للتشغيل (بما في ذلك التخزين والإصلاح وما إلى ذلك) من بدايتها حتى بداية حالة الحد.

ويبين الشكل 2.2 تفسيراً بيانياً للمؤشرات المدرجة، مع:

ر 0 = 0 - بداية التشغيل؛

t 1, t 5 – لحظات إيقاف التشغيل لأسباب تكنولوجية;

ر 2 , ر 4 , ر 6 , ر 8 – لحظات التبديل على الكائن;

t 3, t 7 - اللحظات التي يتم فيها إصلاح الكائن، المتوسطة والكبيرة، على التوالي؛

ر 9 - لحظة انتهاء العملية؛

ر 10 – لحظة فشل الكائن.

الموارد التقنية (وقت الفشل)

TP = ر 1 + (ر 3 – ر 2) + (ر 5 – ر 4) + (ر 7 – ر 6) + (ر 10 – ر 8).

الموارد المخصصة

TN = ر 1 + (ر 3 –ر 2) + (ر 5 – ر 4) + (ر 7 –ر 6) + (ر 9 –ر 8).

عمر خدمة الكائن ح = ر 10 .

بالنسبة لمعظم الأجسام الكهروميكانيكية، غالبًا ما يتم استخدام الموارد التقنية كمعيار للمتانة.

2.2 المؤشرات الكمية للموثوقية والنماذج الرياضية للموثوقية

2.2.1 الأشكال الإحصائية والاحتمالية لعرض مؤشرات الموثوقية غير قابل للاستردادأشياء

أهم مؤشرات الموثوقية غير قابل للاستردادأشياء - مؤشرات الموثوقية، والتي تشمل:

· احتمالية التشغيل بدون فشل؛

· كثافة توزيع الفشل

· معدل الفشل

· متوسط ​​الوقت للفشل.

يتم عرض مؤشرات الموثوقية في شكلين (تعريفات):

الإحصائية (تقديرات العينة)؛

احتمالية.

التعاريف الإحصائية (تقديرات العينة)يتم الحصول على المؤشرات من نتائج اختبارات الموثوقية.

لنفترض أنه أثناء اختبار عدد معين من الكائنات المتشابهة، يتم الحصول على عدد محدود من المعلمات التي نهتم بها - وقت الفشل. تمثل الأرقام الناتجة عينة من حجم معين من "عامة السكان"، والتي لديها كمية غير محدودة من البيانات حول وقت فشل الكائن.

المؤشرات الكمية المحددة لـ "عامة السكان" هي المؤشرات الحقيقية (الاحتمالية)،لأنها تصف بشكل موضوعي المتغير العشوائي - وقت الفشل.

المؤشرات التي تم تحديدها للعينة، والتي تتيح استخلاص بعض الاستنتاجات حول المتغير العشوائي، هي تقديرات العينة (الإحصائية).ومن الواضح، مع ما يكفي عدد كبيراختبارات (عينة كبيرة) التقييم تقتربللمؤشرات الاحتمالية.

إن الشكل الاحتمالي لعرض المؤشرات مناسب للحسابات التحليلية، والشكل الإحصائي مناسب لدراسات الموثوقية التجريبية.

وفيما يلي، سوف نستخدم علامة ^ أعلاه للدلالة على التقديرات الإحصائية.

في مزيد من المناقشات سوف ننطلق من حقيقة اجتياز الاختبارات نكائنات متطابقة. شروط الاختبار هي نفسها، ويتم اختبار كل كائن حتى يفشل. دعونا نقدم التدوين التالي:

قيمة عشوائية لوقت الكائن حتى الفشل؛

ن(ر)-عدد الكائنات العاملة في وقت التشغيل ر؛

ن (ر) - ر؛

- عدد الكائنات التي فشلت خلال فترة التشغيل ;

د ر- مدة الفاصل الزمني للتشغيل.

احتمالية التشغيل الخالي من الفشل (FBO)

واحتمال الفشل (PR)

يتم تحديد التعريف الإحصائي لـ FBR (دالة الموثوقية التجريبية) بواسطة الصيغة:

أولئك. FBR هي نسبة عدد الكائنات ( ن ( ر )) ، والتي عملت بشكل لا تشوبه شائبة حتى وقت التشغيل ر، إلى عدد الكائنات القابلة للخدمة في بداية الاختبار (ر = 0)،أولئك. إلى العدد الإجمالي للكائنات ن. يمكن اعتبار FBR كمؤشر لنسبة الكائنات التشغيلية في وقت التشغيل ر .

منذ ن(ر)= ن- ن(ر)،ثم يمكن تعريف FBG على أنه

(2)

أين هو احتمال الفشل (PO).

في التعريف الإحصائي، يمثل VO دالة التوزيع التجريبية للفشل.

منذ الأحداث التي تتمثل في حدوث أو عدم حدوث فشل في وقت التشغيل ر، متقابلين إذن

(3)

من السهل التحقق من أن FBR هي دالة متناقصة، وأن VO هي دالة متزايدة لوقت التشغيل. العبارات التالية صحيحة:

1. عند بداية الاختبار في ر=0 عدد الكائنات التشغيلية يساوي العدد الإجمالي لها ن(ر)=ن(0)=ن، وعدد الكائنات الفاشلة يساوي ن(ر)=ن(0)=0.لهذا السبب ، أ ;

2. أثناء التشغيل ر ® ¥ جميع الكائنات الموضوعة للاختبار سوف تفشل، أي. ن( ¥ )=0 ، أ ن( ¥ )=ن .

لهذا السبب، ، أ .

مع عدد كبير من العناصر (المنتجات) ن 0 التقييم الإحصائييتزامن عمليا مع احتمالية التشغيل الخالي من الفشل ف (ر)، أ - ج .

يتم وصف التحديد الاحتمالي لـ FBG بواسطة الصيغة

أولئك. FBG هو احتمال القيمة العشوائية للوقت حتى الفشل تسيكون أكثر من وقت تشغيل محدد معين ر .

من الواضح أن VO ستكون دالة توزيع للمتغير العشوائي تويمثل احتمال أن يكون وقت الفشل أقل من وقت تشغيل محدد ر :

س(ر)= الاصدار(ت (5)

تظهر الرسوم البيانية FBG وVO في الشكل 1. 2.3.

أرز. 2.3. الرسوم البيانية لاحتمالية التشغيل الخالي من الفشل واحتمال الفشل

كثافة توزيع الفشل (FD)

التعريف الإحصائي للدفاع الصاروخي:

[الوحدات وقت التشغيل -1 ]، (6)

أولئك. PRO هي نسبة عدد الكائنات التي فشلت أثناء فترة التشغيل إلى منتج العدد الإجمالي للكائنات ن د ر .

منذ د ن(ر، ر+ د ر)= ن(ر+ د ر)-ن(ر)،أين ن(ر+ د ر) -عدد الكائنات التي فشلت بحلول وقت العملية ر+ د ر، فيمكن تمثيل الدفاع الصاروخي:

أين هو تقدير VO في فترة التشغيل، أي؟ زيادات VO لكل د ر.

يمثل PRO بمعناه معدل الفشل، أي. عدد حالات الفشل لكل وحدة من وقت التشغيل، المتعلقة بالعدد الأولي للكائنات.

التعريف الاحتمالي للدفاع الصاروخي يأتي من (7) كما تميل فترة التشغيل د ر ® 0 و ن ® ¥

PRO هو في الأساس توزيع كثافة المتغير العشوائي تالوقت لفشل الكائن. أحد أنواع الرسم البياني الممكنة و (ر)يظهر على أرز. 3 .

معدل الفشل (بالفرنسية)

يتم وصف التعريف الإحصائي لـ IR بواسطة الصيغة

[وحدات وقت التشغيل -1] (9)

أولئك. IO هي نسبة عدد الكائنات د ن التي فشلت خلال فترة التشغيل إلى نتاج عدد الكائنات الصالحة للخدمة في الوقت الحالي رلمدة فترة التشغيل د ر.

مقارنة (6) و (9) تجدر الإشارة إلى أن IR يميز بشكل كامل إلى حد ما موثوقية الكائن في وقت التشغيل ر، لأن يوضح معدل الفشل المتعلق بالعدد التشغيلي الفعلي للكائنات في وقت التشغيل ر .

نحصل على تعريف احتمالي لـ IR عن طريق ضرب وقسمة الجانب الأيمن من التعبير (9) على ن

مع الأخذ في الاعتبار (7) يمكن للمرء أن يتخيل

,

من أين وعندما تسعى د ر ® 0 (فاصل التشغيل)و ن ® ¥ نحصل على: (10)

يتم عرض الأنواع المحتملة من الرسوم البيانية على أرز. 2.4.

أرز. 2.4.

يعني الوقت للفشل

مؤشرات الموثوقية التي تمت مناقشتها أعلاه ف(ر)، س(ر)، و(ر)ووصف القيمة العشوائية للوقت حتى الفشل بشكل كامل تي = (ر). وفي الوقت نفسه، لحل عدد من المسائل العملية، غالبًا ما يكفي معرفة بعض الخصائص العددية لهذا المتغير العشوائي، وقبل كل شيء، متوسط ​​الوقت حتى الفشل.

التحديد الإحصائي لمتوسط ​​الوقت للفشل

أين ر ط- التشغيل حتى الفشل أنا-الكائن.

في التحديد الاحتمالي، متوسط ​​وقت الفشل هو التوقع الرياضي (ME) لمتغير عشوائي ت، وبالتالي، مثل أي MO، يتم تعريفه:

. (12)

ومن الواضح أنه مع زيادة عينة الاختبار ( ن ® ¥ ) المتوسط ​​الحسابي لوقت التشغيل (التقدير) يتقارب في الاحتمال مع شهرالتشغيل إلى الفشل.

وفي الوقت نفسه، لا يمكن لمتوسط ​​وقت التشغيل أن يصف بشكل كامل موثوقية الكائن. لذا، مع تساوي متوسط ​​الوقت اللازم للفشل، يمكن أن تختلف موثوقية الكائنين 1 و2 بشكل كبير (الشكل 2.5).

و (ر)– كثافة توزيع فشل الدفاع الصاروخي

أرز. 2.5. الفرق في منحنيات الدفاع الصاروخي لنفس متوسط ​​الوقت حتى الفشل

2.2.2 النماذج الرياضية للموثوقية

لحل مشاكل تقييم الموثوقية والتنبؤ بأداء كائن ما، من الضروري أن يكون لديك نموذج رياضي، يتمثل في التعبيرات التحليلية لأحد المؤشرات: ف (ر)أو و (ر) أو . الطريقة الرئيسية للحصول على النموذج هي إجراء الاختبارات وحساب التقديرات الإحصائية وتقريبها بالوظائف التحليلية.

تظهر تجربة التشغيل أن التغييرات في الأشعة تحت الحمراء للغالبية العظمى من الكائنات موصوفة شمنحنى على شكل (الشكل 2.6).

أرز. 2.6 – منحنى التغيرات في معدل فشل الكائن

يمكن تقسيم هذا المنحنى بشكل مشروط إلى ثلاثة أقسام مميزة: الأول هو فترة تشغيل الكائن، والثاني هو التشغيل العادي، والثالث هو التقادم.

فترة التشغيليحتوي الكائن على IR متزايد ناتج عن فشل التشغيل الناتج عن عيوب في الإنتاج والتركيب والضبط. في بعض الأحيان ترتبط نهاية هذه الفترة خدمة الضمان كائن عندما يتم القضاء على الفشل من قبل الشركة المصنعة.

في فترة التشغيل العادييتناقص IR ويظل ثابتًا عمليًا، في حين أن الأعطال تكون عشوائية بطبيعتها وتظهر فجأة، ويرجع ذلك أساسًا إلى عدم الامتثال لظروف التشغيل، والتغيرات العشوائية في الحمل، والعوامل الخارجية غير المواتية، وما إلى ذلك. وهذه الفترة هي التي تتوافق مع وقت التشغيل الرئيسي المنشأة.

تشير الزيادة في IR إلى فترة الشيخوخةالكائن وينتج عن زيادة عدد حالات الفشل بسبب التآكل والشيخوخة وأسباب أخرى مرتبطة بالتشغيل على المدى الطويل.

نوع الوظيفة التحليلية التي تصف التغيرات في مؤشرات الموثوقية ف (ر) , و (ر)أو (ر)، يحدد قانون توزيع متغير عشوائي، والذي يتم اختياره اعتمادًا على خصائص الكائن وظروف تشغيله وطبيعة الأعطال.

التوزيع الأسي

قانون التوزيع الأسي (الأسي).يُطلق عليه أيضًا القانون الأساسي للموثوقية، وغالبًا ما يستخدم للتنبؤ بالموثوقية أثناء التشغيل العادي للمنتجات، ومتى الفشل التدريجيلم تظهر بعد وتتميز بالموثوقية الفشل المفاجئ.يمكن تصنيف هذه الكائنات على أنها "غير قابلة للشيخوخة"، لأنها تعمل فقط في المنطقة التي تحتوي على = ل=const (الشكل 2.6).تحدث حالات الفشل بسبب مجموعة غير مواتية من العديد من الظروف، وبالتالي يكون لها ثابت شدة.يصف التوزيع الأسي الوقت بين حالات فشل تلك الكائنات التي، نتيجة لاختبارات القبول (الفحص النهائي)، لا توجد فترة تشغيل، ويتم تعيين المورد المعين قبل نهاية فترة التشغيل العادية.

يتم وصف كثافة توزيع القانون الأسي بالعلاقة

,

وظيفة التوزيع لهذا القانون هي العلاقة

,

وظيفة الموثوقية

التوقع الرياضي للمتغير العشوائي ت

,

التباين المتغير العشوائي ت

.

لقد وجد القانون الأسي في نظرية الموثوقية تطبيقًا واسعًا لأنه سهل الاستخدام العملي. تقريبا جميع المشاكل التي تم حلها في نظرية الموثوقية تبين أنها أبسط بكثير عند استخدام القانون الأسي مقارنة باستخدام قوانين التوزيع الأخرى. السبب الرئيسي لهذا التبسيط هو أنه مع القانون الأسي، فإن احتمالية التشغيل الخالي من الفشل تعتمد فقط على مدة الفاصل الزمني ولا تعتمد على وقت العملية السابقة.

يستخدم التوزيع الأسي على نطاق واسع لتقييم الموثوقية طاقةأشياء.

تظهر الرسوم البيانية للتغيرات في مؤشرات الموثوقية مع التوزيع الأسي في الشكل 2.7 .

أرز. 2.7.

التوزيع الطبيعي

التوزيع الطبيعي هو الأكثر عالمية وملاءمة واستخدامًا على نطاق واسع. يعتبر أن زمن تشغيل الجسم يخضع للتوزيع الطبيعي (الموزع عادة) إذا تم وصف الدفاع الصاروخي بالتعبير:

,

أين أو ب-معلمات التوزيع، على التوالي، MO وMSD، والتي يتم قبولها بناءً على نتائج الاختبار: حيث و هي تقديرات لمتوسط ​​الوقت حتى الفشل والتشتت (-MSD).

الذي - التي. يبدو أن نظام الدفاع الصاروخي

. (- تطورات مو).

يظهر منحنى كثافة التوزيع على شكل جرس في الشكل. 2.8.

دالة التوزيع التراكمي لها الشكل

.

أرز. 2.8 منحنيات الكثافة الاحتمالية (أ) و

وظائف الموثوقية (ب) التوزيع الطبيعي

يتم استبدال حساب التكاملات باستخدام جداول التوزيع الطبيعي، حيث = 0 و ق= 1. في هذا التوزيع، تحتوي دالة كثافة الفشل على متغير واحد رويتم التعبير عنها بالاعتماد

ضخامة رمتمركز (منذ = 0) ومطبيع (منذ σ ر = 1).

وبالتالي سيتم كتابة دالة التوزيع على النحو التالي:

يتم تحديد قيمة دالة التوزيع بواسطة الصيغة

ف ( ر ) = 0,5 + و( ش ) = س ( ر ) ;

أين ف- وظيفة لابلاس، ش = (ر - ت 0)/ق- كمية التوزيع الطبيعي الطبيعي. أولئك. وظيفة التوزيع هي VO.

عند استخدام دالة لابلاس بدلاً من دالة التوزيع التراكمي ف 0 (ر) لدينا

,

VO وFBG، المعبر عنهما من خلال دالة لابلاس، لهما النموذج

, (فمن ( و) ، ولا تتكاثر !!!)

.

احتمال ضرب متغير عشوائي Xفي نطاق معين من القيم من α ل β تحسب بواسطة الصيغة

.

قيم دالة لابلاس فو ش – مجدولة.

تظهر الطبيعة العامة للتغيرات في مؤشرات الموثوقية مع التوزيع الطبيعي في أرز. 2.9 .

أرز. 2.9.

قانون التوزيع الطبيعيغالبا ما يسمى قانون غاوس. يلعب هذا القانون دورًا مهمًا وغالبًا ما يستخدم عمليًا مقارنة بقوانين التوزيع الأخرى.

السمة الرئيسية لهذا القانون هو أنه كذلك القانون النهائيالتي تقترب منها قوانين التوزيع الأخرى. في نظرية الموثوقية، يتم استخدامه لوصف حالات الفشل التدريجي، عندما يكون توزيع وقت التشغيل الخالي من الأعطال في البداية ذو كثافة منخفضة، ثم الحد الأقصى ثم تنخفض الكثافة.

يخضع التوزيع دائمًا للقانون الطبيعي إذا كان التغيير في المتغير العشوائي يتأثر بعدة عوامل متكافئة تقريبًا.

2.2.3 حساب خصائص الموثوقية للأشياء غير القابلة للإصلاح مع الاتصال الرئيسي للعناصر

إذا حدث فشل النظام عند فشل أحد العناصر، فإن هذا النظام يعتبر أن لديه اتصال رئيسي للعناصر. ثم FBG للمنتج مع مرور الوقت ريساوي منتج FBG لعناصره خلال نفس الوقت

.

إذا كانت قيم FBG قريبة من 1، فيمكن استخدام الصيغة التقريبية التالية بدقة كافية للتدريب:

.

إذا كانت جميع العناصر موثوقة بشكل متساوٍ، فسيكون الإدخال/الإخراج للنظام كذلك

.,

أين ن ت- عدد أنواع العناصر.

إذا كان النظام يتكون من عدة عناصر ذات قيم IR مختلفة، فسيتم تحديد القيمة المتوسطة بواسطة الصيغة

إذا كانت العناصر تعمل تحت ظروف مختلفة أو تخضع لدرجات متفاوتة من التأثير من عوامل التأثير الخارجية، فسيتم حساب IR الخاص بالعنصر باستخدام الصيغة

,

حيث يتم إدخال/إخراج الجهاز الإلكتروني الذي يعمل في الظروف العادية، وهي معاملات التصحيح التي تعتمد على عوامل مختلفة.

يسمح لك عامل التصحيح بمراعاة التأثيرات الخارجية، وخاصة الأحمال الزائدة الميكانيكية والرطوبة، بينما يسمح لك عامل التصحيح بمراعاة تأثير درجة الحرارة والضغوط الداخلية (الكهربائية والميكانيكية).

إذا لم يكن للعناصر IR ثابت، ولكن هناك فترات زمنية محددة بوضوح يكون خلالها El IR ثابتًا بشكل أساسي، فإن ما يسمى معدل الفشل المعادل. على سبيل المثال، إذا كان IO لفترة ر 1 يساوي ل 1، لهذه الفترة ر 2 يساوي ل 2 وما إلى ذلك، ثم إجمالي IR للفترة الزمنية ت = ر 1 + ر 2 + ر 3 + ر 4 +… سوف

2.2.4 مؤشرات موثوقية الكائنات المستعادة

معظم الأنظمة التقنية المعقدة ذات عمر الخدمة الطويل هي كذلك قابلة للاسترداد،أولئك. يتم التخلص من أعطال النظام التي تحدث أثناء التشغيل أثناء الإصلاحات. يتم الحفاظ على الحالة الفنية السليمة للمنتجات أثناء التشغيل من خلال تنفيذ أعمال الوقاية والترميم.

يتميز العمل المنجز أثناء تشغيل المنتجات للحفاظ على أدائها واستعادته بتكاليف كبيرة من العمالة والموارد المادية والوقت. وكقاعدة عامة، فإن هذه التكاليف على مدى عمر المنتج تتجاوز بشكل كبير التكاليف المقابلة لتصنيعه. يتم تقسيم إجمالي العمل للحفاظ على الأداء وعمر الخدمة للمنتجات واستعادتهما إلى صيانة , والإصلاحات،والتي بدورها تنقسم إلى العمل الوقائينفذت وفقا للخطة و طارئ،يتم تنفيذها عند حدوث حالات فشل أو حالات طارئة.

تؤثر خاصية قابلية الصيانة للمنتجات على تكاليف المواد ووقت التوقف عن العمل أثناء التشغيل. ترتبط قابلية الصيانة ارتباطًا وثيقًا بموثوقية المنتجات ومتانتها. وبالتالي، فإن المنتجات ذات المستوى العالي من التشغيل الخالي من الأعطال تتميز عادةً بانخفاض تكاليف العمالة والتكلفة للحفاظ على أدائها.

تعد مؤشرات التشغيل الخالي من الأعطال وقابلية صيانة المنتجات من مكونات المؤشرات المعقدة، مثل عوامل التوفر لز , الاستعداد التشغيلي لغاز العادم والاستخدام الفني لتي. . تشتمل مؤشرات الموثوقية المتأصلة فقط في العناصر القابلة للاسترداد على متوسط ​​الوقت بين حالات الفشل، والوقت بين حالات الفشل، واحتمال الاسترداد، ومتوسط ​​وقت الاسترداد، وعامل التوفر، وعامل الاستعداد التشغيلي، وعامل الاستخدام الفني.

متوسط ​​الوقت بين حالات الفشل -وقت تشغيل العنصر المستعاد، والذي يتوافق، في المتوسط، مع فشل واحد في الفترة الزمنية المدروسة من إجمالي وقت التشغيل أو مدة معينة من التشغيل:

أين ر ط - وقت تشغيل العنصر يصل إلى ط-الرفض؛ م-عدد حالات الفشل في الفترة المدروسة من إجمالي وقت التشغيل.

الوقت بين الفشليتحدد بمقدار عمل العنصر من أنا- الرفض حتى ( أنا+ 1) ال، أين أنا =1, 2,..., م.

متوسط ​​وقت الاستردادفشل واحد في الفترة المدروسة من إجمالي وقت التشغيل أو مدة معينة من التشغيل

أين ر vi- وقت التعافي أنا-الرفض.

عامل التوفر Kيمثل r احتمال تشغيل المنتج في أي وقت، باستثناء فترات الصيانة المجدولة، عندما يتم استبعاد استخدام المنتج للغرض المقصود منه. هذا المؤشر معقد، لأنه يميز كميا مؤشرين في وقت واحد: الموثوقية وقابلية الصيانة.

في وضع التشغيل الثابت (الحالة المستقرة) ولأي نوع من قوانين توزيع وقت التشغيل بين حالات الفشل ووقت الاسترداد، يتم تحديد عامل الإتاحة بواسطة الصيغة

,

(تس - متوسط ​​الوقت بين حالات الفشل. ت V- متوسط ​​وقت التعافي من فشل واحد).

وبالتالي، يوضح تحليل الصيغة أن موثوقية المنتج لا تعتمد فقط على التشغيل الخالي من الأعطال، ولكن أيضًا على قابلية الصيانة. وهذا يعني أنه يمكن تعويض الموثوقية المنخفضة إلى حد ما عن طريق تحسين قابلية الصيانة. كلما زادت كثافة الاسترداد، كلما زادت جاهزية المنتج. إذا كان وقت التوقف عن العمل مرتفعًا، فسيكون التوفر منخفضًا.

هناك سمة أخرى مهمة لقابلية الصيانة وهي معامل الاستخدام الفني، وهو نسبة وقت تشغيل المنتج بوحدات الوقت خلال فترة تشغيل معينة إلى مجموع وقت التشغيل هذا ووقت التوقف بالكامل بسبب التخلص من الأعطال والصيانة والإصلاحات خلال هذه الفترة. معدل الاستخدام الفني هو احتمالية أداء المنتج كما هو متوقع مع مرور الوقت. ت. هكذا، لإلخ. يتم تحديده بواسطة عاملين رئيسيين - الموثوقية وقابلية الصيانة.

نسبة الاستعداد التشغيلييتم تعريف TO OG على أنه احتمال أن يكون الكائن في حالة صالحة للعمل في وقت اعتباطي (باستثناء الفترات المخططة التي لا يُقصد خلالها استخدام الكائن للغرض المقصود منه)، وبدءًا من هذه اللحظة، سيعمل دون فشل لفترة زمنية معينة.

ومن التعريف الاحتمالي يتبع ذلك

لعوج = لز * ص (ر)

معدل الاستخدام الفنييميز نسبة الوقت الذي يكون فيه العنصر في حالة صالحة للعمل مقارنة بمدة التشغيل المدروسة. ويجب أن تشتمل فترة التشغيل التي يتم تحديد معامل الاستفادة الفنية لها على كافة أنواع الصيانة والإصلاحات. يأخذ معامل الاستخدام الفني في الاعتبار الوقت المستغرق في الإصلاحات المخططة وغير المجدولة، بالإضافة إلى اللوائح، ويتم تحديده بواسطة الصيغة

كأنت = رن/( رن +ر V +ر ص +ريا)،

أين رن - إجمالي وقت التشغيل للمنتج في الفترة الزمنية المعنية؛ ر V , ر صو رس - إجمالي الوقت الذي يقضيه على التوالي استعادة , بصلحو صيانةالمنتجات لنفس الفترة الزمنية.

2.2.5 تكرار النظام

حجز- طريقة لزيادة موثوقية كائن ما عن طريق إدخال عناصر ووظائف إضافية تتجاوز الحد الأدنى المطلوب للأداء العادي للوظائف المحددة بواسطة الكائن. في هذه الحالة، يحدث الفشل فقط بعد فشل العنصر الرئيسي وجميع العناصر الاحتياطية.

يمكن تمثيل النظام كسلسلة من المراحل التي تؤدي وظائف فردية. تكمن مشكلة التكرار في العثور على هذا العدد من عينات المعدات الاحتياطية في كل مرحلة مما يضمن مستوى معينًا من موثوقية النظام بأقل تكلفة.

يعتمد اختيار الخيار الأفضل بشكل أساسي على زيادة الموثوقية التي يمكن تحقيقها بتكلفة معينة.

العنصر الرئيسي- عنصر من عناصر البنية المادية الأساسية للكائن، وهو الحد الأدنى المطلوب للأداء الطبيعي لمهامه بواسطة الكائن.

العنصر الاحتياطي- عنصر مصمم لضمان تشغيل الكائن في حالة فشل العنصر الرئيسي.

أنواع الحجز

التكرار الهيكلي (العنصر).- طريقة لزيادة موثوقية كائن ما، والتي تتضمن استخدام العناصر الزائدة المضمنة في البنية المادية للكائن. يتم توفيره عن طريق توصيل المعدات الاحتياطية بالمعدات الرئيسية بطريقة أنه في حالة فشل المعدات الرئيسية، يستمر النسخ الاحتياطي في أداء وظائفه.

التكرار الوظيفي- طريقة لزيادة موثوقية الكائن، والتي تتضمن استخدام قدرة العناصر على أداء وظائف إضافية بدلاً من الوظائف الرئيسية، ومعها.

حجز مؤقت- طريقة لزيادة موثوقية الكائن، والتي تتضمن استخدام الوقت الزائد المخصص لإنجاز المهام. بمعنى آخر، حجز الوقت هو التخطيط لتشغيل النظام الذي يتم من خلاله إنشاء احتياطي لوقت العمل لأداء وظائف محددة. يمكن استخدام وقت الاحتياطي لتكرار العملية أو لإصلاح خلل في الكائن.

النسخ الاحتياطي للمعلومات- طريقة لزيادة موثوقية كائن ما، والتي تتضمن استخدام معلومات زائدة عن الحاجة تزيد عن الحد الأدنى المطلوب لإكمال المهام.

تحميل التكرار- طريقة لزيادة موثوقية الجسم، والتي تتضمن استخدام قدرة عناصره على امتصاص الأحمال الإضافية الزائدة عن تلك الاسمية.

من وجهة نظر حساب وضمان موثوقية الأنظمة التقنية، فمن الضروري النظر في التكرار الهيكلي.

أساليب التكرار الهيكلي

بناءً على طريقة توصيل العناصر والأجهزة الزائدة عن الحاجة، يتم تمييز طرق التكرار التالية (الشكل 2.10).

التكرار المنفصل (عنصرًا تلو الآخر) مع التضمين المستمر للعناصر الاحتياطية (الشكل 2.11).

أرز. 2.11 حجز منفصل ودائم

إدراج العناصر الاحتياطية

يكون هذا التكرار ممكنًا عندما لا يؤدي توصيل عنصر النسخ الاحتياطي إلى تغيير وضع تشغيل الجهاز بشكل كبير. ميزته هي الاستعداد المستمر لعنصر النسخ الاحتياطي، وغياب الوقت المستغرق في التبديل. العيب - يستهلك عنصر النسخ الاحتياطي موارده بنفس طريقة استهلاك العنصر الرئيسي.

أرز. 2.10 تصنيف طرق التكرار الهيكلي

تكرار منفصل مع استبدال العنصر الفاشل بعنصر احتياطي واحد (الشكل 2.12). هذه طريقة للحجز يتم فيها حجز العناصر الفردية للكائن أو مجموعاتها.

أرز. 2.12 حجز منفصل مع الاستبدال

عنصر فاشل

في هذه الحالة، يكون العنصر الاحتياطي بدرجات متفاوتة من الاستعداد ليحل محل العنصر الرئيسي. وتتمثل ميزة هذه الطريقة في أن عنصر النسخ الاحتياطي يحتفظ بمورد العمل الخاص به، أو يمكن استخدامه لأداء مهمة مستقلة. وضع التشغيل للجهاز الرئيسي غير مشوه. العيب هو الحاجة إلى قضاء بعض الوقت في توصيل عنصر النسخ الاحتياطي. قد يكون هناك عدد أقل من العناصر الاحتياطية من العناصر الأساسية.

تسمى نسبة عدد العناصر الزائدة إلى عدد العناصر الزائدة عن الحاجة بعامل التكرار - م. عند الحجز بعدد صحيح متعدد، تكون القيمة مهو عدد صحيح، عند حجز القيمة بتعدد كسري مهو عدد كسري غير قابل للاختزال. على سبيل المثال، م=4/2 يعني وجود حجز ذو تعدد كسري، حيث يكون عدد العناصر الاحتياطية أربعة، وعدد العناصر الرئيسية اثنين، والعدد الإجمالي للعناصر ستة. لا يمكنك تقصير جزء ، لأنه إذا م=4/2=2/1، فهذا يعني أن هناك حجزاً متعدد الأعداد، يكون فيه عدد العناصر الاحتياطية اثنين، والعدد الإجمالي للعناصر ثلاثة.

عند تشغيل الاحتياطي باستخدام طريقة الاستبدال، يمكن أن تكون العناصر الاحتياطية في ثلاث حالات حتى يتم تشغيلها:

احتياطي محمل ("ساخن") ؛

احتياطي خفيف الوزن ("دافئ")؛

احتياطي تفريغ ("بارد").

محملةاحتياطي ("ساخن") - عنصر احتياطي موجود في نفس الوضع مثل العنصر الرئيسي.

خفيف الوزناحتياطي ("دافئ") - عنصر احتياطي في وضع أقل تحميلًا من العنصر الرئيسي.

تفريغاحتياطي ("بارد") - عنصر احتياطي لا يحمل أحمالًا عمليًا.

التكرار العام مع اتصال دائم أو مع الاستبدال (الشكل 2.13). في هذه الحالة، يتم حجز الكائن ككل، ويتم استخدام جهاز معقد مماثل كنسخة احتياطية. هذه الطريقة أقل اقتصادا من الحجوزات المنفصلة. على سبيل المثال، إذا فشل العنصر الرئيسي الأول، يصبح من الضروري توصيل سلسلة النسخ الاحتياطي التكنولوجي بأكملها.

أرز. 2.13 - الحجز العام

تحفظ الأغلبية ("التصويت" نمن مالعناصر) (الشكل 2.14). تعتمد هذه الطريقة على استخدام عنصر إضافي - يسمى عنصر الأغلبية أو العنصر المنطقي أو عنصر النصاب. يسمح لك بمقارنة الإشارات القادمة من العناصر التي تؤدي نفس الوظيفة. إذا تطابقت النتائج، فسيتم إرسالها إلى إخراج الجهاز. في الشكل. يوضح الشكل 2.14 التحفظ بناءً على مبدأ التصويت "اثنان من ثلاثة"، أي. أي نتيجتين متطابقتين من أصل ثلاث تعتبر صحيحة ويتم تمريرها إلى مخرجات الجهاز. يمكنك استخدام نسب ثلاثة من خمسة، وما إلى ذلك. والميزة الرئيسية لهذه الطريقة هي ضمان زيادة الموثوقية في حالة حدوث أي نوع من فشل عناصر التشغيل. لن يؤثر أي نوع من فشل عنصر واحد على نتيجة الإخراج.

فعالة في أنظمة التحكم في العمليات.

أرز. 2.14 - حجز الأغلبية

2.2.6 هياكل حساب الموثوقية النموذجية

يُفهم المخطط الهيكلي للموثوقية على أنه تمثيل مرئي (رسومي أو في شكل تعبيرات منطقية) للظروف التي يعمل أو لا يعمل بموجبها الكائن قيد الدراسة (النظام، الجهاز، المجمع الفني، إلخ). تظهر المخططات الكتلية النموذجية في الشكل. 2.15.

أرز. 2.15 - هياكل حساب الموثوقية النموذجية

أبسط شكل من أشكال مخطط هيكل الموثوقية هو هيكل سلسلة متوازية. فهو يربط العناصر على التوازي، مما يؤدي فشل المفاصل إلى الفشل. وترتبط هذه العناصر بسلسلة متتالية، ويؤدي فشل أي منها إلى فشل الكائن.

في الشكل. يقدم الشكل 15.2 أ نسخة من بنية السلسلة المتوازية. وبناء على هذا الهيكل، يمكن استخلاص الاستنتاج التالي. يتكون الكائن من خمسة أجزاء. يحدث فشل الكائن عند فشل العنصر 5 أو العقدة التي تتكون من العناصر 1-4. يمكن أن تفشل العقدة عندما تفشل سلسلة تتكون من العناصر 3,4 وعقدة تتكون من العناصر 1,2 في نفس الوقت. تفشل الدائرة 3-4 إذا فشل أحد العناصر المكونة لها على الأقل، والعقدة 1،2 - إذا فشل كلا العنصرين، أي. العناصر 1،2. تتميز حسابات الموثوقية في وجود مثل هذه الهياكل بأكبر قدر من البساطة والوضوح.

في الحالات التي لا يمكن فيها تمثيل حالة الأداء في شكل بنية بسيطة متوازية ومتسلسلة، يتم استخدام إما الدوال المنطقية أو الرسوم البيانية والهياكل المتفرعة، والتي بموجبها يتم ترك أنظمة معادلات الأداء.

2.2.6.1 حساب الموثوقية على أساس استخدام الهياكل التسلسلية المتوازية

في الشكل. ويبين الشكل 2.16 اتصالاً متوازياً بين العناصر 1، 2، 3. وهذا يعني أن الجهاز الذي يتكون من هذه العناصر يدخل في حالة فشل بعد فشل جميع العناصر، بشرط أن تكون جميع عناصر النظام تحت الحمل، وفشل النظام العناصر مستقلة إحصائيا.

أرز. 2.16. رسم تخطيطي لنظام مع اتصال متوازي للعناصر

يمكن صياغة شرط تشغيل الجهاز على النحو التالي: يكون الجهاز قابلاً للتشغيل إذا كان العنصر 1 أو العنصر 2 أو العنصر 3 أو العناصر 1 و 2، 1 قيد التشغيل؛ و3، 2؛ و3، 1؛ و2؛ و3.

احتمال وجود حالة خالية من الفشل لجهاز يتكون من نيتم تحديد العناصر المتصلة بالتوازي من خلال نظرية إضافة احتمالات الأحداث العشوائية المشتركة مثل

,

أولئك. عند توصيل العناصر المستقلة (من حيث الموثوقية) بالتوازي، تتضاعف قيم عدم موثوقيتها ().

معدل الفشل (مع معدل فشل العناصر lect أنا) ، يتم تعريفه على أنه

.

في حالة تساوي معدلات الفشل لجميع العناصر، يكون متوسط ​​وقت التشغيل الخالي من الأعطال للنظام ت 0

2.2.6.2 تشغيل معدات النظام الاحتياطي عن طريق الاستبدال

في مخطط الاتصال هذا نمن بين عينات المعدات المتطابقة، هناك واحدة فقط تعمل طوال الوقت (الشكل 2.17). عندما تفشل عينة العمل، يتم بالتأكيد إيقاف تشغيلها، ويبدأ تشغيل أحد عناصر النسخ الاحتياطي (الاحتياطية). تستمر هذه العملية حتى يتم استنفاد جميع العينات الاحتياطية.

أرز. 2.17 - رسم تخطيطي لنظام تشغيل المعدات الاحتياطية عن طريق الاستبدال

دعونا نقبل الافتراضات التالية لهذا النظام:

1. يحدث فشل النظام إذا فشل الجميع نعناصر.

2. إن احتمالية تعطل كل قطعة من المعدات لا تعتمد على حالة الأجهزة الأخرى ( ن-1) العينات (الإخفاقات مستقلة إحصائيا).

3. فقط المعدات قيد التشغيل هي التي يمكن أن تفشل، والاحتمال المشروط للفشل في الفاصل الزمني ( ر , ر+دت)يساوي λ dt; لا يمكن أن تتعطل المعدات الاحتياطية قبل تشغيلها.

4. تعتبر أجهزة التبديل موثوقة تمامًا.

5. جميع العناصر متطابقة. قطع الغيار لها نفس خصائص الجديدة.

يكون النظام قادراً على أداء الوظائف المطلوبة منه إذا كانت واحدة منها على الأقل نعينات المعدات. في هذه الحالة، مع القانون الأسي والاحتياطي "البارد"، فإن الموثوقية تساوي ببساطة مجموع احتمالات حالات النظام، باستثناء حالة الفشل، أي.

ت -نسبة الحجز .

,

أين λ و ت 0 – الإدخال والإخراج ومتوسط ​​الوقت حتى الفشل الأول للجهاز الرئيسي.

مع احتياطي "ساخن" -

,

2.3 طرق ضمان موثوقية الأنظمة المعقدة

2.3.1 طرق التصميم لضمان الموثوقية

واحدة من أهم خصائص الأنظمة التقنية المعقدة هي موثوقيتها. تزداد متطلبات المؤشرات الكمية للموثوقية عندما يؤدي فشل النظام الفني إلى تكاليف كبيرة للموارد المادية أو يهدد السلامة (على سبيل المثال، عند إنشاء قوارب نووية أو طائرات أو معدات عسكرية). أحد أقسام المواصفات الفنية لتطوير النظام هو القسم الذي يحدد متطلبات الموثوقية. يشير هذا القسم إلى مؤشرات الموثوقية الكمية التي يجب تأكيدها في كل مرحلة من مراحل إنشاء النظام.

في مرحلة تطوير الوثائق الفنية، وهي عبارة عن مجموعة من الرسومات والمواصفات الفنية والأساليب وبرامج الاختبار، وإجراء حسابات البحث، وإعداد الوثائق التشغيلية وضمان الموثوقية يتم تنفيذها باستخدام أساليب التصميم العقلانية والأساليب الحسابية والتجريبية لتقييم الموثوقية.

هناك العديد من الطرق التي يمكن استخدامها لزيادة الموثوقية الهيكلية لنظام تقني معقد. تشمل الطرق البناءة لزيادة الموثوقية إنشاء هوامش أمان للهياكل المعدنية، وتسهيل أوضاع تشغيل الأتمتة الكهربائية، وتبسيط التصميم، واستخدام الأجزاء والتجمعات القياسية، وضمان إمكانية الصيانة، والاستخدام المعقول لطرق التكرار.

يوفر التحليل والتنبؤ بالموثوقية في مرحلة التصميم البيانات اللازمة لتقييم التصميم. يتم إجراء هذا التحليل لكل خيار تصميم، وكذلك بعد إجراء تغييرات على التصميم. إذا تم اكتشاف عيوب في التصميم تقلل من مستوى موثوقية النظام، فسيتم إجراء تغييرات في التصميم وتعديل الوثائق الفنية.

2.3.2 الأساليب التكنولوجية لضمان موثوقية المنتجات أثناء عملية التصنيع

أحد الأنشطة الرئيسية في مرحلة الإنتاج التسلسلي التي تهدف إلى ضمان موثوقية الأنظمة التقنية هو استقرار العمليات التكنولوجية. تسمح لنا الأساليب العلمية لإدارة جودة المنتج بتقديم استنتاجات في الوقت المناسب حول جودة المنتجات المصنعة. تستخدم المؤسسات الصناعية طريقتين لمراقبة الجودة الإحصائية: التحكم في العملية الحالية وطريقة التحكم الانتقائية.

تتيح طريقة مراقبة الجودة الإحصائية (التنظيم) منع العيوب في الإنتاج في الوقت المناسب، وبالتالي التدخل بشكل مباشر في العملية التكنولوجية.

ليس لطريقة التحكم الانتقائية تأثير مباشر على الإنتاج، لأنها تعمل على التحكم في المنتجات النهائية، وتسمح لنا بتحديد حجم العيوب، وأسباب حدوثها في العملية التكنولوجية، أو العيوب النوعية للمادة.

يتيح لنا تحليل دقة واستقرار العمليات التكنولوجية تحديد وإزالة العوامل التي تؤثر سلبًا على جودة المنتج. بشكل عام، يمكن مراقبة استقرار العمليات التكنولوجية باستخدام الطرق التالية: الرسم التحليلي مع رسم قيم المعلمات المقاسة على الرسم التخطيطي؛ الحساب الإحصائي للتوصيف الكمي لدقة واستقرار العمليات التكنولوجية؛ وكذلك التنبؤ بموثوقية العمليات التكنولوجية بناءً على الخصائص الكمية للانحرافات المعطاة.

2.3.3 ضمان موثوقية الأنظمة التقنية المعقدة في ظل ظروف التشغيل

يتم تحديد موثوقية الأنظمة التقنية في ظل ظروف التشغيل من خلال عدد من العوامل التشغيلية، مثل مؤهلات موظفي الصيانة، ونوعية وكمية أعمال الصيانة المنجزة، وتوافر قطع الغيار، واستخدام معدات القياس والاختبار، وكذلك مثل توفر الأوصاف الفنية وتعليمات التشغيل.

كتقريب أولي، يمكننا أن نفترض أن جميع حالات الفشل التي تحدث أثناء التشغيل مستقلة. لذلك فإن موثوقية النظام بأكمله، مع افتراض استقلاليته عن حالات الفشل، تساوي:

ر = ر 1 *ر 2 *ر 3

أين ر 1 ;ر 2 ;ر 3 - احتمالات التشغيل الخالي من الأعطال للنظام، على التوالي، بالنسبة للأعطال المفاجئة التي لا يمكن التنبؤ بها، والأعطال المفاجئة التي يمكن منعها بالصيانة في الوقت المناسب، والأعطال التدريجية.

أحد أسباب عدم وجود فشل في عناصر النظام هو الصيانة عالية الجودة، والتي تهدف إلى منع الأعطال المفاجئة التي يمكن التنبؤ بها. إن احتمالية التشغيل الخالي من الأعطال للنظام، بسبب جودة الخدمة، تساوي:

أين ف حول- احتمالية التشغيل بدون فشل أنا-العنصر المتعلق بالصيانة.

ومع تحسن الخدمة، تزداد قيمة احتمالية التشغيل الخالي من الأخطاء ر عنهيقترب من الوحدة.

من الممكن استبدال العناصر ذات معدلات الفشل المتزايدة بمرور الوقت في جميع الأنظمة التقنية المعقدة. من أجل تقليل معدل الفشل بمرور الوقت، تم تقديم صيانة النظام، مما يجعل من الممكن ضمان تدفق الأعطال في الأنظمة المعقدة بكثافة محدودة خلال فترة خدمة معينة، أي. جعلها قريبة من الدائم.

أثناء التشغيل والصيانة، تميل نسبة فشل النظام، من ناحية، إلى الارتفاع، ومن ناحية أخرى، تميل إلى الانخفاض، اعتمادًا على المستوى الذي تتم فيه الصيانة. إذا تمت الصيانة بكفاءة فإن نسبة الفشل تنخفض، وإذا تمت هذه الصيانة بشكل سيء فإنها تزيد.

باستخدام الخبرة المتراكمة، يمكنك دائمًا اختيار نطاق أو آخر من العمليات التي تضمن التشغيل العادي للنظام حتى الصيانة التالية مع احتمال معين للتشغيل الخالي من الأعطال. أو على العكس من ذلك، من خلال تحديد تسلسل أحجام التشغيل، من الممكن تحديد التوقيت المقبول للصيانة الذي يضمن تشغيل النظام عند مستوى معين من الموثوقية.

2.3.4 طرق زيادة موثوقية الأنظمة التقنية المعقدة أثناء التشغيل

لزيادة موثوقية الأنظمة التقنية المعقدة في ظل ظروف التشغيل، يتم تنفيذ عدد من التدابير، والتي يمكن تقسيمها إلى المجموعات الأربع التالية:

1) تطوير أساليب العمل العلمية؛

2) جمع وتحليل وتوليف الخبرة التشغيلية؛

3) العلاقة بين تصميم وإنتاج المنتجات؛

4) تحسين مؤهلات العاملين في الخدمة.

تشمل أساليب التشغيل العلمية طرقًا علمية لإعداد المنتج للتشغيل وإجراء الصيانة والإصلاحات وغيرها من التدابير لزيادة موثوقية الأنظمة التقنية المعقدة أثناء تشغيلها. يتم وصف الإجراء والتكنولوجيا لتنفيذ هذه الأنشطة في الأدلة وتعليمات التشغيل ذات الصلة لمنتجات محددة. يتم ضمان التنفيذ الأفضل للتدابير التشغيلية لضمان موثوقية منتجات الهندسة الميكانيكية من خلال نتائج دراسة إحصائية لموثوقية هذه المنتجات. عند تشغيل المنتجات، تلعب الخبرة المتراكمة دورًا مهمًا. يتم استخدام جزء كبير من الخبرة التشغيلية لحل التدابير التنظيمية والتقنية الخاصة. ومع ذلك، يجب استخدام البيانات المتراكمة ليس فقط لحل مشاكل اليوم، ولكن أيضًا لإنشاء منتجات مستقبلية ذات موثوقية عالية.

إن التنظيم الصحيح لجمع المعلومات حول حالات الفشل له أهمية كبيرة. يتم تحديد محتوى أنشطة جمع هذه المعلومات حسب نوع المنتجات وخصائص تشغيل هذه المنتجات. قد تكون المصادر المحتملة للمعلومات الإحصائية هي المعلومات التي تم الحصول عليها من نتائج أنواع مختلفة من الاختبارات والتشغيل، والتي يتم إصدارها بشكل دوري في شكل تقارير عن الحالة الفنية وموثوقية المنتجات.

تتيح دراسة ميزات سلوكهم استخدام البيانات المتراكمة لتصميم المنتجات المستقبلية. وبالتالي، فإن جمع وتلخيص البيانات حول فشل المنتج يعد من أهم المهام التي يجب إيلاءها اهتمامًا خاصًا.

تعتمد فعالية التدابير التشغيلية إلى حد كبير على مؤهلات موظفي التشغيل. ومع ذلك، فإن تأثير هذا العامل ليس هو نفسه. لذلك، على سبيل المثال، عند إجراء عمليات بسيطة إلى حد ما أثناء عملية الصيانة، يكون تأثير الموظف المؤهل تأهيلا عاليا تأثيرا ضئيلا، والعكس صحيح، تلعب مؤهلات موظفي الخدمة دورا كبيرا عند إجراء عمليات معقدة مرتبطة باتخاذ قرارات ذاتية ( على سبيل المثال، عند ضبط الصمامات وأنظمة الإشعال في السيارات، عند إصلاح جهاز تلفزيون، وما إلى ذلك).

2.3.5 الأساليب التنظيمية والفنية لاستعادة والحفاظ على موثوقية المعدات أثناء التشغيل

من المعروف أنه أثناء التشغيل، يتم استخدام المنتج لفترة معينة للغرض المقصود منه لأداء العمل المقابل، ويتم نقله وتخزينه لبعض الوقت، ويتم قضاء جزء من الوقت في الصيانة والإصلاح. في الوقت نفسه، بالنسبة للأنظمة التقنية المعقدة، يتم تحديد أنواع الصيانة الفنية (TO-1، TO-2،...) والإصلاحات (الروتينية أو المتوسطة أو الرئيسية) في الوثائق التنظيمية والتقنية.

في مرحلة تشغيل المنتج، تظهر العواقب الفنية والاقتصادية لانخفاض الموثوقية، المرتبطة بتوقف المعدات وتكاليف القضاء على الأعطال وشراء قطع الغيار. من أجل الحفاظ على موثوقية المنتجات عند مستوى معين أثناء التشغيل، من الضروري تنفيذ مجموعة من التدابير، والتي يمكن تقديمها في شكل مجموعتين - تدابير للامتثال للقواعد وأنماط التشغيل؛ تدابير لاستعادة حالة العمل.

ل أولاًتشمل مجموعة الأنشطة تدريب موظفي الصيانة، والامتثال لمتطلبات الوثائق التشغيلية، وتسلسل ودقة العمل المنجز أثناء الصيانة، والمراقبة التشخيصية للمعلمات وتوافر قطع الغيار، والإشراف الميداني، وما إلى ذلك.

إلى الأحداث الرئيسية ثانيةتشمل المجموعات ضبط نظام الصيانة، ومراقبة حالة المنتج بشكل دوري وتحديد العمر المتبقي وحالة ما قبل الفشل باستخدام التشخيص الفني، وإدخال تكنولوجيا الإصلاح الحديثة، وتحليل أسباب الأعطال وتنظيم التعليقات مع المطورين والمصنعين للمنتجات.

تقضي العديد من المنتجات جزءًا كبيرًا من مدة خدمتها في التخزين، على سبيل المثال. لا تتعلق بأداء المهام الأساسية. بالنسبة للمنتجات التي تعمل في هذا الوضع، ترتبط غالبية حالات الفشل بالتآكل، بالإضافة إلى التعرض للغبار والأوساخ ودرجة الحرارة والرطوبة. بالنسبة للمنتجات التي يتم تشغيلها لجزء كبير من الوقت، ترتبط غالبية حالات الفشل بالتآكل أو التعب أو التلف الميكانيكي للأجزاء والتجمعات. في حالة الخمول، يكون معدل فشل العناصر أقل بكثير مما هو عليه في حالة التشغيل. لذلك، على سبيل المثال، بالنسبة للمعدات الكهروميكانيكية، تتوافق هذه النسبة مع 1:10، بالنسبة للعناصر الميكانيكية، هذه النسبة هي 1:30، للعناصر الإلكترونية 1:80.

وتجدر الإشارة إلى أنه مع تعقيد التكنولوجيا وتوسيع مجالات استخدامها، يزداد دور مرحلة تشغيل المعدات في إجمالي تكاليف إنشاء واستخدام الأنظمة التقنية. تكاليف الحفاظ على الحالة التشغيلية من خلال الصيانة الفنية والإصلاحات تتجاوز تكلفة المنتجات الجديدة بالعدد التالي من المرات: الجرارات والطائرات بمقدار 5-8 مرات؛ آلات قطع المعادن بنسبة 8-15 مرة؛ المعدات الراديوية الإلكترونية بنسبة 7-100 مرة.

يجب أن تهدف السياسة الفنية للمؤسسات إلى تقليل حجم وتوقيت أعمال الصيانة والإصلاح من خلال زيادة موثوقية ومتانة المكونات الرئيسية.

يساعد الحفاظ على الجهاز في حالته التي تم تسليمها في الحفاظ على وظائفه، عادة لمدة تتراوح بين 3 و5 سنوات. للحفاظ على موثوقية الماكينة أثناء التشغيل عند مستوى معين، يجب أن يكون حجم إنتاج قطع الغيار 25-30% من تكلفة الماكينة.

نوصي بالقراءة

المعدات الكهربائية

الكلمات القديمة ومعناها

أساسيات الهندسة الكهربائية

مميزات وعيوب مهنة عالم البيئة 5 مهن تتعلق بالبيئة

محرك كهربائي

طيور الغراب: الوصف والصورة والنظام الغذائي وخصائص وخصائص النوع المسؤول في عائلة الغراب

المقابس والمفاتيح

أنواع الطاووس وأوصافها وصورها

القياسات والحسابات

ما هي المؤامرات للأحذية؟

أساسيات الهندسة الكهربائية

تعويذة الحظ السعيد: أن يكون لديك الحظ دائمًا في كل شيء. تعويذة الحظ السعيد على الأقراط.