Надежность технологических систем. Надежность

2.9. Надежность технологических систем. Надежность

- 66 -

управления технологической системой.

Теория надежности изучает процессы возникновения отказов объектов

и способы борьбы с отказами. Для удобства решения задач часто различа-

ют два вида объектов: элементы и системы. Система предназначена для

самостоятельного выполнения определенной практической задачи. Элемент

является составной частью системы. В принципе систему можно разбить на

любое число элементов, необходимое для исследования надежности. Одна-

ко, деление системы на элементы нельзя считать произвольным. Каждый

элемент должен обладать способностью выполнять в системе определенные

функции и деление системы на элементы должно быть удобным для последу-

ющего использования.

Различают два состояния объектов: работоспособное и неработоспо-

собное. Работоспособным называется состояние объекта, при котором зна-

чения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные

функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или)

конструкторской документации. Состояние объекта, при котором значение

хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять за-

данные функции, не соответствуют требованиям нормативно-технической и

(или) конструкторской документации, называют неработоспособным.

Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособного сос-

тояния объекта, т.е. в переходе в неработоспособное состояние. Обычно

неработоспособным называют состояние объекта, при котором нельзя его

применять. Однако возможны задачи, в которых неработоспособным считают

состояние объекта, при котором он не может продолжать выполнять свое

назначение. Поэтому при оценке надежности необходимо заранее огово-

рить, какое состояние объекта считается неработоспособным, поскольку

это зависит от назначения данного объекта. Например, если погрешность

измерительного прибора больше, чем требуется для применения в данном

технологическом процессе, то его считают неработоспособным, однако его

можно применять в другом процессе с более низкими требованиями.

Когда объект предназначен для выполнения нескольких функций, час-

то находят значения показателей надежности по каждой функции. Возможен

и другой путь: оценивают свойство объекта выполнять все требуемые от

него функции. Отказом считается невыполнение хотя бы одной из функций

независимо от того, возникла ли ситуация, в которой требуется выполне-

ние этой функции.

Отказы можно различать по нескольким признакам.

1. По характеру устранения - окончательные (устойчивые) и переме-

жающиеся (то возникающие, то исчезающие) отказы. Окончательные отказы

являются следствием необратимых процессов в деталях и материалах. При

окончательных отказах для восстановления работоспособности объекта не-

обходимо производить его ремонт (регулировку). Перемежающиеся отказы в

большинстве случаев являются следствием обратимых случайных изменений

режимов работы и параметров объектов. При возвращении режима работы в

допустимые пределы объект сам, обычно без вмешательства человека,

возвращается в работоспособное состояние. Таким образом, перемежающие-

ся отказы существенно отличаются от окончательных причиной возникнове-

ния, внешними проявлениями и последствиями появления. Поэтому иногда

целесообразно различать два показателя надежности: для окончательных

отказов и для перемежающихся.

2. По связи с другими отказами - первичные, т.е. возникшие по лю-

бым причинам, кроме действия отказа, и вторичные, т.е. возникшие в ре-

зультате другого отказа. Например, из-за пробоя конденсатора может

сгореть резистор. При вычислении показателей надежности обычно учиты-

ваются лишь первичные отказы. Отказы являются случайными событиями,

которые могут быть независимыми или зависимыми. Отказы являются зави-

симыми, если при появлении одного из них изменяется вероятность появ-

- 67 -

ления второго отказа. Для независимых отказов вероятность появления

одного из них не зависит от того, произошли другие отказы или нет.

3. По легкости обнаружения отказы могут быть очевидными (явными)

или скрытыми (неявными).

4. Для каждого определенного типа объектов отказы можно различать

по внешним проявлениям. Например, различные отказы конденсаторов можно

разбить на две группы: типа "обрыв" или типа "замыкание".

5. По характеру возникновения можно различать отказы внезапные,

состоящие в резком, практически мгновенном изменении характеристик

объектов, и отказы постепенные, происходящие из-за медленного, посте-

пенного ухудшения качества объектов. Рассмотрим более подробно харак-

тер возникновения отказов. Внезапные отказы обычно проявляются в виде

механических повреждений элементов (поломок, трещин, обрывов, пробоя

изоляции и т.п.), из-за чего эти отказы часто называют грубыми. Вне-

запные отказы получили свое название из-за того, что обычно отсутству-

ют видимые признаки их приближения, т.е. перед отказом обычно не уда-

ется обнаружить количественные изменения характеристик объекта. Посте-

пенные отказы (параметрические, плавные) связаны с износом деталей,

старением материалов и разрегулированием устройств. Параметры объекта

могут достигнуть критических значений, при которых его состояние счи-

тается неработоспособным. Внезапный отказ объекта также является

следствием накопления необратимых изменений материалов. Внезапным от-

каз кажется потому, что не контролируется изменяющийся параметр, при

критическом значении которого наступает отказ объекта, обычно связан-

ный с его механическим повреждением.

Для объектов разного назначения и устройства применяются различ-

ные показатели надежности. В настоящее время можно выделить четыре

группы технических объектов, различающиеся показателями и методами

оценки надежности:

1. невосстанавливаемые объекты, применяемые до первого отказа

(резистор, конденсатор);

2. восстанавливаемые вне процесса применения объекты (автопилот);

3. восстанавливаемые в процессе применения объекты, для которых

недопустимы перерывы в работе (резервированная линия связи);

4. восстанавливаемые в процессе применения объекты, для которых

допустимы кратковременные перерывы в работе (робот, станок).

2.9.1. Показатели надежности невосстанавливаемых объектов.

Для оценки надежности невосстанавливаемых объектов используют ве-

роятностные характеристики случайной величины - наработки Т объекта от

начала его эксплуатации до первого отказа. Под наработкой понимают

продолжительность или объем работы объекта, измеряемые в часах, циклах

или других единицах. Когда наработку на отказ выражают в единицах вре-

мени, иногда используют термин "время безотказной работы", или, что то

же самое, "время до появления отказа".

Полной характеристикой любой случайной величины является ее закон

распределения, т.е. соотношение между возможными значениями случайной

величины и соответствующими этим значениям вероятностям. Распределение

наработки до отказа может быть описано с помощью различных показателей

надежности невосстанавливаемых объектов: функция надежности p(t),

плотность распределения наработки до отказа f(t), интенсивность отка-

зов l(t).

Функцией надежности называют функцию, выражающую вероятность то-

го, что Т - случайная наработка до отказа - будет не менее заданной

наработки (0,t), отсчитываемой от начала эксплуатации, т.е.

p(t)=P{T 7. 0t}. Перечислим некоторые очевидные свойства p(t):

 1. p(0)=1, т.е. можно рассматривать безотказную работу лишь тех

- 68 -

объектов, которые были работоспособны в момент начала работы;

2. p(t) является монотонно убывающей функцией заданной наработки

t;

3. p(t) 76 00 t 76 0+ 7$ 0, т.е. любой объект со временем откажет. Наряду с

p(t) используется и функция ненадежности q(t)=1-p(t)=P{T<t}. Она ха-

рактеризует вероятность отказа объекта на интервале (0,t).

2.9.2. Показатели надежности объектов, восстанавливаемых

вне процесса применения.

Такие объекты могут быть восстановлены лишь после выполнения за-

дания (оборудование самолетов и т.д.). Показатели надежности этих объ-

ектов вычисляются по наработке. Суммарная наработка до возникновения

n-го отказа T 4sn 0=T 41 0+T 42 0+...+T 4n 0, где T 4i 0 - наработка между (i-1) -м и i-м

отказами.

Возможны два пути оценки надежности объектов, восстанавливаемых

вне процесса применения:

Похожие работы

Технологія та автоматизація виробництва блока живлення БП 9/4

Скачать

55995

8

0

... гарантійного ремонту). В конструкції кришки для цього передбачено пломбувальний "стакан", що під час складання виробу на виробництві заповнюється пломбувальною пастою перед загвинчуванням гвинта. 2.2 Технологічний аналіз елементної бази В своєму складі блок живлення БП-9/4 має таку елементну базу: мікросхема, транзистор, діоди, конденсатори, резистори постійні та змінні. Усі перелічені ЕРЕ ...

Анализ технологии изготовления модуля сопряжения цифрового мультиметра с компьютером

Скачать

10356

2

1

... выполнения норм времени, принимаем равным 1. Результаты расчета показателей поточной линии сборки приведены в таблице 1.2. Маршрутное описание технологического процесса производства модуля сопряжения цифрового мультиметра с компьютером представлено в приложении в виде маршрутных карт. Таблица 1.2 – Результаты расчета показателей поточной линии сборки Операция Оборудование Производит

Автоматизация и моделирование технологического процесса

Скачать

36129

1

4

... 0mil 0.0deg (0.0mil,0.0mil) Flash"* Выполнив сверление отверстий в ПП, робот выполняет установку ЭРЭ. После установки ЭРЭ, плату отправляют на пайку волной припоя. 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА   Моделирование – это метод исследования сложных систем, основанный на том, что рассматриваемая система заменяется на модель и проводится исследование модели с целью получения информации об ...

Совершенствование организации управленческого труда в организации

Скачать

128462

1

16

... приведен полный перечень и расчетные формулы используемых для оценки ТК РЭА количественных показателей. 3.2 Разработка информационного обеспечения системы показателей эффективной организации управленческого труда в организации и технологичности конструкции изделий и их составных частей Стандартами ЕСТПП введена система количественных оценок технологичности конструкций, охватывающая всю ...