Теория надежности как наука и техническая дисциплина (стр. 1 из 8)

ТЕОРИЯ НАДЕЖНОСТИ

Теория надежности — наука, изучающая закономерности отказов технических систем.

Изучает:

• критерии и показатели надежности технических систем различного назначения;

• методы анализа надежности в процессе проектирования и эксплуатации технических систем;

• методы синтеза технических систем;

• пути обеспечения и повышения надежности технических систем ;

• научные методы эксплуатации техники, обеспечивающие ее высокую надежность.

ТЕОРИЯ НАДЕЖНОСТИ

Теория надежности как наука и техническая дисциплина имеет ряд особенностей:

-трудный для изучения предмет - широкое использование математики;

-случайный характер отказов и восстановлений. Эта особенность приводит к тому, что любые решения задач надежности имеют вероятностный характер;

-трудность математического моделирования объектов из-за отсутствия достоверных данных о надежности элементов системы, в частности, данных о законах распределения отказов и восстановлений;

-трудность, а во многих случаях невозможность статистических испытаний из-за технических и экономических ограничений;

-сложность современных систем и, как результат, большие размерности уравнений;

-необходимость применения компьютерных технологий решения практических задач.

ТЕОРИЯ НАДЕЖНОСТИ

Процессы, протекающие в сложных технических системах, в смысле их надежности, закономерны и не зависят от вида техники.

Разработанные в теории надежности методы анализа, синтеза, способы повышения надежности и научные методы эксплуатации техники являются общими для любых технических систем.

Технические системы с позиции надежности — это объект системного анализа.

Надежность технических систем зависит от многих факторов; критерии и показатели надежности устанавливаются в зависимости от вида технических систем и их применения; обеспечение надежности в процессе эксплуатации определяется системой обслуживания, квалификацией обслуживающего персонала, экономическими соображениями.

Надежностью называется свойство технического объекта сохранять свой характеристики (параметры) в определенных пределах при данных условиях эксплуатации.

Надежность — понятие объективное, независимое от нашего сознания.

Термины и определения

Элемент — объект (материальный, информационный), обладающий рядом свойств, внутреннее строение (содержание) которого значения не имеет , т.е. рассматриваемый в данной задаче как нечто целое, неделимое.

В теории надежности под элементом понимают элемент, узел, блок, имеющий показатель надежности, самостоятельно учитываемый при расчете показателей надежности системы.

Примеры технических элементов: реле, датчик, линия связи, регулятор, регистрирующий (показывающий) прибор, исполнительный механизм, микроконтроллер, автоматическая система регулирования.

Хк - вектор контролируемых (измеряемых) переменных;

Хнк - вектор неконтролируемых (ненаблюдаемых) переменных;

• У - вектор выходных переменных.

• Каждая переменная y i характеризует то или иное свойство элемента.

Термины и определения

Во время эксплуатации элемента имеют место случайные и регулярные изменения Хк и Хнк, что ведет к вариациям компонент у i вектора Y во времени t.

При проектировании и изготовлении элемента устанавливают диапазон возможных (допустимых) изменений координат вектора Хк при некотором "обычном" уровне помех Хнк.

Термины и определения

Автоматическая система регулирования

Д - датчик; Р - регулятор; ИМ - исполнительный механизм; РО - регулирующий орган; ЛС1 ЛС2 - линии связи; ТОУ - технологический объект управления.

Множества X и Y для АСР

Термины и определения

Система — совокупность связанных между собой элементов, обладающий свойством, отличным от свойств отдельных ее элементов.

Понятия элемента и системы трансформируются в зависимости от решаемой задачи.

Практически любой объект с определенной точки зрения может рассматриваться как система.

Структура системы — взаимосвязи и взаиморасположение составных частей системы, ее устройство.

Расчленение системы на группы элементов может иметь материальную, функциональную, алгоритмическую и другую основу.

Обычно понятие структура связывают с ее графическим отображением.

В зависимости от связей между элементами различают следующие виды структур: последовательные, параллельные, с обратной связью, сетевые и иерархические.

основных понятий и определений

Технический объект в процессе функционирования может находиться в различных состояниях.

Исправность — состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией (НТД).

Технический элемент считается исправным, если при нормальном режиме эксплуатации Хк Î Х имеет место допустимая работа элемента у Î Y , т.е. выполняются все неравенства:

yI - ≤ yI ≤ yI + , i=1,n

Работоспособность — состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения основных параметров, установленных НТД.

Технический элемент считается работоспособным, если при нормальном режиме эксплуатации Хк Î Х имеет место допустимая работа элемента у Î Y , т.е. выполняются все неравенства:

y j - ≤ y j ≤ y j + , j=1,n

основных понятий и определений

Понятие исправности шире, чем понятие работоспособности.

Работоспособный объект обязан удовлетворять лишь тем требованиям НТД, выполнение которых обеспечивает нормальное применение объекта по назначению.

Работоспособная система удовлетворяет только тем требованиям, которые существенны для функционирования, и может не удовлетворять прочим требованиям (например, по сохранности внешнего вида элементов). Система, находящаяся в исправном состоянии, заведомо работоспособна.

Если объект неработоспособен, то это свидетельствует о его неисправности. С другой стороны, если объект неисправен, то это не означает, что он неработоспособен.

основных понятий и определений

Событие, заключающееся в нарушении работоспособности системы, т. е. в переходе ее из работоспособного в неработоспособное состояние, называется отказом .

Событие, заключающееся в переходе системы из исправного в неисправное, но работоспособное состояние, называется повреждением .

Восстановлением называется событие, заключающееся в переходе системы из неработоспособного в работоспособное состояние.

В связи с этим, объекты могут быть:

- невосстанавливаемые, для которых работоспособность в случае возникновения отказа не подлежит восстановлению, т.е. восстановление объекта непосредственно после отказа считается нецелесообразным или невозможным;

- восстанавливаемые, работоспособность которых может быть восстановлена, в том числе и путем замены.

основных понятий и определений

Один и тот же объект в различных условиях применения может быть отнесен к невосстанавливаемым (например, если он расположен в необслуживаемом помещении, куда запрещен доступ персонала во время работы технологического агрегата) и к восстанавливаемым, если персонал сразу же после отказа может начать восстановление.

Само понятие «восстановление» следует понимать не только как корректировку, настройку, пайку или иные ремонтные операции по отношению к тем или иным техническим средствам, но и как замену этих средств.

В принципе подавляющее большинство систем, применяемых для автоматизации технологических процессов, подлежит восстановлению после отказа, после чего они вновь продолжают работу. То же относится к большей части технических средств; к числу невосстанавливаемых можно отнести только такие их элементы, как интегральные схемы, резисторы, конденсаторы и т. п.

основных понятий и определений

Отказ

Отказом называется событие, после возникновения которого характеристики технического объекта (параметры) выходят за допустимые пределы.

Это понятие субъективно, т. к. допуск на параметры объекта устанавливает пользователь.

• По типу отказы подразделяются на:

-отказы функционирования, при которых прекращается выполнение объектом основных функций;

-отказы параметрические , при которых параметры объекта изменяются в недопустимых пределах.

• По своей природе отказы могут быть:

-случайные, обусловленные непредусмотренными перегрузками, дефектами материала, ошибками персонала, сбоями системы управления и т. п.;

-систематические , обусловленные закономерными явлениями, вызывающими постепенное накопление повреждений: усталость, износ, старение, коррозия материалов и т. п.

Отказ

• По виду отказы подразделяются на:

-зависимые отказы нескольких элементов вызваны одной ошибкой (дефектом);

Например, одновременное погасание осветительных ламп в жилом доме может быть вызвано отказом общего предохранителя на все здание.

-независимые отказы разных элементов вызваны разными причинами (ошибками), при этом вероятность одновременных отказов пренебрежимо мала;

-устойчивые отказы не исчезают сами по себе; после устойчивого отказа элемент заменяется на новый или ремонтируется;

-неустойчивые (перемежающиеся) отказы могут самопроизвольно исчезать, а затем возникнуть снова, ибо причина их не устранена.

Отказ

По характеру возникновения отказы могут быть:

- внезапный отказ — отказ, проявляющийся в резком (мгновенном) изменении характеристик объекта.


Copyright © MirZnanii.com 2015-2018. All rigths reserved.