Ministerstvo školství a vědy Ruské federace

Státní vzdělávací instituce

vyšší odborné vzdělání

"Státní technická univerzita v Omsku"

A. V. Fedotov, N. G. Skabkin

Základy teorie spolehlivosti a technické diagnostiky

Poznámky k výuce

Nakladatelství OmSTU

UDC 62-192 + 681,518,54

BBK 30,14 + 30,82

Recenzenti: n. S. Galdin, Dr. Tech. Vědy, prof., Oddělení. PttMiG SibAdi; Yu. P. Kotelevsky, Cand. Tech. Vědy, gen. Ředitel LLC "adl-Omsk"

Fedotov, A.V.

Formulář 34 Základy teorie spolehlivosti a technické diagnostiky: poznámky z přednášky / A. V. Fedotov, N. G. Skabkin. - Omsk: Nakladatelství OmSTU, 2010.- 64 s.

Uvažovány jsou základní pojmy teorie spolehlivosti, kvalitativní a kvantitativní charakteristiky spolehlivosti. Uvažovány jsou matematické základy teorie spolehlivosti, výpočty indikátorů spolehlivosti, základní pojmy, definice a úkoly technické diagnostiky.

Abstrakt lze využít jak pro praktickou konsolidaci teoretických materiálů z předmětu „Diagnostika a spolehlivost automatizovaných systémů“ pro studenty prezenčního studia, tak pro samostudium studentů korespondenčních a distančních forem studia.

Přetištěno rozhodnutím Redakční a publikační rady

Státní technická univerzita v Omsku

UDC 62-192 + 681,518,54

BBK 30,14 + 30,82

© GOU VPO „Stát Omsk

technická univerzita “, 2010

1. Obecná charakteristika spolehlivosti jako vědy

Díky nástupu technologie a jejímu širokému využití ve výrobních procesech je otázka její účinnosti naléhavá. Efektivita používání strojů je spojena s jejich schopností nepřetržitě a efektivně plnit jim přiřazené funkce. Kvůli poruchám nebo poruchám je však kvalita strojů snížena, při jejich práci dochází k nuceným prostojům, jsou potřeba opravy k obnovení provozuschopnosti a požadovaných technických charakteristik strojů.

Tyto okolnosti vedly ke vzniku konceptu spolehlivosti strojů a dalších technických prostředků. Pojem spolehlivosti je spojen se schopností technického zařízení plnit funkce, které jsou mu přiřazeny po požadovanou dobu a v požadované kvalitě. Od prvních kroků ve vývoji technologie bylo úkolem vyrobit technické zařízení tak, aby fungovalo spolehlivě. S rozvojem a komplikací technologie se problém její spolehlivosti stal komplikovanějším a rozvinutějším. K jeho vyřešení bylo nutné vyvinout vědecké základy nového vědeckého směru - vědy o spolehlivosti.

Spolehlivost charakterizuje kvalitu technického zařízení. Kvalita je soubor vlastností, které určují vhodnost výrobku pro jeho zamýšlené použití a jeho spotřebitelské vlastnosti. Spolehlivost je komplexní vlastnost technického objektu, která spočívá v jeho schopnosti provádět stanovené funkce při zachování jeho hlavních charakteristik v rámci stanovených mezí. Koncept spolehlivosti zahrnuje spolehlivost, trvanlivost, udržovatelnost a bezpečnost.

Studium spolehlivosti jako kvalitativního ukazatele charakterizujícího technické zařízení vedlo ke vzniku vědy „Spolehlivost“. Předmětem vědeckého výzkumu je studium příčin poruch objektů, stanovení zákonitostí, jimž se řídí, vývoj metod pro kvantitativní měření spolehlivosti, metody výpočtu a testování, vývoj způsobů a prostředků zvyšování spolehlivost.

Rozlišujte mezi obecnou teorií spolehlivosti a aplikovanou teorií spolehlivosti. Obecná teorie spolehlivosti má tři složky:

1. Matematická teorie spolehlivosti. Určuje matematické zákony, které se řídí poruchami a metodami pro kvantitativní měření spolehlivosti, stejně jako pro technické výpočty indikátorů spolehlivosti.

2. Statistická teorie spolehlivosti. Zpracování statistických informací o spolehlivosti. Statistické charakteristiky spolehlivosti a poruchových vzorců.

3. Fyzikální teorie spolehlivosti. Zkoumání fyzikálních a chemických procesů, fyzikální příčiny poruch, vliv stárnutí a pevnost materiálů na spolehlivost.

Aplikované teorie spolehlivosti jsou vyvíjeny ve specifické oblasti technologie ve vztahu k objektům v této oblasti. Existuje například teorie spolehlivosti řídicích systémů, teorie spolehlivosti elektronických zařízení, teorie spolehlivosti strojů atd.

Spolehlivost souvisí s účinností (např. Nákladovou efektivitou) techniky. Nedostatečná spolehlivost technického zařízení má za následek:

snížená produktivita v důsledku prostojů v důsledku poruch;

snížení kvality výsledků používání technického zařízení v důsledku zhoršení jeho technických charakteristik v důsledku poruch;

náklady na opravu technického zařízení;

ztráta pravidelnosti získávání výsledku (například snížení pravidelnosti přepravy vozidel);

snížení úrovně bezpečnosti používání technického zařízení.

Diagnostika přímo souvisí se spolehlivostí. Diagnostika - výuka o metodách a zásadách rozpoznávání a diagnostiky nemocí. Technická diagnostika zvažuje otázky související s hodnocením skutečného stavu technických systémů. Úkolem diagnostiky je identifikovat a předcházet vznikajícím poruchám technických prostředků za účelem zvýšení jejich celkové spolehlivosti.

Proces technické diagnostiky zajišťuje přítomnost diagnostického objektu, diagnostických nástrojů a lidského operátora. V procesu diagnostiky jsou prováděny měřicí, řídicí a logické operace. Tyto operace provádí operátor pomocí diagnostických nástrojů za účelem zjištění skutečného stavu technického zařízení. Výsledky posouzení slouží k rozhodnutí o dalším použití technických prostředků.

Hodnocení indikátoru spolehlivosti jsou číselné hodnoty indikátorů určené výsledky pozorování objektů v provozu nebo speciálními testy spolehlivosti. Při určování indikátorů spolehlivosti jsou možné dvě možnosti: je známa forma zákona o rozdělení doby provozu ...

Sdílejte svou práci na sociálních médiích

Pokud vám tato práce nevyhovovala, ve spodní části stránky je seznam podobných děl. Můžete také použít tlačítko Hledat

STRÁNKA 2

TEST

„Základy teorie spolehlivosti a diagnostiky“

1. Úkol

Podle výsledků testování produktů na spolehlivost podle plánu [ N v z ] pro hodnocení indikátorů spolehlivosti byly získány následující počáteční údaje:
- 5 vzorových hodnot průměrného času do poruchy (měrná jednotka: tisíc hodin): 4,5; 5,1; 6,3; 7,5; 9.7.
- 5 vzorových hodnot provozní doby před cenzurou (tj. 5 produktů zůstalo v provozním stavu v době, kdy byly testy dokončeny): 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10.0.

Definovat:

- bodový odhad střední doby do selhání;

- s úrovní spolehlivosti nižší limity spolehlivosti a;
- vytvořte následující grafy pro škálování:

distribuční funkce;

pravděpodobnost bezporuchového provozu;

horní mez spolehlivosti;

dolní mez spolehlivosti.

1. Úvod

Výpočetní část praktické práce obsahuje posouzení indikátorů spolehlivosti pro dané statistické údaje.

Hodnocení indikátoru spolehlivosti jsou číselné hodnoty indikátorů určené z výsledků pozorování objektů v provozu nebo speciálních testů spolehlivosti.

Při určování indikátorů spolehlivosti jsou možné dvě možnosti:

Forma zákona o distribuci provozní doby je známá;

Forma distribučního zákona provozní doby není známa.

V prvním případě se používají metody parametrického hodnocení, ve kterých se nejprve odhadnou parametry distribučního zákona zahrnuté ve výpočtovém vzorci indikátoru a poté se určí indikátor spolehlivosti jako funkce odhadovaných parametrů distribučního zákona.

V druhém případě jsou použity neparametrické metody, ve kterých jsou ukazatele spolehlivosti hodnoceny přímo z experimentálních dat.

1. STRUČNÉ TEORETICKÉ INFORMACE

Kvantitativní ukazatele spolehlivosti kolejových vozidel lze určit reprezentativními statistickými údaji o poruchách získaných během provozu nebo v důsledku zvláštních zkoušek, které jsou stanoveny s přihlédnutím ke zvláštnostem konstrukce, přítomnosti nebo nepřítomnosti oprav a dalším faktorům.

Počáteční sada objektů pozorování se nazývá obecná populace. Podle pokrytí populace existují 2 typy statistických pozorování: kontinuální a selektivní. Nepřetržité pozorování, kdy je studován každý prvek sady, je spojeno se značnou investicí peněz a času a někdy to není ani fyzicky proveditelné. V takových případech se uchýlí k selektivnímu pozorování, které je založeno na výběru z obecné populace některé z jejích reprezentativních částí - výběrové populace, které se také říká výběrové. Na základě výsledků studia atributu ve vzorkové populaci je učiněn závěr o vlastnostech atributu v obecné populaci.

Metodu vzorkování lze použít dvěma způsoby:

Jednoduchý náhodný výběr;

Náhodný výběr podle typických skupin.

Rozdělení vzorku do typických skupin (například podle modelů otevřených vozů, podle let stavby atd.) Dává větší přesnost při posuzování charakteristik celé obecné populace.

Bez ohledu na to, jak důkladně je pozorování vzorku nastaveno, počet objektů je vždy konečný, a proto je množství experimentálních (statistických) dat vždy omezené. S omezeným množstvím statistických materiálů lze získat pouze některé odhady ukazatelů spolehlivosti. Navzdory skutečnosti, že skutečné hodnoty indikátorů spolehlivosti nejsou náhodné, jejich odhady jsou vždy náhodné (stochastické), což je spojeno s nahodilostí vzorku objektů z obecné populace.

Při výpočtu odhadu se obvykle hledá zvolit metodu, která je konzistentní, nezaujatá a účinná. Konzistentní je odhad, který s nárůstem počtu objektů pozorování konverguje v pravděpodobnosti ke skutečné hodnotě indikátoru (konv. 1).

Nestranný odhad je odhad, jehož matematické očekávání se rovná skutečné hodnotě indikátoru spolehlivosti (konv. 2).

Odhad se nazývá efektivní, jehož rozptyl je nejmenší ve srovnání s odchylkami všech ostatních odhadů (podmínka 3).

Pokud jsou podmínky (2) a (3) splněny pouze pro N. inklinující k nule, pak se takové odhady nazývají asymptoticky nezaujaté a asymptoticky účinné.

Konzistence, nezaujatost a účinnost jsou kvalitativními charakteristikami hodnocení. Podmínky (1) - (3) umožňují konečný počet objektů N. pozorování zapisují pouze přibližnou rovnost

a ~ â (N)

Hodnocení indikátoru spolehlivosti - ( N. ), vypočteno ze vzorové sady objemových objektů N. se používá jako přibližná hodnota indikátoru spolehlivosti pro celou obecnou populaci. Takovému odhadu se říká bodový odhad.

S přihlédnutím k pravděpodobnostní povaze indikátorů spolehlivosti a významnému rozptylu statistických údajů o poruchách je při použití bodových odhadů indikátorů namísto jejich skutečných hodnot důležité vědět, jaké jsou limity možné chyby a jaká je její pravděpodobnost, že je důležité určit přesnost a spolehlivost použitých odhadů. Je známo, že kvalita bodového odhadu je tím vyšší, čím více statistických materiálů je získáváno. Mezitím samotný bodový odhad nenese žádné informace o množství dat, na kterých byl získán. To určuje potřebu intervalových odhadů indikátorů spolehlivosti.

Počáteční data pro hodnocení indikátorů spolehlivosti jsou stanovena plánem pozorování. Počáteční data pro plán ( N V Z) jsou:

Vybrané hodnoty MTBF;

Vybrané hodnoty provozní doby strojů, které zůstaly v provozu během období pozorování.

Provozní doba strojů (produktů), které zůstaly během testů v provozu, se nazývá provozní doba před cenzurou.

Pravé cenzorování (ořez) je událost, která má za následek ukončení testování nebo pozorování objektu v provozu před výskytem poruchy (mezní stav).

Důvody cenzury jsou:

Načasování začátku a (nebo) konce testování nebo provozu produktů;

Odebrání z testování nebo provozu určitých produktů z organizačních důvodů nebo z důvodu selhání součástí, jejichž spolehlivost není zkoumána;

Přenos produktů z jednoho režimu použití do druhého během testování nebo provozu;

Potřeba posoudit spolehlivost před nástupem selhání všech zkoumaných produktů.

Pracovní doba před cenzurou je pracovní doba objektu od začátku testování do začátku cenzury. Vzorek, jehož prvky jsou střední doba do selhání a před cenzurou, se nazývá cenzurovaný vzorek.

Jednou cenzurovaný vzorek je cenzurovaný vzorek, ve kterém jsou hodnoty celého provozního času před cenzurou navzájem stejné a ne menší než maximální doba provozu do selhání. Pokud nejsou hodnoty doby provozu před cenzurou ve vzorku navzájem stejné, pak je takový vzorek opakovaně cenzurován.

1. Vyhodnocení indikátorů spolehlivosti NEPARAMETRICKÁ METODA

1 ... Provozní doba do selhání a doba provozu před cenzurou jsou uspořádány v obecných řadách variací v pořadí neklesající doby provozu (provozní doby před cenzurou jsou označeny *): 4,0*; 4,5; 5,0*; 5,1; 6,0*; 6,3; 7,5; 8,0*; 9,7; 10,0*.

2 ... Bodové odhady distribuční funkce pro provozní dobu vypočítáme pomocí vzorce:

kde je počet funkčních produktů j th odmítnutí v řadě variací.

3. Vypočítáme bodový odhad střední doby do selhání pomocí vzorce:

kde;

Tisíc. hodina.

4. Bodový odhad doby provozuschopnosti pro provozní dobu tisíce hodin je určen vzorcem:

kde;

5. Bodové odhady počítáme podle vzorce:

6. Na základě vypočtených hodnot vykreslíme grafy funkcí rozdělení času provozu a funkce spolehlivosti.

7. Dolní mez spolehlivosti pro střední dobu do selhání se vypočítá podle vzorce:

Kde je kvantil normálního rozdělení odpovídající pravděpodobnosti. Bere se podle tabulky v závislosti na úrovni spolehlivosti.

Podle stavu úkolu pravděpodobnost spolehlivosti. Z tabulky vybereme odpovídající hodnotu.

Tisíc. hodina.

8 Hodnoty horního limitu spolehlivosti pro distribuční funkci se vypočítají podle vzorce:

kde je kvantil distribuce CHI na druhou s počtem stupňů volnosti. Bráno podle tabulky v závislosti na úrovni spolehlivosti q.

Kudrnaté závorky v posledním vzorci znamenají převzetí celočíselné části čísla uzavřeného v těchto závorkách.

Pro;
pro;
pro;
pro;
pro.

9. Hodnoty dolní meze spolehlivosti pravděpodobnosti operace bez selhání jsou určeny vzorcem:

10. Dolní mez spolehlivosti pravděpodobnosti provozu bez poruchy v dané provozní době tisíc hodin je určena vzorcem:

kde; ...

Respektive

11. Na základě vypočítaných hodnot vykreslíme grafy funkcí horního limitu spolehlivosti a dolního limitu spolehlivosti jako dříve vytvořené modely bodových odhadů a

1. ZÁVĚR O PROVEDENÉ PRÁCI

Při zkoumání výsledků testování spolehlivosti produktů podle plánu [ N v z ] získali hodnoty následujících indikátorů spolehlivosti:

Bodový odhad střední doby do selhání, tisíc hodin;
- bodový odhad pravděpodobnosti provozu bez poruchy za provozní dobu tisíc hodin;
- s úrovní spolehlivosti nižší limity spolehlivosti, tisíc hodin a;

Byly vykresleny nalezené hodnoty distribuční funkce, pravděpodobnost operace bez selhání, horní mez spolehlivosti a dolní mez spolehlivosti.

Na základě provedených výpočtů je možné vyřešit podobné problémy, se kterými se inženýři ve výrobě potýkají (například při obsluze vozů na železnici).

1. Bibliografie
2. Chetyrkin E. M., Kalikhman I. L. Pravděpodobnost a statistika. Moskva: Finance a statistika, 2012 .-- 320 s.
3. Spolehlivost technických systémů: Příručka / Ed. I.A.Ushakova. - M.: Radio and communication, 2005.- 608 s.
4. Spolehlivost strojírenských výrobků. Praktický průvodce přidělováním, ověřováním a ujišťováním. M.: Vydavatelství standardů, 2012. - 328 s.
5. Metodické pokyny. Spolehlivost technologie. Metody hodnocení indikátorů spolehlivosti na základě experimentálních údajů. RD 50-690-89. Vstupte. S. 01.01.91, M.: Vydavatelství norem, 2009 .-- 134 s. Skupina T51.
6. Bolyshev L.N., Smirnov N.V. Tabulky matematické statistiky. Moskva: Nauka, 1983.- 416 s.
7. Kiselev S.N., Savoskin A.N., Ustich P.A., Zainetdinov R.I., Burchak G.P. Spolehlivost mechanických systémů železniční dopravy. Tutorial. M.: MIIT, 2008-119 s.

Další podobná díla, která by vás mohla zajímat. Wshm>
5981.		ZÁKLADNÍ USTANOVENÍ TEORIE SPOLEHLIVOSTI	450,77 kB
	Spolehlivost je vlastnost předmětu stroje zařízení mechanismu součásti k provádění uvedených funkcí při zachování hodnot ukazatelů výkonu v průběhu času v rámci stanovených mezí odpovídajících specifikovaným režimům a podmínkám použití údržby a opravy skladů a. Spolehlivost se nazývá vlastnost objektu nepřetržitě udržovat výkon po určitou dobu nebo po určitou dobu. Hodiny jsou doba trvání nebo množství práce na objektu. Trvanlivost je vlastnost objektu, který má zachovat ...
2199.		Základy technické diagnostiky	96,49 kB
	Interdisciplinární komunikace: Podpora: informatika, matematika, výpočetní technika a programovací systémy MT. je určen stav pacienta; lékařská diagnostika; nebo stav technické diagnostiky technického systému. Technická diagnostika je věda o rozpoznávání stavu technického systému. Jak víte, nejdůležitějším ukazatelem spolehlivosti je absence poruch během provozu technického systému.
199.		Předmět a cíle disciplíny "Základy řízení a technické diagnostiky"	190,18 kB
	Technický stav je soubor vlastností objektu, které se mohou během výroby a provozu měnit, charakterizující stupeň jeho funkční vhodnosti za daných podmínek zamýšleného použití nebo místo jeho závady v případě, že alespoň jeden z vlastnosti nesplňují stanovené požadavky. Za druhé, technický stav je charakteristikou funkční způsobilosti předmětu pouze pro dané podmínky zamýšleného použití. To je dáno skutečností, že v různých podmínkách použití jsou požadavky na spolehlivost objektu ...
1388.		Vývoj a implementace softwaru zaměřeného na stanovení pravděpodobnostních charakteristik spolehlivosti prvků sledováním pravděpodobnostních charakteristik spolehlivosti celého systému	356,02 kB
	Přirozeným přístupem, který se efektivně využívá při studiu SS, je využití logicko-pravděpodobnostních metod. Klasická logicko-pravděpodobnostní metoda je navržena ke studiu charakteristik spolehlivosti strukturně složitých systémů
17082.		ROZVOJ INFORMAČNÍHO SYSTÉMU, TEORIE A METODY DÁLKOVÉ DIAGNOSTIKY KONTAKTNÍ SÍTĚ PARAMETRY ELEKTROMAGNETICKÉHO RÁDIA A OPTICKÉHO ZÁŘENÍ OBLASTI OBVODU	2,32 MB
	Problém zajištění spolehlivého odběru proudu nabývá na významu. Řešení problému zajištění vysoké spolehlivosti CC a kvalitního odběru proudu se provádí ve směru zlepšování a vývoje metod výpočtu, vytváření nových pokročilejších návrhů CC sběrače proudu a jejich interakce. Vědci a inženýři prakticky všech ...
3704.		Základy teorie lodí	1,88 MB
	Manuál pro samostudium Stabilita námořního plavidla Izmail - 2012 Manuál k kurzu Základy teorie plavidla byl vyvinut vedoucím učitelem katedry SViES V. Chimshir Dombrovsky každou otázku. V přílohách jsou materiály příručky uvedeny v pořadí nezbytném pro pochopení studentů předmětu Základy teorie lodi.
4463.		Základy teorie pravděpodobnosti	64,26 kB
	Test, událost. Klasifikace událostí. Klasické, geometrické a statistické definice pravděpodobnosti. Věty o sčítání pravděpodobnosti. Věty o násobení pravděpodobnosti. Vzorec celkové pravděpodobnosti. Bayesovy vzorce. Schéma nezávislých testů. Bernoulliho vzorec
13040.		ZÁKLADY TEORIE ZABEZPEČENÍ	176,32 kB
	Ozvěny toho přetrvávají dodnes, jak je patrné z příkladů a úkolů uvedených ve všech příručkách k teorii pravděpodobnosti, včetně té naší. Shodují se na tom, že kdo jako první vyhraje šest her, získá celou cenu. Předpokládejme, že vzhledem k vnějším okolnostem je hra ukončena dříve, než jeden z hráčů získal cenu, například jeden vyhrál 5 a druhý vyhrál 3 hry. Správná odpověď v tomto konkrétním případě však je, že sekce 7: 1 je spravedlivá.
2359.		Základy teorie chyb	2,19 MB
	Numerické metody řešení nelineárních rovnic v jedné neznámé. Numerické metody řešení soustav lineárních rovnic. Při řešení konkrétního problému může být zdrojem chyb v konečném výsledku nepřesnost počátečních zaokrouhlovacích dat během procesu počítání a také přibližná metoda řešení. V souladu s tím rozdělíme chyby na: chyby v důsledku počátečních informací - fatální chyba; chyby ve výpočtu; chyby metod.
5913.		Základy teorie řízení	578,11 kB
	Lineární automatické systémy. Moderní řídicí systémy R. Řídicí systémy se zpětnou vazbou. Nyquist navrhl kritérium stability pro frekvenční charakteristiky systému v otevřeném stavu a v roce 1936.

Základy teorie spolehlivosti a diagnostiky jsou uvedeny ve vztahu k nejobjemnější složce systému člověk - auto - silnice - prostředí. Jsou zde uvedeny základní informace o kvalitě a spolehlivosti vozu jako technického systému. Jsou uvedeny základní pojmy a definice, jsou uvedeny ukazatele spolehlivosti složitých a rozebraných systémů a metody jejich výpočtu. Pozornost je věnována fyzickým základům spolehlivosti vozidla, metodám zpracování informací o spolehlivosti a metodám testování spolehlivosti. Je ukázáno místo a role diagnostiky v systému údržby a oprav automobilů v moderních podmínkách.
Pro vysokoškoláky.

Pojmy „kvalita“ a „spolehlivost“ strojů.
Život moderní společnosti je nemyslitelný bez použití strojů nejrůznějšího designu a účelu, které transformují energii, materiály, informace, mění život lidí a životního prostředí.
Navzdory obrovské rozmanitosti všech strojů se v procesu jejich vývoje používají k posouzení míry jejich dokonalosti jednotná kritéria.

V podmínkách tržních vztahů vyžaduje vytvoření většiny nových strojů splnění nejdůležitější podmínky konkurenceschopnosti, konkrétně poskytnutí nových funkcí a vysokých technických a ekonomických ukazatelů jejich využití.
Pro efektivní využití strojů je nutné, aby měly vysoké ukazatele kvality a spolehlivosti.

Mezinárodní norma ISO 8402 - 86 (ISO - Standartizace mezinárodní organizace) uvádí následující definici: „Kvalita je soubor vlastností a vlastností produktu nebo služby, které jim dávají schopnost uspokojovat podmíněné nebo předpokládané potřeby.“

OBSAH
Úvodní slovo
Úvod
Kapitola 1. Spolehlivost je nejdůležitější vlastností kvality produktu
1.1. Kvalita produktů a služeb je nejdůležitějším ukazatelem úspěšného působení podniků v dopravním a silničním komplexu
1.2. Pojmy „kvalita“ a „spolehlivost“ strojů
1.3. Spolehlivost a lidské problémy
Kapitola 2. Základní pojmy, termíny a definice přijaté v oblasti spolehlivosti
2.1. Objekty uvažované v oblasti spolehlivosti
2.1.1. Obecné pojmy
2.1.2. Klasifikace technických systémů
2.2. Hlavní stavy objektu (technický systém)
2.3. Přechod objektu do různých stavů. Typy a charakteristiky poruch technických systémů
2.4. Základní pojmy, termíny a definice v oblasti spolehlivosti
2.5. Indikátory spolehlivosti
2.6. Kritéria spolehlivosti pro neobnovitelné systémy
2.7. Kritéria spolehlivosti pro obnovitelné systémy
2.8. Indikátory trvanlivosti
2.9. Ukazatele perzistence
2.10. Indikátory opravitelnosti
2.11. Komplexní ukazatele spolehlivosti
Kapitola 3. Sběr, analýza a zpracování provozních údajů o spolehlivosti produktu
3.1. Cíle a cíle shromažďování informací a hodnocení spolehlivosti strojů
3.2. Zásady shromažďování a systematizace provozních informací o spolehlivosti produktů
3.3. Konstrukce empirické distribuce a statistické odhady jejích parametrů
3.4. Distribuční zákony provozní doby do selhání, nejčastěji používané v teorii spolehlivosti
3.5. Laplaceova transformace
3.6. Interval spolehlivosti a úroveň spolehlivosti
Kapitola 4. Spolehlivost komplexních systémů
4.1. Složitý systém a jeho charakteristiky
4.2. Spolehlivost rozebraných systémů
Kapitola 5. Matematické modely spolehlivosti fungování technických prvků a systémů
5.1. Obecný model spolehlivosti technického prvku
5.2. Obecný model spolehlivosti systému z hlediska integrálních rovnic
5.2.1. Základní notace a předpoklady
5.2.2. Státní matice
5.2.3. Přechodová matice
5.3. Modely spolehlivosti pro neobnovitelné systémy
Kapitola 6. Životní cyklus technického systému a role vědecké a technické přípravy výroby pro zajištění požadavků na její kvalitu
6.1. Struktura životního cyklu technického systému
6.2. Komplexní systém zajištění jakosti produktů
6.3. Hodnocení kvality a řízení spolehlivosti
6.3.1. Mezinárodní standardy kvality řady ISO 9000-2000
6.3.2. Kontrola kvality a její metody
6.3.3. Metody kontroly kvality, analýza vad a jejich příčin
6.4. Technicko -ekonomické řízení spolehlivosti produktů
6.5. Sedm jednoduchých statistických metod pro hodnocení kvality používaných v normách ISO 9000
6.5.1. Klasifikace statistických metod řízení kvality
6.5.2. Datové vrstvení
6.5.3. Grafická prezentace dat
6.5.4. Paretův diagram
6.5.5. Kauzální diagram
6.5.6. Bodový diagram
6.5.7. Kontrolní seznam
6.5.8. Kontrolní karta
Kapitola 7. Fyzická podstata procesů změny spolehlivosti konstrukčních prvků automobilů během jejich provozu
7.1. Důvody ztráty výkonu a typy poškození prvků stroje
7.2. Fyzikálně chemické procesy destrukce materiálů
7.2.1. Klasifikace fyzikálních a chemických procesů
7.2.2. Procesy mechanické destrukce pevných látek
7.2.3. Stárnutí materiálů
7.3. Selhání z hlediska síly
7.4. Tribologická selhání
7.5. Druhy opotřebení automobilových dílů
7.6. Selhání parametrů koroze
7.7. Tabulka opotřebení a metody měření opotřebení automobilových dílů
7.8. Metody stanovení opotřebení částí stroje
7.8.1. Periodické měření opotřebení
7.8.2. Kontinuální měření opotřebení
7.9. Vliv trvalých deformací a stárnutí materiálů na opotřebení dílů
7.10. Posouzení spolehlivosti prvků a technických systémů vozidel při jejich návrhu
7.11. Nejběžnější způsoby a metody zajišťování a předpovídání spolehlivosti používané při tvorbě strojů
Kapitola 8. Systém údržby a oprav strojů
8.1. Systémy údržby a oprav strojů, jejich podstata, obsah a principy konstrukce
8.2. Požadavky na systém údržby a oprav a metody pro stanovení četnosti jejich provádění
8.3. Provoz stroje v extrémních situacích
Kapitola 9. Diagnostika jako metoda monitorování a zajišťování spolehlivosti vozidla během provozu
9.1. Obecné informace o diagnostice
9.2. Základní pojmy a terminologie technické diagnostiky
9.3. Diagnostická hodnota
9.4. Diagnostické parametry, stanovení mezních a přípustných hodnot parametrů technického stavu
9.5. Zásady diagnostiky automobilů
9.6. Organizace diagnostiky automobilů v systému údržby a oprav
9.7. Typy diagnostiky automobilů
9.8. Diagnostika automobilových jednotek během opravy
9.9. Diagnostika stavu skupiny válec-píst
9.10. Koncept diagnostiky technologie v moderních podmínkách
9.11. Technická diagnostika je důležitým prvkem technologické certifikace služeb podniků poskytujících služby
9.12. Řízení spolehlivosti, technického stavu strojů na základě výsledků diagnostiky
9.13. Diagnostika a bezpečnost vozidla
9,14. Diagnostika brzdového systému
9.15. Diagnostika světlometů
9,16. Diagnostika odpružení a řízení
Závěr
Bibliografie.

Odeslání vaší dobré práce do znalostní báze je jednoduché. Použijte níže uvedený formulář

Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci, kteří využívají znalostní základnu při studiu a práci, vám budou velmi vděční.

Publikováno na http://www.allbest.ru/

Federální státní autonomní

vzdělávací instituce

vyšší odborné vzdělání

„SIBERSKÁ FEDERÁLNÍ UNIVERZITA“

Odbor dopravy

Kurzová práce

V disciplíně „Základy teorie spolehlivosti a diagnostiky“

Vyplněno studentem, skupiny FT 10-06 V.V. Korolenko

Zkontrolováno V.V. Kovalenko

Přijal doktor technických věd, prof. N.F. Bulgakov

Krasnojarsk 2012

ÚVOD

1 Analýza výzkumných prací na spolehlivost a diagnostiku

2 Posouzení indikátorů spolehlivosti vozidla

2.2 Odhad bodu

2.3 Intervalové hodnocení

2.5 Testování nulové hypotézy

4 Druhý variační řádek

5 Posouzení indikátorů procesu obnovy

ZÁVĚR

SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ

ÚVOD

spolehlivost bezproblémové obnovení provozu

Teorie a praxe spolehlivosti studuje procesy selhání a způsoby, jak se s nimi vypořádat v jednotlivých částech objektů jakékoli složitosti - od velkých komplexů po elementární detaily.

Spolehlivost - vlastnost objektu udržovat včas v stanovených mezích hodnotu všech parametrů charakterizujících schopnost plnit požadované funkce v určených režimech a podmínkách používání, údržby, oprav, skladování a přepravy.

Spolehlivost je komplexní vlastnost, která v závislosti na účelu předmětu a podmínkách jeho použití spočívá v kombinaci vlastností: spolehlivost, trvanlivost, udržovatelnost a zachování.

Existuje rozsáhlý systém státních norem „Spolehlivost v technologii“ popsaný v GOST 27.001 - 81.

Mezi hlavní patří:

GOST 27.002 - 83. Spolehlivost technologie. Termíny a definice.

GOST 27.003 - 83. Výběr a regulace indikátorů spolehlivosti. Základní ustanovení.

GOST 27.103 - 83. Kritéria pro selhání a mezní stavy. Základní ustanovení.

GOST 27.301-83. Předvídání spolehlivosti produktů během návrhu. Obecné požadavky.

GOST 27.410 - 83. Metody a plány pro statistickou kontrolu indikátorů spolehlivosti na alternativním základě.

1 Analýza výzkumných prací

Tento článek vypráví o vynikajícím inženýrovi a podnikateli A.E. Struve, který byl zakladatelem slavného strojírenského závodu Kolomna (nyní OJSC „závod Kolomna). Zabýval se stavbou 400 železničních nástupišť pro moskevsko-kurskou železnici. Pod jeho vedením byl postaven největší železniční most v Evropě přes Dněpr. Spolu s obchodními loděnicemi, plošinami a mostními konstrukcemi zvládl závod Struve výrobu parních lokomotiv a osobních vozů všech tříd, služebních vozů a tanků.

Článek popisuje činnost E.A. a M.E. Cherepanovs, kteří postavili první parní lokomotivu v Rusku. Parní lokomotiva využívající jako elektrárnu parní stroj je dlouhodobě dominantním typem lokomotivy a hraje obrovskou roli ve vývoji železniční komunikace.

Článek popisuje činnost V. Kh. Balashenka, slavného tvůrce technologie kolejí, oceněného vynálezce, třikrát „čestného železničáře“, laureáta Státní ceny SSSR. Navrhl stroj na odklízení sněhu. Současně vyrobil mobilní dopravník pro nakládání otevřených vozů a lis na ražení ochranných zařízení proti krádeži ze starodávných kolejnic. Vyvinuto 103 strojů na obložení kolejí, které nahradily více než 20 tisíc montérů kolejí.

Článek vypráví o S.M. Serdinově, který se zabýval studií proveditelnosti a přípravou prvních projektů elektrifikovaných úseků, vyvinul vzorky elektrických kolejových vozidel a zařízení pro napájecí zařízení a následně uvedl do provozu první elektrifikované úseky a jejich následný provoz. Později S.M. Serdinov podpořil návrhy na zlepšení energetické účinnosti soustavy střídavého proudu 25 kV, vyvinul a implementoval systém 2x25 kV, nejprve v úseku Vyazma - Orsha a poté na řadě dalších silnic (více než 3 tisíce km).

Článek vypráví o B.S. Jacobi, který byl jedním z prvních na světě, použil elektrický motor, který vytvořil, pro přepravní účely - pohyb lodi (bota) s cestujícími podél Něvy. Vytvořil model elektrického motoru sestávajícího z osmi elektromagnetů uspořádaných ve dvojicích na pohyblivém a nepohyblivém dřevěném bubnu. Poprvé jsem ve svém elektromotoru použil komutátor s rotujícími kovovými kotouči a měděnými páčkami, které při klouzání po kotoučích zajišťovaly odběr proudu

Článek popisuje práci IP Prokofjeva, který vyvinul řadu původních projektů, včetně klenutých pater železničních dílen na stanicích Perovo a Murom (první rámové konstrukce se třemi poli v Rusku), překrytí přistávacího stupně (baldachýn) v oblasti příjezdu a odjezdu vlaků) stanice Kazan v Moskvě. Vypracoval také projekt železničního mostu přes řeku. Kazanka a řada standardních provedení opěrných zdí proměnlivé výšky.

Článek popisuje činnost V.G.Inozemtseva, Ctěného vědce Ruské federace, vynálezce technologie brzd, která se používá dodnes. Vytvořeno ve VNIIZhT jako unikátní laboratorní základna pro studium brzd vlaků velké hmotnosti a délky.

Článek vypráví o F. P. Kochnevovi, doktoru technických věd, profesorovi. Rozvinul vědecké principy organizace osobní dopravy, týkající se volby racionální rychlosti pohybu osobních vlaků a jejich hmotnosti. Velký význam mělo řešení problému racionální organizace osobní dopravy, vývoj systému technických a ekonomických výpočtů pro osobní dopravu.

Článek vypráví o I. L. Peristovi, který založil technologii řízení těžkých nákladních vlaků a zlepšil práci osobní infrastruktury a vytvoření největších sítí seřaďovacích komplexů. Byl hlavním iniciátorem nebývalé rekonstrukce moskevských nádraží.

Článek popisuje P. P. Melnikova, vynikajícího ruského inženýra, vědce a organizátora v oblasti dopravy, který staví první dálkovou železnici v Rusku. Stavba trvala téměř 8 let.

Článek popisuje činnost I. I. Rerberga. Je ruský inženýr, architekt, autor projektů pro kyjevské nádraží, organizoval ochranu trati před závějemi pomocí zalesňování. Z jeho iniciativy byl otevřen první impregnační závod v Rusku. Vytvořil mechanické dílny, které zahájily výrobu prvních tuzemských automobilů. Pracoval na zlepšení pracovních a životních podmínek železničářů.

Článek vypráví o ruském inženýrovi a vědci v oblasti strukturální mechaniky a stavby mostů N. A. Belyumbsky, který vyvinul více než 100 projektů velkých mostů. Celková délka mostů postavených podle jeho návrhů přesahuje 17 km. Patří sem mosty přes Volhu, Dněpr, Ob, Kama, Oka, Neva, Irtysh, Belaya, Ufa, Volchov, Neman, Selena, Ingulets, Chu sova yu, Berezina atd.

Článek popisuje činnost S.P.Syromyatnikova, sovětského vědce v oblasti stavby parních lokomotiv a tepelného inženýrství, který rozvinul problematiku návrhu, modernizace a tepelného výpočtu parních lokomotiv. Zakladatel vědeckého designu parních lokomotiv; rozvinul teorii a výpočet tepelných procesů a vytvořil také teorii spalovacího procesu parních lokomotivních kotlů.

Článek popisuje práci VN Obraztsov, která navrhla způsoby řešení problémů spojených s projektováním železničních stanic a uzlů, organizovala plánování třídicích prací na železniční síti a také otázky interakce mezi železničními službami a různými druhy doprava. Je zakladatelem vědy o navrhování stanic a uzlů železničního uzlu.

Článek popisuje činnost P.P. Roterte, vedoucí stavby metra, který organizoval stavbu první etapy moskevského metra. Pro první etapu stavby byly schváleny tyto úseky: Sokolniki - Okhotny Ryad, Okhotny Ryad - Krymskaya Ploshchad a Okhotny Ryad - Smolenskaya Ploshchad. Zajistili výstavbu 13 stanic a 17 pozemních lobby.

2 Posouzení indikátorů spolehlivosti železničních zařízení

78 35 39 46 58 114 137 145 119 64 106 77 108 112 159 160 161 101 166 179 189 93 199 200 81 215 78 80 91 98 216 224

2.1 Odhad střední doby mezi poruchami

Výsledkem statistického zpracování variačních řad jsou charakteristiky vzorku, které jsou nezbytné pro další výpočty.

2.2 Odhad bodu

Bodový odhad střední doby do selhání prvku ATS mezi výměnami je průměr vzorku, tisíc km:

kde Li je i-tým členem variační řady, tisíc km;

N - Velikost vzorku.

Počet členů variační řady je N = 32.

Lav = 1/32 3928 = 122,75

Rozptyl (nezaujatý) bodového odhadu průměrné doby do selhání, (tisíc km) 2:

D (L) = 1/31 (577288 - 482162) = 3068,5745

Průměrná čtvercová odchylka, tisíc km,

S (L) = = 55,39471

Variační koeficient bodového odhadu střední doby do selhání

Parametr tvaru Weibull - Gnedenko v je určen podle tabulky 11 v závislosti na získaném variačním koeficientu V.

Pokud je obtížné určit tvar pomocí variačního koeficientu, vypočítáme tvar podle následujícího algoritmu:

1. Rozdělte získaný variační koeficient na součet dvou čísel a jedno z nich určí hodnotu formuláře v tabulce

V = 0,4512 = 0,44 + 0,0112

2. Zjistíme z tabulky 11 hodnotu formy v pro variační koeficient, rozloženou v součtu a další hodnotu formy v

pro V1 = 0,44 B1 = 2,4234

pro V2 = 0,46 V2 = 2,3061

3. Najděte rozdíl? V a? In pro hodnoty, které jsme našli

V = 0,46 - 0,44 = 0,02

B = 2,4234 - 2,3061 = 0,1173

4. Skládání podílu

5. Najděte hodnotu formuláře v pro variační koeficient V = 0,45128

in = v (0,44) - v = 2, 4234-0, 06568 = 2, 35772

Určíme q při b = 0,90, pro které vypočítáme hladinu významnosti e a vybereme hodnotu (64) z tabulky 12:

Distribuční množství:

Požadovaná přesnost odhadu MTBF:

e = (1-0,9) / 2 = 0,05

Vypočítaná hodnota mezní relativní chyby:

q = ((2 * 32 / 46,595) ^ (1 / 2,3577)) - 1 = 0,1441

2.3 Intervalové hodnocení

S pravděpodobností b lze tvrdit, že střední doba do selhání sběrače L-13U je v intervalu, což je odhad intervalu.

Dolní a horní hranice tohoto intervalu jsou následující:

Lsrn = 122,75 * (1-0,1441) = 105,0617

Lav = 122,75 * (1 + 0,1441) = 140,4382

V důsledku toho získáváme bodové a intervalové odhady střední doby do selhání pantografu L -13U - jednoho z kvantitativních bezpečnostních indikátorů. U neobnovitelných prvků je to zároveň ukazatel trvanlivosti - průměrný zdroj.

2.4 Odhad parametru měřítka zákona Weibull - Gnedenko

Bodový odhad parametru stupnice a Weibullova - Gnedenkova zákona vypočítáme podle vzorce, tisíc km:

kde Г (1 + 1 / в) je gama funkce pro argument x = 1 + 1 / в, který je převzat z tabulky 12, v závislosti na variačním koeficientu V. Najít gama funkci Г (1 + 1 / в), používáme stejným algoritmem, podobně jako odhad parametru tvaru v zákoně Weibull - Gnedenko.

G (1 = 1 / c) = 0,8862

Získáme spodní hranici parametru scale

Horní hranice

2.5 Testování nulové hypotézy

Soulad Weibullova-Gnedenkova zákona s experimentální distribucí kontrolujeme pomocí X2, Pearsonova kritéria shody. Není -li podmínka, není důvod odmítnout nulovou hypotézu

Výpočet X2< Х2табл(,к), (2.9)

kde je hodnota kritéria vypočtena z experimentálních údajů;

Kritický bod (tabulková hodnota) kritéria na úrovni významnosti a počtu stupňů volnosti (viz tabulka 12, dodatek 1).

Hladina významnosti se obvykle považuje za jednu z hodnot řady: 0,1, 0,05, 0,025, 0,02, 0,01.

Počet stupňů volnosti

k = S - 1 - r, (2,10)

kde S je počet dílčích intervalů vzorkování;

r je počet parametrů předpokládaného rozdělení.

S dvouparametrovým Weibullovým-Gnedenkovým zákonem, k = S-3.

Nulová hypotéza je testována pomocí následujícího algoritmu:

S = 1 + 3,32 * lnN (2,11)

Rozdělte rozsah variačních řad na intervaly S, tj. rozdíl mezi největším a nejmenším číslem. Hranice intervalů najdete podle vzorce

kde j - 1,2,…., S.

Určete empirické frekvence, tj. nj je počet členů variačních řad, které spadají do j -tého intervalu. Když dojde k nulovému intervalu (nj = 0), je tento interval rozdělen na dvě části a přičten k sousedním s přepočtem jejich hranic a celkového počtu intervalů.

kde j = 1,2,…, S.

Funkce rozdělení selhání obsažená ve vzorci (14) je určena vzorcem (pro Weibull-Gnedenkův zákon).

3) Určete vypočítanou hodnotu kritéria

Hrasch2 = (2,15)

Zvážíme posouzení kritéria X2 pomocí dříve uvedeného příkladu variační řady.

1) Počet intervalů S = 1 + 3,332 * ln316. Počet stupňů volnosti k = 6 - 3 = 3. Úroveň významnosti se předpokládá 0,1. Tabulková hodnota kritéria X2tabl (0,1; 3) = 6,251 (viz tabulka 12). Dojezd variační řady 224-35 = 189 tisíc km je rozdělen do 6 intervalů: 189/6 = 31,5 tisíce km. Je třeba poznamenat, že první interval začíná nulou a poslední končí nekonečnem.

Tabulka 1 - Výpočet empirických frekvencí

2) Vypočítáme teoretické frekvence podle vzorce (2.13) a určíme vypočítanou hodnotu kritéria X2 vypočítanou podle vzorce (2.15). Pro přehlednost je výpočet shrnut v tabulce 2.

Tabulka 2 - Výpočet X2 - Pearsonovo kritérium shody

3) Výsledkem je, že vypočítaná hodnota kritéria:

Vypočteno X2 = 33,968 - 32 = 1,968

Vypočteno X2 = 1,968 X2tabl = 6,251

Nulová hypotéza je přijata.

3 Posouzení kvantitativních charakteristik spolehlivosti a trvanlivosti

3.1 Vyhodnocení pravděpodobnosti bezporuchového provozu

Vypočítáváme kvantitativní charakteristiky spolehlivosti pomocí příkladu brzdového systému. Pravděpodobnost bezporuchového provozu pantografu L-13U se odhaduje podle zákona Weibull-Gnedenko pomocí vzorce:

P (L) = exp [- (L / a)]. (3.1)

Odhad intervalu je určen nahrazením hodnot a a ve vzorci (3.1), v uvedeném pořadí, místo a.

Tabulka 3 - Bodový odhad pravděpodobnosti bezporuchového provozu brzdového systému před první poruchou

L, tisíc km

Obrázek 1-Graf pravděpodobnosti bezporuchového provozu pantografového sběrače L-13U

3.2 Odhad gama procent střední doby do selhání

Podle GOST 27,002 - 83 gama -procentní provozní doba do selhání Lj, tisíc km, je provozní doba, během níž nenastane selhání prvku ATS s pravděpodobností j. U neobnovitelných prvků je to současně indikátor trvanlivosti - gama - procentní zdroj (provozní doba, během které prvek ATS nedosáhne mezního stavu s danou pravděpodobností j). Pro zákon Weibull - Gnedenko, jeho bodový odhad, tisíc km,

Lj = a * (- ln (j / 100)) 1 / b. (3.2)

Pravděpodobnost j považujeme za 90%. Pak dostaneme:

3.3 Posouzení poruchovosti

Míra selhání (L), tisíc km-1, je podmíněná hustota pravděpodobnosti poruchy sběrače L-13U, stanovená pro uvažovaný časový okamžik, za předpokladu, že před tímto okamžikem nenastala žádná porucha.

Pro zákon Weibull - Gnedenko jeho bodový odhad, odmítnutí, tisíc km,

(L) = in / av * (L) in-1. (3.3)

b = 2,3577; a = 138,1853

Odhad intervalu je určen dosazením hodnot a a a do vzorce (3.3).

Tabulka 4 - Bodový odhad poruchovosti pantografového sběrače L -13U

L, tisíc km

Obrázek 2 - Graf poruchovosti pantografu L -13U

3.4 Odhad hustoty rozdělení poruch

Hustota rozdělení selhání f (L), tisíc km-1, je hustota pravděpodobnosti, že doba provozu pantografu L-13U do selhání bude menší než L. Pro zákon Weibull-Gnedenko:

f (L) = b / a * (L / a) b-1 * (3,4)

f (10) = 2,357 / 138,185 * (10 / 138,185) 2,3577-1 * 0,00048

Tabulka 5 - Hustota rozložení provozní doby do selhání sběrače L -13U

Obrázek 3 - Graf rozložení hustoty poruch pantografu L -13U

4 Pro zjednodušení problému vypočítáme druhou variační řadu pomocí počítačového programu.

Variační rozsah:

54 67 119 14 31 41 68 90 94 112 80 130 146 71 45 148 88 99 113

Výsledkem výpočtu jsou následující tabulky a grafy.

Tabulka 6 - počáteční data pro odhad střední doby do selhání

Tabulka 7 - Výpočet X2 - Pearsonův test shody

Vypočteno X2 = 1,6105 X2tabl = 11,345

Nulová hypotéza je přijata.

Tabulka 8-Bodový odhad pravděpodobnosti bezporuchového provozu pantografového sběrače L-13U

L, tisíc km

Obrázek 4-Graf pravděpodobnosti bezporuchového provozu pantografového sběrače L-13U

Tabulka 9 - Bodový odhad poruchovosti pantografového sběrače L -13U

L, tisíc km

Obrázek 5 - Graf intenzity prvních poruch pantografu L -13U

Tabulka 10 - Hustota rozložení provozní doby do selhání sběrače L -13U

Obrázek 5 - Graf rozložení hustoty poruch pantografu L -12U

Tabulka 11 - Výsledky výpočtu hlavních parametrů 1., 2. variační řady

Index	První řada	Druhá řada

5 Posouzení indikátorů procesu obnovy (graficko-analytická metoda)

Vypočítáme odhad průměrné provozní doby před prvním, druhým zotavením:

Vypočítáme odhad standardní odchylky před prvním, druhým zotavením:

Před prvním, druhým, třetím zotavením vypočítáme funkci distribuční skladby a vypočítaná data zadáme do tabulky.

Výpočet funkcí distribučního složení provozní doby před výměnou prvků pantografu L-13U bude proveden podle vzorce:

kde lcp je střední doba mezi poruchami;

Up - distribuční kvantil;

K - standardní odchylka

Tabulka 12 - Výpočet kompoziční funkce rozdělení provozní doby před výměnou

		l№ср ± Uр? у№к	lІср ± Uр? уІк

Pojďme vytvořit grafickou konstrukci funkcí distribuční kompozice. Vypočítejme hodnoty vedoucí funkce a parametr toku poruch v námi zvolených intervalech. Vypočtená data zadáme do tabulek a vytvoříme grafickou konstrukci (viz obrázek 6).

Výpočet se provádí graficko-analytickou metodou, ukazatele jsou převzaty z výsledného grafu a vloženy do tabulky.

Tabulka 13 - Definice hlavních funkcí

Parametr toku selhání je určen vzorcem:

náhradní hodnoty pro

Vypočítáme parametr toku poruch pro jiné hodnoty najetých kilometrů a výsledek zapíšeme do tabulky.

Tabulka 13 - Stanovení parametru toku obnovy

Obrázek 6-Graficko-analytická metoda pro výpočet charakteristik procesu obnovy ,? (L) a u (L) pantografového sběrače L-13U

ZÁVĚR

V průběhu práce na kurzu byly upevněny teoretické znalosti z oboru "Základy teorie spolehlivosti a diagnostiky", "Základy provozuschopnosti technických systémů". Pro první vzorek byly provedeny následující: odhad průměrného technického zdroje před výměnou prvků vozidla (bodový odhad); výpočet intervalu spolehlivosti pro průměrný technický zdroj vozidla; odhad rozsahu měřítka Weibull-Gnedenkova zákona; vyhodnocení parametrů nulové hypotézy, zhodnocení charakteristik teorie pravděpodobnosti: hustota pravděpodobnosti a funkce rozdělení selhání f (L), F (L); odhad pravděpodobnosti bezporuchového provozu; stanovení potřeby náhradních dílů; hodnocení gama - procentuální doba do selhání; hodnocení poruchovosti; hodnocení indikátorů procesu obnovy (graficko-analytickou metodou); výpočet hlavní funkce obnovy; výpočet parametru toku obnovy; graficko-analytická metoda pro výpočet vedoucí funkce a parametru obnovovacího toku. Druhá variační řada byla vypočítána v počítačovém programu vyvinutém speciálně pro studenty „Model statistického vyhodnocení charakteristik spolehlivosti a účinnosti technologie“.

Systém hodnocení spolehlivosti umožňuje nejen neustále sledovat technický stav kolejových vozidel, ale také řídit jejich výkon. Je usnadněno operační plánování výroby, řízení kvality údržby a oprav kolejových vozidel.

SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ

1 Bulgakov N.F., Burkhiev Ts. Ts. Řízení kvality prevence vozidel. Modelování a optimalizace: Učebnice. příspěvek. Krasnojarsk: IPC KSTU, 2004.184 s.

2 GOST 27.002-89 Spolehlivost technologie. Základní pojmy. Termíny a definice.

3 Kasatkin G.S. Journal„Železniční doprava“ č. 10, 2010.

4 Kasatkin GS Journal „Železniční doprava“ č. 4, 2010.

5 Sadchikov P.I., Zaitseva T.N. Časopis „Železniční doprava“ č. 12, 2009.

6 Prilepko A. I. Časopis „Železniční doprava“ č. 5, 2009.

7 Shilkin P.M. Časopis „Železniční doprava“ č. 4, 2009.

8 Kasatkin G.S. Časopis „Železniční doprava“ č. 12, 2008.

9 Balabanov V.I. Časopis „Železniční doprava“ č. 3, 2008.

10 Anisimov P.S. Časopis „Železniční doprava“ č. 6, 2006.

11 Levin B.A. Železniční doprava “č. 3, 2006.

12 X Abstrakt. Stavitel první železnice v Rusku. http://xreferat.ru.

13 Zprávy GZD. Bronzová busta Ivana Rerberga. http://gzd.rzd.ru.

14 Websib. Nikolay Apollonovich Belelyubsky. http://www.websib.ru.

15 Syromyatnikov S. P. Bibliografie vědců SSSR. „Izvestija Akademie věd SSSR. Oddělení technických věd“, 1951, č. 5,64 s.

16 Wikipedie. Zdarma encyklopedie. V.N. Obraztsov. http://ru.wikipedia.org.

17 Kasatkin G.S. Kasatkin „Železniční doprava“ č. 5 2010.

18 Zprávy GZD. Vynikající postava v železničním průmyslu. http://www.rzdtv.ru.

19 Metodický manuál „Základy teorie spolehlivosti a diagnostiky“. 2012

Publikováno na Allbest.ru

Podobné dokumenty

Posouzení indikátorů spolehlivosti železničního kola v podvozkovém systému kolejových vozidel. Hustota rozdělení provozní doby. Odhad střední doby do prvního selhání. Základy diagnostiky automatických spojek v železniční dopravě.

semestrální práce, přidáno 28.12.2011


Faktory, které určují spolehlivost letecké technologie. Klasifikace způsobů rezervace. Posouzení indikátorů spolehlivosti řídicího systému vrtulníku Mi-8T. Závislost pravděpodobnosti bezporuchového provozu a pravděpodobnosti poruchy z provozní doby.

práce, přidáno 12/10/2011


Zařízení šnekového soustruhu. Analýza spolehlivosti jeho systému. Výpočet pravděpodobnosti poruchy elektrického a hydraulického zařízení, mechanické části metodou „stromu událostí“. Hodnocení rizik profesionální činnosti leteckého technika drakem letadla a motory.

semestrální práce, přidáno 19. 12. 2014


Stanovení statistických pravděpodobností bezporuchového provozu. Převod hodnot MTBF na statistickou řadu. Vyhodnocení pravděpodobnosti bezporuchového provozu určité jednotky v elektronickém řídicím systému elektrické lokomotivy. Blokové schéma připojení.

test, přidáno 09/05/2013


Zohlednění základů výpočtu pravděpodobnosti bezporuchového provozu stroje. Výpočet střední doby do poruchy, poruchovost. Odhalení spojení při provozu systému sestávajícího ze dvou subsystémů. Převod hodnot doby provozu na statistickou řadu.

test, přidáno 16.10.2014


Výpočet indikátorů provozní spolehlivosti nákladních vozů. Metody shromažďování statistických údajů o důvodech odpojení automobilů pro běžné opravy. Posouzení indikátorů jejich provozní spolehlivosti. Stanovení výhledových hodnot počtu vlaků.

semestrální práce přidána 10/10/2016


Obecné informace o elektrických obvodech elektrické lokomotivy. Výpočet indikátorů spolehlivosti řídicích obvodů. Principy mikroprocesorového systému diagnostiky palubního zařízení. Stanovení účinnosti použití diagnostických systémů při opravě elektrické lokomotivy.

práce, přidáno 14.2.2013


Spolehlivost a její ukazatele. Stanovení zákonitostí změn parametrů technického stavu vozu podle doby provozu (času nebo ujetých kilometrů) a pravděpodobnosti jeho poruchy. Formování procesu obnovy. Základní pojmy diagnostiky a její typy.

semestrální práce, přidáno 22.12.2013


Obecné zásady technické diagnostiky při opravách leteckých zařízení. Aplikace technických měřicích přístrojů a fyzikálních kontrolních metod. Druhy a klasifikace vad strojů a jejich částí. Výpočet provozních ukazatelů spolehlivosti letadel.

práce, přidáno 19.11.2015


Metody statistického zpracování informací o poruchách baterie. Stanovení charakteristik spolehlivosti. Vynesení histogramu experimentálních frekvencí na základě ujetých kilometrů. Nalezení hodnoty Pearsonova kritéria dobroty. Intervalový odhad matematického očekávání.

Profesor T.P. Voskresenskaya

ÚVOD Význam teorie spolehlivosti

v moderní technologii.

Moderní období vývoje technologie je charakterizováno vývojem a implementací složitých technických systémů a komplexů.

Hlavní pojmy, které se v této disciplíně používají, jsou koncepty komplexního dynamického systému a technického zařízení (TC) nebo prvku, který je součástí systému. Složitost obvykle znamená složitost systémy jednotlivých prvků, přičemž se neuvažuje jen o součtu prvků, ale také o jejich interakci. Interakce prvků a jejich vlastností se v průběhu času mění. Složitost interakce prvků a jejich počet jsou dva aspekty konceptu komplexního dynamického systému. Složitost systému není určena ani tak počtem prvků, jako počtem spojení mezi prvky samotnými a mezi systémem a prostředím.

Složité dynamické systémy jsou systémy přesycené vnitřními spojeními prvků a vnějšími spojeními s prostředím.

Definujme komplexní dynamický systém jako formování prvků různé povahy, které mají některé funkce a vlastnosti, které v každém z prvků chybí, a jsou schopné fungovat, staticky korelují v určitém rozsahu s prostředím, a díky tomu , zachovat jejich strukturu během kontinuální změny interagujících prvků podle složitých dynamických zákonů.

Složité dynamické systémy jsou v podstatě nelineární systémy, jejichž matematický popis není v současné fázi vždy možný.

Jakýkoli komplexní dynamický systém je vytvořen k vyřešení konkrétního teoretického nebo výrobního problému. V souvislosti se zhoršováním vlastností systému během provozu existuje potřeba pravidelné údržby, jejímž účelem je zachovat schopnost systému plnit své funkce. Informační procesy mají proto zásadní význam pro komplexní dynamické systémy. Cyklickou povahu informačních procesů zajišťuje mechanismus zpětné vazby. Na základě informací o chování systému je organizováno řízení jeho stavu s přihlédnutím k výsledkům, kterým je upraveno následné řízení systému.

Při navrhování technických systémů je nutné zajistit problémy s údržbou během zamýšleného provozu. Mezi další problémy návrhu a tvorby komplexu:

Soulad se specifikovanými technickými požadavky;

Nákladová efektivita komplexu s přihlédnutím k testům a podmínkám zamýšleného provozu;

Vývoj technických prostředků údržby komplexu a softwaru pro ně;

Zajistěte vhodnost komplexu pro práci v odkazu „člověk - stroj“ atd.

I při navrhování komplexu by tedy měla být pozornost zaměřena na všechny uvedené, propojené problémy jako celek, a ne na každé z nich jednotlivě.

Je možné navrhnout komplex, který splňuje dané technické požadavky, ale nesplňuje ekonomické požadavky, požadavky na údržbu a fungování komplexu ve spojení „člověk-stroj“. V důsledku toho musí být problém vytváření komplexu vyřešen z hlediska systémového přístupu. Podstatu tohoto přístupu lze demonstrovat na jednoduchém příkladu. Předpokládejme, že jsme vybrali jedno auto pro každou ze značek dostupných k prodeji. Poté požádáme skupinu odborníků, aby je prostudovala a vybrala nejlepší karburátor, poté vybrala nejlepší motor, distributor, převodovku atd., Dokud neshromáždíme všechny automobilové díly z různých vozů. Je nepravděpodobné, že bychom dokázali z těchto částí sestavit auto, a pokud to bude možné, bude jen stěží dobře fungovat. Důvodem je, že jednotlivé části do sebe nebudou zapadat. Z toho plyne závěr: je lepší, když části systému do sebe dobře zapadají, i když fungují odděleně a neodpovídají dokonale, než když perfektně fungující části do sebe nezapadají. To je podstata systémového přístupu.

Někdy zlepšení jedné části komplexu vede ke zhoršení technických charakteristik druhé, takže toto zlepšení ztrácí smysl. Systematický přístup k analýze uvažovaných jevů zahrnuje použití sady různých matematických metod, metod modelování a experimentů.

V navrhovaném kurzu je zvažováno řešení konkrétních problémů obsluhy komplexních systémů a jejich prvků analytickou metodou a jsou popsány vlastnosti řešení složitějších problémů provozu metodou statistického modelování. V praxi bude implementace získaných metod vést k analýze komplexu z hlediska systematického přístupu.

Hlavní rysy komplexního systému nebo technického zařízení (TU) jsou následující:

Vlastnit určitou jednotu účelu a podporovat rozvoj optimálních výstupů z dostupné sady vstupů; optimalita výstupů by měla být posouzena podle dříve vyvinutého kritéria optimality;

Provádění velkého počtu různých funkcí, které jsou prováděny mnoha částmi systému;

Složitost fungování, tj. změna jedné proměnné znamená změnu mnoha proměnných a zpravidla nelineárním způsobem;

Vysoký stupeň automatizace;

Schopnost kvantitativně popsat rušení vstupující do systému.

Provoz složité technické specifikace je kontinuální proces, který zahrnuje řadu činností, které vyžadují plánovaný, nepřetržitý dopad na technickou specifikaci, aby byla udržována v provozuschopném stavu. Mezi tyto činnosti patří: běžná údržba, obnova po poruše, skladování, příprava na práci atd. Výše ​​uvedená definice provozu nepokrývá všechny činnosti, které tvoří proces provozování složitých systémů. Provoz v širším smyslu by tedy měl být chápán jako proces používání technických specifikací pro zamýšlený účel a jejich udržování v technicky bezvadném stavu.

Stav technických specifikací je určen souborem hodnot jeho technických charakteristik. Během provozu se technické vlastnosti zařízení průběžně mění. Pro organizaci provozu je důležité rozlišovat mezi stavy technických specifikací, které splňují extrémní nebo přípustné (mezní) hodnoty technických charakteristik, které odpovídají provoznímu stavu, poruše, stavu údržby, skladování, zotavení atd. Například motor je v provozuschopném stavu, pokud poskytuje potřebný tah, za předpokladu, že hodnoty všech ostatních charakteristik jsou v mezích stanovených v technické dokumentaci. Pokud jeho hodnoty specifikací dosáhly příslušných mezí, musí být motor ve stavu údržby. V tomto případě je jeho okamžité použití pro zamýšlený účel nemožné.

Hlavním úkolem teorie provozu je vědecky předpovědět stavy komplexních systémů nebo technické specifikace a pomocí speciálních modelů a matematických metod pro analýzu a syntézu těchto modelů vypracovat doporučení pro organizaci jejich provozu. Při řešení hlavního problému provozu se používá pravděpodobnostně-statistický přístup k předpovídání a řízení stavů složitých systémů a modelování provozních procesů.

Některé otázky teorie provozu, jako je předpovídání spolehlivosti technického zařízení v provozních podmínkách, organizace obnovy technického vybavení během provádění úkolu, diagnostika poruch u složitých systémů, určování požadovaného počtu náhradních prvků atd., získali dostatečný rozvoj v teorii spolehlivosti, teorii obnovy a teorii front., v technické diagnostice a teorii řízení zásob.

1. Základní pojmy a definice

teorie spolehlivosti.

Teorie spolehlivosti - věda o metodách zajišťování a udržování spolehlivosti při návrhu, výrobě a provozu systémů.

Schopnost jakéhokoli produktu nebo systému zachovat během provozu své původní technické vlastnosti je dána jeho spolehlivostí. Fyzický význam spolehlivosti je schopnost technické specifikace zachovat si své vlastnosti v průběhu času.

Provozními charakteristikami jsou také připravenost k použití, obnovitelnost, parametry údržby. Spolehlivost lze určit jako nezávislou provozní charakteristiku technického celku a sloužit jako součást dalších provozních charakteristik.

Pod spolehlivost vlastností technických specifikací se rozumí plnění uvedených funkcí při zachování jeho výkonnostních ukazatelů ve stanovených mezích po požadovanou dobu nebo po požadovanou dobu provozu za určitých provozních podmínek.

Jak vyplývá z definice, spolehlivost závisí na tom, jaké funkce produkt plní v době, během níž musí být zajištěn výkon těchto funkcí, a na provozních podmínkách.

Každý výrobek má mnoho výkonnostních ukazatelů a je nutné v každém případě striktně stanovit, kdy by při určování jeho spolehlivosti měly být brány v úvahu technické parametry nebo vlastnosti technické specifikace.

V tomto ohledu je koncept představen provozuschopnost , který je definován jako stav technických specifikací, ve kterých je schopen provádět uvedené funkce s parametry stanovenými požadavky technické dokumentace. Zavedení konceptu provozuschopnosti je nezbytné ke stanovení technických parametrů a vlastností technických specifikací, které určují výkon uvedených funkcí a přípustné limity jejich změny.

Z definice spolehlivosti také vyplývá, že spolehlivost spočívá ve schopnosti technické specifikace zachovat si v průběhu času své původní technické vlastnosti. I ty nejspolehlivější technické specifikace však nemohou zachovat své původní technické vlastnosti po neomezenou dobu. Nemá proto smysl hovořit o spolehlivosti bez definování konkrétního časového období, během kterého by tyto vlastnosti měly být poskytovány. Skutečná spolehlivost každé TU navíc do značné míry závisí na provozních podmínkách. Jakákoli předem stanovená hodnota spolehlivosti platí pouze pro konkrétní provozní podmínky, včetně způsobů použití technických specifikací.

V teorii spolehlivosti jsou představeny pojmy prvek a systém. Rozdíl mezi nimi je čistě podmíněný a spočívá ve skutečnosti, že při určování spolehlivosti je prvek považován za nedělitelný a systém je prezentován jako sada samostatných částí, jejichž spolehlivost je každá určena samostatně.

Pojmy prvek a systém jsou relativní. Nelze například předpokládat, že letadlo je vždy systém a jeden z jeho motorů je prvek. Motor lze považovat za prvek, pokud je při určování spolehlivosti považován za celek. Pokud je rozdělen na jeho základní části (spalovací komora, turbína, kompresor atd.), Z nichž každá má svou vlastní hodnotu spolehlivosti, pak je motor systémem.

Je mnohem obtížnější kvantifikovat nebo měřit spolehlivost DUT než měřit jakoukoli jeho technickou charakteristiku. Zpravidla se měří pouze spolehlivost prvků, u nichž se provádějí speciální, někdy poměrně složité a zdlouhavé testy nebo se používají výsledky pozorování jejich chování v provozu.

Spolehlivost systémů se vypočítává na základě údajů o spolehlivosti prvků. Jako výchozí bod při určování kvantitativních hodnot spolehlivosti se používají události, které spočívají v poruše technického zařízení a nazývají se poruchy.

Pod odmítnutí rozumí událost, po které technická jednotka přestane (částečně nebo úplně) plnit své funkce. Pojem selhání je v teorii spolehlivosti zásadní a správné pochopení jeho fyzikální podstaty je nejdůležitější podmínkou úspěšného řešení problémů se spolehlivostí.

V některých případech systém pokračuje v plnění uvedených funkcí, ale u některých prvků dochází k porušení technických charakteristik. Tento stav prvku se nazývá porucha.

Porucha - stav prvku, ve kterém v současné době nesplňuje alespoň jeden z požadavků stanovených pro hlavní i vedlejší parametry.

Uvažujme o některých dalších konceptech, které charakterizují provozní vlastnosti technických specifikací. V některých případech je požadováno, aby technické zařízení fungovalo spolehlivě nejen po určitou dobu, ale navzdory přítomnosti poruch během přerušení provozu by si obecně zachovalo schopnost provádět uvedené funkce po dlouhou dobu .

Vlastnost technických specifikací k udržení provozuschopnosti s nezbytnými přerušeními pro údržbu a opravy až do mezního stavu definovaného v technické dokumentaci se nazývá trvanlivost ... Mezními stavy technických podmínek mohou být: porucha, mezní opotřebení, pokles výkonu nebo produktivity, snížení přesnosti atd.

Tu může v důsledku stárnutí ztratit účinnost nejen během provozu, ale také při dlouhodobém skladování. Aby se zdůraznila vlastnost technických specifikací, aby zůstaly během skladování funkční, byl zaveden koncept perzistence, který dává smysl spolehlivosti technických specifikací v podmínkách skladování.

Vytrvalost vlastnost technických specifikací má podmíněné ukazatele výkonu během a po období skladování a přepravy stanovené v technické dokumentaci.

Pojmy životnost, provozní doba a zdroje mají velký význam při určování provozních charakteristik technických podmínek.

Životnost se nazývá kalendářní doba provozu TU do výskytu mezního stavu uvedeného v technické dokumentaci. Pod provozní doba znamená dobu (v hodinách nebo cyklech) nebo objem práce technické specifikace (v litrech, kilogramech, t-km atd.), dokud nedojde k poruše ... Zdroje se nazývá celková doba provozu technických specifikací do mezního stavu uvedeného v technické dokumentaci.

2. Kvantitativní měřítko spolehlivosti komplexních systémů

Pro výběr racionálních opatření zaměřených na zajištění spolehlivosti je velmi důležité znát kvantitativní ukazatele spolehlivosti prvků a systémů. Charakteristikou kvantitativních charakteristik spolehlivosti je jejich pravděpodobnostní a statistická povaha. Proto následují zvláštnosti jejich definice a použití. Jak ukazuje praxe, uvedení do provozu podobných technických specifikací, například automobily, i když jsou vyráběny ve stejném závodě, vykazují odlišnou schopnost udržet si svůj výkon. V průběhu provozu dochází k poruchám technických specifikací v nejvíce neočekávaných, nepředvídaných okamžicích. Nabízí se otázka, existují nějaké vzorce ve vzhledu selhání? Existovat. Pouze pro jejich stanovení je nutné provádět pozorování ne pro jedno, ale pro mnoho provozovaných technických zařízení a pro zpracování výsledků pozorování použít metody matematické statistiky a teorii pravděpodobnosti.

Využití kvantitativního hodnocení spolehlivosti je nezbytné při řešení následujících úkolů:

Vědecké zdůvodnění požadavků na nově vytvořené systémy a produkty;

Zlepšení kvality designu;

Tvorba vědeckých metod testování a kontroly úrovně spolehlivosti;

Zdůvodnění způsobů, jak snížit ekonomické náklady a zkrátit dobu potřebnou pro vývoj produktu;

Zlepšení kvality a stability výroby;

Vývoj nejúčinnějších provozních metod;

Objektivní posouzení technického stavu zařízení v provozu;

V současné době se ve vývoji rozlišuje teorie spolehlivosti dva hlavní směry :

Pokrok v technologii a zlepšování technologie pro výrobu prvků a systémů;

Racionální využití prvků při navrhování systémů - syntéza systémů z hlediska spolehlivosti.

3. Kvantitativní ukazatele spolehlivosti

prvky a systémy.

Mezi kvantitativní ukazatele spolehlivosti prvků a systémů patří:

Faktor spolehlivosti R. G ;

Pravděpodobnost bezporuchového provozu po určitou dobu P ( t ) ;

Střední doba do prvního selhání T srov pro neobnovitelné systémy;

MTBF t Středa pro obnovitelné systémy:

Poruchovost λ( t ) ;

Průměrná doba zotavení τ st ;

μ( t ) ;

Funkce spolehlivosti R. G ( t ).

Definice pojmenovaných veličin:

R. G – pravděpodobnost nalezení výrobku v provozuschopném stavu.

P ( t ) - pravděpodobnost, že za dané časové období ( t ) systém nezklame.

T srov Je matematické očekávání doby provozu systému do prvního selhání.

t Středa je matematické očekávání provozní doby systému mezi postupnými poruchami.

λ( t ) - matematické očekávání počtu selhání za jednotku času; pro jednoduchý proud selhání:

λ( t )= 1/ t Středa .

τ st Je matematické očekávání doby obnovy systému.

μ( t ) - matematické očekávání počtu náhrad za jednotku času:

μ( t ) = 1 / τ prům.

R. G ( t ) - změna spolehlivosti systému v průběhu času.

4. Klasifikace systémů pro účely výpočtu spolehlivosti.

Systémy pro účely výpočtu spolehlivosti jsou klasifikovány podle několika kritérií.

1. Podle zvláštností fungování během období aplikace:

Jednorázové systémy; jde o systémy, jejichž opětovné použití je z jakéhokoli důvodu nemožné nebo nepraktické;

Opakovaně použitelné systémy; Jedná se o systémy, které lze znovu použít a které lze provést poté, co systém provedl funkce, které mu byly přiřazeny v předchozím cyklu používání.

2. Přizpůsobením zotavení po výskytu selhání:

Obnovitelné, pokud jejich výkon, ztracený během selhání, lze obnovit během provozu;

Nelze obnovit, pokud jejich výkon, ztracený při selhání, nelze obnovit.

3. Pro provádění údržby:

Mimo provoz - systémy, jejichž technický stav není během provozu monitorován a nejsou přijímána opatření k zajištění jejich spolehlivosti;

Servisované - systémy, jejichž technický stav je během provozu monitorován a jsou přijímána příslušná opatření k zajištění jejich spolehlivosti.

4. Podle typu implementované údržby:

S pravidelnou údržbou - systémy, ve kterých jsou opatření k zajištění spolehlivosti implementována pouze při provádění plánovaných oprav a preventivních prací v předem stanovených intervalech Že ;

S periodou náhodné údržby - systémy, ve kterých jsou opatření k zajištění spolehlivosti implementována v náhodných intervalech odpovídajících vzhledu poruch nebo systému dosahujícímu maximální stav provozuschopnosti;

Kombinovaná údržba - systémy, ve kterých za přítomnosti plánované údržby a oprav existují položky údržby s náhodným obdobím.

5. Klasifikace systémů podle struktury.

Indikátory spolehlivosti systémů závisí nejen na indikátorech spolehlivosti prvků, ale také na metodách „připojení“ prvků do systému. V závislosti na způsobu „spojování“ prvků do systému se rozlišují bloková schémata: a. sekvenční (hlavní připojení); b. paralelní (redundantní připojení); v. kombinované (v blokovém schématu je hlavní i nadbytečné spojení prvků); viz obr. jeden.

Rýže. 1. Struktury systémů pro účely výpočtu spolehlivosti.

Přiřazení struktury systému k hlavnímu nebo nadbytečnému nezávisí na fyzickém relativním uspořádání prvků v systému; závisí pouze na vlivu selhání prvků na spolehlivost celého systému.

Hlavní struktury systému se vyznačují tím, že selhání jednoho prvku způsobí selhání celého systému.

Redundantní struktury systému jsou ty, u nichž dojde k selhání, když selžou všechny nebo určitý počet prvků tvořících systém.

Redundantní struktury mohou být s obecnou redundancí, redundancí podle skupin prvků a s redundancí po jednotlivých prvcích (viz obr. 2, a., B., C.).

Obrázek 2. Možnosti redundance systému.

Klasifikace systému z hlediska struktury není konstantní, ale závisí na účelu výpočtu. Stejný systém může být primární a nadbytečný; například jaké „připojení“ mají motory čtyřmotorového letadla? Odpověď je dvojí.

Pokud vezmeme v úvahu systém z pohledu technika obsluhujícího letadlo, pak jsou motory „zapojeny“ do série, protože letadlo nelze uvolnit za letu, pokud je vadný alespoň jeden motor; selhání jednoho prvku (motoru) tedy znamená selhání celého systému.

Pokud vezmeme v úvahu stejný systém za letu, pak bude z pohledu pilotů nadbytečný, protože pokud všechny motory selžou, systém zcela selže.

6. Klasifikace poruch a poruch systémů a prvků.

Poruchy jsou různé povahy a jsou klasifikovány podle několika kritérií. Hlavní z nich jsou následující:

- dopad selhání na bezpečnost práce : nebezpečný, bezpečný;

- dopad selhání na provoz hlavního mechanismu : vedoucí k prostojům; snížení výkonu hlavního mechanismu; nevede k prostojům hlavního mechanismu;

- povaha odstranění selhání : naléhavé; není naléhavé; kompatibilní s provozem hlavního mechanismu; nekompatibilní s provozem hlavního mechanismu;

- vnější projev selhání : explicitní (zřejmé); implicitní (skrytý);

- doba odstranění poruchy : krátkodobý; dlouho;

- povaha selhání : náhlé; postupný; závislý; nezávislý;

- příčina selhání : konstrukční; výrobní; provozní; chybný; přírodní;

- čas selhání : během skladování a přepravy; během počátečního období; před první velkou opravou; po generální opravě.

Všechny výše uvedené typy poruch jsou fyzické povahy a jsou považovány za technické.

Kromě nich mohou v systémech sestávajících z autonomních prvků (stroje, mechanismy, zařízení) nastat technologické poruchy.

Technologické - to jsou poruchy spojené s výkonem jednotlivých prvků pomocných operací, které vyžadují zastavení provozu hlavního mechanismu systému.

Technologické poruchy se vyskytují v následujících případech:

Provádění operací předcházejících cyklu hlavního systémového mechanismu;

Provádění operací po cyklu hlavního mechanismu, ale není kompatibilní s prováděním nového cyklu;

Cyklus vývoje hlavního mechanismu systému je kratší než cyklus vývoje pomocného prvku v technologickém postupu;

Technologická operace prováděná jakýmkoli prvkem je neslučitelná s provozem hlavního mechanismu systému;

Přechod systému do nového stavu;

Nesoulad provozních podmínek systému s podmínkami uvedenými v pasových charakteristikách systémových mechanismů.

7. Hlavní kvantitativní závislosti při výpočtu systémů pro spolehlivost.

7.1. Statistická analýza provozu prvků a systémů.

Kvalitativní a kvantitativní charakteristiky spolehlivosti systému jsou získány jako výsledek analýzy statistických údajů o fungování prvků a systémů.

Při určování typu distribučního zákona náhodné proměnné, který zahrnuje intervaly bezporuchového provozu a dobu obnovy, se výpočty provádějí v následujícím pořadí:

Příprava experimentálních dat; tato operace spočívá v tom, že jsou analyzovány primární zdroje o provozu systémů a prvků, aby se identifikovala jasně chybná data; statistický rad je reprezentován ve formě variačních, tj. umístěno tak, jak se náhodná hodnota zvyšuje nebo snižuje;

Vytvoření histogramu náhodné proměnné;

Aproximace experimentální distribuce teoretickou závislostí; ověření správnosti aproximace experimentální distribuce teoretickou pomocí kritérií shody (Kolmogorov, Pearson, omega-square atd.).

Jak ukazují pozorování prováděná v různých oblastech technologie, tok poruch a restaurování je nejjednodušší, tj. má obyčejnost, stacionaritu a absenci následného účinku.

Spolehlivost složitých systémů se zpravidla řídí exponenciálním zákonem, který je charakterizován závislostmi:

Pravděpodobnost provozuschopnosti:

Funkce distribuce provozuschopnosti:

Hustota distribuce provozuschopnosti:

	f (t)

Tyto závislosti odpovídají nejjednoduššímu toku selhání a jsou charakterizovány konstantami:

Poruchovost λ( t ) = konst ;

Míra zotavení μ( t ) = konst ;

MTBF t Středa = 1 / λ ( t ) = konst ;

Doba zotavení τ cf = 1 / μ ( t ) = konst .

Parametry λ( t ), t Středa ; μ( t ) a τ st - jsou získány v důsledku zpracování variačních řad časovým pozorováním činnosti prvků a systémů.

7.2. Výpočet součinitele spolehlivosti prvků.

Koeficient spolehlivosti prvku je určen podle údajů statistického zpracování variačních řad podle vzorců:

nebo (1)

stejně jako z hlediska poruchovosti a obnovy λ( t ) a μ( t ) :

. (2)

V průmyslových dopravních systémech je třeba rozlišovat mezi technickými a technologickými poruchami. Charakteristikou spolehlivosti prvků z technického a technologického hlediska jsou tedy technické koeficienty r T já a technologické r ci spolehlivost prvků. Spolehlivost prvku jako celku je určena závislostí:

r G já = r T já · r ci . (3)

7.3. Výpočet technické spolehlivosti systému.

Spolehlivost hlavního systému (systém prvků zapojených do série) je určena v přítomnosti pouze technických poruch závislostí:

se stejně spolehlivými prvky:

kde n - počet prvků zapojených do série v systému;

Při výpočtu kvantitativních ukazatelů nadbytečných a kombinovaných struktur systémů je nutné znát nejen jejich spolehlivost, ale také nespolehlivost prvku; od spolehlivosti r i a nespolehlivost Qi prvek tvoří celkový součet pravděpodobností rovný jedné, pak:

Qi =(1 - r i ) . (6)

Nespolehlivost nadbytečného systému (s paralelním propojením prvků) je definována jako pravděpodobnost, že všechny prvky systému selhaly, tj .:

(7)

Spolehlivost je určena závislostí:

(8)

Nebo se stejně spolehlivými prvky

, (9)

kde m - počet náhradních prvků.

Stupeň ( m + 1) při výpočtu spolehlivosti systému je to vysvětleno skutečností, že v systému je vyžadován jeden prvek a počet rezervních prvků se může lišit od 1 do m .

Jak již bylo uvedeno, redundance v kombinovaných systémech může být prvek po prvku, skupina prvků a prvek po prvku. Indikátory spolehlivosti systému závisí na typu redundance v kombinovaném systému. Zvažte tyto možnosti pro různé způsoby vývoje systému.

Spolehlivost kombinovaných redundantních systémů s obecnou redundancí (redundance systému) je dána závislostí:

(10)

se stejně spolehlivými prvky (tedy subsystémy):

(11)

Spolehlivost kombinovaných systémů s redundancí podle skupin prvků se určuje postupně; nejprve je určena spolehlivost nadbytečných subsystémů, poté spolehlivost systému sériově propojených subsystémů.

Spolehlivost kombinovaných systémů s redundancí jednotlivých prvků (samostatná) je stanovována postupně; za prvé je určena spolehlivost blokových prvků (prvek rezervovaný jedním, dvěma atd m prvky), pak - spolehlivost systému sériově spojených blokových prvků.

Spolehlivost prvku bloku se rovná:

; (12)

R. Na j pro rezervaci položky po položce se rovná:

; (13)

nebo se stejně spolehlivými prvky:

(14)

Zvážit příklad výpočet spolehlivosti systému bez redundance a s různými formami jejího vývoje (redundance).

Je dán systém skládající se ze čtyř prvků (viz obr. 1.):

	r 1 = 0,95		r 2 = 0,82		r 3 = 0,91		r 4 = 0,79

Obrázek 1. Blokové schéma (hlavního) systému.

Spolehlivost hlavního systému:

0,95 0,82 0,91 0,79 = 0,560.

Spolehlivost kombinovaného systému s obecnou (systémovou) redundancí bude (viz obr. 2):

r 1 = 0,95

r 2 = 0,82

r 3 = 0,91

r 4 = 0,79

r 1 = 0,95

r 2 = 0,82

r 3 = 0,91

r 4 = 0,79

Obrázek 2. Blokové schéma kombinovaného systému s redundancí systému.

1- (1- 0,560) 2 = 1 – 0,194 = 0,806.

Spolehlivost kombinovaného systému při zálohování se skupinami prvků bude záviset na tom, jak jsou prvky seskupeny; v našem příkladu seskupíme prvky následujícím způsobem (viz obr. 3):

r 1 = 0,95

r 2 = 0,82

r 3 = 0,91

r 4 = 0,79

r 1 = 0,95

r 2 = 0,82

r 3 = 0,91

r 4 = 0,79

Obrázek 3. Blokové schéma kombinovaného systému s redundancí podle skupin prvků.

Spolehlivost první podskupiny R. o1 1. a 2. prvku zapojeného do série se bude rovnat:

0,95 0,82 = 0,779;

Spolehlivost blokového prvku první podskupiny:

= 1- (1- 0,779) 2 = 0,951.

Spolehlivost druhé podskupiny R. OP 3. a 4. prvku zapojeného do série se bude rovnat:

0,91 0,79 = 0,719.

Spolehlivost blokového prvku druhé podskupiny:

= 1 – (1 – 0,719) 2 = 0,921.

Spolehlivost systému R. policajt dvou subsystémů zapojených do série se bude rovnat:

0,951 0,921 = 0,876.

Kombinovaná spolehlivost systému R. Na j s redundancí po jednotlivých prvcích se rovná součinu spolehlivosti blokových prvků, z nichž každý se skládá z jednoho prvku systému (viz obr. 4)

r 1 = 0,95

r 2 = 0,82

r 3 = 0,91

r 4 = 0,79

r 1 = 0,95

r 2 = 0,82

r 3 = 0,91

r 4 = 0,79

Obrázek 4. Blokové schéma kombinovaného systému s redundancí po jednotlivých prvcích.

Spolehlivost prvku bloku je určena vzorcem:

;

Pro první položku: r j 1 = 1 – (1 – 0,95) 2 = 0,997;

Pro druhý prvek: r j 2 = 1 – (1 – 0,82) 2 = 0,968;

Pro třetí prvek: r j 3 = 1 – (1 – 0,91) 2 = 0, 992;

Pro čtvrtý prvek: r j 4 = 1 – (1 – 0,79) 2 = 0,956.

Pro systém sériově spojených blokových prvků:

0,997 0,968 0,992 0,956 = 0,915.

Jak ukazuje příklad výpočtu, čím více spojení mezi prvky systému, tím vyšší je jeho spolehlivost.

7.4. Výpočet technické připravenosti systému.

Parametry připravenosti systému v případě technických a technologických poruch jsou určeny vzorcem:

.

kde r G já - technická spolehlivost prvku;

r ci - technologická spolehlivost prvku;

r G já - zobecněná spolehlivost prvku.

Při rezervaci prvků dochází ke změně technické a technologické spolehlivosti různými způsoby: technickou - podle multiplikativního schématu, technologickou - podle aditivního schématu, přičemž maximální technologická spolehlivost se může rovnat jedné.

S dvojitou redundancí prvku tedy získáme jeho spolehlivost blokového prvku:

S libovolným počtem náhradních prvků m:

kde m je počet náhradních prvků.

Dostupnost kombinovaných systémů se určuje podobně jako definice spolehlivosti v případě pouze technických poruch, tj. je určena připravenost blokových prvků a podle jejich indikátorů připravenost celého systému.

7. Formování optimální struktury systému.

Jak ukazují výsledky výpočtů, s vývojem struktury systému se jeho spolehlivost asymptoticky blíží jedné, přičemž náklady na vytvoření systému se lineárně zvyšují. Protože provozní produktivita systému je součinem jeho spolehlivosti nominální (pasovou) produktivitou, překračující nárůst nákladů na tvorbu systému se zpomalujícím růstem jeho spolehlivosti povede k tomu, že náklady na jednotku zvýší se produktivita a další rozvoj struktury systému se stane ekonomicky nevýhodným. Řešení otázky účelné spolehlivosti systému je tedy problémem optimalizace.

Cílová funkce optimalizace systému je následující:

kde jsou celkové náklady na systém; - faktor dostupnosti kombinovaného systému dosažený na základě těchto nákladů.

PŘÍKLAD Počáteční podmínky: hlavní systém formuláře je nastaven (viz obrázek):

Obrázek 5. Struktura hlavního systému, indikátory spolehlivosti

prvky a pomyslné hodnoty prvků.

Je nutné určit optimální poměr redundance třetího prvku systému (ostatní prvky nejsou nadbytečné).

Řešení:

1. Určete spolehlivost hlavního systému:

0,80 · 0,70 · 0,65 · 0,90 = 0,328.

2. Určete náklady na hlavní systém:

С о == 20 + 30 + 12 + 50 = 112 USD

3. Určete jednotkové náklady k dosažení daného faktoru dostupnosti hlavního systému: