Надежность эргономика и качество АСОИУ

По структурной схеме надежности технической системы в соответствии с вариантом задания, требуемому значению вероятности безотказной работы системы и значениям интенсивностей отказов ее элементов требуется:
1. Построить график изменения вероятности безотказной работы системы от времени наработки в диапазоне снижения вероятности до уровня 0.1 - 0.2.
2. Определить - процентную наработку технической системы.
3. Обеспечить увеличение - процентной наработки не менее, чем в 1.5 раза за счет:
а) повышения надежности элементов;
б) структурного резервирования элементов системы.
Все элементы системы работают в режиме нормальной эксплуатации (простейший поток отказов). Резервирование отдельных элементов или групп элементов осуществляется идентичными по надежности резервными элементами или группами элементов. Переключатели при резервировании считаются идеальными.
На схемах обведенные пунктиром m элементов являются функционально необходимыми из n параллельных ветвей.
№
,
Интенсивности отказов элементов,  , x10-6 1/ч
вар.
%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
39
90
8.0
3.0
5.0
2.0
2 Расчетная часть
Расчет начинаем с упрощения исходной схемы.
Элементы 1-2 и 3-4 соединены параллельно. Заменяем 1-2 на элемент A, а 3-4 на элемент B.
Рисунок 2.1 – Преобразованная схема
По условию, интенсивности отказов элементов 1-4 равны. Следовательно, вероятность безотказной работы каждой пары элементов одинакова.
Элементы 5-9, 6-10, 7-11, 8-12 соединены последовательно. Заменяем их на элементы C, D, E и F.
Рисунок 2.2 – Преобразованная схема
Интенсивности отказов элементов 5-8 и 9-12 соответственно равны. Значит, что для каждого из этих последовательных соединений вероятность безотказной работы одинакова:
Элементы C-D, E-F соединены параллельно. Заменяем их элементами G и H.
Рисунок 2.3 – Преобразованная схема
Вероятность их безотказной работы одинакова и равна:
Заменяем оставшиеся элементы 13, 14 и 15 на элемент I:
Рисунок 2.4 – Преобразованная схема
Элементы 13,14 и 15 образуют соединение «2 из 3». Интенсивность отказов этих элементов равна. Следовательно, для определения вероятности безотказной работы можно воспользоваться комбинаторным методом:
Элементы A, B, G, H и I образуют мостиковую схему (рис. 2.4). Вероятность ее безотказной работы определяется по теореме разложения:
Учитывая, что pA =pB и pG =pH , получаем:
Согласно расчетам в Microsoft Excel и исходным данным наименее надежными элементами являются 1-4 и 9-12.
Наработку необходимо увеличить с γ=0,07973805*106 ч. до 0,119607075*106 ч.
Повышение надежности системы можно провести двумя способами:
1) Заменой малонадежных элементов на более надежные.
2) Структурным резервированием элементов.
Первый способ
Заменяем элементы 1-4, имеющие λ=8*10-6 1/ч, на элементы с λ=4*10-6 1/ч; элементы 9-12 с λ=5*10-6 1/ч на элементы с λ=3*10-6 1/ч. Новые значения рассчитаны в Excel.
При этом вероятность безотказной работы системы вырастет с 0,7199967 до 0,9061834.
Второй способ
Используем постоянно включенный резерв. Подключаем параллельно дополнительные элементы:
Рисунок 2.5 – Система с резервированием
При этом увеличивается вероятность безотказной работы каждого из квазиэлементов A, B, G и H. Новые значения рассчитаны в Excel.
При этом вероятность безотказной работы системы вырастет с 0,7199967 до 0,9235133.

Расчет вероятности безотказной работы системы
Элемент
i
Наработка t, x 106 ч
x10-6 ч-1
0,01
0,045
0,08
0,115
0,15
0,185
0,22
0,255
0,0797381
0,1196071
Исходная система
1, 2, 3, 4
8
0,9231163
0,6976763
0,5272924
0,398519
0,3011942
0,2276377
0,1720449
0,1300287
0,5283986
0,3840984
5, 6, 7, 8
3
0,9704455
0,8737159
0,7866279
0,7082204
0,6376282
0,5740723
0,5168513
0,4653339
0,7872463
0,6984992
9, 10, 11, 12
5
0,9512294
0,7985162
0,67032
0,5627049
0,4723666
0,3965314
0,3328711
0,279431
0,6711986
0,5498909
13, 14, 15
2
0,9801987
0,9139312
0,8521438
0,7945336
0,7408182
0,6907343
0,6440364
0,6004956
0,8525903
0,7872463
A, B
-
0,9940889
0,9086004
0,7765476
0,6382207
0,5116705
0,4034565
0,3144903
0,24315
0,7775921
0,6206652
C, D, E, F
-
0,9231163
0,6976763
0,5272924
0,398519
0,3011942
0,2276377
0,1720449
0,1300287
0,5283986
0,3840984
G, H
-
0,9940889
0,9086004
0,7765476
0,6382207
0,5116705
0,4034565
0,3144903
0,24315
0,7775921
0,6206652
I
-
0,9988393
0,9790516
0,9408803
0,8906988
0,8332956
0,7722238
0,7100781
0,6487135
0,9412175
0,8834678
P
0,99993
0,9830731
0,899071
0,7437079
0,5591191
0,3885224
0,2540314
0,1586875
0,9
0,7199967
Повышение надежности заменой малонадежных элементов
(1, 2, 3, 4)'
4
0,9607894
0,8352702
0,726149
0,6312836
0,5488116
0,4771139
0,4147829
0,3605949
0,7269103
0,6197567
(9, 10, 11, 12)'
3
0,9704455
0,8737159
0,7866279
0,7082204
0,6376282
0,5740723
0,5168513
0,4653339
0,7872463
0,6984992
(A, B)'
-
0,9984625
0,9728641
0,9250057
0,8640483
0,7964291
0,7265901
0,657521
0,5911612
0,925422
0,855415
(C, D, E, F)'
-
0,9417645
0,7633795
0,6187834
0,5015761
0,4065697
0,329559
0,2671353
0,2165357
0,6197567
0,4879012
(G, H)'
-
0,9966086
0,9440107
0,8546739
0,7515736
0,6478404
0,5505088
0,4629093
0,3861836
0,855415
0,7377548
P'
0,9999861
0,9960727
0,9723562
0,9161476
0,8273495
0,7159142
0,5956128
0,4788057
0,9726461
0,9061834
Повышение надежности с помощью резервирования элементов
(A, B)''
-
0,9995455
0,9723677
0,8943723
0,7823966
0,6587525
0,5392523
0,4324287
0,3415622
0,8951121
0,7663671
(G, H)''
-
0,9998025
0,9867518
0,9445993
0,8761783
0,7910178
0,6986427
0,6063852
0,5190968
0,9450225
0,8657045
P''
0,9999998
0,9990464
0,9852233
0,9340052
0,8325726
0,6923442
0,5388721
0,3960116
0,9854358
0,9235133
Рисунок 2.6 – Графики

Вывод: по полученным графикам видно, что замена элементов более эффективна для повышения надежности, если систему планируется использовать в течение продолжительного времени. Если же критичным является надежная работа системы в первое время, то резервирование предпочтительней. Но разница не столь значительна, как в первом случае.

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать полную версию