معرفی
1. بیان مسئله
2. محاسبه شاخص های قابلیت اطمینان
3. محاسبه شاخص های قابلیت اطمینان نیروگاه
4. تجزیه و تحلیل نتایج راه حل
نتیجه
طراحی - توسعه توصیفات یک شی فنی جدید یا مدرن در حجم و ترکیب کافی برای اجرای این شی در شرایط داده شده. چنین توضیحاتی نهایی نامیده می شوند و مجموعه کاملی از مستندات را برای محصول طراحی شده نشان می دهند.
فرآیند طراحی به مراحلی تقسیم می شود که ترکیب و محتوای آن تا حد زیادی توسط ماهیت، نوع و ویژگی های شی طراحی تعیین می شود.
به طور سنتی، مراحل طراحی زیر متمایز می شوند:
مرحله طراحی اولیه یا مرحله کار تحقیقاتی (R&D). هر محصول طراحی شده باید یا در برخی ویژگی ها با آنالوگ ها متفاوت باشد یا آنالوگ نداشته باشد. در هر صورت، تجزیه و تحلیل برآورده شدن نیازهای مشتری مستلزم انجام کار تحقیقاتی یا طراحی است. نتیجه مرحله تحقیق یک مشخصات فنی (TOR) برای طراحی است.
مرحله طراحی اولیه یا مرحله طراحی آزمایشی (R&D).
مرحله طراحی فنی، که شامل صدور مجموعه کاملی از مستندات برای محصول توسعه یافته است.
طراحی و طراحی تکنولوژیک مهمترین جزء ایجاد دستگاه های رادیویی الکترونیکی (REU) است. شاخص های کیفیت REU تا حد زیادی به تکمیل موفقیت آمیز این مرحله بستگی دارد.
هنگام توسعه طرح‌ها و فناوری‌های دستگاه‌های الکترونیکی رادیویی، یک مهندس رادیو-تکنولوژیست باید هنگام انتخاب راه‌حل‌ها و ارزیابی کیفیت آنها به روشهای ریاضی متوسل شود. در این مورد، روش های تحلیلی تجزیه و تحلیل به طور گسترده ای استفاده می شود. در بسیاری از موارد، ارزیابی شاخص های کیفیت با استفاده از روش های صرفاً تحلیلی بسیار دشوار یا حتی غیرممکن است. در این موارد از روش های تجربی استفاده می شود. بنابراین برای یک مهندس رادیو-طراح-تکنولوژیست، هر دو روش ریاضی تحلیلی و تجربی مورد استفاده در انتخاب راه حل های طراحی و فناورانه و ارزیابی کیفیت آنها اهمیت دارد.
بهبود کیفیت REU فرآیند بهبود مستمر سطح فنی محصولات، کیفیت ساخت آنها و همچنین بهبود عناصر تولید و سیستم کیفیت به طور کلی است.
هدف از این کار دوره ارزیابی شاخص های قابلیت اطمینان واحد افزونگی REU با جایگزینی است. با توجه به شرط لازم است از روش محاسبه ارزیابی استفاده شود. برای اجرای این طرح نمودار مدار الکتریکی و داده های اولیه آن صادر شد که قابل توضیح بیشتر است.
قابلیت اطمینان ویژگی یک محصول برای حفظ مداوم یک وضعیت عملیاتی برای یک زمان یا زمان عملیاتی معین است. عملکرد بدون خرابی تجهیزات الکترونیکی ارتباط مستقیمی با قابلیت اطمینان دارد.
قابلیت اطمینان یکی از مهم ترین مشکلات طراحی است و به عنوان توانایی یک محصول برای حفظ در طول زمان، در محدوده های تعیین شده، مقادیر تمام پارامترهایی که مشخص کننده توانایی انجام عملکردهای مورد نیاز در حالت ها و شرایط مشخص است درک می شود. استفاده، نگهداری، ذخیره سازی و حمل و نقل.
قابلیت اطمینان یک ویژگی پیچیده است که بسته به هدف محصول و شرایط استفاده از آن، ممکن است قابلیت اطمینان، دوام، قابلیت نگهداری و ذخیره سازی یا ترکیب خاصی از این ویژگی ها را شامل شود. برای توصیف جنبه‌های مختلف این ویژگی، در عمل از شاخص‌های قابلیت اطمینان استفاده می‌شود که ویژگی‌های کمی یک یا چند ویژگی هستند که قابلیت اطمینان یک محصول را تعیین می‌کنند. از شاخص های قابلیت اطمینان منفرد و پیچیده استفاده می شود. منظور ما از تک شاخصی است که یکی از ویژگی هایی را که قابلیت اطمینان یک محصول را تشکیل می دهد مشخص می کند. یک شاخص پیچیده چندین ویژگی را مشخص می کند که قابلیت اطمینان یک محصول را تشکیل می دهند.
شرط پروژه در دسترس بودن رزرو جایگزین و رزرو دائمی است. افزونگی وارد کردن تعداد بیشتری از عناصر و مدارها به ساختار دستگاه است. سه نوع رزرو وجود دارد:
1. دائمی;
2. تعویض;
3. کشویی.
با افزونگی ثابت، عناصر پشتیبان به طور مداوم به اصلی متصل می شوند و با آنها در حالت الکتریکی یکسان هستند.
مزایای اصلی رزرو دائمی عبارتند از:
سادگی اجرای فنی؛
عدم وجود وقفه حتی کوتاه مدت در عملکرد در صورت خرابی عناصر گره اضافی.
در صورت اضافی بودن با تعویض، در صورت خرابی، عنصر اصلی قطع می شود و یک پشتیبان به جای آن متصل می شود.
رزرو کشویی با جایگزینی عنصر رزرو شده با عنصر رزرو انجام می شود؛ در این حالت، عنصر رزرو باید از نوع اصلی باشد.
در این پروژه دوره، ابتدا زمان تصادفی خرابی را محاسبه می کنیم، شاخص های بدون خرابی را تعیین می کنیم و تأثیر روش اتصال را بر انتخاب روش پشتیبان ارزیابی می کنیم.
1.1 تجزیه و تحلیل کار طراحی
هنگام کار بر روی کار دوره، از داده های اولیه زیر استفاده خواهیم کرد:
الف) نمودار مدار الکتریکی (پیوست 1).
ب) اطلاعات مربوط به پارامترهای عناصر با توجه به فهرست عناصر (پیوست 2).
ج) نوع تاسیسات برقی – چاپ دو رو.
د) تعداد سوراخ های متالایزه شده روی تخته 10% از تعداد کل سوراخ ها باشد.
ه) برای مدارهای منبع تغذیه سیگنال های ورودی و خروجی کانکتورها تهیه کنید.
و) شرایط عملیاتی مطابق با GOST 15150-69 برای دسته عملکرد UHL4.1؛
ز) نوع پذیرش عناصر - پذیرش توسط بخش کنترل کیفیت ("1").
ح) گرمای بیش از حد در منطقه گرم شده نیروگاه. متوسط گرمای هوا در نیروگاه؛
i) زمان عملیات مشخص شده توسط مشتری - ;
j) زمان متوسط گاما-درصدی جالب بین خرابی ها - ;
علاوه بر این، هنگام محاسبه شاخص های قابلیت اطمینان، داده هایی مانند ضریب بار الکتریکی عناصر، که می توان از نقشه های حالت الکتریکی به دست آورد، برای عناصر مربوطه مورد نیاز خواهد بود. همچنین برای تعیین ضرایب بار، پارامترهای برخی از عناصر رادیویی مورد نیاز خواهد بود که می توان از منابع مرجع به دست آورد.
1.2 به دست آوردن داده های از دست رفته
برای مقاومت:
K R = 0.7 (جدول 7.20، ص 157)
K M = 0.7 (جدول 7.21، ص 158)
K E = 2.5 (جدول 7.5، ص 143)
λ OG (λ 6)x10 -6 = 0.132 (جدول 7.9، ص 151)
مقاومت قدرت؛
مقادیر ضرایب ثابت را از جدول 7.19 منبع فوق، c157 انتخاب می کنیم:
A=0.26; B=0.5078; N T = 343; G=9.278; N S = 0.878; J=1; H=0.886.
برای محاسبه ضریب بار الکتریکی یک مقاومت با توان، به توان نامی آن نیاز دارید. از آنجایی که مقاومت های مورد استفاده برای توان 0.125 وات طراحی شده اند، این توان را به عنوان توان اسمی در نظر می گیریم. برای خازن های الکترولیتی:
K C = 0.2С 0.23 (جدول 7.18، p.157);
K R - با فرمول تعیین می شود:
برای محاسبه ضریب بار ولتاژ یک خازن، به حداکثر ولتاژ مجاز آن نیاز دارید. از آنجایی که خازن های مورد استفاده برای ولتاژ تا 25 ولت طراحی شده اند، این ولتاژ را به عنوان ولتاژ نامی در نظر می گیریم.
A=0.59*10 -2 ; B=4.09; N T = 358; G=5.9; N S = 0.55; H=3.
برای خازن های سرامیکی:
K C = 0.4С 0.14 (جدول 7.18، p.157);
K E = 2.5 (جدول 7.5، ص 143);
λ OG (λ 6)x10 -6 = 0.52 (جدول 7.9، ص 151);
K R - با فرمول تعیین می شود:
جایی که t محیط – دمای محیط (بدنه عنصر)، 0 درجه سانتیگراد؛
КН - ضریب بار الکتریکی خازن بر اساس ولتاژ.
برای محاسبه ضریب بار ولتاژ یک خازن، به حداکثر ولتاژ مجاز آن نیاز دارید. از آنجایی که خازن های مورد استفاده برای ولتاژهای تا 50 ولت طراحی شده اند، این ولتاژ را به عنوان ولتاژ نامی در نظر می گیریم.
A، B، N T، G، N S، H - ضرایب ثابت.
مقادیر ضرایب ثابت را از جدول 7.17 منبع فوق، c156 انتخاب می کنیم:
A=5.909*10 -7 ; B=14.3; N T = 398; G=1; N S = 0.3; H=3.
برای دیودها:
K D = 0.6 (جدول 7.15، ص 155);
K U = 0.7 (جدول 7.16، ص 155);
K Ф = 1.5 (جدول 7.17، ص 154);
K E = 2.5 (جدول 7.5، ص 143);
K R - با فرمول تعیین می شود:
جایی که t محیط – دمای محیط (بدنه عنصر)، 0 درجه سانتیگراد؛
A=44.1025; N T = -2138; T M = 448; L=17.7; .
برای ترانزیستورهای KT646B:
K D = 0.5 (جدول 7.15، ص 155);
K U = 0.5 (جدول 7.16، ص 155);
K Ф = 0.7 (جدول 7.17، ص 154);
K E = 2.5 (جدول 7.5، ص 143);
λ OG (λ 6)x10 -6 = 0.728 (جدول 7.9، ص 150);
K R - با فرمول تعیین می شود:
جایی که t محیط – دمای محیط (بدنه عنصر)، 0 درجه سانتیگراد؛
KN - ضریب بار الکتریکی؛
برای محاسبه ضریب بار الکتریکی دیودها، به میانگین جریان رو به جلو نیاز دارید. برای بدست آوردن این پارامتر از دایرکتوری آنلاین استفاده می کنیم. مطابق با آن، جریان رو به جلو دیود مجموعه KD133A 0.5A است.
A، N T، T M، L ضرایب ثابت هستند.
مقادیر ضرایب ثابت را از جدول 7.13 منبع فوق، c154 انتخاب می کنیم:
A=5.2; N T = -1162; T M = 448; L=13.8; .
برای برد مدار چاپی:
K E = 2.5 (جدول 7.5، ص 143).
برای اتصالات لحیم کاری موجی:
K E = 2.5 (جدول 7.5، ص 143);
λ OG (λ 6)x10 -6 = 0.00034 (جدول 7.9، ص 151).
1.3 فرمول بندی مسئله ای که باید حل شود
برای ارزیابی قابلیت اطمینان دستگاه، ابتدا از مشخصه قابلیت اطمینان نمایی استفاده می کنیم. توسط قانون قابلیت اطمینان نمایی تعیین می شود. در این مورد، زمان شکست بر اساس یک مدل نمایی توزیع می شود. با تجزیه و تحلیل احتمال خرابی هر یک از عناصر مدار، یک سری مقادیر به دست می آوریم، یک متغیر تصادفی که احتمال خرابی یک عنصر خاص را بسته به اندازه آن و پارامترهای محیط تأثیرگذار بر آن مشخص می کند. سپس تمام احتمالات شکست را تجزیه و تحلیل می کنیم و کل احتمال شکست را پیدا می کنیم. مطابق با نتیجه به دست آمده، مقادیر محاسبه شده پارامترهای قابلیت اطمینان را پیدا می کنیم:
الف) میانگین زمان بین خرابی ها؛
ب) احتمال عملیات بدون خرابی برای مدت زمان معین.
ج) گاما-درصد میانگین زمان بین خرابی ها.
نموداری از وابستگی نمایی قابلیت اطمینان دستگاه به زمان در شکل 1.1 نشان داده شده است.
شکل 1.1 - نمودار مشخصه قابلیت اطمینان نمایی
با توجه به نمودار مشاهده می شود که با افزایش زمان کارکرد، قابلیت اطمینان دستگاه کاهش می یابد. مدل توزیع نمایی اغلب برای تجزیه و تحلیل پیشینی استفاده می شود، زیرا با استفاده از محاسبات نه چندان پیچیده، به دست آوردن روابط ساده برای انواع مختلف سیستم در حال ایجاد اجازه می دهد. در مرحله تجزیه و تحلیل پسینی (داده های تجربی)، انطباق مدل نمایی با نتایج آزمون باید بررسی شود.
2.1 توضیح مختصری در مورد روش محاسبه شاخص های قابلیت اطمینان
ما قابلیت اطمینان محصول را به صورت زیر محاسبه می کنیم:
1) اجازه دهید مدل های احتمال شکست را برای هر یک از عناصر مدار تعریف کنیم.
2) از جداول ضریب بار عناصر را انتخاب می کنیم.
3) مطابق با پارامترهای مرجع، ضریب حالت عملکرد را محاسبه می کنیم.
4) برای حالت عملکرد دستگاه، ضریب عملکرد را انتخاب کنید.
5) با استفاده از مدل احتمال خرابی، احتمال خرابی هر عنصر را تعیین می کنیم.
6) مقدار کل احتمال شکست را برای کل محصول به عنوان یک کل محاسبه می کنیم.
7) مطابق با نتایج به دست آمده، مقادیر پارامترهای قابلیت اطمینان را محاسبه می کنیم.
2.2 محاسبه قابلیت اطمینان عملیاتی عناصر
عناصر اصلی دستگاه مقاومت ها، خازن ها، مجموعه های دیود، یکسو کننده ها، بردهای مدار چاپی، اتصالات لحیم کاری موجی، کانکتورهای دو پین هستند که بر اساس آنها احتمال خرابی عناصر مدار محاسبه می شود و در جدول 2.1 نشان داده شده است.
جدول 2.1 - مدل های احتمال خرابی عناصر مدار
برای محاسبه احتمال خرابی مقاومت، ضرایبی مانند:
K R ضریبی است که به مقدار مقاومت اسمی بستگی دارد و با افزایش مقاومت اسمی عنصر کاهش می یابد.
K M ضریبی است که به مقدار توان نامی عنصر بستگی دارد و با افزایش حداکثر توان تلف شده توسط عنصر افزایش می یابد.
برای محاسبه احتمال خرابی خازن ضرایبی مانند:
K C ضریبی است که به مقدار ظرفیت اسمی عنصر بستگی دارد و با افزایش مقدار ظرفیت خازن افزایش می یابد.
K E - ضریب بسته به شدت شرایط عملیاتی.
К Р – ضریب حالت کار بسته به بار الکتریکی و دمای بدنه عنصر.
برای محاسبه احتمال خرابی دیودها و ترانزیستورهای مجموعه از ضرایب زیر استفاده می شود:
K Ф - ضریب با در نظر گرفتن حالت عملکردی دستگاه.
K D - ضریب بسته به مقدار حداکثر بار مجاز مجاز.
K U - ضریب بسته به نسبت ولتاژ کاری به حداکثر مجاز.
K E - ضریب بسته به شدت شرایط عملیاتی.
К Р – ضریب حالت کار بسته به بار الکتریکی و دمای بدنه عنصر.
برای محاسبه احتمال خرابی اتصالات لحیم کاری موجی از ضریب زیر استفاده می شود:
K E - ضریب بسته به شدت شرایط عملیاتی.
3.1 شفاف سازی داده های اولیه مورد استفاده برای محاسبه قابلیت اطمینان عملیاتی عناصر
مقادیر عددی ضرایب مورد نیاز برای محاسبه عملکرد بدون خرابی دستگاه در جدول 3.1 آورده شده است.
جدول 3.1 - عوامل بار عنصر
| تعیین موقعیت | مقدار n j | λ گاز خروجی (λ 6)x10 -6 1/h | ||||||||||
| K P | K F | ک دی | KU | K C | ک م | K R | K K | K n | K E | |||
| R1-R5 | 5 | 0,132 | 0,7 | 0,7 | 2,5 | |||||||
| C1-C2 | 2 | 0,52 | 0.2C 0.23 | 2,5 | ||||||||
| C3 | 1 | 0,065 | 0.4C 0.12 | 2,5 | ||||||||
| VD1-VD2 | 2 | 0,728 | 1 | 0,6 | 0,7 | 2,5 | ||||||
| VT1-VT2 | 1 | 0,352 | 0,7 | 0,5 | 0,5 | |||||||
| تخته مدار چاپی | 1 | - | 2,5 | |||||||||
| اتصالات لحیم کاری موجی | 26 | 0,00034 | 2,5 | |||||||||
3.2 انتخاب و توجیه عناصر ES
هنگام محاسبه قابلیت اطمینان عملیاتی REU، فرض می کنیم که طراحی مدار دستگاه "منبع برق" به گونه ای است که همه عناصر در حالت های الکتریکی استاندارد کار می کنند.
در اینجا ویژگی های عناصر اصلی مدار آمده است:
الف) مقاومت ها
جدول 3.2 - ابعاد کلی مقاومت ها
| تایپ کنید | ابعاد، میلی متر | حداکثر ولتاژ کاری | |||
| ن | D | L | د | ||
| S2-34-0.125 W | 6.0 | 2 3 | 28 | 0.60 | 250 |
شکل 3.1 – کدگذاری رنگی مقاومت ها
| رنگ | 1، 2 رقمی فرقه | درجه | دقت |
| سیاه | 0,0 | 1 | |
| رنگ قهوه ای | 1,1 | 10 | +1 (F) |
| قرمز | 2,2 | 100 | +2 (G) |
| نارنجی | 3,3 | 1 به | |
| رنگ زرد | 4,4 | 10 هزار | |
| سبز | 5,5 | 100 هزار | +0.5 (D) |
| آبی | 6,6 | 1M | 0.25+ (C) |
| بنفش | 7,7 | 10 میلیون | +0.10 (V) |
| خاکستری | 8,8 | +0.05 (A) | |
| سفید | 9,9 | ||
| طلا | 0,1 | +5 (J) | |
| نقره | 0,01 | + 10 (K) |
ب) خازن ها
خازن K10-73. مشخصات فنی:
شکل 3.2 - ابعاد کلی خازن ها
جدول 3.3 - پارامترهای فنی خازن ها
جدول 3.4 - ابعاد کلی خازن ها
| WV (SV)، V | 6.3(8) | 10(13) | 16(20) | 25(32) | 35(44) | 50(62) | 63(79) | |||||||
| C، µF | D x L | mA | D x L | mA | D x L | mA | D x L | mA | D x L | mA | D x L | mA | D x L | mA |
| 0.47 | 4×7 | 4 | 4×7 | 5 | ||||||||||
| 1 | 4×7 | 9 | 4×7 | 11 | ||||||||||
| 2.2 | 4×7 | 19 | 4×7 | 21 | ||||||||||
| 3.3 | 4×7 | 24 | 4×7 | 26 | ||||||||||
| 4.7 | 4×7 | 24 | 5×7 | 29 | 5×7 | 33 | ||||||||
| 10 | 4×7 | 29 | 5×7 | 32 | 5×7 | 36 | 6x7 | 44 | ||||||
| 22 | 4×7 | 34 | 5×7 | 38 | 5×7 | 45 | 6x7 | 51 | 6x7 | 60 | 8*7 | 65 | ||
| 33 | 5×7 | 42 | 5×7 | 47 | 6x7 | 60 | 6x7 | 65 | 8*7 | 72 | ||||
| 47 | 5×7 | 50 | 6x7 | 65 | 6x7 | 70 | 8*7 | 78 | ||||||
| 100 | 6x7 | 77 | 6x7 | 87 | 6x7 | 90 | ||||||||
| 220 | 8*7 | 130 | 8*7 | 140 | ||||||||||
خازن KM-50
اطلاعات مربوط به عناصر (اجزا) مدار با جدول 3.2 مطابقت دارد.
جدول 3.2 - عناصر و اجزای موجود در دستگاه
| عنصر، جزء | تعیین موقعیت | تایپ کنید | هدف عملکردی | تعداد | توجه داشته باشید | اندازه عنصر |
| مقاومت | R1-R5 | 5 | 8x3x3 | |||
| خازن | C1-C2 | K10-73 | - | 2 | 5x5x7 | |
| خازن | C3 | KM | صاف کردن | 1 |  25 ولت |
7x2x6 |
| دیودها | VD1-VD2 | KTs407 | یکسو کننده تمام موج | 2 | - | 4x8x4 |
| ترانزیستورها | VT1-VT2 | KT646B | کلید | 2 | - | 9x9x6 |
| سوراخ های فلزی که توسط موج لحیم شده اند | - | - | - | 260 | - | - |
3.3 تعیین ضرایب بار الکتریکی عناصر
ما ضرایب بار الکتریکی عناصر را از یک منبع ادبی تعیین می کنیم:
برای مقاومت K R - با فرمول تعیین می شود:
که در آن t دمای محیط (بدنه عنصر)، 0 درجه سانتیگراد است.
KN - ضریب بار الکتریکی مقاومت بر حسب توان
A، B، N T، G، N S، J، H - ضرایب ثابت.
برای خازن ها K P - با فرمول تعیین می شود:
جایی که t محیط – دمای محیط (بدنه عنصر)، 0 درجه سانتیگراد؛
KN - ضریب بار الکتریکی خازن بر اساس ولتاژ
A، B، N T، G، N S، H - ضرایب ثابت.
برای یک دیود K P - با فرمول تعیین می شود:
جایی که t محیط – دمای محیط (بدنه عنصر)، 0 درجه سانتیگراد؛
KN - ضریب بار الکتریکی
A، N T، T M، L ضرایب ثابت هستند.
برای ترانزیستور K R - با فرمول تعیین می شود:
جایی که t محیط – دمای محیط (بدنه عنصر)، 0 درجه سانتیگراد؛
KN - ضریب بار الکتریکی
A، N T، T M، L ضرایب ثابت هستند.
3.4 نتایج محاسبه قابلیت اطمینان عملیاتی دستگاه
با استفاده از نقشه های حالت های الکتریکی، ضرایب بار الکتریکی عناصر را پیدا می کنیم. ما معتقدیم که داده های به دست آمده با مقادیر نشان داده شده در جدول 2.2 مطابقت دارد.
جدول 2.2 - محاسبه قابلیت اطمینان عملیاتی عناصر دستگاه
| تعیین موقعیت | مقدار n j | KH | λ گاز خروجی (λ 6)x10 -6 1/h | نوع مدل محاسباتی ریاضی | مقدار ضریب تصحیح | n j λ E j ,x10 -6 1/h | ||||||||||||||
| TO IS | K P | K t | K Bldg. | K λ | K F | ک دی | KU | K C | ک م | K R | K K | K n | K E | |||||||
| R1-R5 | 5 | 0,4 | 0,132 | 0,479 | 0,7 | 0,7 | 2,5 | 4,379 | 2,89 | |||||||||||
| C1-C2 | 2 | 0,4 | 0,52 |  |
0,453 | 0.2C 0.23 | 2,5 | 10,4 | 10,825 | |||||||||||
| C3 | 1 | 0,4 | 0,065 | |
0,108 | 0.4C 0.12 | 2,5 | 3,24 | 0,21 | |||||||||||
| VD1-VD2 | 2 | 0,4 | 0,728 | 0,081 | 1 | 0,6 | 0,7 | 2,5 | 4,881 | 7,106 | ||||||||||
| VT1-VT2 | 2 | 0,4 | 0,352 | 0,086 | 0,7 | 0,5 | 0,5 | 2,5 | 4,286 | 4,526 | ||||||||||
| تخته مدار چاپی | 1 | - | - | 2,5 | 2,5 | 3,52*10 -3 | ||||||||||||||
| اتصالات لحیم کاری موجی | 26 | - | 0,00034 | 2,5 | 2,5 | 0,0221 | ||||||||||||||
ما برای هر عنصر یا گروهی از عناصر، حاصل ضرب عوامل تصحیح و مقدار کل نرخ شکست عملیاتی را تعیین می کنیم:
نرخ شکست عملیاتی گروه j کجاست.
n j - تعداد عناصر در گروه j.
ما میزان شکست عملیاتی یک برد مدار چاپی با سوراخ‌های متالیزه را تعیین می‌کنیم.
ما میزان شکست عملیاتی کلی اتصالات لحیم کاری موجی را برای سوراخ هایی که در آن فلزی شدن وجود ندارد تعیین می کنیم:
نرخ اصلی خرابی اتصال کجاست.
K E - ضریب بسته به شدت شرایط عملیاتی؛
ما میزان شکست عملیاتی کلی اتصالات لحیم کاری را تعیین می کنیم:
ما میزان شکست عملیاتی را تعیین می کنیم:
3.5 تعیین شاخص های قابلیت اطمینان نیروگاه ها
ما مقادیر محاسبه شده شاخص های قابلیت اطمینان را پیدا می کنیم:
الف) میانگین زمان بین شکست:
ب) احتمال عملیات بدون خرابی در طول زمان:
ج) درصد گاما MTBF در
4. تجزیه و تحلیل نتایج راه حل
نتایج محاسبات شاخص های قابلیت اطمینان در جدول 4.1 آورده شده است.
جدول 4.1 - شاخص های قابلیت اطمینان دستگاه
| ، h | ، h | ||
پارامتری که احتمال خرابی دستگاه را تعیین می کند که می تواند ناشی از خرابی هر یک از عناصر مدار باشد.
زمانی که پس از آن دستگاه باید به دلیل سایش عناصر از کار بیفتد. پس از این مدت، روند پیری آغاز می شود و احتمال خرابی دستگاه به شدت افزایش می یابد.
درصد احتمال اینکه دستگاه برای یک دوره زمانی معین بدون خرابی کار کند.
مدت زمانی که دستگاه بدون خرابی با احتمال g کار می کند.
هدف از این کار دوره ارزیابی شاخص‌های قابلیت اطمینان یک واحد عملکردی یک REU در حضور افزونگی دائمی و افزونگی با جایگزینی بود. با توجه به شرط لازم بود از روش محاسبه ارزیابی استفاده شود. برای اجرای این طرح نمودار مدار الکتریکی و داده های اولیه آن صادر شد که مشمول شفاف سازی شد.
با محاسبه شاخص های قابلیت اطمینان، متوجه شدم که آنها با موارد مورد نظر مطابقت دارند و دستگاه قادر است بیش از 3000 ساعت کار کند.
بنابراین، در این پروژه دوره، طبق تکلیف، من شاخص های قابلیت اطمینان مدار واحد عملکردی REU را در شرایط داده شده با استفاده از روش محاسبه ارزیابی کردم، تمام محاسبات لازم را انجام دادم و مدارهای لازم را ترسیم کردم.
ادبیات
1. Borovikov S.M. مبانی نظری طراحی، فناوری و قابلیت اطمینان. - Mn.: Design PRO, 1998. 335 p.
2. A.P. یاستربوف. طراحی و تولید تجهیزات رادیویی الکترونیکی. - س-پ.: آموزشی. سود، 1998. –279 ص.
3. دایرکتوری "قابلیت اطمینان محصولات الکترونیکی برای وسایل خانگی." م، 1989
4. http://www.izme.ru/dsheets/diodes/405.html
1.9.1 بیان مسئله مستقیم و معکوس محاسبه شاخص های قابلیت اطمینان (RI).محاسبه PN می تواند 2 مسئله را حل کند: الف) مسئله مستقیم محاسبه PN، ب) مسئله معکوس محاسبه PN. هدف از کار مستقیم محاسبه PN: تعیین مقادیر شاخص های قابلیت اطمینان (RI) سیستم بر اساس مقادیر شناخته شده RI عناصر آن در شرایط عملیاتی معین.
PN ممکن است شامل شاخص‌هایی از قابلیت اطمینان، قابلیت نگهداری، ذخیره‌سازی و دوام باشد. بیایید مشکل را ساده کنیم: ما فقط شاخص های بدون شکست را محاسبه می کنیم، با در نظر گرفتن جریان شکست ساده ترین (مدل شکست با یک توزیع نمایی توصیف می شود، و خرابی ها مستقل از یکدیگر هستند. برای چنین مدلی، یک PN بسیار ساده است. استفاده می شود - میزان شکست λ = 1/T، جایی که تی- میانگین زمان بین شکست.
وظیفه مستقیم محاسبه شاخص های قابلیت اطمینان به شرح زیر است. یک جسم متشکل از چندین قسمت وجود دارد (شکل 1.10). شاخص های قابلیت اطمینان هر جزء شناخته شده است. محاسبه شاخص قابلیت اطمینان کلی شی به عنوان یک کل مورد نیاز است. مثال 1.9.1: یک شی سه قسمتی وجود دارد. MTBF T i(میانگین)
T i= 1/λi(1.25)
هر قسمت به ترتیب برابر با 10 ساعت، 25 ساعت و 40 ساعت است. گاهی اوقات این مشکل را مشکل محاسبه قابلیت اطمینان مستقیم می نامند. در نتیجه محاسبه، شاخص قابلیت اطمینان کلی شی به عنوان یک کل (میانگین زمان بین خرابی ها) 6.1 ساعت بود.
شی به عنوان یک کل λ total = ?
شکل 1.10 – به سوی فرمول بندی مسئله مستقیم محاسبه قابلیت اطمینان
علاوه بر مستقیم، یک مشکل معکوس وجود دارد: توزیع شاخص قابلیت اطمینان کلی شی به عنوان یک کل بین اجزای سازنده آن (شکل 1.11) به طوری که در نتیجه محاسبه مستقیم قابلیت اطمینان بر اساس دریافتی داده های اولیه (شاخص های قابلیت اطمینان هر جزء)، شاخص قابلیت اطمینان کلی که به تازگی محاسبه شده است به عنوان یک کل برابر با شاخص اولیه است که بین اجزای سازنده شی توزیع می شود.
شی به عنوان یک کل λ = λ مجموع
شکل 1.11 – به سوی فرمول بندی مسئله معکوس محاسبه قابلیت اطمینان
مشکل با وجود تعدادی محدودیت و شرایط حل می شود. مثال 1.9.2: یک شی سه قسمتی وجود دارد. شاخص کلی قابلیت اطمینان شی به عنوان یک کل تی(میانگین زمان بین خرابی ها) 6.1 ساعت است. لازم است شاخص کلی قابلیت اطمینان توزیع شود تیجسم به عنوان یک کل 6.1 ساعت بین اجزای تشکیل دهنده اش فاصله دارد. راه حل گزینه 1- هیچ محدودیت یا شرایطی وجود ندارد. در این مورد راه حل های زیادی وجود دارد که یکی از آن ها راه حل «مدت زمان خرابی هر قطعه به ترتیب 10 ساعت، 25 ساعت و 40 ساعت است». راه حل گزینه 2- شرط محدودیت به این شکل فرموله می شود: هر یک از اجزای سازنده پیچیدگی خاص خود را دارد، به عنوان مثال، با تعداد اجزای کوچکتر و تقریباً معادل موجود در آن تعیین می شود.
قسمت 1 قسمت 2
شکل 1.12 - مفهوم پیچیدگی: یک جزء پیچیدگی خاص خود را دارد که با تعداد اجزای کوچکتر به همان اندازه پیچیده موجود در آن تعیین می شود.
توزیع شاخص های قابلیت اطمینان باید این پیچیدگی را طبق این اصل در نظر بگیرد: هر چه پیچیدگی بیشتر باشد، زمان توزیع بین خرابی ها باید کمتر باشد. مثال 1.9.3.بخش اول شامل تقریباً 100 جزء به همان اندازه پیچیده است، دومی - تقریباً 200، سومی - تقریباً 500. لازم است شاخص قابلیت اطمینان کلی شیء به عنوان یک کل، 6.1 ساعت، بین اجزای سازنده آن در حضور شرط محدودیت فوق راه حل در بند 1.9.4 است. راه حل گزینه 3- شرط محدودیت به این صورت فرموله شده است: جزء اول (مغز) باید 10 برابر (از نظر میزان شکست) مؤلفه سوم (بازوها و پاها) و 2 برابر مؤلفه دوم (قلب) قابل اعتمادتر باشد. ). راه حل در بند 1.9.4 است.
ساده ترین راه محاسبه شاخص های قابلیت اطمینان CTS (مجموعه ای از ابزارهای فنی) است، زیرا قابلیت اطمینان CTS از دهه 1940 ارزیابی شده است، و قابلیت اطمینان نرم افزار (نرم افزار) - تنها از دهه 1980، بنابراین، روش های محاسبه قابلیت اطمینان CTS نسبت به نرم افزار توسعه یافته تر است. علاوه بر این، برای سهولت محاسبه، توصیه می شود قانون توزیع شکست نمایی را در نظر بگیریم.
1.9.2 محاسبه قابلیت اطمینان CTS با اتصال سری عناصر در مفهوم قابلیت اطمینان.اتصال متوالی عناصر در مفهوم قابلیت اطمینان به این معنی است که شکست هر یک از عناصر منجر به شکست CTS به عنوان یک کل می شود. این بدان معنی است که احتمال عملیات بدون خرابی وجود دارد 
سیستم های نرخ شکست 
، شامل نعناصر، هر کدام منعددی که دارای نرخ شکست است برابر است با حاصل ضرب احتمالات یکسان عناصر، یعنی.
جایگزینی فرمول (1.25) برای احتمال عملیات بدون خرابی با یک مدل شکست نمایی (جدول 1.1)
عبارت (1.27) را می توان به راحتی به فرم تبدیل کرد
(1.28)
برای در نظر گرفتن تأثیر شرایط عملیاتی، فرمول (1.28) به فرم تکمیل شده است
(1.29)
در این مورد، در (1.29) ضریب عملیاتی است که به پارامترهای عملکرد عنصر بستگی دارد. جداول وابستگی ضرایب نامگذاری شده به پارامترهای عملیاتی و همچنین مقادیر عناصر مختلف CTS در آورده شده است. به عنوان مثال، برای خازن های سرامیکی، بخشی از جدول مورد نیاز به شکل زیر است:
جدول 1.2 - وابستگی به دما و بار الکتریکی
جدول مقادیر کوچکتر از . آنجا در ص. 62 ضرایب عملیاتی داده شده است (همچنین در حجم کمتر از ) با در نظر گرفتن نه تنها بار الکتریکی و تأثیر دما (اثر آرنیوس)، بلکه اصلاح محل نصب تجهیزات (آزمایشگاه یا دفتر، شرایط میدانی، روی هواپیما یا کشتی دریایی). هنگام محاسبه، باید قابلیت اطمینان اتصالات لحیم شده (لحیم کاری) و همچنین اتصالات چین خوردگی را در نظر گرفت، که برای تجهیزاتی که در حین ساخت تحت چرخه حرارتی قرار گرفته اند، می توان برای لحیم کاری برابر فرض کرد. من=10 -8 1/hour، و برای اتصالات چین دار من= 2 10 -8 1 / ساعت.
مثال 1.9.4محاسبه قابلیت اطمینان CTS داده های اولیه برای محاسبه قابلیت اطمینان یک دستگاه محاسباتی، به دست آمده بر اساس تجزیه و تحلیل داده های طراحی، به شکل زیر است:
جدول 1.3 - داده های اولیه برای محاسبه قابلیت اطمینان یک دستگاه محاسباتی
برای محاسبه، استفاده از فرمول (1.29) و کتاب مرجع توصیه می شود. تعداد جیره ها باید با جمع اتصالات لحیم کاری برای هر یک از عناصر جدول محاسبه شود. 1.3، مقدار آنها را فراموش نکنید. در نتیجه محاسبه ای که داریم 
= 1/h و MTBF KTS 
= 1/... =...(h).
نتایج به دست آمده در نتیجه محاسبه قابلیت اطمینان CTS و CS به عنوان یک کل توسط توسعه دهنده همراه با مشتری تجزیه و تحلیل می شود. اگر از الزامات قابلیت اطمینان مشخص شده به دست آمده در نتیجه محاسبه فراتر رود، مشتری و توسعه دهنده 2 گزینه برای کار بیشتر دارند. گزینه 1 موافقت با الزامات قابلیت اطمینان کمتر است. گزینه دوم - در صورت وجود بودجه و زمان، بر اساس چنین تحلیلی، می توان تصمیم گرفت که نمودار مدار الکتریکی CTS را از نظر الف) انتخاب یک CTS قابل اعتمادتر ب) سبک کردن بارها (شرایط عملیاتی) در شرایط کاری مجدد انجام دهد. که عناصر منفرد عمل می کنند
مثال 1.9.5محاسبه قابلیت اطمینان CTS داده های اولیه برای محاسبه قابلیت اطمینان هواپیما، به دست آمده بر اساس تجزیه و تحلیل اسناد طراحی و داده های کار، به شکل زیر است:
جدول 1.4 - داده های اولیه برای محاسبه قابلیت اطمینان CS
| نام آیتم | تعداد | MTBF، هزار. ساعت | میزان شکست، (1/h)*10 -6 | نرخ کل شکست در هر خط، (1/h)*10 -6 | توجه داشته باشید |
| 1. کامپیوتر از Ostagon Systems | 17,5 | 57,1 | |||
| 2. منبع تغذیه ثانویه PW -250 f. پورتول | |||||
| 3. کنترلر 5815 هارد دیسک f. سیستم های اوستاگون | 71,5 | ||||
| 4. HDD نوع WDE18300/AV f. وسترن دیجیتال | |||||
| 5. اضافه کنید. اجزای کامپیوتر f. سیستم های اوستاگون، از جمله آداپتور شبکه 5500 | 2,97 | ||||
| 6. آداپتور ویدئویی 2430 | 2,94 | ||||
| 7. برد رابط سریال 5554 | 1,33 | ||||
| 8. کارت ورودی/خروجی چند منظوره با پورت موازی و پورت صفحه کلید | 1,34 | ||||
| 9. نظارت کنید | 27,2 | 36,8 | |||
| 10، 11. ماوس و صفحه کلید | ≈0 | در صورت خرابی بلافاصله با موارد کاربردی جایگزین می شود | |||
| جمع | 430 1/h = 2330 h |
1.9.3 محاسبه قابلیت اطمینان CTS با اتصال موازی عناصر در مفهوم قابلیت اطمینان.به روشی مشابه، قابلیت اطمینان CTS هنگام اتصال موازی عناصر CTS قابل محاسبه است. اتصال موازی به این معنی است که خرابی هیچ یک از عناصر منجر به خرابی کل CTS نمی شود. شکست CTS به عنوان یک کل زمانی رخ می دهد که همه عناصر شکست بخورند. نشان دادن این موضوع با مثالی از یک سیستم پردازش اطلاعات دو کاناله آسان است (شکل 1.12).
شکل 1.12 – سیستم پردازش اطلاعات دو کاناله
هر کانال یک عنصر از سیستم است. اگر یکی از کانال ها خراب شود، سیستم از طریق کانال دوم که به پردازش اطلاعات ادامه می دهد، عملکرد خود را از دست نمی دهد. در این مورد، احتمال کل شکست 
برای سیستمی متشکل از دو عنصر که هر کدام احتمال خرابی دارند 
مساوی با
(1.30)
جایگزینی به (1.30) مقادیر 
، و 
یافت شده از (1.5)، به دست می آوریم:
برای مثال، به راحتی می توان روی دو دایره متقاطع با قطرهای مختلف نشان داد که فرمول (1.25) عملیات منطقی را اجرا می کند. و((محصول منطقی یا برای مجموعه ها S1و S2تقاطع آنها S3 = S1 S2/ مجموعه تمام عناصر موجود در S1، و در S2/)، و فرمول (1.32) یک عملیات منطقی است یا(جمع منطقی یا اتحاد S3 = S1 S2، S1 + S2مجموعه ها / مجموعه ای از تمام عناصر موجود در هر دو S1، یا در S2، یا در S1، و در S2/).
تجزیه و تحلیل مفاهیم "ارتباط سریال و موازی عناصر SCS از نظر قابلیت اطمینان".ماهیت مفاهیم "اتصال سریال عناصر SCS به معنای قابل اعتماد" و "اتصال موازی عناصر SCS به معنای قابل اعتماد" در بند 1 بیان شده است. مقایسه روش های محاسبه قابلیت اطمینان برای اتصال سریال و موازی عناصر نشان می دهد. که:
1) محاسبات برای اتصال سری عناصر ساده تر و واضح تر از محاسبات برای اتصال موازی است.
2) تخمین شاخص قابلیت اطمینان بدست آمده با فرض اتصال سریال عناصر کمتر از اتصال موازی خواهد بود، بنابراین تخمین اول را به عنوان حداقل برآورد عملکرد بدون خرابی در نظر می گیریم و دومی را به عنوان حداکثر.
3) انتخاب یک یا نوع دیگری از اتصال عناصر به معنای قابلیت اطمینان بستگی به ارائه معیارهای شکست در مستندات دارد. اگر معیار خرابی SCS ثبت شده، به عنوان مثال در پاسپورت SCS، خرابی هر یک از عناصر SCS باشد (در این حالت، SCS به کار خود ادامه می دهد، اما با کارایی کمتر)، پس فقط «اتصال سری عناصر SCS در مفهوم قابلیت اطمینان” باید استفاده شود. اگر ثبت معیار خرابی در گذرنامه SCS شامل الزامات کارایی نباشد (به عنوان مثال، یک SCS با تنها 2 کامپیوتر یا کانال عملیاتی در نظر گرفته می شود)، باید از "اتصال موازی عناصر SCS در مفهوم قابلیت اطمینان" استفاده شود.
1.9.4 راه حل های مشکل معکوس محاسبه شاخص های قابلیت اطمینان. در بند 1.9.1، 2 مشکل معکوس محاسبه شاخص های قابلیت اطمینان حل نشده باقی مانده است. آنها را می توان با استفاده از مواد موجود در پاراگراف های 1.9.2-1.9.3 حل کرد. بنابراین،
مثال 1.9.3.بخش اول شامل تقریباً 100 جزء به همان اندازه پیچیده است، دومی - تقریباً 200، سومی - تقریباً 500. لازم است شاخص قابلیت اطمینان کلی شیء به عنوان یک کل، 6.1 ساعت، بین اجزای سازنده آن در حضور شرط محدودیت فوق راه حل. مجموع اجزای مساوی
100+200+500 = 800 (جزء).
در نتیجه، یک جزء به همان اندازه پیچیده نرخ شکست را به حساب می‌آورد
1/6.1/800 = 0.000205 (1/ساعت)
این بدان معناست که میزان خرابی و زمان بین خرابی قطعات برابر است
قسمت اول – شدت 0.000205*100 = 0.0205 (1/ساعت)، زمان کارکرد 1/0.0205 = 48.8 ساعت،
قسمت دوم – شدت 0.000205*200 = 0.0410 (1/ساعت)، زمان کارکرد 1/0.0410 = 24.4 ساعت،
بخش سوم – شدت 0.000205*500 = 0.1025 (1/ساعت)، زمان کارکرد 1/0.1025 = 9.76 ساعت،
معاینه– 0.0205+0.0410+0.1025=0.1640، 1/01640 = 6.1 ساعت.
مثال 1.9.4 راه حل گزینه 3- شرط محدودیت به این صورت فرموله شده است: جزء اول (مغز) باید 10 برابر (از نظر میزان شکست) مؤلفه سوم (بازوها و پاها) و 2 برابر مؤلفه دوم (قلب) قابل اعتمادتر باشد. ). راه حل. مجموع شاخص های قابلیت اطمینان –
مغز/قلب/بازوها و پاها = 10/5/1 = 10+5+1 = 16.
بنابراین، یک شاخص میزان شکست را محاسبه می کند
1/6.1/16 = 0.01026 (1/ساعت)
سپس میزان خرابی و زمان بین خرابی قطعات برابر است
قسمت اول – شدت 0.01026*10 = 0.1026 (1/ساعت)، زمان کارکرد 1/0.1026 = 9.75 ساعت،
قسمت دوم – شدت 0.01026*5 = 0.0513 (1/ساعت)، زمان کارکرد 1/0.0513 = 19.5 ساعت،
بخش سوم - شدت 0.01026 = 0.01026 (1/ساعت)، زمان کارکرد 1/0.01026 = 97.5 ساعت،
معاینه– 0.1026+0.0513+0.01026=0.1642، 1/01642 = 6.1 ساعت.
در مرحله محاسبات تقریبی و تقریبی دستگاه های الکتریکی، شاخص های اصلی قابلیت اطمینان محاسبه می شود. .
شاخص های کیفی اصلی قابلیت اطمینان عبارتند از:
میزان شکست
میانگین زمان تا شکست
میزان شکستل (t)- این تعداد کسانی است که امتناع کردند n(t)عناصر دستگاه در واحد زمان، مربوط به میانگین تعداد کل عناصر N(t)، در لحظه عملیاتی است Δ تی[ 9]
ل (t)=n(t)/(Nt*Δt) ,
جایی که Δt- یک دوره زمانی مشخص
مثلا: 1000 المان دستگاه به مدت 500 ساعت کار کرد. در این مدت 2 عنصر شکست خورد. از اینجا،
ل (t)=n(t)/(Nt*Δt)=2/(1000*500)=4*10 -6 1/hour، یعنی در 1 ساعت 4 عنصر از یک میلیون می تواند از کار بیفتد.
شاخص های میزان شکست l (t)عناصر داده های مرجع هستند؛ ضمیمه D نرخ شکست را ارائه می دهد (t)برای عناصری که اغلب در مدارها استفاده می شوند.
یک دستگاه الکتریکی از تعداد زیادی عنصر تشکیل شده است، بنابراین میزان خرابی عملیاتی l تعیین می شود (t)کل دستگاه به عنوان مجموع میزان خرابی همه عناصر، طبق فرمول [11]
که در آن k یک ضریب تصحیح است که تغییر نسبی در میانگین میزان خرابی عناصر را بسته به هدف دستگاه در نظر می گیرد.
m - تعداد کل گروه های عناصر؛
n i - تعداد عناصر در گروه i با همان میزان شکست l i (t).
احتمال عملکرد بدون خرابی P(t)نشان دهنده این احتمال است که در یک دوره زمانی مشخص تی، خرابی دستگاه رخ نخواهد داد. این شاخص بر اساس نسبت تعداد دستگاه هایی که تا آن لحظه بدون خرابی کار کرده اند تعیین می شود تیبه تعداد کل دستگاه های فعال در لحظه اولیه.
به عنوان مثال، احتمال عملکرد بدون خرابی P(t) 0.9 = احتمال این را نشان می دهد که در بازه زمانی مشخص شده t = 500 ساعت، در (10-9=1) یک دستگاه از 10 دستگاه خراب می شود و از 10 دستگاه، 9 دستگاه بدون خرابی کار می کنند.
احتمال عملکرد بدون خرابی P(t) 0.8 = نشان دهنده این احتمال است که در بازه زمانی مشخص شده t=1000 ساعت، در 2 دستگاه از صد دستگاه، خرابی رخ دهد و از 100 دستگاه، 80 دستگاه بدون خرابی کار کنند.
احتمال عملکرد بدون خرابی P(t) 0.975= نشان دهنده این احتمال است که در بازه زمانی مشخص شده t=2500 ساعت، در 1000-975=25 دستگاه از هزار دستگاه خرابی رخ دهد و 975 دستگاه بدون خرابی کار کنند.
از نظر کمی، قابلیت اطمینان یک دستگاه به عنوان احتمال P(t) از این رویداد ارزیابی می شود که دستگاه عملکرد خود را بدون خرابی در طول زمان از 0 تا t انجام دهد. مقدار P(t) احتمال عملیات بدون خرابی (مقدار محاسبه شده P(t) نباید کمتر از 0.85 باشد) با عبارت تعیین می شود.
(10.1)
که در آن t زمان عملکرد سیستم است، ساعت (t از محدوده انتخاب شده است: 1000، 2000، 4000، 8000، 10000 ساعت).
λ - میزان خرابی دستگاه، 1/h.
T 0 - زمان بین خرابی، ساعت.
محاسبه قابلیت اطمینان شامل یافتن نرخ کل خرابی λ دستگاه و زمان بین خرابی است:
زمان بازیابی خرابی دستگاه شامل زمان جستجوی یک عنصر معیوب، زمان تعویض یا تعمیر آن و زمان بررسی عملکرد دستگاه است.
میانگین زمان بازیابی T در دستگاه های الکتریکی را می توان از محدوده 1، 2، 4، 6، 8، 10، 12، 18، 24، 36، 48 ساعت انتخاب کرد. مقادیر کوچکتر مربوط به دستگاه هایی با قابلیت نگهداری بالا است. متوسط زمان بازیابی T in را می توان با استفاده از کنترل داخلی یا خود تشخیصی، طراحی مدولار قطعات، نصب در دسترس کاهش داد.
مقدار فاکتور در دسترس بودن با فرمول تعیین می شود
جایی که T 0 - زمان بین خرابی ها، ساعت ها.
T در - میانگین زمان بهبودی، ساعت.
قابلیت اطمینان عناصر تا حد زیادی به شرایط عملیاتی الکتریکی و دمایی آنها بستگی دارد. برای افزایش قابلیت اطمینان، المان‌ها باید در حالت‌های وظیفه سبک، که توسط فاکتورهای بار تعیین می‌شوند، استفاده شوند.
ضریب بار -این نسبت پارامتر محاسبه شده یک عنصر در حالت عملکرد به حداکثر مقدار مجاز آن است. فاکتورهای بار عناصر مختلف می تواند بسیار متفاوت باشد.
هنگام محاسبه قابلیت اطمینان یک دستگاه، تمام عناصر سیستم به گروه هایی از عناصر از یک نوع و ضریب بار یکسان Kn تقسیم می شوند.
میزان شکست عنصر i با فرمول تعیین می شود
(10.3)
در جایی که K n i ضریب بار است که در نقشه‌های حالت عملیاتی محاسبه می‌شود، یا با فرض اینکه عنصر در حالت‌های عادی کار می‌کند، تنظیم می‌شود، پیوست D مقادیر ضرایب بار عناصر را ارائه می‌کند.
λ 0ι – نرخ شکست پایه عنصر i در پیوست D آورده شده است.
اغلب، برای محاسبه قابلیت اطمینان، از داده های مربوط به میزان شکست λ 0і عناصر آنالوگ استفاده می شود.
مثالی از محاسبه قابلیت اطمینان دستگاهمتشکل از یک مجتمع BT-85W وارداتی خریداری شده و یک منبع انرژی که بر اساس پایه ای برای تولید سریال توسعه یافته است.
میزان خرابی محصولات وارداتی به صورت متقابل مدت زمان کارکرد (گاهی مدت زمان گارانتی برای سرویس محصول گرفته می شود) بر اساس کارکرد تعداد ساعات معینی در روز تعیین می شود.
عمر تضمینی محصول وارداتی خریداری شده 5 سال است، محصول 14.24 ساعت در روز کار می کند:
T = 14.24 ساعت x 365 روز x 5 سال = 25981 ساعت - زمان بین خرابی ها.
10 -6 1/hour - نرخ شکست.
محاسبات و داده های اولیه با استفاده از برنامه های Excel بر روی کامپیوتر انجام شده و در جداول 10.1 و 10.2 ارائه شده است. نمونه ای از محاسبه در جدول 10.1 آورده شده است.
جدول 10.1 - محاسبه قابلیت اطمینان سیستم
| نام و نوع عنصر یا آنالوگ | ضریب، بار، K n i | ||||
| λ i *10 -6.1 / ساعت | λ i *K n i *10 -6 1 / h | مقدار n i | n i *λ i *10 -6.1 / h | ||
| مجتمع BT-85W | 1,00 | 38,4897 | 38,4897 | 38,4897 | |
| خازن K53 | 0,60 | 0,0200 | 0,0120 | 0,0960 | |
| سوکت (شاخه) SNP268 | 0,60 | 0,0500 | 0,0300 | 0,0900 | |
| تراشه TRS | 0,50 | 0,0460 | 0,0230 | 0,0230 | |
| مقاومت OMLT | 0,60 | 0,0200 | 0,0120 | 0,0120 | |
| فیوز لینک VP1-1 | 0,30 | 0,1040 | 0,0312 | 0,0312 | |
| دیود زنر 12 ولت | 0,50 | 0,4050 | 0,2500 | 0,4050 | |
| نشانگر 3L341G | 0,20 | 0,3375 | 0,0675 | 0,0675 | |
| سوئیچ دکمه فشاری | 0,30 | 0,0100 | 0, 0030 | 0,0030 | |
| فتودیود | 0,50 | 0,0172 | 0,0086 | 0,0086 | |
| اتصال جوش | 0,40 | 0,0001 | 0,0004 | 0,0004 | |
| سیم، م | 0,20 | 0,0100 | 0,0020 | 0,2 | 0,0004 |
| اتصال لحیم کاری | 0,50 | 0,0030 | 0,0015 | 0,0045 | |
| کل دستگاه | å=39.2313 |
میزان خرابی کلی دستگاه را تعیین کنید
سپس میانگین زمان بین شکست طبق عبارت (10.2) و بر این اساس برابر است
برای تعیین احتمال عملکرد بدون خرابی در یک بازه زمانی معین، یک نمودار وابستگی می سازیم:
جدول 10.2 - محاسبه احتمال عملیات بدون خرابی
| تی (ساعت) | |||||||||
| P(t) | 0,97 | 0,9 | 0,8 | 0,55 | 0,74 | 0,65 | 0,52 | 0,4 | 0,34 |
نموداری از احتمال عملیات بدون خرابی در مقابل زمان کارکرد در شکل 10.1 نشان داده شده است.
شکل 10.1 - احتمال عملکرد بدون خرابی در مقایسه با زمان کارکرد
برای یک دستگاه، احتمال عملکرد بدون خرابی معمولاً از 0.82 تا 0.95 تنظیم می شود. با توجه به نمودار در شکل 10.1، ما می توانیم برای دستگاه توسعه یافته، با احتمال داده شده عملکرد بدون خرابی P(t) = 0.82، زمان بین خرابی ها T o = 5000 ساعت تعیین کنیم.
این محاسبه برای مواردی انجام شد که خرابی هر عنصر منجر به شکست کل سیستم به عنوان یک کل شود؛ چنین اتصال عناصر منطقاً متوالی یا پایه نامیده می شود. قابلیت اطمینان را می توان با افزونگی افزایش داد.
مثلا. فناوری عنصر، میانگین میزان خرابی قطعات اولیه را تضمین می کند i =1*10 -5 1/h . هنگام استفاده در دستگاه N=1*10 4میزان خرابی کل قطعات ابتدایی l o= N*li=10 -1 1/h . سپس میانگین زمان کارکرد دستگاه به=1/lo=10 h. اگر دستگاهی را بر اساس 4 دستگاه یکسان که به صورت موازی متصل شده اند بسازید، میانگین زمان عدم خرابی N/4=2500 برابر افزایش می یابد و 25000 ساعت یا 34 ماه یا حدود 3 سال خواهد بود.
فرمول ها امکان محاسبه قابلیت اطمینان یک دستگاه را در صورت شناخته شدن داده های اولیه - ترکیب دستگاه، حالت و شرایط عملکرد آن، و میزان شکست عناصر آن، ممکن می کنند.
GOST 27.301-95
گروه T51
استاندارد بین ایالتی
قابلیت اطمینان در فناوری
محاسبه قابلیت اطمینان
مقررات اساسی
قابلیت اطمینان در فناوری
پیش بینی قابلیت اطمینان اصول اساسی
ISS 21.020
OKSTU 0027
تاریخ معرفی 1997-01-01
پیشگفتار
1 توسعه یافته MTK 119 "قابلیت اطمینان در فناوری"
معرفی شده توسط Gosstandart روسیه
2 تصویب شده توسط شورای بین ایالتی استانداردسازی، اندازه گیری و صدور گواهینامه (پروتکل شماره 7 از 26 آوریل 1995)
افراد زیر به تصویب رای دادند:
نام ایالت | نام سازمان ملی استاندارد |
جمهوری بلاروس | استاندارد دولتی جمهوری بلاروس |
جمهوری قزاقستان | Gosstandart جمهوری قزاقستان |
جمهوری مولداوی | استاندارد مولداوی |
فدراسیون روسیه | Gosstandart روسیه |
جمهوری ازبکستان | Uzgosstandart |
اوکراین | استاندارد دولتی اوکراین |
3 این استاندارد با در نظر گرفتن مفاد و الزامات استانداردهای بین المللی IEC 300-3-1 (1991)، IEC 863 (1986) و IEC 706-2 (1990) توسعه یافته است.
4 با حکم کمیته استانداردسازی، اندازه گیری و صدور گواهینامه فدراسیون روسیه مورخ 26 ژوئن 1996 N 430، استاندارد بین ایالتی GOST 27.301-95 به طور مستقیم به عنوان استاندارد دولتی فدراسیون روسیه در 1 ژانویه 1997 اجرا شد.
5 به جای GOST 27.410-87 (در قسمت 2)
6 انتشار مجدد
1 منطقه استفاده
1 منطقه استفاده
این استاندارد قوانین کلی برای محاسبه قابلیت اطمینان اشیاء فنی، الزامات روش ها و روش ارائه نتایج محاسبات قابلیت اطمینان را ایجاد می کند.
2 مراجع هنجاری
این استاندارد از ارجاع به استانداردهای زیر استفاده می کند:
GOST 2.102-68 سیستم یکپارچه اسناد طراحی. انواع و کامل بودن اسناد طراحی
GOST 27.002-89 قابلیت اطمینان در فناوری. مفاهیم اساسی. اصطلاحات و تعاریف
GOST 27.003-90 قابلیت اطمینان در فناوری. ترکیب و قوانین کلی برای تعیین الزامات قابلیت اطمینان
3 تعاریف
این استاندارد از اصطلاحات عمومی در زمینه قابلیت اطمینان استفاده می کند که تعاریف آن توسط GOST 27.002 تعیین شده است. علاوه بر این، استاندارد از عبارات زیر مربوط به محاسبات قابلیت اطمینان استفاده می کند.
3.1. محاسبه قابلیت اطمینان: روشی برای تعیین مقادیر شاخص های قابلیت اطمینان یک شی با استفاده از روش های مبتنی بر محاسبه آنها از داده های مرجع در مورد قابلیت اطمینان عناصر شی، از داده های مربوط به قابلیت اطمینان اشیاء آنالوگ، داده های مربوط به خواص مواد و سایر موارد. اطلاعات موجود در زمان محاسبه
3.2 پیش بینی قابلیت اطمینان: یک مورد خاص از محاسبه قابلیت اطمینان یک شی بر اساس مدل های آماری که منعکس کننده روند در قابلیت اطمینان اشیاء آنالوگ و/یا ارزیابی های متخصص است.
عنصر 3.3: جزئی از یک شی که هنگام محاسبه قابلیت اطمینان به عنوان یک کل واحد در نظر گرفته می‌شود و در معرض تفکیک بیشتر نیست.
4 مقررات اساسی
4.1 روش برای محاسبه قابلیت اطمینان
قابلیت اطمینان یک شی در مراحل چرخه عمر و مراحل انواع کار مربوط به این مراحل محاسبه می شود که توسط برنامه قابلیت اطمینان (REP) شی یا اسناد جایگزین آن تعیین می شود.
PON باید اهداف محاسبه را در هر مرحله از انواع کار، اسناد نظارتی و روش های مورد استفاده در محاسبه، زمان محاسبه و مجریان، روش ثبت، ارائه و کنترل نتایج محاسبات تعیین کند.
4.2 اهداف محاسبات قابلیت اطمینان
محاسبه قابلیت اطمینان یک شی در مرحله خاصی از انواع کار مربوط به مرحله خاصی از چرخه عمر آن ممکن است به عنوان اهداف زیر باشد:
توجیه الزامات قابلیت اطمینان کمی برای شی یا اجزای آن؛
بررسی امکان‌سنجی الزامات تعیین‌شده و/یا ارزیابی احتمال دستیابی به سطح مورد نیاز از قابلیت اطمینان تسهیلات در چارچوب زمانی تعیین‌شده و با منابع تخصیص‌یافته، توجیه تنظیمات لازم برای الزامات تعیین‌شده؛
تجزیه و تحلیل مقایسه ای قابلیت اطمینان گزینه ها برای طراحی مدار یک شی و توجیه انتخاب یک گزینه منطقی.
تعیین سطح اطمینان به دست آمده (مورد انتظار) شی و/یا اجزای آن، از جمله تعیین محاسبه شده شاخص های قابلیت اطمینان یا پارامترهای توزیع ویژگی های قابلیت اطمینان اجزای سازنده شی به عنوان داده های ورودی برای محاسبه قابلیت اطمینان شی. در کل؛
توجیه و تأیید اثربخشی اقدامات پیشنهادی (اجرا شده) برای بهبود طراحی، فناوری ساخت، سیستم نگهداری و تعمیر تأسیسات، با هدف افزایش قابلیت اطمینان آن؛
حل مسائل مختلف بهینه‌سازی که در آن شاخص‌های قابلیت اطمینان به‌عنوان توابع هدف، پارامترهای کنترل‌شده یا شرایط مرزی عمل می‌کنند، از جمله بهینه‌سازی ساختار یک شی، توزیع الزامات قابلیت اطمینان بین شاخص‌های اجزای قابلیت اطمینان فردی (به عنوان مثال، قابلیت اطمینان و نگهداری)، محاسبه کیت های قطعات یدکی، بهینه سازی سیستم های نگهداری و تعمیر، توجیه دوره های گارانتی و عمر اختصاص داده شده (منبع) شی و غیره؛
بررسی انطباق سطح اطمینان مورد انتظار (به دست آمده) یک شی با الزامات تعیین شده (کنترل قابلیت اطمینان)، در صورتی که تأیید آزمایشی مستقیم سطح قابلیت اطمینان آنها از نظر فنی غیرممکن یا از نظر اقتصادی غیرعملی باشد.
4.3 طرح محاسبه کلی
4.3.1 محاسبه قابلیت اطمینان اشیاء در حالت کلی روشی است برای اصلاح گام به گام متوالی برآورد شاخص های قابلیت اطمینان به عنوان فناوری طراحی و ساخت شیء، الگوریتم های عملکرد آن، قوانین عملیاتی، نگهداری و تعمیر. سیستم‌ها، معیارهای خرابی و حالت‌های حدی توسعه می‌یابند، انباشت اطلاعات کامل‌تر و قابل اعتمادتر در مورد همه عوامل تعیین‌کننده قابلیت اطمینان، و استفاده از روشهای محاسباتی و مدل‌های محاسباتی مناسب‌تر و دقیق‌تر.
4.3.2 محاسبه قابلیت اطمینان در هر مرحله از انواع کار پیش بینی شده توسط برنامه عملیاتی شامل موارد زیر است:
شناسایی شی مورد محاسبه؛
تعیین اهداف و اهداف محاسبه در این مرحله، نامگذاری و مقادیر مورد نیاز شاخص های قابلیت اطمینان محاسبه شده؛
انتخاب روش(های) محاسبه مناسب با ویژگی های شی، اهداف محاسبه، در دسترس بودن اطلاعات لازم در مورد شی و داده های اولیه برای محاسبه؛
ترسیم مدل های محاسبه برای هر شاخص قابلیت اطمینان؛
به دست آوردن و پردازش اولیه داده های اولیه برای محاسبات، محاسبه مقادیر شاخص های قابلیت اطمینان شی و در صورت لزوم، مقایسه آنها با موارد مورد نیاز.
ثبت، ارائه و حفاظت از نتایج محاسبات.
4.4 شناسایی شی
4.4.1 شناسایی یک شی برای محاسبه قابلیت اطمینان آن شامل به دست آوردن و تجزیه و تحلیل اطلاعات زیر در مورد شیء، شرایط عملیاتی آن و سایر عوامل تعیین کننده قابلیت اطمینان آن است:
هدف، دامنه و عملکرد شی؛
معیارهای کیفیت عملکرد، خرابی ها و حالت های حد، پیامدهای احتمالی خرابی (رسیدن شی به حالت حد) شی.
ساختار جسم، ترکیب، تعامل و سطوح بار عناصر آن، امکان بازسازی ساختار و/یا الگوریتم‌های عملکرد شی در صورت خرابی عناصر منفرد آن؛
در دسترس بودن، انواع و روش های رزرو مورد استفاده در تسهیلات؛
یک مدل استاندارد برای عملکرد یک شی، ایجاد فهرستی از حالت‌های عملیاتی ممکن و عملکردهای انجام شده در طی آن، قوانین و فراوانی حالت‌های متناوب، مدت زمان اقامت شی در هر حالت و ساعات کار مربوطه، نامگذاری و پارامترهای بارها و تأثیرات خارجی روی جسم در هر حالت.
سیستم برنامه ریزی شده نگهداری و تعمیر یک شی که با انواع، فرکانس، سطوح سازمانی، روش های اجرا، تجهیزات فنی و پشتیبانی لجستیکی برای کار تعمیر و نگهداری مشخص می شود.
توزیع توابع بین اپراتورها و ابزارهای تشخیص خودکار (نظارت) و مدیریت شی، انواع و ویژگی های رابط انسان و ماشین که پارامترهای عملکرد و قابلیت اطمینان اپراتورها را تعیین می کند.
سطح صلاحیت پرسنل؛
کیفیت نرم افزار مورد استفاده در تاسیسات؛
سازمان فناوری و تولید برنامه ریزی شده برای ساخت شی.
4.4.2 کامل بودن شناسایی یک شی در مرحله در نظر گرفته شده از محاسبه قابلیت اطمینان آن، انتخاب روش محاسبه مناسب را تعیین می کند که دقت قابل قبولی را در این مرحله در غیاب یا عدم امکان به دست آوردن بخشی از اطلاعات ارائه شده در 4.4.1 فراهم می کند. .
4.4.3 منابع اطلاعاتی برای شناسایی یک شی، اسناد طراحی، فناوری، عملیاتی و تعمیر برای شی به عنوان یک کل، اجزا و اجزای آن در ترکیب و کیت های مربوط به این مرحله از محاسبه قابلیت اطمینان است.
4.5 روش های محاسبه
4.5.1 روش های محاسبه قابلیت اطمینان به زیر تقسیم می شوند:
با ترکیب شاخص های قابلیت اطمینان محاسبه شده (RI)؛
با توجه به اصول اولیه محاسبه
4.5.2 بر اساس ترکیب شاخص های محاسبه شده، روش های محاسبه متمایز می شوند:
قابلیت اطمینان،
قابلیت نگهداری،
دوام،
حفظ،
شاخص های قابلیت اطمینان پیچیده (روش های محاسبه عوامل در دسترس بودن، استفاده فنی، حفظ کارایی و غیره).
4.5.3 با توجه به اصول اساسی برای محاسبه خصوصیات تشکیل دهنده قابلیت اطمینان یا شاخص های پیچیده قابلیت اطمینان اشیاء، موارد زیر متمایز می شوند:
روش های پیش بینی
روش های محاسبه سازه،
روش های محاسبه فیزیکی
روشهای پیش‌بینی مبتنی بر استفاده از داده‌های مقادیر به‌دست‌آمده و روندهای شناسایی‌شده در تغییرات PN اشیایی است که از نظر هدف، اصول عملیات، طراحی مدار و فناوری ساخت، مشابه یا نزدیک به آنچه در نظر گرفته می‌شود، است. پایه عنصر و مواد مورد استفاده، شرایط و حالت‌های ارزیابی سطح مورد انتظار از قابلیت اطمینان یک شی. عملیات، اصول و روشهای مدیریت قابلیت اطمینان (از این پس به عنوان اشیاء مشابه نامیده می‌شود).
روشهای محاسبات ساختاری مبتنی بر نمایش یک شی در قالب یک نمودار منطقی (ساختاری-عملکردی) است که وابستگی حالت‌ها و انتقالات جسم به حالات و انتقال عناصر آن را با در نظر گرفتن تعامل آنها و عملکردها توصیف می‌کند. آنها با توصیفات بعدی از مدل ساختاری ساخته شده با یک مدل ریاضی کافی و محاسبه PN یک شی با توجه به ویژگی های قابلیت اطمینان شناخته شده عناصر آن، در شی اجرا می کنند.
روشهای محاسبه فیزیکی مبتنی بر استفاده از مدل‌های ریاضی است که فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و سایر فرآیندهای منجر به خرابی اجسام (به اشیاء رسیدن به حالت حدی) و محاسبه ضریب بار را بر اساس پارامترهای شناخته شده بار جسم توصیف می‌کنند. ویژگی های مواد و مواد مورد استفاده در شیء، با در نظر گرفتن ویژگی های فن آوری های طراحی و ساخت آن.
ویژگی های روش های ذکر شده و توصیه هایی برای استفاده از آنها در پیوست A آورده شده است.
4.5.4 روش محاسبه قابلیت اطمینان یک شی خاص بسته به موارد زیر انتخاب می شود:
اهداف و الزامات محاسبه برای دقت تعیین PN یک شی.
در دسترس بودن و/یا امکان به دست آوردن اطلاعات اولیه لازم برای اعمال یک روش محاسبه خاص؛
سطح پیچیدگی فن‌آوری طراحی و ساخت شی، سیستم نگهداری و تعمیر آن، که امکان استفاده از مدل‌های محاسبه قابلیت اطمینان مناسب را فراهم می‌کند.
4.5.5 هنگام محاسبه قابلیت اطمینان اشیاء خاص، می توان به طور همزمان از روش های مختلفی استفاده کرد، به عنوان مثال، روش هایی برای پیش بینی قابلیت اطمینان عناصر الکترونیکی و الکتریکی با استفاده بعدی از نتایج به دست آمده به عنوان داده های اولیه برای محاسبه قابلیت اطمینان شی. به طور کلی یا اجزای آن با استفاده از روش های مختلف ساختاری.
4.6 داده های اولیه
4.6.1 داده های اولیه برای محاسبه قابلیت اطمینان یک شی می تواند:
داده های پیشینی در مورد قابلیت اطمینان اشیاء، اجزا و اجزای آنالوگ شی مورد نظر بر اساس تجربه استفاده از آنها در شرایط مشابه یا مشابه؛
ارزیابی شاخص‌های قابلیت اطمینان (پارامترهای قوانین توزیع ویژگی‌های قابلیت اطمینان) اجزای سازنده شی و پارامترهای مواد مورد استفاده در شی که به‌طور تجربی یا با محاسبه مستقیم در طول توسعه (ساخت، بهره‌برداری) شی به‌دست آمده است. موضوع و اجزای آن؛
ارزیابی های محاسبه شده و/یا تجربی پارامترهای بارگذاری اجزا و عناصر ساختاری مورد استفاده در شی.
4.6.2 منابع داده های اولیه برای محاسبه قابلیت اطمینان یک شی می تواند:
استانداردها و مشخصات فنی برای اجزای سازنده تاسیسات، اجزای مورد استفاده در آن برای مصارف بین صنعتی، مواد و مواد؛
کتابهای مرجع در مورد قابلیت اطمینان عناصر، خواص مواد و مواد، استانداردهای مدت (شدت کار، هزینه) عملیات تعمیر و نگهداری معمولی و سایر مواد اطلاعاتی.
داده های آماری (بانک های داده) در مورد قابلیت اطمینان اشیاء آنالوگ، عناصر موجود در ترکیب آنها، خواص مواد و مواد مورد استفاده در آنها، پارامترهای عملیات نگهداری و تعمیر، جمع آوری شده در طول فرآیند توسعه، ساخت، آزمایش آنها و عملیات؛
نتایج محاسبات استحکام، الکتریکی، حرارتی و سایر محاسبات جسم و اجزای آن، از جمله محاسبات شاخص های قابلیت اطمینان اجزای سازنده جسم.
4.6.3 اگر چندین منبع داده اولیه برای محاسبه قابلیت اطمینان یک شی وجود داشته باشد، اولویت ها در استفاده از آنها یا روش هایی برای ترکیب داده ها از منابع مختلف باید در روش محاسبه تعیین شود. در محاسبه قابلیت اطمینان موجود در مجموعه اسناد کاری تاسیسات، ترجیحاً باید از داده های اولیه از استانداردها و مشخصات فنی برای اجزاء، عناصر و مواد استفاده شود.
4.7.1 کفایت روش محاسبه انتخاب شده و مدل های محاسبه ساخته شده برای اهداف و وظایف محاسبه قابلیت اطمینان یک شی با موارد زیر مشخص می شود:
استفاده کامل در محاسبه تمام اطلاعات موجود در مورد شیء، شرایط عملیاتی آن، سیستم نگهداری و تعمیر، ویژگی های قابلیت اطمینان اجزای آن، خواص مواد و مواد مورد استفاده در شی.
اعتبار مفروضات و مفروضات اتخاذ شده در هنگام ساخت مدل ها، تأثیر آنها بر صحت و قابلیت اطمینان برآوردهای PN؛
درجه مطابقت سطح پیچیدگی و دقت مدل های محاسبه قابلیت اطمینان شی با دقت موجود داده های اولیه برای محاسبه.
4.7.2 درجه کفایت مدل‌ها و روشها برای محاسبه قابلیت اطمینان توسط:
مقایسه نتایج محاسبات و ارزیابی تجربی PT اشیاء آنالوگ، که برای آن از مدل‌ها و روشهای محاسبه مشابه استفاده شده است.
بررسی حساسیت مدل ها به نقض احتمالی مفروضات و مفروضات اتخاذ شده در طول ساخت آنها و همچنین خطاهای موجود در داده های اولیه برای محاسبه.
بررسی و آزمایش مدل‌ها و روشهای کاربردی که طبق روال تعیین‌شده انجام می‌شود.
4.8 الزامات برای روش های محاسبه
4.8.1 برای محاسبه قابلیت اطمینان اشیاء، از موارد زیر استفاده کنید:
روشهای محاسبه استاندارد توسعه یافته برای گروهی (نوع، نوع) اشیاء که از نظر هدف و اصول اطمینان از قابلیت اطمینان همگن هستند، که در قالب اسناد نظارتی مربوطه (استانداردهای دولتی و صنعتی، استانداردهای شرکت و غیره) تهیه شده است.
روش های محاسبه توسعه یافته برای اشیاء خاص، ویژگی های طراحی و/یا شرایط استفاده از آنها اجازه استفاده از روش های محاسبه قابلیت اطمینان استاندارد را نمی دهد. این روش ها، به عنوان یک قاعده، به طور مستقیم در اسناد گزارش برای محاسبات قابلیت اطمینان گنجانده می شوند یا در قالب اسناد جداگانه موجود در مجموعه اسناد برای مرحله مربوطه توسعه تسهیلات تهیه می شوند.
4.8.2 روش استاندارد برای محاسبه قابلیت اطمینان باید شامل موارد زیر باشد:
ویژگی های اشیایی که این روش در مورد آنها اعمال می شود، مطابق با قوانین شناسایی آنها که توسط این استاندارد تعیین شده است.
لیستی از PN محاسبه شده شیء به عنوان یک کل و اجزای آن، روش های مورد استفاده برای محاسبه هر شاخص؛
مدل‌های استاندارد برای محاسبه PN و قوانین انطباق آنها برای محاسبه قابلیت اطمینان اشیاء خاص، الگوریتم‌های محاسبه مربوط به این مدل‌ها و در صورت وجود، نرم‌افزار؛
روش ها و تکنیک های مربوطه برای ارزیابی پارامترهای بار اجزای اجزای اشیاء که در محاسبات قابلیت اطمینان در نظر گرفته شده است.
الزامات داده های منبع برای محاسبه قابلیت اطمینان (منابع، ترکیب، دقت، قابلیت اطمینان، شکل ارائه) یا خود داده های منبع، روش هایی برای ترکیب داده های منبع ناهمگن برای محاسبه قابلیت اطمینان، به دست آمده از منابع مختلف.
قوانین تعیین کننده برای مقایسه مقادیر PN محاسبه شده با مقادیر مورد نیاز، اگر از نتایج محاسبه برای نظارت بر قابلیت اطمینان اشیاء استفاده شود.
روش‌هایی برای ارزیابی خطاها در محاسبه PT، معرفی شده توسط مفروضات و مفروضات اتخاذ شده برای مدل‌ها و روشهای محاسبه مورد استفاده؛
روش‌هایی برای ارزیابی حساسیت نتایج محاسباتی به نقض مفروضات پذیرفته شده و/یا اشتباهات در داده‌های منبع؛
الزامات فرم ارائه نتایج محاسبه PN و قوانین حفاظت از نتایج محاسبه در نقاط کنترل مربوطه PN و در طول بررسی طرح های تاسیسات.
4.8.3 روش برای محاسبه قابلیت اطمینان یک شی خاص باید شامل موارد زیر باشد:
اطلاعات در مورد شیء، اطمینان از شناسایی آن برای محاسبات قابلیت اطمینان مطابق با الزامات این استاندارد؛
محدوده PN های محاسبه شده و مقادیر مورد نیاز آنها؛
مدل‌های محاسبه هر PT، مفروضات و مفروضات اتخاذ شده در طول ساخت آنها، الگوریتم‌های مربوطه برای محاسبه PT و نرم‌افزار مورد استفاده، برآورد خطاها و حساسیت مدل‌های انتخابی (ساخته شده).
داده های اولیه برای محاسبه و منابع دریافت آنها؛
روش‌هایی برای ارزیابی پارامترهای بارگذاری یک جسم و اجزای آن یا ارزیابی مستقیم این پارامترها با ارجاع به نتایج و روشهای مربوط به استحکام، حرارتی، الکتریکی و سایر محاسبات جسم.
4.9 ارائه نتایج محاسبات
4.9.1 نتایج محاسبه قابلیت اطمینان یک شی در قالب بخشی از یادداشت توضیحی برای پروژه مربوطه (پیش نویس، فنی) یا در قالب یک سند مستقل (RR مطابق GOST 2.102، گزارش) تهیه می شود. و غیره) حاوی:
اهداف و روش شناسی (پیوند به روش استاندارد مربوطه) محاسبه؛
مقادیر محاسبه شده همه PN ها و نتیجه گیری در مورد انطباق آنها با الزامات قابلیت اطمینان تعیین شده تسهیلات.
شناسایی کاستی‌ها در طراحی تأسیسات و توصیه‌هایی برای رفع آنها با ارزیابی اثربخشی اقدامات پیشنهادی از نظر تأثیر آنها بر سطح قابلیت اطمینان.
فهرستی از مؤلفه ها و عناصری که قابلیت اطمینان یک شی را محدود می کند یا برای آنها داده های لازم برای محاسبه PN وجود ندارد، پیشنهادهایی برای گنجاندن اقدامات اضافی در PN برای بهبود (مطالعه عمیق) قابلیت اطمینان آنها یا جایگزینی آنها با موارد بیشتر. موارد قابل اعتماد (تست شده و آزمایش شده)؛
نتیجه گیری در مورد امکان انتقال به مرحله بعدی توسعه شی زمانی که سطح محاسبه شده از قابلیت اطمینان آن به دست آمده است.
4.9.3 برآوردهای محاسبه شده PN، نتیجه گیری در مورد انطباق آنها با الزامات تعیین شده و امکان انتقال به مرحله بعدی انواع کار بر روی توسعه (تولید) یک شی، توصیه هایی برای اصلاحات به منظور افزایش قابلیت اطمینان آن اگر تصمیمی برای کنترل شیء قابلیت اطمینان با روش محاسبه گرفته شود، در گزارش آزمون پذیرش گنجانده می شود.
ضمیمه A (برای مرجع). روشهای محاسبه پایایی و توصیه‌های کلی برای کاربرد آنها
پیوست اول
(آموزنده)
1 روش های پیش بینی قابلیت اطمینان
1.1 روش های پیش بینی استفاده می شود:
برای توجیه سطح مورد نیاز از قابلیت اطمینان اشیاء هنگام توسعه مشخصات فنی و / یا ارزیابی احتمال دستیابی به PN مشخص شده هنگام توسعه پیشنهادات فنی و تجزیه و تحلیل الزامات مشخصات فنی (قرارداد). نمونه ای از روش های مناسب برای پیش بینی قابلیت نگهداری اشیاء در MP 252-87 موجود است.
برای ارزیابی تقریبی سطح مورد انتظار از قابلیت اطمینان اشیاء در مراحل اولیه طراحی آنها، زمانی که اطلاعات لازم برای استفاده از روش های دیگر محاسبه قابلیت اطمینان در دسترس نباشد. نمونه ای از یک روش برای پیش بینی قابلیت اطمینان واحدهای تجهیزات الکترونیکی بسته به هدف آن و تعداد عناصر (گروه های عناصر فعال) مورد استفاده در آن در استاندارد نظامی آمریکا MIL-STD-756A موجود است.
برای محاسبه میزان خرابی عناصر الکترونیکی و الکتریکی جدید تولید شده به صورت سریال و انواع مختلف، با در نظر گرفتن سطح بار، کیفیت ساخت و زمینه های کاربرد تجهیزاتی که در آن عناصر استفاده می شود. نمونه‌هایی از تکنیک‌های مرتبط در کتاب مرجع نظامی آمریکایی MIL-HDBK-217 و کتابهای مرجع داخلی در مورد قابلیت اطمینان IET برای اهداف عمومی صنعتی و ویژه موجود است.
برای محاسبه پارامترهای وظایف معمولی و عملیات تعمیر و نگهداری و تعمیر اشیاء، با در نظر گرفتن ویژگی های ساختاری شی، که قابلیت نگهداری آن را تعیین می کند. نمونه هایی از تکنیک های مرتبط در MP 252-87 و کتاب مرجع نظامی آمریکا MIL-HDBK-472 موجود است.
1.2 برای پیش بینی قابلیت اطمینان اشیاء، از موارد زیر استفاده کنید:
روش های پیش بینی اکتشافی (ارزیابی کارشناسان)؛
روش های پیش بینی با استفاده از مدل های آماری.
روش های ترکیبی
روشهای پیش‌بینی اکتشافی مبتنی بر پردازش آماری تخمین‌های مستقل از مقادیر PT مورد انتظار شی توسعه‌یافته (پیش‌بینی‌های فردی) است که توسط گروهی از متخصصان واجد شرایط (متخصصان) بر اساس اطلاعات ارائه شده در مورد شی به آنها ارائه می‌شود. شرایط عملیاتی آن، فناوری ساخت برنامه ریزی شده و سایر داده های موجود در زمان ارزیابی. نظرسنجی از کارشناسان و پردازش آماری پیش‌بینی‌های PI فردی با استفاده از روش‌هایی که عموماً برای ارزیابی کارشناسان هر شاخص کیفیت پذیرفته شده‌اند (به عنوان مثال، روش دلفی) انجام می‌شود.
روشهای پیش‌بینی با استفاده از مدل‌های آماری مبتنی بر برون‌یابی یا درون‌یابی وابستگی‌ها است که روندهای شناسایی شده در تغییرات PN اشیاء آنالوگ را با در نظر گرفتن طراحی و ویژگی‌های تکنولوژیکی آنها و سایر عوامل، که اطلاعات مربوط به آنها برای شی در حال توسعه شناخته شده است، توصیف می‌کنند. را می توان در زمان ارزیابی به دست آورد. مدل‌های پیش‌بینی بر اساس داده‌های PN و پارامترهای اشیاء آنالوگ با استفاده از روشهای آماری معروف (رگرسیون چند متغیره یا تحلیل عاملی، روشهای طبقه‌بندی آماری و تشخیص الگو) ساخته می‌شوند.
روشهای ترکیبی مبتنی بر استفاده مشترک از روشهای پیش‌بینی مبتنی بر مدل‌های آماری و روشهای اکتشافی برای پیش‌بینی قابلیت اطمینان اشیاء و به دنبال آن مقایسه نتایج هستند. در این مورد، از روشهای اکتشافی برای ارزیابی امکان برون‌یابی مدل‌های آماری مورد استفاده و اصلاح پیش‌بینی PN بر اساس آنها استفاده می‌شود. استفاده از روشهای ترکیبی در مواردی توصیه می‌شود که دلیلی برای انتظار تغییرات کیفی در سطح قابلیت اطمینان اشیاء وجود داشته باشد که توسط مدل‌های آماری مربوطه منعکس نمی‌شوند، یا زمانی که تعداد اشیاء آنالوگ برای اعمال تنها روشهای آماری کافی نیست.
2 روش های ساختاری برای محاسبه قابلیت اطمینان
2.1 روشهای ساختاری روشهای اصلی محاسبه شاخص‌های قابلیت اطمینان، قابلیت نگهداری و PN پیچیده در فرآیند طراحی اشیاء قابل تفکیک به عناصر هستند که ویژگی‌های قابلیت اطمینان آنها در زمان محاسبات مشخص است یا می‌توان با روشهای دیگر تعیین کرد (پیش‌بینی ، فیزیکی، از داده های آماری جمع آوری شده در فرآیند استفاده از آنها در شرایط مشابه). از این روش ها برای محاسبه دوام و قابلیت نگهداری اشیا نیز استفاده می شود که معیارهای حالت حدی آنها از طریق پارامترهای دوام (پایداری) عناصر آنها بیان می شود.
2.2 محاسبه PN با روش های ساختاری در حالت کلی شامل موارد زیر است:
نمایش یک شی در قالب یک نمودار ساختاری که روابط منطقی بین حالات عناصر و شی را به عنوان یک کل توصیف می کند، با در نظر گرفتن اتصالات ساختاری و عملکردی و تعامل عناصر، استراتژی نگهداری اتخاذ شده، انواع و روش های رزرو و سایر عوامل؛
شرح نمودار قابلیت اطمینان سازه (SSN) ساخته شده از شی با یک مدل ریاضی کافی که اجازه می دهد در چارچوب مفروضات و مفروضات معرفی شده، PN شی را بر اساس داده های مربوط به قابلیت اطمینان عناصر آن تحت شرایط در نظر گرفته محاسبه کند. شرایط استفاده از آنها
2.3 موارد زیر را می توان به عنوان بلوک دیاگرام قابلیت اطمینان استفاده کرد:
نمودارهای بلوک ساختاری قابلیت اطمینان، که یک شی را به عنوان مجموعه ای از عناصر متصل به روش خاصی (از نظر قابلیت اطمینان) نشان می دهد (استاندارد IEC 1078).
درختان خرابی شی، نشان دهنده یک نمایش گرافیکی از روابط علت و معلولی است که باعث انواع خاصی از خرابی های آن می شود (استاندارد IEC 1025).
نمودارها (نمودارها) حالات و انتقال ها که حالت های ممکن یک شی و انتقال آن از یک حالت به حالت دیگر را در قالب مجموعه ای از حالات و انتقال عناصر آن توصیف می کند.
2.4 مدل های ریاضی مورد استفاده برای توصیف SSN مربوطه با انواع و پیچیدگی ساختارهای مشخص شده، مفروضات پذیرفته شده در مورد انواع قوانین توزیع ویژگی های قابلیت اطمینان عناصر، دقت و قابلیت اطمینان داده های اولیه برای محاسبه و سایر عوامل تعیین می شوند. .
متداول‌ترین روشهای ریاضی برای محاسبه PN در زیر مورد بحث قرار می‌گیرند، که امکان توسعه و استفاده از روشهای دیگری را که برای ساختار و سایر ویژگی‌های شیء مناسب‌تر هستند را رد نمی‌کند.
2.5 روش های محاسبه قابلیت اطمینان اشیاء غیر قابل تعمیر از نوع I (طبق طبقه بندی اشیاء مطابق با GOST 27.003).
به عنوان یک قاعده، برای توصیف قابلیت اطمینان چنین اشیایی، از نمودارهای بلوکی ایمن استفاده می شود که قوانین تدوین و توصیف ریاضی آنها توسط IEC 1078 ایجاد شده است. به ویژه، این استاندارد تعیین می کند:
روش‌هایی برای محاسبه مستقیم احتمال عملکرد بدون شکست یک شی (FBO) بر اساس پارامترهای مربوطه عملکرد بدون شکست عناصر برای ساده‌ترین ساختارهای سری موازی.
روش‌هایی برای محاسبه FBG برای ساختارهای پیچیده‌تر متعلق به کلاس یکنواخت، از جمله روش شمارش مستقیم حالت‌ها، روش حداقل مسیرها و مقاطع، روش گسترش با توجه به هر عنصر.
برای محاسبه شاخص هایی مانند میانگین زمان تا خرابی یک شی، روش های مشخص شده از روش ادغام مستقیم یا عددی توزیع زمان تا خرابی یک شی استفاده می کنند که نشان دهنده ترکیبی از توزیع های مربوطه از زمان تا خرابی آن است. عناصر. اگر اطلاعات مربوط به توزیع زمان تا خرابی عناصر ناقص یا غیرقابل اعتماد باشد، تخمین‌های مرزی مختلفی از ظرفیت بار جسم، که از تئوری قابلیت اطمینان شناخته می‌شود، استفاده می‌شود.
در مورد خاص یک سیستم غیر قابل بازیابی با روشهای مختلف افزونگی و با توزیع نمایی زمان تا شکست عناصر، نگاشت ساختاری آن در قالب یک نمودار انتقال و توصیف ریاضی آن با استفاده از فرآیند مارکوف استفاده می‌شود.
هنگامی که برای توصیف ساختاری قابلیت اطمینان درختان خطا مطابق با IEC 1025 استفاده می شود، احتمال خرابی های مربوطه با استفاده از نمایش بولی درخت خطا و روش حداقل برش ها محاسبه می شود.
2.6 روش های محاسبه قابلیت اطمینان و PN پیچیده اشیاء بازیابی شده از نوع I
یک روش محاسبه جهانی برای اشیاء از هر سازه و برای هر مقطع توزیع زمان عملیاتی بین خرابی ها و زمان های بازیابی عناصر، برای هر گونه استراتژی و روش بازسازی و پیشگیری، روش مدل سازی آماری است که به طور کلی شامل:
سنتز یک مدل رسمی (الگوریتم) برای تشکیل دنباله ای از رویدادهای تصادفی که در حین کار یک شی رخ می دهد (شکست ها، ترمیم ها، تغییر به ذخیره، شروع و پایان تعمیر و نگهداری).
توسعه نرم افزار برای اجرای کامپیوتری الگوریتم کامپایل شده و محاسبه PN شی.
انجام یک آزمایش شبیه سازی بر روی کامپیوتر از طریق اجرای مکرر یک مدل رسمی که دقت و قابلیت اطمینان مورد نیاز محاسبه PN را تضمین می کند.
روش مدل‌سازی آماری برای محاسبه قابلیت اطمینان در غیاب مدل‌های تحلیلی کافی از مدل‌های مورد بحث در زیر استفاده می‌شود.
برای ساختارهای متوالی اضافی با بازیابی و روشهای دلخواه برای رزرو عناصر، از مدل‌های مارکوف برای توصیف نمودارهای حالت مربوطه (نمودار) استفاده می‌شود.
در برخی موارد، برای اشیایی با توزیع غیر نمایی زمان عملیات و زمان بازیابی، مشکل غیر مارکوفی محاسبه بار عملیاتی را می توان با وارد کردن حالت های ساختگی جسم در نمودار انتقال آن به روشی خاص، به یک مارکوف کاهش داد. .
یکی دیگر از روش های موثر برای محاسبه PT اشیاء با ذخیره مبتنی بر نمایش زمان عملکرد آنها بین خرابی ها به صورت مجموع تعداد تصادفی عبارت های تصادفی و محاسبه مستقیم PT اشیاء بدون استفاده از روش های تئوری فرآیندهای تصادفی است.
2.7 روش های محاسبه شاخص های نگهداری
روشهای محاسبه شاخص‌های نگهداری در حالت کلی مبتنی بر نمایش فرآیند نگهداری یا تعمیر یک نوع خاص به عنوان مجموعه‌ای از وظایف (عملیات) فردی است که احتمالات و اهداف آن توسط شاخص‌های قابلیت اطمینان (دوام) اشیاء تعیین می‌شود. و استراتژی نگهداری و تعمیر اتخاذ شده و مدت زمان (شدت کار، هزینه) تکمیل هر کار به سازگاری ساختاری شی برای نگهداری (تعمیر) از این نوع بستگی دارد.
به ویژه، هنگام محاسبه شاخص های نگهداری اشیاء در طول تعمیرات برنامه ریزی نشده فعلی، توزیع زمان (شدت کار، هزینه) ترمیم آن نشان دهنده ترکیبی از توزیع هزینه برای کارهای مرمت فردی است، با در نظر گرفتن احتمال مورد انتظار برای تکمیل هر کار برای دوره معینی از عملکرد جسم. این احتمالات را می توان به عنوان مثال با استفاده از درختان خطا محاسبه کرد و پارامترهای توزیع هزینه برای انجام وظایف فردی با استفاده از یکی از روش های ایجاد شده، به عنوان مثال MP 252-87 (ضرایب هنجاری، مدل های رگرسیون و غیره) محاسبه می شود.
طرح محاسبه کلی شامل:
جمع آوری (به عنوان مثال، با روش های AVPKO مطابق GOST 27.310) فهرستی از خرابی های احتمالی شی و ارزیابی احتمالات (شدت) آنها.
انتخاب از لیست تهیه شده با استفاده از روش نمونه گیری تصادفی طبقه بندی شده تعداد نسبتاً معینی از وظایف و محاسبه پارامترهای توزیع مدت آنها (شدت کار، هزینه). توزیع نرمال کوتاه یا آلفا معمولاً به عنوان توزیع استفاده می شود.
ایجاد توزیع تجربی هزینه ها برای تعمیرات مداوم یک شی با اضافه کردن، با در نظر گرفتن احتمالات خرابی، توزیع هزینه ها برای وظایف فردی و هموارسازی آن با استفاده از توزیع نظری مربوطه (توزیع log-normal یا گاما).
محاسبه شاخص های نگهداری شیء بر اساس پارامترهای قانون توزیع انتخاب شده.
2.8 روش های محاسبه شاخص های قابلیت اطمینان برای اشیاء نوع II (طبق طبقه بندی GOST 27.003)
برای اشیاء از این نوع، از یک PN از نوع "ضریب حفاظت کارایی" () استفاده می شود که در محاسبه آن اصول کلی محاسبه قابلیت اطمینان اشیاء نوع I حفظ می شود، اما هر حالت یک شی، تعیین می شود مجموعه ای از حالات عناصر آن یا هر مسیر ممکن در فضای حالات عناصر، باید مطابق با مقدار معینی از سهم بازده اسمی حفظ شده از 0 تا 1 (برای اشیاء نوع I، کارایی در هر حالتی تعیین شود. می تواند تنها دو مقدار ممکن را بگیرد: 0 یا 1).
دو روش اصلی محاسبه وجود دارد:
روش میانگین گیری بیش از حالت ها (مشابه روش شمارش مستقیم حالت ها) که برای اشیاء کوتاه مدتی استفاده می شود که وظایفی را انجام می دهند که مدت زمان آنها به حدی است که احتمال تغییر در وضعیت شی در طول کار را می توان نادیده گرفت و فقط اولیه آن را نادیده گرفت. حالت را می توان در نظر گرفت؛
روش میانگین گیری در طول مسیرها که برای اجسام طولانی مدت استفاده می شود که مدت زمان انجام وظایف آن به حدی است که احتمال تغییر حالت های جسم در حین اجرای آنها به دلیل خرابی و ترمیم عناصر قابل چشم پوشی نیست. در این مورد، فرآیند عملکرد شی با اجرای یکی از مسیرهای ممکن در فضای حالت توصیف می شود.
همچنین موارد خاصی از طرح‌های محاسباتی برای تعیین وجود دارد که برای سیستم‌هایی با انواع خاصی از توابع بازده استفاده می‌شوند، به عنوان مثال:
سیستم هایی با شاخص کارایی افزایشی، که هر عنصر از آن سهم مستقل خاصی در اثر خروجی استفاده از سیستم دارد.
سیستم هایی با شاخص کارایی ضربی که به عنوان حاصلضرب شاخص های کارایی مربوطه زیرسیستم ها به دست می آید.
سیستم هایی با توابع اضافی؛
سیستم هایی که یک کار را به چندین روش ممکن با استفاده از ترکیبات مختلف عناصر درگیر در اجرای کار توسط هر یک از آنها انجام می دهند.
سیستم های انشعاب متقارن؛
سیستم هایی با مناطق تحت پوشش همپوشانی و غیره
در تمام طرح های فوق، سیستم به عنوان تابعی از زیرسیستم ها یا عناصر PN نمایش داده می شود.
مهمترین نکته در محاسبات ارزیابی کارایی سیستم در حالت های مختلف یا هنگام اجرای مسیرهای مختلف در فضای حالت ها است که به صورت تحلیلی یا مدل سازی یا آزمایشی مستقیماً روی خود شی یا در مقیاس کامل آن انجام می شود. مدل ها (مدل ها).
3 روش های فیزیکی برای محاسبه قابلیت اطمینان
3.1 روش های فیزیکی برای محاسبه قابلیت اطمینان، دوام و ذخیره سازی اشیایی استفاده می شود که مکانیسم های تخریب آنها تحت تأثیر عوامل مختلف خارجی و داخلی شناخته شده است که منجر به خرابی (حالت های حد) در طول عملیات (ذخیره سازی) می شود.
3.2 روش ها بر اساس توصیف فرآیندهای تخریب مربوطه با استفاده از مدل های ریاضی کافی است که محاسبه PT را با در نظر گرفتن طراحی، فناوری ساخت، حالت ها و شرایط عملیاتی شی بر اساس مرجع یا فیزیکی تعیین شده تجربی و غیره ممکن می سازد. خواص مواد و مواد مورد استفاده در جسم.
در حالت کلی، این مدل‌ها با یک فرآیند تخریب پیشرو، می‌توانند با مدلی از انتشار برخی فرآیندهای تصادفی فراتر از مرزهای منطقه مجاز وجود آن، نشان داده شوند و مرزهای این منطقه نیز می‌تواند تصادفی و همبسته باشد. فرآیند مشخص شده (مدل غیرتجاوزی).
در حضور چندین فرآیند تخریب مستقل، که هر یک توزیع منبع خود را ایجاد می‌کنند (زمان تا شکست)، توزیع منبع حاصل (زمان شی تا شکست) با استفاده از مدل «ضعیف‌ترین پیوند» (توزیع حداقل تصادفی مستقل) پیدا می‌شود. متغیرها).
3.3 مولفه های مدل های غیر مازاد می توانند ماهیت فیزیکی متفاوتی داشته باشند و بر این اساس با انواع مختلف توزیع متغیرهای تصادفی (فرایندهای تصادفی) توصیف شوند و همچنین می توانند در مدل های انباشت خسارت قرار گیرند. این موضوع تنوع گسترده مدل‌های غیرتجزیه‌ای را که در عمل مورد استفاده قرار می‌گیرند توضیح می‌دهد، و تنها در موارد نسبتاً نادری این مدل‌ها اجازه یک راه‌حل تحلیلی مستقیم را می‌دهند. بنابراین، روش اصلی برای محاسبه پایایی با استفاده از مدل‌های غیر مازاد، مدل‌سازی آماری است.
ضمیمه B (برای مرجع). فهرست کتاب های مرجع، اسناد هنجاری و روش شناختی در مورد محاسبات قابلیت اطمینان
ضمیمه B
(آموزنده)
1 B.A. Kozlov، I.A. Ushakov. کتابچه راهنمای محاسبه قابلیت اطمینان تجهیزات الکترونیک رادیویی و اتوماسیون. م.: رادیو شوروی، 1975. 472 ص.
2 قابلیت اطمینان سیستم های فنی. کتاب راهنمای ویرایش. I.A.Ushakova. م.: رادیو و ارتباطات، 1364. 608 ص.
3 قابلیت اطمینان و کارایی در فناوری. فهرست در 10 جلد.
T.2 ed. B.V. Gnedenko. م.: مهندسی مکانیک، 1366. 280 ص.
T. 5 ed. V.I.Patrushev و A.I.Rembeza. م.: مهندسی مکانیک، 1367. 224 ص.
4 B.F. Khazov، B.A. Didusev. کتابچه راهنمای محاسبه قابلیت اطمینان ماشین در مرحله طراحی. م.: مهندسی مکانیک، 1365. 224 ص.
5 استاندارد IEC 300-3-1 (1991) مدیریت قابلیت اطمینان. بخش 3. راهنماها. بخش 1. بررسی روش های تجزیه و تحلیل قابلیت اطمینان.
6 استاندارد IEC 706-2 (1991) دستورالعمل ها برای اطمینان از قابلیت نگهداری تجهیزات. بخش 2، بخش 5. تجزیه و تحلیل قابلیت نگهداری در مرحله طراحی.
7 استاندارد IEC 863 (1986) ارائه نتایج پیش بینی برای قابلیت اطمینان، نگهداری و در دسترس بودن.
8 استاندارد IEC 1025 (1990) تجزیه و تحلیل درخت خطا.
9 استاندارد IEC 1078 (1991) روشها برای تجزیه و تحلیل قابلیت اطمینان. روش محاسبه قابلیت اطمینان با استفاده از نمودارهای بلوکی.
10 RD 50-476-84 دستورالعمل. قابلیت اطمینان در فناوری ارزیابی فاصله ای از قابلیت اطمینان یک شی فنی بر اساس نتایج آزمایش اجزای آن. مقررات عمومی
11 RD 50-518-84 دستورالعمل. قابلیت اطمینان در فناوری الزامات عمومی برای محتوا و فرم های ارائه داده های مرجع در مورد قابلیت اطمینان قطعات برای استفاده بین صنعتی.
12 MR 159-85 قابلیت اطمینان در فناوری. انتخاب انواع توزیع متغیرهای تصادفی. رهنمودها
13 MR 252-87 قابلیت اطمینان در فناوری. محاسبه شاخص های نگهداری در طول توسعه محصول. رهنمودها
14 R 50-54-82-88 قابلیت اطمینان در فناوری. انتخاب روش ها و روش های رزرواسیون.
15 GOST 27.310-95 قابلیت اطمینان در فناوری. تجزیه و تحلیل انواع، پیامدها و بحرانی شکست ها. مقررات اساسی
16 استاندارد نظامی ایالات متحده MIL-STD-756A. مدل سازی و پیش بینی عملیات بدون خرابی
17 راهنمای استانداردهای نظامی ایالات متحده MIL-HDBK-217E. پیش بینی قابلیت اطمینان عناصر تجهیزات الکترونیکی
18 راهنمای استانداردهای نظامی ایالات متحده MIL-HDBK-472. پیش بینی قابلیت نگهداری
متن سند بر اساس موارد زیر تأیید می شود:
انتشار رسمی
قابلیت اطمینان در فناوری: شنبه. GOST. -
M.: انتشارات استاندارد IPK، 2002
4.5. مبانی محاسبه قابلیت اطمینان سیستم های فنی بر اساس قابلیت اطمینان عناصر آنها
هدف و طبقه بندی روش های محاسباتی
محاسبات قابلیت اطمینان- محاسبات در نظر گرفته شده برای تعیین شاخص های کمی قابلیت اطمینان. آنها در مراحل مختلف توسعه، ایجاد و بهره برداری از امکانات انجام می شوند.
در مرحله طراحی، محاسبات قابلیت اطمینان با هدف پیش بینی (پیش بینی) قابلیت اطمینان مورد انتظار سیستم در حال طراحی انجام می شود. چنین پیش بینی برای توجیه پروژه پیشنهادی و همچنین برای حل مسائل سازمانی و فنی ضروری است:
انتخاب گزینه ساختار بهینه؛
روش رزرو؛
عمق و روش های کنترل؛
مقادیر عناصر یدکی؛
فراوانی پیشگیری
در مرحله آزمایش و عملیات، محاسبات قابلیت اطمینان برای ارزیابی شاخص‌های قابلیت اطمینان کمی انجام می‌شود. چنین محاسباتی، به عنوان یک قاعده، در ماهیت اظهارات هستند. نتایج محاسبات در این مورد نشان می دهد که اشیایی که در شرایط عملیاتی خاص آزمایش شده یا مورد استفاده قرار گرفته اند چقدر قابل اعتماد هستند. بر اساس این محاسبات، اقداماتی برای بهبود قابلیت اطمینان ایجاد می شود، نقاط ضعف شی تعیین می شود و ارزیابی هایی از قابلیت اطمینان آن و تأثیر عوامل فردی بر روی آن ارائه می شود.
اهداف متعدد محاسبات به تنوع زیاد آنها منجر شده است. در شکل 4.5.1 انواع اصلی محاسبات را نشان می دهد.
محاسبه عنصری- تعیین شاخص های قابلیت اطمینان شی که با قابلیت اطمینان اجزای آن (عناصر) تعیین می شود. در نتیجه این محاسبه، وضعیت فنی شی مورد ارزیابی قرار می گیرد (احتمال اینکه جسم در شرایط کار قرار دارد، میانگین زمان بین خرابی ها و غیره).
برنج. 4.5.1. طبقه بندی محاسبات قابلیت اطمینان
محاسبه قابلیت اطمینان عملکرد - تعیین شاخص های قابلیت اطمینان برای انجام عملکردهای مشخص شده (به عنوان مثال، احتمال اینکه سیستم تصفیه گاز برای یک زمان معین، در حالت های عملیاتی مشخص کار کند، در حالی که تمام پارامترهای لازم برای شاخص های تصفیه را حفظ می کند). از آنجایی که چنین شاخص هایی به تعدادی از عوامل عملیاتی بستگی دارد، بنابراین، به عنوان یک قاعده، محاسبه قابلیت اطمینان عملکردی پیچیده تر از محاسبه عنصری است.
با انتخاب گزینه هایی برای حرکت در شکل 4.5.1 در امتداد مسیر نشان داده شده توسط فلش ها، هر بار یک نوع (مورد) محاسبه جدید بدست می آوریم.
ساده ترین محاسبه- محاسبه، که ویژگی های آن در شکل ارائه شده است. 4.5.1 در سمت چپ: محاسبه عنصری قابلیت اطمینان سخت‌افزار محصولات ساده، غیر زائد، بدون در نظر گرفتن بازیابی عملکرد، مشروط بر اینکه زمان عملیات تا شکست تابع توزیع نمایی باشد.
سخت ترین محاسبه- محاسبه، که ویژگی های آن در شکل ارائه شده است. 4.5.1 در سمت راست: قابلیت اطمینان عملکردی سیستم‌های اضافی پیچیده، با در نظر گرفتن بازیابی عملکرد آنها و قوانین مختلف توزیع زمان عملیاتی و زمان بازیابی.
انتخاب یک یا نوع دیگری از محاسبه قابلیت اطمینان توسط وظیفه محاسبه قابلیت اطمینان تعیین می شود. بر اساس انتساب و مطالعه بعدی عملکرد دستگاه (طبق توضیحات فنی آن)، یک الگوریتم برای محاسبه قابلیت اطمینان وارد شده است، یعنی. دنباله ای از مراحل محاسبه و فرمول های محاسباتی.
دنباله ای از محاسبات سیستم
توالی محاسبات سیستم در شکل نشان داده شده است. 4.5.2. بیایید مراحل اصلی آن را در نظر بگیریم.
برنج. 4.5.2. الگوریتم محاسبه قابلیت اطمینان
اول از همه، وظیفه محاسبه قابلیت اطمینان باید به وضوح فرموله شود. این باید نشان دهد: 1) هدف سیستم، ترکیب آن و اطلاعات اساسی در مورد عملکرد آن؛ 2) شاخص های قابلیت اطمینان و علائم خرابی، هدف از محاسبات. 3) شرایطی که سیستم تحت آن کار می کند (یا عمل خواهد کرد). 4) الزامات مربوط به دقت و قابلیت اطمینان محاسبات، برای کامل بودن در نظر گرفتن عوامل موجود.
بر اساس مطالعه کار، نتیجه گیری در مورد ماهیت محاسبات آینده انجام می شود. در مورد محاسبه قابلیت اطمینان عملکردی، انتقال به مراحل 4-5-7 انجام می شود، در مورد عناصر محاسبه (قابلیت اطمینان سخت افزار) - به مراحل 3-6-7.
نمودار ساختاری قابلیت اطمینان به عنوان یک نمایش بصری (گرافیک یا به شکل عبارات منطقی) از شرایطی که در آن شی مورد مطالعه (سیستم، دستگاه، مجموعه فنی و غیره) کار می کند یا کار نمی کند درک می شود. بلوک دیاگرام های معمولی در شکل نشان داده شده است. 4.5.3.
برنج. 4.5.3. ساختارهای معمولی محاسبه قابلیت اطمینان
ساده ترین شکل نمودار بلوکی قابلیت اطمینان، ساختار سری موازی است. این عناصر را به صورت موازی به هم متصل می کند که شکست مشترک آنها منجر به شکست می شود.
چنین عناصری در یک زنجیره متوالی به هم متصل می شوند که شکست هر یک از آنها منجر به شکست جسم می شود.
در شکل 4.5.3a گونه ای از ساختار سری موازی را ارائه می دهد. بر اساس این ساختار می توان نتیجه زیر را گرفت. شی از پنج قسمت تشکیل شده است. خرابی یک شی زمانی رخ می دهد که عنصر 5 یا گره ای متشکل از عناصر 1-4 از کار بیفتد. یک گره زمانی ممکن است از کار بیفتد که یک زنجیره متشکل از عناصر 3،4 و یک گره متشکل از عناصر 1،2 به طور همزمان از کار بیفتند. مدار 3-4 اگر حداقل یکی از عناصر تشکیل دهنده آن از کار بیفتد، و گره 1،2 - اگر هر دو عنصر از کار بیفتند، یعنی. عناصر 1،2. محاسبه قابلیت اطمینان در حضور چنین ساختارهایی با بیشترین سادگی و وضوح مشخص می شود. با این حال، همیشه نمی توان شرایط عملکرد را در قالب یک ساختار سری موازی ساده ارائه کرد. در چنین مواردی یا از توابع منطقی استفاده می شود یا از نمودارها و ساختارهای انشعاب استفاده می شود که بر اساس آنها سیستم های معادلات عملکرد باقی می مانند.
بر اساس بلوک دیاگرام قابلیت اطمینان، مجموعه ای از فرمول های محاسباتی گردآوری شده است. برای موارد محاسباتی معمولی، از فرمول های ارائه شده در کتاب های مرجع در مورد محاسبات قابلیت اطمینان، استانداردها و دستورالعمل ها استفاده می شود. قبل از اعمال این فرمول ها، ابتدا باید ماهیت و زمینه های استفاده آنها را به دقت مطالعه کنید.
محاسبه قابلیت اطمینان بر اساس استفاده از ساختارهای سری موازی
اجازه دهید برخی از سیستم فنی D از n عنصر (گره) تشکیل شده باشد. بیایید بگوییم که قابلیت اطمینان عناصر را می دانیم. این سوال در مورد تعیین قابلیت اطمینان سیستم مطرح می شود. این بستگی به این دارد که عناصر چگونه در سیستم ترکیب شوند، عملکرد هر یک از آنها چیست و تا چه اندازه عملکرد صحیح هر عنصر برای عملکرد سیستم به عنوان یک کل ضروری است.
ساختار قابلیت اطمینان موازی متوالی یک محصول پیچیده ایده ای از رابطه بین قابلیت اطمینان محصول و قابلیت اطمینان عناصر آن را ارائه می دهد. محاسبات قابلیت اطمینان به صورت متوالی انجام می شود - از محاسبه گره های ابتدایی سازه تا گره های پیچیده تر آن شروع می شود. به عنوان مثال، در ساختار شکل. 5.3، و گره متشکل از عناصر 1-2 یک گره ابتدایی متشکل از عناصر 1-2-3-4، پیچیده است. این ساختار را می توان به یک ساختار معادل، متشکل از عناصر 1-2-3-4 و عنصر 5 که به صورت سری متصل شده اند، کاهش داد. محاسبه قابلیت اطمینان در این مورد به محاسبه بخش‌های مجزای مدار، متشکل از عناصر متصل به موازات و سری، خلاصه می‌شود.
سیستم با اتصال سریال عناصر
ساده ترین حالت در مفهوم محاسباتی، اتصال سری عناصر سیستم است. در چنین سیستمی، خرابی هر عنصری معادل شکست کل سیستم است. بر اساس قیاس با زنجیره ای از هادی های متصل به سری، که شکست هر یک از آنها معادل باز کردن کل مدار است، چنین اتصالی را "سری" می نامیم (شکل 4.5.4). لازم به توضیح است که چنین اتصال عناصر فقط به معنای قابلیت اطمینان "سریال" است؛ از نظر فیزیکی می توان آنها را به هر طریقی متصل کرد.
برنج. 4.5.4. بلوک دیاگرام یک سیستم با اتصال سریال عناصر
از نقطه نظر قابلیت اطمینان، چنین اتصالی به این معنی است که خرابی یک دستگاه متشکل از این عناصر زمانی رخ می دهد که عنصر 1 یا عنصر 2، یا عنصر 3، یا عنصر n از کار بیفتد. شرایط عملکرد را می توان به صورت زیر فرمول بندی کرد: اگر عنصر 1 و عنصر 2 و عنصر 3 و عنصر n عملیاتی باشند، دستگاه عملیاتی است.
اجازه دهید قابلیت اطمینان این سیستم را از طریق قابلیت اطمینان عناصر آن بیان کنیم. اجازه دهید یک دوره زمانی مشخص (0,τ) وجود داشته باشد که در طی آن لازم است از عملکرد بدون مشکل سیستم اطمینان حاصل شود. سپس، اگر قابلیت اطمینان سیستم با قانون قابلیت اطمینان P(t) مشخص شود، برای ما مهم است که مقدار این قابلیت اطمینان را در t=τ بدانیم، یعنی. P(τ). این یک تابع نیست، بلکه یک عدد خاص است. بیایید استدلال ها را کنار بگذاریم و قابلیت اطمینان سیستم را به سادگی با R نشان دهیم. به طور مشابه، بیایید پایایی عناصر منفرد P 1، P 2، P 3، ...، P n را نشان دهیم.
برای عملکرد بدون مشکل یک سیستم ساده در طول زمان، لازم است هر یک از عناصر آن بدون خرابی کار کند. اجازه دهید S را نشان دهیم - رویدادی متشکل از عملکرد بدون خرابی سیستم در طول زمان τ. s 1، s 2، s 3، ...، s n - رویدادهایی متشکل از عملکرد بدون خرابی عناصر مربوطه. رویداد S حاصلضرب (ترکیب) رویدادهای s 1، s 2، s 3، ...، s n است:
S=s 1×s 2×s 3×...×s n .
فرض کنید که عناصر s 1، s 2، s 3، ...، s n مستقل از یکدیگر شکست می خورند (یا همانطور که در رابطه با قابلیت اطمینان می گویند، "مستقل از شکست" و به طور خلاصه "مستقل"). سپس طبق قاعده ضرب احتمالات برای رویدادهای مستقل P(S)=P(s 1)×P(s 2)×P(s 3)×...×P(s n) یا در نمادهای دیگر،
Р = Р 1 ×Р 2 ×Р 3 ×...×Р n., (4.5.1)
و به طور خلاصه P= , (4.5.2)
آن ها قابلیت اطمینان (احتمال یک حالت عملیاتی) یک سیستم ساده متشکل از عناصر مستقل از شکست و متصل به سری برابر است با حاصلضرب قابلیت اطمینان عناصر آن.
در مورد خاصی که همه عناصر دارای قابلیت اطمینان یکسان هستند P 1 = P 2 = P 3 = ... = P n ، عبارت (4.5.2) شکل می گیرد.
P = Pn. (4.5.3)
مثال 4.5.1. این سیستم از 10 عنصر مستقل تشکیل شده است که قابلیت اطمینان هر یک از آنها 0.95 = P است. قابلیت اطمینان سیستم را تعیین کنید.
طبق فرمول (4.5.3) P = 0.95 10 »0.6.
مثال نشان می دهد که چگونه قابلیت اطمینان سیستم با افزایش تعداد عناصر در آن به شدت کاهش می یابد. اگر تعداد عناصر n زیاد باشد، برای اطمینان از حداقل قابلیت اطمینان قابل قبول P سیستم، هر عنصر باید قابلیت اطمینان بسیار بالایی داشته باشد.
اجازه دهید این سوال را مطرح کنیم: یک عنصر منفرد P چه قابلیت اطمینانی باید داشته باشد تا سیستمی متشکل از n عنصر از این قبیل قابلیت اطمینان P را داشته باشد؟
از فرمول (4.5.3) به دست می آوریم:
مثال 4.5.2. یک سیستم ساده از 1000 عنصر مستقل و قابل اعتماد تشکیل شده است. هر کدام از آنها چه قابلیت اطمینانی باید داشته باشند تا قابلیت اطمینان سیستم حداقل 0.9 باشد؟
طبق فرمول (4.5.4) P = ;logP = log0.9 1/1000 ; P"0.9999.
میزان شکست سیستم تحت قانون توزیع نمایی زمان تا شکست را می توان به راحتی از بیان تعیین کرد
λ σ =λ 1 + λ 2 + λ 3 + ... + λ n، (4.5.4)
آن ها به عنوان مجموع نرخ شکست عناصر مستقل. این طبیعی است، زیرا برای سیستمی که در آن عناصر به صورت سری به هم وصل شده اند، خرابی یک عنصر معادل خرابی سیستم است، به این معنی که تمام جریان های خرابی عناصر جداگانه به یک جریان خرابی سیستم با شدت اضافه می شود. برابر با مجموع شدت جریان های فردی است.
فرمول (4.5.4) از عبارت به دست می آید
P = P 1 P 2 P 3 ...P n = exp(-(λ 1 + λ 2 + λ 3 + ... + λ n)). (4.5.5)
میانگین زمان تا شکست
T 0 = 1/λ s. (4.5.6)
مثال 4.5.3. یک سیستم ساده S از سه عنصر مستقل تشکیل شده است که چگالی توزیع زمان عملیات بدون خرابی آنها با فرمول های زیر ارائه می شود:
در 0< t < 1 (рис. 4.5.5).
برنج. 4.5.5. چگالی توزیع زمان عملیات بدون خرابی
میزان خرابی سیستم را بیابید.
راه حل. ما عدم اطمینان هر عنصر را تعیین می کنیم:
از این رو قابلیت اطمینان عناصر: نرخ شکست عناصر (چگالی احتمال شکست شرطی) - نسبت f(t) به p(t): با جمع کردن، داریم: λ c =λ 1 (t) + λ 2 (t) + λ 3 (t). مثال 4.5.4. فرض کنید برای عملکرد یک سیستم با اتصال سری عناصر در بار کامل، دو پمپ از انواع مختلف مورد نیاز است و پمپ ها دارای نرخ خرابی ثابت برابر با λ 1 = 0.0001h -1 و λ 2 = 0.0002h هستند. -1 به ترتیب. محاسبه میانگین عملکرد بدون خرابی این سیستم و احتمال کارکرد بدون خرابی آن به مدت 100 ساعت الزامی است. فرض بر این است که هر دو پمپ در زمان t=0 شروع به کار می کنند. با استفاده از فرمول (4.5.5)، احتمال عملکرد بدون خرابی Ps یک سیستم معین را برای 100 ساعت پیدا می کنیم: Ps (100) = e - (0.0001 + 0.0002) × 100 = 0.97045. با استفاده از فرمول (4.5.6) بدست می آوریم سیستم با اتصال موازی عناصر در شکل 4.5.6 اتصال موازی عناصر 1، 2، 3 را نشان می دهد. این بدان معنی است که دستگاهی متشکل از این عناصر پس از خرابی همه عناصر به حالت خرابی می رود، مشروط بر اینکه همه عناصر سیستم تحت بار باشند و خرابی ها عناصر از نظر آماری مستقل هستند. برنج. 4.5.6. بلوک دیاگرام یک سیستم با اتصال موازی عناصر شرط عملکرد یک دستگاه را می توان به صورت زیر فرمول بندی کرد: اگر عنصر 1 یا عنصر 2، یا عنصر 3، یا عناصر 1 و 2، 1 عملیاتی باشند، دستگاه قابل اجرا است. و 3، 2; و 3، 1; و 2; و 3. احتمال یک حالت بدون خرابی یک دستگاه متشکل از n عنصر موازی متصل با قضیه جمع کردن احتمالات رویدادهای تصادفی مشترک تعیین می شود. Р=(р 1 +р 2 +...р n)-(р 1 р 2 + р 1 р 3 +...)-(р 1 р 2 р 3 + р 1 р 2 р n +... )-...±(р 1 р 2 р 3 ...р n). (4.5.7) برای بلوک دیاگرام داده شده (شکل 4.5.6)، متشکل از سه عنصر، عبارت (4.5.7) را می توان نوشت: R = r 1 + r 2 + r 3 - (r 1 r 2 + r 1 r 3 + r 2 r 3) + r 1 r 2 r 3 . با توجه به مشکلات قابلیت اطمینان، با توجه به قاعده ضرب احتمالات رویدادهای مستقل (با هم)، قابلیت اطمینان یک دستگاه از n عنصر با فرمول محاسبه می شود. P = 1-، (4.5.8) آن ها هنگام اتصال موازی عناصر مستقل (از نظر قابلیت اطمینان)، عدم اطمینان آنها (1-p i =q i) ضرب می شود. در مورد خاصی که پایایی همه عناصر یکسان است، فرمول (4.5.8) شکل می گیرد. P = 1 - (1-p) n. (4.5.9) مثال 4.5.5. دستگاه ایمنی که ایمنی سیستم تحت فشار را تضمین می کند از سه شیر تشکیل شده است که یکدیگر را کپی می کنند. پایایی هر یک از آنها 0.9=p است. سوپاپ ها از نظر قابلیت اطمینان مستقل هستند. قابلیت اطمینان دستگاه را پیدا کنید راه حل. طبق فرمول (4.5.9) P=1-(1-0.9) 3 =0.999. میزان خرابی یک دستگاه متشکل از n عنصر موازی متصل با نرخ شکست ثابت λ 0 به صورت تعریف می شود. از (4.5.10) مشخص است که میزان خرابی دستگاه برای n>1 به t بستگی دارد: در t=0 برابر با صفر است و با افزایش t به طور یکنواخت به 0 λ افزایش می یابد. اگر میزان شکست عناصر ثابت و تابع قانون توزیع نمایی باشد، می توان عبارت (4.5.8) را نوشت. Р(t) = میانگین زمان عملکرد بدون خرابی سیستم T 0 را با ادغام معادله (4.5.11) در بازه زمانی بدست می آوریم: T 0 = =(1/ λ 1 + 1 / λ 2 +… + 1 / λ n) - (1 / ( λ 1 + λ 2 ) + 1 / ( λ 1 + λ 3 ) + ... ) + (4.5.12) +(1/(λ 1 + λ 2 + λ 3) + 1 / ( λ 1 + λ 2 + λ 4) + ...) + (-1) n +1 ´ . در صورتی که میزان خرابی همه عناصر یکسان باشد، عبارت (4.5.12) شکل می گیرد T 0 = . (4.5.13) میانگین زمان شکست را نیز می توان با ادغام معادله (4.5.7) در بازه به دست آورد. مثال 4.5.6. اجازه دهید فرض کنیم که دو فن یکسان در یک سیستم تصفیه گاز اگزوز به صورت موازی کار می کنند و اگر یکی از آنها خراب شود، دیگری قادر است با بار کامل سیستم بدون تغییر ویژگی های قابلیت اطمینان آن کار کند. نیاز به یافتن عملکرد بدون خرابی سیستم به مدت 400 ساعت (مدت زمان کار) است، مشروط بر اینکه میزان خرابی موتورهای فن ثابت و برابر با λ=0.0005h -1 باشد، خرابی موتور از نظر آماری مستقل است. و هر دو فن در زمان t=0 شروع به کار می کنند. راه حل. در مورد عناصر یکسان، فرمول (4.5.11) شکل می گیرد P(t) = 2exp(-λt) - exp(-2λt). از آنجایی که λ= 0.0005 h -1 و t = 400 ساعت، پس P (400) = 2exp(-0.0005´400) - exp(-2´0.0005´400)=0.9671. میانگین زمان بین خرابی ها را با استفاده از (4.5.13) پیدا می کنیم: T 0 = 1/λ(1/1 + 1/2) = 1/λ´3/2 = 1.5/0.0005 = 3000 ساعت. راه های تبدیل سازه های پیچیده سادگی نسبی محاسبات قابلیت اطمینان بر اساس استفاده از ساختارهای سری موازی، آنها را در عمل مهندسی متداول ترین آنها می کند. با این حال، شرایط عملکرد را نمی توان همیشه به طور مستقیم با ساختار سری موازی نشان داد. در این صورت می توان ساختار پیچیده را با ساختار سری موازی معادل آن جایگزین کرد. چنین تحولاتی عبارتند از: تبدیل با جایگزینی معادل یک مثلث با یک ستاره و بالعکس. تجزیه یک ساختار پیچیده به یک عنصر اساسی. ماهیت روش تبدیل با استفاده از جایگزینی معادل مثلث با یک ستاره و بالعکس این است که یک گره از یک پیکربندی پیچیده با یک گره با پیکربندی ساده تر جایگزین می شود، اما در عین حال چنین ویژگی های گره جدید عبارتند از انتخاب کرد که قابلیت اطمینان مدار تبدیل شده ثابت بماند. به عنوان مثال، لازم است یک مثلث (شکل 4.5.7، a) با یک ستاره (شکل 4.5.7، b) جایگزین شود، مشروط بر اینکه احتمال خرابی عنصر وجود داشته باشد. آبرابر q 13، عنصر ببرابر q 12، عنصر ج- q 23 . انتقال به اتصال ستاره نباید قابلیت اطمینان مدارهای 1-2، 1-3، 2-3 را تغییر دهد. بنابراین، مقدار احتمالات شکست عناصر ستاره q 1، q 2، q 3 باید برابری های زیر را برآورده کند: برنج. 4.5.7. تبدیل مثلث به ستاره اگر از محصولات شکل q i q j غافل شویم ; q i q j q k ، سپس در نتیجه حل سیستم معادله (4.5.14) می توانیم بنویسیم: q 1 =q 12 q 31 ; q 2 =q 23 q 12; q 3 =q 31 q 23. (4.5.15) برای تبدیل ستاره به مثلث به عقب q 12 = ; q 23 = ; q 31 = . (4.5.16) مثال 4.5.7. احتمال عملکرد بدون خرابی دستگاه را تعیین کنید که بلوک دیاگرام آن در شکل نشان داده شده است. 4.5.3b، اگر معلوم باشد که احتمالات عملکرد بدون خرابی هر یک از عناصر مدار برابر با 0.9 و احتمال خرابی برابر با 0.1 است. 1. اتصال عناصر 1،2،5 را به یک مثلث (شکل 4.5.8، a)، به یک ستاره (شکل 4.5.8، b) تبدیل کنید. برنج. 4.5.8. به عنوان مثال، تبدیل ساختار 2. مقادیر احتمال شکست معادل را برای عناصر جدید تعیین کنید الف، ب، ج q a =q 1 q 2 =0.1´0.1 = 0.01; q b =q 1 q 5 =0.1´0.1 = 0.01; q c =q 2 q 5 = 0.1´0.1 = 0.01. 3. اجازه دهید مقادیر احتمال یک حالت بدون خرابی عناصر مدار معادل را تعیین کنیم (شکل 4.5.8، b) p a = p b = p c = 0.99. 4. اجازه دهید احتمال عملکرد بدون خرابی یک دستگاه معادل را تعیین کنیم (شکل 4.5.9): Р = р a (р b р 3 + р c р 4 - р b р 3 р c р 4) = 0.99 (0.99´0.9+0.99´0.9 - 0.99´0.9´0.99´0.9) = 0.978. برنج. 4.5.9. ساختار تبدیل شده روش تبدیل با استفاده از تجزیه یک ساختار پیچیده به یک عنصر اساسی خاص بر اساس استفاده از قضیه در مورد مجموع احتمالات رویدادهای ناسازگار است. در یک ساختار پیچیده، یک عنصر پایه (یا گروهی از عناصر پایه) انتخاب شده و مفروضات زیر مطرح می شود: عنصر پایه در شرایط کار قرار دارد. عنصر پایه در وضعیت ناموفق است. برای این موارد که نشان دهنده دو رویداد ناسازگار است، ساختار اصلی به دو الگوی جدید تبدیل می شود. در اولی آنها به جای عنصر پایه، یک "مدار کوتاه" مدار و در دومی یک مدار باز قرار می گیرد. احتمالات عملکرد بدون خرابی هر یک از سازه های ساده حاصل محاسبه و ضرب می شود: اولی - با احتمال حالت بدون خرابی عنصر اصلی، دوم - با احتمال خرابی عنصر اصلی. محصولات حاصل جمع می شوند. مقدار آن برابر با احتمال مطلوب عملکرد بدون خرابی یک سازه پیچیده است. مثال 4.5.8. مثال قبلی را با تجزیه یک ساختار پیچیده حل کنید. 1. بیایید عنصر 5 را به عنوان عنصر پایه در نظر بگیریم (شکل 4.5.3b). 2. اجازه دهید عنصر پایه را اتصال کوتاه کنیم، یعنی. بیایید در مورد رسانایی مطلق آن فرض کنیم. اجازه دهید به طور متوالی یک عنصر اساسی با مشخصه قابلیت اطمینان آن p 5 را به ساختار حاصل متصل کنیم. در نتیجه، به جای ساختار اصلی، ساختار جدیدی دریافت می کنیم (شکل 4.5.10، a). برنج. 4.5.10. نمونه ای از تجزیه سازه پل بر حسب عنصر اساسی 3. بیایید عنصر پایه را بشکنیم، i.e. بیایید در مورد غیرقابل اعتماد بودن مطلق آن (نارسانایی) فرضی بسازیم. به ساختار به دست آمده، ما به طور متوالی یک عنصر اساسی را با ویژگی غیرقابل اعتماد بودن آن وصل می کنیم (1-p 5). در نتیجه، ساختار را به دست می آوریم (شکل 4.5.10، ب). 4. احتمال مورد نیاز برابر است با مجموع احتمالات سازه ها (شکل 4.5.10، a، b) که هر کدام موازی- ترتیبی هستند. از همین رو Р = р 5 [(р 1 + р 2 -р 1 р 2) (р 3 + р 4 -р 3 р 4)] + (1-р 5)[р 1 р 3 + р 2 р 4 -р 1 p 3 p 2 p 4 ] = 0.9[(0.9+0.9 - 0.9´0.9) ´ (0.9+0.9 - 0.9´0.9)] + + (1-0.9) ´ »0.978. احتمال عملکرد بدون خرابی مدار پل متشکل از پنج عنصر نابرابر و مستقل را می توان با فرمول تعیین کرد: P=2p 1 p 2 p 3 p 4 p 5 -p 2 p 3 p 4 p 5 - p 1 p 3 p 4 p 5 - p 1 p 2 p 4 p 5 - p 1 p 2 p 3 p 5 - R 1 r 2 r 3 r 4 + r 1 r 3 r 5 + r 2 r 3 r 4 + r 1 r 4 + r 2 r 5 . (4.5.17) در مورد عناصر یکسان، این فرمول شکل می گیرد Р = 2р 5 -5р 4 +2р 3 +2р 2. (4.5.18) با جایگزینی رابطه (4.5.18) به فرمول (4.5.4)، به این نتیجه می رسیم که در مورد استفاده از عناصر با نرخ شکست ثابت (قانون توزیع شکست نمایی) R(تی) = 2exp(-5λ
تی)-5exp(-4λ
تی)+2exp(-3λ
تی)+2exp(-2λ
تی). (4.5.19)
میانگین زمان کارکرد بدون خرابی سیستم T 0 را با ادغام معادله (5.19) در بازه زیر بدست می آوریم: T 0 = 2exp(-5λt)-5exp(-4λt)+2exp(-3λt)+2exp(-2λt)dt= = (49/60)´(1/λ). (4.5.20) مثال 4.5.9. احتمال عملکرد بدون خرابی دستگاه را تعیین کنید که بلوک دیاگرام آن در شکل نشان داده شده است. 4.5.3b، اگر معلوم شود که احتمالات عملکرد بدون خرابی هر یک از عناصر مدار برابر با 0.9 است. از آنجایی که همه عناصر یکسان هستند، از فرمول (4.5.18) استفاده می کنیم. با کمک آن به دست می آوریم: P = 2´0.9 5 - 5´0.9 4 +2´0.9 3 + 2´0.9 2 «0.978. مثال 4.5.10. تعیین احتمال عملیات بدون خرابی و میانگین زمان بین خرابی های یک سیستم متشکل از پنج عنصر مستقل و یکسان که از طریق یک مدار پل متصل شده اند، لازم است (شکل 4.5.3، b). اعتقاد بر این است که λ=0.0005h -1، t=100h و همه عناصر در زمان t=0 شروع به کار می کنند.
در 0 
در 0 
در 0 
ساعت
. (4.5.11)
(4.5.14)
