Файл: Казацкер, А. А. Надежность систем автоматизации в пищевой промышленности.pdf

определенным образом собранных экспериментальных (эксплуа­ тационных) данных.

Априорные методы получения оценок применяются в основ­ ном на начальных стадиях разработки изделий, до создания опытных образцов. Основой априорной оценки показателей надежности являются, как правило, обобщенные статистические справочные данные. Вследствие этого априорная оценка являет­ ся весьма приближенной и нуждается в последующем уточнении по результатам различного рода испытаний и эксплуатации. Несмотря на невысокую точность результатов априорных оце­ нок, разработке методов получения таких оценок уделяется большое внимание, так как в большинстве случаев на стадии разработки технической документации априорная оценка яв­ ляется единственно возможной.

После создания действующих макетов, экспериментальных и опытных образцов появляется возможность уточнения априор­ ных оценок по результатам испытаний. Однако при этом встре­ чается целый ряд принципиальных трудностей, основными из которых являются малое количество образцов (часто один) и малое время испытаний. Для преодоления этих и других труд­ ностей разработаны приемы планирования и обработки резуль­ татов экспериментов. Приемы эти, как правило, специфичны для различных типов приборов и средств автоматизации и здесь излагаться не будут.

После испытаний опытных образцов изготовляются опытные партии и серии, устанавливаемые для длительной промышлен­ ной эксплуатации, в процессе которой и собираются данные для окончательного уточнения оценок показателей надежности. Часто для сбора данных применяется так называемая подконт­ рольная эксплуатация, которая представляет собой нормальную эксплуатацию изделия, над Которым установлено дополнитель­ ное наблюдение с целью увеличения объема и достоверности информации об эксплуатационных свойствах изделия, главным образом о его надежности в данных условиях.

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ АПРИОРНЫХ ОЦЕНОК

Основным методом получения априорных оценок по­ казателей надежности приборов и средств автоматизации является элементный метод, широко освещенный в литературе [7, 8, 36]. Приведем лишь основы элементного метода.

Элементом расчета надежности будем называть изделие, имеющее количественную характеристику надежности, само­ стоятельно учитываемую при расчете надежности соединения.

Дело в том, что расчет надежности более или менее слож­ ного изделия, например электронного моста, вычислительной машины, ведется по известным количественным характеристи­ кам надежности изделий — составляющих: деталей, узлов, бло-

52

ков, приборов. Причем расчет ведется поэтапно: если, например,, рассчитывается надежность электронного моста, то вначале определяются количественные характеристики надежности от­ дельных узлов (усилителей, согласующих устройств и т. п.) по известным количественным характеристикам надежности их деталей: резисторов, конденсаторов, диодов, триодов. Затем по характеристикам узлов определяется надежность электронного моста. На первом этапе элементами расчета будут резисторы, конденсаторы и т. д., на втором — усилители и другие узлы. Для вычислительной машины таких этапов может быть значи­ тельно больше. Таким образом, элемент расчета — это условное понятие, присваиваемое тому или иному изделию в зависимо­ сти от стадии и целей расчета, а также от наличия тех или иных исходных данных.

Различают три вида соединения элементов расчета при про­ ведении расчета надежности: основное, или последовательное, резервное, или параллельное, и смешанное.

Основным соединением элементов расчета называется такое, при котором отказ хотя бы одного элемента ведет к отказу всего соединения. Резервным соединением элементов расчета назы­ вается такое, при котором отказ соединения наступает только в том случае, если отказали основной и все резервные элементы. Смешанное соединение — сочетание основного и резервного соединений.

При этом нельзя путать способ соединения элементов расче­ та со способом соединения изделий. Например, в электронных усилителях мощности часто используют так называемую двух­ тактную схему, когда две лампы соединяются параллельно. Однако при отказе одной из ламп происходит такое изменение характеристик усилителя (мощность, коэффициент искажений и т. д.), что при этом считают, что произошел отказ усилителя.

единению, т. е. последовательно. Следует отметить, что названия способов соединения — основное и резервное — были введены вместо первоначально существовавших и очень широко распро­ страненных названий — последовательное и параллельное — во избежание путаницы понятий.

Как видно из определений, резервные, или параллельные, соединения элементов расчета обеспечивают более надежную работу изделия в целом. Наиболее часто встречающийся способ соединения сложных изделий — смешанный.

Разберем правила определения характеристик безотказности при основном (последовательном) и резервном (параллельном) соединениях элементов расчета надежности.

Дан узел (система), состоящий из элементов, которые в смысле надежности соединены последовательно (основное сое­ динение) (рис. 6). Для каждого г'-го элемента расчета известны

53

интенсивность отказов Xi и( или) вероятность отсутствия отказа за время t —P i ( t ) . Требуется определить параметр потока от­ казов (интенсивность отказов) и вероятность отсутствия отказов всего узла.

Рис. 6. Схема основного (последовательного) соеди­ нения элементов изделия.

При основном соединении элементов расчета отказ любого из элементов вызывает отказ всего узла. В этом случае вероят­ ность отсутствия отказа узла представляет собой вероятность сложного события, заключающегося в одновременном отсут­ ствии отказов любого из элементов. Поэтому мы должны вос­ пользоваться правилом умножения вероятностей:

Для вероятности отказа системы получим

ПП

где cfi(t) — вероятность отказа г'-го элемента.

Если нам известны только Xi, то интенсивность отказов (па­ раметр потока отказов) системы определяется по следующему выражению:

i=l

Для экспоненциального закона

54

Вероятность отказа системы

Для часто встречающегося в практике случая, когда все эле­ менты при резервном соединении имеют одинаковые характери­ стики надежности, получим

Иногда при резервном соединении первый элемент Называют основным, а остальные т элементов — резервными. Тогда т

55

называют кратностью резервирования. При отсутствии резерви­ рования т —0. Тогда выражение (55) приобретает следую­ щий вид:

Q (f) = (1 — e~xt)m+u, Р (i')= 1 — (1 —

Наработка на отказ системы

т

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ОЦЕНОК

Методы планирования и обработки результатов ис­ следований, связанных с получением необходимого эксплуата­ ционного статистического материала для расчета оценок пока­ зателей надежности, изложены в литературе [13, 15, 34, 35]. Ниже изложены без обоснования основные положения методики по определению эксплуатационной надежности (безотказности и ремонтопригодности) средств автоматизации в пищевой про­ мышленности.

Различают три основных этапа работ по определению экс­ плуатационной надежности: планирование, куда входит выбор и подготовка объектов, расчет необходимого объема информа­ ции, разработка необходимой рабочей документации; сбор дан­ ных; обработка собранных данных, включающая в себя пред­ варительную обработку и проверку информации, определение оценок показателей надежности.

При выборе объектов подконтрольной эксплуатации, т. е. приборов и средств автоматизации, по которым будет собирать­ ся необходимый статистический материал, необходимо руковод­ ствоваться следующими критериями:

56