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

значений t, рекомендуемого ГОСТ 13216—67: (10) *, (50), (100), :(250), (500), 1000, 2000, 5000 и 8000 ч.

Норматив показателя безотказности опытного образца ■КАЗ—вероятность безотказной работы P(t) — определяется с учетом принятых значений показателей со и Г

Норматив показателя надежности опытного образца КАЗ — коэффициент оперативной готовности Ко.г — определяется с уче­ том выбранных нормативов показателей Кг и P(t).

- Для нормирования специальных показателей безотказности САР тоже можно использовать метод прототипа. Однако к на­ стоящему времени еще не накоплены необходимые статистиче­ ские данные. Кроме того, при этом необходимо учитывать зна­ чительно большее, чем для общих показателей надежности, ко­ личество факторов (например, динамику работы системы); методы априорных расчетов специальных показателей безотказ­ ности САР весьма несовершенны. Поэтому количественные характеристики специальных показателей безотказности САР следует вносить в техническое задание после испытаний опыт­ ного образца при наличии положительных результатов испыта­ ний по всем остальным, подлежащим проверке, техническим ха­ рактеристикам опытного образца. Обработка результатов ис­ пытаний опытного образца с целью получения специальных показателей безотказности САР выполняется в соответствии с рекомендациями, приведенными в главе 4. Полученные в резуль­ тате испытаний характеристики служат нормативами специаль­ ных показателей безотказности САР.

НОРМИРОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ СПЕЦИАЛЬНЫХ ПРИБОРОВ И СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ

В составе САУ кроме специальных приборов и средств автоматизации обычно имеются и общепромышленные приборы, количественные показатели надежности которых известны либо

могут быть оценены.

Нормированию подлежит наработка на отказ Т (либо пара­ метр потока отказов со) каждого вновь разрабатываемого опыт­ ного образца специального прибора (средства автоматизации).

Нормативы надежности специальных приборов определяют­ ся в зависимости от того, как применяется опытный образец — в составе САУ или самостоятельно.

Если опытный образец специального прибора предполагается применять в качестве элемента САУ, то предъявляемые к нему

* В скобках указаны значения времени t, которые допускается приме­ нять в случае эксплуатации КАЗ на производствах с циклическим характе­ ром ведения процессов и регламентированным периодом остановки объектов с целью проведения профилактических работ. Для производств с сезонным циклом работы рекомендуется принимать t 10) где tc — продолжитель­ ность работы объекта защиты за сезон.

84

требования по надежности устанавливаются в таком порядке: определяются требования по надежности (общие показатели надежности) к САУ, в составе которой будет применяться опыт­

ный образец; определяется примерный структурный состав САУ и подби­

раются типы общепромышленных приборов, уточняются оценки показателей надежности общепромышленных приборов;

требуемое (максимально допустимое) значение параметра потока отказов опытного образца устанавливается из условия со = с о с а у — соо.п (где о с а у — нормативное значение параметра потока отказов САУ; со0.п — суммарное значение параметров по­ токов отказов общепромышленных приборов, входящих в со­ став САУ).

Если опытный образец специального прибора предназначен для самостоятельного применения, то норматив надежности для него устанавливается следующим образом:

подбирается прототип из числа, например, общепромышлен­ ных приборов и средств автоматизации, т. е. из числа изделий ГСП;

уточняется оценка показателя надежности прототипа; верхнее допустимое значение параметра потока отказов

опытного образца устанавливается из условия сй^содоп. в (где сйдоп. в — верхнее допустимое значение параметра потока отка­ зов прототипа, регламентированное соответствующим ГОСТом либо другим нормативным документом).

Г л а в а 6

Э К О Н О М И Ч Е С К И Е П О С Л Е Д С Т В И Я О Т К А З О В С ИС ТЕМ И С Р Е Д С Т В А В Т О М А Т И З А Ц И И

Основным критерием оценки качества функционирования САУ технологическими процессами в настоящее время считают экономический критерий [61—63]. Экономический критерий (показатель) качества функционирования управляющего уст­ ройства как части САУ представляет собой функционал, одним из аргументов которого являются показатели надежности управ­ ляющего устройства. Показатель надежности, неотъемлемый показатель качества любого технического устройства, существен­ ным образом отличается от всех остальных показателей каче­

ства устройства.' Существенное отличие заключается в том, что, с одной сто­

роны, взятый в отрыве от остальных показателей показатель надежности еще не означает технического совершенства устрой­ ства. С другой стороны, если устройство не обладает требуемой

85

величиной показателя надежности, то все остальные показатели качества частично либо полностью теряют свое практическое значение, поскольку они не могут быть использованы (реализо­ ваны) в работе. А это означает, что действительная экономиче­ ская эффективность, т. е. получаемая в ходе эксплуатации, мо­ жет оказаться ниже ожидаемой (рассчитанной в период разра­ ботки управляющего устройства). Таким образом, оценка эконо­ мических показателей разрабатываемого управляющего устрой­ ства САУ должна выполняться с учетом показателей надежности управляющего устройства [64—68, 70, 88].

Вместе с тем соблюдение указанного положения еще не ста­ ло обязательным в процессе разработки опытных образцов управляющих устройств САУ в пищевой промышленности. Ниже изложен возможный единый подход к оценке экономических по­ следствий отказов управляющего устройства САУ. При этом под экономическими последствиями отказов управляющего устрой­ ства за данный период эксплуатации подразумевается выражен­ ная в денежной форме сумма потерь от отказов и ущербов, обусловленных вынужденным простоем управляющего устрой­ ства.

Принципиальной разницы между потерями Я и ущербами У нет: и те и другие возникают на предприятии вследствие отказов управляющего устройства. Однако представление экономических последствий отказов в виде суммы потерь и ущербов целесооб­ разно по следующим причинам.

Потери от отказа представляют собой выраженные в денеж­ ной форме убытки, которые возникают в период времени от мо­ мента ti возникновения отказов управляющего устройства (рис. 8, а) * до момента восстановления нормального функцио­ нирования управляющего устройства без перерыва в функцио-

Рис. 8. Механизм воз­ никновения составляю­ щих показателя эконо­ мических последствий отказов:

а — потерь от отказа; б — потерь от отказа и ущерба, обусловленного вынужден­ ным простоем.

* На рис. 8 условно изображен удельный (т. е. в единицу времени) эффект ЭП нормального функционирования управляющего устройства либо САУ в целом.

86

нировании, т. е. до /2 (см. рис. 8,а), или выключения управляю­ щего устройства с целью восстановления его работоспособного состояния, т. е. до момента t3 (рис. 8, б).

Ущерб, обусловленный вынужденным простоем, представляет собой выраженные в денежной форме убытки, которые возника­ ют в период времени от момента t3 отключения отказавшего управляющего устройства до момента восстановления его рабо­ тоспособного состояния, т. е. до момента (см. рис. 8,6).

Для выбора рациональных методов снижения величины по­ казателя экономических последствий отказов необходимо рас­ полагать данными, характеризующими отдельно величину потерь и величину ущерба.

Ниже рассматриваются экономические последствия отказов управляющих устройств только в сфере производства продук­ ции пищевой промышленности.

ПОТЕРИ ОТ ОТКАЗОВ

Потери от отказов управляющего устройства за пери­ од эксплуатации t в наиболее общем случае могут быть пред­ ставлены в таком виде (в руб.):

где !?■((), П11 (t) и n m (t) — потери I, II и III родов соответственно.

В ряде классов САУ отказ управляющего устройства не вле­ чет за собой отказа управляемого объекта. Возникающие при этом за период т1 функционирования управляющего устройства в состоянии отказа потери I рода представляют собой потери только условно-годовой экономии, которую могло бы получить предприятие при правильном функционировании управляющего устройства в составе САУ за тот же период1.

Потери I рода (в руб.) могут быть рассчитаны по формуле

здесь Эугг— условно-годовая экономия, получаемая предприятием за счет нормального функционирования i-го канала управляющего уст­ ройства в течение расчетного периода t, руб. В качестве рас­

1 Под периодом т1 подразумевают период времени от момента возник­ новения отказа до момента восстановления нормального функционирования управляющего устройства без перерыва в функционировании или выключе­ ния управляющего устройства из состава САУ с целью восстановления его работоспособного состояния.

87

Предполагается, что предприятие, на котором функциониру­ ет управляющее устройство, получает прибыль в условиях по­ стоянного значения оптово-отпускной цены на продукцию дан­ ного предприятия.

В ряде случаев при отказе управляющего устройства, вызы­ вающем отказ управляемого объекта, возникают потери III рода. Эти потери за период тга функционирования САУ в со­ стоянии отказа представляют собой, помимо потерь условно-го­ довой экономии и прибыли, которую могло бы получить пред­ приятие при правильном функционировании управляемого объ­ екта (без управляющего устройства), также потери, равные себестоимости изготовленного и испорченного (не поддающегося повторной переработке) продукта за тот же период

Потери III рода (в руб.) могут быть рассчитаны по формуле

а

и— число каналов управляющего устройства, отказ которых вызы­ вает потери III рода.

Расчет потерь выполняется раздельно по каждому каналу управляющего устройства, снабженному автономным критерием отказа и нормативом показателя надежности, внесенными в тех­ ническое задание на разработку управляющего устройства.

Алгоритм расчета потерь приведен в табл. 15. Величина по­ казателя Я1* рассчитывается по выражению (92). Если при этом не представляется возможным определить значение коэф­ фициента К1г, то его принимают равным единице.

При расчете П \ принимают т1*= Рпров, где tV ob— среднее время между двумя соседними (следующими друг за другом)

1 Под периодом т1И подразумевают период времени от момента возник­ новения отказа управляющего устройства до момента восстановления нор­ мального функционирования САУ без перерыва в функционировании или выключения САУ с целью восстановления ее работоспособного состояния.

8»