Технические науки/12.Автоматизированные системы управления на производстве.

К.т.н. Курбанмагомедов К. Д.

Институт (филиал) Московского государственного открытого университета имени В.С. Черномырдина в г. Махачкале, Россия

Анализ характера изменений ресурса надёжности технических систем

Показатель надёжности как показатель ресурса сложной технической системы (ТС) является одним из основных показателей и имеет сложный характер формирования и применения в зависимости от исходных технических решений при проектировании, принятой методологии технического обслуживания (ТО) и условий эксплуатации. В качестве основных параметров (показателей), характеризующих надёжность, является вероятность безопасного ритма Р(t) или вероятность отказа, связанные между собой соотношением P(t)=1-Q(t).[1]

Рис.1. Вероятность безопасной работы P(t), вероятность отказа Q(t)

Характер изменения данных показателей во времени показан на рис. 1, причем P(t)=1 соответствует идеальному случаю, когда надёжность системы является достоверным событием. При P(t)=0 система не надёжна и полностью характеризуется нулевым значением такого ресурса как «надёжность».

Во время эксплуатации ТС происходит многократный процесс расходования и восстановления ресурса надежности и в идеальном случае считается [2]:

а) процесс расходования надежности может продолжаться до P(t)=0;

б) при восстановлении надежности осуществляется комплекс мероприятий по техническому обслуживанию, ремонту и замене дефектных частей ТС, что обеспечивает P(t)=1 перед началом следующего этапа эксплуатации (рис. 2).

Рис. 2. Идеальный случай восстановления ТС

Временные интервалы (0,t₁), (t₁,t₂), (t₂,t₃) равны между собой и с ответствуют равным между собой условиям эксплуатации (в соответствии с ТУ), отсутствию влияния внешних воздействий на ТС и т.д. В случае перегруженного режима эксплуатации график Q(t) может иметь более крутой характер и, наоборот, более пологий характер при значительном снижении нагрузки (графики 1, 2 и 3 соответственно на рис. 2). В этих случаях время достижения Q_отказ(t) и Q_{предел.}(t) может измениться и при этом (t₁,t₂`)<( t<sub>1</sub>,t<sub>2</sub>``)<( t<sub>1</sub>,t<sub>2</sub>```). Данные графики показывают необходимость проведения комплекса мероприятий по регулированию показателя надежности, его реальной оценки, слежения за режимом эксплуатации ТС. В противном случае может случиться, что осуществится эксплуатация ТС в интервалах времени (t<sub>2</sub>`, t₂), (t₂``, t₂), если считать, что следующий этап проведения планово-профилактического ТО ТС происходит в момент времени t₂. Остается утверждать, что этот период эксплуатации приносит наибольший урон надёжности ТС, приводит к дополнительным отказам и дефектам, а также приводит ТС в неуправляемое состояние, к увеличению меры неопределенности (энтропии) его состояния. В связи с этим одной из задач обеспечения надёжности ТС является уменьшение периодов (t_i`,t<sub>i+1</sub>). Во многих случаях в данном интервале невозможно определить закон функционирования ТС, и оптимизация надёжности заключается в наибольшем уменьшении данного интервала min(t<sub>i</sub>`, t_i+1), где t_i`- момент возникновения P(t)£P_отк(t) или Q(t)³Q_отк(t), t_i+1 – время проведения планово-профилактического ТО.[3]

К сожалению, данный случай эксплуатации ТС и изменение показателей надёжности является в определенной степени идеальным, т.к. невозможно полное восстановление надёжности. Вышеприведенный график на практике имеет следующий вид (рис. 3).

Рис. 3. Изменение надёжности в зависимости от качества восстановления

По данному графику следует отметить, что характер изменения S(t), как правило, не установлен и значения Q_i(t), связанные с потерей надёжности ТС зависит от качества ТО, от длительности периода (t_i`, t_i+1), от выработки ресурса исправными элементами ТС, от времени эксплуатации ТС с начала его ввода в эксплуатацию, от периодичности планово-профилактического ТО.

В этом случае время достижения показателя Q(t) до Q_отк(t) значительно уменьшается и, несомненно, это время сокращается при последующих этапах эксплуатации. Второй важной и актуальной задачей обеспечения надёжности ТС является сокращение Q(t). В связи со случайным характером изменения физико-химических свойств, механических и технологических параметров ТС график S(t), на нашему мнению, не обязательно носит строго монотонный возрастающий характер. Можно даже предположить, что качество работ по восстановлению надёжности может быть разным в зависимости от квалификации персонала, характера дефекта, предыстории функционирования ТС.[4]

В случае, когда Q(t) достигает значения Q(t)> Q_пред.(t), прекращается дальнейшая эксплуатация объекта (рис. 4).

Рис. 4. Многократный повторяющийся процесс изменения и восстановления P(t)

В заключение следует отметить, что приведенный анализ используется при построении оптимальных процедур ТО, контроля и диагностирования ТС.[5]

Литература:

1. Острейковский В. А.//Теория надёжности. М.: Высшая школа, 2003 г. -463 с.

2. Панфилов И. В., Половко А. М.//Вычислительные системы. М.: Советское радио, 1998г. – 304 с.

3. Новиков В. С.//Техническая эксплуатация авиационного радиоэлектронного оборудования. М.: Транспорт, 1987г. – 264с.

4. Кузьмин И. В.//Оценка эффективности и оптимизации АСКУ. М.: Советское радио, 1971г. -296с.

5. Касаткин А. С., Коменда Э. И.//Статистическая оптимизация аппаратуры контроля. М.: Энергия, 1970 г. - 56с.