|
| |
|
Слаботочка Книги 1, если за время t в {6, т]} не существует ни одного интервала % (включая возможную часть незавершенного последнего интервала rf). большего с, О в противном случае. Таким образом, С (с, if) - доля общего числа объектов, у которых в реализации процесса функционирования за время t не окажется ни одного интервала простоя r]j (включая возможную часть незавершенного последнего интервала т]*), большего с. 2.5. ВЫБОР ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ " Выбор показателей надежности является конкретной задачей, решение которой существенным образом зависит от характера технического объекта, его назначения и общих требований к процессу и результатам его функционирования. Показатели надежности в зависимости от уровня рассматриваемого объекта удобно подразделять на оперативные и технические. Оперативными показателями, надежности удобно характеризовать системы - это показатели, характеризующие качество функционирования системы с точки зрения потребителя. Технические показатели имеют своеобразный «технологический» характер: они нужны для использования в дальнейших расчетах или статистических оценках. Эти показатели назначаются для подсистем (элементов). Например, если дублированную систему удобно характеризовать коэффициентом готовности (оперативный показатель), то каждый из резервных элементов удобнее характеризовать техническими показателями - распределениями наработки и времени восстановления (или их основными параметрами, например математическими ожиданиями), поскольку именно они позволяют рассчитать показатель надежности системы в целом с учетом особенностей эксплуатации и технического обслуживания. Действительно, знания лишь коэффициентов готовности элементов недостаточно при ограниченном восстановлении. Выбор вида показателей зависит в основном от общего назначения системы, но на него может влиять также и степень важности или ответственности функций, выполняемых системой. Выбирая показатели надежности для технического объекта, следует иметь в виду некоторые простые и очевидные рекомендации: 1) общее число показателей надежности должно быть по возможности минимальным; 2) следует избегать сложных комплексных показателей, получаемых в виде каких-либо сверток критериев (например, взвешиванием с различными «весами»); 3) выбранные показатели надежности должны иметь простой физический смысл; 4) выбранные показатели надежности должны допускать возможность проведения подтверждающих (поверочных) оценок на этапе проектирования (аналитических расчетов или имитационного моделирования); 1=1 » где {Е, т) }i - реализация последовательности интервалов безотказной работы и простоя для i-ro объекта за время t. Запись [{I, T]}j]c означает следующее: 5) выбранные показатели надежности должны допускать возможность статистической (опытной) оценки при проведении специальных испытаний или по результатам эксплуатации; 6) выбранные показатели должны допускать задание норм надежности в количественной форме. 2.6. ЗАДАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ ПО НАДЕЖНОСТИ 2.6.1. Предварительные замечания. При задании требований по надежности следует различать технические объекты трех уровней: 1) системы - технические объекты, выполняющие определенные самостоятельные функции и характеризуемые оперативно-техническими показателями надежности и эффективности функционирования; 2) подсистемы - технические объекты, входящие в состав системы, выполняющие частные функциональные задачи и характеризуемые в основном техническими показателями надежности; 3) элементы - технические объекты, представляющие собой элементную базу подсистем. (Понятия системы, подсистемы и элемента являются, как уже отмечалось, относительными.) 2.6.2. Задание требований на систему. 1. Экспертное (директивное) задание требований основывается только на общей инженерной интуиции и практическом опыте, а поэтому не требует каких-либо особых комментариев. 2. Задание требований по прототипу основывается на анализе имеющейся статистической информации по надежности уже существующих технических объектов, близких к рассматриваемому по назначению, структуре или элементной базе. Требования по надежности в этом случае задаются с учетом возможного роста надежности элементной базы, масштаба рассматриваемой системы по сравнению с прототипом, условий функционирования и т. п. Такой прогноз в значительной степени также опирается на экспертные оценки, однако подтверждается конкретными фактическими данными. 3. Задание оптимального уровня надежности возникает только в том случае, когда: выходной эффект от функционирования системы измерим в тех же (обычно-стоимостных) единицах, что и затраты на ее создание; достоверно известны исходные данные о надежности элементной базы; полностью определены принципы построения как структуры, так и процессов функционирования (возможность резервирования, использование различной элементной базы, режим использования, регламент технического обслуживания и т. п.). В этом случае задание требований сводится к максимизации целевой функции вида где R - показатель надежности системы, зависящий от выбранного k-то варианта структуры системы и от надежности элементов 1-го типа г, т. е. R = R (Su, П, k = I, т, i = 1, п), где, в свою очередь, т. - число рассматриваемых вариантов структуры, an - число различных комплектующих элементов; Ek{R) - выходной эффект от функционирования k-To варианта системы в стоиместном выражении при уровне надежности R; Ck (R) - затраты на обеспечение уровня надежности, равного R, для k-To варианта системы. Для всякого фиксированного k решение находится обычным способом из условия дЕи (Ют - дС iR)/dR, после чего выбирается вариант, для которого достигается наибольшее а1бсо-лютное значение из оптимальных решений (R). Если выходной эффект системы несоизмерим с затратами (объекты обороны, системы безопасности различных транспортных средств и т.п.), то задание требований по надежности на систему возможно только двумя первыми способами. 2.6.3. Задание требований на подсистему. Предполагается, что требования на подсистему задаются при наличии уже каким-то образом заданных требований на систему в целом. 1. Метод равномерного распределения. Если система состоит из N примерно близких по сложности (т. е. по структуре и числу входящих элементов) подсистем, то можно заданный показатель надежности (R) типа вероятности безотказной работы, коэффициента оперативной готовности или коэффициента готовности распределять по правилу RiVR, 1 = 1,..., N. Задаваемая средняя наработка для t-й подсистемы в этом случаеПтриближенно равна Tl = ЛГ, i = 1, Л, Т - заданная средняя наработка системы. 2. Метод пропорционального распределения. Если щ - число элементов в i-й подсистеме, то Ri=VR, 1=1,..., N, Щ=п, 2 пЛ . Под щ в данном случае следует понимать число в некотором смысле «приведенных» элементов. Если известны интенсивности отказов элементов (или прототипов элементов) /-го типа Kj, то метод пропорционального распределения можно модифицировать, положив 3. Метод оптимального распределения. Если при задании требований по надежности на систему в целом (R) известны структура системы (S) и методы повышения надежности подсистем, т. е. функции Rt (Cj), где Cj - ресурс, затрачиваемый на обеспечение надежности подсистемы, то можно найти оптимальное распределение требований по надежности для двух случаев: а) максимум показателя надежности системы при ограничениях на суммарный ресурс С , max с R{S,Ri (СО) 2 Ci < с). с == (Ci, С„ ..., Cn); б) минимум затрат на систему при достижении заданного показателя надежности R" min {C{S, RtiCtm"). Обе задачи решаются обычными способами дискретного программирования, как задачи на условную оптимизацию. 2.6.4. Задание требований на элемент. Если в пределах данного исследования элементом является относительно сложная подсистема, то подход к заданию требований совпадает с тем, который был описан выше. Если же элементом является технологическая единица типа микроэлемента и радиоэлектронной детали, то в настоящее время существуют лишь экспертные способы задания требований, включая способы задания по прототипу. 0 1 2 3 4 5 6 [7] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 |