Аналіз впливу профілактики на надійність технологічної системи
Краткое сожержание материала:
Размещено на
2
Лабораторна робота №1
Тема: Аналіз впливу профілактики на надійність технологічної системи
Мета: Дослідити вплив профілактики на надійність технологічної системи
Вступ
Характерною особливістю сучасного розвитку техніки є широке впровадження елементів та пристроїв автоматики та інформаційно-вимірювальної техніки у виробничі та технологічні процеси для їх автоматизації. В умовах сучасної економіки автоматизація є одним з основних напрямів розвитку науково-технічного прогресу. І, звичайно, покращення ефективності та якості роботи проектовних технічних засобів неможливе без оцінювання надійності їх функціонування. Таким чином, вище викладене є першою причиною необхідності нормування показників надійності технічних засобів при проектуванні технічних засобів (ТЗ) різного призначення.
Другою причиною, яка потребує оцінювання надійності, є підвищення складності ТЗ, апаратури їх обслуговування, умов їх експлуатації і відповідальності задач, які на них покладають.
Недостатня надійність ТЗ призводить до збільшення долі експлуатаційних витрат порівняно з загальними витратами на проектування, виробництво і використання цих засобів. При цьому вартість експлуатації ТЗ може в багато разів перевищити вартість їх розробки і виготовлення. Крім того, відмови ТЗ призводять до різного роду наслідків: втрати важливої інформації, простої спряжених з ТЗ інших приладів і систем, до аварій тощо. Таким чином, третьою причиною підвищення ролі надійності в сучасних умовах є економічний фактор.
Якість процесів - це сукупність властивостей, що визначають їх придатність для експлуатації. Надійність є найважливішим техніко-економічним показником якості будь-якого ТЗ, що визначає здатність безвідмовно працювати з незмінними технічними характеристиками протягом заданого проміжку часу при певних умовах експлуатації. Проблема забезпечення надійності пов'язана зі всіма етапами створення виробів і усім періодом їх практичного використання. Надійність засобу закладається в процесі його конструювання і розрахунку та забезпечується в процесі його виготовлення шляхом правильного вибору технології виготовлення, контролю якості початкових матеріалів, контролю режимів і умов виготовлення. Надійність зберігається шляхом правильного зберігання і підтримується правильною експлуатацією ТЗ, профілактичним контролем і ремонтом.
1. Обчислення впливу профілактики на надійність системи
техніка старіння безвідмовний профілактика
В процесі функціонування складної технологічної системи погіршується характеристики її елементів, відбувається розрегулювання вузлів, спостерігається явище старіння техніки.
Профілактика призначена для усунення цих дефектів. Профілактика здійснюється з метою збільшення періоду експлуатації системи, коли інтенсивність відмов - величина змінна.
Середнє напрацювання на відмову Tс, середній час відновлення Твс і коефіцієнт готовності Кгс вираховуються за допомогою формул:
, (1)
, (2)
(3)
У формулах прийняті позначення:
· - час між профілактиками;
· - час проведення профілактики;
· - функція готовності системи в момент часу ;
· - середнє сумарне напрацювання системи в за час роботи ;
· - середнє сумарне число відмов системи за час роботи ;
Із наведених співвідношень можна зробити висновок що для системи з постійною інтенсивністю відмов преведення профілактики є зайвим, більше того, вона навіть зменшує коефіцієнт готовності системи. Тому проведення профілактики в такому випадку шкідливо. Профілактичні роботи можуть бути вигідні тільки для систем з неекспроненціальним законом розподілу часу до відмови. Критерієм такої вигоди являється виконання наступної нерівності:
(4)
Якщо для заданих значень і нерівніть правельна, то доцільно проводити профілактику. Якщо ця нерівність неправельна то профілактика тільки зменшує готовніть системи. В такому випадку необхідно зясувати два питання:
· чи існує частота профілактики, для якої справедлива нерівність (4);
· при стверджувальній відповіді на перше питання визначити оптимальний час між профілактиками , для якого коефіцієнт готовності системи досягає максимального часу;
За формулами (1) - (3) можна визначити показники надійності без використання мотематичних пакетів тільки для випадку постійних інтенсивностей відмов і відновлень системи. Однак якраз у цьому випадку здійснювати профілактику непотрібно. В загальному випадку для обчислення необхідно мати відповідне програмне забезпечення.
Постановка задачі:
Дано:
· закон розподілу часу безвідмовної роботи системи і його параметри;
· закон розподілу часу відновлення системи і його параметри;
· - середній час між черговими профілактиками, в годинах;
· - середній час проведення профілактики, в годинах
2. Вказівки до виконання роботи
Визначити:
· математичне сподівання і середнє квадратичне відхилення часу безвідмовної роботи системи без профілактики;
· математичне сподівання і середнє квадратичне відхилення часу відновлення системи без профілактики
Визначити показники надійності системи без профілактики:
· Т
· функцію готовності системи ;
· середнє сумарне число відмов системи ;
· середнє сумарне напрацювання системи за час t.
Визначити для системи з профілактикою
· коефіцієнт готовності , напрацювання на відмову , та середній час відновлення ;
· залежність коефіцієнта готовності системи від частоти профілактики для різних значень часу її проведення у вигляді таблиці та графіка;
· оптимальне значення частоти профілактики при якому коефіцієнт готовності системи перевищує коефіцієнт готовності системи без профілактики і має при цьому найбільше значення.
Модельна задача:
Основним прикладом, що буде розглядатися є проведення дослідження, щодо впливу профілактики на надійність технологічної системи.
Вихідні дані:
· час до відмови за розподілом Рєлея =
· час відновлення
· = 60
· = 1, 3, 5
Для проведення розрахунків використаємо формули зв'язку початкових моментів з параметром розподілу. За формулою знаходимо математичне очікування часу безвідмовної роботи системи год
Середнє квадратичне відхилення для розподілу Рєлея обраховуємо за формулою
год
Середній час відновлення систему відповідає таке ж і значення
Обрахуємо коефіцієнт готовності системи без профілактики
Для розрахунку решти характеристик використаємо одну із математичних програм (рис. 1) . Показники надійності системи при різному часі проведення профілактики (табл. 1):
Рис. 1. Приклад роюоти програми, для визначення впливу профілактики на надійність
Таблиця 1.
Стаціонарні показники надійності систем
Показники надійності |
Без профілактики |
З профілактикою |
|||
0.5327 |
0.5441 |
0.5354 |
0.5269 |
||
, год |
11.4 |
10.2799 |
10.2799 |
10.2799 |
|
, год |
10 |
8,611 |
8.9196 |
9.2283 |
Проаналізувавши таблицю 1 можна зробити висновок, що профілактика замітно збільшує коефіцієнт готовности системи для широкого діапазону часу її проведення. Якщо час профілактики рівний 1 годині, то виграш складає:
Напрацювання на відмову не залежить від часу профілактики, це зрозуміло із фізичної точки зору а також із таблиці 1. Оскільки після профілактики система обновляється, то час її відновлення зменшується, а за рахунок цього відбувається збільшення коефіцієнта готовності. Зменшення часу відновлення системи випливає з фомули (2) якщо менше.
В табл. 2 відображається інформація про узагальнені показники надійности системи, такі як параметр потоку відновлення , середнє сумарне число відмов , середнє сумарне напрацювання , функція готовності . Усі ці показники являються функціями часу.
Таблиця 2
Перехідні характеристики надійності системи
T, год |
|||||
0 |