Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Основы теории надёжности.docx
Скачиваний:
1
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
16.03 Mб
Скачать

3.4. Проблемы создания высоконадежных систем

3.4.1. Основная проблема надежности технических систем

Сложные технические системы должны длительное время работать безотказно. Это требование диктуется необходимостью обеспечения высокой их эффективности, безопасности, живучести, готовности и других показателей качества.

Сложные системы состоят из десятков и сотен тысяч элементов, а время их работы исчисляется тысячами часов.

К таким системам предъявляются высокие требования по надежности. Например, вероятность безотказной работы Р(t)≥0,99, коэффициент готовности Kг≥0,98. Удовлетворяют ли таким требованиям современные технические системы?

Пусть система состоит из n = 1000 элементов, длительность ее работы — 2000 час, элементы, из которых состоит система, высоконадежны, имеют постоянную интенсивность отказов, среднее значение которой λ = 0,2 10-6 час-1.

Вероятность безотказной работы такой системы будет:

Такая система эксплуатироваться не может по причине низкой надежности: вероятность ее отказа превосходит требуемую (q = 0,01) в 33 раза. Для повышения ее надежности применим структурное резервирование. Расчеты показывают, что для обеспечения вероятности безотказной работы системы Рс(2000) = 0,99 необходимо иметь 5 резервных систем в случае резервирования с постоянно включенным резервом и две резервные системы в случае резервирования замещением при условии, что автомат контроля и коммутации, обеспечивающий подключение резервной системы при отказе основной, идеальный в смысле надежности.

Существенно повысить работоспособность системы может восстановление резервированной системы при условии, что ремонт осуществляется без выключения системы. Расчеты показывают, что вероятность безотказной работы системы Рс(2000) = 0,99 можно обеспечить при восстановлении дублированной системы со средним временем восстановления Tв≤100 час. При Tв = 100 час Рс(2000) = 0,993.

Однако такой метод не всегда возможен. Нельзя ремонтировать двигатель или систему управления самолета в полете, спутника связи на орбите, океанский лайнер в плавании. Нельзя осуществлять ремонт техники в ее рабочем состоянии, если ремонт должен осуществляться в специальных мастерских. Следует также иметь в виду, что техническая реализация этого способа требует наличия системы диагностики отказов, что может привести к понижению надежности резервированной системы. Не следует также забывать, что резервирование существенно повышает стоимость системы, ее вес и габариты. В нашем случае при применении резервирования стоимость системы возрастет в 6 раз при общем резервировании и в 3 раза при резервировании замещением. На практике резервирование с восстановлением применяется редко. Причин для этого достаточно.

Надежность элементов непрерывно увеличивается. Появление материалов высокой прочности, защищенных от коррозии, твердых схем, не требующих большой энергии для их питания, существенно уменьшили интенсивность отказов элементов. Однако сложность технических систем и требования к показателям их надежности растут с такой же скоростью, как и надежность элементов. Поэтому надежность многих сложных технических систем практически не растет. В этом основная проблема надежности техники.