455

2

УДК 62-192:52

Диагностика и надежность автоматизированных систем: Методические

указания для самостоятельной работы по направлению подготовки бакалавра

15.03.04 – «Автоматизация технологических процессов и производств» для

очной формы обучения / А.А. Мещерякова; М-во образования и науки РФ,

ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2016. – 10 с.

Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТУ

Рецензент: д.т.н., профессор, зав. кафедрой электротехники и автоматики ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени Петра I» Афоничев Д.Н.

3

1. Введение

Учебным планом по направлению подготовки бакалавра 220700.62 – «Автоматизация технологических процессов и производств» предусмотрено изучение курса «Диагностика и надежность автоматизированных систем».

Программа курса включает формирование у студентов знаний об анализе и синтезе технических (технологических) автоматизированных систем с заданным уровнем надѐжности и их диагностирования.

Врезультате освоения дисциплины студент должен:

–знать: основные составляющие надежности и соответствующие функциональные и числовые показатели; методы анализа (расчета) надежности автоматизированных технических и программных систем; способы оценивания эффективности программно-технических автоматизированных систем; способы обеспечения заданного уровня надежности программно-технических систем; способы планирования и проведения испытаний и наблюдений для определения показателей надежности автоматизированных систем;

–владеть методами диагностирования технических и программных систем;

–уметь: определять по результатам испытаний и наблюдений оценки показателей надежности технических элементов и систем; анализировать надежность технических и программных автоматизированных систем; синтезировать технические системы с заданным уровнем надежности; диагностировать показатели надежности технических систем.

2.Общие указания

Методические указания предназначены для бакалавров 3-го курса (5-й семестр) очного обучения. Объем дисциплины и виды учебной работы по семестрам приведены в табл. 1.

Таблица 1 - Объем дисциплины и виды учебной работы

4

Цель лекций – дать основные направления по наиболее сложным разделам дисциплины, а также изложить материал по новейшим достижениям, не получившим достаточного освящения в учебной литературе.

Обзорный характер лекций не дает основание рекомендовать их в качестве единственного источника при подготовке к зачету.

Лабораторные занятия посвящены изучению показателей надежности невосстанавливаемых объектов, основных законов распределения наработки до отказа, показателей безотказности невосстанавливаемых объектов по статистическим данным, объектов, подчиняющихся различным законам распределения наработки до отказа, показателей надежности восстанавливаемых объектов, надѐжности систем с параллельнопоследовательным соединением элементов без учѐта восстановления, надѐжности сложных систем без учѐта восстановления, надѐжности восстанавливаемых систем, надежности объекта по результатам испытаний и расчету числа запасных частей

3. Содержание разделов дисциплины

Раздел 1. Основные термины и определения теории надёжности

Объект, система и элементы. Состояния и события. Наработка и ресурс. Надежность.

Раздел 2. Показатели надежности невосстанавливаемых объектов

Функции распределения и надежности наработки до отказа. Плотность распределения наработки до отказа. Вероятности отказа и безотказной работы. Интенсивность отказов. Средняя наработка до отказа.

Раздел 3. Законы распределения наработки до отказа

Экспоненциальное распределение. Нормальное распределение (распределение Гаусса). Усечѐнное нормальное распределение. Логарифмически нормальное (логнормальное) распределение. Распределение Рэлея. Распределение Вейбулла. Гамма распределение. Смесь распределений.

5

Раздел 4. Потоки отказов восстанавливаемых объектов. Показатели надежности восстанавливаемых объектов

Понятие потока отказов. Простейший (пуассоновский) поток. Показатели безотказности. Показатели ремонтопригодности. Показатели долговечности. Комплексные показатели.

Раздел 5. Расчёт надёжности систем без учёта восстановления

Основные этапы расчета надежности. Способы соединения элементов и составление структурной схемы системы. Расчет надежности систем с параллельно-последовательным соединением элементов. Расчет надежности систем со сложной структурой (метод перебора состояний, метод разложения относительно особого элемента, метод минимальных путей и сечений, логиковероятностный метод анализа надежности). Резервирование систем.

Раздел 6. Расчёт надёжности систем с учётом восстановления

Граф состояний системы. Расчет надежности восстанавливаемой системы с помощью уравнений типа массового обслуживания. Матрица состояний. Расчет надежности восстанавливаемой системы с помощью интегральных уравнений. Расчет надежности восстанавливаемой системы методом марковских процессов.

Раздел 7. Оценка надёжности объектов по результатам испытаний

Виды испытаний на надежность. Определительные испытания. Планы испытаний. Точечная оценка. Интервальная оценка. Контрольные испытания.

Раздел 8. Обеспечение надёжности объектов при эксплуатации

Организация эксплуатации. Классификация запасных частей. Организация пополнения запаса. Расчет числа запасных частей. Техническое обслуживание.

Раздел 9. Диагностика автоматизированных систем

Классификация видов диагностирования. Классификация методов диагностирования. Показатели диагностирования. Математические модели объектов диагностирования. Системы технического диагностирования. Таблица функций неисправностей. Алгоритмы диагностирования.

Раздел 10. Анализ надежности программного обеспечения

Основные определения надѐжности программного обеспечения. Показатели надѐжности программного обеспечения. Факторы, определяющие надѐжность программного обеспечения. Обеспечение надѐжности в процессе тестирования программного обеспечения. Защита программного обеспечения от вирусов.

6

4. Лабораторные занятия

Перечень лабораторных работ по курсу для студентов очного обучения представлен в табл.2.

Таблица 2 - Перечень лабораторных работ

7

5. Самостоятельная работа бакалавров

Часть материала курса вынесена на самостоятельное изучение бакалавров. Темы этой работы представлены в табл.3.

Таблица 3 - Перечень вопросов, выносимых на самостоятельное изучение

Контроль самостоятельной работы бакалавров осуществляется преподавателем. Контроль качества освоения дисциплины проводится посредством текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации обучающихся. Результаты контроля отражаются в баллах модульно-рейтинговой системы оценки знаний бакалавра.

После прослушивания курса лекций, выполнения лабораторных работ бакалавр допускается к сдаче экзамена. Контрольные вопросы к экзамену для бакалавров очного обучения приведены ниже.

6.Контрольные вопросы

1.Объект, система и элементы.

2.Состояния и события.

3.Наработка и ресурс.

4.Надежность. Основные составляющие надѐжности.

5.Определение и формы представления показателей надежности.

6.Функции распределения и надежности наработки до отказа.

7.Плотность распределения наработки до отказа.

8.Вероятности отказа и безотказной работы.

8

9.Интенсивность отказов.

10.Средняя наработка до отказа.

11.Экспоненциальное распределение.

12.Нормальное распределение (распределение Гаусса).

13.Усечѐнное нормальное распределение.

14.Логарифмически нормальное (логнормальное) распределение.

15.Распределение Рэлея.

16.Распределение Вейбулла.

17.Гамма распределение.

18.Смесь распределений.

19.Понятие потока отказов. Простейший (пуассоновский) поток.

20.Показатели безотказности восстанавливаемых объектов.

21.Показатели ремонтопригодности восстанавливаемых объектов.

22.Показатели долговечности восстанавливаемых объектов.

23.Комплексные показатели надежности восстанавливаемых объектов.

24.Расчѐт надѐжности автоматизированных систем без учѐта восстановления. Основные этапы расчета надежности систем.

25.Способы соединения элементов и составление структурной схемы

системы.

26.Расчет надежности систем с параллельно - последовательным соединением элементов без учета восстановления.

27.Расчет надежности сложных систем методом перебора состояний без учета восстановления.

28.Расчет надежности сложных систем методом разложения относительно особого элемента без учета восстановления.

29.Расчет надежности сложных систем методом минимальных путей и сечений без учета восстановления.

30.Логико-вероятностный метод расчета надежности без учета восстановления.

31.Резервирование систем.

32.Расчет надежности восстанавливаемых систем. Граф состояний.

33.Матрица состояний восстанавливаемой системы.

34.Расчет надежности восстанавливаемой системы с помощью интегральных уравнений.

35.Виды испытаний на надежность.

36.Определительные испытания. Планы испытаний.

37.Определительные испытания. Точечная оценка. Интервальная

оценка.

38.Контрольные испытания.

39.Организация эксплуатации.

40.Классификация запасных частей.

41.Организация пополнения запаса.

9

42.Расчет числа невосстанавливаемых запасных частей с периодическим пополнением по вероятности достаточности. Расчет количества восстанавливаемых запасных частей по вероятности достаточности.

43.Техническое обслуживание.

44.Диагностика автоматизированных систем (определение, задачи).

45.Классификация видов диагностирования.

46.Классификация методов диагностирования.

47.Показатели диагностирования.

48.Математические модели объектов диагностирования.

Библиографический список

Основная литература:

1.Глухов, Д. А. Диагностика и надежность автоматизированных систем [Текст] : учеб. пособие / Д. А. Глухов; ВГЛТА. - Воронеж, 2005. - 123 с.

–Электронная версия в ЭБС ВГЛТА.

2.Половко, А. М. Основы теории надежности [Текст] : рек. УМО вузов по унив. политехн. образованию в качестве учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений, обучающихся по направлению подгот. 230100 (654600) "Информатика и вычислительная техника" / А. М. Половко, С. В. Гуров. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - СПб. : БХВ-Петербург, 2006. - 704 с.

Дополнительная литература:

1. Половко, А. М. Основы теории надежности. Практикум [Текст] : рек. УМО вузов по унив. политехн. образованию в качестве учеб. пособия для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки 230100 (654600) "Информатика и выч. техника" / А. М. Половко, С. В. Гуров. - СПб. : БХВПетербург, 2006. - 560 с.

10

Мещерякова Анна Анатольевна

Диагностика и надежность автоматизированных систем

Методические указания для самостоятельной работы по направлению

подготовки бакалавра 15.03.04 – «Автоматизация технологических процессов и

производств» для очной формы обучения

Редактор С.Ю. Крохотина

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»