2405
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
С.Ф. Тюрин, М.С. Сторожев
НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебно-методического пособия
Издательство Пермского национального исследовательского
политехнического университета
2014
УДК 621.399 Т98
Рецензенты:
д-р техн. наук, проф. В.А. Твердохлебов (Институт проблем точной механики и управления РАН, г. Саратов); канд. техн. наук, доц. Э.С. Заневский
(Пермский национальный исследовательский политехнический университет)
Тюрин, С.Ф., Сторожев, М.С.
Т98 Надежность систем управления : учебно-метод. пособие / C.Ф. Тюрин, М.С. Сторожев. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2014. – 79 с.
ISBN 978-5-398-01211-8
Представлен материал для аудиторных занятий и самостоятельной работы по расчёту надёжности с использованием про-
граммного продукта Windchill Quality Solutions 10.0.
Предназначено для студентов и магистров, изучающих дисциплины «Надежность систем управления», «Надежность систем автоматизации».
ISBN 978-5-398-01211-8 |
© ПНИПУ, 2014 |
СОДЕРЖАНИЕ |
|
Введение |
|
Краткие сведения о программном продукте |
|
Windchill Quality Solutions 10.0 ................................................................. |
5 |
Лабораторная работа № 1 |
|
Расчёт надёжности нерезервированной |
|
невосстанавливаемой системы ................................................... |
8 |
1.1. Создание структурной схемы надежности................................. |
8 |
1.2. Задание параметров надежности отдельных элементов...... |
11 |
1.3. Расчет параметров надежности системы.................................. |
19 |
Лабораторная работа № 2 |
|
Расчёт надёжности резервированной |
|
невосстанавливаемой системы ................................................. |
26 |
2.1. Расчет надежности исходной нерезервированной |
|
системы.............................................................................................. |
26 |
2.2. Постоянное резервирование отдельных элементов............... |
28 |
2.3. Постоянное общее резервирование............................................ |
31 |
2.4. Общее резервирование замещением.......................................... |
32 |
Лабораторная работа № 3 |
|
Расчет надежности восстанавливаемых систем..................... |
36 |
3.1. Ознакомление с модулем Markov ............................................... |
36 |
3.2. Состояния системы......................................................................... |
37 |
3.3. Переходы между состояниями..................................................... |
39 |
3.4. Расчет параметров надежности системы.................................. |
41 |
Приложение 1. Пример титульного листа отчета |
|
о выполнении лабораторной работы.................................................. |
46 |
Приложение 2. Примерный вид отчета по лабораторной |
|
работе № 1................................................................................................. |
47 |
3
Приложение 3. Примерный вид отчета по лабораторной |
|
работе № 2................................................................................................. |
53 |
Приложение 4. Примерный вид отчета по лабораторной |
|
работе № 3................................................................................................. |
61 |
Приложение 5. Некоторые данные из справочника |
|
«Надежность электрорадиоизделий»................................................. |
66 |
Приложение 6. Материнская плата |
|
(подготовлено студентом Р. Якимовым) .......................................... |
73 |
Приложение 7. Список англоязычных терминов.............................. |
76 |
Библиографический список....................................................... |
78 |
4
ВВЕДЕНИЕ
Краткие сведения о программном продукте
Windchill Quality Solutions 10.0
Одной из важнейших задач в современном производстве является обеспечение качества, надежности и безопасности изделия. Для обеспечения максимальной эффективности управление качеством следует осуществлять уже на самых ранних этапах разработки. Информация о качестве должна быть доступна на всех уровнях организации, это позволяет принимать своевременные, эффективные и точные решения.
Существует ряд зарубежных и отечественных программных комплексов для расчета надежности сложных объектов и систем. Наиболее распространенными на производствах являются:
♦АСОНИКА-К (МИЭМ-ASKsoft, Россия) [1];
♦АСРН (РНИИ «Электронстандарт», Россия) [2];
♦RAM Commander (A.L.D.Group, Израиль) [3];
♦Risk Spectrum (Relcon AB, Швеция) [4];
♦ISOGRAPH (Великобритания) [5];
♦RELEX (США) [6].
Одним из программных комплексов для управления качеством изделия на протяжении всего жизненного цикла является система интегрированного управления качеством, надежностью и рисками Windchill Quality Solutions (WQS) от компании Parametric Technology Corporation (PTC) [7]. WQS представляет собой комплексное решение для управления всеми аспектами качества, надежности и безопасности изделия, обеспечивающее информацией всех участников, работающих над качеством изделия.
Задачи, которые решает система интегрированного управления качеством, надежностью и рисками Windchill Quality
Solutions, это:
5
♦расчет вероятной частоты отказов компонентов сложных
систем;
♦определение соответствия характеристик изделия заданным требованиям;
♦анализ надежности, доступности, рабочих характеристик в течение всего срока службы;
♦определение потенциальных состояний отказа в системах, сокращение частоты отказов и смягчение последствия их возникновения;
♦регистрация данных об отказах и управление жизненным циклом инцидентов. В том числе реализация обратной связи от пользователей к разработчикам изделия;
♦прогнозирование ремонтопригодности, расчет периодов обслуживания;
♦расчет затрат жизненного цикла;
♦анализ процессов, связанных с ошибками, обусловленными человеческим фактором.
Система Windchill Quality Solutions состоит из отдельных модулей:
♦ALT – ускоренное испытание на стойкость с помощью статистических методов.
♦FMEA – анализ возможных отказов и минимизация их последствий.
♦FRACAS – система регистрации сбоев, анализа и корректирующих действий.
♦FTA – оценка рисков и надежности с помощью анализа дерева неисправностей.
♦LCC (Life Cycle Cost) применяется для расчета стоимости изделия на протяжении всего жизненного цикла, включая конструирование, производство, техническое и гарантийное обслуживание.
♦Maintainability – анализ показателей технического обслуживания и ремонта систем.
♦Markov – анализ сложных систем с помощью диаграмм смены состояний.
6
♦Prediction – расчет параметров надежности отдельных деталей и подсистем.
♦RBD – расчет параметров надежности с помощью системного моделирования диаграмм надежности.
♦Weibull упрощает сбор и анализ данных на всех этапах жизненного цикла изделия с целью выявления тенденций сбоев
ипрогнозирования их характера.
Такая организация обеспечивает гибкость программного комплекса, возможность его настройки под конкретные нужды предприятия, в то же время работа нескольких модулей в комплексе позволяет одновременно решать широкий круг задач.
7
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 РАСЧЁТ НАДЁЖНОСТИ НЕРЕЗЕРВИРОВАННОЙ
НЕВОССТАНАВЛИВАЕМОЙ СИСТЕМЫ
1.1. Создание структурной схемы надежности
Запустите программу Windchill |
|
|
Quality Solutions 10.0 Tryout, кликнув |
|
|
наеёзначок (рис. 1.1). |
|
|
Появится стартовое окно с вы- |
|
|
бором запускаемых модулей. Выбе- |
|
|
рите модули Prediction и RBD, на- |
|
|
жмите ОК (рис. 1.2). |
|
|
Модули можно подключать и от- |
Рис. 1.1. Ярлык программы |
|
ключать позднее, используя специаль- |
||
нуюпанельинструментов(рис. 1.3). |
Windchill Quality |
|
Solutions 10.0 Tryout |
||
|
Рис. 1.2. Выбор запускаемых модулей
8
Рис. 1.3. Панель выбора модулей
Создайте новый проект, нажав кнопку New Project, в графе Directory открывшегося окна укажите путь к месту, где вы хотите сохранить ваш проект, в графе Name укажите название вашего проекта, нажмите ОК (рис. 1.4).
Рис. 1.4. Создание нового проекта
Перейдите на вкладку RBD Table (рис. 1.5).
В верхней части экрана вы видите таблицу, в которой указаны все структурные схемы надежности вашего проекта. В нижней части – поле для составления структурных схем, на котором уже имеются начальная и конечная точки. Щелкните правой кнопкой мыши на нижнем поле, в появившемся меню выберите Insert Default Block. Курсор мыши принял вид блока, для добавления блока на схему щелкните левой кнопкой мыши, для выхода из режима добавления блоков щелкните правой кнопкой. Добавьте на схему два новых блока. Для соединения блоков наведите курсор мыши на треугольник, обо-
9
значающий вход либо выход блока, курсор изменит свой вид. Зажав левую кнопку, проведите линию связи к входу/выходу другого блока (рис. 1.6).
Рис. 1.5. Рабочая область модуля RBD
Рис. 1.6. Добавление блоков на схему и их соединение
Если на одной схеме должно быть несколько идентичных блоков (элементов), то, поместив на схему один блок, дважды щелкните на нем левой кнопкой, в пункте Redundancy (избы-
10