книги из ГПНТБ / Оптимизация процессов грузовой работы

менем исправной работы системы.

И зложенный подход был применен для рассмотрения работы вос­ станавливаемой системы, описываемой графом. Н а рис. 5 .10 приведен граф системы, в котором дуги представляю т собой случайные вре­ мена исправной работы, и эпюра времен работы графа. Из рисунка видно, что система не работает в моменты, когда отказало и восста­

робнее характер работы систем, проходящ их профилактику в процессе п лаван и я.В есь период плавания

разделяется на ряд интервалов полезной работы и простоев, причем время простоя 7 ^ вклю чает в себя все временные интервалы, х а ­

165

ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИИ ГОТОВНОСТИ НА ЭЦВМ

При проведении регламентных работ на судне в процессе плавания необходимо решать вопрос о периодичности т п и длительности tK профилактики (контроля). В связи с невозможностью восстановле­ ния отказавш их блоков и ограниченным числом их в ЗИ П е в про­ цессе плавания может наступить срыв функционирования какойлибо из судовых систем. Д ля определения вероятности такого собы ­ тия необходимо модёлировать процесс функционирования. Н иже будет описан один из возможных алгоритмов.

Рассмотрим некоторые варианты процесса функционирования на примере навигационной системы. Будем считать, что на операторов

Р ис. 5.11. Эпюра времен (а) и изменение эффективности (б) многозначной системы

системы возлож ена такж е функция восстановления системы. При невозможности восстановления и недопустимости перерыва в работе происходит срыв функционирования. Если восстановление воз­ можно, то при возникновении отказа могут встретиться следующие случаи. П усть после отказа сразу начинается профилактика. Тогда время ее ожидания тож и время простоя Т пр равны нулю . Если отказ

При.наличии избыточности (что и имеет место в навигационной системе) отказы приводят к снижению качества, пока не будет до­ стигнут допустимый предел і?£доп, после чего система частично вос­ станавливается, чтобы доработать до конца заданного интервала Грзб, при этом тож = 0; Г пр = tB = Траб1— Г с (рис. 5 .1 1 , б).

В о время проведения профилактики происходит замена отказав­ ших элементов; если ж е исчерпан запас, то фиксируется отказ части навигационного комплекса (например, РЛ С ).

Если запас блоков не исчерпан, необходимо решать оптимальную задачу по максимизации коэффициента готовности при ограничении

1 6 6

ГЛАВА 5

П режде чем перейти к описанию моделирующего алгоритма, рас­ смотрим вопрос о влиянии периодичности и длительности профилак­

тельность ік выбирают, исходя из практических соображений, и

максимального происходит за счет резкого уменьшения ka, а вправо от максимального — за счет уменьшения вероятности безотказной работы за время профилактики.

Несомненно, что на эффективность использования системы в зн а­ чительной мере влияет надежность комплектующих элементов. В нашем случае необходимо рассматривать характеристики как без­ отказности элементов X, так и их восстанавливаемости р,.

Н а.ри с. 5 .1 3 приведены зависимости Wn = / (тп) при оптималь­ ном значении длительности tK. Кривая 1 построена при некоторых значениях характеристик безотказности и восстанавливаемости А, 1 и р х. Ухудш ение восстанавливаемости элементов системы в два раза

заметного снижения W„ значительно увеличить периодичность про­ ведения регламентных работ. Отсюда можно сделать вывод, что эффективнее повышать безотказность системы.

Опыт работы показы вает, что, несмотря на значительные затраты, связанны е с проведением профилактики (стоимость ЗИПа,, контроль­ ной аппаратуры, отвлечение части команды на восстановительные работы), при достигнутой на сегодняшний день надежности эле­

1 6 7

ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИИ ГОТОВНОСТИ НА ЭЦВМ

ментов проведение профилактики вполне оправдано. Вм есте с тем на начальном этапе проектирования необходимо оценить все до­ стоинства и недостатки введения профилактики на модели конкрет­ ной системы.

Блок -схем а алгоритма и необходимые пояснения приведены в при­ ложении X . Алгоритм предназначен для исследования поведения систем управления в процессе а)

плавания при учете различных возможностей, рассмотренных

вданном параграфе.

Валгоритме не отражены некоторые моменты, например конечность времени подключе­ ния резервных устройств и вли­ яние величины допустимых пе­ рерывов на работу систем упра­ вления. Однако эти факторы достаточно просто учитываются

вслучае моделирования кон-

кретных систем путем введения логических операторов, оцениваю­ щих величину необходимых временных интервалов.

чиваемое на их подготовку (проверку и включение). Таким образом,

1 6 8

ГЛАВА 5

и т подг. Из рисунка видно, что оба этих параметра оказы ваю т зн а­ чительное влияние на коэффициент готовности и в целях его повыше­

гационного комплекса величина ТЛОп в зависимости от района плава­ ния будет меняться от получаса до нуля (при плавании в открытом океане или в узкостях). Данный вопрос применительно к радиолока­ ционным системам достаточно подробно рассмотрен в работе [3 7 ].

ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СУДОВЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ,ВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ В УСЛОВИЯХ ПОРТА

Основной характеристикой, влияющей на свойство восстанавливае­ мости судовых систем управления в процессе текущ его или капиталь­ ного ремонта в условиях порта, является уровень технического обслуж ивания. Этот уровень зависит от числа ремонтных бригад М

в процессе восстановительного ремонта.

Схема восстановительного ремонта имеет стандартный вид [35, 4 6 ] и здесь не рассм атривается. В том случае, когда блок-схем у надеж ­ ности можно представить в виде набора стандартных схем соедине­

времени восстановления при последовательном соединении восста­

и времени восстановления при ненагруженном общем дублирова­

нии QJ' и е н . о . д »

169

ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИИ ГОТОВНОСТИ НА ЭЦВМ

личными интенсивностями отказов при неограниченном восстановле­

В том случае, когда учитывается второе из указанны х выш е огра­ ничений, а именно число ремонтных бригад, могут быть использо­ ваны следующ ие процедуры, представленные в приложениях X V I— X V III:

а) в приложении X V I — процедура получения времени работы и времени восстановления при последовательном соединении с огра­

и времени восстановления при ненагруженном дублировании с огра­ ниченным восстановлением # , і е„ . 0 .д .о -

При исследовании процесса ремонта необходимо учитывать ряд факторов: а) блок-схему надежности системы (причем в этом случае многозначная система чаще всего рассматривается как однозначная, так как необходимо провести полное восстановление работоспособ­

мой и неконтролируемой частей; е) директивный срок окончания ремонта.

Если в процессе плавания чаще всего меняется блок, то в порту

ваться с завода-изготовителя, что несомненно влияет на увеличение срока ремонта и может привести к срыву ремонтных операций за оговоренное (директивное) время Г д. Естественно, что коэффициент готовности в этом случае будет зависеть от времени простоя на ре­

с учетом указанны х ограничений.

Задаваясь различными численными значениями параметров, характеризую щ их отмеченные выше факторы, с помощью предла­ гаемого алгоритма можно получить ряд зависимостей. В частности, на рис. 5 .16 представлены кривые, характеризую щ ие зависимость коэффициента готовности от числа ремонтных бригад М

170

точности ЗИ П а — количества элементов т3, предназначенных для замены, при разных значениях времени замены t3. Кривые иллю ­ стрируют очевидный вывод о том, что значение kr тем выш е, чем меньше время замены t3 (или время ремонта блока).

Н а рис. 5 .1 7 приведены кривые, характеризую щ ие зависимость времени простоя на ремонте от числа рабочих бригад и достаточности ЗИ П а для разных значений t3. Очевидно, что при увеличении числа рабочих бригад значение падает и стремится к некоторому постоянному значению.

ниться либо на судах в перерывах между использованием их по назначению, либо на складах или могут находится в длительной кон­ сервации.

У ровень надежности систем управления, условия их хранения и использования являю тся основными факторами, определяющими готовность систем к работе в процессе хранения.

Если судовая система имеет высокий уровень надежности, обес­ печивающий при заданных условиях хранения необходимую вероят­ ность исправного состояния за период хранения, то периодическое техническое обслуж ивание такой системы мож ет не проводиться и вклю чение системы в работу осущ ествляется без предварительного контроля ее работоспособности или исправности. Если судовая система имеет характеристики надежности ниже допустимых, то перед ее использованием необходимо провести контроль ее исправ­

171

ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИИ ГОТОВНОСТИ НА ЭЦВМ

ности или работоспособности; уровень готовности такой системы будет низким.

Периодичность т п проведения планового технического обслуж и ­ вания судовых систем в процессе их хранения может быть определена исходя из обеспечения:

а) допустимого (заданного) значения вероятности Р доп исправ­ ного состояния системы к началу очередного обслуж ивания (под вероятностью исправного состояния системы понимается вероят­

что системы будут исправны в произвольно выбранный момент вре­

аппаратуру контроля, используемую для диагноза технического состояния систем.

В зависимости от степени охвата контролем при проведении пери­ одического технического обслуж ивания судовую систему управления можно условно разделить на контролируемую и неконтролируемую части.

условиях! то степень 5 охвата системы контролем можно определить выражениями

При проведении планового технического обслуж ивания отказы контролируемой части системы, возникш ие в процессе хранения, могут быть в основном выявлены и устранены. О тказы ж е некон­ тролируемой части системы не будут выявлены и устранены. Кроме того, в связи с тем, что контроль при проведении обслуж ивания не является идеальным и может дать ошибочные результаты, вероят­

172

ГЛАВА 5

ность исправного состояния контролируемой части системы после проведенного обслуж ивания будет отлична от единицы (хотя сколь угодно близко может приближаться к ней). Поэтому исправность системы после проведенного обслуж ивания будет определяться в ос­ новном исправностью ее неконтролируемой части, а такж е достовер­ ностью контроля контролируемой части.

Определение периодичности проведения обслуживания системы исходя из обеспечения требуемого уровня вероятности Р тр ее исправ­ ного состояния. Если задана вероятность Ртр, то необходимо, чтобы вероятность Pj исправного состояния судовой системы управления

ж ивания, в результате которого ее контролируемая часть была приз­ нана годной.

Д ля экспоненциального закона надежности при хранении вероят­

где Дн/_! — вероятность исправного состояния неконтролируемой части системы к концу (/— 1 )-го обслуж ивания; Д 0к/ - і— вероят­ ность исправного состояния контролируемой части системы к концу (/— 1 )-го обслуж ивания, в результате которого она была признана годной.

Вероятность P H/._X может быть определена выражением

предыдущей ее проверки до начала периода хранения, для которого рассчитывается периодичность обслуж ивания; tn — время работы неконтролируемой части системы в период одного обслуж ивания. Если неконтролируемая часть системы при обслуживании не вклю ­ чается, то 4 = 0 .

173

ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИИ ГОТОВНОСТИ НА ЭЦВМ

Д л я определения P 0Kj_1 составим матрицу состояний:

Величина Р КІ-_і характеризует вероятность исправного состояния контролируемой части системы к концу (/— 1 )-го обслуж ивания с уче­ том ее состояния до начала обслуж ивания; б и у — соответственно вероятности ошибочного забракования исправной 'и ошибочного принятия неисправной контролируемой части системы после ее обслуж ивания. Значения параметров б и у характеризую т достовер­ ность контроля исправности контролируемой части системы в период обслуж ивания.

Вероятность Р к/_і определяется выражением

где tK— продолжительность работы контролируемой части системы

Всоответствии с матрицей состояний контролируемая часть

системы управления может быть признана годной с вероятностью

Тогда вероятность Р0кі-і исправного состояния контролируемой части системы управления после обслуж ивания, в результате кото­ рого она считается годной, равна

делах допустимой погрешности устанавливается после второготретьего обслуж ивания независимо от состояния системы управления

1 7 4