4.3. Последовательность расчета систем
Задача расчета надежности технических систем: определение показателей безотказности системы, состоящей из невосстанавливаемых элементов, по данным о надежности элементов и связях между ними.
Цель расчета надежности:
- обосновать выбор того или иного конструктивного решения;
- выяснить возможность и целесообразность резервирования;
- выяснить, достижима ли требуемая надежность при существующей технологии разработки и производства.
Расчет надежности состоит из следующих этапов:
1. Определение состава рассчитываемых показателей надежности.
2. Составление (синтез) структурной логической схемы надежности (структуры системы), основанное на анализе функционирования системы (какие блоки включены, в чем состоит их работа, перечень свойств исправной системы и т. п.), и выбор метода расчета надежности.
3. Составление математической модели, связывающей рассчитываемые показатели системы с показателями надежности элементов.
4. Выполнение расчета, анализ полученных результатов, корректировка расчетной модели.
Практически расчет надежности производится в несколько этапов:
1. На стадии составления технического задания на проектируемую систему, когда ее структура не определена, производится предварительная оценка надежности, исходя из априорной информации о надежности близких по характеру систем и надежности комплектующих элементов.
2. Составляется структурная схема с показателями надежности элементов, заданными при нормальных (номинальных) условиях эксплуатации.
3. Окончательный (коэффициентный) расчет надежности проводится на стадии завершения технического проекта, когда произведена эксплуатация опытных образцов и известны все возможные условия эксплуатации. При этом корректируются показатели надежности элементов, часто в сторону их уменьшения, вносятся изменения в структуру – выбирается резервирование.
Последовательность расчета системы может быть представлена соответствующим алгоритмом, представленном на рис. 4.2. Рассмотрим основные ее этапы.
Прежде всего следует четко сформулировать задание на расчет надежности. В нем должны быть указаны:
1) назначение системы ее состав и основные сведения о функционировании;
2) показатели надежности и признаки отказов, целевое назначение расчетов;
3) условия, в которых работает (или будет работать) система;
4) требования к точности и достоверности расчетов, к полноте учета действующих факторов.
На основании изучения задания делается вывод о характере предстоящих расчетов. В случае расчета функциональной надежности осуществляется переход к этапам 4-5-7, в случае расчета элементов (аппаратурной надежности) - к этапам 3-6-7.
Рис. 4.2. Алгоритм расчета надежности
5. Методы оценки безотказности технических систем с учетом их структуры
Оценивая надёжность системы, в первую очередь приходится оценивать её безотказность, так как безотказность – важная характеристика и восстанавливаемой и невосстанавливаемой системы. Только оценив безотказность системы можно перейти к оценке долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.
Основным количественным показателем безотказности является вероятность безотказной работы в течение заданного интервала наработки при определённых условиях её использования.
Для рассматриваемых методов оценки безотказности системы должны быть известны: функциональная схема системы; сведения о работоспособности составных частей (элементов) системы.
Исходные предпосылки: система по каждой своей функции может находиться только в одном из двух состояний – работоспособном или неработоспособном; каждая составная часть системы (элемент) может находиться в состоянии работоспособности или неработоспособности, но при этом может быть выделено несколько неработоспособных состояний в зависимости от числа видов возможных отказов этого элемента; отказы элементов независимы.
Цели, с которыми проводят расчёт безотказности системы: определить, достижима ли требуемая безотказность при избранной конструкции и технологии; помочь распределить значения показателя безотказности системы по составным частям системы; сравнить различные варианты конструкции по безотказности; выяснить необходимость и возможность введения резервирования различных видов.
Для оценки безотказности сложных технических систем, в том числе автомобильных систем и систем других транспортных средств, диагностического оборудования целесообразно использовать:
метод структурных схем;
метод логических схем;
метод матриц (табличный метод)