Методы расчета надежности сложных технических систем

Содержание.

Введение………………………………………………………………………..… 3

1. Классификация методов  расчета надежности………………………...…… . 5

1.1. Классификация методов  расчета надежности по В.А. Острейковскому…………………………………………………………………...5

1.2. Классификация методов  расчета надежности по ГОСТ 27.301–95…………………………………………………………………………………...7

2. Методы прогнозирования…………………………...…………………………9

2.1. Методы эвристического прогнозирования…………………………………9

2.2 Методы прогнозирования по статистическим моделям……………..… ..14

2.3 Комбинированные методы……………………….........................................14

3. Структурные методы расчета надежности……………………………… …15

3.1 Методы расчета безотказности невосстанавливаемых объектов вида I (по классификации объектов в соответствии с ГОСТ 27.003)……………………16

3.2 Методы расчета безотказности и комплексных показателей надежности восстанавливаемых объектов вида I   ……………………………… …………17

3.3 Методы расчета показателей ремонтопригодности……………………….18

3.4 Методы расчета показателей надежности объектов вида II  ……………19

4. Физические и аналитические  методы расчета………………………………22

4.1. Физические методы расчета………………………………………………..22

4.2. Аналитические  методы расчета надежности……………………………. 23

4.2.1. Логико-вероятностный расчета (ЛВР)………………………………   .. 23

5. Методы расчета надежности программного обеспечения…………………25

5.1. Аналитические методы……………………………………………………..26

5.2. Эмпирические методы……………………………………………………...26

Заключение………………………………………………………………………27

Список использованной литературы…………………………………………..28

Введение.

Появление, развитие и распространение сложных технических систем, таких как вычислительные системы, системы связи, автоматизированные системы управления и др., требуют новых подходов к их надежности.              

Надежность есть свойство технической системы сохранять свои характеристики в данных условиях эксплуатации. Надежность - важнейший технический параметр аппаратуры, ее количественные характеристики обязательно указываются в техническом задании на разработку изделия. 
Следует выделить, на мой взгляд, четыре основных вопроса теории и практики надежности сложных технических систем, представляющих интерес для изучения:

- математическое  моделирование функционирования  системы, разработка методов, алгоритмов  и программ расчета, анализа и  прогнозирования надежности сложных  систем;

-испытания  на надежность;

- техническая  эксплуатация, обеспечивающая высокую  надежность системы;  

- разработка  путей обеспечения и повышения  надежности сложных систем при  недостаточной надежности составляющих  ее элементов.

           Изучение методов расчета и анализа надежности сложных технических систем является чрезвычайно важной задачей. Создание новых технических систем предъявляет очень высокие требования к их качеству и надежности, что требует разработки соответствующих методов расчета и прогнозирования надежности техники.

            Цель работы состоит в обобщении и изучении методов расчета надежности сложных технических систем.

Задача изучения и применения методов расчетов надежности исключительно актуальна в настоящее время при построении высоконадежных систем различного назначения, которые к тому же должны удовлетворять требованиям конкурентоспособности на мировом рынке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Классификация  методов расчета надежности

1.1. Классификация методов  расчета надежности по В.А. Острейковскому.

Расчеты систем на надежность занимает одно из центральных мест в теории и практике надежности. Рассчитать систему на надежность – это значит, определить одну или несколько характеристик надежности. Расчеты производят на различных этапах разработки, создания и эксплуатации систем. Многочисленные цели расчетов привели к большому их разнообразию. Выбор метода расчета надежности зависит от ряда факторов. Основными из них, по мнению В.А. Острейковского [7,с.111], являются:

- этап разработки системы;

- характер отказов элементов  в системе;

- вид закона распределений  времени безотказной работы;

- режим работы элементов  системы;

- восстанавливаемость объекта;

- способ анализа объекта;

- класс системы и др.

На этапе проектирования расчет надежности производится с целью прогнозирования ожидаемой надежности проектируемого объекта. Такое прогнозирование необходимо для обоснования предполагаемого проекта объекта, а также для решения организационно – технических вопросов; выбора оптимального варианта структуры; способа резервирования; глубины и методов контроля; периодичности и объема профилактики; количества запасных частей; обоснования требований к надежности элементов системы. Поэтому на этапе проектирования выполняют следующие расчеты надежности:

- расчет норм надежности (распределение требований к надежности  элементов системы);

- ориентировочный расчет  надежности;

- окончательный (полный) расчет  надежности.

Если на этапе проектирования изготавливают опытные экземпляры объекта, то производится оценка надежности по результатам испытаний.

На этапе создания и эксплуатации расчеты надежности проводят по результатам испытаний и эксплуатации. Такие расчеты, как правило, будут иметь характер констатации. Результаты расчетов при этом будут показывать, какой надежностью обладали объекты, прошедшие испытания или используемые в некоторых условиях эксплуатации. Известно, что на основании этих расчетов разрабатывают меры по повышению надежности, определяют слабые места объектов, дают оценки надежности объекта и влияний на нее отдельных факторов.

По характеру отказов элементов системы различают методы расчета надежности при внезапных, постепенных и перемежающихся отказах, а по способу соединения элементов  в системе – расчет надежности в основном и резервном соединении элементов.

В зависимости от вида закона распределения времени безотказной работы применяют расчеты надежности при экспоненциальном, нормальном, вейбулловском и других законах распределения.

Режим работы объекта существенно влияет на выбор методов расчета надежности, которые в этом случае учитывают непрерывность действия (насосы, системы управления и защиты), периодичность действия (задвижки, клапаны, ЭВМ, если они не выполняют функции управления), одноразовое и многократное использование элементов объекта.

По признаку восстанавливаемости объекта методы расчета можно разделить на методы расчета восстанавливаемых и невосстанавливаемых объектов. При этом может учитываться глубина и периодичность контроля объектов.

В зависимости от способа анализа объекта разделяют два больших класса методов расчета надежности: структурные и функциональные. При расчете структурной надежности осуществляется определение значений показателей надежности объекта, обусловленное надежностью его элементов и разветвленностью связей между элементами. Расчет функциональной надежности – это определение показателей надежности выполнения объектом заданных функций. Поскольку такие показатели надежности зависят от ряда действующих факторов (вида заданной функции, структурной надежности, математического и программного обеспечения) то, как правило, расчет функциональной надежности более сложен, чем структурной.

1.2. Классификация методов  расчета надежности согласно  ГОСТ 27.301 - 95

Методы расчета надежности [9, стр. 4,5] классифицируют:

- по составу рассчитываемых показателей надежности (ПН);

- по основным принципам расчета.

Также, согласно ГОСТ 27.301 – 95 [9], исходя из состава рассчитываемых показателей, различают следующие  методы расчета:

- метод расчета безотказности;

- метод расчета ремонтопригодности;

- метод расчета долговечности;

- метод расчета сохраняемости;

- метод расчета комплексных показателей надежности (методы расчета коэффициентов готовности, технического использования, сохранения эффективности и др.).

По основным принципам расчета свойств, составляющих надежность, или комплексных показателей надежности объектов различают [9, стр. 5]:

- методы прогнозирования,

- структурные методы расчета,

- физические методы расчета.

Обобщая обе рассмотренные классификации, можно сделать несколько выводов:

1. Существует много методов  расчета надежности.

2. Выбор метода расчета  надежности определяется заданием  на расчет надежности.

3. Естественно, что есть  менее сложные методы расчета  надежности систем и более  сложные, трудоемкие.

4. При расчете надежности конкретных объектов возможно одновременное применение различных методов, например методов прогнозирования надежности электронных и электротехнических элементов с последующим использованием полученных результатов в качестве исходных данных для расчета надежности объекта в целом или его составных частей различными структурными методами.

Более подробно все вышеуказанные методы расчета надежности  технических систем рассмотрим в следующих параграфах курсовой работы.

 

 

2. Методы прогнозирования.

Методы прогнозирования основаны на использовании для оценки ожидаемого уровня надежности объекта данных о достигнутых значениях и выявленных тенденциях изменения ПН объектов, аналогичных или близких к рассматриваемому по назначению, принципам действия, схемно-конструктивному построению и технологии изготовления, элементной базе и применяемым материалам, условиям и режимам эксплуатации, принципам и методам управления надежностью (далее - объектов-аналогов).

Представляет интерес, что для прогнозирования надежности объектов применяют:

- методы эвристического прогнозирования (экспертной оценки);

- методы прогнозирования по статистическим моделям;

- комбинированные методы.

2.1. Методы эвристического прогнозирования.

Методы эвристического прогнозирования основаны на статистической обработке независимых оценок значений ожидаемых ПН разрабатываемого объекта (индивидуальных прогнозов), даваемых группой квалифицированных специалистов (экспертов) на основе предоставленной им информации об объекте, условиях его эксплуатации, планируемой технологии изготовления и других данных, имеющихся в момент проведения оценки. Опрос экспертов и статистическую обработку индивидуальных прогнозов ПН проводят общепринятыми при экспертной оценке любых показателей качества методами (например, метод Дельфи).