Megbízhatósági számítás

A megbízhatóságszámítás  egy eljárás az objektumok megbízhatósági mutatóinak értékeinek meghatározására olyan módszerekkel , amelyek számításán alapulnak az objektumelemek megbízhatóságára vonatkozó referenciaadatokon, az analóg objektumok megbízhatóságára vonatkozó adatok, az anyagok tulajdonságaira vonatkozó adatok alapján. és a számítás időpontjában rendelkezésre álló egyéb információk.

A számítás eredményeként meghatározzák a megbízhatósági mutatók mennyiségi értékeit .

Történelem

A műszaki eszközök és rendszerek megbízhatóságának kiszámításának igénye az emberek általi használatuk kezdete óta fennáll. Például az 1900 -as évek elején problémát jelentett a gázlámpák átlagos égési idejének becslése, a harmincas évek közepén pedig V. Weibull svéd tudós munkájának köszönhetően a lámpák átlagos működési idejének leírása . egy elektronlámpa, mielőtt meghibásodott ( Weibull-eloszlás ) vált híressé.

A megbízhatóság számítási módszereinek kutatására példa a V-1 és V-2 rakétarendszerek Wernher von Braun általi létrehozásának története [1] . Abban az időben Eric Pieruschka német matematikus dolgozott Brown laboratóriumában , aki bebizonyította, hogy a rakéta megbízhatósága egyenlő az összes alkatrész megbízhatóságának szorzatával, nem pedig a legmegbízhatatlanabb elem megbízhatóságával, ahogy Brown hitte. Később Brownnal az 50-es évek közepén Robert Lusser ( angol ) német mérnök dolgozott az USA -ban , aki megfogalmazta a jövőbeni megbízhatóságelmélet főbb elméleti rendelkezéseit . A sorba kapcsolt rendszerek megbízhatóságának kiszámítására szolgáló képlete „ Lusser - törvény ” néven vált ismertté .

A Szovjetunióban a megbízhatóság kiszámításával foglalkozó első munkák közé tartozik Yakub B. M. mérnök cikke „A megbízhatóság kiszámításának mutatói és módszerei az energiaszektorban”, amely az „Electricity” folyóiratban jelent meg , 1934. 18. szám, valamint egy cikke. Siforov professzor V. És " A nagyszámú elemet tartalmazó rendszerek megbízhatóságának számítási módszereiről" ( Proceedings of the Academy of Sciences of the Szovjet . Department of Technical Sciences. No. 6, 1954) Függetlenül attól, hogy a német nyelv lezárt munkái tudósok szerint ezekben a cikkekben a soros kapcsolattal rendelkező rendszerek megbízhatóságát a megbízhatósági elemek szorzataként számították ki.

A Szovjetunió első monográfiája a megbízhatóság elméletéről és számításairól - I. M. Malikov, A. M. Polovko , N. A. Romanov, P. A. Chukreev „Az elmélet alapjai és a megbízhatóság számítása” (Leningrad, Sudpromgiz , 1959) könyve.

A megbízhatósági számítás céljai

A modern szerkezetileg összetett műszaki rendszerek és objektumok megbízhatósági és biztonsági kérdéseinek megoldása az életciklus minden szakaszában megtörténik, a tervezéstől a létrehozáson, a gyártáson át az üzemeltetésen, használaton át az ártalmatlanításig. Ebben az esetben a következő célok követhetők [2] :

A műszaki rendszerek tervezési szakaszában a megbízhatóság tervezési számítása történik.

A tervezési megbízhatóság számítása egy eljárás az objektum megbízhatósági mutatóinak értékeinek meghatározására a tervezési szakaszban olyan módszerekkel, amelyek a referencia és az objektumelemek megbízhatóságára vonatkozó, a számítás időpontjában rendelkezésre álló egyéb adatokon alapulnak.

A megbízhatóság tervezési számítása minden automatizált rendszer megbízhatóságának biztosítására irányuló kötelező munka része, és a szabályozási és műszaki dokumentáció (GOST 27.002-89, GOST 27.301-95, GOST 24.701-86) követelményei alapján történik. .

A tesztelés és az üzemeltetés szakaszában a megbízhatósági számítást elvégezzük a tervezett rendszer megbízhatóságának mennyiségi mutatóinak felmérésére.

Megbízhatósági számítási módszerek

Strukturális módszerek a megbízhatóság kiszámításához

A strukturális módszerek a megbízhatósági mutatók számításának fő módszerei az olyan elemekre bontható objektumok tervezése során, amelyek megbízhatósági jellemzői a számítások időpontjában ismertek vagy más módszerekkel meghatározhatók. A megbízhatósági mutatók strukturális módszerekkel történő kiszámítása általában a következőket tartalmazza:

A megbízhatóság szerkezeti diagramjaként a következők használhatók:

Logikai-valószínűségi módszer

A logikai-valószínűségi módszerekben (LPM) a probléma kezdeti megállapítása és a vizsgált rendszerobjektum vagy -folyamat működési modelljének felépítése a matematikai logika strukturális és analitikai eszközeivel , valamint a megbízhatósági mutatók kiszámításával történik, a túlélési és biztonsági tulajdonságokat valószínűségszámítás segítségével végezzük .

Az LVM egy módszertan szerkezetileg összetett rendszerek elemzésére, szervezett komplexitású rendszerproblémák megoldására, műszaki rendszerek megbízhatóságának, biztonságának és kockázatának értékelésére és elemzésére. Az LCM-ek alkalmasak a problémák kezdeti formalizált megfogalmazására, a komplex és nagydimenziós rendszerek működésének vizsgált tulajdonságainak szerkezeti leírása formájában. Az LVM-ben eljárásokat dolgoztak ki a kezdeti strukturális modellek kívánt számítási matematikai modellekké alakítására, amelyek lehetővé teszik azok algoritmizálását és megvalósítását számítógépen.

Az LVM tudományos és műszaki apparátusának és alkalmazásuk szempontjainak megalapítója, valamint a tudományos iskola alapítója és vezetője I. A. Ryabinin professzor .

Általános logikai-valószínűségi módszer

Az LPM nem monoton folyamatokra való kiterjesztésének igénye egy általános logikai-valószínűségi módszer (GPM) létrehozásához vezetett. A megbízhatóság számítására szolgáló OLVM-ben a matematikai logika apparátusát használják a függvények megvalósítási feltételeinek elsődleges grafikus és analitikus leírására a tervezett rendszerben egyedenként és elemcsoportonként, valamint a valószínűségszámítás és a kombinatorika módszereit . számszerűsíteni a tervezett rendszer egésze működésének megbízhatóságát és/vagy veszélyét. Az OLVM használatához meg kell határozni a vizsgált rendszerek funkcionális integritásának speciális szerkezeti sémáit, működésük logikai kritériumait, az elemek valószínűségi és egyéb paramétereit.

Az OLVM-et használó rendszerek modellezésével és megbízhatóságának kiszámításával kapcsolatos összes probléma megfogalmazásának és megoldásának középpontjában az úgynevezett eseménylogikai megközelítés áll. Ez a megközelítés a GPRS következő négy fő szakaszának egymás utáni megvalósítását biztosítja:

  • a probléma szerkezeti-logikai megfogalmazásának szakasza;
  • a logikai modellezés szakasza;
  • a valószínűségi modellezés szakasza;
  • a megbízhatósági mutatók számításainak elvégzésének szakasza.
Hibafa módszer Markov modellezési módszer [3]

Példák az egyszerű szerkezetű rendszerek megbízhatóságának kiszámítására

Szekvenciális rendszer

Egy szekvenciális felépítésű rendszerben bármely komponens meghibásodása a rendszer egészének meghibásodásához vezet.

A fenti szekvenciális rendszer logikai egyenletrendszere a következő:


Logikai egészségfüggvény (logikai egyenletrendszer megoldása):


A hibamentes működés valószínűsége:

hol  vannak az alkatrészek hibamentes működésének valószínűségei.

Általában a rendszer hibamentes működésének valószínűsége egyenlő:

Párhuzamos rendszer

Egy párhuzamos szerkezetű rendszerben a rendszer egészének meghibásodása csak akkor következik be, ha minden elem meghibásodik.

A redukált párhuzamos rendszer logikai egyenletrendszere:

Logikai egészségfüggvény (logikai egyenletrendszer megoldása):

A hibamentes működés valószínűsége:


Általában a rendszer hibamentes működésének valószínűsége egyenlő:

Írja be a rendszert: " k of n "

Annak a valószínűsége, hogy egy azonos (egyformán megbízható) elemekből álló rendszerben pontosan az elemek működnek hiba nélkül, a [4] képlettel számítható ki :

,

ahol

 a rendszerelem hibamentes működésének valószínűsége;  a binomiális együttható tól -ig .

Annak a valószínűsége, hogy egy azonos és egyformán megbízható elemekből álló rendszerben nem kevesebb elem működik hibátlanul, a [4] képlettel számítható ki :

Annak valószínűsége, hogy egy azonos és egyformán megbízható elemekből álló rendszerben nem kevesebb elem működik meghibásodás nélkül, egy hasonló, kisebb méretű rendszer hibamentes működésének valószínűségével fejezhető ki [4] :

Néhány szoftvercsomag megbízhatósági számításokhoz

A megbízhatóság, a rendelkezésre állás és a karbantarthatóság elemzésére és kiszámítására tervezett szoftvereszközök (ábécé sorrendben) [5] [6] [7] [8] :

belföldi külföldi

Lásd még

Jegyzetek

  1. Mant D.I. Miért nem repül a Bulava ? PROAtom Ügynökség (2009. június 10.). Hozzáférés dátuma: 2012. január 12. Az eredetiből archiválva : 2006. október 4..
  2. GOST 27.301-95 Archív másolat 2021. május 15-én a Wayback Machinenél . Megbízhatóság a mérnöki szakban. Megbízhatósági számítás. Alapvető rendelkezések. Minszk, 1995. S. 12
  3. Hibafa, mint szerkezeti elemzési módszer, példa egy esemény- és incidensfára . Hozzáférés időpontja: 2015. január 22. Az eredetiből archiválva : 2015. január 22.
  4. 1 2 3 Kuo, W., Zuo, MJ Optimális megbízhatósági modellezés: alapelvek és alkalmazások . - NY: Wiley, 2002. - P. 231-280. - ISBN 0-471-29342-3 .
  5. Viktorova V.S. , Kuntsher Kh.P., Stepanyants A.S. A rendszerek megbízhatóságának és biztonságának modellezésére szolgáló szoftver elemzése  // Megbízhatóság. - 2006. - 4. szám (19) . - S. 46-57 . — ISSN 1729-2646 .
  6. Strogonov A., Zhadnov V., Polessky S. A komplex műszaki rendszerek megbízhatóságának számítására szolgáló szoftverrendszerek áttekintése  // Komponensek és technológiák. - 2007. - 5. sz . - S. 183-190 . — ISSN 2079-6811 .
  7. Szoftver - NTNU . Letöltve: 2012. február 8. Az eredetiből archiválva : 2012. szeptember 21..
  8. Willis R. Felmérés a megbízhatósági tervezést támogató szoftverekről Archiválva : 2012. július 3., a Wayback Machine //Society of Reliability Engineers. 2006.
  9. VÁLTOTT . Hozzáférés időpontja: 2012. február 8. Az eredetiből archiválva : 2012. január 8.
  10. AWP megbízhatóság . Hozzáférés dátuma: 2012. február 8. Az eredetiből archiválva : 2015. december 22.
  11. ASONIKA-K . Letöltve: 2012. február 8. Az eredetiből archiválva : 2012. február 11..
  12. AnyGraph (lefelé irányuló kapcsolat) . Letöltve: 2019. október 8. Az eredetiből archiválva : 2017. október 23.. 
  13. A.M. Bahmetyev, I.A. Bylov, A.V. Dumov, A.S. Szmirnov. A nukleáris létesítmények valószínűségi biztonsági elemzését végző szoftver fejlesztése  // Nukleáris energia. - 2008. - 2. sz . - S. 21-29 . — ISSN 0204-3327 .  (nem elérhető link)
  14. BlockSim . Letöltve: 2012. február 8. Archiválva az eredetiből: 2012. február 25.
  15. ITEM Szoftver . Letöltve: 2012. február 8. Az eredetiből archiválva : 2012. március 9..
  16. RAM Commander - Bee Pitron . Letöltve: 2020. március 15. Az eredetiből archiválva : 2020. február 10.
  17. Megbízhatósági munkaasztal . Hozzáférés dátuma: 2012. február 8. Az eredetiből archiválva : 2011. december 28.
  18. Szélhűtés (downlink) . Letöltve: 2012. február 8. Az eredetiből archiválva : 2012. február 7.. 

Irodalom

  • Barlow R., Proshan F. A megbízhatóság statisztikai elmélete és a megbízhatósági vizsgálat. -M.: Nauka, 1984. - 328 p.
  • Barlow R., Proshan F. A megbízhatóság matematikai elmélete. -M.: Szovjet rádió, 1969.- 485 p.
  • Kozlov B. V., Ushakov I. A. Kézikönyv a rádióelektronikai és automatizálási berendezések megbízhatóságának kiszámításához. -M.: Szovjet rádió, 1975.
  • Malikov I. M., Polovko A. M., Romanov N. A., Chukreev P. A. Az elmélet és a megbízhatóság számításának alapjai. - L .: Sudpromgiz, 1959.
  • Malikov I. M., Polovko A. M., Romanov N. A., Chukreev P. A. Az elmélet és a megbízhatóság számításának alapjai. Szerk. 2., add. - L .: Sudpromgiz, 1960. - 144 p.
  • Mozhaev AS Általános logikai-valószínűségi módszer összetett rendszerek megbízhatóságának elemzésére. Uch. település L .: VMA, 1988. - 68s.
  • Polovko A. M. A megbízhatóság elméletének alapjai. - M.: Nauka, 1964. - 446 p.
  • Polovko A. M. , Gurov S. V. A megbízhatóság elméletének alapjai. - Szentpétervár: BHV-Petersburg, 2006. - 702 p.
  • Polovko A. M. , Gurov S. V. A megbízhatóság elméletének alapjai. Műhely. - Szentpétervár: BHV-Petersburg, 2006. - 560-as évek.
  • Ryabinin I. A. Szerkezetileg összetett rendszerek megbízhatósága és biztonsága. St. Petersburg: St. Petersburg University Press, 2007, 278 p.
  • Ryabinin I. A. A hajó villamosenergia-rendszereinek elméletének és megbízhatóságának számítási alapjai. - L .: Hajógyártás, 1967, 1971.
  • Ryabinin I. A. , Cherkesov G. N. Logikai és valószínűségi módszerek szerkezetileg összetett rendszerek megbízhatóságának tanulmányozására 1981. 264 p.
  • Ryabinin I. A. Mérnöki rendszerek megbízhatósága. Alapelvek és elemzés. — M.: Mir, 1976.

Linkek