Другими важными понятиями в теории надежности и практике эксплуатации ТС являются повреждения и отказы.

Повреждение - событие, заключающееся в нарушении исправности ТС или ее составных частей из-за влияния внешних условий, превышающих уровни, установленные НТД.

Отказ - это случайное событие, заключающееся в нарушении работоспособности ТС под влиянием ряда случайных факторов. Повреждение может быть существенным и явиться причиной отказа и несущественным, при котором работоспособность ТС сохраняется. Применительно к отказу и повреждению рассматривают критерий, причину, признаки проявления, характер и последствия. Критерием отказа являются признаки выхода хотя бы одного заданного параметра за установленный допуск. Критерии отказа должны указываться в НТД на объект. Причинами отказа могут быть просчеты, допущенные при конструировании, дефекты производства, нарушения правил и норм эксплуатации, повреждения, а также естественные процессы изнашивания и старения. Признаки отказа или повреждения проявляют непосредственные или косвенные воздействия на органы чувств наблюдателя (оператора) явлений, характерных для неработоспособного состояния объекта, или процессов с ними связанных. Характер отказа или повреждения определяют конкретные изменения, происшедшие в объекте. К последствиям отказа или повреждения относятся явления и события, возникшие после отказа или повреждения и в непосредственной причинной связи с ним. Отказы объектов ТС могут быть разных видов и классифицируются по различным признакам.

Изложены основные положения теории организационно-техно­ло­ги­че­с­кой надежности строительства. Рассмотрены методы расчета показателей уровня надежности строительного производства и способы их использования при проектировании организации железнодорожного строительства. Приведены варианты индивидуальных заданий и необходимые справочные материалы для их выполнения.

УДК 69:658.512 (075.8)

ББК Н6 я 73

ã ГОУ ВПО «Дальневосточный государственный

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Понятие организационно-технологической

надежности строительства. 5

2. Анализ вероятностной сетевой модели
комплекса работ. 9

2.1. Учет вероятностного характера производства
в сетевых графиках. 9

2.2. Пример оценки надежности сетевой модели. 11

2.3. Задание для самостоятельного выполнения работ. 13

3. Оценка надежности сетевой модели методом

статистических испытаний. 20

3.1. Основы статистических испытаний сетевой модели. .20

3.2. пример оценки надежности сетевой
модели методом статиcтических испытаний. .21

3.3. Порядок выполнения работы. 24

4. Учет вероятностных условий при
проектировании организации строительства
и управлении производством. 24

4.1. Оптимизация организационно-технологических решений

по критерию надежности на основе имитационного

4.2. Аналитические методы расчета показателей организационно-

технологической надежности строительства. 27

4.3. Разработка организационно-технических мероприятий

по повышению уровня надежности производства. 36

4.4. Методика оценки надежности систем управления

Приложение 1. 47

Приложение 2. 49

Приложение 3. 50

Библиографический список. 51

ВВЕДЕНИЕ

В современных условиях, когда в строительном производстве занято большое количество участников, технических средств, людских и других видов ресурсов, значительно усложняются технологические, организационные, экономические и управленческие решения. По этой причине все острее становится проблема обеспечения надежности и устойчивости функционирования производственных строительных систем.

В течение последних нескольких десятилетий сформировалось новое научное направление, связанное с понятием организационно-техно­ло­ги­ческой надежности (ОТН) строительства, которая трактуется как способность технологических, организационных, экономических и управленческих решений сохранять в заданных пределах свои запроектированные качества в условиях воздействия возмущающих факторов, присущих строительству как сложной динамической вероятностной системе. [1].

Отечественная научная школа исследования, оценки, проектирования и управления ОТН строительной деятельности использует разнообразные методы и модели (аналитические, графические, статистические, имитационные и др.) при решении задачи повышения надежности строительных производственных систем. Настоящее пособие преследует цель познакомить обучающихся с основными понятиями и проблематикой нового научного направления организации и управления строительством.

Прежде всего методическое пособие предназначено для проведения практических занятий по спецкурсу. Однако в связи с отсутствием учебной и учебно-методической литературы по данному курсу в пособии определенное место отводится изложению теоретических основ рассматриваемых вопросов, сути применяемых методов, обоснованию применяемых методик и т. д.

1. ПОНЯТИЕ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ
НАДЕЖНОСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА

Под надежностью в технике понимается свойство объекта (системы) сохранять во времени способность к выполнению заданных функций в заданных условиях эксплуатации [2]. Состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией, называют работоспособным. Событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта, называют отказом.

Все отказы носят случайный характер, поскольку вызываются влиянием случайных факторов. Поэтому надежность систем определяется вероятностью отказа в течение гарантированного проектом срока исправной работы системы.

Теория надежности базируется на методах математической статистики, теории вероятностей и теории массового обслуживания. С позиций этих методов важен анализ структуры системы, надежность которой нужно определить. Любая система может состоять из независимых элементов, из зависимых элементов, взаимодействующих между собой, а также из всевозможных комбинаций тех и других. Очевидно, что строительные производственные системы представляют собой сложные и разнообразные сочетания зависимых и независимых элементов, характеризующихся неоднородностью.

Основной количественной характеристикой надежности системы является вероятность безотказной работы в течение заданного времени t , определяемая по формуле

где N – число однородных элементов в начале работы; n(t) – число отказавших (частично или полностью вышедших из строя) элементов за время работы t.

Вероятность безотказной работы является убывающей функцией времени и обладает свойствами: в начальный момент времени (при t=0) p(0) = 1,
a при t функция p(t) стремится к нулю.

На практике иногда более удобной характеристикой является вероятность отказа Q(t). Безотказная работа системы и появление отказа являются событиями, несовместимыми и противоположными, поэтому сумма их вероятностей равна 1. Следовательно,

Для систем строительного производства характерными являются не полные отказы, а частичные, т. е. сбои в работе, которые самоустраняются в процессе непрерывного функционирования системы. Поэтому в большинстве работ по организационно-технологической надежности строительства в качестве основного показателя надежности системы используется коэффициент готовности К_г. Он представляет собой отношение продолжительности безотказной работы системы за данный период ее функционирования к сумме продолжительности безотказной работы и отказов (сбоев или простоев) за тот же период времени

где Т – продолжительность безотказной работы; t_от – продолжительность отказов i-го элемента системы;

Безотказность как понятие ОТН – это свойство объекта сохранять работоспособное состояние в течение некоторого заданного времени. Вероятность безотказной работы – это вероятность того, что в заданных пределах времени отказ в работе системы не возникает.

Оценка ОТН системы может быть проведена только по результату деятельности системы. Этот результат формулируется как вероятность выполнения всего проекта или определенных работ к установленному сроку [3]. Поэтому под оценкой надежности строительных систем следует понимать оценку вероятности достижения цели.

В качестве основы для количественной оценки ОТН используется среднее время безотказной работы системы без внесения изменений в структуру и характер деятельности этой системы. Зная среднее фактическое время безотказного функционирования системы и планируемое время ее действия, можно, используя законы теории вероятностей, определить вероятность безотказного функционирования системы в течение всего заданного времени (вероятность безотказной работы – р). Эта вероятность, т. е. надежность системы, выражается в процентах или численно в интервале 0…1: 0 Т_пл;

Для расчета надежности используется аппарат теории вероятностей, так как р является функцией распределения случайной величины Т_ф. Чем больше р, тем надежнее система, поэтому критерий надежности производственной системы можно представить в виде:

р(Т_ф 2 – меру неопределенности этой продолжительности, по которой оценивают надежность модели.

Ожидаемое значение продолжительности работы рассчитывается либо по трем временным оценкам (Т_о, Т_нв, Т_п) по формуле

либо по двум оценкам (Т_о, Т_п) по формуле

Дисперсия продолжительности работы определяется:

– при трех временных оценках как

– при двух оценках как

Далее значения Т_ож по каждой работе используются при расчете вероятностной сетевой модели теми же методами, что и детерминированной модели. Определяются ранние и поздние сроки свершения событий, продолжительность критических путей, общий и частные резервы времени. Кроме продолжительности работ, в вероятностной сетевой модели определяется также дисперсия продолжительности критического пути (или свершения любого события) путем суммирования дисперсий последовательности работ, характеризующих срок свершения рассматриваемого события. Этот прием позволяет определить параметры, учитывающие вероятностный характер моделируемого процесса, и надежность модели. При этом под надежностью сетевой модели понимается вероятность завершения входящих в нее работ в заданный срок.

так как критический путь сетевого графика состоит из цепи работ, длительности которых распределяются по случайному закону, то согласно основной граничной теореме теории вероятностей распределение вероятных сроков окончания проекта (комплекса работ) подчиняется нормальному закону [5–7].

Таким образом, вероятность свершения завершающего события сетевой модели в установленный срок (надежность сетевой модели) может быть определена по формуле

где p – вероятность свершения конечного события в установленный срок; Т_д – директивный срок окончания работ на объекте; Т_кр – ожидаемый срок завершения всего комплекса работ сетевой модели (продолжительность критического пути); Ф(t) – значение функции нормального распределения (функция Лапласа). Значения функции Лапласа приводятся в многочисленных пособиях по математической статистике (прил. 1).

Виктор Морозов
запись закреплена

Александр Астахов

Виктор Морозов

Лекции

Лабораторные

Справочники

Эссе

Вопросы

Стандарты

Программы

Дипломные

Курсовые

Помогалки

Графические

Доступные файлы (1):

Тема № 1.doc

Тема № 1: " Основные понятия теории надежности "
Введение

1. 
   резкий рост сложности современных технических систем, а в частности значительное увеличение числа составляющих их компонент;
   
2. 
   ужесточение режимов их функционирования (работа при высоких и низких температурах, значительные механические нагрузки и т. д.);
   
3. 
   высокая цена отказа систем, связанных с выпуском дорогостоящей продукции или обеспечивающих нормальные условия жизни человека (например на космической станции);
   
4. 
   полная или частичная автономность, то есть невозможность или ограниченность вмешательства человека при возникновении отказов (необитаемые подводные аппараты, искусственные спутники, безлюдное производство).
   

Надежность – сложное свойство, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения представляет собой сочетание некоторых частных свойств: безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

^ Частные свойства понятия "надежность"
Теория надежности изучает процессы возникновения отказов объектов и способы борьбы с этими отказами.

При анализе и оценке надежности конкретные технические устройства именуются обобщенным понятием "объект". Объект - это предмет определенного целевого назначения, рассматриваемый в периоды проектирования, производства, эксплуатации, изучения, исследования и испытаний на надежность. Объектами могут быть системы и их элементы, в частности технические изделия, устройства, аппараты, приборы, их составные части, отдельные детали и т.д.

Объекты могут находиться в двух состояниях: работо­способном и неработоспособном. Работоспособностью называется состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции с параметрами, установ­ленными требованиями технической документации.

Для правильной оценки надежности необходимо чет­ко сформулировать определение неработоспособного со­стояния.

Теория надежности позволяет определить качественные оценки, называемые показателями надежности. С их помощью можно объективно оценить надежность элементов, узлов, устройств, системы. Методы теории надежности являются вероятностными, поэтому они могут дать практические результаты, только если опираются на достаточный по объему статистический материал. Данные должны содержать информацию об отказах аппаратуры и ПО, а также о восстановлении работоспособности. Для ее получения ведутся наблюдения в течение длительного времени с документированием отказов и ремонтов.

Определение количества наблюдаемых объектов и длительности испытаний делается при помощи методов математической статистики, но общее правило гласит: чем больше статистики, тем достовернее результат.

Документальной формой сбора и накопления данных являются журналы статистического наблюдения, в которых фиксируются даты и причины отказов, время поиска и определения причин, время восстановления.

Как видно из определения, надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его пребывания может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или определенное сочетание этих свойств.

1.Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.

2.Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

3.Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

4.Сохраняемость - свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и (или) транспортирования.

5.Работоспособность - такое состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, удовлетворяя требованиям нормативно-технической документации. Работоспособность - это характеристика состояния объекта в некоторый момент времени.

Для оценки надежности ИС находят применение дополнительные стороны надежности:

1. Живучесть - свойство объекта или системы сохранять работоспособность (полностью или частично) в условиях неблагоприятных воздействий, не преду­смотренных нормативными условиями эксплуатации.

2. Сбой - кратковременное нарушение работоспособности системы, после ко­торого работоспособность восстанавливается оператором без проведения ремонта или самовосстанавливается.

3. Ошибка - проявление сбоя или отказа компонента ИС.

4. Достоверность информации - свойство системы выдавать достоверную информацию при возникновении в ней сбоев.

5. Отказоустойчивость - свойство системы продолжать выполнение задан­ных функций после возникновения одного или нескольких сбоев или отказов от­дельных элементов.

6. Конфигурация - совокупность и способ взаимодействия программных и аппаратных средств системы, направленных на выполнение рабочего задания.

7. Реконфигурация - изменение состава и способа взаимодействия программ­ных и аппаратных средств системы с целью исключения отказавших элементов.

8. Ремонт - восстановление работоспособности системы с помощью специа­листов.

9. Избыточность - дополнительные программные и аппаратные средства, возможности алгоритма для выполнения дополнительных функций, предназна­ченных для повышения надежности ИС.

Информационная избыточность - некоторое повто­рение информации в той или иной форме, позволяющее восстанавливать исход­ные данные в случае каких-либо нарушений в работе системы. Характерным спо­собом введения избыточности является резервирование - использование дополни­тельных средств и возможностей с целью сохранения работоспособности системы при отказе одного или нескольких ее элементов.

Различают статическую и дина­мическую избыточность. Статическая избыточность реализуется автоматически сразу после возникновения отказа: система построена так, что после отказа ее не­нарушенная часть позволяет продолжить выполнение задания. Динамическая избыточность реализуется только после некоторой перестройки работы системы, получившей сигнал об отказе от устройства контроля.

10. Отказ - событие, заключающееся в том, что система полностью или час­тично теряет свойство работоспособности.

Указанные важнейшие свойства надежности характеризуют определенные технические состояния объекта. Различают пять основных видов технического состояния объектов.

1. ^ Исправное состояние - состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

2.Неисправное состояние состояние - объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

3. ^ Работоспособное состояние - состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

4. ^ Неработоспособное состояние - состояние объекта, при котором значения хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

5. ^ Предельное состояние - состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.

Переход объекта (изделия) из одного вышестоящего технического состояния в нижестоящее обычно происходит вследствие событий: повреждений или отказов.

Повреждение - событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохранении работоспособного состояния.

Переход объекта из исправного состояния в неисправное не связан с отказом.

Безотказность (и другие составляющие свойства надежности) проявляется через случайные величины, наработку до очередного отказа и количество отказов за заданное время. Количественными характеристиками свойства здесь выступают вероятностные переменные.

Конечной целью расчета надежности технических устройств является оптимизация конструктивных решений и параметров, режимов эксплуатации, организация технического обслуживания и ремонтов. Поэтому уже на ранних стадиях проектирования важно оценить надежность объекта, выявить наиболее ненадежные узлы и детали, определить наиболее эффективные меры повышения показателей надежности. Решение этих задач возможно после предварительного структурно - логического анализа системы.

Большинство технических объектов являются сложными системами, состоящими из отдельных узлов, деталей, агрегатов, устройств контроля, управления и т.д.. Техническая система (ТС) - совокупность технических устройств (элементов), предназначенных для выполнения определенной функции или функций. Соответственно, элемент - составная часть системы.

Расчленение ТС на элементы достаточно условно и зависит от постановки задачи расчета надежности.

При определении структуры ТС в первую очередь необходимо оценить влияние каждого элемента и его работоспособности на работоспособность системы в целом. Очевидно, что при анализе надежности ТС включают в рассмотрение только элементы, отказ которых сам по себе или в сочетании с отказами других элементов приводит к отказу системы.
^ Отказ как основа теории надежности
Фундаментальным понятием теории надежности, который определяет остальные понятия, является отказ. Под отказом понимают случайное событие, в результате которого объект теряет работоспособность и переходит в неработоспособное состояние. Потерей работоспособности является утрачивание хотя бы одной выполняемой функции или уход за допустимые пределы хотя бы одного эксплуатационного показателя. Допустимые пределы указываются в документации на изделие. Примеры отказов: повреждение микросхемы, потеря дорожки на носителе и т.д. Для устранения отказов и восстановления работоспособности требуются действия для нахождения места отказа, определения его причины и устранения.

Различают внезапные (мгновенные) и постепенные (износовые) отказы. Внезапный отказ происходит в результате скачкообразного, практически мгновенного изменения какого-либо параметра. Примеры: пробой электронно-дырочного перехода полупроводникового прибора, повреждение микросхемы разрядом статического электричества. Постепенные отказы вызываются медленным накоплением изменений в течение длительного времени (деградация). Примеры: износ головок записи/считывания, высыхание ленты в принтере, потеря эмиссии в электронно-лучевой трубке экрана.

Разновидностью отказов являются сбои. Сбоем называют самовосстанавливающийся отказ, который вызывает кратковременное нарушение работы. После сбоя система продолжает нормально функционировать. Сбой – это очень неприятное и коварное явление, из-за кратковременности и нерегулярности трудно его локализовать и устранить

причину. В то же время, неприятностей при сбое может быть не меньше, чем при отказе, например, порча данных или микросхемы.

Согласно ГОСТ 27.002-89 отказ - это событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.

В ГОСТ 15467-79 введено еще одно понятие, отражающее состояние объекта - дефект. Дефектом называется каждое отдельное несоответствие объекта установленным нормам или требованиям. Дефект отражает состояние отличное от отказа. В соответствии с определением отказа, как события, заключающегося в нарушении работоспособности, предполагается, что до появления отказа объект был работоспособен. Отказ может быть следствием развития неустраненных повреждений или наличия дефектов: царапин; потертости изоляции; небольших деформаций.

В теории надежности, как правило, предполагается внезапный отказ, который характеризуется скачкообразным изменением значений одного или нескольких параметров объекта. На практике приходится анализировать и другие отказы, к примеру, ресурсный отказ, в результате которого объект приобретает предельное состояние, или эксплуатационный отказ, возникающий по причине, связанной с нарушением установленных правил или условий эксплуатации.

Основными показателями надежности являются:

интенсивность отказов,

вероятность безотказной работы,

вероятность отказов,

средняя наработка на отказ,

среднее время восстановления.
Заключение
Основными показателями технической эффективности любой системы являются производительность и надежность. Проблема надежности включает вопросы поддержания физического (технического) состояния аппаратных и программных средств и обеспечения их работоспособности. Моменты появления отказов и сбоев, время поиска и устранения неисправностей, моменты появления ошибок в программах и продолжительность их поиска зависят от очень многих факторов и поэтому непредсказуемы, т.е. случайны. Неисправность мо­жет случиться через год, а мо­жет – через час. Поэтому невозможно предсказать точное время таких событий, а можно только прогнозировать их с большей или меньшей вероятностью.

Надежность и эффективность - взаимосвязанные понятия. Чем выше надеж­ность, тем выше и эффективность системы, но до определенного уровня, так как дальнейшее повышение надежности сопряжено с существенными экономически­ми затратами.

Читайте также:

  
• Реферат на тему аэротерапия
  
• Финансовые аспекты поглощений реферат
  
• Сварка емкости для воды реферат
  
• Подбор текстов научного описания или научного рассуждения по специальности реферат
  
• Реферат народы мира 4 класс