Студопедия
Поделиться в соц. сетях:


Авиадвигателестроения Административное право Административное право Беларусии Алгебра Архитектура Безопасность жизнедеятельности Введение в профессию «психолог» Введение в экономику культуры Высшая математика Геология Геоморфология Гидрология и гидрометрии Гидросистемы и гидромашины История Украины Культурология Культурология Логика Маркетинг Машиностроение Медицинская психология Менеджмент Металлы и сварка Методы и средства измерений электрических величин Мировая экономика Начертательная геометрия Основы экономической теории Охрана труда Пожарная тактика Процессы и структуры мышления Профессиональная психология Психология Психология менеджмента Современные фундаментальные и прикладные исследования в приборостроении Социальная психология Социально-философская проблематика Социология Статистика Теоретические основы информатики Теория автоматического регулирования Теория вероятности Транспортное право Туроператор Уголовное право Уголовный процесс Управление современным производством Физика Физические явления Философия Холодильные установки Экология Экономика История экономики Основы экономики Экономика предприятия Экономическая история Экономическая теория Экономический анализ Развитие экономики ЕС Чрезвычайные ситуации ВКонтакте Одноклассники Мой Мир Фейсбук LiveJournal Instagram

Лекция 1. История развития и обзор основных направлений теории надежности. Термины и определения




I. История развития

Как самостоятельное научное направление теория надежности зародилась в США через несколько лет после окончания Второй Мировой войны, когда американцы начали военные действия в Кореи, далеко от стационарных баз, где можно было бы отремонтировать или заменить отказавшую военную технику. Для решения проблемы надежности в Институте Радиоинженеров США(IRE) была создана секция надежности и контроля качества, которая стала выпускать ежеквартальные журналы и, начиная с 1954г., созывать ежегодные симпозиумы по надежности. В это же время вопросам надежности технических объектов стало уделяться должное внимание и в Советском Союзе. Уже в 1954 г. вышел первый сборник переводов зарубежных материалов, затрагивающих вопросы надежности, под ред. академика В.И. Сифорова. Возможности советской системы по быстрой мобилизации интеллектуальных и материальных ресурсов в нужном направлении дали свои плоды. Была сформирована группа специалистов ( в основном военных из Академии Жуковского), которые возглавили работы в Москве: Б.В. Васильев, Г.В. Дружинин, В.А. Кузнецов, Б.Р. Левин, И.И. Морозов, М.А. Синица, К.Ф. Цветаев. В 1958 г. состоялась Первая Всесоюзная конференция по надежности. Ленинградскими специалистами уже в 1959г. в первом отечественном отделе надежности (в одном из Ленинградских НИИ Судпрома) была выпущена первая книжка - «Основы теории и расчета надежности (авторы книги – одни из основоположников отечественной школы надежности: И.М. Маликов, А.М. Половко, Н.А. Романов и П.А. Чукреев). А в 1959г. в декабре проходила уже Вторая Всесоюзная конференция по надежности, главным организатором которой было НТО им. А.С. Попова. Был создан специальный объединенный отдел надежности всех оборонных министерств под руководством замечательного ученого и организатора – Якова Михайловича Сорина, в котором работал тогда еще молодой специалист, а ныне крупный ученый, автор всемирно известного справочника по теории надежности, Игорь Алексеевич Ушаков. Выдающиеся теоретические результаты работы этих ученых и их высочайшая практическая ценность позволили доказать ряду тогдашних главных конструкторов ошибочность мнения о том, что “считают надежность те, кто ее не умеет делать”. В 60-х годах почти одновременно в СССР и США были выпущены две книги, заложившие теоретический фундамент анализа надежности, “Математические методы в теории надежности” и “Mathematical Theory of Reliability”. Авторами первой книги были выдающиеся советские математики, “классики при жизни” – Б.В. Гнеденко, Ю.К. Беляев, А.Д. Соловьев, руководители кафедры и лаборатории теории вероятностей МГУ. Академик, заведующий кафедрой теории вероятностей МГУ Борис Владимирович Гнеденко – ученый, классические результаты которого в теории экстремальных величин, в статистике и теории массового обслуживания известны во всем мире. Доктор физико-математических наук, профессор Александр Дмитриевич Соловьев – известный ученый, крупнейший специалист по асимптотическим методам теории надежности. Доктор физико-математических наук, профессор Юрий Константинович Беляев - ученик А.Н. Колмогорова, выдающийся ученый, специализирующийся на статистических методах оценки показателей надежности и методах контроля качества. Вторая книга была написана профессором Калифорнийского университета Р. Барлоу и профессором университета Флориды, сотрудником научной лаборатории фирмы Boeing Ф. Прошаном. За вклад в развитие теории надежности они были удостоены премии фон Неймана Американского Общества Исследования Операций.




Дальнейшее развитие отечественной теории надежности связано с именами многих выдающихся ученых. Среди них, адмирал Игорь Алексеевич Рябинин – один из создателей логико-вероятностного направления теории надежности, родившегося в связи с необходимостью построения адекватных моделей надежности многоэлементных, высокорезервированных корабельных систем, Геннадий Николаевич Черкесов, автор оригинальных работ по анализу надежности систем с временным резервированием, Илья Борисович Герцбах, написавший одну из лучших книг по моделям систем с профилактическим обслуживанием, ученики Б.В. Гнеденко Владимир Семенович Королюк и Игорь Николаевич Коваленко, получившие очень интересные теоретические результаты в области надежности и массового обслуживания, и многие другие.



Хотелось бы особо отметить деятельность доктора технических наук, профессора МИИТа Георгия Васильевича Дружинина, автора одной из первых серьезных отечественных книг по теории надежности “Надежность устройств автоматики”, выпущенной в 1964г. Он был автором еще множества первоклассных работ по теории надежности технических систем и организатором и председателем научного семинара по надежности, в котором принимали участие все ведущие специалисты страны. В настоящее время семинар проводится кафедрой АСУ МИИТа под руководством профессора, доктора технических наук Э.К. Лецкого и профессора доктора технических наук И.Б. Шубинского.

Читателю, который хочет более подробно ознакомиться с историей становления отечественной научной школой надежности, можно порекомендовать прочесть замечательный исторический обзор И.А. Ушакова, помещенный им на форуме Гнеденко по web адресу http://www.gnedenko-forum.org/history.htm.

II. Обзор основных направлений

На современном этапе развития теории надежности четко выделились четыре основных направления.

1. Разработка моделей и методов анализа надежности.

Модели анализа надежности делятся на два класса: статические, в которых состояния системы определяются наборами работоспособных и неработоспособных элементов в момент времени t; динамические, когда происходящие события, отказы рассматриваются как процессы, развивающиеся во времени.

В рамках статических моделей анализ надежности проводится следующими методами:

  • метод, использующий основные формулы теории вероятностей (вероятность суммы и произведения событий, формула полной вероятности) и комбинаторики
  • методы, основанные на записи логических условий, интересующих исследователя функций через состояния элементов системы с последующим применением теории алгебры логики

Классические статические модели для восстанавливаемых систем позволяют рассчитывать лишь дифференциальные (мгновенные) показатели надежности, определяющие состояние анализируемой системы в момент времени t

В рамках динамических моделей применяются:

· моделирование систем марковскими процессами

· методы теории восстановления, полумарковских и регенерирующих процессов

· статистическое имитационное моделирование (Монте Карло)

Динамические модели позволяют вычислять все основные показатели надежности, как мгновенные, так и интервальные, характеризующие состояние анализируемой системы на интервале времени (0,t)

2. Подготовка исходных данных для системных моделей надежности.

· прогнозирование безотказности, включающее расчет надежности элементной базы на основе физики отказов элементов и статистических испытаний

· прогнозирование ремонтопригодности, т.е. определение средних времен восстановления для стандартных операций обслуживания и ремонтов

· анализ видов, последствий и критичности отказов, в процессе которого выявляются возможные типы отказов элементов, их частотные характеристики, степень влияния этих отказов на систему в целом

3. Статистические методы оценки надежности.

· организация, процедуры и методы сбора и обработки статистической информации об отказах, контроля качества продукции

· организация и методы испытаний на надежность

· статистические методы управления надежностью, в частности, прогнозирование технического обслуживания

В западной литературе это направление называется Вейбулловским анализом по имени известного статистика У. Вейбулла, получившего в 1937 году одноименное распределение на основе обработки обширного статистического материала.

Современными российскими специалистами в области надежности ведутся теоретические исследования и разработки как динамических, так и статических моделей. Широко известными являются работы Можаева А.С., Акуловой Л.Г., Степанянца А.С., Филина Б.П. (логико-вероятностные методы), Шубинского И.Б., Лубкова Н.В. (марковские, полумарковские случайные процессы), Калашникова В.В. (асимптотические методы - полумарковские, регенерирующие процессы, теория восстановления), Кузнецова Н.Ю., Буянова Б.Б., Лубкова Н.В. (ускорение статистического моделирования), Волика Б.Г. (анализ эффективности и техногенной безопасности), Петрухина Б.П. (прогнозирование безотказности электронной элементной базы).

III. Термины и определения

· Объект -техническое изделие определенного целевого назначения, рассматриваемое в периоды проектирования, производства, испытаний и эксплуатации

· Система- объект, представляющий собой совокупность элементов, взаимодействующих в процессе выполнения определенного круга задач и взаимосвязанных функционально

· Элемент системы – объект, представляющий собой простейшую часть системы, отдельные части которого не представляют самостоятельного интереса в рамках конкретного рассмотрения

· Надежность – свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки

· Надежность – это сложное свойство, включающее (в зависимости от назначения и условий применения) такие свойства, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость

· Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторой наработки

· Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния с перерывами на ТО и ремонт

· Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к предупреждению и обнаружению отказов и повреждений, к восстановлению работоспособности и исправности в процессе ТО и ремонта

· Сохраняемость – свойство объекта непрерывно сохранять раб-ть в течение (и после) хранения и (или) транспортировки

· Исправность – состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической документацию. Неисправность – не соответствует хотя бы одному требованию

· Работоспособность – состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения основных параметров в пределах, установленных НТД. Неработоспособность – не выполняет хотя бы одну функцию.

· Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта

· Восстановление – процесс обнаружения и устранения отказа

· Восстанавливаемый (Невосстанавливаемый) Объект– объект, работоспособность которого в случае возникновения отказа подлежит (не подлежит) восстановлению в рассматриваемых условиях

Кроме надежности технические объекты могут характеризоваться и другими свойствами, определяющими их работоспособность. К ним относятся: живучесть, эффективность и безопасность. Вопросам сравнительного анализа этих свойств посвящены работы доктора технических наук профессора Волика Б.Г. Надежность, живучесть эффективность и безопасность определяют разные стороны изменений работоспособности объекта. Одни основываются на анализе источников нарушений работоспособности, другие – на анализе их последствий. Источники – различаются на внутренние и внешние источники. К внутренним относятся отказы технических средств объекта, ошибки в программах функционирования и эксплуатации, нарушения координации протекающих в объекте процессов, ошибки управляющего и обслуживающего персонала. Внешние - это случайные и/или преднамеренные воздействия на объект, способные нарушить его работоспособность. Надежность характеризует поведение объекта по отношению к внутренним источникам, живучесть – по отношению к внешним.

Термин «живучесть» в литературе имеет широкое толкование. В технику, по-видимому, он был введён в XIX веке адмиралом С.О.Макаровым для оценки работоспособности (непотопляемости) кораблей при воздействии на них поражающих средств противника. Значительный вклад в развитие толкования этого термина и разработку методов количественной оценки внёс И.А.Рябинин.

Живучесть – свойство объекта выполнять заданные функции, хотя бы в минимальном допустимом объёме, при внешних неблагоприятных воздействиях на него не предусмотренных заданными штатными условиями применения по назначению.

Последствиянарушений работоспособности по существу являются источником какого-либо ущерба той надсистемы, элементом которой является рассматриваемый объект. Несмотря на многообразие возможных последствий нарушений работоспособности, их можно обобщить в две принципиально различные группы (А,Б):

А. Потери целевой отдачи объекта. Это частичное или полное невыполнение предписанных функций, финансовые или материальные потери.

Б. Потери здоровья или жизни персонала и населения, попадающих в зону действия поражающих факторов объекта, ущерб окружающей среде сверх установленных норм.

Последствия группы А определяют свойство названное эффективностью, а группы Б – безопасностью

Для описания целевой отдачи объекта от его применения по назначению было введено понятие эффективности. Эффективность может выступать индикатором сравненияконкурирующих вариантов объекта.

Эффективность – свойство объекта обеспечивать, на заданном интервале времени эксплуатации, целевую отдачу не ниже заданного уровня.

Еще одно понятие, безопасность, имеет множество трактовок в литературе. Большинство трактовок, относящихся к объектам техники, связывают это понятие с событием перехода объекта в возможные опасные состояния, сопровождаемые дополнительными, не предусмотренными номинальным регламентом эксплуатации, потерями (ущербом). Принципиальное расхождение в определениях термина безопасность в конкретизации того, что понимать под понятием потери (ущерб), и какие состояния объекта относить к категории опасных. В одних публикациях, и таких большинство, под ущербом понимается утрата здоровья или жизни человека, нанесение повреждения окружающей среде сверх обоснованных нормативных пределов. В других публикациях к этому ущербу добавляют материально-финансовые потери, превышающие плановый уровень, которые возникают в случаях каких-либо форс-мажорных событий. Принятие второй трактовки ущерба в определении термина безопасность означает, что он может применяться для обозначения любых событий нарушения номинальной работоспособности объекта, приводящих к любого вида потерям. Таким образом, оказываются совпадающими признаки определений терминов безопасность и эффективность и нарушается однозначное применение этих терминов. Из этого следует, что для определения термина безопасность необходимо использовать первую трактовку понятия потери (ущерб).

Безопасность – свойство объекта не допускать выхода в область возможного нахождения производственного персонала и/или населения поражающих для их жизни и здоровья факторов, а также факторов, наносящих ущерб окружающей среде сверх установленных норм.






Дата добавления: 2014-02-09; просмотров: 1356; Опубликованный материал нарушает авторские права? | Защита персональных данных | ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ


Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Студент - человек, постоянно откладывающий неизбежность... 8858 - | 6382 - или читать все...

Читайте также:

 

54.90.185.120 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.


Генерация страницы за: 0.005 сек.