Расчет надежности сложного изделия – есть определение необходимости сложного высказывания.
Например, высказывание «изделие находится в работоспособном состоянии, если в таком же состоянии находится элемент а и один из следующих элементов: в или d или оба элемента вместе взятых». На языке математической логики это можно записать:
С=а Λ [b v d v (b Λ d]=a Λ (b v d),
здесь «и» обозначена -Λ – конъюнкция
«или» - V – дизъюнкция.
С – событие изделие работоспособно.
Из примера видно, что использование аппарата математической логики позволяет формализовать условие работоспособности сложных структур и получать формулы для расчета надежности. Для этого рассмотрим самые необходимые шесть положений математической логики:
1.
|
|
|
|
|
2. изделие работоспособно, если
работоспособны элементы а и b.
3. -инвертор а – работоспособный элемент
а – неработоспособный элемент.
|
|
4. сложную логическую функцию можно проанализировать, для этого рекомендуется следующие формулы:
1. 5.
2. 6.
3. 7.
4. 8.
9.
Формула 9 используется тогда, когда все остальные формулы не позволяют исключить повторяющие члены:
Пример: исключить повторение членов а и с функции работоспособности FЛ, если дана структурная схема расчета (рис. 3.1 б)
d
a b c
e
a)
|
|
|
|
|
б)
Рис.3.1
-соответствует исходная схема (рис.3.1 а), у которой вместо элемента a- короткое замыкание (рис. 3.2а)
- соответствует исходная схема (рис.3.1), у которой вместо элемента a- обрыв (рис. 3.2б)
d
b c d
e с
Рис 3.2а Рис 3.2б (а – обрыв)
Структурная схема расчета надежности тракта изображена на рис. 3.2 в, где а=а·с для верхней цепи схемы.
Рис. 3.2 в
Логические функции можно перевести в функции алгебраические, если заменить все логические операции арифметическими по следующим правилам:
; ;
Последовательность расчета надежности
Чтобы получить формулу для вероятности работоспособного состояния сложного изделия. Необходимо:
1. Сформулировать словесно условие работоспособности изделия и на его основании заменить логическую функцию работоспособности FЛ;
2. Преобразовать в случае необходимости логическую функцию работоспособности (минимизировать, исключить повторяющиеся члены);
3. В логической функции работоспособности заменить логические операции арифметическими, т.е. получить Fa;
|
|
4. В арифметической функции работоспособность заменить простые события (простые высказывания) их вероятностями;
5. В полученную формулу проставим числовые значения вероятностей состояния элементов и определим вероятность РС состояния сложного изделия.
Пример: определить вероятность РС состояния тракта передачи данных
(рис. 3.3) при условии, что вероятности работоспособных состояний каналов а, b, d, e, равны 0,9, а канала – с - 0,8:
1. Словесная формулировка
минимально необходимых условий РС тракта: тракт РС, если РС каналы а и d, или а, с и е, или каналы b, c, d, или b и е.
Рис. 3.3
Логическая функция РС
2. Разложим функцию FЛ с целью исключения повторяющихся членов:
Упростим выражение в первых фигурных скобках
Окончательно функция работоспособности имеет следующий вид:
3. Заменим логические операции арифметическими:
4. заменим события a, b, c, d их вероятностями и определим числовое значение вероятности РС состояния тракта (Рс =0,8; Ра = Рв = Рd =0,9):
Расчет надежности с использованием формулы полной вероятности
В теории вероятности решается такая задача. События В зависит от того, какое частное состояние принимает событие А.
Событие А может принимать состояние А1, А2, А3, …Аn, которые являются несовместимыми (т.е. не могут возникнуть одновременно два состояния: А1 и А2 и т.д.).
Если известны условия вероятности Р(В/Аi) и вероятности Р(Аi), то полная вероятность события В равна
Пример: определить Кг комплекса с учетом надежности блока сопряжения, если комплекс состоит их двух машин и
1) блок сопряжения их исправен (машины работают в режиме резервирования);
2 блок сопряжения их неисправен (машины работают в автономном режиме). Коэффициент блока сопряжения Кг (БС)=0,95, одной машины Кг (М)=0,9; комплекса Кг (Р), работающего в режиме резервирования, равен 0,99.
Коэффициент готовности Кг комплекса с учетом надежности блока сопряжения
Кг=Кг (БС)Кг (Р)+[1-Кг(БС)] Кг (м)=0,95х0,99+0,05х0,9=0,9855