Главная
Коллекция "Otherreferats"
Производство и технологии
Оценка надежности автоматизированных систем управления технологическим процессом и их элементов по результатам испытаний
Оценка надежности автоматизированных систем управления технологическим процессом и их элементов по результатам испытаний
Рассмотрение видов испытаний на надежность. Анализ определительных испытаний автоматизированных систем управления технологическим процессом. Контрольные испытания на безотказность. Последовательность работ по выявлению надежности в условиях эксплуатации.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | лекция |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.07.2015 |
| Размер файла | 475,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Оценка надежности автоматизированных систем управления технологическим процессом и их элементов по результатам испытаний
1. Виды испытаний на надежность
В предыдущих разделах рассматривались расчетные методы определения показателей надежности функции АСУ ТП, локальных систем, основанные на вычислении этих показателей по данным о надежности составных частей, схемы их соединения, данных о влиянии внешней среды на надежность и др. Эти методы, широко применяемые на этапах разработки систем, должны быть дополнены экспериментальными методами, основанными на использовании статистических данных, получаемых при испытаниях систем на надежность.
В зависимости от цели проведения испытания на надежность делят на определительные (исследовательские) и контрольные.
Цель определительных испытаний - нахождение фактических значений показателей надежности и при необходимости параметров законов распределения таких случайных величин, как время безотказной работы, наработка между отказами, время восстановления и др.
Цель контрольных испытаний - проверка соответствия фактических значений показателей надежности требованиям стандартов, технических заданий и технических условий, т.е. принятие решения типа "да - нет" о соответствии или несоответствии надежности системы предъявляемым требованиям (не говоря более конкретно о том, чему равно значение показателя надежности).
Кроме оценки показателей надежности, целями испытаний обычно являются: изучение причин и закономерностей возникновения отказов; выявление конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов, влияющих на надежность; выявление наименее надежных элементов, узлов, блоков, технических средств; разработка мероприятий и рекомендаций по повышению надежности; уточнение продолжительности и объема технического обслуживания, количества запасных частей и др.
Испытания надежности можно проводить в лабораторных (стендовых) и эксплуатационных условиях. Испытаниям надежности в лабораторных условиях (лабораторные) обычно подвергаются технические средства и некоторые локальные системы. Эти испытания обычно выполняют на заводах-изготовителях или в организациях-разработчиках технических средств, они могут быть как определительными, так и контрольными. При лабораторных испытаниях можно имитировать воздействия внешней среды на систему, в первую очередь условия эксплуатации. Для этого служат специальные установки: термокамеры для изменения температуры, барокамеры для изменения давления, вибростенды для создания вибраций и т.д.
Лабораторные испытания могут проходить при тех же воздействиях (температуре, влажности, вибрации и т.д.) и режимах работы, которые обычно имеют место при эксплуатации. Иногда с целью быстрейшего получения показателей надежности устанавливают более тяжелые, форсированные условия и режимы работы по сравнению с эксплуатационными. Такие испытания называют ускоренными.
Ускорение испытаний возможно, если при форсировании не искажается процесс естественного старения и износа, протекающий при нормальном режиме, если распределения изменений выходного параметра испытываемого изделия при нормальном и форсированном режимах аналогичны, а также близко разделение отказов по их причинам. Ускоряющими факторами могут быть механические воздействия, температура, электрическая нагрузка и др. Ускоренные испытания обычно проводятся для серийных технических средств и их элементов, выпускаемых в течение длительного времени по стабильной технологии.
Испытания надежности в условиях эксплуатации заключаются в сборе и обработке информации о поведении АСУ ТП и их элементов и о воздействии внешней среды при опытной и (или) промышленной эксплуатации АСУ ТП совместно с действующим технологическим объектом управления. Эти испытания обычно являются определительными. Отметим, что для АСУ ТП в целом, ряда функций и для некоторых технических средств, например импульсных линий с арматурой и первичными отборными устройствами, соединительных линий с клеммными переходами, испытания в условиях эксплуатации являются практически единственным способом экспериментального определения показателей надежности.
Оба вида испытаний - эксплуатационные и лабораторные - дополняют друг друга. Так, преимуществами эксплуатационных испытаний на надежность по сравнению с лабораторными являются: естественный учет влияния воздействий внешней среды, например температуры, вибрации, квалификации оперативного и ремонтного персонала и др.; низкая стоимость испытаний, так как их проведение не требует ни дополнительных затрат на оборудование, имитирующее условия эксплуатации, на обслуживание испытываемых изделий, ни расхода их ресурса; наличие большого числа однотипных образцов испытываемых локальных систем и средств, часто имеющихся на одном объекте, что позволяет в сравнительно короткие сроки получить статистически достоверную информацию.
Недостатками эксплуатационных испытаний по сравнению с лабораторными являются: невозможность проводить активный эксперимент, изменяя по желанию экспериментатора параметры внешней среды АСУ ТП (вследствие чего эти испытания часто называют наблюдениями или подконтрольной эксплуатацией); ниже достоверность информации; меньше оперативность информации, так как начало ее получения может иметь место только после изготовления всех технических средств, монтажа и наладки АСУ ТП.
Исходной информацией для статистического исследования, на основании которого должны быть сделаны выводы о показателях надежности, служат результаты наблюдений. Однако эти результаты могут быть разными для одних и тех же систем в зависимости от того, каким образом они были получены. Например, можно поставить на исследование одну восстанавливаемую систему и испытывать ее до получения п-го отказа, регистрируя наработки между отказами. Результатами испытаний в этом случае будут наработки t1,..., tn. Можно поставить d таких же систем, но испытывать их не восстанавливая, пока не откажут п<d из них. В этом случае результатами наблюдений будут также наработки t1,..., tn, однако оценки для определения характеристики случайной величины по результатам испытаний будут иметь другой вид.
Поэтому перед началом испытаний необходимо выработать правило, согласно которому следует проводить испытания. Выработку такого правила будем называть планированием испытаний. Выбор плана диктуется целями поставленных испытаний.
Поскольку проведение испытаний на надежность (особенно лабораторных) связано со значительными затратами средств, то планирование испытаний включает в себя определение объема выборки и критериев завершения испытаний исходя из заданной точности и достоверности их результатов. Формируют выборку таким образом, чтобы результаты ее испытаний могли быть распространены на совокупность систем или средств. Например, при лабораторных испытаниях на заводе-изготовителе образцы для испытаний выбирают из числа принятых отделом технического контроля и прошедших приработку; для формирования выборки используют таблицу случайных чисел.
Испытания следует проводить для тех же условий эксплуатации, при которых в технической документации установлены показатели надежности.
Во время испытаний проводятся техническое обслуживание, периодические проверки функционирования, измерение параметров, определяющих отказы.
Отметим, что кроме расчетных и экспериментальных методов оценки показателей надежности имеют место и расчетно-экспериментальные методы. Такие методы применяют, если по техническим, экономическим и организационным причинам невозможно или нецелесообразно применять экспериментальные методы, например для систем, которые нельзя испытывать в полном объеме. Расчетно-экспериментальные методы рекомендуется применять тогда, когда это позволяет существенно сократить необходимый объем информации (например, при расчетной оценке показателей надежности функций АСУ ТП по экспериментальным данным о надежности технических средств, участвующих в реализации этой функции).
2. Определительные испытания
Определительным испытаниям могут подвергаться АСУ ТП в целом, их подсистемы, функции, технические средства и любые другие элементы АСУ ТП.
Планы испытаний. Планом испытаний называют правила, устанавливающие объем выборки, порядок проведения испытаний и критерии их прекращения. Рассмотрим наиболее распространенные планы определительных испытаний. Наименование плана принято обозначать тремя буквами (цифрами); первая из них обозначает число испытываемых систем, вторая - наличие R или отсутствие U восстановлений на время испытаний в случае отказа, третья - критерий прекращения испытаний.
План [N U ] соответствует одновременному испытанию N систем. Эти системы после отказа не восстанавливаются (или же восстанавливаются, но данные об их поведении после первого отказа в испытаниях не рассматриваются). Испытания прекращают по истечении наработки каждой отказавшей системы.
На рис. 1,а знаком умножения обозначено наличие отказа; - наработка до отказа 1-й системы. Этот план обычно применяют для определения вероятности безотказной работы системы за время .
План [N U r] соответствует испытаниям N таких же невосстанавливаемых систем, однако в отличие от плана [N U ] испытания прекращают, когда число отказавших систем достигает r.
В примере плана, данного на рис. 1,б, r-й отказ имеет место у 1-й системы. Если r = N, то переходим к плану [N U N], когда испытания прекращают после отказов всех систем.
Рис. 1. Планы испытаний
План [N U r] обычно применяют для определения средней наработки на отказ и средней наработки до отказа в случае экспоненциального распределения, а план [N U N] - в случае нормального распределения. Испытания по плану [N U N] требуют значительных времени и числа испытываемых систем, но дают возможность полностью определить эмпирическую функцию распределения. Планы [N U r] и [N U ] позволяют определить эмпирическую функцию распределения только для некоторого интервала времени, дают меньше информации, зато позволяют быстрее закончить испытания.
План [N R ] описывает испытания N систем, причем отказавшие во время испытаний системы заменяют новыми или восстанавливают. Испытания прекращают по истечении наработки Т каждой из N позиций (под позицией понимаем определенное место на стенде или объекте, применительно к которому наработка исчисляется независимо от произошедших на данной позиции замен или восстановлений - рис. 1,в).
Последний из рассматриваемых планов [N R r] соответствует испытаниям N систем, когда отказавшие во время испытаний системы заменяют новыми или восстанавливают. Испытания прекращают, когда суммарное по всем позициям число отказавших систем достигает r (рис. 1,г).
Задачами планирования является определение минимального объема наблюдений - выбор числа испытываемых систем N, а также продолжительности наблюдений для планов [N U ] и [N R ] или числа отказов r для планов [N U r] и [N R r].
Результатами определительных испытаний должны являться точечные и интервальные оценки показателей надежности.
Точечные оценки. Понятие точечная оценка в математической статистике вводится следующим образом. Пусть имеются результаты k наблюдений t1, t2 ,..., tk над некоторой случайной величиной T (например, временем безотказной работы) с функцией распределения F (t, ), причем параметр этого распределения неизвестен. Необходимо найти такую функцию =g(t1,..., tk) результатов наблюдений t1,..., tk, которую можно было бы рассматривать как оценку параметра . При таком выборе функции каждой совокупности (t1,..., tk) будет соответствовать точка на числовой оси, которую называют точечной оценкой параметра .
Точечная оценка , являющаяся функцией результатов наблюдений, - так же случайная величина со своим собственным законом распределения, зависящим от закона распределения случайной величины T, объема наблюдений k и вида функции . Для одного и того же неизвестного параметра обычно можно принять несколько функций , которые могут служить в качестве оценки. Выбор требований к таким оценкам (состоятельности, несмещенности, эффективности) и методов нахождения оценки (максимального правдоподобия, моментов, квантилей, графические) описан в книгах по теории вероятностей и математической статистике.
Статистические определения показателей надежности, рассмотренные ранее являются их точечными оценками. При этом оценка средней наработки до отказа соответствует плану [N U N], так как здесь рассматриваются завершенные (не прерванные в испытаниях) наработки до отказа каждой из испытываемых систем.
(1)
Это соотношение имеет место при любых законах распределения наработки до отказа.
Для экспоненциального распределения при всех других рассмотренных в п. 1 планах испытаний, кроме плана [N U N], точечная оценка средней наработки до отказа
,
где S - суммарная наработка всех систем за время испытаний;
- cуммарное числе отказов всех систем за время испытания. Например, при плане [N R ]
, (2)
где l - число систем, отказавших в интервале (0, ); ti - наработка до отказа l-й системы из числа отказавших (i = 1, 1).
При плане испытаний [N U r]
. (3)
Для плана [N R ] и простейшего потока, у которого время между отказами подчиняется экспоненциальному распределению, оценка средней наработки до отказа совпадает с оценкой средней наработки на отказ:
. (4)
Оценка интенсивности отказов при экспоненциальном распределении может быть определена через оценку средней наработки до отказа:
.
Например, при плане [N U N]
.
Оценка параметра простейшего потока совпадает с оценкой интенсивности отказов . Например, при плане [N R ]:
. (5)
Оценка среднего времени восстановления, определяемая аналогично (1), также соответствует плану [N U N]. Оценки вероятности отказа и вероятности безотказной работы до момента t1, определяемые соотношениями (1.8) и (1.9), могут быть найдены за ограниченный интервал времени t1 = и соответствуют плану испытаний [N U ].
Интервальные оценки
Точечные оценки дают представление о значении показателя надежности, но ничего не говорят о точности этой оценки. Для рассмотрения точности оценки вводится понятие доверительного интервала.
Как выше, примем, что имеются результаты k наблюдений t1,..., tk над случайной величиной Т с функцией распределения F(t,), где параметр неизвестен. Необходимо найти такую функцию результатов наблюдений, чтобы интервал (н, ?) накрывал неизвестный параметр с заданной вероятностью :
. (6)
Величину н называют нижней доверительной границей параметра при односторонней доверительной вероятности .
Для заданной вероятности по той же совокупности наблюдений может быть найдена функция такая, что интервал (0, вр) накрывает параметр с вероятностью :
. (7)
Величину вр называют верхней доверительной границей параметра при односторонней доверительной вероятности .
Нижняя и верхняя доверительные границы образуют доверительный интервал, который с вероятностью накрывает на числовой оси неизвестное значение параметра . При >0,5 и >0,5 (доверительные вероятности и обычно выбираются не менее 0,8) согласно (7) и (8):
Обычно принимают, что , тогда .
Значение доверительного интервала тем меньше, чем больше число k наблюдений (например, чем больше число отказов при испытаниях) и чем меньше значение доверительной вероятности.
Определение границ доверительного интервала заключается в следующем. Так как оценка неизвестного параметра является случайной величиной, то находим закон ее распределения. Затем определяем интервал , в который случайная величина попадает с вероятностью .
С помощью (11) может быть получен приближенный способ построения доверительных интервалов средней наработки до отказа для плана [N U N] при произвольном распределении. Способ основывается на том, что независимо от исходного распределения уже при числе испытываемых изделий N >1520 среднее арифметическое, т.е. оценка , распределено приближенно нормально с математическим ожиданием , а неизвестное значение дисперсии заменяется ее точечной оценкой такой же, как в соотношении (6):
.
Тогда, как в предыдущем случае, получим относительные значения границ доверительного интервала.
3. Контрольные испытания
Контрольным испытаниям обычно подвергаются подсистемы, технические средства и их элементы. Так, для технических средств, входящих в состав ГСП, обязательными являются контрольные испытания на безотказность. Испытания на ремонтопригодность, сохраняемость и долговечность проводят в тех случаях, когда это предусмотрено стандартами, техническими заданиями или техническими условиями на конкретный прибор (средства). Периодичность контрольных испытаний на безотказность обычно не реже одного раза в три года.
Для проведения контрольных испытаний из совокупности (партии) однородных приборов составляется некоторая выборка и проводятся испытания на надежность попавших в эту выборку приборов. По результатам испытания выборки выносится суждение о соответствии всей партии предъявляемым требованиям.
Математический аппарат решения этой задачи - изучаемые в математической статистике методы проверки статистических гипотез. В качестве проверяемой (или, как принято говорить, нулевой) гипотезы принимается предположение, что партия соответствует требованиям к надежности, в качестве противоположной (альтернативной) - что партия не удовлетворяет этим требованиям.
По результатам испытаний имеет место одна из следующих четырех ситуаций:
Партия удовлетворяет требованиям; по результатам испытаний подтвердилась нулевая гипотеза и принято решение о принятии партии. Это решение правильно.
Партия удовлетворяет требованиям, но по результатам испытаний нулевая гипотеза не подтвердилась. Это произошло потому, что случайно составленная выборка содержала повышенное число отказавших приборов по сравнению с совокупностью. Принята альтернативная гипотеза; это решение неправильно и невыгодно для изготовителя приборов. При этом произошла ошибка, вероятность которой называют риском поставщика (изготовителя) ?.
Партия не удовлетворяет требованиям, по результатам испытаний нулевая гипотеза не подтвердилась. Принята альтернативная гипотеза, т. е. решение о непринятии партии. Это решение правильно.
Партия не удовлетворяет требованиям, но по результатам испытаний подтвердилась нулевая гипотеза о соответствии требованиям к надежности, так как выборка содержала повышенное число неотказавших приборов по сравнению со всей партией. Принято неправильное решение, но оно невыгодно в отличие от п. 2 не изготовителю, а потребителю - заказчику этих приборов. Произошла ошибка, вероятность которой называют риском потребителя (заказчика) ?.
Естественно, что желательно снизить значения обеих ошибок, доведя их в пределе до нуля. Зависимость вероятности L приемки партии от показателя надежности А (называемая оперативной характеристикой плана контроля) для такой предельной ситуации дана на рис. 3,а. Пусть Атр - требуемое значение показателя надежности. В этой ситуации нулевая гипотеза ААтр. Если она справедлива, то партия принимается с вероятностью, равной единице, причем ?=0. Альтернативная гипотеза заключается в том, что А<Атр. При этом партия бракуется с вероятностью, равной единице, причем ?=0. Однако такая идеальная оперативная характеристика недостижима, так как требует бесконечного объема наблюдений.
В реальной ситуации вводятся два уровня контролируемого показателя надежности: приемочный А? и браковочный А? (рис. 3,б). Если АА?, то приборы должны приниматься с достаточно высокой вероятностью, не ниже L(А?), если А<А?, то приборы должны браковаться с достаточно высокой вероятностью, не ниже 1-L(А?). При этом риск поставщика ?=1-L(А?), риск потребителя ?=1-L(А?). Тем самым проверку нулевой гипотезы ААтр при альтернативе А<Атр заменяем другой задачей - проверкой нулевой гипотезы АА? при альтернативе А<А?.
Чем ближе А? к А?, тем больший объем испытаний необходим для принятия достоверного решения о соответствии партии.
Рис. 3. Идеальная (а) и реальная (б) оперативные характеристики планов контроля
Практически в качестве приемочного уровня А? принимают: расчетное значение показателя надежности, если не было испытаний надежности; худшую доверительную границу показателя надежности (Ан или Авр), если проводились определительные испытания.
Значение браковочного уровня А? устанавливается с учетом приемочного уровня А?, стоимости, продолжительности и условий испытаний и т.п.
Риск поставщика ? и потребителя ? обычно принимается равным 0,1-0,2, но в принципе по согласованию между потребителем и поставщиком возможен выбор и иных значений ? и ?.
Контрольные испытания на безотказность проводятся обычно одно- или двухступенчатым методом. При применении первого из них испытания выполняют следующим образом. Образцы, вошедшие в выборку объема d, испытывают в течение времени tИ. По окончании испытаний определяют число наступивших отказов п. Если оно равно или меньше приемочного числа отказов с, определенного в зависимости от величин А?, А?, ? и ?, то нулевая гипотеза подтверждается и партию принимают. Если же п>с, то подтверждается альтернативная гипотеза и партию не принимают.
При применении двухступенчатого метода определяют объемы выборок n1 и n2 и приемочные числа отказов c1 и c2 для первой и второй ступеней, зависящие от величин А?, А?, ? и ?.
Образцы, вошедшие в первую выборку, испытывают в течение времени tи и определяют число наступивших отказов d1. Если , то результаты контрольных испытаний положительны. Если > c1 + c2, то испытания прекращаются, а их результаты считаются отрицательными. Если c1 < d1 c1+ c2, то проводят испытания второй ступени.
Образцы изделий, вошедшие во вторую выборку, также испытывают в течение времени t1. По окончании второй ступени определяют суммарное число отказов d1 + d2. Если , то результаты испытаний положительны; если , то отрицательны.
Одноступенчатый метод при прочих равных условиях обеспечивает минимальную календарную продолжительность испытаний, двухступенчатый при тех же условиях позволяет обеспечить минимум среднего объема испытаний.
4. Оценка надежности АСУ ТП в условиях эксплуатации
Требования к информации. Информация, полученная при испытаниях на надежность в условиях эксплуатации имеет ряд специфических особенностей по сравнению с полученной в лабораторных испытаниях. Эти особенности вызваны изменениями во времени внешних воздействий, случайными моментами включений и отключений АСУ ТП в целом, ее подсистем и отдельных средств (например, из-за отказов технологического оборудования или согласно регламенту ведения технологического процесса). Эксплуатационный персонал не всегда сразу правильно определяет причину и место отказа или недостаточно качественно проводит ремонт.
Основными требованиями, предъявляемыми к информации об эксплуатационной надежности, являются достоверность, полнота и оперативность. надежность автоматизированный управление
Достоверность информации заключается в требовании к объективности всех сообщаемых сведений и обеспечивается как ответственностью и компетенцией лиц, ведущих сбор данных, так и системой контроля за сбором этих сведений. В первую очередь, достоверность достигается точным учетом всех отказов независимо от причины возникновения, последствий и времени восстановления.
Полнота информации заключается в том, чтобы получаемая информация как по числу испытываемых систем и длительности испытаний, так и по объему сведений об условиях работы, причине отказа, способах восстановления была достаточно для решения поставленных задач. В то же время объем сведений должен быть согласован с их дальнейшим использованием - в них не должно быть ничего лишнего. Такие задачи, как определение свойств потоков отказов или расчет количества запасных частей, требуют больше статистических данных, чем, например оценка показателей безотказности.
Оперативность информации необходима для скорейшего принятия мер по воздействию на процесс разработки и изготовления систем и их компонентов. Информацию, полученную при эксплуатации, можно рассматривать как обратную связь в системе управления надежностью. Как известно из теории автоматического регулирования, запаздывание в цепи обратной связи приводит к ухудшению качества функционирования системы регулирования, поэтому важно наладить оперативный сбор и обработку информации.
Обеспечение этих требований должно сочетаться с минимальной трудоемкостью и стоимостью сбора. Это имеет место, если сбор информации о надежности проводит персонал, непосредственно занимающийся эксплуатацией АСУ ТП и если в наибольшей степени используется документация, существующая помимо исследования надежности.
Для обеспечения требуемого качества информации при проведении сбора данных о надежности обслуживающим персоналом необходим ряд организационно-технических мероприятий.
Последовательность работ по сбору и обработке данных об эксплуатационной надежности приведена на рис. Все эти работы можно разделить на 4 группы: предшествующие сбору информации, проводимые во время сбора информации предварительная обработка и окончательная обработка.
Работы, предшествующие сбору информации. Первым этапом работы является выбор плана испытаний (продолжительности испытаний, количества испытываемых систем, места их установки).
Затем составляют первичные формы учета информации о надежности, которые должны содержать следующие сведения:
об испытываемой АСУ ТП, о ее составе, включая наименование, тип и численность технических средств, о наименовании агрегата и предприятия, на котором установлена АСУ ТП;
об условиях эксплуатации (например, окружающая температура, относительная влажность, частота и амплитуда вибрации, запыленность, наличие агрессивных примесей в окружающей среде) и режиме работы с указанием их изменений в течение времени испытаний;
3) о наработках АСУ ТП и ее элементов;
4) о месте отказа (наименование и тип отказавшего технического средства, узла, элемента), о внешнем проявлении отказа и причине его возникновения, а также об условиях, в которых произошел отказ (в нормальных условиях эксплуатации или в отличающихся от них, например, при повышении температуры из-за отключения кондиционера);
надежность автоматизированный управление
Рис. 4. Последовательность работ по испытанию надежности в условиях эксплуатации
5) о дате (число, месяц) и времени (часы) обнаружения отказа;
6) о длительности и способе восстановления, наименовании и количестве запасных частей, использованных для устранения отказа, а также о времени простоя;
7) о неправильных действиях оперативного персонала и ошибках программного обеспечения;
8) об отказавших функциях АСУ ТП - последствиях отказов и величине ущерба, нанесенного отказом, о стоимости проведения ремонтных работ;
9) фамилии лиц, обнаруживших отказ, проводивших восстановление, проверявших качество записей и др.
В качестве первичных форм учета применяют журналы или карточки отказов. В журналах собирается информация о всех отказах АСУ ТП или ее подсистемы. Карточки заполняют при каждом отказе.
Форма журнала учета отказов приведена в табл. 1.
Пример разделения работ между персоналом, участвующим в сборе информации о надежности, дан на рис. 5.
Для обеспечения должного качества информации перед началом испытаний необходим подробный инструктаж персонала, проводящего сбор информации, а затем целесообразно издание распоряжений, согласно которым заполнение документации о надежности на период испытаний вменяется в должностные обязанности обслуживающего персонала.
Рис. 5. Пример разделения работ между персоналом, участвующим в сборе информации о надежности
Таблица 1
|
Дата и время обнаружения отказа |
Место отказа, наименование и тип технического средства |
Внешнее проявление отказа |
Момент начала восстановления |
Длительность восстановления |
|
10.02.2006, 9 ч 00 мин.15.02.2006, 12 ч 40 мин. |
Регулятор уровня в конденсаторе, блок Р 21Комплекс связи с объектом №1, субкомплекс №5 |
Регулятор не реагирует на изменение уровня.Отсутствие показаний. |
10.02.2006, 9 ч 20 мин.15.02.2006, 12 ч 50 мин. |
40 мин.30 мин. |
Работы, проводимые во время сбора информации. В период сбора информации необходима регулярная проверка правильности заполнения обслуживающим персоналом первичных форм.
Во время испытаний целесообразно проведение контрольных записей - записей об отказах, проводимых не обслуживающим, а специально выделенным персоналом. Результаты контрольных записей служат для статистической проверки достоверности информации, собранной обслуживающим персоналом.
Организация сбора данных о надежности измерительных систем и средств измерений имеет определенную специфику вследствие наличия неявных метрологических отказов. Для их учета необходим сбор данных о метрологических характеристиках, проводимый со значительно более частой периодичностью, чем это принято при поверках, которые выполняются в ходе обычной эксплуатации. Иногда определение неявных отказов облегчается тем, что один и тот же параметр, например уровень воды в барабане котла, измеряют несколькими приборами. При этом увеличение погрешности одного из них становится заметным персоналу.
Предварительная обработка информации. Предварительная обработка информации начинается с ее уточнения. Необходимость в этом определяется тем, что записи об отказах могут иметь различную полноту и достоверность (например, часть информации, содержащейся в записях, может оказаться излишней).
Далее проводится классификация отказов по ряду признаков, определяемых целями исследования и особенностями исследуемых систем. Классификацию отказов часто объединяют с кодированием информации. При большом количестве статистической информации непосредственная обработка записей, имеющихся в журналах или карточках, оказывается затруднительной, поэтому желательно закодировать записи с целью автоматизации дальнейшей обработки с применением ЭВМ.
Отметим, что кодирование можно проводить непосредственно и при сборе информации, что сокращает время обработки и повышает оперативность информации, но требует более высокой квалификации обслуживающего персонала и повышает возможность ошибки, т.е. в этом случае нет первичной документации, по которой можно было бы проверить правильность кодирования.
При ручной обработке данные первичных документов сводятся в формы-накопители. При обработке с помощью ЭВМ данные об отказах заносятся на цифровые носители.
Окончательная обработка информации. Если сбор данных о надежности проводится с начала эксплуатации систем, то при этом зачастую имеет место период приработки. Его целесообразно выделить и далее рассматривать в отдельности период приработки и период нормальной эксплуатации.
При сборе данных о надежности обслуживающим персоналом нет уверенности в достоверности полученной статистической информации. Такая недостоверность может проявляться в пропусках отдельных записей об отказах. Эти пропуски, как показала практика исследования эксплуатационной надежности АСУ ТП, бывают двух видов. Во-первых, персонал, фиксируя все отказы большую часть времени, в течение некоторых отрезков времени пропускает записи о части отказов. Во-вторых, персонал может систематически в течение всего времени испытаний, не фиксировать какую-то часть отказов.
При первом виде пропусков проверку можно проводить путем разбивки времени испытаний на ряд отрезков и сравнения данных о надежности, полученных на этих отрезках. При втором виде пропусков проверку можно осуществлять путем сравнения данных о надежности, собранных обслуживающим персоналом за все время испытаний, с результатами контрольных записей. Последние проводятся специально выделенным персоналом и являются эталоном для сопоставления с ними остальной информации. Однако математические методы проверки достоверности в обеих задачах одинаковы и сводятся к решению известных в статистике задач о проверке гипотез, связанных с сопоставлением различных выборок. Проверку гипотезы о том, что различные выборки извлечены из одной и той ж генеральной совокупности, называют проверкой однородности.
Выборками в первом случае являются данные о безотказности за каждый из ? периодов времени длиной ?tj (j = 1, 2, ..., ?), на которые разбито время; испытаний tи. Во втором случае выборками являются данные о безотказности изделий за время основных испытаний и за время контрольных записей (число выборок ? = 2).
Положительный результат проверки однородности свидетельствует о непротиворечивости статистических данных предположению о достоверности полученной информации.
При отрицательном результате проверки однородности приходим к выводу, что-либо записи об отказах велись нерегулярно, либо условия работы аппаратуры изменились во времени, либо и записи велись нерегулярно, и условия работы изменились.
Выяснить причину, по которой был получен отрицательный результат, можно лишь после дополнительного анализа имеющейся информации с целью выявления изменений условий работы, количества установленной аппаратуры и регулярности ведения записей.
Проверка гипотез о виде закона распределения наработки до отказа, наработки между отказами, времени восстановления, о правильности принятой модели потока отказов (например, о том, что поток отказов является простейшим) также проводится методами проверки статистических гипотез.
В наиболее простом случае (для невосстанавливаемых систем при плане испытаний (N U N) для проверки вида закона распределения применим критерий Пирсона.
Определение точечных и интервальных оценок показателей надежности проводим с помощью соотношений п. 2.
Полученная информация может быть использована для анализа отказов и их причин, что является необходимым для выработки рекомендаций по усовершенствованию технических и программных средств, определению наименее надежных устройств, узлов, блоков в технических средствах, наименее надежных технических средств в АСУ ТП.
На основании анализа причин отказов вырабатываются рекомендации заводам-изготовителям по повышению надежности выпускаемых ими технических средств, организациям - разработчикам АСУ ТП - по изменению схемных решений и программного обеспечения, эксплуатационным предприятиям - по уточнению состава запасных частей и устройств, режимов технического обслуживания, по целесообразности изменений условий эксплуатации.
Список литературы
1. Ястребенецкий М.А. Надежность автоматизированных систем управления технологическими процессами [Текст]: учеб. пособие для вузов/ М.А. Ястребенецкий, Г.М. Иванова. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 264 с.: ил.; 21 см. - Библиогр: с. 259-260. - 8700 экз. - ISBN 5-283-01549-1.
2. ГОСТ 27.301-95. Надежность в технике. Расчет надежности. Основные положения. М.: Издательство стандартов, 1997. - 15 с.
3. ГОСТ 2701-86. Единая система стандартов автоматизированных систем управления. Надежность автоматизированных систем управления. Основные положения. М.: Издательство стандартов, 1987. - 17 с.
4. РД 03-418-01. Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов. Госгортехнадзор России, 2001.// Безопасность труда в промышленности. - 2001. - №10. С. 40-50.
5. Черкесов Г.Н. Надежность аппаратно-программных комплексов [Текст]: учеб. пособие/ Г.Н. Черкесов. - СПб.: Питер, 2005. - 479 с.: ил.; 24 см. - Библиогр.: с. 473. - 4000 экз. - ISBN 5-469-00102-
6. Вентцель Е.С. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения [Текст]: учеб. пособие для втузов / Л.А. Овчаров, Е.С. Вентцель. - 2-е изд., стер. - М.: Высш. шк., 2000. - 383 с.: ил.; 21 см. - Библиогр.: с. 378-379. - 8000 экз. - ISBN 5-06-003831-9.
7. Вентцель Е.С. Теория вероятностей [Текст]: учеб. пособие для вузов/ Е.С. Вентцель. - 5-е изд., стер. - М.: Высш. шк., 1998. - 576 с.: ил.; 21 см. - Библиогр.: с. 573-575. - 12000 экз. - ISBN 5-06-003522-0.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Эксплуатационная надежность и экономичность машин, показатели безотказности. Обеспечение надежности и ее влияние на эффективность использования техники. Оценка оптимального уровня надежности по результатам испытаний, экономический критерий при его выборе.
контрольная работа [26,6 K], добавлен 30.05.2014Исследование сущности матричного метода расчета надежности автоматизированных систем. Определение вероятности отсутствия отказов элементов. Практическая реализация оптимального резервирования. Анализ различных подходов и классификаций ошибок персонала.
контрольная работа [1008,0 K], добавлен 02.04.2016Описание объекта испытаний изделия: назначение и область применения, наличие обязательных требований, номенклатура контролируемых параметров, характеристики условий испытаний. Выбор и обоснование автоматизированных средств контроля испытаний стали.
курсовая работа [64,1 K], добавлен 19.11.2010Порядок поверки, калибровки и аттестации приборов. Прикладные функции управления технологическим процессом. Схема автоматического регулирования соотношения дутьё-газ доменной печи. Контроль качества и анализ характеристик надежности систем автоматизации.
отчет по практике [317,5 K], добавлен 21.04.2016Место вопросов надежности изделий в системе управления качеством. Структура системы обеспечения надежности на базе стандартизации. Методы оценки и повышения надежности технологических систем. Предпосылки современного развития работ по теории надежности.
реферат [29,8 K], добавлен 31.05.2010Основные черты технического обеспечения современных автоматизированных систем управления технологическим процессом. Расчет среднеквадратичной погрешности контроля. Анализ приборов управления и регулирования, характеристика измерительных приборов.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 22.05.2019Назначение и область применения устройства числового программного управления металлообрабатывающим оборудованием; требования к его надежности. Описание процесса испытания контролируемых параметров аппарата на воздействие изменения температуры среды.
курсовая работа [448,7 K], добавлен 09.05.2011Технология проведения испытаний термоэлектрического термометра, используемого для измерения температуры в металлургической отрасли. Обеспечение, объем и методика испытаний. Результаты испытаний: выбор оптимальных технических решений и оценка их качества.
курсовая работа [940,0 K], добавлен 04.02.2011Анализ автогенных процессов в цветной металлургии. Характеристика технологического процесса как объекта управления. Разработки системы оптимального управления технологическим процессом плавки в печи Ванюкова в условиях медеплавильного завода "Балхашмыс".
дипломная работа [762,5 K], добавлен 25.02.2014Показатели надежности систем. Классификация отказов комплекса технических средств. Вероятность восстановления их работоспособного состояния. Анализ условий работы автоматических систем. Методы повышения их надежности при проектировании и эксплуатации.
реферат [155,0 K], добавлен 02.04.2015
