Надежность сложных систем

Надежность сложных систем
Для расчета надежности сложных систем используют модель, которую составляют на основе функциональной схемы системы. В качестве моделей при расчета надежности сложных систем АТ применяют структурные схемы.

Надежность сложных систем
Для создания структурной схемы выполняют анализ функционирования системы и ее элементов, перечисляют и описывают возможные отказы элементов, оценивают влияние каждого из них на работоспособность системы.

Надежность сложных систем
При этом считают, что отказы элементов независимые, а система и ее элементы могут находиться лишь в двух состояниях: работоспособном и неработоспособном.

Надежность сложных систем
При формировании структурной схемы, функциональные связи между элементами заменяются логическими, которые характеризуют безотказную работу системы в зависимости от состояния его элементов.

Надежность сложных систем
Элемент, при отказе которого отказывает вся система, считают последовательно соединенным в логической схеме

Надежность сложных систем
Элемент, отказ которого не ведет к отказу системы, включают в параллельное соединение в логической схеме

Надежность сложных систем
Если мы имеем элементов, вероятность безотказной работы каждого из которых равняется соответственно , то для последовательного соединения элементов формула расчета вероятности безотказной работы системы будет иметь вид:

Надежность сложных систем
Подставляя вместо вероятности безотказной работы элементов
получим формулу показателей безотказности системы из последовательно соединенных элементов

Надежность сложных систем
При экспоненциальном распределении наработки до отказа:
при
можно использовать

Надежность сложных систем
Для параллельного соединения элементов вероятность безотказной работы равняется:

Надежность сложных систем
Подставляя вместо вероятности безотказной работы
получим для системы из параллельного соединения элементов

Надежность сложных систем
При экспоненциальном распределении наработки до отказа:

Надежность сложных систем
При паралельном соединении элементов повышается безотказность системы и сохраняется работоспособность системы при отказе отдельных элементов. Эта возможность реализуется при резервировании.

Надежность сложных систем
Резервирование

Надежность сложных систем
Для обеспечения безопасности полетов на ВС предусмотрено резервирование как системы в целом, так и отдельных агрегатов.
При резервировании используют такие понятия: основной, резервный и резервируемый элементы.

Надежность сложных систем
Основной элемент – элемент объекта, необходимый для выполнения функций без использования резерва.

Надежность сложных систем
Резервный элемент – элемент, предназначенный для выполнения функций основного элемента в случае его отказа.

Надежность сложных систем
Резервируемый элемент – основной элемент, на случай отказа которого в объекте предусмотрены один или несколько резервных элементов.

Надежность сложных систем
Совокупность дополнительных средств и (или) возможностей, которые используются для резервирования, составляют резерв.

Надежность сложных систем
Структурное резервирование - это резервирование с применением резервных элементов структуры объекта.

Надежность сложных систем
Почасовое резервирование – резервирование с применением резервов времени.

Надежность сложных систем
Информационное резервирование - резервирование с применением резервов информации.

Надежность сложных систем
Функциональное резервирование – резервирование, при котором используется способность элементов объекта выполнять дополнительные функции.

Надежность сложных систем
Нагрузочное резервирование – резервирование, при котором используется способность элементов объекта воспринимать дополнительные нагрузки сверх номинальных.

Надежность сложных систем
Нагруженный резерв – резерв, который содержит одних или несколько резервных элементов, которые находятся в режиме основного элемента.

Надежность сложных систем
Облегченный резерв – резерв, который состоит из одного или нескольких резервных элементов, которые находятся в режиме меньшей нагрузки сравнительно с основным элементом.

Надежность сложных систем
Ненагруженный резерв – резерв, который состоит из одного или нескольких резервных элементов, которые находятся в ненагруженном состоянии к началу выполнения ними функций основного элемента.

Надежность сложных систем
Резервирования с обновлением – резервирование, при котором восстановление основных и (или) резервных элементов, в случае их отказа, технически возможно без нарушения трудоспособности объекта в целом и предусмотрено эксплуатационной документацией.

Надежность сложных систем
Резервирования без восстановления – резервирование, при котором восстановление основных и (или) резервных элементов в случае их отказа технически невозможно без нарушения трудоспособности объекта в целом и (или) не предусмотрено эксплуатационной документацией.

Надежность сложных систем
По уровню резервируемых элементов (объектов) разделяют на: общее, раздельное и смешанное резервирование.

Надежность сложных систем
При формировании модели надежности системы необходимо учитывать все виды резервирования как средство повышения надежности АТ.

Надежность сложных систем
Общее резервирование – резервирование, при котором резервируется объект в целом.

Надежность сложных систем
При общем резервировании систем ВС с нагруженным резервом вероятность безотказной работы
- количество последовательных элементов главной системы;
- кратность резервирования

Надежность сложных систем
Среднее время безотказной работы резервированной системы
и - соответственно интенсивность отказов и среднее время безотказной работы главной системы.

Надежность сложных систем
Раздельное резервирование – резервирование, в котором резервируются отдельные элементы объекта или их группы.

Надежность сложных систем
При раздельном резервировании с нагруженным резервом вероятность безотказной работы
- кратность резервирования -го элемента.

Надежность сложных систем
Общее резервирование

Надежность сложных систем
Раздельное резервирование

Надежность сложных систем
Раздельное резервирование при одинаковом количестве элементов более выгодное с точки зрения безотказности. Однако при раздельном резервировании усложняется проверка работоспособности системы во время ее технического обслуживания.

Надежность сложных систем
Смешанное резервирование – объединение разных видов резервирования в одном объекте. Используется в системах, отказ которых оказывают непосредственное влияние на безопасность полетов.

Надежность сложных систем
По способу включения резервного элемента системы при возникновении отказа основного элемента отличают постоянное, скользящее резервирование и резервирование замещением.

Надежность сложных систем
Постоянное резервирование (параллельное) – резервирование, при котором используют нагруженный резерв и при отказе любого элемента в резервированной группе, выполнение объектом требуемых функций обеспечивается без переключений оставшихся элементов.

Надежность сложных систем
Преимуществом постоянного резервирования является постоянная готовность резервного элемента к использованию, поэтому оно используется в ответственных системах, отказ которых влияют на безопасность полетов, например, в системах управления. К недостаткам можно отнести то, что при таком резервировании происходит изнашивание и старение резервных элементов такое, как и при основном резервировании.

Надежность сложных систем
Резервирование замещением – резервирование, при котором функции основного элемента передаются резервному только после отказа основного элемента.

Надежность сложных систем
Структурная схема надежности системы при резервировании замещением :
О – основной элемент; Р – резервный элемент; П – переключатель

Надежность сложных систем
Вероятность безотказной работы системы при резервировании замещением определяется по формуле
Rрз (t) = 1 – (1 – R0) (1 – Rр Rп),
где R0, Rр, Rп – вероятности безотказной работы основного, резервного элементов и переключателя.

Надежность сложных систем
Скользящее резервирование –резервирование , при котором группа основных элементов резервируется одним или несколькими резервными элементами, каждый из которых может заменить любой из элементов этой группы в случае его отказа.