Zum Thema „Zuverlässigkeit technischer Systeme. Hauptzuverlässigkeitsindikatoren technischer Systeme

13.11.2021 | Autos

abstrakt

Lebenszyklus der technischen Zuverlässigkeit

Kursprojekt: __ S., __ Tabellen, __ Quellen.

Zuverlässigkeit, Ausfallrate, Schema, Ausfall, Haltbarkeit, fehlerfreier Betrieb.

Das Kursprojekt beinhaltet die Lösung von zwei Aufgaben:

Die erste Aufgabe bezieht sich auf die Erstellung eines Strukturdiagramms der Zuverlässigkeit des technologischen Systems. Die Zuverlässigkeit dieses Systems wird ebenfalls berechnet.

Die zweite Aufgabe ist mit der Transformation des gegebenen Blockschaltbildes gemäß der Variante des Blockschaltbildes und der Bestimmung von Zuverlässigkeitskennzahlen verbunden. Sowie die Entwicklung von Optionen zur Verbesserung der Zuverlässigkeit dieses Schemas.

Einführung…………………………………………………………………………

1. Probleme der Zuverlässigkeit technischer Systeme……………………………

1.1 Grundlagen der Zuverlässigkeitsberechnung………………………………………………

1.2 Redundante Systeme………………………………………………

2. Abrechnungsteil ……………………………………………………………

2.1 Erstellen eines Strukturdiagramms der Zuverlässigkeit ……………………………

2.2 Transformation eines gegebenen Blockdiagramms und Ermittlung von Zuverlässigkeitskennzahlen………………………………………………………………………………..

Fazit……………………………………………………………………

Liste der verwendeten Quellen ……………………………………

In dieser Kursarbeit werden die folgenden normativen Dokumente verwendet:

GOST 7.1-2003 SIBID. Bibliographischer Eintrag. Bibliographische Beschreibung. Allgemeine Anforderungen und Gestaltungsregeln

GOST 27.301-95-M, 1996 Zuverlässigkeit in der Technik. Berechnung der Zuverlässigkeit. Wichtige Punkte

STP KubGTU 4.2.6-2004 QMS. Pädagogische und organisatorische Tätigkeit. Kursgestaltung

Einführung

Zuverlässigkeit ist die Eigenschaft eines Objekts, die Werte aller Parameter, die die Fähigkeit charakterisieren, die erforderlichen Funktionen in bestimmten Modi und Bedingungen der Verwendung, Wartung, Reparatur, Lagerung und des Transports auszuführen, rechtzeitig innerhalb der festgelegten Grenzen zu halten. Die Ausweitung der Betriebsbedingungen, die Zunahme der Verantwortung der von technischen Systemen (TS) ausgeführten Funktionen, ihre Komplikation führen zu einer Erhöhung der Anforderungen an die Zuverlässigkeit von Produkten.

Zuverlässigkeit ist eine komplexe Eigenschaft und wird durch Komponenten wie Zuverlässigkeit, Dauerhaftigkeit, Wiederherstellbarkeit und Persistenz gebildet. Die Hauptsache hier ist die Eigenschaft des störungsfreien Betriebs - die Fähigkeit des Produkts, über die Zeit kontinuierlich einen funktionierenden Zustand beizubehalten. Um die Zuverlässigkeit technischer Systeme zu gewährleisten, ist es daher das Wichtigste, deren Zuverlässigkeit zu erhöhen.

Ein Merkmal des Zuverlässigkeitsproblems ist seine Verbindung mit allen Phasen des „Lebenszyklus“ eines technischen Systems von der Entstehungsidee bis zur Außerbetriebnahme: Bei der Berechnung und Auslegung eines Produkts fließt dessen Zuverlässigkeit mit ein Projekt, während der Herstellung wird die Zuverlässigkeit gewährleistet und während des Betriebs realisiert. Daher ist das Problem der Zuverlässigkeit ein komplexes Problem, das in allen Phasen und mit unterschiedlichen Mitteln gelöst werden muss. In der Phase des Produktdesigns wird seine Struktur festgelegt, die Elementbasis ausgewählt oder entwickelt, daher gibt es die größten Möglichkeiten, das erforderliche Maß an Zuverlässigkeit des technischen Systems sicherzustellen. Die Hauptmethode zur Lösung dieses Problems sind Zuverlässigkeitsberechnungen (hauptsächlich Zuverlässigkeit) in Abhängigkeit von der Struktur des Objekts und den Eigenschaften seiner Bestandteile, gefolgt von der erforderlichen Korrektur des Projekts. Daher wird in dieser Kursarbeit die Zuverlässigkeit des technischen Systems berechnet.

1. Probleme der Zuverlässigkeit technischer Systeme

1.1 Grundlagen der Systemzuverlässigkeitsberechnung

Die Aufgabe der Zuverlässigkeitsberechnung: Bestimmung der Zuverlässigkeitsindikatoren eines Systems, das aus nicht wiederherstellbaren Elementen besteht, anhand der Daten zur Zuverlässigkeit der Elemente und der Beziehungen zwischen ihnen. Zweck der Zuverlässigkeitsberechnung:

Die Wahl der einen oder anderen konstruktiven Lösung;

Informieren Sie sich über die Möglichkeit und Zweckmäßigkeit der Reservierung;

Finden Sie heraus, ob die geforderte Zuverlässigkeit mit der vorhandenen Entwicklungs- und Produktionstechnik erreichbar ist.

Die Zuverlässigkeitsberechnung besteht aus den folgenden Schritten:

1. Bestimmung der Zusammensetzung der berechneten Zuverlässigkeitskennzahlen

2. Zusammenstellung (Synthese) eines strukturellen logischen Diagramms der Zuverlässigkeit (Systemstruktur), basierend auf einer Analyse der Funktionsweise des Systems (welche Blöcke enthalten sind, was ihre Arbeit ist, eine Liste von Eigenschaften eines funktionsfähigen Systems usw. ) und die Wahl einer Methode zur Berechnung der Zuverlässigkeit

3. Erstellung eines mathematischen Modells, das die berechneten Kennzahlen des Systems mit den Zuverlässigkeitskennzahlen der Elemente verknüpft

4. Durchführung der Berechnung, Analyse der erhaltenen Ergebnisse, Anpassung des Berechnungsmodells

Die Struktur des Systems ist ein logisches Diagramm der Interaktion von Elementen, das die Funktionsfähigkeit des Systems bestimmt, oder ansonsten eine grafische Darstellung der Elemente des Systems, die es ermöglicht, den Zustand des Systems (funktionsfähig / außer Betrieb) eindeutig zu bestimmen. durch den Zustand (funktionsfähig / außer Betrieb) der Elemente. Je nach Aufbau des Systems können sein:

System ohne Redundanz (Hauptsystem);

redundante Systeme.

Für dieselben Systeme können je nach Art der Elementausfälle unterschiedliche Strukturdiagramme der Zuverlässigkeit erstellt werden. Mathematisches Modell der Zuverlässigkeit - formale Transformationen, die es ermöglichen, Berechnungsformeln zu erhalten. Modelle können implementiert werden mit:

Methode der Integral- und Differentialgleichungen;

basierend auf dem Graph möglicher Zustände des Systems;

basierend auf logischen und probabilistischen Methoden;

basierend auf der deduktiven Methode (Fehlerbaum).

Der wichtigste Schritt bei der Berechnung der Zuverlässigkeit ist die Zusammenstellung der Struktur des Systems und die Bestimmung der Zuverlässigkeitsindikatoren seiner Bestandteile. Zunächst wird das Konzept (Art) von Fehlern klassifiziert, was sich erheblich auf die Leistung des Systems auswirkt. Zweitens kann das System als separate Elemente elektrische Verbindungen durch Löten, Pressen oder Schweißen sowie andere Verbindungen (Plug-In usw.) enthalten, da sie 10–50 % der Gesamtzahl der Ausfälle ausmachen. Drittens gibt es unvollständige Informationen zu den Zuverlässigkeitsindikatoren der Elemente, sodass Sie entweder die Indikatoren interpolieren oder die Indikatoren von Analoga verwenden müssen. In der Praxis erfolgt die Berechnung der Zuverlässigkeit in mehreren Stufen:

1. In der Phase der Erstellung der Aufgabenstellung für das zu entwerfende System wird, wenn seine Struktur nicht definiert ist, eine vorläufige Bewertung der Zuverlässigkeit auf der Grundlage von A-priori-Informationen über die Zuverlässigkeit von Systemen ähnlicher Art und die Zuverlässigkeit von durchgeführt Komponentenelemente.

2. Es wird ein Blockdiagramm mit den Zuverlässigkeitsindikatoren der spezifizierten Elemente unter normalen (Nenn-) Betriebsbedingungen erstellt.

3. Die endgültige (Koeffizienten-) Berechnung der Zuverlässigkeit wird in der Phase der Fertigstellung des technischen Projekts durchgeführt, wenn die Prototypen betrieben wurden und alle möglichen Betriebsbedingungen bekannt sind. Gleichzeitig werden die Zuverlässigkeitsindikatoren der Elemente angepasst, häufig in Richtung ihrer Abnahme, Änderungen an der Struktur vorgenommen - Redundanz wird ausgewählt.

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SAINT PETERSBURG STAATLICHE UNIVERSITÄT FÜR INDUSTRIELLE TECHNOLOGIEN UND DESIGN

HOCHSCHULE FÜR TECHNOLOGIE UND ENERGIE

INSTITUT FÜR LEBENSLANGE BILDUNG

außerschulische beschleunigte Form der Bildung

PRÜFUNG

Thema: Diagnose der Zuverlässigkeit automatisierter Systeme

Abstract zum Thema: Die wichtigsten Indikatoren für die Zuverlässigkeit technischer Systeme. GOSTs.

Schüler

Rulkov Alexander Walentinowitsch

Inhaltsverzeichnis

Einführung

Einführung

Die Technologie in der modernen Welt entwickelt sich sehr schnell, und ein charakteristisches Merkmal dieser Entwicklung ist die weit verbreitete Einführung von Methoden und Mitteln der Automatisierung und Fernsteuerung, die durch den Übergang zur automatisierten und automatischen Steuerung verschiedener Produktions- und technologischer Prozesse verursacht wird. die Schaffung flexibler Produktionsmodule, -systeme, -komplexe und dergleichen. Unter den Bedingungen der modernen Wirtschaft ist die Automatisierung von Produktionsprozessen eine der Hauptrichtungen des technologischen Fortschritts. Und natürlich ist die Verbesserung der Effizienz und Qualität der entworfenen automatisierten Steuerungssysteme nicht möglich, ohne die Zuverlässigkeit der technischen Steuerungsausrüstung (TCM) zu verbessern. All dies ist also der Hauptgrund für die Erhöhung des Zuverlässigkeitsfaktors unter modernen Bedingungen der technologischen Entwicklung und insbesondere des Entwurfs technischer Systeme (TS) für verschiedene Zwecke. Der zweite Grund, der eine zunehmende Zuverlässigkeit erfordert, ist die Zunahme der Komplexität der TS, der Ausrüstung für ihre Wartung, der Schwere ihrer Betriebsbedingungen und der Verantwortung für die ihnen zugewiesenen Aufgaben. Unzureichende Zuverlässigkeit der TS ist der Grund für den Anstieg des Anteils der Betriebskosten im Vergleich zu den Gesamtkosten für die Konstruktion, Herstellung und Nutzung dieser Systeme. Gleichzeitig können die Kosten für den Betrieb eines Fahrzeugs die Kosten für dessen Entwicklung und Herstellung um ein Vielfaches übersteigen. Darüber hinaus führen Fahrzeugausfälle zu unterschiedlichen Folgen: Informationsverlust, Ausfallzeiten anderer mit dem Fahrzeug verbundener Geräte und Systeme, Unfälle usw. Somit ist der dritte Grund für die zunehmende Rolle der Zuverlässigkeit unter modernen Bedingungen der wirtschaftliche Faktor. Und schließlich das Letzte. Die Zuverlässigkeit des Fahrzeugs wird letztlich durch die Zuverlässigkeit der Komponenten bestimmt. Daher ist die Kenntnis der grundlegenden Fragen der Zuverlässigkeit der Elementbasis derzeit eine notwendige Voraussetzung für eine erfolgreiche Arbeit im Bereich Informatik und Steuerung, und dies gilt insbesondere für zukünftige Spezialisten, Entwickler von Automatisierungs- und Telemechanikgeräten, Entwickler von TS und TSU .

Indikator Zuverlässigkeit technisches System

1. Quantitative Eigenschaften technischer Systeme

1.1 Grundbegriffe und Definitionen der Zuverlässigkeitstheorie

Die Theorie der Zuverlässigkeit basiert auf einer Reihe verschiedener Konzepte, Definitionen, Begriffe und Indikatoren, die in GOST 27.002-89 (Zuverlässigkeit im Ingenieurwesen. Grundlegende Konzepte. Begriffe und Definitionen) streng geregelt sind.

Die folgenden Konzepte und Begriffe werden in der Zuverlässigkeitstheorie verwendet:

System ist ein technisches Objekt, das dazu bestimmt ist, bestimmte Funktionen auszuführen. Getrennte Teile des Systems (in der Regel strukturell isoliert) werden als Elemente bezeichnet. Allerdings ist zu beachten, dass ein und derselbe Gegenstand, je nachdem welche Aufgabe der Designer (Forscher, Designer, Entwickler) lösen möchte, als System oder als Element betrachtet werden kann. Daher kann eine weitere vollständige Definition eines Elements gegeben werden.

Element - Dies ist ein Objekt, das der einfachste Teil des Systems ist, dessen einzelne Teile im Rahmen einer bestimmten Betrachtung nicht von eigenständigem Interesse sind. Bei der Auslegung muss das System (Gerät) alle technischen Anforderungen erfüllen. Diese Anforderungen können unterteilt werden in: hauptsächlich, Bereitstellung der Leistung der angegebenen Funktionen; Hilfs- verbunden mit Benutzerfreundlichkeit, Aussehen usw.

Dementsprechend werden alle Elemente des Systems in Haupt- und Hilfselemente unterteilt. Hilfselemente stehen nicht in direktem Zusammenhang mit der Ausführung der spezifizierten Funktionen des Systems und haben keinen Einfluss auf das Auftreten eines Fehlers. In der Theorie der Zuverlässigkeit kann jedes technische Objekt durch seine Eigenschaften, seinen technischen Zustand und seine Anpassungsfähigkeit an die Wiederherstellung nach einem Leistungsverlust charakterisiert werden.

Reis. 1. Die Hauptmerkmale des Fahrzeugs.

Die wichtigsten Definitionen zur Berechnung der Zuverlässigkeit des Fahrzeugs.

Verlässlichkeit - die Eigenschaft des Fahrzeugs, die angegebenen Funktionen auszuführen und den Wert der festgelegten Leistungsindikatoren innerhalb der angegebenen Grenzen entsprechend den angegebenen Verwendungsarten und -bedingungen, der Wartung, Lagerung und des Transports rechtzeitig aufrechtzuerhalten. Zuverlässigkeit umfasst die folgenden Eigenschaften: störungsfreier Betrieb, Haltbarkeit, Lagerfähigkeit und Wartbarkeit.

Verlässlichkeit - die Eigenschaft des Fahrzeugs, die Betriebsfähigkeit für einige Zeit oder einige Betriebszeit kontinuierlich aufrechtzuerhalten. Die Eigenschaft eines Objekts, bis zum Eintritt des Grenzzustandes betriebsbereit zu bleiben, wird mit dem etablierten Wartungs- und Reparatursystem bezeichnet Haltbarkeit .

Beharrlichkeit - dies ist die Eigenschaft des Fahrzeugs, während und nach Lagerung und Transport stets einen gebrauchs- und betriebsbereiten Zustand zu erhalten. Langfristige Lagerung und Transport von Gegenständen kann deren Zuverlässigkeit bei späteren Arbeiten im Vergleich zu nicht gelagerten und transportierten Gegenständen verringern.

Wartbarkeit - Eigentum eines Objekts, das in der Anpassungsfähigkeit zur Vorbeugung und Feststellung der Ursachen von Ausfällen, Schäden und Beseitigung ihrer Folgen durch Durchführung von Reparaturen und Wartung besteht. Diese Eigenschaft ist sehr wichtig, weil es charakterisiert den Grad der Standardisierung und Vereinheitlichung der Fahrzeugelemente, die Bequemlichkeit ihrer Platzierung in Bezug auf die Zugänglichkeit für Kontrolle und Reparatur, die Anpassungsfähigkeit an Einstellvorgänge usw. Der technische Zustand des Fahrzeugs zu einem bestimmten Zeitpunkt ist gekennzeichnet durch Wartungsfreundlichkeit oder Fehlfunktion, Arbeitskapazität oder Funktionsunfähigkeit, sowie der Grenzzustand.

Wartungsfreundlichkeit ( wartungsfähig Bedingung ) TS - ein Zustand, in dem das Fahrzeug alle Anforderungen der behördlichen und technischen Dokumentation (NTD) erfüllt. Das Fahrzeug ist außer Betrieb, wenn es nicht mindestens eine dieser Anforderungen erfüllt. Und umgekehrt, wenn sich das Fahrzeug in einem Zustand befindet, in dem es in der Lage ist, die angegebenen Funktionen auszuführen und die Werte der angegebenen Parameter innerhalb der durch die behördliche und technische Dokumentation (NTD) festgelegten Grenzen zu halten, befindet es sich in einem Arbeitszustand.

funktionsunfähig Zustand TS wird ein Zustand genannt, in dem der Wert mindestens eines bestimmten Parameters, der ihre Lackierung charakterisiert, die Fähigkeit, die bestimmten Funktionen auszuführen, nicht den festgelegten Anforderungen der RTD entspricht. Das Konzept der Gebrauchstauglichkeit ist weiter gefasst als das Konzept der Leistung. Ein fehlerhaftes Fahrzeug kann betriebsfähig und funktionsunfähig sein – alles hängt davon ab, welche Anforderung der NTD dieses Fahrzeug nicht erfüllt. Wenn also beispielsweise das Gehäuse oder Fahrgestell verbogen ist, deren Lack gebrochen ist, die Isolierung der Leiter beschädigt ist, aber die Ausstattungsparameter im normalen Bereich liegen, dann gilt das Fahrzeug als fehlerhaft, aber gleichzeitig bedienbar. Ein einsatzbereites Fahrzeug ist immer einsatzbereit.

Während des Dauerbetriebs des Fahrzeugs kann es einen Grenzzustand erreichen, bei dem der weitere Betrieb aufgrund einer nicht behebbaren Verletzung von Sicherheitsanforderungen beendet werden muss, wenn die festgelegten Parameter die festgelegten Grenzen überschreiten oder eine nicht behebbare Verringerung der Betriebseffizienz unterschreiten das zulässige Niveau oder die Notwendigkeit von Reparaturen. Basierend auf der Möglichkeit der Weiterverwendung nach dem Ausfall und der Anpassungsfähigkeit an die Wiederherstellung können alle Fahrzeuge wie folgt klassifiziert werden

Reis. 2. Klassifizierung von TS-Objekten.

erstattungsfähig TS ein solches Fahrzeug bezeichnet, dessen Betriebsfähigkeit im Falle eines Ausfalls der Wiederherstellung in der betrachteten Situation unterliegt, wenn in der betrachteten Situation jedoch die Wiederherstellung der Betriebsfähigkeit dieses TS im Falle seines Ausfalls gilt unzweckmäßig oder nicht praktikabel, dann wird das System aufgerufen uneinbringlich .

Repariert TS Als System wird ein System bezeichnet, dessen Fehlfunktion oder Funktionsfähigkeit im Falle eines Ausfalls oder Schadens der Wiederherstellung unterliegt. Andernfalls wird das Objekt aufgerufen nicht mehr zu reparieren (Das einfachste Beispiel für ein nicht reparierbares Objekt sind Glühbirnen). Ein nicht reparierbares Gerät ist immer ein nicht reparierbares Gerät (z. B. Widerstand, Kondensator etc.). Gleichzeitig kann ein reparierbares Gerät sowohl wiederherstellbar als auch nicht wiederherstellbar sein – alles hängt vom bestehenden Wartungs- und Reparatursystem und der spezifischen Situation zum Zeitpunkt des Ausfalls ab. Beispielsweise ist im Betriebszustand von Fernsehgeräten eine ausgefallene Bildröhre ein nicht reparierbares Produkt; aber im Reparaturwerk - wird bereits restauriert; Ein ausgefallener Leistungstransformator kann als wiederherstellbares Element in die Hände eines Funkamateurs gelangen, wenn kein Ersatztransformator vorhanden ist. Das allgemeine Konzept ist das Konzept der Wartbarkeit.

Wartbarkeit - die Eigenschaft eines Objekts, die in der Anpassungsfähigkeit zur Durchführung seiner Reparatur und Wartung besteht. Der Gesundheitszustand eines Geräts zu einem willkürlich gewählten Zeitpunkt wird als bereit bezeichnet. Wird dabei die Funktionsfähigkeit des Gerätes für ein vorgegebenes Zeitintervall aufrechterhalten, so ist die sogenannte Betriebsbereitschaft des Gerätes sichergestellt.

2. Schäden und Ausfälle. Einstufung

Schäden und Ausfälle sind weitere wichtige Konzepte in der Theorie der Zuverlässigkeit und der Praxis des TS-Betriebs.

Schaden - ein Ereignis, das in einer Fehlfunktion des Fahrzeugs oder seiner Komponenten aufgrund des Einflusses äußerer Bedingungen besteht, die die von der NTD festgelegten Werte überschreiten.

Ablehnung - Dies ist ein zufälliges Ereignis, das in einer Verletzung der Fahrzeugleistung unter dem Einfluss einer Reihe zufälliger Faktoren besteht. Schäden können erheblich sein und zu unbedeutenden Ausfällen führen, bei denen die Betriebsfähigkeit des Fahrzeugs erhalten bleibt. In Bezug auf Versagen und Schaden werden Kriterium, Ursache, Erscheinungszeichen, Art und Folgen betrachtet. Kriterium Fehler sind Anzeichen dafür, dass mindestens ein bestimmter Parameter die festgelegte Toleranz überschreitet. Fehlerkriterien sollten in der NTD für die Einrichtung angegeben werden. Ursachen Fehler können Konstruktionsfehler, Fabrikationsfehler, Verstöße gegen die Betriebsordnung, Beschädigungen sowie natürliche Verschleiß- und Alterungsprozesse sein. Ausfall- oder Schadenserscheinungen zeigen direkte oder indirekte sinnliche Auswirkungen von Phänomenen, die für den betriebsunfähigen Zustand des Objekts charakteristisch sind, oder damit verbundener Prozesse auf die Sinne des Beobachters (Bedieners). Charakter Versagen oder Schäden definieren konkrete Veränderungen, die am Objekt eingetreten sind. Zu Konsequenzen Ausfall oder Schaden bezieht sich auf die Phänomene und Ereignisse, die nach dem Ausfall oder Schaden aufgetreten sind und in direktem ursächlichen Zusammenhang damit stehen. Ausfälle von TS-Objekten können unterschiedlicher Art sein und werden nach verschiedenen Kriterien klassifiziert.

Tabelle 1. Klassifizierung von Fahrzeugausfällen.

Zeichen des Scheiterns	Fehlertyp	Ausfallcharakteristik

Die Art der Parameteränderung bis zum Auftreten des Fehlers	Plötzlich	Sprunghafte Änderung der Werte eines oder mehrerer Fahrzeugparameter
	Allmählich	Eine allmähliche Änderung eines oder mehrerer Parameter aufgrund einer langsamen, allmählichen Verschlechterung der Qualität des Fahrzeugs
Kommunikation bei Ausfällen anderer Elemente (Baugruppen, Geräte)	Unabhängig (primär)	Ausfall ist nicht auf Beschädigung oder Abweichungen anderer Elemente (Baugruppen) zurückzuführen
	Abhängig (sekundär)	Der Ausfall ist auf Beschädigung oder Ausfall anderer Elemente (Baugruppen, Geräte) zurückzuführen. (Zum Beispiel kann aufgrund des Ausfalls des Kondensators ein anderes Element des Geräts durchbrennen.)
Fähigkeit, ein Element nach einem Fehler zu verwenden		Vollständiger Leistungsverlust, ausgenommen die bestimmungsgemäße Verwendung des Fahrzeugs
	Teilweise	Eine weitere Nutzung des Systems ist möglich, jedoch mit geringerer Effizienz
Die Art der Manifestation des Scheiterns		Selbstheilender Fehler, der zu einer kurzfristigen Leistungsunterbrechung führt
	Wechselnd	Wiederholt auftretender Fehler gleicher Art, verbunden mit umgekehrten zufälligen Änderungen von Betriebsmodi und Geräteparametern.
	Stetig (endgültig)	Fehler, die nur durch Restaurierungsarbeiten beseitigt werden, sind eine Folge irreversibler Prozesse in Teilen und Materialien.
Grund des Scheiterns	Strukturell	Tritt als Folge der Verletzung etablierter Regeln und Designstandards auf
	Industriell	Tritt aufgrund einer Verletzung oder Unvollkommenheit des technologischen Prozesses der Herstellung oder Reparatur des Fahrzeugs auf
	Betriebsbereit	Tritt als Folge eines Verstoßes gegen die festgelegten Regeln und Betriebsbedingungen des Fahrzeugs auf
Ausfallzeit	Einlaufzeit	Verursacht durch versteckte Herstellungsfehler, die während des Kontrollprozesses nicht aufgedeckt wurden
	Zeitraum der Betriebsnormen	Aufgrund von Konstruktionsmängeln, versteckten Herstellungsfehlern und Betriebsbelastungen
	Reifezeit	Aufgrund von Alterungs- und Verschleißprozessen von Materialien und Elementen des Fahrzeugs
Fähigkeiten zur Fehlererkennung	Offensichtlich (explizit)
	Versteckt (implizit)

Wie Sie sehen, ist das Konzept der Zuverlässigkeit ein grundlegendes Konzept, das alle Aspekte des technischen Betriebs von Elementen, Baugruppen, Blöcken und Systemen umfasst. Gleichzeitig ist Zuverlässigkeit Teil eines umfassenderen Konzepts – Effizienz. Effizienz TS - ist die Eigenschaft des Systems, die spezifizierten Funktionen mit der geforderten Qualität auszuführen. Darüber hinaus beeinflussen neben der Zuverlässigkeit auch andere Eigenschaften wie Genauigkeit, Geschwindigkeit, Störfestigkeit usw. die Effizienz des TS-Betriebs. Die Hauptaufgabe bei der Konstruktion von Fahrzeugen für verschiedene Zwecke kann daher als Steigerung der Effizienz und Qualität und folglich als Verbesserung der Zuverlässigkeit, Festigkeit, Geschwindigkeit usw. bezeichnet werden.

3. Analysephasen und Indikatoren der ES-Zuverlässigkeit

Es gibt zwei Hauptphasen der TS-Zuverlässigkeitsanalyse.

Die erste Phase wird als A-priori-Zuverlässigkeitsanalyse bezeichnet und wird normalerweise in der Entwurfsphase des TS durchgeführt. Diese Analyse setzt a priori bekannte quantitative Merkmale der Zuverlässigkeit aller verwendeten Elemente des Systems voraus. Für Elemente (insbesondere neue), die noch keine ausreichenden quantitativen Zuverlässigkeitseigenschaften aufweisen, werden sie analog zu den Eigenschaften ähnlich verwendeter Elemente festgelegt. Die a priori Analyse basiert somit auf a priori (probabilistischen) Zuverlässigkeitskennwerten, die die tatsächlichen Vorgänge in der TS-Anlage nur näherungsweise widerspiegeln. Dennoch ermöglicht diese Analyse bereits in der Konstruktionsphase, Schwachstellen in Bezug auf die Zuverlässigkeit des Designs zu erkennen, die erforderlichen Maßnahmen zu ihrer Beseitigung zu ergreifen und auch unbefriedigende Optionen für den Fahrzeugbau auszuschließen. Daher ist eine A-priori-Analyse (oder Berechnung) der Zuverlässigkeit in der Praxis des TS-Designs unerlässlich und ein integraler Bestandteil technischer Projekte.

Die zweite Stufe wird als Posteriori-Zuverlässigkeitsanalyse bezeichnet. Es wird auf der Grundlage der statistischen Verarbeitung von experimentellen Daten über die Leistung und Wiederherstellbarkeit der TS durchgeführt, die im Prozess ihrer Entwicklung, Erprobung und ihres Betriebs erhalten wurden. Der Zweck solcher Tests besteht darin, Schätzungen der Zuverlässigkeitsindikatoren des Fahrzeugs und seiner Elemente zu erhalten. Diese Schätzungen werden durch Methoden der mathematischen Statistik auf der Grundlage von Beobachtungsergebnissen (von begrenztem Umfang) erhalten. Dabei wird meist davon ausgegangen, dass es sich bei den Ergebnissen von Beobachtungen um Zufallsvariablen handelt, die einem bestimmten Verteilungsgesetz mit unbekannten Parametern gehorchen. Derzeit gibt es für einige Arten von Geräten eine obligatorische Phase der Zuverlässigkeitsprüfung, die die Bewertung einer Reihe von Zuverlässigkeitsindikatoren umfasst. In jedem Fall verstehen wir unter der Analyse der Zuverlässigkeit eines Fahrzeugs die Bestimmung (Berechnung) bestimmter Werte von Zuverlässigkeitsindikatoren (A-priori-Analyse) oder statistische Schätzungen von Zuverlässigkeitsindikatoren (a-posteriori-Analyse). Zuverlässigkeitsindikatoren werden als quantitative Merkmale einer oder mehrerer Eigenschaften bezeichnet, die die Zuverlässigkeit eines Elements (Systems) bestimmen. Es gibt zwei Haupttypen von Zuverlässigkeitsindikatoren (RI).

Ein einzelner ST ist ein quantitatives Merkmal einer der zuvor betrachteten Zuverlässigkeitseigenschaften.

Ein komplexer RI ist ein quantitatives Merkmal, das zwei oder mehr Zuverlässigkeitseigenschaften gleichzeitig definiert. Die Wahl der PN hängt weitgehend vom Zweck des Fahrzeugs und der Art seines Betriebs ab. Bei der Auswahl eines PV sollte berücksichtigt werden, dass diese Indikatoren die Zuverlässigkeitseigenschaften des Systems angemessen beschreiben, für analytische Berechnungen und experimentelle Überprüfungen auf der Grundlage von Testergebnissen geeignet sein sollten, eine vernünftige physikalische Bedeutung haben und schließlich dies ermöglichen sollten Möglichkeit des Übergangs zu Qualitäts- und Effizienzindikatoren. Eine quantitative Bewertung der Zuverlässigkeit der Elemente des TS und des TS als Ganzes erfolgt in der Regel anhand einzelner PVs der Zuverlässigkeit, Wiederherstellbarkeit und Dauerhaftigkeit sowie komplexer PVs, die die Eigenschaften Zuverlässigkeit und Wiederherstellbarkeit bestimmen.

4. Indikatoren für die Zuverlässigkeit technischer Systeme

Indikatoren Verlässlichkeit Nennen Sie die quantitativen Merkmale einer oder mehrerer Eigenschaften des Objekts, die seine Zuverlässigkeit ausmachen. Solche Merkmale sind beispielsweise temporäre Konzepte – Betriebszeit, Betriebszeit bis zum Ausfall, Betriebszeit zwischen Ausfällen, Ressource, Lebensdauer, Wiederherstellungszeit. Die Werte dieser Indikatoren werden aus den Ergebnissen von Tests oder Operationen erhalten.

Entsprechend der Verwertbarkeit von Produkten werden Zuverlässigkeitsindikatoren unterteilt in Indikatoren zum erstattungsfähig Produkte und Indikatoren nicht wiederherstellbar Produkte.

Bewerben Sie sich auch Komplex Indikatoren. Die Zuverlässigkeit von Produkten kann je nach Verwendungszweck entweder mit einem Teil der Zuverlässigkeitsindikatoren oder mit allen Indikatoren bewertet werden.

Indikatoren Verlässlichkeit :

Wahrscheinlichkeit problemlos Arbeit - die Wahrscheinlichkeit, dass innerhalb einer gegebenen Betriebszeit der Ausfall des Objekts nicht eintritt;

Durchschnitt Betriebszeit Vor Versagen - mathematische Erwartung der Betriebszeit des Objekts bis zum ersten Ausfall;

Durchschnitt Betriebszeit auf der Ablehnung - das Verhältnis der Gesamtbetriebszeit des wiederhergestellten Objekts zur mathematischen Erwartung der Anzahl seiner Ausfälle während dieser Betriebszeit;

Intensität prallen - die bedingte Dichte der Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Objektausfalls, bestimmt unter der Bedingung, dass der Ausfall nicht vor dem betrachteten Zeitpunkt aufgetreten ist. Dieser Indikator bezieht sich auf nicht reparierbare Produkte.

Indikatoren Haltbarkeit .

Quantitative Indikatoren für die Haltbarkeit restaurierter Produkte werden in 2 Gruppen eingeteilt.

1. Indikatoren zur Lebensdauer des Produkts:

Begriff Dienstleistungen - kalendarische Betriebsdauer vom Beginn des Betriebs des Objekts bzw. dessen Wiederaufnahme nach Instandsetzung bis zum Übergang in den Grenzzustand;

Durchschnitt Begriff Dienstleistungen - rechnerische Lebensdauererwartung;

Begriff Dienstleistungen Vor Erste Hauptstadt Reparatur Einheit oder Knoten - dies ist die Betriebsdauer vor der durchgeführten Reparatur zur Wiederherstellung der Betriebsfähigkeit und der vollständigen oder nahezu vollständigen Wiederherstellung der Produktressource mit dem Austausch oder der Wiederherstellung aller ihrer Teile, einschließlich der grundlegenden;

Begriff Dienstleistungen zwischen Hauptstadt Instandsetzung , die hauptsächlich von der Qualität der Reparatur abhängt, d.h. inwieweit ihre Ressourcen wiederhergestellt wurden;

gesamt Begriff Dienstleistungen - dies ist die kalendarische Betriebsdauer der technischen Anlage von der Inbetriebnahme bis zur Aussonderung unter Berücksichtigung der Betriebszeit nach Instandsetzung;

Gamma-Prozent Begriff Dienstleistungen - kalendarische Betriebsdauer, während der das Objekt den Grenzzustand mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht erreichen wird G, ausgedrückt in Prozent.

Lebensdauerkennzahlen, ausgedrückt in kalendarischen Betriebsstunden, ermöglichen deren direkte Verwendung bei der zeitlichen Planung der Organisation von Reparaturen, der Lieferung von Ersatzteilen und des Zeitpunkts des Geräteaustauschs. Der Nachteil dieser Indikatoren besteht darin, dass sie die Intensität der Gerätenutzung nicht berücksichtigen.

2. Indikatoren in Bezug auf die Ressource des Produkts:

Ressource - die gesamte Betriebszeit des Objekts vom Beginn seines Betriebs oder seiner Erneuerung nach Reparatur bis zum Übergang in den Grenzzustand.

Durchschnitt Ressource - mathematische Erwartung der Ressource; bei technischen Systemen wird eine technische Ressource als Kriterium der Dauerhaftigkeit verwendet;

ernannt Ressource - die Gesamtbetriebszeit, bei deren Erreichen der Betrieb der Anlage unabhängig von ihrem technischen Zustand eingestellt werden muss;

Gamma-Prozent Ressource - Gesamtbetriebszeit, während der das Objekt den Grenzzustand mit einer gegebenen Wahrscheinlichkeit nicht erreicht G, ausgedrückt in Prozent.

Einheiten zur Messung der Ressource werden für jede Branche und für jede Klasse von Maschinen, Einheiten und Strukturen separat ausgewählt. Als Maß für die Betriebsdauer kann jeder nicht abnehmende Parameter gewählt werden, der die Betriebsdauer eines Objekts charakterisiert (für Flugzeuge und Flugzeugtriebwerke ist das natürliche Maß der Ressource die Flugzeit in Stunden, für Autos die Kilometerleistung in Kilometer, für Walzwerke - die Masse des gewalzten Metalls in Tonnen Wenn die Betriebszeit die Anzahl der Produktionszyklen misst, nimmt die Ressource diskrete Werte an.

Komplex Indikatoren Verlässlichkeit .

Der technische Nutzungsgrad kann als Indikator dienen, der die Lebensdauer eines Systems, Objekts, einer Maschine bestimmt.

Koeffizient technisch verwenden - das Verhältnis der rechnerischen Erwartung der Gesamtzeit des Objekts im betriebsbereiten Zustand für eine bestimmte Betriebsdauer zur rechnerischen Erwartung der Gesamtzeit des Objekts im betriebsbereiten Zustand und aller Ausfallzeiten für Reparatur und Wartung:

Der technische Auslastungsfaktor, genommen über den Zeitraum zwischen geplanten Reparaturen und Wartungen, wird als Verfügbarkeitsfaktor bezeichnet, der unvorhergesehene Maschinenstopps bewertet und dass geplante Reparaturen und Wartungsaktivitäten ihre Rolle nicht vollständig erfüllen.

Koeffizient Bereitschaft - die Wahrscheinlichkeit, dass sich die Sache zu einem beliebigen Zeitpunkt in einem betriebsbereiten Zustand befindet, mit Ausnahme der geplanten Zeiträume, in denen die bestimmungsgemäße Nutzung der Sache nicht vorgesehen ist. Die physikalische Bedeutung des Verfügbarkeitsfaktors ist die Wahrscheinlichkeit, dass das Produkt zum prognostizierten Zeitpunkt in Ordnung ist, d.h. es werden keine außerplanmäßigen Reparaturen durchgeführt.

Koeffizient betriebsbereit Bereitschaft - die Wahrscheinlichkeit, dass sich die Sache zu einem beliebigen Zeitpunkt, mit Ausnahme der vorgesehenen Zeiträume, in denen die bestimmungsgemäße Verwendung der Sache nicht vorgesehen ist, in einem betriebsbereiten Zustand befindet und ab diesem Zeitpunkt störungsfrei arbeitet für ein bestimmtes Zeitintervall.

Einstufung Indikatoren .

Abhängig von der Methode zur Gewinnung von Indikatoren werden unterteilt in Siedlung, durch Berechnungsmethoden erhalten; Experimental, bestimmt durch Testdaten; betriebsbereit, aus Betriebsdaten gewonnen.

Je nach Einsatzgebiet gibt es normative und geschätzte Zuverlässigkeitskennzahlen.

Regulierung Rufen Sie die in der normativ-technischen oder Konstruktionsdokumentation geregelten Zuverlässigkeitsindikatoren auf.

Zu geschätzt beziehen sich auf die tatsächlichen Werte der Zuverlässigkeitsindikatoren von Prototypen und Serienprodukten, die aus den Ergebnissen von Tests oder dem Betrieb gewonnen wurden.

5. Zuverlässigkeitsindikatoren restaurierter Objekte

Die meisten komplexen technischen Systeme mit langer Lebensdauer sind wiederherstellbar, d.h. während des Betriebs auftretende Systemstörungen werden bei der Reparatur behoben. Der technisch einwandfreie Zustand der Produkte während des Betriebes wird durch vorbeugende und instandsetzende Maßnahmen unterstützt.

Arbeiten, die während des Betriebs von Produkten durchgeführt werden, um ihre Leistungsfähigkeit zu erhalten und wiederherzustellen, sind durch einen erheblichen Arbeits-, Material- und Zeitaufwand gekennzeichnet. In der Regel übersteigen diese Kosten während des Betriebs des Produkts die entsprechenden Kosten für seine Herstellung deutlich. Die Gesamtheit der Arbeiten zur Erhaltung und Wiederherstellung der Betriebs- und Betriebsfähigkeit von Produkten gliedert sich in Wartung und Instandsetzung, die sich wiederum in planmäßig durchgeführte vorbeugende Arbeiten und Notfallmaßnahmen, die bei Störungen oder Notfällen durchgeführt werden, aufteilt.

Die Wartbarkeitseigenschaft von Produkten wirkt sich auf die Materialkosten und die Dauer der Ausfallzeiten im Betrieb aus. Wartbarkeit hängt eng mit der Zuverlässigkeit und Langlebigkeit von Produkten zusammen. Für Produkte mit hoher Zuverlässigkeit sind daher in der Regel niedrige Arbeitskosten und Mittel zur Aufrechterhaltung ihrer Leistung typisch.

Zuverlässigkeits- und Wartbarkeitskennzahlen von Produkten sind Bestandteile komplexer Kenngrößen, wie z. B. Verfügbarkeitsfaktoren Zu G, Einsatzbereitschaft Zu OG, und technische Nutzung Zu TI. Zuverlässigkeitsindikatoren, die nur wiederherstellbaren Elementen inhärent sind, umfassen die mittlere Zeit bis zum Ausfall, die Zeit zwischen Ausfällen, die Wiederherstellungswahrscheinlichkeit, die mittlere Wiederherstellungszeit, den Verfügbarkeitsfaktor, den Betriebsverfügbarkeitsfaktor und den technischen Nutzungsfaktor.

Mittlere Betriebszeit zwischen Ausfällen ist die Betriebszeit eines wiederherstellbaren Elements, die im Durchschnitt pro Ausfall im betrachteten Intervall der Gesamtbetriebszeit oder einer bestimmten Betriebsdauer:

wo t i - Betriebszeit des Elements bis zum i-ten Ausfall; m ist die Anzahl der Ausfälle im betrachteten Intervall der Gesamtbetriebszeit. Die Zeit zwischen Ausfällen wird durch den Arbeitsaufwand des Elements vom i-ten Ausfall bis zum (i + 1)-ten bestimmt, wobei i = 1, 2,., m. Die durchschnittliche Wiederherstellungszeit eines Ausfalls im betrachteten Intervall der Gesamtbetriebszeit oder einer bestimmten Betriebsdauer

wobei t bi die Wiederherstellungszeit des i-ten Ausfalls ist. Verfügbarkeitsfaktor Zu G stellt die Wahrscheinlichkeit dar, dass das Produkt zu jedem Zeitpunkt betriebsbereit ist, ausgenommen Zeiten der planmäßigen Wartung, wenn die bestimmungsgemäße Verwendung des Produkts ausgeschlossen ist. Dieser Indikator ist komplex, da er zwei Indikatoren gleichzeitig quantitativ charakterisiert: Zuverlässigkeit und Wartbarkeit. Bei stationärer (stationärer) Betriebsweise und bei beliebigen Verteilungsgesetzen der Betriebszeit zwischen Ausfällen und Wiederbereitschaftszeit wird der Verfügbarkeitsfaktor durch die Formel bestimmt

Zu G = T Ö / ( T Ö + T BEI ),

( T Ö- mittlere Zeit bis zum Ausfall; T BEI ist die durchschnittliche Wiederherstellungszeit nach einem Fehler).

Die Analyse der Formel zeigt also, dass die Zuverlässigkeit des Produkts nicht nur eine Funktion des störungsfreien Betriebs, sondern auch der Wartbarkeit ist. Dies bedeutet, dass die geringe Zuverlässigkeit durch eine verbesserte Wartbarkeit etwas ausgeglichen werden kann. Je höher die Erholungsintensität, desto höher die Bereitschaft des Produkts. Wenn die Ausfallzeit hoch ist, ist die Verfügbarkeit gering.

Ein weiteres wichtiges Merkmal der Wartbarkeit ist der technische Nutzungskoeffizient, der das Verhältnis der Betriebszeit des Produkts in Zeiteinheiten für einen bestimmten Betriebszeitraum zur Summe dieser Betriebszeit und der Zeit aller Ausfallzeiten durch die Beseitigung darstellt von Ausfällen, Wartungen und Reparaturen in diesem Zeitraum. Der technische Nutzungsfaktor ist die Wahrscheinlichkeit, dass das Produkt für die Zeit im richtigen Modus funktioniert T. Auf diese Weise, Zu TI wird durch zwei Hauptfaktoren bestimmt - Zuverlässigkeit und Wartbarkeit.

Betriebsbereitschaftsverhältnis Zu OG ist definiert als die Wahrscheinlichkeit, dass sich der Gegenstand zu einem beliebigen Zeitpunkt (mit Ausnahme der geplanten Zeiträume, in denen die bestimmungsgemäße Verwendung des Gegenstands nicht vorgesehen ist) in einem funktionstüchtigen Zustand befindet und ab diesem Zeitpunkt funktionstüchtig ist ohne Fehler für ein bestimmtes Zeitintervall.

Aus der probabilistischen Definition folgt das

Zu OG = Zu G * P ( t )

Der technische Nutzungsgrad charakterisiert den Anteil der Zeit, in der sich das Element im betriebsbereiten Zustand befindet, bezogen auf die betrachtete Betriebsdauer. Die Betriebszeit, für die der technische Nutzungsgrad ermittelt wird, muss alle Arten von Wartungen und Reparaturen beinhalten. Der technische Ausnutzungsgrad berücksichtigt den Zeitaufwand für geplante und außerplanmäßige Reparaturen sowie Vorschriften und wird durch die Formel ermittelt

K TI= t H/ (t H+ t BEI+ t R+ t Ö),

wobei t H die Gesamtbetriebszeit des Produkts im betrachteten Zeitraum ist; t B, t P und t O - jeweils die Gesamtzeit, die für die Wiederherstellung, Reparatur und Wartung des Produkts für denselben Zeitraum aufgewendet wurde.

6. Methoden zur Sicherstellung der Zuverlässigkeit komplexer Systeme

6.1 Entwurfsmethoden zur Gewährleistung der Zuverlässigkeit

Eine der wichtigsten Eigenschaften komplexer technischer Systeme ist ihre Zuverlässigkeit. Die Anforderungen an quantitative Zuverlässigkeitsindikatoren steigen, wenn Ausfälle des technischen Systems zu großen Ausgaben an materiellen Ressourcen führen oder die Sicherheit gefährden (z. B. bei der Herstellung von Atombooten, Flugzeugen oder militärischer Ausrüstung). Einer der Abschnitte der Aufgabenstellung für die Entwicklung des Systems ist der Abschnitt, der die Anforderungen an die Zuverlässigkeit definiert. Dieser Abschnitt gibt die quantitativen Zuverlässigkeitsindikatoren an, die in jeder Phase der Systemerstellung bestätigt werden müssen.

In der Phase der Entwicklung der technischen Dokumentation, bei der es sich um eine Reihe von Zeichnungen, Spezifikationen, Methoden und Testprogrammen handelt, werden die Durchführung von Forschungsberechnungen, die Erstellung der Betriebsdokumentation und die Gewährleistung der Zuverlässigkeit durch rationale Konstruktionsmethoden sowie Berechnungs- und experimentelle Bewertungsmethoden durchgeführt Verlässlichkeit.

Es gibt mehrere Methoden, mit denen die strukturelle Zuverlässigkeit eines komplexen technischen Systems verbessert werden kann. Konstruktive Methoden zur Verbesserung der Zuverlässigkeit umfassen die Schaffung von Sicherheitsmargen für Metallstrukturen, die Erleichterung des Betriebs der Automatisierung, die Vereinfachung des Designs, die Verwendung von Standardteilen und -baugruppen, die Gewährleistung der Wartbarkeit und die angemessene Verwendung von Redundanzmethoden.

Die Analyse und Vorhersage der Zuverlässigkeit in der Entwurfsphase liefert die notwendigen Daten für die Entwurfsbewertung. Eine solche Analyse wird für jede Designoption sowie nach Designänderungen durchgeführt. Wenn Designfehler gefunden werden, die die Systemzuverlässigkeit verringern, werden Designänderungen vorgenommen und die technische Dokumentation korrigiert.

6.2 Technologische Methoden zur Gewährleistung der Zuverlässigkeit von Produkten im Herstellungsprozess

Eine der wichtigsten Maßnahmen in der Phase der Massenproduktion zur Gewährleistung der Zuverlässigkeit technischer Systeme ist die Stabilität technologischer Prozesse. Wissenschaftlich fundierte Methoden des Produktqualitätsmanagements erlauben zeitnahe Rückschlüsse auf die Qualität hergestellter Produkte. In Industrieunternehmen werden zwei Methoden der statistischen Qualitätskontrolle angewendet: die laufende Kontrolle des technologischen Prozesses und eine selektive Kontrollmethode. Die Methode der statistischen Kontrolle (Regelung) der Qualität ermöglicht es, Fehler in der Produktion rechtzeitig zu verhindern und somit direkt in den technologischen Prozess einzugreifen.

Die selektive Kontrollmethode hat keinen direkten Einfluss auf die Produktion, da sie der Kontrolle des fertigen Produkts dient, es Ihnen ermöglicht, die Menge der Fehler, die Gründe für ihr Auftreten im technologischen Prozess oder die Qualitätsmängel des Materials zu identifizieren.

Die Analyse der Genauigkeit und Stabilität technologischer Prozesse ermöglicht es Ihnen, Faktoren zu identifizieren und zu beseitigen, die die Qualität des Produkts beeinträchtigen. Im Allgemeinen kann die Kontrolle der Stabilität technologischer Prozesse mit folgenden Methoden durchgeführt werden: grafisch-analytisch mit Auftragen der Werte der gemessenen Parameter im Diagramm; Berechnung und Statistik für quantitative Merkmale der Genauigkeit und Stabilität technologischer Prozesse; sowie die Vorhersage der Zuverlässigkeit technologischer Prozesse auf der Grundlage der quantitativen Merkmale der gegebenen Abweichungen.

6.3 Sicherstellung der Zuverlässigkeit komplexer technischer Systeme unter Betriebsbedingungen

Die Zuverlässigkeit technischer Anlagen unter Betriebsbedingungen wird durch eine Reihe betrieblicher Faktoren bestimmt, wie z. B. die Qualifikation des Wartungspersonals, die Qualität und Quantität der durchgeführten Wartungsarbeiten, die Verfügbarkeit von Ersatzteilen, der Einsatz von Mess- und Prüfmitteln sowie sowie die Verfügbarkeit von technischen Beschreibungen und Bedienungsanleitungen.

In erster Näherung kann davon ausgegangen werden, dass alle im Betrieb auftretenden Ausfälle unabhängig voneinander sind. Daher ist die Zuverlässigkeit des gesamten Systems unter der Annahme der Unabhängigkeit von Fehlern gleich:

R = R 1 * R 2 * R 3

wo R 1 ; R2; R 3 - die Wahrscheinlichkeit des störungsfreien Betriebs des Systems bzw. für unvorhersehbare plötzliche Ausfälle, plötzliche Ausfälle, die durch rechtzeitige Wartung verhindert werden können, und schleichende Ausfälle.

Einer der Gründe für das Fehlen von Ausfällen von Systemelementen ist eine qualitativ hochwertige Wartung, die darauf abzielt, vorhersehbare plötzliche Ausfälle zu verhindern. Die Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs des Systems aufgrund der Dienstgüte ist gleich:

wo P ich um- die Wahrscheinlichkeit des störungsfreien Betriebs des i-ten Elements im Zusammenhang mit der Wartung.

Mit zunehmender Wartung steigt der Wert der Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs R um nähert sich der Einheit.

Der Austausch von Elementen mit im Laufe der Zeit zunehmender Ausfallrate ist in allen komplexen technischen Systemen möglich. Um die Ausfallrate im Laufe der Zeit zu reduzieren, wird die Systemwartung eingeführt, die es ermöglicht, einen Fluss von Fehlern in komplexen Systemen mit endlicher Intensität während einer bestimmten Lebensdauer bereitzustellen, d.h. machen Sie es nahezu konstant.

Während des Betriebs während der Wartung steigt die Ausfallrate des Systems einerseits tendenziell an, andererseits nimmt sie tendenziell ab, je nachdem auf welchem Niveau die Wartung durchgeführt wird. Wenn die Wartung gut durchgeführt wird, sinkt die Ausfallrate, und wenn diese Wartung schlecht durchgeführt wird, steigt sie.

Anhand der gesammelten Erfahrung kann man immer den einen oder anderen Funktionsumfang wählen, der den normalen Betrieb der Anlage bis zur nächsten Wartung mit einer gegebenen Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs sicherstellt. Oder umgekehrt ist es möglich, angesichts der Reihenfolge der Betriebsvolumina die akzeptablen Wartungsbedingungen zu bestimmen, die den Betrieb des Systems mit einem bestimmten Zuverlässigkeitsniveau gewährleisten.

6.4 Möglichkeiten zur Verbesserung der Zuverlässigkeit komplexer technischer Systeme im Betrieb

Zur Verbesserung der Zuverlässigkeit komplexer technischer Systeme unter Betriebsbedingungen werden eine Reihe von Maßnahmen durchgeführt, die sich in die folgenden vier Gruppen einteilen lassen:

1) Entwicklung wissenschaftlicher Nutzungsmethoden;

2) Sammlung, Analyse und Verallgemeinerung von Betriebserfahrungen;

3) Verbindung des Designs mit der Herstellung von Produkten;

4) Weiterbildung des Servicepersonals.

Wissenschaftliche Betriebsmethoden umfassen wissenschaftlich fundierte Verfahren zur Vorbereitung eines Produkts für den Betrieb, zur Durchführung von Wartungen, Reparaturen und anderen Maßnahmen zur Verbesserung der Zuverlässigkeit komplexer technischer Systeme während ihres Betriebs. Verfahren und Technik zur Durchführung dieser Tätigkeiten sind in den jeweiligen Handbüchern und Betriebsanleitungen der jeweiligen Produkte beschrieben. Eine bessere Umsetzung betrieblicher Maßnahmen zur Sicherstellung der Zuverlässigkeit technischer Produkte liefern die Ergebnisse einer statistischen Untersuchung der Zuverlässigkeit dieser Produkte. Beim Betrieb von Produkten spielt Erfahrung eine wichtige Rolle. Ein erheblicher Teil der Betriebserfahrung fließt in die Lösung privater organisatorischer und technischer Maßnahmen. Die gesammelten Daten müssen jedoch nicht nur verwendet werden, um die Probleme von heute zu lösen, sondern auch, um zukünftige Produkte mit hoher Zuverlässigkeit zu schaffen.

Von großer Bedeutung ist die richtige Organisation der Erfassung von Informationen über Ausfälle. Der Inhalt der Maßnahmen zum Sammeln solcher Informationen wird durch die Art der Produkte und die Merkmale des Betriebs dieser Produkte bestimmt. Mögliche Quellen für statistische Informationen können Informationen sein, die aus den Ergebnissen verschiedener Arten von Tests und Operationen gewonnen werden, die regelmäßig in Form von Berichten über den technischen Zustand und die Zuverlässigkeit von Produkten herausgegeben werden.

Die Untersuchung der Merkmale ihres Verhaltens ermöglicht es, die gesammelten Daten für das Design zukünftiger Produkte zu verwenden. Daher ist die Sammlung und Verallgemeinerung von Daten über Produktausfälle eine der wichtigsten Aufgaben, denen besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden sollte.

Die Wirksamkeit betrieblicher Maßnahmen hängt maßgeblich von der Qualifikation des Bedienpersonals ab. Der Einfluss dieses Faktors ist jedoch nicht derselbe. Wenn also beispielsweise im Instandhaltungsprozess recht einfache Tätigkeiten durchgeführt werden, hat der Einfluss der hohen Qualifikation des Arbeiters wenig Einfluss, und umgekehrt spielt die Qualifikation des Instandhaltungspersonals eine wichtige Rolle bei der Durchführung komplexer Tätigkeiten verbunden mit der Annahme subjektiver Entscheidungen (z. B. beim Einstellen von Ventilen und Zündsystemen in Autos, bei der Reparatur eines Fernsehers usw.).

6.5 Organisatorische und technische Methoden zur Wiederherstellung und Aufrechterhaltung der Zuverlässigkeit von Geräten während des Betriebs

Es ist bekannt, dass das Produkt während des Betriebs für eine gewisse Zeit bestimmungsgemäß verwendet wird, um die entsprechenden Arbeiten auszuführen, für einige Zeit transportiert und gelagert wird und ein Teil der Zeit für Wartung und Reparatur aufgewendet wird. Gleichzeitig werden für komplexe technische Systeme die Arten der technischen Wartung (TO-1, TO-2,.) und Reparaturen (aktuell, mittel oder kapital) in der regulatorischen und technischen Dokumentation festgelegt.

In der Phase des Betriebs von Produkten zeigen sich die technischen und wirtschaftlichen Folgen einer geringen Zuverlässigkeit, die mit Ausfallzeiten der Ausrüstung und den Kosten für die Beseitigung von Fehlern und den Kauf von Ersatzteilen verbunden sind. Um die Zuverlässigkeit von Produkten während des Betriebs auf einem bestimmten Niveau zu halten, ist es notwendig, eine Reihe von Maßnahmen durchzuführen, die in Form von zwei Gruppen dargestellt werden können - Maßnahmen zur Einhaltung der Regeln und Betriebsmodi; Maßnahmen zur Wiederherstellung der Arbeitsfähigkeit.

Die erste Gruppe von Aktivitäten umfasst die Schulung des Wartungspersonals, die Einhaltung der Anforderungen der Betriebsdokumentation, die Reihenfolge und Genauigkeit der während der Wartung durchgeführten Arbeiten, die diagnostische Kontrolle der Parameter und die Verfügbarkeit von Ersatzteilen, die Bauaufsicht usw.

Die Haupttätigkeiten der zweiten Gruppe umfassen die Anpassung des Instandhaltungssystems, die periodische Überwachung des Produktzustands und die Bestimmung der Restlebensdauer und des Zustands vor dem Ausfall mittels technischer Diagnose, die Einführung moderner Reparaturtechnologie, die Analyse von Fehlerursachen und die Organisation von Rückmeldungen mit Entwickler und Hersteller von Produkten.

Viele Produkte befinden sich für einen erheblichen Teil ihrer Betriebszeit in einem Lagerungszustand; stehen in keinem Zusammenhang mit der Erfüllung der Hauptaufgaben. Bei Produkten, die in diesem Modus betrieben werden, sind die meisten Ausfälle mit Korrosion sowie der Einwirkung von Staub, Schmutz, Temperatur und Feuchtigkeit verbunden. Bei Produkten, die einen erheblichen Teil der Zeit in Betrieb sind, sind die meisten Ausfälle auf Verschleiß, Ermüdung oder mechanische Beschädigung von Teilen und Baugruppen zurückzuführen. Im Ruhezustand ist die Ausfallrate der Elemente deutlich geringer als im Arbeitszustand. So entspricht dieses Verhältnis beispielsweise für elektromechanische Geräte 1:10, für mechanische Elemente 1:30, für elektronische Elemente 1:80.

Es ist zu beachten, dass mit der Komplikation der Technologie und der Erweiterung ihrer Einsatzbereiche die Rolle der Betriebsphase der Ausrüstung in den Gesamtkosten für die Erstellung und Nutzung technischer Systeme zunimmt. Wartungskosten aufgrund von Wartung und Reparaturen übersteigen die Kosten neuer Produkte um das folgende Mal: Traktoren und Flugzeuge um das 5-8-fache; Werkzeugmaschinen um 8-15 mal; elektronische Geräte um das 7-100-fache.

Die technische Politik der Unternehmen sollte darauf abzielen, das Volumen und den Zeitpunkt der Wartung und Reparatur von Geräten zu reduzieren, indem die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der Hauptkomponenten erhöht wird.

Die Erhaltung der Maschine im Auslieferungszustand hilft, sie in der Regel 3-5 Jahre funktionstüchtig zu halten. Um die Zuverlässigkeit der Maschine während des Betriebs auf einem bestimmten Niveau zu halten, sollte das Produktionsvolumen von Ersatzteilen 25-30% der Maschinenkosten betragen.

Verzeichnis der verwendeten Literatur

1. Glasunow L.P. et al.Grundlagen der Zuverlässigkeitstheorie automatischer Steuerungssysteme: Proc. Zuschuss für Universitäten. - L.: Energoatomizdat, Leningrad. otd., 1984.

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3. Yastrebenetsky M.A., Ivanova G.M. Zuverlässigkeit automatisierter Prozessleitsysteme: Proc. Zuschuss für Universitäten. - M.: Energoatomizdat, 1989.

4. Matveevsky V.R. Zuverlässigkeit technischer Kontrollen: Proc. Beihilfe. - M.: MGIEM, 1993.

5. Fomin AV Technologie, Zuverlässigkeit und Automatisierung der Produktion von BGIS und Mikrobaugruppen: Proc. Zuschuss für Universitäten. - M.: Radio und Kommunikation, 1981.

6. GOST 27.301-95 Zuverlässigkeit in der Technik. Berechnung der Zuverlässigkeit. Wichtige Punkte

7. GOST 27.002-89 Zuverlässigkeit in der Technik. Grundlegendes Konzept. Begriffe und Definitionen

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zum Thema "Zuverlässigkeit technischer Systeme"

Einführung. 3

1 Allgemeiner Teil. 6

1.1 Theorie der Zuverlässigkeit. 6

1.2 Indikatoren zur Beurteilung der Zuverlässigkeit. 9

1.3 Indikatoren zur Beurteilung der Wartbarkeit. elf

1.4 Indikatoren zur Bewertung der Haltbarkeit. elf

1.5 Indikatoren zur Beurteilung der Persistenz. 12

2 Auswahl und Begründung von Berechnungsmethoden 12

2.1 Berechnung der Zuverlässigkeit. 12

3 Geschätzter Teil. vierzehn

3.1 Berechnung der Systemzuverlässigkeit.. 14

3.2 Ereignisbaum. zwanzig

3.3 Fehlerbaum. zwanzig

4 Systemzuverlässigkeit.. 21

4.1 Wege zur Verbesserung der Systemzuverlässigkeit.. 21

4.2 Aufbau einer Schaltung mit erhöhter Zuverlässigkeit. 23

5. Schlussfolgerung. 24

6 Fazit. 25

Liste der verwendeten Literatur.. 26

Einführung

Der Frage der Zuverlässigkeit technischer Systeme wird von Jahr zu Jahr mehr Aufmerksamkeit geschenkt. Die Bedeutung des Problems der Zuverlässigkeit technischer Systeme ergibt sich aus ihrer Allgegenwart in nahezu allen Branchen.

In unserem Land begann sich die Zuverlässigkeitstheorie ab den 50er Jahren intensiv zu entwickeln und hat sich inzwischen zu einer eigenständigen Disziplin entwickelt, deren Hauptaufgaben sind:

Festlegung von Arten von Indikatoren für deren Zuverlässigkeit. Systeme;
Entwicklung analytischer Methoden zur Bewertung der Zuverlässigkeit;
Vereinfachung der Bewertung der Zuverlässigkeit technischer Systeme;
Zuverlässigkeitsoptimierung in der Systembetriebsphase.

Zuverlässigkeit - die Eigenschaft des Systems, die Werte aller Parameter, die die Fähigkeit des Systems charakterisieren, die erforderlichen Funktionen in den angegebenen Modi und Betriebsbedingungen auszuführen, rechtzeitig und innerhalb der festgelegten Grenzen zu halten. Zuverlässigkeit ist der wichtigste Indikator für die Produktqualität, die in allen Phasen des Produktlebenszyklus (Design – Herstellung – Betrieb) gewährleistet sein muss. Zuverlässigkeit hängt von Schlüsselindikatoren wie Qualität, Effizienz und Sicherheit ab. Eine Technik kann nur dann gut funktionieren, wenn sie ausreichend zuverlässig ist.

Zuverlässigkeit ist im Wesentlichen ein Maß für die Effizienz eines Systems. Wenn es zur Beurteilung der Qualität eines automatischen Systems ausreicht, es durch die Zuverlässigkeit der Ausführung von Funktionen des Systems in verschiedenen Zuständen zu charakterisieren, dann fällt die Zuverlässigkeit mit der Effizienz des Systems zusammen.

Die Zuverlässigkeit technischer Geräte hängt von ihrer Konstruktion und Herstellung ab. Um ein zuverlässiges technisches System zu erstellen, müssen Sie seine Zuverlässigkeit zum Zeitpunkt des Entwurfs korrekt berechnen, die Methoden und Programme zur Berechnung kennen und eine hohe Zuverlässigkeit gewährleisten. In der Praxis muss auch nachgewiesen werden, dass die Indikatoren der erreichten Zuverlässigkeit des technischen Systems nicht niedriger als die angegebenen Indikatoren sind.

Intuitiv ist die Zuverlässigkeit von Objekten mit der Unzulässigkeit von Störungen im Betrieb verbunden. Dies ist ein Verständnis von Zuverlässigkeit im "engen" Sinne - die Eigenschaft eines Objekts, für einige Zeit oder einige Betriebszeit einen gesunden Zustand aufrechtzuerhalten. Mit anderen Worten, die Zuverlässigkeit eines Objekts liegt in der Abwesenheit unvorhergesehener unzulässiger Änderungen seiner Qualität während des Betriebs und der Lagerung. Zuverlässigkeit im „weiten“ Sinne ist eine komplexe Eigenschaft, die je nach Zweck des Objekts und den Bedingungen seines Betriebs die Eigenschaften Zuverlässigkeit, Dauerhaftigkeit, Wartbarkeit und Persistenz sowie eine bestimmte Kombination dieser Eigenschaften umfassen kann .

Die Relevanz dieser Kursarbeit ist die Bedeutung der Zuverlässigkeitsberechnung, bei der verschiedene Methoden und Werkzeuge verwendet werden können, und das Erreichen der erforderlichen Zuverlässigkeit. Die Kursarbeit betrachtet Methoden zur Berechnung der Zuverlässigkeit technischer Systeme, Fehlerarten, Methoden zur Verbesserung der Zuverlässigkeit sowie Fehlerursachen.

Gegenstand dieser Studienarbeit sind elektrische Schaltungen.

Der Hauptzweck dieser Kursarbeit ist die Analyse der Parameter eines gegebenen Systems und der Anforderungen daran, die Auswahl der notwendigen Methoden zur Berechnung der Zuverlässigkeit des Systems sowie die Begründung dieser Methoden.

Um dieses Ziel zu erreichen, ist es notwendig, eine Reihe von Aufgaben zu lösen:

Berücksichtigen Sie das gegebene System sowie Parameter, Beschreibung und Anforderungen;
Berechnungsmethoden auswählen und begründen;
Behandeln des Berechnungsteils: Berechnen Sie direkt die Zuverlässigkeit des Systems, erstellen Sie einen Fehlerbaum und einen Ereignisbaum;
Finden Sie Methoden, um die Zuverlässigkeit für ein bestimmtes System zu verbessern.

Diese Kursarbeit besteht aus folgenden Teilen:

1) Einleitung, die den Zweck und die Ziele der Arbeit beschreibt

2) Theoretischer Teil, der die grundlegenden Konzepte, Anforderungen und Methoden zur Berechnung der Zuverlässigkeit darlegt.

3) Der praktische Teil, in dem die Berechnung der Zuverlässigkeit eines gegebenen Systems stattfindet.

4) Fazit, das Schlussfolgerungen zu dieser Arbeit enthält

Der Stellenwert der Zuverlässigkeit verschiedener technischer Systeme in der modernen Welt ist sehr hoch, da moderne technische Einrichtungen möglichst zuverlässig und sicher sein müssen.

1. Allgemeines

1.1 Zuverlässigkeitstheorie

Verlässlichkeit - diese Eigenschaft des Objekts, die Werte der Parameter, die die Fähigkeit zur Ausführung der erforderlichen Funktionen in den angegebenen Modi und Anwendungsbedingungen von Wartung, Reparatur, Lagerung und Transport kennzeichnen, rechtzeitig innerhalb der festgelegten Grenzen zu halten. Zuverlässigkeit ist eine komplexe Eigenschaft, die je nach Zweck des Objekts und Einsatzbedingungen aus einer Kombination von Sicherheit und Wartbarkeit besteht.

Für die absolute Mehrheit der ganzjährigen technischen Geräte sind bei der Beurteilung ihrer Zuverlässigkeit drei Eigenschaften am wichtigsten: Ausfallsicherheit, Langlebigkeit und Wartbarkeit.

Verlässlichkeit - die Eigenschaft eines Objekts, für einige Zeit oder Betriebszeit kontinuierlich einen gesunden Zustand beizubehalten.

Haltbarkeit - die Eigenschaft eines Objekts, einen funktionsfähigen Zustand beizubehalten, bis der Grenzzustand mit dem etablierten Wartungs- und Reparatursystem eintritt.

Wartbarkeit - Eigenschaft eines Objekts, die in der Anpassungsfähigkeit zur Aufrechterhaltung und Wiederherstellung eines funktionsfähigen Zustands durch Wartung und Reparatur besteht.

Beharrlichkeit - die Eigenschaft eines Objekts, innerhalb bestimmter Grenzen die Werte von Parametern beizubehalten, die die Fähigkeit eines Objekts charakterisieren, die erforderlichen Funktionen während und nach der Lagerung und (oder) dem Transport auszuführen.

Ressource (technisch) - Betriebszeit des Produkts bis zum Erreichen des in der technischen Dokumentation vereinbarten Grenzzustands. Die Ressource kann in Jahren, Stunden, Kilometern, Hektar, Anzahl der Einschlüsse ausgedrückt werden. Es gibt eine Ressource: voll - für die gesamte Lebensdauer bis zum Ende des Betriebs; Vorreparatur - von der Inbetriebnahme bis zur Überholung des wiederhergestellten Produkts; gebraucht - von der Inbetriebnahme oder von der vorangegangenen Überholung des Produkts bis zum betrachteten Zeitpunkt; Residual - ab dem betrachteten Zeitpunkt bis zum Ausfall des nicht reparierbaren Produkts oder seiner Überholung, Überholung.

Betriebszeit - die Dauer des Betriebs des Produkts oder der Arbeitsaufwand, der von ihm für einen bestimmten Zeitraum ausgeführt wird. Sie wird in Zyklen, Zeiteinheiten, Volumen, Lauflänge usw. gemessen. Es gibt tägliche Betriebszeit, monatliche Betriebszeit, Betriebszeit bis zum ersten Ausfall.

MTBF - Zuverlässigkeitskriterium, das ein statischer Wert ist, der Durchschnittswert der Betriebszeit eines reparierten Produkts zwischen Ausfällen. Wird die Betriebszeit in Zeiteinheiten gemessen, so versteht man unter Mean Time Between Failures die mittlere Zeit des störungsfreien Betriebs.

Die aufgeführten Eigenschaften der Zuverlässigkeit (Betriebssicherheit, Haltbarkeit, Wartbarkeit und Beständigkeit) haben ihre eigenen quantitativen Indikatoren.

Zuverlässigkeit wird also durch sechs Indikatoren gekennzeichnet, darunter so wichtige wie Ausfallwahrscheinlichkeit. Dieser Indikator wird in der Volkswirtschaft häufig verwendet, um verschiedene Arten von technischen Mitteln zu bewerten: elektronische Geräte, Flugzeuge, Teile, Komponenten und Baugruppen, Fahrzeuge, Heizelemente. Die Berechnung dieser Indikatoren erfolgt auf der Grundlage staatlicher Standards.

Ablehnung - eine der Hauptdefinitionen der Zuverlässigkeit, die in einer Verletzung der Produktleistung besteht (ein oder mehrere Parameter des Produkts überschreiten die zulässigen Grenzen).

Fehler werden nach folgenden Kriterien klassifiziert:

1) nach Art der Manifestation:

Plötzlich (gekennzeichnet durch eine starke Änderung eines oder mehrerer bestimmter Parameter des Produkts);
Allmählich (gekennzeichnet durch eine allmähliche Änderung eines oder mehrerer bestimmter Parameter der Maschine);
Intermittierend (treten wiederholt auf und dauern nur kurze Zeit).

2) Ausfälle als zufällige Ereignisse können sein:

Unabhängig (wenn der Ausfall eines Elements nicht zum Ausfall anderer Elemente führt);
Abhängig (erscheinen als Folge des Ausfalls anderer Elemente);

3) durch das Vorhandensein äußerer Zeichen:

Offensichtlich (explizit);
Versteckt (implizit);

4) Ausfälle nach Volumen:

Voll (im Falle eines Unfalls);
teilweise;

5) Ausfälle aufgrund des Auftretens:

Strukturell (aufgrund unzureichender Zuverlässigkeit, erfolglosem Montagedesign usw.);
Technologisch (entstehen durch die Verwendung minderwertiger Materialien oder Verstöße gegen technologische Prozesse bei der Herstellung);
Betriebsbereit (entstehen durch Verletzung von Betriebsarten, Verschleiß von Gegenstücken durch Reibung).

Alle Objekte werden in reparierbare (wiederherstellbare) und nicht reparierbare (nicht reparierbare) Objekte unterteilt, abhängig von der Methode zur Behebung des Fehlers.

Fehlerrate - die bedingte Wahrscheinlichkeitsdichte des Ausfalls eines nicht wiederherstellbaren Objekts wird unter der Bedingung bestimmt, dass der Ausfall nicht vor dem betrachteten Zeitpunkt aufgetreten ist.

Wahrscheinlichkeit der Betriebszeit - die Möglichkeit, dass innerhalb einer bestimmten Betriebszeit der Ausfall eines Objekts nicht eintritt.

Die Haltbarkeit wird auch durch sechs Indikatoren charakterisiert, die unterschiedliche Arten von Ressourcen und Nutzungsdauern repräsentieren. Aus sicherheitstechnischer Sicht ist die Ressource Gamma-Prozent von größtem Interesse – die Betriebszeit, in der das Objekt mit einer Wahrscheinlichkeit g den Grenzzustand nicht erreicht, ausgedrückt in Prozent

Ein Indikator für die Qualität eines Objekts ist seine Zuverlässigkeit. Je höher die Zuverlässigkeit, desto höher die Qualität des Objekts. Während des Betriebs kann sich ein Objekt in einem der folgenden technischen Zustände befinden (Abb. 1.1):

1) Guter Zustand - der Zustand des Objekts, in dem es alle Anforderungen der behördlichen und technischen Dokumentation erfüllt.

2) Fehlerhafter Zustand – ein solcher Zustand des Objekts, in dem es nicht mindestens eine der Anforderungen der behördlichen und technischen Dokumentation erfüllt.

3) Betriebszustand - der Zustand des Objekts, in dem die Werte aller Parameter, die die Fähigkeit zur Ausführung der angegebenen Funktionen charakterisieren, den Anforderungen der behördlichen und technischen Dokumentation entsprechen.

4) Nicht betriebsbereiter Zustand - Zustand des Objekts, in dem der Wert mindestens eines Parameters, der die Fähigkeit zur Ausführung bestimmter Funktionen charakterisiert, nicht den Anforderungen der behördlichen und technischen Dokumentation entspricht.

5) Grenzzustand – ein Zustand, in dem der weitere Betrieb des Objekts nicht akzeptabel oder unpraktisch ist oder die Wiederherstellung eines funktionierenden Zustands unmöglich oder unpraktisch ist.

1.2 Indikatoren zur Bewertung der Zuverlässigkeit

Zur Beurteilung der Zuverlässigkeit sind Indikatoren wie:

1) Wahrscheinlichkeit des störungsfreien Betriebs – die Wahrscheinlichkeit, dass innerhalb einer gegebenen Betriebszeit kein Ausfall des Objekts auftritt. Die Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs variiert von 0 bis 1 und wird nach folgender Formel berechnet:

Dabei ist die Anzahl der betriebsbereiten Objekte zum Anfangszeitpunkt und die Anzahl der Objekte, die zum Zeitpunkt t nach Beginn des Tests oder Betriebs ausgefallen sind.

2) MTBF (oder MTBF) und MTBF. Mean time between failures ist die mathematische Erwartung der Betriebszeit eines Objekts bis zum ersten Ausfall:

wobei die Zeit bis zum Ausfall des -ten Objekts und die Anzahl der Objekte ist.

3) Ausfallwahrscheinlichkeitsdichte (oder Ausfallhäufigkeit) - das Verhältnis der Anzahl fehlerhafter Produkte pro Zeiteinheit zur anfänglich beobachteten Anzahl:

wobei die Anzahl der Ausfälle im betrachteten Betriebszeitintervall ist;

− Gesamtzahl der überwachten Produkte;

- der Wert des betrachteten Betriebsintervalls.

4) Ausfallrate - die bedingte Dichte der Wahrscheinlichkeit eines Objektausfalls, bestimmt unter der Bedingung, dass vor dem betrachteten Zeitpunkt der Ausfall nicht aufgetreten ist:

wo ist die Ausfallrate;

Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs;

Die Anzahl der fehlgeschlagenen Produkte für die Zeit von bis;

Betrachtetes Betriebszeitintervall;

Die durchschnittliche Anzahl ausfallsicherer Elemente, die durch die folgende Formel bestimmt wird:

wobei die Anzahl der ausfallsicheren Produkte zu Beginn des betrachteten Betriebszeitintervalls ist;

− Anzahl der fehlersicheren Produkte am Ende des Betriebszeitintervalls.

1.3 Indikatoren zur Beurteilung der Wartbarkeit

Zur Beurteilung der Wartbarkeit werden Indikatoren wie:

1) Durchschnittliche Erholungszeit - die mathematische Erwartung der Erholungszeit eines Objekts, die durch die Formel bestimmt wird:

wo ist die Wiederherstellungszeit des th-Objektfehlers;

Die Anzahl der Ausfälle für einen bestimmten Test- oder Betriebszeitraum.

2) Die Wahrscheinlichkeit der Wiederherstellung eines gesunden Zustands ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Zeit zur Wiederherstellung des gesunden Zustands eines Objekts einen gegebenen Wert nicht überschreitet. Für eine größere Anzahl von Planungsobjekten wird die Wieddurch das Exponentialverteilungsgesetz bestimmt:

wo ist die Ausfallrate (konstanter Wert).

1.4 Indikatoren zur Bewertung der Haltbarkeit

Die Haltbarkeitseigenschaft kann sowohl während einer Betriebszeit (dann spricht man von der Ressource) als auch während der Kalenderzeit (dann spricht man von der Nutzungsdauer) realisiert werden. Einige Schlüsselindikatoren für Ressourcen und Lebensdauer:

1) Durchschnittliche Ressource – die mathematische Erwartung der Ressource.

2) Gamma-Prozent-Ressource – die Gesamtbetriebszeit, während der das Objekt den Grenzzustand mit einer gegebenen Wahrscheinlichkeit nicht erreicht.

3) Durchschnittliche Lebensdauer - die mathematische Erwartung der Lebensdauer.

4) Gamma-Prozent Lebensdauer - die kalendarische Betriebsdauer, während der das Objekt den Grenzzustand mit Wahrscheinlichkeit nicht erreicht.

5) Zugewiesene Ressource – die Gesamtbetriebszeit, bei deren Erreichen der Betrieb der Anlage beendet werden muss, unabhängig von ihrem technischen Zustand.

6) Nicht zugewiesene Nutzungsdauer - die kalendarische Betriebsdauer, bei deren Erreichen der Betrieb der Anlage unabhängig von ihrem technischen Zustand eingestellt werden muss.

1.5 Indikatoren zur Beurteilung der Haltbarkeit

Aus Sicht der Zuverlässigkeitstheorie ist es selbstverständlich anzunehmen, dass das Objekt in gutem Zustand eingelagert oder transportiert wird.

Die Persistenzeigenschaft wird auch für einige Zeit verwirklicht, die als Persistenzperiode bezeichnet wird.

1) Haltbarkeit - die Kalenderdauer der Lagerung und / oder des Transports des Objekts, während der die Werte der Parameter, die die Fähigkeit des Objekts zur Ausführung der angegebenen Funktionen charakterisieren, innerhalb der angegebenen Grenzen gespeichert werden.

2) Die durchschnittliche Haltbarkeit ist die mathematische Erwartung der Haltbarkeit des Objekts.

3) Gamma-Prozent-Haltbarkeit - die Kalenderdauer der Lagerung und / oder des Transports des Objekts, während der die Indikatoren für Zuverlässigkeit, Wartbarkeit und Haltbarkeit des Objekts die festgelegten Grenzen mit Wahrscheinlichkeit nicht überschreiten.

Auswahl und Begründung von Berechnungsmethoden

2.1 Berechnung der Zuverlässigkeit.

Die Untersuchung der Zuverlässigkeit technischer Systeme erfolgt auf der Grundlage von Methoden mit Daten zu Ausfällen und Wiederherstellungen, die durch die Verwendung von Systemen und ihren Elementen erhalten wurden. Im Laufe der Arbeit werden normalerweise analytische Methoden zur Berechnung der Zuverlässigkeit verwendet. Meistens sind dies logische und probabilistische Methoden sowie Methoden, die auf der Theorie zufälliger Prozesse basieren.

Die Wiederherstellungszeit von Systemelementen ist normalerweise viel kürzer als die Zeit zwischen Ausfällen. Diese Tatsache ermöglicht es, asymptotische Verfahren zur Berechnung der Zuverlässigkeit zu verwenden. Aber die Untersuchung der Zuverlässigkeit unter Verwendung dieser Methoden ist eine schwierige Aufgabe, da Formeln zur Beschreibung der Zuverlässigkeit nicht immer erhalten werden und sie für die praktische Verwendung schwierig sind.

Es werden jedoch andere Methoden verwendet, um die Zuverlässigkeit von Systemen zu analysieren und zu berechnen. Diese sind logisch – probabilistisch, graphisch, heuristisch, analytisch – statisch und Maschinenmodellierung.

Logisch-probabilistische Methoden basieren auf der direkten Anwendung von Theoremen und Wahrscheinlichkeitstheorien zur Analyse und Berechnung der Zuverlässigkeit technischer Systeme.

Die Graphmethode ist allgemeiner zur Beschreibung eines technischen Systems. Es berücksichtigt den Einfluss aller Faktoren, die das System beeinflussen. Der Nachteil dieser Methode ist jedoch die Komplexität der Dateneingabe und Bestimmung von Zuverlässigkeitsmerkmalen.

Das Wesen der heuristischen Methode zur Bewertung und Berechnung der Zuverlässigkeit besteht darin, Gruppen von Systemelementen zu einem gemeinsamen Element zusammenzufassen. Somit nimmt die Anzahl der Elemente im System ab. Diese Methode wird nur für hochzuverlässige Elemente ohne Berechnungsfehler verwendet.

Maschinenmodellierungsmethoden sind universell und erlauben die Betrachtung von Systemen mit einer großen Anzahl von Elementen. Aber die Verwendung dieser Methode als Zuverlässigkeitsstudie ist nur dann ratsam, wenn es unmöglich ist, eine analytische Lösung zu erhalten.
Bei der Analyse von Systemen mit hoher Zuverlässigkeit treten Probleme auf, die mit einem großen Aufwand an Rechenzeit verbunden sind. Um die Berechnungsgeschwindigkeit zu erhöhen, wird ein analytisch-statisches Verfahren verwendet. Diese Methode erlaubt es jedoch nicht, die Zuverlässigkeit des Systems angesichts der großen Anzahl von Faktoren, die sein ordnungsgemäßes Funktionieren beeinflussen, vollständig zu bestimmen.

Die Berechnung eines gegebenen Systems basiert auf der Methode Exponentialverteilung.

Die Exponentialverteilungsmethode wurde gewählt, da sie durch einen einzigen Parameter λ bestimmt wird. Dieses Merkmal der Exponentialverteilung weist auf ihren Vorteil gegenüber Verteilungen hin, die von einer größeren Anzahl von Parametern abhängen. Meist sind die Parameter unbekannt und man muss Näherungswerte finden. Es ist einfacher, einen Parameter auszuwerten als zwei oder drei usw.

3 Abrechnungsteil

3.1 Berechnung der Systemzuverlässigkeit

Aufgabe 1:

Blockschaltbild von Aufgabe 1:

Reis. 1 - Blockdiagramm von Aufgabe 1

Absprungrate:

Mittlere Zeit bis zum Ausfall:

Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs:

FBG des Systems mit einer Reihenschaltung von Elementen:

Aufgabe 2:

Blockdiagramm von Aufgabe 2:

Reis. 2 - Blockdiagramm der Aufgabe

Tabelle 1 – Ausfallrate und mittlere Zeit bis zum Ausfall:

λ i , x10 -6 1/h

Die Formel zur Berechnung der Wahrscheinlichkeit des störungsfreien Betriebs eines einzelnen Elements:

Die Wahrscheinlichkeit des störungsfreien Betriebs jedes Elements der Schaltung:

Berechnung der Zuverlässigkeit des Stromkreises:

3.2 Ereignisbaum

Reis. 3 - Ereignisbaum

3.3 Fehlerbaum

Reis. 4 - Fehlerbaum

4 Systemzuverlässigkeit

4.1 Möglichkeiten zur Verbesserung der Systemzuverlässigkeit

Unter den Methoden zur Verbesserung der Zuverlässigkeit von Geräten können die wichtigsten unterschieden werden:
. Reduzierung der Ausfallrate von Systemelementen;
. Reservierung;
. Reduzierung der Dauer der ununterbrochenen Arbeit;
. Verkürzung der Erholungszeit;
. Wahl der sinnvollen Häufigkeit und des Umfangs der Systemkontrolle.
Diese Methoden werden bei der Konstruktion, Herstellung und dem Betrieb von Geräten verwendet.
Wie bereits erwähnt, wird die Zuverlässigkeit von Systemen in Design, Konstruktion und Fertigung festgelegt. Es ist die Arbeit des Konstrukteurs und Konstrukteurs, die bestimmt, wie die Ausrüstung unter bestimmten Betriebsbedingungen funktioniert. Auch die Organisation des Betriebsablaufs wirkt sich auf die Zuverlässigkeit der Anlage aus. Während des Betriebs kann Wartungspersonal die Zuverlässigkeit von Systemen erheblich verändern, sowohl nach unten als auch nach oben.
Konstruktive Möglichkeiten zur Verbesserung der Zuverlässigkeit sind:
- Anwendung hochzuverlässiger Elemente und Optimierung ihrer Betriebsmodi;
- Aufrechterhaltung der Wartbarkeit;
- Schaffung optimaler Bedingungen für die Arbeit des Servicepersonals usw.;
- rationale Wahl eines Satzes kontrollierter Parameter;
- rationale Auswahl von Toleranzen für die Änderung der Hauptparameter von Elementen und Systemen;
- Schutz der Elemente vor Vibrationen und Schlägen;
- Vereinheitlichung von Elementen und Systemen;
- Entwicklung der Betriebsdokumentation unter Berücksichtigung der Erfahrungen mit der Verwendung solcher Geräte;
- Gewährleistung der betrieblichen Herstellbarkeit des Designs;
- die Verwendung von eingebauten Steuergeräten, Automatisierung der Steuerung und Anzeige von Fehlern;
- Bequemlichkeit der Herangehensweisen für Wartung und Reparatur.
Bei der Herstellung von Geräten werden solche Methoden verwendet, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen, wie zum Beispiel:
- Verbesserung der Technologie und Organisation der Produktion, ihrer Automatisierung;
- Anwendung instrumenteller Methoden der Produktqualitätskontrolle mit statistisch validierten Proben;
- Training von Elementen und Systemen.
Diese Methoden zur Verbesserung der Zuverlässigkeit sollten unter Berücksichtigung der jeweiligen Auswirkungen auf die Systemleistung angewendet werden.
Um die Zuverlässigkeit von Systemen während ihres Betriebs zu verbessern, werden Methoden verwendet, die auf der Untersuchung von Betriebserfahrungen basieren. Auch die Qualifizierung des Servicepersonals ist für die Erhöhung der Zuverlässigkeit von großer Bedeutung.

Der Zustand des Systems wird durch den Zustand seiner Elemente bestimmt und hängt von seiner Struktur ab. Redundanz wird verwendet, um die Zuverlässigkeit von Systemen und Elementen zu verbessern: Redundanz ist eine Methode, um die Zuverlässigkeit eines Objekts durch die Verwendung zusätzlicher Mittel und (oder) Fähigkeiten sicherzustellen, die in Bezug auf das für die Ausführung der erforderlichen Funktionen erforderliche Minimum redundant sind. Reserve - eine Reihe zusätzlicher Mittel und (oder) Möglichkeiten, die für die Reservierung verwendet werden.

Es gibt drei Möglichkeiten, eine Reserve einzuschalten:

Konstante - in der die Elemente auf Augenhöhe mit den Hauptelementen funktionieren;
Ersatzredundanz - bei der das Backup-Element nach dem Ausfall des Hauptelements in das System eingeführt wird, wird eine solche Redundanz als aktiv bezeichnet und erfordert die Verwendung von Schaltgeräten;
Gleitende Redundanz - Redundanz durch Ersatz, bei der eine Gruppe der Hauptelemente des Systems durch ein oder mehrere Reserveelemente gesichert wird, von denen jedes jedes ausgefallene Hauptelement in dieser Gruppe ersetzen kann.

4.2 Aufbau einer Schaltung mit erhöhter Zuverlässigkeit

Das Blockdiagramm, das uns gegeben wird:

Reis. 5 - Blockdiagramm

Die Elemente 1 und 18 sind am unzuverlässigsten, denn wenn eines von ihnen ausfällt, fällt das gesamte System aus.

Strukturdiagramm der erhöhten Zuverlässigkeit durch Ersatzredundanz:

Reis. 6 - Strukturdiagramm mit erhöhter Zuverlässigkeit

5. Schlussfolgerung

Redundanz durch Austausch ist eine bequemere Möglichkeit, die Zuverlässigkeit des Systems zu erhöhen.

Seine Vorteile:

Signifikante Erhöhung der Systemverfügbarkeit
Kleine Anzahl von Ersatzelementen
Verbesserung der Wartbarkeit (weil genau bekannt ist, welches Element ausgefallen ist).

Die Nachteile dieser Art der Reservierung sind:

Wenn ein Fehler erkannt wird, ist es notwendig, den Betrieb der Hauptsoftware zu unterbrechen, um das fehlerhafte Element zu erkennen und es aus der Arbeit zu entfernen.
Die Software wird dadurch komplexer, dass ein spezielles Programm zur Erkennung fehlerhafter Elemente erforderlich ist
Bei gleichzeitigem Ausfall von Haupt- und Backup-Element kann das System keinen Fehler erkennen.

6 Fazit

In dieser Kursarbeit wurde die Berechnung der Wahrscheinlichkeit des störungsfreien Betriebs eines komplexen Systems durchgeführt. Basierend auf dem Blockdiagramm wurden ein Fehlerbaum und ein Ereignisbaum erstellt. Es wurden auch Methoden zur Verbesserung der Zuverlässigkeit betrachtet und auf Basis der Redundanz ein Struktogramm mit erhöhter Zuverlässigkeit erstellt, eine Analyse der Vor- und Nachteile der gewählten Methode zur Verbesserung der Zuverlässigkeit durchgeführt.

Verzeichnis der verwendeten Literatur

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GOST 27.301 - 95 Zuverlässigkeit in der Technik. Berechnung der Zuverlässigkeit. Wichtige Punkte
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GOST R 27.002-2009 Zuverlässigkeit in der Technik. Begriffe und Definitionen.

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Der Wissenschaftler Dunin-Barkovsky hat den Begriff "technologische Zuverlässigkeit" wie folgt definiert: das Niveau der Ausgangsparameter der Qualität des hergestellten Produkts innerhalb der erforderlichen Zeit. Dann führte A. S. Pronikov das Konzept der "Zuverlässigkeit technologischer Prozesse" ein. Er schreibt, dass „ein größerer Prozentsatz der Ausfälle verschiedener Maschinen mit einer unzureichenden Zuverlässigkeit des technologischen Prozesses verbunden ist“, dass ... „der technologische Prozess zuverlässig sein muss, d.h. Vermeiden Sie solche Indikatoren, die die Qualität der hergestellten Produkte beeinträchtigen können. Die Fragen der Bewertung der Zuverlässigkeit technologischer Prozesse und der Zuverlässigkeit werden auch in den Arbeiten von P. I. Bobrik, A. L. Meerov und anderen berücksichtigt, und zwar nur unter dem Gesichtspunkt der Fähigkeit technologischer Systeme, Prozesse und Operationen, (innerhalb einer bestimmten Zeit) sicherzustellen ) die Herstellung von Produkten mit Qualitätsindikatoren gemäß festgelegten Anforderungen.

Aber es ist offensichtlich, dass eine Änderung der Eigenschaften technologischer Systeme im Laufe der Zeit nicht nur zu einer Änderung der Qualität der Fertigungsprodukte, sondern auch der Produktivität führen kann. Ausfälle technologischer Systeme führen in den meisten Fällen nicht zum Auftreten fehlerhafter Produkte, sondern zu einer Verzögerung bei der Ausführung der Aufgabe, was sich auf die Produktivität der Ausrüstung auswirkt. Daher ist es ratsam, bei der Charakterisierung der Eigenschaft der Zuverlässigkeit technologischer Systeme diese unter dem Gesichtspunkt der Aufgabenerfüllung sowohl in Bezug auf Qualitätsindikatoren als auch in Bezug auf das Volumen der hergestellten Produkte zu berücksichtigen.

Daher haben in der Fachliteratur die Fragen der Anwendung der Methoden der Zuverlässigkeitstheorie auf die Analyse der Eigenschaften technischer Systeme zur Gewährleistung der Herstellung von Produkten gemäß den Anforderungen der technischen Dokumentation und im vorgeschriebenen Umfang eine breite Behandlung gefunden.

Ein technologisches System ist eine Gesamtheit von technologischen Ausrüstungen, Produktionsanlagen und im Allgemeinen Ausführenden, die zur Durchführung bestimmter technologischer Prozesse und Operationen erforderlich und ausreichend sind und sich in einem betriebsbereiten Zustand oder in einem Betriebszustand befinden, der den Anforderungen entspricht technische Dokumentation. Somit können wir ein technologisches System zum Ausführen einer Operation und ein technologisches System zum Ausführen eines Prozesses betrachten, der aus getrennten Operationen besteht.

Das technologische System umfasst Elemente, für die das Vorhandensein funktionaler Verknüpfungen erforderlich ist, um den Ablauf technologischer Prozesse zur Herstellung von Produkten sicherzustellen. Ein Spezialfall solcher Verbindungen sind kinematische Verbindungen zwischen einzelnen Elementen (z. B. im System Werkzeugmaschine – Vorrichtung – Werkzeug – Teil).

Die Zuverlässigkeit des technologischen Systems ist die Eigenschaft des technologischen Systems, die festgelegten Funktionen unter Beibehaltung der Qualitätsindikatoren und des Rhythmus der Freigabe geeigneter Produkte für die erforderlichen Betriebszeiten oder die erforderliche Betriebszeit zu erfüllen. Der Veröffentlichungsrhythmus ist die Anzahl der Produkte eines bestimmten Namens, einer bestimmten Größe und eines bestimmten Designs, die pro Zeiteinheit hergestellt werden.

Unter den Begriffen „technische Prozesssicherheit“ und „technische Betriebssicherheit“ wird die Zuverlässigkeit eines technologischen Systems verstanden, das die Funktionsfähigkeit des betrachteten Prozesses oder Vorgangs gemäß den Anforderungen der technischen Dokumentation sicherstellt.

Aus den Definitionen folgt, dass ein technologisches System als zuverlässig angesehen werden kann, wenn es die Erfüllung der Aufgabe im Hinblick auf die Qualität der hergestellten oder hergestellten Produkte und im Hinblick auf Leistungsparameter gewährleistet.

Die Parameter und Eigenschaften eines technologischen Systems und seiner Elemente ändern sich während des Betriebs, d. h. im Laufe eines technologischen Prozesses oder Vorgangs. Daher kann sich das technologische System zu einem bestimmten Zeitpunkt in einem betriebsbereiten oder nicht betriebsbereiten Zustand befinden.

Bei der Durchführung von Untersuchungen ist es möglich, die Leistung des Systems sowohl getrennt zu bewerten - durch seine Fähigkeit, das erforderliche Qualitätsniveau der hergestellten Produkte und Leistungsparameter bereitzustellen, als auch durch beide Eigenschaften gleichzeitig unter Berücksichtigung der Beziehung zwischen ihnen.

Das technologische System ist in Bezug auf Qualitätsparameter funktionsfähig, wenn es die Herstellung von Produkten mit Qualitätsindikatoren gewährleistet, die den Anforderungen der technischen Dokumentation entsprechen, und in Bezug auf Leistungsparameter funktionsfähig, wenn es den festgelegten Freigaberhythmus gewährleistet.

Einzelne Verletzungen des technologischen Systems werden als Schäden eingestuft, wenn sie das System von einem gesunden Zustand in einen fehlerhaften Zustand überführen, und als Fehler, wenn sie das System von einem betriebsbereiten Zustand in einen nicht betriebsfähigen Zustand überführen.

Der Ausfall eines technischen Systems ist somit ein Ereignis, das im Verlust der Funktionsfähigkeit besteht.

Ausfälle in technologischen Systemen können plötzlich und schleichend sein. Zu den allmählichen Ausfällen gehören Ausfälle, die durch unregelmäßige oder diskrete Änderungen des Zustands des technologischen Systems verursacht werden und zu einem allmählichen Leistungsverlust führen (Verschleiß von Maschinenführungen, Werkzeugen, Vorrichtungen, thermische Verformungen, Alterung des Materials von Grundausrüstungsteilen usw .). Plötzliche Ausfälle werden durch Einzelverletzungen verursacht, deren Zeitpunkt des Auftretens kaum vorhersehbar ist (Werkzeugbruch, Einstellerfehler beim Einrichten der Ausrüstung, Material- oder Werkstückfehler usw.).

Zukünftig werden solche schleichenden und plötzlichen Ausfälle als systembedingte Ausfälle, also interne Ausfälle, eingestuft. Aber auch die technischen Systeme einzelner Betriebe oder Prozesse können durch äußere Einflüsse (Stromausfall, Gebäudeschäden, Material-, Werkstückmangel etc.) Offensichtlich führen externe Faktoren zu einer Abnahme der Zuverlässigkeit in Bezug auf die Leistung. Als externe Ausfälle sollen auch organisatorisch bedingte Ausfallzeiten technischer Anlagen gelten.

Um das Problem der Erhöhung der Zuverlässigkeit von Maschinen und Mechanismen zu lösen, ist es notwendig, nicht nur die Tatsache des Ausfalls festzustellen, sondern jeden Fall eines vorzeitigen Ausfalls als Ereignis zu betrachten und die wahre Ursache des Ausfalls festzustellen. Die Analyse sollte mit der Identifizierung der Fehlerstelle beginnen. Jede Art von Schaden oder Ausfall hat unterschiedliche Erscheinungsformen. Alle Ausfallursachen lassen sich einer der folgenden drei Hauptgruppen zuordnen:

Konstruktions- und Herstellungsfehler;

Betriebsfehler;

Äußere Ursachen, d.h. Gründe, die nicht direkt vom jeweiligen Produkt oder der jeweiligen Baugruppe abhängen.

Typische Konstruktionsmängel sind: unzureichender Schutz der Reibungseinheiten, Vorhandensein von Spannungskonzentratoren, falsche Berechnung der Tragfähigkeit, falsche Materialauswahl usw. Zu den typischsten Technologiemängeln gehören: Mängel aufgrund falscher Materialzusammensetzung, Schmelz- und Herstellungsfehler von Zuschnitten, mechanische Bearbeitung etc. Die wesentlichen betrieblichen Ursachen für Ausfälle und Schäden sind: Verletzung der Einsatzbedingungen; unsachgemäße Wartung; das Vorhandensein von Überlastungen und unvorhergesehenen Belastungen, die durch Störungen in der Stromversorgung verursacht werden, der Einfluss von damit verbundenen Ausfällen (Sekundärschäden), der Einfluss von Naturphänomenen, das Eindringen von Fremdkörpern in den Mechanismus usw.

Eine solche Klassifizierung erlaubt nur, den aufgezeichneten Fehler einem der oben genannten Gründe zuzuordnen. Die Aufgabe besteht darin, das Design von Produkten mit einer bestimmten Haltbarkeit sicherzustellen, wobei die physikalische Ursache der Zerstörung bekannt ist. Daher ist es wichtig, anhand des Aussehens des zerstörten Teils eine korrekte vorläufige Schlussfolgerung über die Ursachen der Zerstörung zu ziehen.

Bei der Lösung eines Problems zur Bewertung der Zuverlässigkeit technologischer Systeme werden die folgenden Voraussetzungen berücksichtigt:

1) Die Zuverlässigkeit technologischer Systeme sollte nur anhand der Parameter und Indikatoren der Qualität der hergestellten Produkte bewertet werden, deren Niveau von der betreffenden Operation abhängt. Beim Schleifen einer Welle wird beispielsweise nur eine Oberfläche bearbeitet, der Rest ändert sich nicht. Daher hängt die Bewertung der Zuverlässigkeit eines solchen Schleifvorgangs von den Bedingungen ab, um die erforderliche Größe und Rauheit nur der bearbeiteten Oberfläche sicherzustellen.

Viele Indikatoren für Ergonomie und technische Ästhetik werden eindeutig durch das Design des Produkts bestimmt und hängen nicht von der Zuverlässigkeit der technologischen Vorgänge ab (z. B. Position und Anzahl der Schmierstellen im hergestellten Produkt, Sichtbarkeit usw.). Daher sollten bei der Berechnung der Zuverlässigkeit des technologischen Betriebs solche Indikatoren für die Qualität des Endprodukts nicht berücksichtigt werden.

2) Bei der Berechnung der Zuverlässigkeit technologischer Systeme sollte davon ausgegangen werden, dass die Konstruktionsdokumentation die Nennwerte und Qualitätsindikatoren des fertigen Produkts eindeutig angibt. Bei der Bewertung der Zuverlässigkeit technologischer Vorgänge (sowohl bei der technologischen Vorbereitung der Produktion als auch bei der Massenproduktion) sollte nur berücksichtigt werden, wie der Herstellungsprozess die Einhaltung der festgelegten Anforderungen gewährleistet, und nicht die Einhaltung des aktuellen Niveaus der festgelegten Indikatoren unten in der Designdokumentation. Dies bedeutet, dass der technologische Prozess eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen kann, obwohl die während seiner Implementierung erhaltenen Produkte zur zweiten Qualitätskategorie gehören können.

3) Bei der Bewertung der Zuverlässigkeit technologischer Systeme unter Bedingungen der Serienproduktion sollte von den in der technologischen Dokumentation angegebenen technologischen Wegen, Modi und Mitteln der technologischen Ausrüstung ausgegangen werden.

4) Die Entwicklung technologischer Operationen und Prozesse in Bezug auf Zuverlässigkeitsindikatoren in der Vorproduktionsphase sollte durchgeführt werden, indem die beste technologische Lösung in Bezug auf wirtschaftliche Kriterien und die Wahrscheinlichkeit der Erfüllung der Aufgabe in Bezug auf Qualitätsindikatoren für hergestellte Produkte gefunden wird Leistungsparameter.

Die Bewertung der Zuverlässigkeit technischer Systeme reduziert sich auf eine differenzierte Bewertung der Kenngrößen Zuverlässigkeit, Dauerhaltbarkeit und Instandhaltbarkeit oder ggf. auf die Berechnung komplexer Kenngrößen, die gleichzeitig alle zusammengesetzten Eigenschaften der Zuverlässigkeit charakterisieren.

Die Zuverlässigkeitsbewertung wird auf die Definition reduziert:

Die Wahrscheinlichkeiten, dass der betrachtete technologische Prozess (oder Vorgang) die Herstellung von Produkten gemäß den in der technischen Dokumentation geforderten Qualitätsindikatoren innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls ohne erzwungene Unterbrechungen sicherstellt, während ein bestimmtes Produktionsvolumen pro Zeiteinheit sichergestellt wird (Start Rhythmus);

Mittlere Zeit bis zum Ausfall;

Bounce-Flow-Parameter.

Bei der Bewertung von Zuverlässigkeitsindikatoren werden erzwungene Stillstandszeiten von Geräten aus organisatorischen Gründen nicht berücksichtigt.

Bei kontinuierlichem technologischen Betrieb wird die Betriebszeit als Arbeitsdauer (h) angenommen; für diskrete technologische Operationen (Schneiden, Stanzen usw.) - die Anzahl der bearbeiteten Teile oder die Anzahl der bearbeiteten Stangen (bei der Herstellung von Teilen aus Stangenmaterial).

Bei der Bewertung der Zuverlässigkeit automatischer Linien sowie technologischer Vorgänge wird die Anzahl der hergestellten Teile nach dem Endbearbeitungsvorgang als Einheit der Betriebszeit genommen.

Die Steueroperation sollte als integraler Bestandteil der relevanten technologischen Operationen betrachtet werden.

Ein Fehler des technologischen Systems in Bezug auf Qualitätsindikatoren sollte nicht als Abweichung von den Anforderungen der technischen Dokumentation für einen der Qualitätsindikatoren angesehen werden, die nach dem Verarbeitungsvorgang aufgetreten sind, der während des Kontrollvorgangs identifiziert wurde, wodurch das fehlerhafte Teil entsteht wurde entweder isoliert oder zur Überarbeitung (Bearbeitung) geschickt. Bei der Bewertung der Zuverlässigkeit im Hinblick auf die Produktivität sollte die Zeit, die zur Herstellung eines fehlerhaften Produkts benötigt wird, als die Zeit berücksichtigt werden, die zur Behebung des Fehlers benötigt wird.

Bei teuer und arbeitsintensiv herzustellenden Produkten muss die Zuverlässigkeit für den Verarbeitungsvorgang und separat für den Kontrollvorgang bewertet werden.

Die Beurteilung der Dauerhaftigkeit reduziert sich auf die Definition:

Die kalendarische Dauer des Betriebs des technologischen Systems bis zum Ausfall, Überholung, zwischen Reparaturen, bis zum vollständigen Austausch;

Betriebszeit des Systems bis zu den gleichen Zeiträumen.

Die Bewertung der Wartbarkeit des technologischen Systems reduziert sich auf:

Zur Definition von Indikatoren, die die Dauer und die Kosten für die Erkennung und Beseitigung von Fehlern charakterisieren;

Ermittlung der Zeit, die erforderlich ist, um das System in einen betriebsbereiten Zustand zu versetzen;

Zur Beseitigung von Indikatoren, die die Arbeitsintensität und die Kosten für Wartungsarbeiten an technologischen Systemen, Anpassungen und Werkzeugwechsel charakterisieren.

Die Bewertung der Zuverlässigkeit technologischer Systeme erfolgt durch Berechnung der Zuverlässigkeitsindikatoren in den Phasen der technologischen Vorbereitung der Produktion, der Serienproduktion sowie nach größeren Reparaturen oder Modernisierungen der wichtigsten Elemente technologischer Systeme.

Das Hauptziel der Bewertung der Zuverlässigkeit technologischer Systeme besteht darin, technologische Prozesse in einen Zustand zu bringen, der die Herstellung von Produkten gemäß den in der technischen Dokumentation festgelegten Parametern und Qualitätsindikatoren gewährleistet und gleichzeitig maximale Produktivität und minimale Verluste durch Mängel gewährleistet. Je nach Prüfungsstadium können besondere Aufgaben gelöst werden:

Bei der Planung - die Festlegung von Produktionsmengen einzelner Abschnitte und Werkstätten, die Definition wirtschaftlich gerechtfertigter Genauigkeitsstandards;

Während der technologischen Vorbereitung der Produktion - Auswahl optimaler technologischer Prozesse (Auswahl der Verarbeitungsmodi, Einrichtung von Stellen für Kontrollvorgänge im technologischen Prozess und Kontrollpläne);

In der Serienproduktion - Bestimmung der Übereinstimmung der Parameter des technologischen Systems mit den festgelegten Anforderungen, Identifizierung negativer Faktoren und Entwicklung von Maßnahmen zur Verbesserung der Zuverlässigkeit oder Genauigkeit und Stabilität technologischer Prozesse;

Nach der Durchführung von Reparaturen an technologischen Systemen - Bewertung der Qualität der Reparaturen.

Dieselben Methoden können verwendet werden, um Abnahmetests nach der Reparatur der Hauptelemente technologischer Systeme oder nach ihrer Modernisierung zu organisieren.

Als Grundlage für die moderne Entwicklung von Arbeiten zur Zuverlässigkeitstheorie können folgende Voraussetzungen herangezogen werden:

Die meisten Fehler, die während des Betriebs von Produkten auftreten, konnten im Voraus vorhergesehen werden, sodass sie nicht als zufällig angesehen werden können;

Die Mehrzahl der plötzlichen Ausfälle wird durch Mängel und Fehler in Konstruktion, Herstellung und Montage erklärt, daher ist es notwendig, nicht nur die Tatsachen des Auftretens plötzlicher Ausfälle anzugeben, sondern Methoden zu entwickeln, die ihre Möglichkeit ausschließen;

Die meisten industriellen Kontrollmethoden erkennen Fehler nicht wirklich; es werden neue Steuerungsmethoden benötigt, die es ermöglichen, die Zeitpunkte des Auftretens von Fehlern vorherzusagen, um rechtzeitig die erforderlichen Maßnahmen zu ergreifen, wobei die plötzliche Art von Fehlern ausgeschlossen wird;

Die Zuverlässigkeit technischer Systeme sollte in der Entwurfsphase bewertet werden;

Das Zuverlässigkeitsmanagement sollte umfassend sein und in den Phasen von Design, Herstellung, Betrieb und Reparatur sichergestellt werden.

7. Strukturlogische Analyse technischer Systeme. Strukturlogische Diagramme der Zuverlässigkeit technischer Systeme.

8. Strukturlogische Analyse technischer Systeme. Analyse der strukturellen Zuverlässigkeit technischer Systeme. Ablauf der Operationen.

9. Berechnungen der strukturellen Zuverlässigkeit von Systemen. Allgemeine Eigenschaften.

10. Berechnungen der strukturellen Zuverlässigkeit von Systemen. Systeme mit Reihenschaltung von Elementen.

11. Berechnungen der strukturellen Zuverlässigkeit von Systemen. Systeme mit Parallelschaltung von Elementen.

13. Fast genauso wie mit 12

14. Berechnungen der strukturellen Zuverlässigkeit von Systemen. Brückensysteme. Methode der direkten Aufzählung.

15. Berechnungen der strukturellen Zuverlässigkeit von Systemen. Brückensysteme. Die Methode der Minimalschnitte.

16. Berechnungen der strukturellen Zuverlässigkeit von Systemen. Brückensysteme. Die Methode der minimalen Pfade.

17. Berechnungen der strukturellen Zuverlässigkeit von Systemen. Brückensysteme. Zerlegungsverfahren in Bezug auf ein spezielles Element.

18. Berechnungen der strukturellen Zuverlässigkeit von Systemen. Kombinierte Systeme.

19. Erhöhung der Zuverlässigkeit technischer Systeme. Methoden zur Verbesserung der Zuverlässigkeit

23. Erhöhung der Zuverlässigkeit technischer Systeme. Berechnung der Zuverlässigkeit von Systemen mit leichter und gleitender Redundanz.

26 Grundlegende Eigenschaften des Gegenstandes der technischen Diagnostik. Wartbarkeit.

27 Haupteigenschaften des Objekts der technischen Diagnostik. Verlässlichkeit. Zuverlässigkeitsindikatoren.

28. Haupteigenschaften des Objekts der technischen Diagnostik. Haltbarkeit.

29. Grundlegende Eigenschaften des Objekts der technischen Diagnostik. Beharrlichkeit.

32. Methoden zur Vorhersage von Elementausfällen (statistisch und instrumentell).

33.Methoden zur Verbesserung der Zuverlässigkeit.Entwicklung.Fertigung.Betrieb.

44. Aktueller Stand zum Thema Diagnose von Bearbeitungsprozessen und mechatronischen Maschinensystemen.

45. Diagnostik und Mustererkennung. Grundbegriffe der Mustererkennung.

46. Zweck und Hauptaufgaben der technischen Diagnostik. Angewandte Fragen der technischen Diagnostik.

39 Diagnose digitaler Geräte. Methode der Wahrheitstabelle.

47. Die Hauptaufgaben bei der Entwicklung von Systemen

48. Vorverarbeitung von Bildern und Auswahl von Merkmalen.

52. Kurzer Rückblick auf Ausland und Inland

53. Maschinensysteme als Diagnoseobjekt.

55. Automatisierte Steuerung und Diagnose des Werkzeugs im Bearbeitungsprozess. Aufgaben der automatisierten Steuerung und Diagnose des Werkzeugs.

1. Zuverlässigkeit automatisierter technischer Systeme. Das Konzept der Zuverlässigkeit. Die Hauptprobleme der Zuverlässigkeit.

Zuverlässigkeit ist die Eigenschaft eines Objekts, die Werte aller Parameter, die die Fähigkeit charakterisieren, die erforderlichen Funktionen in bestimmten Modi und Bedingungen der Verwendung, Wartung, Reparatur, Lagerung und des Transports auszuführen, rechtzeitig innerhalb der festgelegten Grenzen zu halten. Die Erweiterung der Betriebsbedingungen, die Erhöhung der Verantwortung der Funktionen, die von funkelektronischen Mitteln (RES) ausgeführt werden, und ihre Komplikation führen zu einer Erhöhung der Anforderungen an die Zuverlässigkeit von Produkten.

Zuverlässigkeit ist eine komplexe Eigenschaft und wird durch Komponenten wie Zuverlässigkeit, Dauerhaftigkeit, Wiederherstellbarkeit und Persistenz gebildet. Die Hauptsache hier ist die Eigenschaft des störungsfreien Betriebs - die Fähigkeit des Produkts, über die Zeit kontinuierlich einen funktionierenden Zustand beizubehalten. Daher ist das Wichtigste, um die Zuverlässigkeit von RES sicherzustellen, ihre Zuverlässigkeit zu erhöhen.

Ein Merkmal des Zuverlässigkeitsproblems ist seine Verbindung mit allen Phasen des „Lebenszyklus“ von RES vom Beginn der Idee der Erstellung bis zur Stilllegung: Bei der Berechnung und Gestaltung eines Produkts wird seine Zuverlässigkeit in das Projekt einbezogen ; während der Herstellung wird die Zuverlässigkeit gewährleistet; Daher ist das Problem der Zuverlässigkeit ein komplexes Problem, das in allen Phasen und mit unterschiedlichen Mitteln gelöst werden muss. In der Phase des Produktdesigns wird seine Struktur bestimmt, die Elementbasis ausgewählt oder entwickelt, daher gibt es die größten Möglichkeiten, das erforderliche Maß an Zuverlässigkeit des RES sicherzustellen. Die Hauptmethode zur Lösung dieses Problems sind Zuverlässigkeitsberechnungen (hauptsächlich Zuverlässigkeit) in Abhängigkeit von der Struktur des Objekts und den Eigenschaften seiner Bestandteile, gefolgt von der erforderlichen Korrektur des Projekts.

2. Quantitative Merkmale der Zuverlässigkeit. Zeit bis zum Scheitern.

Die Zuverlässigkeit (und andere Komponenten der Zuverlässigkeitseigenschaften) von RES manifestiert sich durch Zufallsvariablen, die Zeit bis zum Ausfall und die Anzahl der Ausfälle für eine bestimmte Zeit. quantitative Eigenschaften der Eigenschaft sind hier probabilistische Variablen.

Betriebszeit ist die Dauer oder der Umfang der Arbeit des Objekts. für erneuerbare Energiequellen ist es selbstverständlich, die Betriebszeit in Zeiteinheiten zu berechnen, während für andere technische Mittel andere Messmethoden bequemer sein können (z. B. die Betriebszeit eines Autos – in gefahrenen Kilometern). Bei nicht reparierbaren und wiederherstellbaren Produkten ist das Konzept der Betriebszeit unterschiedlich, im ersten Fall bedeutet dies die Betriebszeit bis zum ersten Ausfall (es ist auch der letzte Ausfall), im zweiten - zwischen zwei zeitlich benachbarten Ausfällen ( nach jedem Ausfall wird der Betriebszustand wiederhergestellt). Mathematische Erwartung der zufälligen Betriebszeit T

(1.1) ist ein Merkmal des fehlerfreien Betriebs und wird aufgerufen mittlere Zeit bis zum Ausfall (zwischen Ausfällen). In (1.1) durch t der aktuelle Wert der Betriebszeit wird angezeigt und f( t) die Wahrscheinlichkeitsdichte seiner Verteilung.

Wahrscheinlichkeit der Betriebszeitt Objektfehler tritt nicht auf:

. (1.2)

Ausfallwahrscheinlichkeit q(t)=Ver(T£ t) =1 – p(t) = F(t). (1.3)

In (1.2) und (1.3) F( tt Fehlerrate:

.(1.4) Aus (1.4) ist offensichtlich, dass sie die zeitliche Abnahmerate der Wahrscheinlichkeit eines fehlerfreien Betriebs charakterisiert.

Die Ausfallrate ist die bedingte Dichte der Wahrscheinlichkeit eines Produktausfalls, vorausgesetzt, dass durch die Zeit t Fehler ist nicht aufgetreten:
. (1.5)

Funktionen f( t) und ich ( t) werden in h -1 gemessen.

. (1.6)

(1.7)

Ausfallstrom bei l ( t)=const wird aufgerufen das einfachste

T 0 =1/l , (1,8)d.h. mit dem einfachsten Fehlerfluss, mittlere Zeit T 0 t= T 0 , beträgt die Wahrscheinlichkeit des störungsfreien Betriebs des Produkts 1/e. Verwenden Sie häufig ein Merkmal namens g - prozentuale Betriebszeit

. (1.9)

3. Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs - die Wahrscheinlichkeit, dass innerhalb einer bestimmten Betriebszeit t Objektfehler tritt nicht auf:

. (1.2)

Die Wahrscheinlichkeit des gegenteiligen Ereignisses wird genannt Ausfallwahrscheinlichkeit und ergänzt die Wahrscheinlichkeit des störungsfreien Betriebs zu eins:

q(t)=Ver(T£ t) =1 – p(t) = F(t). (1.3)

In (1.2) und (1.3) F( t) ist eine integrale Verteilungsfunktion der zufälligen Betriebszeit t. Wahrscheinlichkeitsdichte f( t) wird auch als Maß für die Zuverlässigkeit bezeichnet Fehlerrate:

Aus (1.4) ist offensichtlich, dass sie die zeitliche Abnahmerate der Wahrscheinlichkeit eines fehlerfreien Betriebs charakterisiert.

4. Ausfallrate heißt die bedingte Wahrscheinlichkeitsdichte des Produktausfalls, vorausgesetzt, dass durch die Zeit t Fehler ist nicht aufgetreten:

. (1.5)

Funktionen f( t) und ich ( t) werden in h -1 gemessen.

Durch Integrieren von (1.5) erhält man leicht:

. (1.6)

Dieser Ausdruck, der als Grundgesetz der Zuverlässigkeit bezeichnet wird, ermöglicht es Ihnen, eine vorübergehende Änderung der Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs für jede Art der Änderung der Ausfallrate im Laufe der Zeit festzustellen. Im besonderen Fall der Konstanz der Ausfallrate l ( t) =l = const (1.6) geht in die aus der Wahrscheinlichkeitstheorie bekannte Exponentialverteilung über:

(1.7)

Ausfallstrom bei l ( t)=const wird aufgerufen das einfachste und es wird für die meisten RES während der Zeit des normalen Betriebs vom Ende des Einfahrens bis zum Beginn von Alterung und Verschleiß implementiert.

Ersetzen des Ausdrucks für die Wahrscheinlichkeitsdichte f( t) der Exponentialverteilung (1.7) in (1.1) erhalten wir:

T 0 =1/l , (1,8)

diese. mit dem einfachsten Fehlerfluss, mittlere Zeit T 0 Kehrwert der Ausfallrate l. Mit Hilfe von (1.7) lässt sich zeigen, dass während der mittleren Betriebszeit t= T 0 , beträgt die Wahrscheinlichkeit des störungsfreien Betriebs des Produkts 1/e.

5. Verwenden Sie häufig ein Merkmal namensg - prozentuale Betriebszeit - Zeit, in der kein Ausfall eintritt mit Wahrscheinlichkeit g (%):

. (1.9)

Die Wahl eines Parameters für eine quantitative Bewertung der Zuverlässigkeit wird durch den Zweck, die Funktionsweise des Produkts und die Benutzerfreundlichkeit bei Berechnungen in der Entwurfsphase bestimmt.