Теория надежности. Основные понятия и определения. (Лекция 1)

Сентябрь 14, 2022

Главная
Математика
Теория надежности. Основные понятия и определения. (Лекция 1)

Содержание

2. свойство системы, обеспечивающее возможность выполнения этой системой заданных функций с заданными характеристиками в определённых условиях эксплуатации
3. Важнейший показатель современной техники
4. НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСТ Р 53480-2009 НАДЕЖНОСТЬ В ТЕХНИКЕ Термины и определения Dependability in technics.
5. Надежность изделия ГОСТ Р 53480-2009 свойство готовности и влияющие на него свойства безотказности и ремонтопригодности, и
6. Критерий надежности признак, по которому оценивается надежность1 Характеристики критериев: научность вычисляемость наглядность непротиворечивость др. критериям качества
7. Показатели надежности ТЗ
8. ГОСТ 27.301-95 Расчет надежности. Программа обеспечения надежности объекта: цели, методики, документы, исполнители, сроки, представление результатов, контроль
9. Качественные критерии надежности «рассчитать показатели надежности сложной системы методами современной теории практически невозможно, как невозможно их
10. Теория надежности наука, изучающая: закономерности отказов технических систем; критерии и показатели надежности; методы анализа и синтеза
11. Математическая теория надежности Физическая теория надежности Теория восстановления Прогнозирование Контроль Диагностика Испытания на надежность Разделы теории
12. использование математики, теории вероятностей, математической статистики, математической логики, теории СМО, теории графов, методов статистического моделирования, методов
13. Проблемы, ожидающие решения Надежность ПО Человеческий фактор в надежности Надежность уникальной техники Надежность глобальных территориальных систем
14. ГОСТ 34.602-89 ТЗ на создание автоматизированной системы В требования к надежности включают: 1) состав и количественные
15. проектирование; предполагаются известными показатели надежности всех элементов системы; математический аппарат теории вероятностей и случайных процессов. позволяет
16. Апостериорный анализ надежности испытания, эксплуатация; методы математической статистики; получение оценок показателей
17. Элемент и система Деление условное: один и тот же объект может быть и системой, состоящей из
18. Невосстанавливаемая – отказ приводит к неустранимым последствиям, работа системы после отказа считается невозможной или нецелесообразной. Восстанавливаемая
19. потеря способности выполнить требуемую функцию (приводит в состояние неисправности - failure) Критичность отказа – степень тяжести
20. Классификация отказов По характеру возникновения: внезапные; постепенные. По причине возникновения: конструкционные; производственные; эксплуатационные. По признаку дальнейшего
21. Причины отказов ВС (по материалам Gartner Group)
22. Дерево отказов (Fault Tree) модель причинно-следственных связей отказов системы с отказами ее элементов и другими событиями
23. Принцип построения ГОСТ Р 27.302-2009 АНАЛИЗ ДЕРЕВА НЕИСПРАВНОСТЕЙ
24. Недостатки дерева отказов Только 2 состояния (работа-отказ) (не подходит для частичных отказов) Для каждого конкретного отказа
25. Пример 1: дерево отказов
26. Пример 2: дерево отказов Отказ установки Коррозионный износ 1 2 3 4 Усталостный износ Тепловой износ
27. Резервирование способ повышения надежности путем включения резервных (избыточных) элементов Кратность резервирования -отношение числа резервных к числу
28. Виды избыточности Аппаратная Программная (например, обработка одинаковых исходных данных разными программами) Информационная (например, многократная передача информации
29. Методы резервирования По структуре системы: общее – параллельно включаются идентичные системы; раздельное (поэлементное) –использование отдельных резервных
30. Режимы работы резервных элементов Нагруженный – резервные элементы находятся в том же режиме, что и основные
31. Виды эксплуатации техники Эксплуатация по назначению зависит от условий эксплуатации: квалификации пользователя; режимов эксплуатации; условий хранения;
32. Стандарты ГОСТ Р 53480-2009 Надежность в технике. Термины и определения ГОСТ Р 27.001-2009 Система управления надежностью
33. Надежность ЭВМ и ВС определяется 3 составляющими: безотказность ремонтопригодность достоверность функционирования
34. Безотказность свойство системы сохранять работоспособность в течение определённого интервала времени. Отказ – нарушение работоспособности, случайное событие,
35. Отказоустойчивость свойство логической машины выполнять предписанные ей функции, в то время как в физической машине имеет
36. Ремонтопригодность степень приспособленности системы к предупреждению, обнаружению и устранению отказов путём проведения ремонта и ТО. Критерий
37. Контролепригодность приспособленность системы к контролю и диагностированию. Задача обеспечения контролепригодности решается на этапе проектирования и включает:
38. Достоверность функционирования свойство машины, определяемое, безошибочностью преобразования информации и характеризуемое закономерностями появлению ошибок из-за сбоев. Сбой
39. Определение показателей надежности на этапе проектирования Выбор методики и математической модели Декомпозиция до уровня элементов, надежность
41. Скачать презентацию

Слайд 2

свойство системы, обеспечивающее возможность выполнения этой системой
заданных функций
с заданными характеристиками

в определённых условиях эксплуатации
в течение требуемого интервала времени

Надёжность

Слайд 3

Важнейший показатель современной техники

Слайд 4

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСТ Р 53480-2009
НАДЕЖНОСТЬ В ТЕХНИКЕ
Термины и определения
Dependability in technics. Terms and definitions
«1. изделие: …
…
4,5

восстанавливаемое/ невосстанавливаемое изделие: …
…
17. надежность: …
…
49. отказ: …
…
79 наработка до отказа: …
…
212. анализ риска: …»
+ ГОСТ Р ИСО 9000-2008 – см. «требование», «соответствие», «испытание» …

Слайд 5

Надежность изделия ГОСТ Р 53480-2009
свойство готовности и влияющие на него

свойства безотказности и ремонтопригодности, и поддержка технического обслуживания

Способность в данных условиях:
- выполнить требуемую функцию, в предположении, что внешние ресурсы обеспечены
- выполнить требуемую функцию в заданном интервале времени
- к поддержанию или восстановлению состояния, в которых оно может выполнить требуемую функцию

Слайд 6

Критерий надежности
признак, по которому оценивается надежность1
Характеристики критериев:
научность
вычисляемость
наглядность
непротиворечивость др. критериям качества
Показатель –

численное значение критерия2
1 например, вероятность безотказной работы p(t)
2 p(1000)=0,999

Слайд 7

Показатели надежности
ТЗ

Слайд 8

ГОСТ 27.301-95 Расчет надежности.
Программа обеспечения надежности объекта: цели, методики, документы,

исполнители, сроки, представление результатов, контроль и пр.
Общая схема: последовательное, поэтапное уточнение оценок показателей по мере отработки конструкции, технологии, алгоритмов функционирования, …, накопления информации, применения более адекватных и точных методов расчета и расчетных моделей
Методы:
прогнозирование (на основе достигнутых значений и выявленных тенденций по объектам-аналогам)
структурные (на основе логических, структурных, функциональных схем, описывающих состояния и переходы элементов)
физические (на основе мат. моделей, описывающих процессы, приводящие к отказам)

Слайд 9

Качественные критерии надежности
«рассчитать показатели надежности сложной системы методами современной теории практически

невозможно, как невозможно их подтвердить путем испытаний техники. Причинами этого являются неадекватность математических моделей, сложность расчетов из-за большой размерности системы уравнений, отсутствие достоверных данных о надежности элементов сложных систем» Половко, Гуров «Основы теории надежности» стр. 594
Вариант: Система надежна, если удовлетворяет качественным критериям. Качественные критерии*:
формулируются;
не противоречат количественным;
не требуют расчетов
* Пример комплексного качественного критерия:
система абсолютно надежна если число элементов

Слайд 10

Теория надежности
наука, изучающая:
закономерности отказов технических систем;
критерии и показатели надежности;
методы анализа

и синтеза техники по критериям надежности;
методы обеспечения и повышения надежности;
научные методы эксплуатации техники.

Слайд 11

Математическая теория надежности
Физическая теория надежности
Теория восстановления
Прогнозирование
Контроль
Диагностика
Испытания на надежность
Разделы теории надежности

Слайд 12

использование математики, теории вероятностей, математической статистики, математической логики, теории СМО, теории

графов, методов статистического моделирования, методов оптимизации и др.;
случайный характер отказов и восстановлений (вероятностный характер задач);
трудность математического моделирования из-за отсутствия достоверных данных о надежности элементов системы;
трудность (или невозможность) организации статистических испытаний из-за технических и экономических ограничений;
сложность современных систем и, как результат, большая размерность задач.

Особенности теории надежности

Слайд 13

Проблемы, ожидающие решения
Надежность ПО
Человеческий фактор в надежности
Надежность уникальной техники
Надежность глобальных территориальных

систем
Надежность развивающихся систем
и др.

Слайд 14

ГОСТ 34.602-89 ТЗ на создание автоматизированной системы
В требования к

надежности включают:
1) состав и количественные значения показателей надежности для системы в целом или ее подсистем;
2) перечень аварийных ситуаций, по которым должны быть регламентированы требования к надежности, и значения соответствующих показателей;
3) требования к надежности технических средств и программного обеспечения;
4) требования к методам оценки и контроля показателей надежности на разных стадиях создания системы в соответствии с действующими нормативно-техническими документами.

Слайд 15

проектирование;
предполагаются известными показатели надежности всех элементов системы;
математический аппарат теории вероятностей и

случайных процессов.
позволяет выявить «слабые» по надежности места в проекте, сравнить варианты.

Априорный анализ надежности

Слайд 16

Апостериорный анализ надежности
испытания, эксплуатация;
методы математической статистики;
получение оценок показателей

Слайд 17

Элемент и система
Деление условное: один и тот же объект может быть

и системой, состоящей из элементов, и элементом более сложной системы
При определении надежности системы элемент считают неделимым, а его надежность - заданной
Система может включать в себя в качестве элементов и нетехнические объекты: например, ПО, обслуживающий персонал и т.п.
Надежность системы зависит от количества элементов, способа их объединения в систему и характеристик надежности каждого отдельного элемента.

Слайд 18

Невосстанавливаемая – отказ приводит к
неустранимым последствиям, работа системы
после отказа считается

невозможной или
нецелесообразной.
Восстанавливаемая – система может
продолжать выполнение своих функций после
устранения отказа.

Классификация технических систем

Слайд 19

потеря способности выполнить требуемую функцию (приводит в состояние неисправности - failure)
Критичность

отказа – степень тяжести его последствий
Признаки классификации отказов:
характер;
причина;
дальнейшее использование;
легкость обнаружения
и др.

Отказ

Слайд 20

Классификация отказов
По характеру возникновения:
внезапные;
постепенные.
По причине возникновения:
конструкционные;
производственные;
эксплуатационные.
По признаку дальнейшего использования:
полные;
частичные.
По легкости обнаружения:
скрытые;
явные.

Слайд 21

Причины отказов ВС (по материалам Gartner Group)

Слайд 22

Дерево отказов (Fault Tree)
модель причинно-следственных связей отказов системы с отказами ее

элементов и другими событиями
Вершины:
- исходные события (отказы)
- детально не разработанные события (не доведены до исходных типов отказов)
Логические символы: И, приоритетное И (учитывает порядок событий), ИЛИ, исключающее ИЛИ, m из n (голосование) и др.
Дуги: причинно-следственные связи
Достоинство: наглядность

Слайд 23

Принцип построения
ГОСТ Р 27.302-2009 АНАЛИЗ ДЕРЕВА НЕИСПРАВНОСТЕЙ

Слайд 24

Недостатки дерева отказов
Только 2 состояния (работа-отказ) (не подходит для частичных отказов)
Для

каждого конкретного отказа – конкретное ДО
Статическое описание в определенный момент времени

Слайд 25

Пример 1: дерево отказов

Слайд 26

Пример 2: дерево отказов
Отказ установки
Коррозионный износ
1
2
3
4
Усталостный износ
Тепловой износ
ИЛИ
ИЛИ

Слайд 27

Резервирование
способ повышения надежности путем включения резервных (избыточных) элементов
Кратность резервирования

-отношение числа резервных к числу основных
с целой кратностью
с дробной кратностью

Слайд 28

Виды избыточности
Аппаратная
Программная (например, обработка одинаковых исходных данных разными программами)
Информационная (например, многократная

передача информации в телекоммуникационных системах, дублирование данных)
Временная (например, использование некоторой части производительности системы для контроля за исполнением программ и восстановления вычислительного процесса )

Слайд 29

Методы резервирования
По структуре системы:
общее – параллельно включаются идентичные системы;
раздельное (поэлементное) –использование

отдельных резервных устройств.
По способу включения резервных устройств:
постоянное (пассивное) – резервные элементы соединены с основными в течение всего времени работы;
замещением (активное) – резервные элементы замещают основные только после отказа последних.

Слайд 30

Режимы работы резервных элементов
Нагруженный – резервные элементы находятся в том же

режиме, что и основные
Ненагруженный – резервные элементы отключены
Облегченный – резервные элементы включены, но работают не на полную нагрузку (т.е. их надежность в резерве выше, чем в рабочем состоянии)

Слайд 31

Виды эксплуатации техники
Эксплуатация по назначению зависит от условий эксплуатации:
квалификации пользователя;
режимов эксплуатации;
условий

хранения;
наличия/отсутствия резервирования.
Техническая эксплуатация – предназначена для поддержания высокой надежности техники в процессе работы:
анализ данных по критичным элементам;
контроль;
профилактика и ремонт;
оптимизации резервирования.

Слайд 32

Стандарты
ГОСТ Р 53480-2009 Надежность в технике. Термины и определения
ГОСТ Р 27.001-2009

Система управления надежностью
ГОСТ Р 27.004-2009 (Модели отказов)
ГОСТ Р 27.302-2009 (Анализ дерева неисправностей)
ГОСТ Р 27.403 (404)-2009 (Планы испытаний)
ГОСТ 27.301-95 Расчет надежности.
ГОСТ Р 27.310-95 Анализ видов, последствий и критичности отказов

Слайд 33

Надежность ЭВМ и ВС определяется 3 составляющими:
безотказность
ремонтопригодность
достоверность функционирования

Слайд 34

Безотказность
свойство системы сохранять работоспособность в течение определённого интервала времени.
Отказ –

нарушение работоспособности, случайное событие, интервал времени между отказами случайная величина с некоторым законом распределения.
Критерий безотказности –
Тср – среднее время безотказной работы
(Mean Time Between Failure, MTBF)

Слайд 35

Отказоустойчивость
свойство логической машины выполнять
предписанные ей функции, в то время как

в
физической машине имеет место отказ.
Отказоустойчивость предполагает
подавление в определённых пределах влияния
отказов и сбоев на работу системы с помощью:
средств контроля и коррекции ошибок;
средств автоматического восстановления вычислительного процесса после проявления неисправности;
аппаратно-программной избыточности.

Слайд 36

Ремонтопригодность
степень приспособленности системы к
предупреждению, обнаружению и устранению
отказов путём проведения

ремонта и ТО.
Критерий -Тв – среднее время восстановления
(Mean Time Repair, MTTR)
Время восстановления:
70% - поиск неисправности
30% - устранение.

Слайд 37

Контролепригодность
приспособленность системы к контролю и
диагностированию.
Задача обеспечения контролепригодности
решается на

этапе проектирования и включает:
выбор точек контроля;
формирование типовых элементов замены;
создание системы автоматического диагностирования неисправностей;
создание аппаратно-программных средств автоматизации испытаний.

Слайд 38

Достоверность функционирования
свойство машины, определяемое,
безошибочностью преобразования
информации и характеризуемое
закономерностями появлению

ошибок из-за
сбоев.
Сбой – кратковременное, самоустраняющееся нарушение нормального функционирования, вызванное внутренними или внешними помехами электромагнитного характера.

Слайд 39

Определение показателей надежности на этапе проектирования
Выбор методики и математической модели
Декомпозиция до

уровня элементов, надежность которых является определенной и разработка структурной схемы
Расчет показателей по 1,2
Анализ результатов и принятие решения о соответствии надежности системы уровню, определенном в ТЗ

Теория надежности. Основные понятия и определения. (Лекция 1)

Содержание

свойство системы, обеспечивающее возможность выполнения этой системой заданных функцийс заданными характеристиками

Важнейший показатель современной техники

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСТ Р 53480-2009НАДЕЖНОСТЬ В ТЕХНИКЕТермины и определенияDependability in technics. Terms and definitions«1. изделие: ……4,5

Надежность изделия ГОСТ Р 53480-2009 свойство готовности и влияющие на него

Показатели надежностиТЗ

ГОСТ 27.301-95 Расчет надежности. Программа обеспечения надежности объекта: цели, методики, документы,

Качественные критерии надежности«рассчитать показатели надежности сложной системы методами современной теории практически

Теория надежности наука, изучающая:закономерности отказов технических систем;критерии и показатели надежности;методы анализа

использование математики, теории вероятностей, математической статистики, математической логики, теории СМО, теории

Проблемы, ожидающие решенияНадежность ПОЧеловеческий фактор в надежностиНадежность уникальной техникиНадежность глобальных территориальных

ГОСТ 34.602-89 ТЗ на создание автоматизированной системы В требования к

проектирование;предполагаются известными показатели надежности всех элементов системы;математический аппарат теории вероятностей и

Апостериорный анализ надежностииспытания, эксплуатация; методы математической статистики;получение оценок показателей

Элемент и системаДеление условное: один и тот же объект может быть

Невосстанавливаемая – отказ приводит к неустранимым последствиям, работа системыпосле отказа считается

потеря способности выполнить требуемую функцию (приводит в состояние неисправности - failure)Критичность

Причины отказов ВС (по материалам Gartner Group)

Дерево отказов (Fault Tree)модель причинно-следственных связей отказов системы с отказами ее

Принцип построенияГОСТ Р 27.302-2009 АНАЛИЗ ДЕРЕВА НЕИСПРАВНОСТЕЙ

Недостатки дерева отказов Только 2 состояния (работа-отказ) (не подходит для частичных отказов)Для

Пример 1: дерево отказов

Пример 2: дерево отказовОтказ установкиКоррозионный износ1234Усталостный износТепловой износИЛИИЛИ

Резервирование способ повышения надежности путем включения резервных (избыточных) элементов Кратность резервирования

Виды избыточностиАппаратная Программная (например, обработка одинаковых исходных данных разными программами)Информационная (например, многократная

Методы резервированияПо структуре системы:общее – параллельно включаются идентичные системы;раздельное (поэлементное) –использование

Режимы работы резервных элементовНагруженный – резервные элементы находятся в том же

Виды эксплуатации техникиЭксплуатация по назначению зависит от условий эксплуатации:квалификации пользователя;режимов эксплуатации;условий

СтандартыГОСТ Р 53480-2009 Надежность в технике. Термины и определенияГОСТ Р 27.001-2009

Надежность ЭВМ и ВС определяется 3 составляющими:безотказностьремонтопригодностьдостоверность функционирования

Безотказностьсвойство системы сохранять работоспособность в течение определённого интервала времени. Отказ –

Отказоустойчивость свойство логической машины выполнятьпредписанные ей функции, в то время как

Ремонтопригодность степень приспособленности системы кпредупреждению, обнаружению и устранению отказов путём проведения

Контролепригодность приспособленность системы к контролю и диагностированию.Задача обеспечения контролепригодности решается на

Достоверность функционирования свойство машины, определяемое,безошибочностью преобразования информации и характеризуемое закономерностями появлению

Определение показателей надежности на этапе проектированияВыбор методики и математической моделиДекомпозиция до

Похожие презентации