РНД 73-16-90 => Приложение 5. Термины, применяемые в методике, и их определения. Приложение 6. Расчет показателей надежности соуэ...

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Справочное

 

ТЕРМИНЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В МЕТОДИКЕ, И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

 

Термин	Определение
Надежность	Свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнения требуемых функций в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования. Надежность состоит из сочетаний свойств: безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.
Проектная оценка надежности	Оценка надежности, проводимая при проектировании с учетом результатов теоретических расчетов по справочным данным.
Показатель надежности	Количественная характеристика одного или нескольких свойств, составляющих надежность объекта
Нормативное значение показателя	Значение показателя надежности, установленное в результате задания требований по надежности или нормирования надежности и внесенное в нормативно-техническую документацию.
Система	Упорядоченная совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, образующих единое функциональное целое, предназначенное для решения определенных задач (достижения определенных целей).
Модуль	Подсистема, которая включена в технологическую схему так, что сведения о ее состоянии в целом дают такую же информацию о состоянии системы, каткую и знание всех состояний подсистемы.
Контур обслуживания	Совокупность модулей, выполняющих отдельную функцию в алгоритме управления.
Элемент системы	Часть системы, предназначенная для выполнения определенной задачи и неделимая на составные части при данном уровне рассмотрения.
Восстанавливаемый элемент	Элемент, для которого в рассматриваемой ситуации проведение восстановления работоспособного состояния предусмотрено в нормативно-технической документации.
Невосстанавливаемый элемент	Элемент, для которого в рассматриваемой ситуации проведение восстановления работоспособного состояния не предусмотрено в нормативно-технической документации.
Безотказность	Свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки.
Вероятность безотказной работы	Вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникнет.
Отказ	Событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.
Вероятность отказа	Вероятность того, что в пределах заданной наработки возникнет хотя бы один отказ.
Интенсивность отказов	Условная плотность вероятности отказов невосстанавливаемого объекта, определяемая для рассматриваемого момента времени при условии, что до этого момента отказ не возник.
Наработка	Продолжительность работы объекта.
Наработка до отказа	Наработка объекта от начала его эксплуатации до возникновения отказа.
Наработка на отказ (наработка между отказами)	Наработка объекта от окончания восстановления его работоспособного состояния после отказа до возникновения следующего отказа.
Средняя наработка, до отказа	Математическое ожидание наработки объекта до первого отказа.
Параметрические отказы	Отказ, характеризующийся отклонением значения хотя бы одного рабочего параметра объекта за пределы допуска. Плавное изменение (старение) свойств объекта.
Коэффициент готовности (стационарный коэффициент готовности)	Вероятность нахождения системы в работоспособном состоянии для стационарного случайного процесса или математическое ожидание отношения времени, в течение которого система находится в работоспособном состоянии в некотором интервале, ко всей длительности этого интервала.
Коэффициент оперативной готовности (нестационарный коэффициент оперативной готовности)	Вероятность того, что система окажется работоспособной в момент (t) и проработает безотказно в течение заданного времени (t0), начиная с этого момента.
Резерв	Совокупность дополнительных средств, используемых для резервирования.
Нагруженный резерв	Резерв, который содержит один или несколько элементов, находящихся в режиме основного элемента.
Ненагруженный резерв	Резерв, который содержит один или несколько резервных элементов, находящихся в ненагруженном режиме до начала выполнения ими функций основного элемента.
Человек-оператор (ЧО)	Специалист, осуществляющий трудовую деятельность, основу которой составляет взаимодействие с предметом труда, машиной и внешней средой через посредство информационной модели и органов управления. ЧО должен иметь необходимые для работы в данной системе характер и уровень профессиональной подготовки и по состоянию здоровья, целевым и ценностным установкам способен выполнять предписанные ему функции.
Рабочая операция	Операция, осуществляющая конкретное управляющее воздействие на некоторый объект (включение, перемещение, выявление и восприятие сигналов, вычислительные операции).
Логическая операция	Операция, заключающаяся в проверке соблюдения некоторого условия и выборе дальнейшего пути реализации алгоритма.
Контрольная операция	Разновидность логической операции: операции контроля (самоконтроля) ЧО правильности выполнения предыдущих операций и проверки работоспособности (диагностики состояния) технических средств.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Справочное

 

РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ СОУЭ ИРКУТСКОГО ЗАВОДА СВТ. ПРИМЕР

 

1. Оповещение о пожаре и управление эвакуацией людей осуществляется в пяти корпусах и в девятиэтажном общежитии завода СВТ.

В соответствии с техническими требованиями к системе, разработанными в техническом задании (ТЗ), СОУЭ спроектирована на базе телекомплекса ТМ322, имеющего в своем составе интеллектуальные пункт управления (ПУ) и периферийные контролируемые пункты (КП). Кроме этого в состав текомплекса входят видеотерминалы (ВТ), принтер, телефонная и громкоговорящая связь (ГГС) ПУ с КП.

В состав СОУЭ включены магнитофон для записи переговоров, магнитофон для трансляции речевых инструкций, приемная станция пожарной сигнализации для контроля наличия опасных факторов пожара (ОФП) на путях эвакуации, установка промтелевидения для контроля эвакуации.

В задании на проектирование указаны следующие показатели надежности:

коэффициент оперативной готовности К(t_эв) = 0,95;

вероятность безотказной работы выполнения целевой функции Р(t_{эв) =} 0,999;

время восстановления t = 1 час.

2. Расчет показателей надежности проводят для режима выполнения целевой функции за время t_эв = 8 мин. - время эвакуации людей из корпуса № 2.

В примере рассматривается вариант дистанционного включения периферийной аппаратуры с ПУ.

3. Схему автоматизации СОУЭ разбивают на семь модулей в соответствии с чертежом 1 приложения 2 методики. Функции, выполняемые СОУЭ, а также КО, выполняющие эти функции, приведены на чертеже 2 приложения 2.

3.1. Расчет показателей надежности модуля M1 (основного).

Структурная схема надежности M1 приведена на чертеже 1 данного приложения.

3.1.1. Расчет показателей надежности блока ПС1 (черт. 2).

Интенсивность отказов цепей 1,11 вычисляют по формуле (1)

l₁ = l₁₁ = 10^-6(2×0,047 + 0,09×10^-3 + 0,38×10^-3 + 1,96) = 2,05528×10^-6 (1/ч).

Интенсивность отказов результирующей цепи (1,11) вычисляют по формуле (2)

l_1,11 = {2[2,05528×10^-6×60974,609]}{60975,609²-1}^-1 = 0,0674129×10^-9 (1/ч);

= 60975,609.

Интенсивность отказов блока ПС1 вычисляют по формуле (1)

l_пс1 = 1,96×10^-6 + 2×0,47×10^-6 + 2×5×10^-6 + 0,047×10^-6 + 2×0,16 x

x 10^-9 + 0,035×10^-6 + 0,0674129×10^-9 = 12,982×10^-6 (1/ч).

Вероятность безотказной работы ПС1 вычисляют по формуле (6)

.

3.1.2. Расчет показателей надежности блока ПС2 (черт. 3).

Интенсивность отказов вычисляют по формуле (1)

l_пс2 = 3×1,96×10^-6 + 2×0,47×10^-6 + 2×0,15×10^-6 + 0,25×10^-6 +

+ 1×10^-5 = 7,47×10^-6 (1/ч).

Вероятность безотказной работы

.

3.1.3. Блоки ПС1 и ПС2 подключены параллельно (резервируемые).

Вероятность безотказной работы вычисляют по формуле (7)

P_ПС1,ПС2(t_эв) = 1-(1-0,9582)(1-0,96) = 0,9572»1.

3.1.4. Вероятность безотказной работы М1(технические средства)

P_М1 = Р_ПС1,ПС2»1. Р_КО1 = Р_М1 = 1.

3.1.5. Расчет показателя надежности (R) действий ЧО.

3.1.5.1. Порядок расчета (R) приведен в разделе 5 методики.

3.1.5.2. Функции, выполняемые системой приведены на чертеже 2 приложения 2 методики.

3.1.5.3. Алгоритм выполнения ЧО операций приведен в таблице 1 и на чертежах 4, 5 данного приложения.

3.1.5.4. Исходные справочные данные приведены в таблице 2 данного приложения и в приложении 4 методики.

3.1.5.5. Результаты расчетов приведены в таблице 3 данного приложения.

3.1.5.6. (R) действий ЧО по результатам расчетов вычисляют по формуле

R = b_э3 · = 0,79775×0,84625 = 0,67525.

3.2. Расчет показателей надежности М2...М7 проводят аналогично расчетам, приведенным в 3.1.1...3.1.3. Структурные схемы надежности М2...М7 приведены на чертежах 6...11 данного приложения.

При расчете показателей надежности М2...М7 интенсивность отказов элементов (цепей), находящихся в обесточенном состоянии (например, резервные элементы, которые при выполнении целевой функции находятся в обесточенном состоянии), необходимо умножать на коэффициент а₃ в соответствии с приложением 3 методики.

3.2.1. Результаты расчетов показателей надежности М2...М7:

Р_М2(t_эв) = Р_КО2(t_эв) = 0,92853; Р_М3(t_эв) = 0,9331;

Р_М4(t_эв) = 0,92508; Р_М5(t_эв) = 0,93885;

Р_М6(t_эв) = 0,947; Р_М7(t_эв) = Р_КО4(t_эв) = 0,92133.

Модули М3...М6 входят в КО3, расчет показателей которого приведен в 3.3.2.

3.3. Расчет показателей надежности системы

3.3.1. Четыре функции системы выполняют четыре КО в соответствии с чертежом 2 приложения 2 методики.

3.3.2. В КОЗ модулями М3...М6 выполняются задачи:

М3 - четыре задачи: включение светового оповещения о пожаре, включение звукового оповещения о пожаре, включение светового оповещения об эвакуации, включение речевого оповещения об эвакуации;

М4 - две задачи: световое оповещение о пожаре, звуковое оповещение о пожаре;

М5 - одна задача: световое оповещение об эвакуации;

М6 - одна задача: речевое оповещение об эвакуации.

Показатели важности М3...М6 вычисляют по формуле (3)

КО3 - ветвящаяся подсистема. Вероятность безотказной работы вычисляют по формуле (8)

Р_КО3(t_эв) = 0,5×0,9331 + 0,25×0,92508 + 0,93885×0,125 + 0,125×0,947 = 0,9907774.

3.3.3. В системе каждый КО выполняет задачи:

KO1 - семь задач: ГГС с администрацией завода и пожарной частью, ГГС с защищаемыми помещениями, три команды на управление, контроль ОФП на путях эвакуации, контроль прохождения эвакуации;

КО2 - две задачи: ГГС администрации и пожарной части с ЧО, ГГС защищаемых помещений с ЧО;

КОЗ - четыре задачи: управление световым оповещением о пожаре, управление звуковым оповещением о пожаре, управление световым оповещением об эвакуации, управление речевым оповещением об эвакуации;

КО4 - две задачи: контроль наличия ОФП на путях эвакуации, контроль прохождения эвакуации.

Показатели важности КО вычисляют по формуле (9)

3.3.4. Вероятность безотказной работы системы вычисляют по формуле (32)

Р(t_эв) = 0,67525(0,466×1 + 0,133×0,92853 + 0,266×0,920734 + 0,133×0,92133) = 0,6659219.

4. Расчетная Р(t_эв) не соответствует заданной

Надежность выполнения функций зависит в сильной степени от действий ЧО. Основной причиной низкой Р(t_эв) является большая вероятность ошибок при контроле информации на дисплее, при дистанционном включении периферийного оборудования с ПУ, при поиске и установке кассеты на магнитофон.

До расчета остальных показателей надежности системы следует обеспечить защиту системы от ошибочных действий ЧО следующими мерами:

управление периферийным оборудованием осуществлять автоматически с КП по сигналу с ПУ;

поиск кода (номера) направления эвакуации по сигналу о пожаре должен осуществляться автоматически с выводом информации на мнемотабло и (или) на дисплей;

поиск носителя речевой информации или поиск конкретной речевой инструкции на этом носителе должен осуществляться автоматически или должно быть увеличено число магнитофонов;

включение магнитофона, с которого транслируются речевые инструкции должно осуществляться автоматически;

наиболее ответственные действия ЧО, касающиеся выполнений операций алгоритма, должны быть контролируемыми.

5. После изменения алгоритма выполнения функций вновь вычисляют (Р(t_эв)). Если (Р(t_эв)) соответствует заданной, вычисляют К, К(t_эв), (t) по формулам раздела 3.

6. При расчете интенсивности отказов элементов учитывались поправочные коэффициенты в соответствии с [2].

Пример расчета интенсивности отказов резистора МЛТ-0,25-500 Ом ±5 %, установленного в пульте оператора.

В соответствии с [2] интенсивность отказов резистора вычисляют по формуле

l_R = l₀×a₁×а₂×а₄×а₁₁×а₁₂,

где l₀ = 2×10^-8 (1/ч) - справочные данные;

a₁ = b₁×b₂×b₃×b₄ = 1×1×1×1 = 1 - коэффициент, учитывающий условия работы и качество обслуживания;

а₂ = 0,64 - коэффициент, учитывающий электрическую нагрузку и температуру;

а₄ = 1 - коэффициент, учитывающий соотношение отказов вида "короткое замыкание" (КЗ) и "обрыв" (О);

а₁₁ = 0,7 - коэффициент, учитывающий номинальную мощность рассеивания;

а₁₂ = 0,7 - коэффициент, учитывающий номинал резистора.

l_R = 2×10^-8×1×0,64×1×0,7×0,7 = 0,6272×10^-8 (1/ч).

Численные значения поправочных коэффициентов приняты в соответствии с данными, приведенными в [2].

 

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ПРИНИМАЕМЫЕ В СТРУКТУРНЫХ СХЕМАХ НАДЕЖНОСТИ

 

 

 

Черт. 1. Структурная схема надежности модуля М1

 

 

Черт. 2. Структурная схема надежности блока ПС1

 

 

Черт. 3. Структурная схема надежности блока ПС2