автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Исследование надежности, эффективности и периодичности технического обслуживания сложных систем с учетом трех состояний их элементов

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. НАДЁЖНОСТЬ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ И ПЕРИОДИЧНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ

1.1. Краткий анализ некоторых методов оценки надёжности, эффективности и определения периодич -ности технического обслуживания сложных систем

1.2. Основные понятия и обозначения, принятые е работе

Выводы по главе и постановка задач

ГЛАВА 2. ОЦЕНКА НАДЁЖНОСТИ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ

2.1. Оценка надёжности системы с учётом нарушений. в её элементах

2.2. Оценка надёжности симметричной ветвящейся системы с учётом нарушении .2S

2.3. Оценка надёжности симметричной ветвящейся системы с более сложным подчинением элементов 33 Основные результаты

ГЛАВА 3. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СЛОХШЫХ СИСТЕМ

3.1. Оценка эффективности функционирования системы с учётом надёжности её элементов

3.2. Оценка эффективности функционирования симметричной ветвящейся системы

Основные результаты

ГЛАВА 4. ОПТИМАЛЬНАЯ ПЕРИОДИЧНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУ-ЖВАНИН СЛОЖНЫХ СИСТЕМ

4.1. Определение оптимальной по экономическому показателю периодичности технического обслужи -в алия сложных систем

4.2. Расчёт периодичности технического обслужи вания симметричной ветвящейся системы

Основные результаты

Основные результаты диссертации

В пропессе функционирования сложная система переходит из одного работоспособного состояния е другое и эффективность её функционирования по мере накопления нарушений уменьшается. В силу этого, при исследовании надёжности и эффективности сложных систем целесообразно учитывать накопление нарушений в их элементах в процессе эксплуатации.

При накоплении нарушений эффективность функционирования системы может существенно уменьшиться и, если в качестве показателя эффективности функционирования можно выбрать производительность системы, то потери выпуска продукции могут оказаться значительными. Поэтому целесообразно расчёт периодичности технического обслуживания (ТО) производить с учётом изменения эффективности функционирования систем при накоплении нарушений. Проведение периодического обслуживания позволяет улучшить надёжностные характеристики системы, то есть улучшить её каче -ственное состояние.

Статистические данные эксплуатации сложных механических и электрических устройств показывают, что, несмотря на принци -пиальные различия конструкций и условий эксплуатации на каждый рубль их стоимости приходится ежегодно затрачивать для поддержания надёжности 1,5-2 руб. [73]. Поэтому проблема повышения эффективности и качества системы при её эксплуатации очень актуальна.

В диссертационной работе приведены аналитические методы оценки надёжности и эффективности функционирования сложных систем (CG), а также метод определения оптимальной периодич -ности ТО. Рассматриваются системы, структура которых не всегда сводится к последовательно-параллельной надёжностной схеме, а элементы характеризуются тремя состояниями: исправное, с на -рушениями и неработоспособное. Метод оценки надёжности слож -них систем базируется только на аппарате классической теории вероятностей.

Метод определения оптимальной по экономическому показателю периодичности ТО сложных систем учитывает эффективность их функционирования в каждом состоянии и вероятности этих состояний. Метод применим для систем произвольной структуры, эле -менты которых характеризуются двумя или тремя состояниями. В общем случае метод применим для систем, элементы которых мо -гут характеризоваться любьш конечным числом состояний.

Разработанные методы были использованы для оценки надёж -ности и определения периодичности ТО автоматов линий розлива вина на Одесском экспериментальном и Московском межреспубли -канском винзаводах, а также при выполнении хоздоговорной ра -боты с ЧПОРП "Антарктика".

Эти методы можно использовать для оценки надёжности, эф -фективности и определения периодичности ТО АСУТП, АСУП и АСУ е различных отраслях промышленности.

Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, списка литературы и трёх приложений.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

1. Проведенный краткий анализ показал, что для сложных систем, структура которых не всегда сводится к последовательно-параллельным надёжностным схемам, а элементы характеризуются тремя состояниями, ещё недостаточно разработаны: а/ аналитические методы оценки надёжности, базирующиеся только на аппарате классической теории вероятностей; б/ аналитические методы оценки эффективности функционирования; в/ методы определения оптимальной периодичности технического обслуживания.

2. При условиях поставленной задачи, для сложных систем разработан аналитический метод оценки надёжности, базирующийся только на аппарате классической теории вероятностей. Системы не всегда сводятся к последовательно-параллельным надёжностным схемам, а элементы характеризуются тремя состояниями: исправное, с нарушениями и неработоспособное. Термин "нарушение" понимается в двух смыслах. Подробно рассматриваются симметричные ветвящиеся системы с простым и сложным подчинением элементов.

3. Разработан аналитический метод оценки эффективности функционирования сложных систем, элементы которых характеризуются тремя состояниями.

Разработан метод определения периодичности технического обслуживания систем, учитывающий эффективность их функционирования в каждом состоянии и вероятности этих состояний. Элементы систем характеризуются двумя или тремя состояниями. Метод применим и для систем, элементы которых характеризуются произвольным конечным числом состояний.

5. Определена оптимальная по экономическому показателю периодичность технического обслуживания сложных систем. 7 Ц

Программа для расчёта экономического показателя работы системы написана на алгоритмическом языке ГШ/1 и функционирует в среде системы ОС ЕС.

6. Разработанный метод позволил установить, что сложные системы, в зависимости от соотношений между стоимостью производимой в единицу времени продукции и затратами на техниче -ское обслуживание, запчасти и неплановый ремонт целесообразно разбить на три основные группы: а) в системах необходимо учитывать нарушения; б) в системах необходимо предупреждать отказы, нарушения при этом можно не учитывать; в) в системах нецелесообразно проводить ТО.

7. Разработанные методы были использованы для оценки надёжности и определения периодичности технического обслуживания автоматов линий розлива вина на Одесском экспериментальном и Московском межреспубликанском ЕинзаЕОдах, а также при выпол -нении хоздоговорной работы с ЧПОРП "Антарктика".

Методы, разработанные в диссертационной работе, рекомеи -дуется использовать для оценки надёжности, эффективности и определения периодичности технического обслуживания АСУТП, АСУП и АСУ в различных отраслях промышленности.

- 75

1. Абраменко Б.С. Дрихонюк Н.А. Критерии оптимизации стратегий технического обслуживания. - В сб.: Основные вопросы теории и практики надёжности. - Минск: Наука и техника. 1982, с.188-193.

2. Авакян А.А., Княжев И.И., Реутов О.Н. К вопросу определения оптимальных периодов профилактического обслуживания систем с восстановлением. В сб.: Основные вопросы те -ории и практики надёжности. М.: Сов.радио, 197I,с.412-424.

3. Артик Д.А. О моделях ТО АСУТП. В сб.: Проблемы надёжности систем и средств автоматики. Киев, "Техн1ка", 1976.- 112 с.

4. Арустшов М.А., ДалакишЕили А.Н., СемёнычеЕ А.В. Некото -рые вопросы оптимизации обслуживания сложных технических систем многократного применения. В сб.: Основные вопросы теории и практики надёжности. М.: Сов.радио, 1980,с.300-308.

5. Барзилович ЕЛО. К проблеме обслуживания сложных техниче -ских систем. Обзор I. Известия АН СССР, Техническая кибернетика, 1966, J3 6, с.73-85.

6. Барзилович Е.Ю. К проблеме обслуживания сложных техниче -ских систем. Обзор П. Известия АН СССР, Техническая кибернетика, 1967, В I, с.65-75.

7. БарзилоЕич Е.Ю. К проблеме обслуживания сложных техниче -ских систем. Обзор Ш. Известия АН СССР. Техническая кибернетика, 1968, 15 2, с.73-84.

8. Барзилович Е.Ю., Воскобоев В.Ф., Симаков В.Г. Об оптимальной профилактике с неполным, восстановлением. В сб.: Те -ория надёжности и массовое обслуживание. М.: Наука, 1969,с.146-154.

9. S. Барзилович Е.Ю., Павленко М.И. Некоторые новые результаты в использовании минимаксных подходов для решения задач технического обслуживания. В сб.: Основные вопросы те -ории и практики надёжности. М.: Сов.радио, 1975, с.186-202.

10. Барзилович Е.Ю., Каштанов В.А. Некоторые математические вопросы теории обслуживания сложных систем. М.: Сов.радио, 1971. - 271 с.

11. Барзилович Е.Ю., Каштанов В.А. Организация обслуживания при ограниченной информации о надёжности системы. М.: Сов.радио, 1975. - 136 с.

12. Барзилович Е.Ю., Воскобоев В.Ф., Чупров Д.Н. Об оптимальной профилактике с предсказанием надежности. В сб.: Основные вопросы теории и практики надёжности. М.: Сов.ра -дио, 1971, с.ЮЗ-115.

13. Барзилович Е.Ю., Заболоцкий Ю.Н., Шпилёв К.М. Оптималь -ное управление при эксплуатации сложных систем по состо -янига. В сб.: Основные вопросы теории и практики надёж -ности. М.: Сов.радио, 1980, с.190-202.

14. Барзилович Е.Ю., Куликов Ю.Д., Сергеев Ю.А. Проблемы обеспечения эффективности сложных систем. В сб.: Основные Еопросы теории и практики надёжности. - Минск: Наука и техника. 1982, с.155-167.

15. Барлоу Р., Прошан Ф, Математическая теория надёжности./ /Пер.Ушакова И.А., под ред.Гнеденко Б.В. М.: Сов.радио, 1969. - 488 с.

16. Березин И.С., Жидков Н.П. Методы вычислений. М., I960, Т.2. - 620 с.

17. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978. 399 с.

18. Вопросы математической теории надёжности. /Под ред. Гне-денко Б.В. М.: Радио и связь, 1983. 376 с.

19. Гадасин В.А. Вероятностные характеристики иерархических систем со сложным подчинением. Известия АН СССР, Техни -ческая кибернетика, 1974, $ 2, с.59-65.

20. Гадасин В.А. Оценка эффективности иерархических систем с равноправными объектами с учётом надёжности. Известия АН СССР, Техническая кибернетика, 1976, }Ь 6, с.108-113,

21. Гадасин В.А. Оценка с учётом надёжности эффективности иерархических систем со сложным подчинением. Известия АН СССР, Техническая кибернетика, 1980, В I, с.93-100.

22. Герасимов А.Б. Распределение нарушений в отказавших си -стеках при проведении различных по объёму профилактик. -В сб.: Вопросы диагностики и надёжности конечных автоматов. /Под ред. Скляревича А.Н. Рига: Зинатне,1973,с.67-78.

23. Герцбах И.Б. Об оптимальной профилактике системы со многими состояниями. В сб.: Надёжность и эффективность дискретных систем. - Рига: Зинатне, 1968, с.47-60.

24. Герцбах И.Б., Попое Г.Л. Оптимальный выбор моментов профилактики иерархической системы. Автоматика и выч.техника. Рига, 1972, JS 6, с.23-29.

25. Герцбах И.Б. Модели профилактики. М.: Сов.радио, 1969, - 214 с.

26. Гнеденко Б.В. и др. Математические методы в теории надёжности. М.: Наука, 1965. - 524 с.

27. Голинкевич Т.А. Прикладная теория надёжности. М.: Высшая школа, 1977. - 160 с.

28. ГОСТ 27.002-83. Надёжность в технике. Термины и определения. М.: Стандарты, 1983. - 30 с.

29. ГОСТ 18322-78. Система технического обслуживания и ремон- 78 та техники. Термины и определения. М.: Стандарты, 1978.

30. Демидов Н.С. Выбор оптимального срока проведения профилактики по результатам испытаний.- В сб.: Анализ надёжностии динамических характеристик систем с возможными нарушениями. /Ред.Скляревича А.Н.-Рига, 1970, с.31-42.

31. Диллон Б., Сингх Ч. Инженерные методы обеспечения надёжности систем. М.: Мир, 1984. 318 с.

32. Дружинин Г.В. Надёжность автоматизированных систем.- М.: Энергия, 1977,- 536 с.

33. Заренин Ю.Г., Збырко М.Д. Графо-вероятностный метод анализа надёжности систем. Изд. РДЭНТП. Киев, 1973.

34. Игнатов В.А. и др. Элементы теории оптимального обслуживания технических изделий. Минск.: Наука и техника,1974.-191с.

35. Каштанов В.А. Минимаксные стратегии в задачах технического обслуживания.- В сб.: Основные вопросы теории и практики надёжности.- М.: Сов.радио, 1975, с.175-165.

36. Коваленко И.Н.,Леоненко Н.Н. К расчету надёжности ветвящихся структур.- В сб.: Методы исследования операций и теории надёжности в анализе систем. К.: ИК АН УССР, 1977,с.3-8.

37. Еоёкин А.И. Надёжность иерархической системы управления. -Автоматика и телемеханика, 1970, № 2, с.137-142.

38. Козлов Б.А., Ушаков А.И. Справочник по расчету надёжности аппаратуры радиоэлектроники и автоматики,- М.: Сов.радио,1975.- 472 с.- 79

39. Коновалов Е.Г., Маныпин Г.Г. Оптимальная профилактика и надёжность электронных систем в отечественной и зарубежной практике. Обзор. М. ЦНИИТЭИ приборостроения, 1970,- 48 с.

40. Копелевич Б.М. Влияние отказов элементов сложной системы на её функционирование. Автоматика и выч.техника. Рига, 1971, В 2, с. 26-29.

41. Креденцер Б.П., Яиенко В.П. Об оптимальном планировании профилактического обслуживания элементов систем контроля и управления. Приборы и системы управления, 1973, № 4, с. 33-34.

42. Кринецкий И.И., Стрыгина Н.З. Оценка эффективности фун -кпионирования сложных симметричных Еетвящихся систем. -В сб.: Информационные процессы в сложных системах.

43. АН МССР. Кишинёв, 1978, с.31-36.

44. Кудришшй В.Д. Прогнозирование надёжности радиоэлектронных устройств. Киев: Техн1ка, 1973. 156 с.

45. Леонтьев Л.П. Оценка надёжности аппаратуры при учёте профилактики с неполным устранением накопленных нарушений.- Автоматика и выч.техника, 1967, JS I, с.33-39.

46. Лернер В.Ю., Шишонок Н.А. Техническое обслуживание АСУТП и оптимизация параметров обслуживания по показателю технической эффективности. В сб.: Проблемы надёжности систем и средств автоматики. Киев, Техн1ка, 1976, с.72-79.

47. Мандрыгина Г.П. Приложение теории игр к планированию профилактического обслуживания. Автоматика и выч.техника, 1971, № 4, с.26-32.

48. Маргулис A.M., Ядина В.Ф. Графики для отыскания оптимальных характеристик профилактики систем с возможным накоп -лением нарушений. В сб.: Надёжность и эффективность- 60 дискретных систем. Рига.: Зинатне, 1968, с.3-14.

49. Марунчак Д.Е., Петрович Р.И. Расчёт надёжности ветвящейся симметричной системы с помощью производящих функций.- Контрол.-измери.техн. (Львов), 1982, $ 31, 138-143.

50. Микадзе И.О., Чумбуридзе Т.З. К вопросу определения надёжности технической системы при заданном числе запасных элементов. Сообщения АН ГССР, 1981, 104, В 3, с.705-708.

51. Надёжность и эффективность АСУ /Ред.Заренин Ю.Г. Киев: Техника, 1975. 368 с.

52. Нечипоренко В.И. Структурный анализ систем. М.: Сов.радио, 1977. - 214 с.

53. Оптимальные задачи надёжности /Сб.пер. под ред. Ушако -ва И.А. -М.: Стандарты, 1968, разд.З, с.230-288.

54. Павленко М.И. Сравнение моделей технического обслуживания систем по неполным данным. В сб.: Основные вопросы теории и практики надёжности. - М.: Сов.радио,1975,с.203-211.

55. Панин Н.Е. Надёжность системы, состоящей из взаимозависимых элементов. Автоматика и выч.техника, 1977,1-5 5,с.26-27.

56. Панфилов И.В., Полоеко A.M. Вычислительные системы. М., Сов.радио, 1980. 304 с.

57. Плетнёв ИЛ. и др. Эффективность и надёжность сложных систем. М.: Машиностроение, 1977. - 216 с.

58. Подлепа С.А. Определение оптимального расписания профи -лактики одной сложной системы непрерывного действия.- Известия АН СССР, техническая кибернетика,1966,1$ 6, с.86-92.

59. Половко A.M., Гурович Б.И. Метод расчёта резервированных восстанавливаемых устройств. Известия АН СССР, техническая кибернетика, 1971, J& 4, с.78-83.

60. Романовский В.И. Дискретные цепи Маркова.Гостехиздат,1964.

61. Рта 25376-80. Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП). Аналитические методы оценки надёжности. КИА. Киев, IS80.

62. Рубен Р.В., Скляревич А.Н. Определение оптимальных пери-одичностей смешанных профилактик. Автоматика и выч.техника, 1973, гё I, с. 26-32.

63. Рубен Р.В. Экономический показатель профилактического обслуживания систем с возможным, нарушением. В сб.: Анализ надёжности и динамических характеристик систем с возмож -ными нарушениями /Ред.Скляревича А.Н. Рига, 1970,с.16-30.

64. Рубен Р.В. Оптимальная по экономическому показателю периодичность профилактики системы с возможными нарушениями.- Автоматика и выч.техника. Рига, 1971, В 2, с.30-34.

65. Рубен Р.В. Экономические показатели организации смешанной профилактики систем с возможными нарушениями. В сб.: Вопросы диагностики и надёжности конечных автоматов. /Ред.Скляревича А.Н. Рига, 1973, с.57-66.

66. Рябинин И.А., Черкесов Г.Н. Логико-вероятностные методы исследования надёжности структурно-сложных систем. М., Радио и связь, 1981. - 264 с.

67. Рябинин И.А. Основы теории и расчёта надёжности судовых электроэнергетических систем. Л.: Судостроение, 1971.- 456 с.

68. Сердюк Н.Г., Збырко М.Д. К вопросу о надёжности систем со многими состояниями работоспособности. В сб.: Проблемы надёжности систем и средств автоматики. Киев, Техн1ка, IS76, с.14-20.

69. Серов А.В. Диагностика основа эксплуатационной надёжности машин. Знание, М., IS69. - 182 с.

70. Скляревич А.Н., Маргулис A.M., Ядина В.Ф. Отыскание оптимальных характеристик профилактики систем с возможным накоплением нарушений. Автоматика и выч.техника, 1867,11 2, с. 33-40.

71. Скляревич А.Н. Надёжность систем с накоплением нарушений. Рига: Зинатне, 1969. 210 с.

72. Скляревич А.Н., Розенблит Л.Я. Оптимальная периодичность обслуживания восстанавливаемой системы с возможным нарушением. Автоматика и выч.техника, 1977, В 4, с.28-32.

73. СоловьёЕ А.Д. Основы математической теории надёжности.- М.: Знание, 1975, вып. 1-3. 166 с.

74. Соловьёв А.Д. Определение оптимальных профилактик для сие стем с резервом. В сб.: Прикладные задачи технической кибернетики. - М.: Сов.радио, 1966, с.182-190.

75. Степанов С.В. Профилактические работы и сроки их определения. М.: Сов.радио, 1972. - 136 с.

76. Стрыгина Н.З., Кринепкий И.И. Расчёт оптимальных сроков проведения профилактических ремонтов сложных систем. В сб.: Автоматическое регулирование и управление. ВЗШ. М.,1.77, вып.10, c.82-S6.

77. Стрыгина Н.З. Инженерная методика расчёта оптимального срока проведения профилактических ремонтов сложных си -стем. В сб.: Промышленная кибернетика. ИК АН УССР. К., 1978, с.55-59.

78. Стрыгина Н.З. О надёжности работы автоматов линий розлива вина. В сб.: Пищевая промышленность. Серия 7. Механизация и автоматизация в пищевой промышленности. НТРС, ЬЩИИТЭИпшцепром. М., 1979, в.2, с. 5,6.

79. Стрыгина Н.З., Ломакин В.Ф., Ерёменко Г.Г. О сроках профилактических ремонтов автоматов розлива вика и укупорки бутылок. Садоводство, виноградаретео и виноделие Молдавии. Кишинёв, 1979, №9, с.60-^2.

80. Стрыгина Н.З. Определение оптимальных по экономическому показателю сроков полных профилактик сложных систем. Приборы и системы управления. 1981, J* 8, с.8,9.

81. Ушаков И.А., Коненко Ю.К. Опенка эффективности функционирования сложных ветвящихся систем с учётом надёжности.- В сб.: Кибернетику на службу коммунизму. М.: Энергия, 1964, Т.2, с,205-213.

82. Ушаков И.А. Аналитические методы исследования иерархических структур АСУ. В сб.: Большие информационно-управляющие системы. - М., 1969, с.З-П.

83. Червоный А.А., Лукьященко В.И., Котин Л.В. Надёжность сложных систем. М.: Машиностроение, 1972. - 304 с.

84. Шаракшанэ А.С., Железнов Н.Г., Ивнипкий В.А. Сложные системы. М.: Высшая школа, 1977. - 247 с.

85. Широков A.M. Надёжность радиоэлектронных устройств. М.: Высшая школа, 1972. - 272 с.

86. Шишонок Н.А. и др. Основы теории надёжности и эксплуатации радиоэлектронной техники. М.: Сов.радио,1964.-550 с.шАшхХио^, — JrErBE ^ЗъалЖ, on1. Hi, рр

87. AjttiL, yyitmZ&njLU, ОС 1 crfgeht- rruiZA^ fel c&mpuXcry

88. Uh- Ьл/тспл! '^jJUjtMM^ in <X с£7гь<ггичгшМ&п

89. JLFEf М'О^ СаьгшХ 'jfcjz&ig f 49 , ъг„ CT-J£, УЗ, pp- иг-ЛИ.

90. Kaio rULctc, OwJcl jAunfc, Optima p&Uy

91. Ю<Ж tu>G ^иОиЛА- /ПА&г. . — fifflfi-O fijzzh . /9?9 If. 431. Ml, pp. 2jD5--JL09.

92. Нмищ} С. £., Ъмф. Ле. W.H. J^yn-ЯЫЩ tu>v\ IteiwicjUMi jfift cwy&tf jtyrfamA-a Ч&&Ш0-. %m. RsdUMty, 19H, 30, л/Г, pp, kit-Ш.101. jfkLUni й,К>, ff- ppZwud bzpfawnewt реку OpZLku*. wfaiMMty, pf.3fl-U9

93. ЮЪ Ct. Cbabufaiip&w «/ th. p&iiU ej

94. Л Ус-iAyr^X JjwJty чл^гиШ ^ tfutu ,

95. ШгиЛ. ~ ирйка^ rNJiVM&hf, f 1Ш, я?, А/Г, fp, Ш. jMwmkftQ- ССпаЛ^и у a. tb>o -u<nit ^fawCig. ^Ut^xdMCt jty&WK tfaM. jfa&i алий, — Ctpiihua1Ш, a/Sj pp. т-ш.

96. ЩА А.ГП; JЫ^Я.^ IA ССпаЛуш ^twe-u^ j£M\JUU fyJjmdAswk awl**- paJifoit /еисЛлл a^uLn&fobi pAimXt^, STJJI^xjUXmlI jigcuiwitу jyd. Jcamucjl, /Щ /4 M ef-Ш. J&d / PfU Йфбк. OL midtti-fiulwvLmxJji Jyrfhn untk щшл cvnL ij^pbs^jint pdiof, — МсмеА^Ш!, cud Mid,,