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Fondamenti di teoria dell'affidabilità e diagnostica tecnica. Fondamenti di teoria dell'affidabilità e diagnostica Fondamenti di teoria dell'affidabilità e diagnostica

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TEST

Fondamenti di teoria dell'affidabilità e diagnostica

Esercizio

In base ai risultati dei test di affidabilità dei prodotti secondo il piano, sono stati ottenuti i seguenti dati iniziali per la valutazione degli indicatori di affidabilità:

5 valori campione di tempo al guasto (unità: mille ore): 4,5; 5.1; 6.3; 7.5; 9.7.

5 valori campione di tempo di funzionamento prima della censura (ovvero 5 prodotti rimasti in condizioni di lavoro entro la fine delle prove): 4,0; 5.0; 6.0; 8.0; 10.0.

Definire:

Stima puntuale del tempo medio al fallimento;

Con probabilità di confidenza inferiori limiti di confidenza e;

Disegna i seguenti grafici in scala:

funzione di distribuzione;

probabilità di funzionamento senza guasti;

limite di confidenza superiore;

limite di confidenza inferiore.

introduzione

La parte di calcolo del lavoro pratico contiene una valutazione degli indicatori di affidabilità in base ai dati statistici forniti.

La valutazione dell'indicatore di affidabilità sono i valori numerici degli indicatori determinati dai risultati delle osservazioni di oggetti in condizioni operative o test speciali di affidabilità.

Quando si determinano gli indicatori di affidabilità, sono possibili due opzioni:

- è noto il tipo di legge di distribuzione del tempo di funzionamento;

- non è nota la forma della legge di distribuzione del tempo di funzionamento.

Nel primo caso si utilizzano metodi di valutazione parametrici, in cui si stimano prima i parametri della legge di distribuzione, che sono inclusi nella formula di calcolo dell'indicatore, quindi si determina l'indicatore di affidabilità in funzione dei parametri stimati dell'indicatore legge di distribuzione.

Nel secondo caso si utilizzano metodi non parametrici, in cui gli indicatori di affidabilità sono valutati direttamente dai dati sperimentali.

1. Brevi informazioni teoriche

punto di distribuzione della fiducia fail-safe

Gli indicatori quantitativi dell'affidabilità del materiale rotabile possono essere determinati da dati statistici rappresentativi sui guasti ottenuti durante il funzionamento o a seguito di prove speciali, stabiliti tenendo conto delle caratteristiche della struttura, della presenza o assenza di riparazioni e di altri fattori.

L'insieme iniziale di oggetti di osservazione è chiamato popolazione generale. In base alla copertura della popolazione si distinguono 2 tipi di osservazione statistica: continua e selettiva. L'osservazione continua, quando si studia ogni elemento della popolazione, è associata a notevoli costi di denaro e di tempo e talvolta non è affatto fattibile fisicamente. In tali casi, ricorrono all'osservazione selettiva, che si basa sulla selezione dalla popolazione generale di una parte della sua parte rappresentativa - una popolazione campione, che è anche chiamata campione. Sulla base dei risultati dello studio del tratto nella popolazione campione, si giunge a una conclusione sulle proprietà del tratto nella popolazione generale.

Il metodo di campionamento può essere utilizzato in due modi:

- selezione casuale semplice;

- selezione casuale per gruppi tipici.

La suddivisione della popolazione campione in gruppi tipici (ad esempio, per modelli di cabinovie, per anni di costruzione, ecc.) consente di aumentare la precisione nella stima delle caratteristiche dell'intera popolazione.

Non importa quanto sia dettagliata l'osservazione del campione, il numero di oggetti è sempre finito e quindi il volume dei dati sperimentali (statistici) è sempre limitato. Con una quantità limitata di materiale statistico, è possibile ottenere solo alcune stime degli indicatori di affidabilità. Nonostante il fatto che i veri valori degli indicatori di affidabilità non siano casuali, le loro stime sono sempre casuali (stocastiche), che è associato alla casualità della selezione di oggetti dalla popolazione generale.

Quando si calcola una stima, di solito si cerca di scegliere un modo che sia coerente, imparziale ed efficiente. Una stima si dice consistente se, all'aumentare del numero degli oggetti di osservazione, converge in probabilità al valore vero dell'indicatore (condizione 1).

Una stima è detta imparziale, la cui aspettativa matematica è uguale al valore vero dell'indicatore di affidabilità (condizione 2).

Una stima si dice efficace se la sua varianza è la più piccola rispetto alle varianze di tutte le altre stime (condizione 3).

Se le condizioni (2) e (3) sono soddisfatte solo quando N tende a zero, allora tali stime sono dette asintoticamente imparziali e asintoticamente efficienti, rispettivamente.

Coerenza, imparzialità ed efficienza sono caratteristiche qualitative delle stime. Le condizioni (1) - (3) consentono a un numero finito di oggetti N di osservazione di scrivere solo un'uguaglianza approssimativa

a~v(N)

Pertanto, la valutazione dell'indicatore di affidabilità in (N), calcolato sull'insieme campionario di oggetti di volume N, viene utilizzato come valore approssimativo dell'indicatore di affidabilità per l'intera popolazione generale. Tale stima è chiamata stima puntuale.

Tenendo conto della natura probabilistica degli indicatori di affidabilità e di una significativa diffusione dei dati statistici sui guasti, quando si utilizzano stime puntuali degli indicatori anziché i loro valori reali, è importante sapere quali sono i limiti di un possibile errore e qual è la sua probabilità, cioè, è importante determinare l'accuratezza e l'affidabilità delle stime utilizzate. È noto che la qualità di una stima puntuale è maggiore, maggiore è il materiale statistico su cui si ottiene. Nel frattempo, una stima puntuale di per sé non fornisce alcuna informazione sulla quantità di dati su cui è stata ottenuta. Ciò determina la necessità di stime a intervalli degli indicatori di affidabilità.

I dati iniziali per la valutazione degli indicatori di affidabilità sono determinati dal piano di osservazione. I dati iniziali del piano (N V Z) sono:

- valori selettivi del tempo al fallimento;

- valori campione del tempo di funzionamento delle macchine rimaste operative durante il periodo di osservazione.

Il tempo di funzionamento delle macchine (prodotti) che sono rimaste in funzione durante i test è chiamato tempo di funzionamento prima della censura.

La censura (cutoff) a destra è un evento che porta alla cessazione dei test o delle osservazioni operative di un oggetto prima che si verifichi un guasto (stato limite).

I motivi della censura sono:

- tempistica di inizio e (o) fine del collaudo o del funzionamento dei prodotti;

- allontanamento dal collaudo o dal funzionamento di alcuni prodotti per motivi organizzativi oa causa di guasti a componenti la cui affidabilità non è oggetto di indagine;

- trasferimento dei prodotti da una modalità applicativa all'altra durante il collaudo o il funzionamento;

- la necessità di valutare l'affidabilità prima del guasto di tutti i prodotti oggetto di studio.

Il tempo di funzionamento prima della censura è il tempo di funzionamento dell'oggetto dall'inizio del test all'inizio della censura. Un campione i cui elementi sono i valori del tempo al fallimento e prima della censura è chiamato campione censurato.

Un campione censurato singolarmente è un campione censurato in cui i valori di tutti i tempi di funzionamento prima della censura sono uguali tra loro e non sono inferiori al tempo massimo di guasto. Se i valori del tempo prima della censura nel campione non sono uguali tra loro, tale campione viene ripetutamente censurato.

2. Valutazione degli indicatori di affidabilità con metodo non parametrico

1 . Il tempo al fallimento e il tempo alla censura sono disposti in una serie variazionale generale in ordine di tempo non decrescente (il tempo alla censura è contrassegnato da ): 4.0; 4.5; 5,0; 5.1; 6,0; 6.3; 7.5; 8,0; 9.7; 10.0.

2 . Calcoliamo le stime puntuali della funzione di distribuzione per il tempo di funzionamento secondo la formula:

; ,

dove è il numero di prodotti operabili del j-esimo guasto nella serie di variazioni.

;

3. Calcoliamo la stima puntuale del tempo medio al guasto utilizzando la formula:

,

dove;

;

.

;

mille ore

4. La stima puntuale del tempo di attività per le ore di funzionamento, migliaia di ore, è determinata dalla formula:

,

dove;

.

;

5. Calcoliamo le stime puntuali utilizzando la formula:

.

;

.

6. Sulla base dei valori calcolati costruiamo grafici delle funzioni di distribuzione del tempo di funzionamento e della funzione di affidabilità.

7. Il limite di confidenza inferiore per il tempo medio al fallimento è calcolato dalla formula:

,

dove è il quantile della distribuzione normale corrispondente alla probabilità. Accettato secondo la tabella a seconda del livello di confidenza.

Secondo la condizione dell'assegnazione, la probabilità di confidenza. Selezioniamo il valore corrispondente dalla tabella.

mille ore

8 . I valori del limite di confidenza superiore per la funzione di distribuzione sono calcolati dalla formula:

,

dove è il quantile chi quadrato della distribuzione con il numero di gradi di libertà. Accettato secondo la tabella a seconda del livello di confidenza q.

.

Le parentesi graffe nell'ultima formula significano prendere la parte intera del numero racchiuso tra queste parentesi.

Per;

per;

per.

;

.

9. I valori del limite di confidenza inferiore della probabilità di funzionamento senza guasti sono determinati dalla formula:

.

;

.

10. Il limite di confidenza inferiore della probabilità di funzionamento senza guasti per un dato tempo di funzionamento mille ore è determinato dalla formula:

,

dove; .

.

Rispettivamente

11 . Sulla base dei valori calcolati costruiamo grafici delle funzioni del limite di confidenza superiore e del limite di confidenza inferiore, che sono gli stessi dei modelli di stime puntuali e

Conclusione sul lavoro svolto

Durante lo studio dei risultati dei test di affidabilità dei prodotti secondo il piano, sono stati ottenuti i valori dei seguenti indicatori di affidabilità:

- una stima puntuale del tempo medio al guasto, migliaia di ore;

- una stima puntuale della probabilità di mancato funzionamento per mille ore di funzionamento;

- con probabilità di confidenza inferiori limiti di confidenza migliaia di ore e;

Sulla base dei valori trovati della funzione di distribuzione, della probabilità di funzionamento senza guasti, del limite di confidenza superiore e del limite di confidenza inferiore, vengono costruiti i grafici.

Sulla base dei calcoli eseguiti, è possibile risolvere problemi simili che gli ingegneri devono affrontare nella produzione (ad esempio, quando si utilizzano vagoni su una ferrovia).

Bibliografia

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Professor T.P. Risurrezione

INTRODUZIONE L'importanza della teoria dell'affidabilità

nella tecnologia moderna.

Il moderno periodo di sviluppo della tecnologia è caratterizzato dallo sviluppo e dall'implementazione di sistemi e complessi tecnici complessi.

I concetti di base che vengono utilizzati in questa disciplina sono i concetti di un sistema dinamico complesso e di un dispositivo tecnico (TD) o un elemento che fa parte del sistema. La difficoltà è generalmente intesa come complessità sistemi di singoli elementi, considerando non solo la somma degli elementi, ma la loro interazione. L'interazione degli elementi e le loro proprietà cambiano nel tempo. La complessità dell'interazione degli elementi e il loro numero sono due aspetti del concetto di sistema dinamico complesso. La complessità del sistema è determinata non tanto dal numero degli elementi, ma dal numero di connessioni tra gli elementi stessi e tra il sistema e l'ambiente.

I sistemi dinamici complessi sono sistemi saturi di connessioni interne di elementi e relazioni esterne con l'ambiente.

Definiamo un sistema dinamico complesso come la formazione di elementi di natura diversa, che hanno determinate funzioni e proprietà che sono assenti da ciascuno degli elementi, e sono in grado di funzionare, staticamente correlati in un certo intervallo con l'ambiente, e dovuti per questo, mantengono la loro struttura durante il continuo mutamento degli elementi interagenti secondo complesse leggi dinamiche.

I sistemi dinamici complessi sono essenzialmente sistemi non lineari, la cui descrizione matematica non è sempre possibile allo stadio attuale.

Qualsiasi sistema dinamico complesso viene creato per risolvere uno specifico problema teorico o produttivo. A causa del deterioramento delle proprietà del sistema durante il funzionamento, è necessaria una manutenzione periodica, il cui scopo è mantenere la capacità del sistema di svolgere le sue funzioni. Pertanto, i processi informativi sono di fondamentale importanza per i sistemi dinamici complessi. La ciclicità dei processi informativi è fornita dal meccanismo di feedback. Sulla base delle informazioni sul comportamento del sistema, viene organizzata la gestione del suo stato, tenendo conto dei risultati di cui viene adeguata la successiva gestione del sistema.

Quando si progettano i sistemi tecnici, è necessario prevedere problemi di manutenzione durante il funzionamento previsto. Tra gli altri problemi di progettazione e realizzazione del complesso:

Conformità ai requisiti tecnici specificati;

Rapporto costo-efficacia del complesso, tenendo conto dei test e delle condizioni dell'operazione prevista;

Sviluppo di mezzi tecnici per la manutenzione del supporto complesso e matematico per loro;

Garantire l'idoneità del complesso al lavoro nel collegamento "uomo - macchina", ecc.

Pertanto, già durante la progettazione del complesso, l'attenzione dovrebbe essere concentrata su tutte le questioni note e interconnesse nel loro insieme e non su ciascuna di esse.

È possibile progettare un complesso che soddisfi i requisiti tecnici dati, ma non soddisfi i requisiti economici, i requisiti per la manutenzione e il funzionamento del complesso nel collegamento “uomo-macchina”. Pertanto, il problema della creazione di un complesso deve essere risolto dal punto di vista di un approccio sistematico. L'essenza di questo approccio può essere dimostrata in semplice esempio. Supponiamo di aver selezionato un'auto di ciascuno dei marchi disponibili per la vendita. Quindi ci rivolgiamo a un gruppo di esperti con la richiesta di studiarli e scegliere il miglior carburatore, quindi scegliere il miglior motore, distributore, trasmissione, ecc., fino a raccogliere tutti i pezzi di auto da auto diverse. È improbabile che saremo in grado di assemblare un'auto da queste parti e, se possibile, è improbabile che funzioni bene. Il motivo è che le singole parti non combaciano. Da qui la conclusione: è meglio quando le parti del sistema combaciano bene, anche se singolarmente non funzionano perfettamente, che quando le parti che funzionano perfettamente non combaciano. Questa è l'essenza dell'approccio sistemico.

A volte il miglioramento di una parte del complesso porta ad un degrado specifiche un altro, in modo che il miglioramento sia privo di significato. Un approccio sistematico all'analisi dei fenomeni in esame prevede l'utilizzo di un complesso di diversi metodi matematici, metodi di modellazione ed esperimenti.

Il corso proposto discute la soluzione di problemi particolari di manutenzione di sistemi complessi e dei loro elementi mediante il metodo analitico ed evidenzia le caratteristiche della soluzione di problemi operativi più complessi mediante il metodo della modellizzazione statistica. In pratica, l'implementazione dei metodi ottenuti porterà all'analisi del complesso dal punto di vista di un approccio sistematico.

Le caratteristiche principali di un sistema complesso o dispositivo tecnico (TD) sono le seguenti:

Avere una certa unità di intenti e contribuire allo sviluppo di risultati ottimali dall'insieme esistente di input; l'ottimalità degli output dovrebbe essere valutata secondo un criterio di ottimalità precedentemente sviluppato;

Esecuzione di un gran numero di funzioni diverse che vengono eseguite da molte parti del sistema;

Complessità di funzionamento, cioè una variazione di una variabile comporta una variazione di più variabili e, di regola, in maniera non lineare;

Alto grado di automazione;

Possibilità di descrivere in misura quantitativa la perturbazione che entra nel sistema.

Il funzionamento di un TS complesso è un processo continuo che include una serie di attività che richiedono un impatto pianificato e continuo sul TS per mantenerlo in funzione. Tali attività includono: manutenzione programmata, ripristino dopo un guasto, stoccaggio, preparazione per il funzionamento, ecc. La definizione di funzionamento di cui sopra non copre tutte quelle attività che costituiscono il funzionamento di sistemi complessi. Pertanto, l'operazione in senso lato dovrebbe essere intesa come il processo di utilizzo dell'attrezzatura tecnica per lo scopo previsto e di mantenerla in una condizione tecnicamente valida.

Lo stato delle specifiche tecniche è determinato dalla totalità dei valori delle sue caratteristiche tecniche. Durante il funzionamento, le caratteristiche tecniche del dispositivo cambiano continuamente. Per l'organizzazione dell'operazione, è importante distinguere tra gli stati delle specifiche tecniche che corrispondono a valori estremi o consentiti (di confine) delle caratteristiche tecniche, che corrispondono allo stato di funzionamento, guasto, stato di manutenzione, conservazione, ripristino, ecc. . Ad esempio un motore è funzionante se fornisce la spinta necessaria, purché i valori di tutte le altre caratteristiche rientrino nei limiti stabiliti nella documentazione tecnica. Il motore dovrebbe essere in stato di manutenzione se i suoi valori di prestazione hanno raggiunto i limiti appropriati. In questo caso, il suo utilizzo immediato per lo scopo previsto è impossibile.

Il compito principale della teoria del funzionamento è prevedere scientificamente gli stati di sistemi complessi o specifiche tecniche e sviluppare, utilizzando modelli speciali e metodi matematici per l'analisi e la sintesi di questi modelli, raccomandazioni per organizzarne il funzionamento. Quando si risolve il problema principale del funzionamento, viene utilizzato un approccio statistico-probabilistico per prevedere e controllare gli stati di sistemi complessi e per modellare i processi operativi.

Alcuni problemi della teoria del funzionamento, come la previsione dell'affidabilità delle specifiche tecniche in condizioni operative, l'organizzazione del ripristino delle specifiche tecniche durante l'esecuzione di un'attività, la diagnosi di guasti in sistemi complessi, la determinazione del numero richiesto di elementi di ricambio, ecc., hanno ricevuto uno sviluppo sufficiente nella teoria dell'affidabilità, nella teoria del restauro e nella teoria delle code, nella diagnostica tecnica e nella teoria della gestione dell'inventario.

1. Concetti e definizioni di base

teoria dell'affidabilità

La teoria dell'affidabilità è la scienza dei metodi per garantire e mantenere l'affidabilità nella progettazione, produzione e funzionamento dei sistemi.

La capacità di qualsiasi prodotto o sistema di mantenere le caratteristiche tecniche originali durante il funzionamento è determinata dalla sua affidabilità. Il significato fisico di affidabilità è la capacità delle specifiche tecniche di mantenere le proprie caratteristiche nel tempo.

Le caratteristiche operative sono anche disponibilità all'uso, recuperabilità, parametri di manutenzione. L'affidabilità può essere determinata sia come caratteristica operativa indipendente delle specifiche tecniche, sia come componente di altre caratteristiche operative.

Sotto affidabilità si intende come proprietà delle specifiche tecniche per svolgere determinate funzioni, mantenendo le proprie prestazioni entro determinati limiti per il periodo di tempo richiesto o il tempo di funzionamento richiesto in determinate condizioni operative.

Come risulta dalla definizione, l'affidabilità dipende dalle funzioni che il prodotto svolge nel tempo, durante le quali deve essere assicurata l'esecuzione di tali funzioni, e dalle condizioni operative.

Qualsiasi prodotto ha molti indicatori di prestazione ed è necessario stabilire rigorosamente in ogni caso quando i parametri tecnici o le proprietà della specifica devono essere presi in considerazione per determinarne l'affidabilità.

A questo proposito, il concetto prestazione , che è definito come lo stato del TS, in cui è in grado di svolgere le funzioni specificate con i parametri stabiliti dai requisiti della documentazione tecnica. L'introduzione del concetto di operabilità è necessaria per determinare i parametri tecnici e le proprietà delle specifiche tecniche che determinano le prestazioni di funzioni specificate e i limiti consentiti per la loro modifica.

Dalla definizione di affidabilità discende anche che l'affidabilità consiste nella capacità di una specifica tecnica di mantenere nel tempo le sue caratteristiche tecniche iniziali. Tuttavia, anche il DUT più affidabile non può mantenere le sue specifiche iniziali indefinitamente. Pertanto, non ha senso parlare di affidabilità senza definire un periodo di tempo specifico durante il quale queste caratteristiche dovrebbero essere fornite. Inoltre, l'effettiva affidabilità di ciascuna TU dipende in gran parte dalle condizioni operative. Qualsiasi valore di affidabilità predeterminato è valido solo per condizioni operative specifiche, comprese le modalità di utilizzo delle specifiche.

Nella teoria dell'affidabilità vengono introdotti i concetti di elemento e sistema. La differenza tra loro è puramente condizionale e sta nel fatto che nel determinare l'affidabilità, l'elemento è considerato indivisibile e il sistema è presentato come un insieme di parti separate, l'affidabilità di ciascuna delle quali è determinata separatamente.

I concetti di elemento e sistema sono relativi. Ad esempio, non si può presumere che un aereo sia sempre un sistema e uno dei suoi motori sia un elemento. Un motore può essere considerato un elemento se, nel determinare l'affidabilità, è considerato nel suo insieme. Se è suddiviso nelle sue parti costitutive (camera di combustione, turbina, compressore, ecc.), ognuna delle quali ha un proprio valore di affidabilità, allora il motore è un sistema.

È molto più difficile quantificare o misurare l'affidabilità di una specifica tecnica che misurare una qualsiasi delle sue caratteristiche tecniche. Di norma, viene misurata solo l'affidabilità degli elementi, per i quali vengono eseguiti test speciali, a volte piuttosto complessi e lunghi, o vengono utilizzati i risultati delle osservazioni del loro comportamento durante il funzionamento.

L'affidabilità dei sistemi è calcolata sulla base dei dati sull'affidabilità degli elementi. Come dati di partenza, nel determinare i valori quantitativi di affidabilità, vengono utilizzati eventi che consistono in una violazione dell'operabilità delle specifiche tecniche e sono chiamati guasti.

Sotto rifiuto si intende un evento, dopo il quale il TS cessa di svolgere (parzialmente o completamente) le proprie funzioni. Il concetto di guasto è fondamentale nella teoria dell'affidabilità e la corretta comprensione della sua essenza fisica è la condizione più importante per la soluzione di successo dei problemi di garanzia dell'affidabilità.

In alcuni casi, il sistema continua a svolgere le funzioni specificate, ma con alcuni elementi compaiono violazioni delle caratteristiche tecniche. Questo stato dell'elemento è chiamato fallimento.

Malfunzionamento - lo stato dell'elemento, in cui attualmente non soddisfa almeno uno dei loro requisiti, stabilito sia in relazione ai parametri principali che secondari.

Consideriamo alcuni altri concetti che caratterizzano le qualità operative delle specifiche tecniche. In alcuni casi, è richiesto che l'attrezzatura tecnica non solo funzioni in modo impeccabile per un certo periodo di tempo, ma, nonostante la presenza di guasti durante le interruzioni del funzionamento, mantenga generalmente la capacità di svolgere le funzioni specificate per lungo tempo.

Si chiama la proprietà dei capitolati tecnici di restare operativi con le necessarie interruzioni per manutenzioni e riparazioni fino allo stato limite indicato nella documentazione tecnica durabilità . Gli stati limite delle specifiche tecniche possono essere: guasto, limite di usura, calo di potenza o produttività, diminuzione di precisione, ecc.

Tu può perdere le sue prestazioni non solo durante il funzionamento, ma anche durante la conservazione a lungo termine, a causa dell'invecchiamento. Al fine di enfatizzare la proprietà di TS di mantenere l'operabilità durante lo stoccaggio, viene introdotto il concetto di persistenza, che dà un senso all'affidabilità di TS in condizioni di stoccaggio.

Persistenza è chiamata la proprietà delle specifiche tecniche di avere indicatori di prestazione condizionali durante e dopo il periodo di immagazzinamento e trasporto stabilito nella documentazione tecnica.

Importanti nel determinare le caratteristiche operative delle specifiche tecniche sono i concetti di vita utile, tempo di funzionamento e risorse.

Vita di servizio chiamato la durata calendario di funzionamento delle specifiche tecniche fino al verificarsi dello stato limite specificato nella documentazione tecnica. Sotto tempo di operatività si intende la durata (in ore o cicli) o la quantità di lavoro delle specifiche tecniche (in litri, chilogrammi, t-km, ecc.) fino al verificarsi di un guasto . risorsa è il tempo di funzionamento totale delle specifiche tecniche fino allo stato limite specificato nella documentazione tecnica.

2. Una misura quantitativa dell'affidabilità di sistemi complessi

Per selezionare misure razionali volte a garantire l'affidabilità, è molto importante conoscere gli indicatori quantitativi dell'affidabilità di elementi e sistemi. Una caratteristica delle caratteristiche quantitative dell'affidabilità è la loro natura probabilistico-statistica. Da ciò derivano le caratteristiche della loro definizione e utilizzo. Come dimostra la pratica, lo stesso tipo di specifiche tecniche entrando in funzione, ad esempio, le auto, pur essendo prodotte nello stesso stabilimento, mostrano una diversa capacità di mantenere le proprie prestazioni. Durante il funzionamento, i guasti alle apparecchiature tecniche si verificano nei momenti più imprevisti e imprevisti. Sorge la domanda, ci sono dei modelli nell'aspetto dei fallimenti? Esistere. Solo per stabilirli, è necessario monitorare non una, ma molte apparecchiature tecniche in funzione e per elaborare i risultati delle osservazioni, applicare i metodi della statistica matematica e della teoria della probabilità.

L'uso di stime quantitative dell'affidabilità è necessario quando si risolvono i seguenti problemi:

Prova scientifica dei requisiti per sistemi e prodotti di nuova creazione;

Migliorare la qualità del design;

Creazione di metodi scientifici per testare e monitorare il livello di affidabilità;

Sostanziazione di modi per ridurre i costi economici e ridurre i tempi di sviluppo del prodotto;

Migliorare la qualità e la stabilità della produzione;

Sviluppo dei metodi operativi più efficienti;

Valutazione obiettiva delle condizioni tecniche delle apparecchiature in funzione;

Attualmente, nello sviluppo della teoria dell'affidabilità, ci sono Due direzioni principali :

Progressi tecnologici e miglioramento della tecnologia degli elementi e dei sistemi di produzione;

Uso razionale degli elementi nella progettazione dei sistemi - sintesi dei sistemi per affidabilità.

3. Indicatori quantitativi di affidabilità

elementi e sistemi.

Gli indicatori quantitativi dell'affidabilità di elementi e sistemi includono:

Fattore di affidabilità R G ;

Probabilità di funzionamento senza guasti per un certo tempo P ( t ) ;

Tempo medio per il primo fallimento T cfr per sistemi irrecuperabili;

MTBF t mer per sistemi recuperabili:

Tasso di fallimento λ( t ) ;

Tempo medio di recupero τ cfr ;

μ( t ) ;

Funzione di affidabilità R G ( t ).

Definizioni delle quantità nominate:

R G – probabilità di trovare il prodotto funzionante.

P ( t ) è la probabilità che in un dato periodo di tempo ( t ) il sistema non fallirà.

T cfr è l'aspettativa matematica del tempo di funzionamento del sistema fino al primo guasto.

t mer è l'aspettativa matematica del tempo di funzionamento del sistema tra guasti successivi.

λ( t ) – aspettativa matematica del numero di guasti per unità di tempo; per un semplice flusso di rimbalzo:

λ( t )= 1/ t mer .

τ cfr è l'aspettativa matematica del tempo di ripristino del sistema.

μ( t ) - aspettativa matematica del numero di restauri per unità di tempo:

μ( t ) = 1/ τ cfr.

R G ( t ) – variazione nel tempo dell'affidabilità del sistema.

4. Classificazione dei sistemi ai fini del calcolo dell'affidabilità.

I sistemi ai fini del calcolo dell'affidabilità sono classificati secondo diversi criteri.

1. Secondo le caratteristiche di funzionamento durante il periodo di applicazione:

Sistemi monouso; si tratta di sistemi il cui riutilizzo è impossibile o impraticabile per qualche motivo;

Sistemi riutilizzabili; si tratta di sistemi il cui riutilizzo è possibile e può essere effettuato dopo che il sistema ha svolto le funzioni ad esso assegnate per il precedente ciclo applicativo.

2. Per adattabilità al recupero dopo la comparsa di guasti:

Recuperabili, se le loro prestazioni, perse in caso di guasto, possono essere ripristinate durante il funzionamento;

Non recuperabili, se le loro prestazioni, perse in caso di guasto, non possono essere ripristinate.

3. Sull'attuazione della manutenzione:

Incustodito - sistemi le cui condizioni tecniche non sono controllate durante il funzionamento e non vengono prese misure per garantirne l'affidabilità;

Manutenzione: sistemi le cui condizioni tecniche vengono monitorate durante il funzionamento e vengono adottate misure adeguate per garantirne l'affidabilità.

4. Per tipo di manutenzione eseguita:

Con manutenzione periodica - sistemi in cui le misure per garantire l'affidabilità vengono implementate solo durante la manutenzione programmata e la manutenzione preventiva a intervalli predeterminati Quella ;

Con un periodo di manutenzione casuale - sistemi in cui le misure per garantire l'affidabilità sono implementate a intervalli casuali corrispondenti alla comparsa di guasti o al raggiungimento dello stato limite da parte del sistema;

Con manutenzione combinata - sistemi in cui, in presenza di manutenzioni e riparazioni programmate, si verificano elementi di manutenzione con un periodo casuale.

5. Classificazione dei sistemi per struttura.

Gli indicatori di affidabilità dei sistemi dipendono non solo dagli indicatori di affidabilità degli elementi, ma anche dai metodi di "connessione" degli elementi nel sistema. A seconda del metodo di "connessione" degli elementi nel sistema, gli schemi a blocchi si distinguono: a. seriale (connessione principale); b. parallelo (connessione ridondante); in. combinato (nello schema a blocchi è presente sia una connessione principale che una ridondante di elementi); vedi fig. uno.

Riso. 1. Strutture dei sistemi ai fini del calcolo dell'affidabilità.

La classificazione della struttura del sistema come principale o ridondante non dipende dal posizionamento fisico relativo degli elementi nel sistema, dipende solo dall'influenza dei guasti degli elementi sull'affidabilità dell'intero sistema.

Le strutture principali del sistema sono caratterizzate dal fatto che il guasto di un elemento provoca il guasto dell'intero sistema.

Le strutture di sistema ridondanti sono quelle in cui si verifica un guasto quando tutti o un certo numero di elementi che compongono il sistema si guastano.

Le strutture ridondanti possono essere con ridondanza generale, ridondanza per gruppi di elementi e con ridondanza elemento per elemento (vedi Fig. 2, a., b., c.).

Figura 2. Opzioni di ridondanza del sistema.

L'affiliazione di classificazione del sistema per struttura non è costante, ma dipende dallo scopo del calcolo. Lo stesso sistema può essere primario e ridondante; ad esempio, che "connessione" hanno i motori di un quadrimotore? La risposta è duplice.

Se consideriamo il sistema dal punto di vista di un tecnico che effettua la manutenzione dell'aeromobile, i motori sono "collegati" in serie, perché l'aeromobile non può essere rilasciato al volo se almeno un motore è guasto; quindi, il guasto di un elemento (motore) significa il guasto dell'intero sistema.

Se consideriamo lo stesso sistema in volo, dal punto di vista dei piloti, sarà ridondante, perché. il sistema fallirà completamente se tutti i motori si guastano.

6. Classificazione dei guasti e dei malfunzionamenti di sistemi ed elementi.

I guasti hanno natura diversa e sono classificati secondo diversi criteri. I principali sono i seguenti:

- impatto del fallimento sulla sicurezza del lavoro : pericoloso, sicuro;

- effetto del fallimento sul funzionamento del meccanismo principale : che porta a tempi di fermo; ridurre le prestazioni del meccanismo principale; non comportare tempi di fermo del meccanismo principale;

- natura del ripristino dei guasti : urgente; non urgente; compatibile con il funzionamento del meccanismo principale; incompatibile con il funzionamento del meccanismo principale;

- manifestazione esteriore del fallimento : esplicito (ovvio); implicito (nascosto);

- tempo di ripristino del guasto : breve termine; lungo;

- la natura del fallimento : improvviso; graduale; dipendente; indipendente;

- motivo del fallimento : strutturale; produzione; operativo; errato; naturale;

- tempo di guasto : durante lo stoccaggio e il trasporto; durante il periodo di lancio; prima della prima revisione; dopo la revisione.

Tutti i tipi di guasti elencati sono di natura fisica e sono considerati tecnici.

Oltre a questi, nei sistemi costituiti da elementi autonomi (macchine, meccanismi, dispositivi), possono verificarsi guasti tecnologici.

Tecnologico: si tratta di guasti associati all'esecuzione di singoli elementi di operazioni ausiliarie che richiedono l'interruzione del funzionamento del meccanismo principale del sistema.

I guasti tecnologici si verificano nei seguenti casi:

Esecuzione di operazioni che precedono il ciclo di funzionamento del meccanismo principale del sistema;

Esecuzione di operazioni successive al ciclo del meccanismo principale, ma non compatibili con l'esecuzione di un nuovo ciclo;

Il ciclo di elaborazione del meccanismo principale del sistema è inferiore al ciclo di elaborazione di un elemento ausiliario nel processo tecnologico;

L'operazione tecnologica eseguita da qualsiasi elemento è incompatibile con il funzionamento del meccanismo principale del sistema;

Transizione del sistema in un nuovo stato;

Non conformità delle condizioni operative del sistema alle condizioni specificate nelle caratteristiche del passaporto dei meccanismi del sistema.

7. Dipendenze quantitative di base nel calcolo dei sistemi per l'affidabilità.

7.1. Analisi statistica del funzionamento di elementi e sistemi.

Le caratteristiche qualitative e quantitative dell'affidabilità del sistema sono ottenute a seguito dell'analisi di dati statistici sul funzionamento di elementi e sistemi.

Quando si determina il tipo di legge di distribuzione di una variabile casuale, che include intervalli di funzionamento senza guasti e tempo di ripristino, i calcoli vengono eseguiti nella sequenza:

Preparazione di dati sperimentali; tale operazione consiste nel fatto che le fonti primarie sul funzionamento di sistemi ed elementi vengono analizzate per individuare dati chiaramente errati; il rad statistico è rappresentato come un rad variazionale, cioè posizionato quando la variabile casuale aumenta o diminuisce;

Costruzione di un istogramma di una variabile casuale;

Approssimazione della distribuzione sperimentale per dipendenza teorica; verifica della correttezza dell'approssimazione della distribuzione sperimentale da parte di quella teorica utilizzando i criteri della bontà di adattamento (Kolmogorov, Pearson, omega-square, ecc.).

Come mostrano le osservazioni fatte in vari campi della tecnologia, il flusso di guasti e ripristino è il più semplice, ad es. ha ordinario, stazionario e nessun effetto collaterale.

L'affidabilità dei sistemi complessi è soggetta, di regola, a una legge esponenziale, caratterizzata da dipendenze:

Probabilità di funzionamento senza guasti:

Funzione di distribuzione del tempo di attività:

Densità di distribuzione del tempo di attività:

f(t)

Queste dipendenze corrispondono al flusso di guasto più semplice e sono caratterizzate da costanti:

Tasso di fallimento λ( t ) = cost ;

Intensità di recupero μ( t ) = cost ;

MTBF t mer = 1/λ( t ) = cost ;

I tempi di recupero τ cf = 1/μ( t ) = cost .

Opzioni λ( t ), t mer ; μ( t ) e τ cfr - ottenuto come risultato dell'elaborazione di una serie variazionale mediante osservazione cronometrica del funzionamento di elementi e sistemi.

7.2. Calcolo del coefficiente di affidabilità degli elementi.

Il coefficiente di affidabilità dell'elemento è determinato in base ai dati dell'elaborazione statistica delle serie di variazione secondo le formule:

o (1)

così come in termini di tassi di guasto e ripristino λ( t ) e μ( t ) :

. (2)

Nei sistemi di trasporto industriale, si dovrebbe distinguere tra guasti tecnici e tecnologici. Di conseguenza, le caratteristiche dell'affidabilità degli elementi in termini tecnici e tecnologici sono i coefficienti di tecnico r t io e tecnologico rci affidabilità degli elementi. L'affidabilità dell'elemento nel suo insieme è determinata dalla dipendenza:

r G io = r t io · rci . (3)

7.3. Calcolo dell'affidabilità tecnica del sistema.

L'affidabilità del sistema principale (un sistema di elementi collegati in serie) è determinata in presenza di soli guasti tecnici dalla dipendenza:

con elementi altrettanto affidabili:

dove n è il numero di elementi collegati in serie nel sistema;

Quando si calcolano gli indicatori quantitativi di strutture ridondanti e combinate di sistemi, è necessario conoscere non solo la loro affidabilità, ma anche l'inaffidabilità dell'elemento; perché affidabilità r io e inaffidabilità q io elemento costituiscono la somma totale delle probabilità pari a uno, quindi:

q io =(1 - r io ) . (6)

L'inaffidabilità di un sistema ridondante (con collegamento in parallelo di elementi) è definita come la probabilità che tutti gli elementi del sistema si siano guastati, ovvero:

(7)

L'affidabilità, rispettivamente, è determinata dalla dipendenza:

(8)

Oppure, con elementi altrettanto affidabili

, (9)

dove m - il numero di elementi di ricambio.

Livello ( m + 1) quando si calcola l'affidabilità del sistema, si spiega con il fatto che nel sistema un elemento è obbligatorio e il numero di elementi di riserva può variare da 1 a m .

Come già notato, la ridondanza nei sistemi combinati può essere elemento per elemento, gruppo di elementi ed elemento per elemento. Gli indicatori di affidabilità del sistema dipendono dal tipo di ridondanza nel sistema combinato. Considera queste opzioni vari modi sistema di sviluppo.

L'affidabilità dei sistemi combinati ridondanti con ridondanza generale (ridondanza di sistema) è determinata dalla dipendenza:

(10)

con elementi ugualmente affidabili (quindi sottosistemi):

(11)

L'affidabilità dei sistemi combinati con ridondanza per gruppi di elementi è determinata in modo sequenziale; in primo luogo, viene determinata l'affidabilità dei sottosistemi ridondanti, quindi l'affidabilità del sistema dei sottosistemi collegati in serie.

L'affidabilità dei sistemi combinati con ridondanza elemento per elemento (separata) è determinata in modo sequenziale; in primo luogo, viene determinata l'affidabilità degli elementi di blocco (un elemento riservato da uno, due, ecc. fino a m elementi), quindi - l'affidabilità del sistema di elementi a blocchi collegati in serie.

L'affidabilità di un elemento di blocco è pari a:

; (12)

R a j per la ridondanza elemento per elemento è:

; (13)

o con elementi ugualmente affidabili:

(14)

Tenere conto esempio calcolare l'affidabilità di un sistema senza ridondanza e con varie forme del suo sviluppo (ridondanza).

Dato un sistema composto da quattro elementi (vedi Fig. 1.):

	r 1 = 0,95		r 2 = 0,82		r 3 = 0,91		r 4 = 0,79
	r 1 = 0,95		r 2 = 0,82		r 3 = 0,91		r 4 = 0,79

Figura 1. Schema a blocchi del sistema (di base).

Affidabilità del sistema principale:

0,95 0,82 0,91 0,79 = 0,560.

L'affidabilità del sistema combinato con ridondanza totale (di sistema) sarà (vedi Fig. 2):

r 1 = 0,95

r 2 = 0,82

r 3 = 0,91

r 4 = 0,79

r 1 = 0,95

r 2 = 0,82

r 3 = 0,91

r 4 = 0,79

Figura 2. Schema a blocchi di un sistema combinato con ridondanza del sistema.

1- (1- 0,560) 2 = 1 – 0,194 = 0,806.

L'affidabilità di un sistema combinato quando ridondante per gruppi di elementi dipenderà da come gli elementi sono raggruppati; nel nostro esempio, raggruppiamo gli elementi come segue (vedi Fig. 3):

r 1 = 0,95

r 2 = 0,82

r 3 = 0,91

r 4 = 0,79

r 1 = 0,95

r 2 = 0,82

r 3 = 0,91

r 4 = 0,79

Figura 3. Schema a blocchi di un sistema combinato quando ridondante per gruppi di elementi.

Affidabilità del primo sottogruppo R o1 dalla 1a e 2a serie gli elementi collegati saranno pari a:

0,95 0,82 = 0,779;

Affidabilità dell'elemento di blocco del primo sottogruppo:

= 1- (1- 0,779) 2 = 0,951.

Affidabilità del secondo sottogruppo R operazione degli elementi collegati in serie 3° e 4° sarà pari a:

0,91 0,79 = 0,719.

Affidabilità dell'elemento di blocco del secondo sottogruppo:

= 1 – (1 – 0,719) 2 = 0,921.

Affidabilità del sistema R ks di due sottosistemi collegati in serie sarà uguale a:

0,951 0,921 = 0,876.

Affidabilità del sistema combinato R a j con ridondanza elemento per elemento, è uguale al prodotto dell'affidabilità degli elementi-blocco, ciascuno costituito da un elemento del sistema (vedi Fig. 4)

r 1 = 0,95

r 2 = 0,82

r 3 = 0,91

r 4 = 0,79

r 1 = 0,95

r 2 = 0,82

r 3 = 0,91

r 4 = 0,79

Figura 4. Schema a blocchi di un sistema combinato con ridondanza elemento per elemento.

L'affidabilità di un elemento di blocco è determinata dalla formula:

;

Per il primo elemento: rj 1 = 1 – (1 – 0,95) 2 = 0,997;

Per il secondo elemento: rj 2 = 1 – (1 – 0,82) 2 = 0,968;

Per il terzo elemento: rj 3 = 1 – (1 – 0,91) 2 = 0, 992;

Per il quarto elemento: rj 4 = 1 – (1 – 0,79) 2 = 0,956.

Per un sistema di elementi di blocco collegati in serie:

0,997 0,968 0,992 0,956 = 0,915.

Come mostra l'esempio di calcolo, maggiore è il numero di connessioni tra gli elementi del sistema, maggiore è la sua affidabilità.

7.4. Calcolo della disponibilità tecnica del sistema.

I parametri di prontezza del sistema in presenza di guasti tecnici e tecnologici sono determinati dalla formula:

dove r G io – affidabilità tecnica dell'elemento;

rci – affidabilità tecnologica dell'elemento;

r G io - affidabilità generalizzata dell'elemento.

Quando si riservano elementi, il cambiamento di affidabilità tecnica e tecnologica avviene in modi diversi: tecnico - secondo uno schema moltiplicativo, tecnologico - secondo uno schema additivo, mentre l'affidabilità tecnologica massima può essere pari a uno.

Quindi, con una doppia ridondanza dell'elemento, otteniamo la sua affidabilità dell'elemento di blocco:

Con un numero arbitrario di elementi di riserva m:

dove m è il numero di elementi di riserva.

La prontezza dei sistemi combinati è determinata in modo simile alla definizione di affidabilità in presenza di soli guasti tecnici, ad es. viene determinata la prontezza degli elementi del blocco e, in base ai loro indicatori, la prontezza dell'intero sistema.

7. Formazione della struttura ottima del sistema.

Come mostrano i risultati dei calcoli, con lo sviluppo della struttura del sistema, la sua affidabilità si avvicina asintoticamente all'unità, mentre il costo di formazione del sistema aumenta linearmente. Poiché le prestazioni operative del sistema sono il prodotto della sua affidabilità per le prestazioni nominali (passaporto), l'aumento superiore dei costi nella formazione del sistema con un rallentamento della crescita della sua affidabilità porterà al fatto che i costi per unità delle prestazioni aumenterà e ulteriori sviluppi struttura del sistema diventerà economicamente impraticabile. Pertanto, la soluzione della questione dell'opportuna affidabilità del sistema è un problema di ottimizzazione.

La funzione obiettivo dell'ottimizzazione del sistema ha la forma:

dove è il costo totale del sistema; - raggiunto sulla base di tali costi, il fattore di disponibilità del sistema combinato.

ESEMPIO Condizioni iniziali: il sistema di visualizzazione principale è impostato (vedi figura):

Figura 5. Struttura del sistema principale, indicatori di affidabilità

elementi e valori condizionali degli elementi.

È necessario determinare la molteplicità ottimale di ridondanza del terzo elemento del sistema (gli altri elementi non sono ridondanti).

Decisione:

1. Determinare l'affidabilità del sistema principale:

0,80 0,70 0,65 0,90 = 0,328.

2. Determinare il costo del sistema principale:

C o \u003d\u003d 20 + 30 + 12 + 50 \u003d 112 c.u.

3. Determiniamo i costi unitari per il raggiungimento di questo fattore di disponibilità del sistema principale:

Ministero dell'Istruzione e della Scienza della Federazione Russa

Istituzione scolastica statale

istruzione professionale superiore

"Università tecnica statale di Omsk"

A. V. Fedotov, N. G. Skabkin

Fondamenti di teoria dell'affidabilità e diagnostica tecnica

Note di lettura

Casa editrice OmSTU

UDC 62-192+681.518.54

BBC 30.14 + 30.82

Revisori: n. S. Galdin, il dottor Sci. Scienze, prof. PttMiG SibAdi; Yu. P. Kotelevsky, Ph.D. Tech. Scienza, gen. Direttore di OOO "adl-Omsk"

Fedotov, A.V.

F34 Fondamenti di teoria dell'affidabilità e diagnostica tecnica: dispense / A. V. Fedotov, N. G. Skabkin. - Omsk: Casa editrice di OmGTU, 2010. - 64 p.

Vengono considerati i concetti di base della teoria dell'affidabilità, le caratteristiche qualitative e quantitative dell'affidabilità. Vengono presi in considerazione i fondamenti matematici della teoria dell'affidabilità, i calcoli degli indicatori di affidabilità, i concetti di base, le definizioni e i compiti della diagnostica tecnica.

L'abstract può essere utilizzato sia per il consolidamento pratico del materiale teorico nel corso "Diagnostica e affidabilità dei sistemi automatizzati" per studenti a tempo pieno, sia per l'auto-preparazione degli studenti della corrispondenza e della didattica a distanza.

Pubblicato per decisione del consiglio di redazione ed editoria

Università tecnica statale di Omsk

UDC 62-192+681.518.54

BBC 30.14 + 30.82

Università tecnica", 2010

Caratteristiche generali dell'affidabilità come scienza

L'emergere della tecnologia e il suo diffuso utilizzo nei processi produttivi ha reso rilevante la questione della sua efficacia. L'efficienza nell'uso delle macchine è legata alla loro capacità di svolgere in modo continuativo ed efficiente le funzioni loro assegnate. Tuttavia, a causa di guasti o malfunzionamenti, la qualità del funzionamento delle macchine diminuisce, ci sono tempi di fermo forzati nel loro lavoro, sono necessarie riparazioni per ripristinare la capacità lavorativa e le caratteristiche tecniche richieste delle macchine.

Queste circostanze hanno portato all'emergere del concetto di affidabilità delle macchine e di altri mezzi tecnici. Il concetto di affidabilità è associato alla capacità di uno strumento tecnico di svolgere le funzioni ad esso assegnate nei tempi richiesti e con la qualità richiesta. Fin dai primi passi nello sviluppo della tecnologia, il compito era quello di realizzare un dispositivo tecnico tale da funzionare in modo affidabile. Con lo sviluppo e la complicazione della tecnologia, il problema della sua affidabilità è diventato più complicato e sviluppato. Per risolverlo, è stato necessario sviluppare le basi scientifiche di una nuova direzione scientifica: la scienza dell'affidabilità.

L'affidabilità caratterizza la qualità dei mezzi tecnici. La qualità è un insieme di proprietà che determinano l'idoneità di un prodotto all'uso previsto e alle sue proprietà di consumo. L'affidabilità è una proprietà complessa di un oggetto tecnico, che consiste nella sua capacità di svolgere determinate funzioni, pur mantenendo le sue caratteristiche principali entro i limiti stabiliti. Il concetto di affidabilità include funzionamento senza guasti, durata, manutenibilità e sicurezza.

Lo studio dell'affidabilità come indicatore qualitativo che caratterizza un dispositivo tecnico ha portato all'emergere della scienza "Affidabilità". L'oggetto della ricerca scientifica è lo studio delle cause che causano i guasti degli oggetti, la determinazione dei modelli a cui obbediscono, lo sviluppo di metodi per la misurazione quantitativa dell'affidabilità, i metodi di calcolo e di verifica, lo sviluppo di modi e mezzi per migliorare affidabilità.

Distinguere tra la teoria generale dell'affidabilità e teorie applicate affidabilità. La teoria generale dell'affidabilità ha tre componenti:

1. Teoria matematica dell'affidabilità. Definisce i modelli matematici che regolano i guasti e i metodi per la misurazione quantitativa dell'affidabilità, nonché i calcoli ingegneristici degli indicatori di affidabilità.

2. Teoria statistica dell'affidabilità. Elaborazione di informazioni statistiche sull'affidabilità. Caratteristiche statistiche di affidabilità e pattern di guasto.

3. Teoria fisica dell'affidabilità. Studio dei processi fisici e chimici, cause fisiche dei guasti, effetto dell'invecchiamento e resistenza dei materiali sull'affidabilità.

Le teorie applicate dell'affidabilità sono sviluppate in un campo specifico della tecnologia in relazione agli oggetti di questo campo. Ad esempio, esiste una teoria dell'affidabilità dei sistemi di controllo, una teoria dell'affidabilità dei dispositivi elettronici, una teoria dell'affidabilità delle macchine, ecc.

L'affidabilità è correlata all'efficienza (ad es. rapporto costo-efficacia) della tecnica. L'insufficiente affidabilità dei mezzi tecnici comporta:

ridotta produttività a causa dei tempi di fermo dovuti a guasti;

diminuzione della qualità dei risultati dell'utilizzo dei mezzi tecnici a causa del deterioramento delle sue caratteristiche tecniche a causa di malfunzionamenti;

il costo delle riparazioni di apparecchiature tecniche;

perdita della regolarità di ottenimento del risultato (ad esempio, diminuzione della regolarità del trasporto dei veicoli);

diminuzione del livello di sicurezza nell'uso dei mezzi tecnici.

La diagnostica è direttamente correlata all'affidabilità. Diagnostica - la dottrina dei metodi e dei principi di riconoscimento e diagnosi delle malattie. Diagnostica tecnica considera le problematiche relative alla valutazione dello stato attuale dei sistemi tecnici. Il compito della diagnostica è identificare e prevenire i guasti emergenti dei mezzi tecnici al fine di aumentarne l'affidabilità complessiva.

Il processo di diagnostica tecnica prevede la presenza di un oggetto diagnostico, strumenti diagnostici e un operatore umano. Nel processo di diagnostica, vengono eseguite operazioni di misurazione, controllo e logiche. Queste operazioni vengono eseguite dall'operatore tramite strumenti diagnostici al fine di determinare lo stato attuale dello strumento tecnico. I risultati della valutazione vengono utilizzati per decidere l'ulteriore utilizzo dei mezzi tecnici.

La valutazione dell'indicatore di affidabilità sono i valori numerici degli indicatori determinati dai risultati delle osservazioni di oggetti in condizioni operative o test speciali di affidabilità. Quando si determinano gli indicatori di affidabilità, sono possibili due opzioni: è noto il tipo di legge di distribuzione del tempo di funzionamento ...

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TEST

"Fondamenti di teoria dell'affidabilità e diagnostica"

Esercizio

Secondo i risultati dei test di affidabilità dei prodotti secondo il piano [ Nvz ] ha ottenuto i seguenti dati iniziali per la valutazione degli indicatori di affidabilità:
- 5 valori campione di tempo al guasto (unità: mille ore): 4,5; 5.1; 6.3; 7.5; 9.7.
- 5 valori campione di tempo di funzionamento prima della censura (ovvero, 5 prodotti sono rimasti in condizioni di lavoro entro la fine dei test): 4,0; 5.0; 6.0; 8.0; 10.0.

Definire:

- stima puntuale del tempo medio al fallimento;

- con probabilità di confidenza limiti di confidenza inferiori e;
- tracciare i seguenti grafici in scala:

funzione di distribuzione;

probabilità di funzionamento senza guasti;

limite di confidenza superiore;

limite di confidenza inferiore.

introduzione

La parte di calcolo del lavoro pratico contiene una valutazione degli indicatori di affidabilità in base ai dati statistici forniti.

Quando si determinano gli indicatori di affidabilità, sono possibili due opzioni:

La forma della legge di distribuzione del tempo di funzionamento è nota;

La forma della legge sulla distribuzione del tempo di funzionamento non è nota.

Nel primo caso si utilizzano metodi di valutazione parametrici, in cui si stimano prima i parametri della legge di distribuzione, che sono inclusi nella formula di calcolo dell'indicatore, quindi si determina l'indicatore di affidabilità in funzione dei parametri stimati dell'indicatore legge di distribuzione.

Nel secondo caso si utilizzano metodi non parametrici, in cui gli indicatori di affidabilità sono valutati direttamente dai dati sperimentali.

BREVI INFORMAZIONI TEORICHE

Gli indicatori quantitativi dell'affidabilità del materiale rotabile possono essere determinati da dati statistici rappresentativi sui guasti ottenuti durante il funzionamento o a seguito di prove speciali, stabiliti tenendo conto delle caratteristiche della struttura, della presenza o assenza di riparazioni e di altri fattori.

Il metodo di campionamento può essere utilizzato in due modi:

Selezione casuale semplice;

Selezione casuale per gruppi tipici.

La suddivisione della popolazione campione in gruppi tipici (ad esempio, per modelli di cabinovie, per anni di costruzione, ecc.) consente di aumentare la precisione nella stima delle caratteristiche dell'intera popolazione.

Quando si calcola una stima, di solito si cerca di scegliere un modo che sia coerente, imparziale ed efficiente. Coerente è chiamata stima, che, con l'aumento del numero di oggetti di osservazione, converge in probabilità al valore vero dell'indicatore (condizione 1).

Una stima è detta imparziale, la cui aspettativa matematica è uguale al valore vero dell'indicatore di affidabilità (condizione 2).

Una stima si dice efficace se la sua varianza è la più piccola rispetto alle varianze di tutte le altre stime (condizione 3).

Se le condizioni (2) e (3) sono soddisfatte solo per N tendendo a zero, allora tali stime sono dette asintoticamente imparziali e asintoticamente efficienti, rispettivamente.

Coerenza, imparzialità ed efficienza sono caratteristiche qualitative delle stime. Le condizioni (1)-(3) consentono un numero finito di oggetti N le osservazioni scrivono solo un'uguaglianza approssimativa

a~â(N )

Pertanto, la stima dell'indicatore di affidabilità â( N ), calcolato da un insieme campione di oggetti volume N viene utilizzato come valore approssimativo dell'indicatore di affidabilità per l'intera popolazione. Tale stima è chiamata stima puntuale.

I dati iniziali per la valutazione degli indicatori di affidabilità sono determinati dal piano di osservazione. I dati iniziali per il piano ( N V Z ) sono:

Valori selettivi del tempo al fallimento;

Valori selezionati delle ore di funzionamento delle macchine rimaste operative durante il periodo di osservazione.

Il tempo di funzionamento delle macchine (prodotti) che sono rimaste in funzione durante i test è chiamato tempo di funzionamento prima della censura.

La censura (cutoff) a destra è un evento che porta alla cessazione dei test o delle osservazioni operative di un oggetto prima che si verifichi un guasto (stato limite).

I motivi della censura sono:

Variazione all'inizio e (o) alla fine del collaudo o del funzionamento dei prodotti;

Recesso dal collaudo o dal funzionamento di alcuni prodotti per motivi organizzativi o per guasti di componenti la cui affidabilità non è oggetto di indagine;

Trasferimento di prodotti da una modalità applicativa all'altra durante il collaudo o il funzionamento;

La necessità di valutare l'affidabilità prima del guasto di tutti i prodotti oggetto di studio.

Il tempo di funzionamento prima della censura è il tempo di funzionamento dell'oggetto dall'inizio del test all'inizio della censura. Un campione i cui elementi sono i valori del tempo al fallimento e prima della censura è chiamato campione censurato.

Un campione censurato singolarmente è un campione censurato in cui i valori di tutti i tempi di funzionamento prima della censura sono uguali e non inferiori al tempo massimo di guasto. Se i valori del tempo prima della censura nel campione non sono uguali tra loro, tale campione viene ripetutamente censurato.

Valutazione degli indicatori di affidabilità mediante METODO NON PARAMETRICO

1 . Il tempo al fallimento e il tempo alla censura sono disposti in una serie variazionale generale in ordine di tempo non decrescente (il tempo alla censura è contrassegnato *): 4,0*; 4,5; 5,0*; 5,1; 6,0*; 6,3; 7,5; 8,0*; 9,7; 10,0*.

2 . Calcoliamo le stime puntuali della funzione di distribuzione per il tempo di funzionamento secondo la formula:

dove è il numero di prodotti lavorabili j esimo fallimento nella serie di variazioni.

3. Calcoliamo una stima puntuale del tempo medio al guasto utilizzando la formula:

dove;

Mille ora.

4. La stima puntuale del tempo di attività per le ore di funzionamento, migliaia di ore, è determinata dalla formula:

dove;

5. Calcoliamo le stime puntuali utilizzando la formula:

6. Sulla base dei valori calcolati costruiamo grafici delle funzioni di distribuzione del tempo di funzionamento e della funzione di affidabilità.

7. Il limite di confidenza inferiore per il tempo medio al fallimento è calcolato dalla formula:

Dove è il quantile della distribuzione normale corrispondente alla probabilità. Accettato secondo la tabella a seconda del livello di confidenza.

Secondo la condizione dell'assegnazione, la probabilità di confidenza. Selezioniamo il valore corrispondente dalla tabella.

Mille ora.

8 .I valori del limite di confidenza superiore per la funzione di distribuzione saranno calcolati dalla formula:

dove è il quantile chi quadrato della distribuzione con il numero di gradi di libertà. Accettato secondo la tabella a seconda del livello di confidenza q .

Le parentesi graffe nell'ultima formula significano prendere la parte intera del numero racchiuso tra queste parentesi.

Per;
per;
per;
per;
per.

9. I valori del limite di confidenza inferiore della probabilità di funzionamento senza guasti sono determinati dalla formula:

10. Il limite di confidenza inferiore della probabilità di funzionamento senza guasti per un dato tempo di funzionamento di migliaia di ore è determinato dalla formula:

dove; .

Rispettivamente

11. Sulla base dei valori calcolati costruiamo grafici delle funzioni del limite di confidenza superiore e del limite di confidenza inferiore, che sono gli stessi dei modelli di stime puntuali e

CONCLUSIONE SUL LAVORO ESEGUITO

Quando si studiano i risultati dei test di affidabilità dei prodotti secondo il piano [ Nvz ] sono stati ottenuti i valori dei seguenti indicatori di affidabilità:

Stima puntuale del tempo medio al guasto migliaia di ore;
- una stima puntuale della probabilità di mancato funzionamento per mille ore di funzionamento;
- con probabilità di confidenza inferiori limiti di confidenza migliaia di ore e;

Sulla base dei valori trovati della funzione di distribuzione, della probabilità di funzionamento senza guasti, del limite di confidenza superiore e del limite di confidenza inferiore, vengono costruiti i grafici.

Sulla base dei calcoli eseguiti, è possibile risolvere problemi simili che gli ingegneri devono affrontare nella produzione (ad esempio, quando si utilizzano vagoni su una ferrovia).

Bibliografia
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io. Fondamenti di teoria dell'affidabilità e diagnostica.

1. Sistemi per il mantenimento delle condizioni di lavoro delle autovetture. L'essenza del sistema preventivo pianificato è che le azioni preventive vengono eseguite con la forza senza concordare l'effettiva necessità e i malfunzionamenti e i guasti vengono eliminati quando si verificano. Durante il PPR, sono previste corse dal 1° impatto ad un altro dello stesso tipo.

Il sistema PPR prevede le seguenti tipologie di azioni preventive: EO: lavaggio (cosmetico e di approfondimento), rifornimento Zh., lucidatura, installazione picchetti, igienizzazione interni di furgoni e ambulanze. TO-1: è standardizzato rigorosamente dopo 4-5 mila chilometri, compresi i lavori: fissaggio - serraggio periodico delle connessioni filettate; lubrificanti, compreso il cambio dell'olio nel basamento; semplice lavoro di regolazione a basso volume (tensione della cinghia del ventilatore). TO-2: incl. tutti i lavori relativi a TO-1 + lavori di adeguamento necessari. CO: 2 volte l'anno. È prevista la sostituzione di oli stagionali, pneumatici, batterie, lacune nelle candele. Il lavoro è determinato dal "Regolamento su MOT e TR".

Vantaggi: 1) È necessario a un livello di istruzione basso; 2) Puoi predeterminare la quantità di lavoro, distribuirla per giorno della settimana. Contro: 1) le raccomandazioni sono sviluppate sulla base dei risultati medi dell'osservazione; 2) il sistema richiede di eseguire lavori a volte senza la loro necessità.

2. Calcolo dell'affidabilità di un'auto con collegamento seriale e parallelo di elementi. Un sistema complesso è inteso come un oggetto che svolge determinate funzioni, che possono essere suddivise in elementi, ognuno dei quali svolge anche determinate funzioni e interagisce con altri elementi. Gli elementi possono avere una varietà di parametri di output, che, dal punto di vista dell'affidabilità, possono essere suddivisi in tre gruppi (tipi): XI - parametri, la cui modifica, andando oltre i livelli di indicatori stabiliti, comporta una perdita di operatività dell'elemento e del sistema; X2 - parametri coinvolti nella formazione dei parametri di uscita dell'intero sistema, dai quali è difficile giudicare il guasto dell'elemento; HZ - parametri che influenzano le prestazioni di altri elementi allo stesso modo in cui cambiano le condizioni esterne del sistema. Per maggiore chiarezza sulle possibili tipologie di parametri di uscita, un sistema di due elementi (ad esempio un motore) può essere rappresentato da uno schema a blocchi B riportato in Fig. 18 schema per il sistema di alimentazione XI- questa è la portata del getto di carburante (se il getto è intasato e non viene fornito carburante, il sistema di alimentazione si guasta e il motore si guasta), X2 - questa è l'usura del getto del carburante (l'efficienza del carburante dell'auto sta peggiorando), HZ - una miscela ricca provocherà il surriscaldamento del motore e ostacolerà il funzionamento del sistema di raffreddamento. A sua volta, le scarse prestazioni del sistema di raffreddamento portano al surriscaldamento del motore e alla formazione di blocchi di vapore nel sistema di alimentazione: questo HZ per l'elemento n. 2, il cattivo funzionamento del termostato ritarda il riscaldamento del motore, il che porta a una diminuzione dell'efficienza del carburante dell'auto - questo x2, una cinghia rotta porta al guasto del sistema di raffreddamento e al guasto del veicolo - questo è XI per l'elemento #2. Nei sistemi reali complessi, gli elementi possono avere tutti e tre i tipi di output o meno (uno o due). Ciò dipende in gran parte dal grado di smembramento del sistema in elementi. Nell'esempio considerato, il sistema di alimentazione e il sistema di raffreddamento sono essi stessi sistemi complessi. L'auto è un sistema molto complesso che può essere suddiviso in gran numero elementi. Quando si analizza l'affidabilità di un sistema così complesso, è utile dividere i suoi elementi in gruppi; 1. Elementi, il cui guasto praticamente non influisce sulle prestazioni dell'auto (danni alla tappezzeria, corrosione dell'ala). Il fallimento di tali elementi è generalmente considerato isolato dal sistema. 2. Elementi, le cui prestazioni praticamente non cambiano nel periodo di tempo o tempo di funzionamento considerato (per un'auto inviata alla raccolta, non ha senso tenere conto del cambiamento nello stato della scatola del cambio). 3. Elementi il cui recupero non richiede un investimento di tempo significativo e, in pratica, non riduce le prestazioni della vettura (tensione cinghia della ventola). 4. Elementi i cui guasti portano al guasto dell'auto e ne regolano l'affidabilità. A causa del fatto che il funzionamento dell'auto è associato all'esecuzione di vari compiti in condizioni operative diseguali, l'assegnazione di elementi a questi gruppi può essere problematica (l'avaria del tergicristallo con tempo asciutto e buono non porta al guasto dell'auto e in caso di pioggia e fanghiglia - porta al fallimento). A seconda della natura dell'impatto sull'affidabilità di un sistema complesso, i suoi elementi possono essere considerati collegati in serie o in parallelo (per analogia con l'inclusione di lampadine in una ghirlanda). In questo caso, il vero diagramma strutturale del sistema dovrebbe essere rappresentato da un diagramma strutturale di affidabilità. Diamo un esempio di uno schema a blocchi di un assieme di cuscinetti, costituito dai seguenti elementi; 1 - albero, 2 - cuscinetto, 3 - alloggiamento del cuscinetto, 4 - viti che fissano il coperchio del cuscinetto (4 pezzi), 5 coperchio del cuscinetto. Se il guasto dell'elemento porta al guasto del sistema, allora possiamo presumere che l'elemento sia collegato in serie. Se il sistema continua a funzionare quando l'elemento si guasta, l'elemento è connesso in parallelo. In linea con questo schema strutturale l'assieme di cuscinetti avrà il primo elemento, tuttavia, con un aumento del tempo di funzionamento a un valore di 2, la probabilità di guasto del secondo elemento può aumentare notevolmente. Il terzo elemento ai valori considerati del tempo di funzionamento rimane praticamente senza problemi. Quindi, per aumentare l'affidabilità di un sistema costituito da elementi collegati in serie, è necessario innanzitutto aumentare l'affidabilità degli elementi “più deboli”. Aumentare ugualmente la risorsa media di tutti gli elementi del sistema è inappropriato.

3. Concetti di base, definizioni, proprietà e indicatori di affidabilità. Durante il funzionamento dell'auto, la sua qualità di solito si deteriora a causa di cambiamenti nelle prestazioni. L'affidabilità è una proprietà della qualità, poiché si manifesta solo per un lungo periodo di tempo. L'affidabilità è espressa da quattro parametri: a) funzionamento senza guasti - la proprietà di un oggetto di mantenere ininterrottamente uno stato di lavoro per un certo tempo, gli indicatori sono il tempo medio tra i guasti; b) durabilità - la proprietà dell'oggetto di mantenere l'operabilità allo stato limite con le interruzioni necessarie per la manutenzione, gli indicatori sono la vita media di servizio, risorsa media; c) manutenibilità - la proprietà dell'oggetto, che consiste nella sua adattabilità alla rilevazione, eliminazione di guasti e malfunzionamenti, gli indicatori sono la frequenza della manutenzione, l'intensità di lavoro specifica, il numero di strumenti utilizzati; d) persistenza: la proprietà di un oggetto di mantenere gli indicatori di qualità stabiliti durante lo stoccaggio, il trasporto, gli indicatori sono la durata di conservazione media e percentuale gamma. I termini e concetti principali sono: a) fallimento: un cambiamento in uno o più indicatori dei parametri specificati di un oggetto, che lo porta a uno stato inutilizzabile; b) malfunzionamento: uno stato in cui un oggetto non soddisfa almeno uno dei requisiti della documentazione normativa e tecnica; c) fallimento - un fallimento autorigenerante. Per origine o cause di accadimento, guasti e malfunzionamenti si dividono in tre tipi: a) strutturali, produttivi e operativi.

4. Processi di modifica delle proprietà dei materiali strutturali che influiscono sull'affidabilità dell'auto. Un'ampia varietà di materiali viene utilizzata nella costruzione di un'auto: vari metalli, plastica, gomma, tessuti, vetro. Con l'uso dell'auto, anche le proprietà dei materiali strutturali cambiano in modo molto diverso. Considera i processi più significativi: Ammorbidimento termico- caratteristica di metalli e altri materiali. Con un aumento della temperatura per diversi metalli, le loro caratteristiche di resistenza (resistenza allo snervamento) diminuiscono più o meno. Ad esempio, quando il motore si surriscalda, i ponti tra le fasce elastiche possono rompersi sui pistoni. Fatica- rammollimento dei metalli sotto carichi ciclici, con conseguente distruzione di parti sotto sforzo. Le fonti dei carichi ciclici possono essere le condizioni del funzionamento naturale della parte (ad esempio, quando l'ingranaggio è in funzione, il dente prende il carico, poi “riposa”, riprende il carico, ecc.), carichi di vibrazione, ecc. . Corrosione intergranulare - questo è il processo di diffusione (perdita) di ossigeno nel reticolo cristallino del metallo. Questo processo riduce la resistenza alla fatica delle parti. Idrogenazione - Questo è il processo di diffusione dell'idrogeno nel reticolo cristallino dei metalli, che porta ad un aumento della fragilità e una diminuzione della resistenza a fatica della parte. Il prelievo di idrogeno può verificarsi quando i rivestimenti galvanici delle parti vengono violati dal regime. Adsorbimento intercristallino (effetto Rehbinder) Questo è il processo di rammollimento delle parti dovuto all'azione di incuneamento delle molecole che entrano in fessure o intagli.

La modifica delle proprietà dei materiali non metallici è molto varia e dovrebbe essere considerata separatamente in ogni caso specifico.

5. Elaborazione dei risultati delle prove troncate della durabilità di parti e assiemi. L'aspetto di questa tecnica è dovuto ai lunghi momenti di osservazione dei fallimenti e al desiderio di ottenere il risultato il prima possibile. Quando si elaborano test troncati, viene prima costruita una curva di probabilità di guasto e da essa vengono ricavate le caratteristiche numeriche (risorsa media o risorsa percentuale gamma). Senza una diminuzione significativa dell'accuratezza nella determinazione della risorsa media, i test di durata delle auto possono essere interrotti (troncati) dopo il fallimento di 60 .... 70 del numero di auto testate. Disponendo i risultati del test x1 x2, x1 ... x in ordine crescente di risorse, è possibile calcolare le probabilità di guasto corrispondenti ai valori ottenuti di variabili casuali dividendo il numero ordinale della variabile casuale per il numero di veicoli collaudati. . Tracciando i punti di probabilità su un grafico e disegnando una curva attraverso di essi, si può ottenere la legge della distribuzione di probabilità. Con un numero ridotto di vetture testate n=1, la curva si sposta in modo significativo e per evitare un risultato errato, si dovrebbe utilizzare la formula: . La seconda tecnica che migliora l'accuratezza dei risultati dei test è l'uso di speciali carte probabilistiche, quando la curva della legge di distribuzione di probabilità è tracciata su un grafico a scale non lineari. Questa scala può essere costruita utilizzando un'apposita tabella, oppure tracciando in modo uniforme i valori del quantile con l'indicazione della probabilità corrispondente al valore del quantile, oppure direttamente mediante costruzione grafica. Tracciando i valori rispetto ai valori corrispondenti su un foglio di probabilità e tracciando una linea retta attraverso i punti ottenuti, otteniamo la distribuzione di probabilità desiderata. Le caratteristiche numeriche della distribuzione risultante di variabili casuali sono determinate dalla posizione della linea di distribuzione rispetto agli assi delle coordinate sul grafico Ad esempio, per una legge normale durante il test della durabilità, la risorsa media corrisponde a una probabilità di 0,5.

6. Determinazione degli indicatori di durabilità secondo prove troncate a sinistra. Test troncati a sinistra: viene osservato il momento del guasto e il momento in cui l'unità sottoposta a test inizia a funzionare è sconosciuto. Osservando un grande gruppo di auto di diverse età dello stesso modello per un periodo di tempo o di funzionamento relativamente breve, si possono ottenere informazioni sulla durata delle loro unità o parti. Questo periodo di tempo deve essere sufficientemente ampio da consentire guasti, ma la probabilità di due o più guasti consecutivi su un veicolo deve essere estremamente ridotta. Poiché 6 ... 8 punti sono sufficienti per costruire la legge di distribuzione, il valore del segmento T può essere scelto approssimativamente pari a 0,25 della vita media prevista del pezzo.

I risultati dell'osservazione sono inseriti nella tabella: Dividendo la vita utile possibile in intervalli, avremo un istogramma (Fig.) che caratterizza la probabilità di osservare i guasti P;, negli intervalli T,. Se la distribuzione di probabilità è vicina alla legge normale, con una lunga durata le probabilità di guasto diminuiscono, poiché la parte principale delle parti è già guasta in precedenza. In effetti, le parti delle auto più vecchie si guastano più spesso di quelle nuove. Ciò è spiegato dal fatto che tra le parti difettose non ci sono solo le prime parti (installate in fabbrica), ma anche quelle installate durante la riparazione. Pertanto, per costruire una legge di distribuzione di probabilità, è necessario escludere i guasti delle parti installate durante le riparazioni dal numero di guasti osservato o correggere le probabilità (sperimentali) osservate. Per derivare una formula che ci permetta di correggere le probabilità sperimentali, consideriamo un grafico dei possibili esiti di eventi per oggetti con diverso tempo di funzionamento o vita di servizio. Sul grafico, lo stato di guasto è mostrato da una croce e lo stato di lavoro è mostrato da un cerchio, la probabilità di guasto per il primo intervallo - per il secondo - ... La probabilità di guasto di una parte nel primo periodo coinciderà con la probabilità sperimentale, che è determinata dai risultati dell'osservazione di un gruppo di nuove auto, . Al posto della parte guasta durante la riparazione del veicolo, verrà installata un'altra parte, che potrebbe guastarsi anche nel secondo periodo. La probabilità di due guasti consecutivi sarà espressa come prodotto delle probabilità di guasto e sarà uguale a . Nel secondo periodo, molto probabilmente si può osservare il guasto della parte installata in fabbrica, la cui vita utile stiamo cercando. Quella. la probabilità sperimentale di guasti parziali nella fascia di età del veicolo sarà pari a P2° = P.2 + P2. Da cui P2 = P2° - P,2. Allo stesso modo, per il terzo periodo, possiamo scrivere . Trasformando otteniamo l'espressione: . Confrontando le espressioni ottenute, vediamo una tendenza generale, che si scrive come segue: Il vantaggio di questo metodo per valutare la durata delle parti è che, essendo arrivato all'ATP con una grande flotta di auto di età diverse, un ingegnere dopo un anno di lavoro ha l'opportunità di determinare la vita media di tutte le parti. Conoscendo il chilometraggio medio annuo di un'auto dalla vita media di servizio, è facile determinare la risorsa media, che consente di valutare l'affidabilità delle auto e pianificare il consumo dei pezzi di ricambio.

7. Determinazione della norma dei pezzi di ricambio, che garantisce una certa probabilità di assenza di fermo macchina per mancanza di pezzi. Il calcolo consente di determinare tali norme per lo stock di parti che, con qualsiasi probabilità predeterminata, garantiscono l'assenza di tempi di fermo del veicolo per mancanza di parti durante il periodo pianificato. Il metodo di calcolo è accettabile per un numero qualsiasi di vetture, se la risorsa dei pezzi è descritta da una legge esponenziale (i guasti sono di natura improvvisa), e può essere esteso anche a grandi gruppi di vetture, eterogenei per tempo di funzionamento e durata, quando la risorsa è descritta da una qualsiasi legge di distribuzione di probabilità. Nel primo e nel secondo caso, quando i guasti di parti normalizzate si verificano su veicoli diversi e non sono correlati tra loro, il numero di guasti per il periodo di tempo pianificato è descritto dalla legge di Poisson a - il consumo medio di pezzi di ricambio per il periodo pianificato. Con un margine di parti, la probabilità che il numero casuale di guasti sia inferiore a questo margine è espressa come somma delle probabilità a = P(k = 0) + P(k = 1) + P(k = 2) + ... + P(k = Na ) Usando la legge di Poisson, possiamo scrivere per comodità di calcolo, riscriviamo la formula, trasferendo il fattore costante sul lato sinistro dell'equazione. Conoscendo il consumo medio dei pezzi di ricambio e specificando la probabilità richiesta di non fermo macchina per mancanza di pezzi di ricambio, viene calcolato il lato sinistro dell'equazione, quindi si inizia a calcolare la somma del lato destro mediante l'enumerazione sequenziale del numero k finché la somma non raggiunge il valore del lato sinistro dell'equazione. Il numero k al quale sarà raggiunta l'uguaglianza sarà la norma richiesta per i pezzi di ricambio Na. Sulla base delle formule considerate, sono state compilate tabelle di norme relative ai pezzi di ricambio che prevedono una determinata probabilità di assenza di fermo macchina per carenza di pezzi. Analizzando i valori della tabella, si può notare uno schema molto importante: maggiore è il consumo medio di pezzi di ricambio, più il valore di ρ si avvicina all'unità, ovvero, a costi medi elevati, un leggero eccesso di scorte medie garantisce un'elevata probabilità di no fermo macchina per mancanza di pezzi di ricambio. Pertanto, i magazzini non dovrebbero trovarsi all'ingresso della produzione, ma all'uscita della produzione. Per garantire che non ci siano tempi di fermo, gli ATP con una piccola flotta di veicoli dovrebbero avere uno stock di cuscinetti diverse volte superiore al loro consumo medio, e non c'è bisogno di avere scorte eccessive nel magazzino dell'impianto di cuscinetti, con un leggero aumento nei consumi, le richieste di tutti i consumatori saranno soddisfatte con una garanzia molto alta.

8. Determinazione della frequenza di manutenzione di sistemi collegati in parallelo che cambiano dolcemente le loro caratteristiche. Valuta di cambiare l'olio motore. Mentre il motore funziona, le proprietà lubrificanti dell'olio si riempiono
gli oli del basamento si deteriorano gradualmente, il che porta ad un aumento dell'intensità dell'usura delle parti
motore. Esprimiamo la quantità di usura con la formula I \u003d a-xb, dove x è il tempo di funzionamento dell'olio, aeb -
coefficienti empirici. Se cambi l'olio ogni Xto chilometri, ad ogni cambio

la natura dell'aumento dell'usura sarà ripetuta. Secondo il metodo tecnico ed economico per determinare la frequenza della manutenzione, la funzione obiettivo dei costi unitari.

. Determiniamo la risorsa motore a noi sconosciuta dalle seguenti considerazioni. Se durante il tempo prima del cambio dell'olio il motore si consuma di una quantità AI = a * Xhm®, allora il limite di usura secondo le condizioni tecniche 1pr sarà raggiunto durante il tempo di funzionamento Sostituendo il valore della risorsa nella funzione obiettivo, otteniamo una formula con un'incognita richiesta: la periodicità di TO: Prendiamo la derivata o di questa formula rispetto a Chi e la uguagliamo a zero. Da qui esprimiamo la frequenza ottimale di cambio olio: La formula risultante può essere semplificata inserendo il valore della durata minima del motore senza cambiare l'olio. Dalla condizione esprimiamo:

9. Determinazione della periodicità della manutenzione di sistemi collegati in parallelo che modificano discretamente le loro caratteristiche. Come esempio del sistema considerato, si può prendere un filtro dell'olio a flusso pieno, che si guasta quando l'elemento filtrante viene meccanicamente distrutto o intasato quando l'olio inizia a passare attraverso il riduttore di pressione non pulito. Considerare la natura dell'aumento dell'usura delle parti del motore come il tempo di funzionamento (Fig.) Con un filtro guasto, il tasso di usura è elevato e il limite di usura del motore (curva 1) può essere raggiunto durante il tempo di funzionamento, se il filtro è garantito per funzionare, quindi il tasso di usura è basso (curva 2) e il motore sarà in grado di funzionare. I filtri sono spesso resi non separabili e vengono sostituiti regolarmente a intervalli durante i quali il filtro potrebbe guastarsi. Per un particolare motore, l'aumento dell'usura sarà espresso da una linea spezzata 1 e la sua risorsa sarà una variabile casuale. Cerchiamo di trovare la frequenza ottimale di sostituzione del filtro utilizzando la funzione obiettivo dei costi unitari totali: . Ovviamente, se , allora , se (i filtri non vengono sostituiti), allora . Oltre alla periodicità della manutenzione, l'affidabilità del filtro stesso sul periodo inciderà anche sulla risorsa motore, che può essere rappresentata da una curva di affidabilità. Quando l'auto è in funzione, la probabilità del funzionamento a prova di guasto del filtro cambierà da 1 a . Conoscendo l'affidabilità del filtro, puoi trovare la vita media del motore come l'aspettativa matematica di due valori e . Sostituendo il valore della risorsa nella funzione di costo obiettivo, otteniamo . La frequenza ottimale di manutenzione può essere determinata dal costo minimo della condizione Poiché è difficile eseguire una soluzione analitica, è possibile utilizzare una soluzione numerica, trovando l'assenza di guasti del filtro media dall'area sotto la curva su un dato segmento , puoi trovare un valore che ti darà il costo totale minimo.

10. Determinazione della frequenza di manutenzione dei sistemi collegati in serie.

I sistemi collegati in serie includono unità e sistemi dell'auto, il cui guasto porta alla perdita delle prestazioni dell'auto senza gravi danni ad altri sistemi: sono i dispositivi del sistema di alimentazione, accensione, avviamento, ecc.

La manutenzione e la riparazione di sistemi collegati in sequenza su richiesta comporta costi elevati, comprese possibili multe per interruzioni del volo, la necessità di trainare un'auto in un garage, ecc. La manutenzione regolamentata di questi sistemi in un ATP o in una stazione di servizio è costosa. Determiniamo la frequenza ottimale di manutenzione dei sistemi collegati in serie utilizzando

la legge della distribuzione di probabilità del suo tempo tra i guasti. Alla frequenza assegnata, la probabilità di guasto del sistema in condizioni stradali , la probabilità che il guasto venga evitato durante la manutenzione programmata, . Il fallimento può essere osservato nell'intervallo . Pertanto, una parte del veicolo si guasta e sarà sottoposta a manutenzione, in media, durante il periodo di funzionamento e in parte durante il periodo di funzionamento. È possibile trovare il tempo medio di funzionamento, al quale verranno serviti i sistemi collegati in sequenza, come aspettativa matematica: . Allo stesso modo, puoi trovare il costo medio di manutenzione del sistema: Se la manutenzione di tutti i sistemi viene eseguita in modo pianificato, se solo i sistemi che non hanno avuto problemi in precedenza e non sono stati sottoposti a manutenzione su richiesta sono stati sottoposti a manutenzione in modo pianificato, allora . Conoscendo i costi medi di manutenzione e il tempo medio di funzionamento in cui viene eseguita la manutenzione, è possibile annotare i costi totali specifici, ovvero la funzione obiettivo per determinare la frequenza delle manutenzioni, .

La frequenza della manutenzione, alla quale i costi unitari sono minimi, è ottimale. Conduciamo un'analisi qualitativa dei costi unitari: con la probabilità , , at , ovvero il sistema non sarà servito in modo pianificato, , , . La frequenza ottimale di manutenzione può essere trovata da una soluzione numerica, avendo i valori dei costi di manutenzione in modo pianificato e il costo medio di eliminazione dei guasti del sistema, nonché la curva della legge di distribuzione della probabilità di guasto del sistema. La natura della variazione dei costi unitari è mostrata nella figura.

11. L'essenza del metodo per fare una diagnosi basata su una serie di parametri diagnostici. La diagnostica tecnica è una branca della conoscenza che studia i segni di malfunzionamenti del veicolo, i metodi, gli strumenti e gli algoritmi per determinarne le condizioni tecniche senza smontaggio, nonché la tecnologia e l'organizzazione dell'uso dei sistemi diagnostici nei processi di funzionamento tecnico. La diagnosi è il processo per determinare le condizioni tecniche di un oggetto senza smontarlo, secondo i segni esterni, modificando i valori che ne caratterizzano lo stato e confrontandoli con gli standard. La diagnosi viene eseguita secondo l'algoritmo (un insieme di azioni sequenziali) stabilito dalla documentazione tecnica. Il complesso, compreso l'oggetto, gli strumenti e gli algoritmi, formano un sistema diagnostico. I sistemi diagnostici sono suddivisi in funzionali, quando la diagnostica viene eseguita durante il funzionamento di oggetti, e test, quando il funzionamento di un oggetto viene riprodotto artificialmente quando i parametri diagnostici cambiano. Esistono sistemi universali, progettati per diversi processi diagnostici, e sistemi speciali, che forniscono un solo processo diagnostico. Lo scopo della diagnosi è identificare i malfunzionamenti dell'oggetto, determinare la necessità di riparazione o manutenzione, valutare la qualità del lavoro svolto o confermare l'idoneità del meccanismo diagnosticato per il funzionamento prima del servizio successivo. È necessario fare una diagnosi basata su una serie di sintomi: ; ; ; - probabilità dei parametri diagnostici - diagnosi

II. Licenze e certificazioni nel trasporto su strada.

1. Attività autorizzate nel settore dei trasporti su strada, la procedura per l'ottenimento della licenza. A norma di legge, il provvedimento prevede l'abilitazione al trasporto di passeggeri con veicoli stradali attrezzati per il trasporto di più di otto persone. La licenza per il trasporto di passeggeri su strada è affidata al Ministero dei Trasporti della Federazione Russa, che ha assegnato questi compiti a RTI. Il Ministero dei Trasporti della Federazione Russa nel settore del trasporto automobilistico ha l'autorità di autorizzare solo tre tipi di attività: trasporto di passeggeri in autobus, trasporto di passeggeri in auto e trasporto di merci. Viene concessa una licenza appropriata per il tipo di attività concessa in licenza. Requisiti e condizioni di licenza per il trasporto di passeggeri e merci su strada sono: a) il rispetto dei requisiti stabiliti dalle leggi federali; b) conformità dei veicoli dichiarati per il trasporto; c) possesso dei requisiti di qualificazione del singolo imprenditore e dei dipendenti; d) la presenza nell'organico della persona giuridica di funzionari preposti alla sicurezza stradale. Una licenza è un documento che costituisce un'autorizzazione a svolgere un determinato tipo di attività soggetta all'obbligatoria osservanza dei requisiti di licenza. Per ottenere la licenza, il richiedente la licenza presenta all'autorità di rilascio della licenza i seguenti documenti: 1) Domanda indicante la persona giuridica, la forma giuridica, l'indirizzo, per i singoli imprenditori: nome completo, estremi del passaporto, indicazione del tipo di attività; 2) Copia dell'atto costitutivo o copia del certificato di registrazione IP; 3) Copia del certificato di iscrizione all'Agenzia delle Entrate; 4) Copia dei documenti di qualificazione; 5) Una copia dei documenti di uno specialista della sicurezza stradale; 6) Informazioni sui veicoli; 7) Ricevuta del pagamento per la licenza. La decisione di rilascio della licenza deve essere rilasciata entro 30 giorni. La licenza è valida per non più di 5 anni.

2. Norme tecniche e altri documenti utilizzati per la certificazione. Regolamento tecnico: un documento adottato da un trattato internazionale della Federazione Russa, ratificato secondo le modalità prescritte dalla legislazione della Federazione Russa o dalla legge federale e stabilisce requisiti obbligatori per l'applicazione e l'attuazione dei requisiti per gli oggetti del regolamento tecnico (prodotti, produzione processi, funzionamento, immagazzinamento, trasporto) Le norme tecniche sono adottate per le seguenti finalità: a) tutelare la vita o la salute dei cittadini; b) beni di persone fisiche o giuridiche, demaniali o comunali; c) protezione dell'ambiente, della vita o della salute di animali e piante; d) prevenzione di azioni che ingannino gli acquirenti (consumatori di servizi). Non è consentita l'adozione di regolamenti tecnici per altri scopi. A differenza di un regolamento tecnico obbligatorio, uno standard, come base per la certificazione, è un documento normativo sviluppato per consenso, approvato da un organismo riconosciuto, volto a raggiungere il grado ottimale di razionalizzazione in un determinato ambito. Uno standard è un documento in cui, ai fini del riutilizzo volontario, vengono stabilite le caratteristiche del prodotto, le regole di attuazione e le caratteristiche dei processi di produzione, funzionamento, stoccaggio, trasporto e vendita.

3. Concetti di base della certificazione, sue forme e partecipanti. Certificazione in latino significa "fatto bene". La certificazione è una procedura mediante la quale una terza parte certifica per iscritto che un prodotto, processo o servizio adeguatamente identificato è conforme a requisiti specificati. Il sistema di certificazione è composto da: l'organismo centrale; regole e procedure per la certificazione; regolamenti; procedura di controllo ispettivo. Gli obiettivi della certificazione sono: a) certificazione della conformità dei prodotti, dei processi produttivi, dell'esercizio, dello stoccaggio, del trasporto alle norme e alle condizioni contrattuali; b) assistenza agli acquirenti nella scelta di prodotti, opere e servizi; c) aumentare la competitività di prodotti, opere, servizi nei mercati russi e internazionali; d) creazione di condizioni per garantire la libera circolazione delle merci attraverso il territorio della Federazione Russa. La certificazione può essere obbligatoria o volontaria, il che è direttamente correlato alla presenza o meno di regolamenti tecnici adottati. Per l'attuazione della certificazione vengono creati dei sistemi, tra cui: 1) un organismo centrale che gestisce l'intero sistema; 2) organismi di certificazione; 3) norme e regolamenti di certificazione; 4) documentazione normativa. Il sistema è generalmente organizzato su base settoriale. Organismo di certificazione: una persona fisica o giuridica accreditata nel modo prescritto. Funzioni dell'organismo di certificazione: a) effettua la valutazione di conformità; b) rilascia un certificato; c) rappresenta il diritto di utilizzare il segno di circolazione sul mercato (se obbligatorio) o di conformità (se facoltativo); d) sospendere o revocare la validità del certificato rilasciato. Per registrare un sistema di certificazione volontario è necessario: a) un certificato di registrazione statale di persona giuridica o di imprenditore individuale; b) immagine del marchio di conformità; c) ricevuta del pagamento dell'iscrizione (l'iscrizione avviene entro 5 giorni). La legge prevede 2 tipologie di certificazione obbligatoria: 1) dichiarazione di conformità; 2) certificazione di conformità. La dichiarazione di conformità si effettua: a) accettazione di una dichiarazione di conformità basata sulla propria prova; b) accettazione di una dichiarazione di conformità basata su proprie evidenze e prove ottenute con la partecipazione di un organismo di certificazione o di un laboratorio di prova accreditato.

Fondamenti di teoria dell'affidabilità e diagnostica tecnica. Fondamenti di teoria dell'affidabilità e diagnostica Fondamenti di teoria dell'affidabilità e diagnostica

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introduzione

La parte di calcolo del lavoro pratico contiene una valutazione degli indicatori di affidabilità in base ai dati statistici forniti.

La valutazione dell'indicatore di affidabilità sono i valori numerici degli indicatori determinati dai risultati delle osservazioni di oggetti in condizioni operative o test speciali di affidabilità.

Quando si determinano gli indicatori di affidabilità, sono possibili due opzioni:

- è noto il tipo di legge di distribuzione del tempo di funzionamento;

- non è nota la forma della legge di distribuzione del tempo di funzionamento.

Nel secondo caso si utilizzano metodi non parametrici, in cui gli indicatori di affidabilità sono valutati direttamente dai dati sperimentali.

1. Brevi informazioni teoriche

punto di distribuzione della fiducia fail-safe

Il metodo di campionamento può essere utilizzato in due modi:

- selezione casuale semplice;

- selezione casuale per gruppi tipici.

La suddivisione della popolazione campione in gruppi tipici (ad esempio, per modelli di cabinovie, per anni di costruzione, ecc.) consente di aumentare la precisione nella stima delle caratteristiche dell'intera popolazione.

Quando si calcola una stima, di solito si cerca di scegliere un modo che sia coerente, imparziale ed efficiente. Una stima si dice consistente se, all'aumentare del numero degli oggetti di osservazione, converge in probabilità al valore vero dell'indicatore (condizione 1).

Una stima è detta imparziale, la cui aspettativa matematica è uguale al valore vero dell'indicatore di affidabilità (condizione 2).

Una stima si dice efficace se la sua varianza è la più piccola rispetto alle varianze di tutte le altre stime (condizione 3).

Se le condizioni (2) e (3) sono soddisfatte solo quando N tende a zero, allora tali stime sono dette asintoticamente imparziali e asintoticamente efficienti, rispettivamente.

Coerenza, imparzialità ed efficienza sono caratteristiche qualitative delle stime. Le condizioni (1) - (3) consentono a un numero finito di oggetti N di osservazione di scrivere solo un'uguaglianza approssimativa

a~v(N)

Pertanto, la valutazione dell'indicatore di affidabilità in (N), calcolato sull'insieme campionario di oggetti di volume N, viene utilizzato come valore approssimativo dell'indicatore di affidabilità per l'intera popolazione generale. Tale stima è chiamata stima puntuale.

I dati iniziali per la valutazione degli indicatori di affidabilità sono determinati dal piano di osservazione. I dati iniziali del piano (N V Z) sono:

- valori selettivi del tempo al fallimento;

- valori campione del tempo di funzionamento delle macchine rimaste operative durante il periodo di osservazione.

Il tempo di funzionamento delle macchine (prodotti) che sono rimaste in funzione durante i test è chiamato tempo di funzionamento prima della censura.

La censura (cutoff) a destra è un evento che porta alla cessazione dei test o delle osservazioni operative di un oggetto prima che si verifichi un guasto (stato limite).

I motivi della censura sono:

- tempistica di inizio e (o) fine del collaudo o del funzionamento dei prodotti;

- allontanamento dal collaudo o dal funzionamento di alcuni prodotti per motivi organizzativi oa causa di guasti a componenti la cui affidabilità non è oggetto di indagine;

- trasferimento dei prodotti da una modalità applicativa all'altra durante il collaudo o il funzionamento;

- la necessità di valutare l'affidabilità prima del guasto di tutti i prodotti oggetto di studio.

Il tempo di funzionamento prima della censura è il tempo di funzionamento dell'oggetto dall'inizio del test all'inizio della censura. Un campione i cui elementi sono i valori del tempo al fallimento e prima della censura è chiamato campione censurato.

2. Valutazione degli indicatori di affidabilità con metodo non parametrico

1 . Il tempo al fallimento e il tempo alla censura sono disposti in una serie variazionale generale in ordine di tempo non decrescente (il tempo alla censura è contrassegnato da *): 4.0*; 4.5; 5,0*; 5.1; 6,0*; 6.3; 7.5; 8,0*; 9.7; 10.0*.

2 . Calcoliamo le stime puntuali della funzione di distribuzione per il tempo di funzionamento secondo la formula:

; ,

dove è il numero di prodotti operabili del j-esimo guasto nella serie di variazioni.

;

;

;

;

3. Calcoliamo la stima puntuale del tempo medio al guasto utilizzando la formula:

,

dove;

;

.

;

mille ore

4. La stima puntuale del tempo di attività per le ore di funzionamento, migliaia di ore, è determinata dalla formula:

,

dove;

.

;

5. Calcoliamo le stime puntuali utilizzando la formula:

.

;

;

;

.

6. Sulla base dei valori calcolati costruiamo grafici delle funzioni di distribuzione del tempo di funzionamento e della funzione di affidabilità.

7. Il limite di confidenza inferiore per il tempo medio al fallimento è calcolato dalla formula:

,

dove è il quantile della distribuzione normale corrispondente alla probabilità. Accettato secondo la tabella a seconda del livello di confidenza.

Secondo la condizione dell'assegnazione, la probabilità di confidenza. Selezioniamo il valore corrispondente dalla tabella.

mille ore

8 . I valori del limite di confidenza superiore per la funzione di distribuzione sono calcolati dalla formula:

,

dove è il quantile chi quadrato della distribuzione con il numero di gradi di libertà. Accettato secondo la tabella a seconda del livello di confidenza q.

.

Le parentesi graffe nell'ultima formula significano prendere la parte intera del numero racchiuso tra queste parentesi.

Per;

per;

per;

per;

per.

;

;

;

;

1 . Il tempo al fallimento e il tempo alla censura sono disposti in una serie variazionale generale in ordine di tempo non decrescente (il tempo alla censura è contrassegnato da ): 4.0; 4.5; 5,0; 5.1; 6,0; 6.3; 7.5; 8,0; 9.7; 10.0.