Определение доли встраиваемых в объект ТСД

Встраивание в объект ТСД повышает его контроле пригодность за счет исключения подготовительных операций, а также показатели надежности внешних ТСД за счет уменьшения числа элементов (возрастание безотказности, уменьшение ремонтопригодности). С другой стороны, встраивание ТСД вОД снижает его безотказность за счет увеличения элементов и улучшает показатели ремонтопри­годности. Такое влияние встраивания в объект ТСД на показатели надежности ОД и ТСД требует компромисса при проектировании ТСД и организации взаимодействия объекта и средств диагностирования.

Вероятность сохранения работоспособности ОД в требуемые моменты времени (показатель готовности П_Г), используемая как критерий организации взаимодействия ОД и ТСД, позволяет опре­делить в процессе проектирования системы целесообразное соотно­шение встроенных и внешних средств на основе показателей их без­отказности.

Соотношение безотказности встроенных и внешних ТСД оцени­вается по коэффициенту встраивания где - интен­сивность внезапных отказов элементов внешних ТСД. При этом до­пускается, что ТСД с точки зрения надежности представляют собой последовательное соединение блоков с заданным показателем безотказности, а значения случайности наработки ТСД до отказа их элементов подчиняются экспоненциальному закону распределения с параметром

На рис.4.5 приведена качественная зависимость показателя готовности от коэффициента встраивания П_Г = f( ).

Значение 0 соответствует случаю, когда ТСД внешние ( = 0), а значение = 1 - случаю встроенных ТСД ( = ).Из рассмотрения рис. 4.5 видно, что для зависимости П_Г = f( ) ха­рактерны две области: область, в которой показатель готовности объекта П_Г растет при встраивании в него ТСД (область I), и об­ласть, в которой П_Г уменьшается (область II) с увеличением объема встраиваемых ТСД.

Это можно объяснить следующим образом. В области I увели­чение объема встроенных ТСД сопровождается ростом П_Г за счет того, что повышение контроле пригодности ОД и внешних ТСД, а также повышение безотказности внешних ТСД превалирует над снижением безотказности ОД за счет встраивания ТСД. В области II увеличение объема встроенных ТСД П_Г начинает уменьшаться, по­скольку сильное снижение надежности ОД уже не может компенси­ровать повышение надежности внешних ТСД. Кроме того, чем меньше отношение показателя безотказности ТСД к показателю безотказности , тем большую часть ТСД можно встраивать в объ­ект при условии возрастания П_Г. Процедура определения соотноше­ния между встроенными и внешними ТСД с целью обеспечения за­данного значения показателя готовности П_ГТР представляется сле­дующим образом.

Для заданных режимов использования и диагностирования с учетом решаемых задач диагностирования выбирается соответст­вующее выражение для показателя готовности П_Г = П_Г(X, Y)и вы­числяется его значение.

Если П_Г П_ГТР, то ТСД следует выполнять внешними. Если П_Г<П_ГТР), то устанавливается число шагов j(l j m, m- число блоков) разбиения ТСД при их встраивании. При этом предполагается, что изменение безотказности в ОД и ТСД при встраивании одинаково = = и ( = , j = – объединение соседних блоков, 1 – значение показателя безопасности i-о блока ТСД.

Тогда = = .

Затем по шагам осуществляется встраивание ТСД вОД и на каждом j-ом шаге определяются значения показателей безотказности объекта и ТСД

= + = + , = + = + .

о определяются временные затраты на подготовку ОД и ТСД к диагностированию , , поиск дефектов в ОД и ТСД и значение показателя готовности П_Г.Встраивание прекращается на том шаге, на котором значение показателя готовности оказывается наиболее близким к П_Г.ТР. После этого вычисляется значение коэффициента встраивания j. На рис.4.6. приведен алгоритм решения задачи определения уровня встраивания ТСД в ОД.

Если же на последнем m-ом шаге встраивания показатель готов­ности окажется меньше, чем заданный, т.е. при полном встраивании ТСД в ОД, то процедуру следует повторить, изменив исходные дан­ные (показатели надежности ОД и ТСД, П_Г.ТР).

Пример.ТСД (рис.4.7) включает в себя четыре блока со следующими показателями (i= 1,4) безотказности отдельных блоков:

= 1,300 ; = 0,367 ; = 0,560 = 1,490 .

соотношение между встроенными и внешними ТСД, при котором значение показателя готовности ОД в рабочем режиме было бы максимально.

Рис.4.6 Алгоритм определения Рис.4.7 Пример структуры ТСД

доли встраиваемых в объект ТСД

Показатель готовности ОД регулярно-периодического использования в рабочем режиме определяется выражением

где Т₀ - наработка на отказ ОД во включенном состоянии; Т₀- наработка

на отказ в выключенном состоянии ОД; г _п - среднее время перерыва меж­ду использованиями ОД; г _и - среднее время использования ОД; Т— период диагностирования; г _{к. о.} - среднее время проверки работоспособности ОД; г _{к. т.} - среднее время проверки работоспособности ТСД; _{в 0} - среднее вре­мя восстановления объекта; _{в. т.}- среднее время восстановления ТСД; - вероятность ошибок первого рода; вероятность ошибок второго рода.

Устанавливаем четыре (т = 4) шага (j = ) разбиения ТСД (представляющих собой объединение соседних блоков): = = = 1,300 ( =l- встроенные датчики), = = + = 1,667 ( =2 - встроенные датчики и нормализаторы), = = + + = 2,127 ( =3 - встроенные датчики, нормализаторы и аналого-цифровые преоб­разователи), = = + + = 3,717 ( =4 - полностью встроенные ТСД).

После этого но формулам = + и = - определяем значение показателей, характеризующих безотказность ОД и ТСД на каждом j–ом (j= ) шаге встраивания ОД (табл. 4.1).

Поскольку при встраивании ТСД в ОД необходимо обеспечить максимальное значение то для определения соотношения между встроенными и внешними ТСД воспользуемся приведенным выше алгоритмом.

Таблица 4.1.

Значения показателей безотказности

Согласно этому алгоритму, сначала в результате подстановки в (4.5) за­данных значений , , _{к. о , в. т к. т} показателей безотказности, контролей ремонтопригодности ОД и ТСД, а также значений _и, _п, Т показателей организации использования объекта и процесса диагностиро­вания вычисляем значения П_г показателя готовности ОД при внешних ТСД.

Аналогичным образом в результате подстановки в (4.5) полученных значений , , , , , , (см. табл. 4.1и табл. 4.2) и заданных значений _и, _п, Т на каждом j- шаге встраивания ТСД в ОД вычисляется значение показателя готовности ОД при встроенных ТСД и сравнивается со значением , полученным на предидущем (j-1) шаге. В качестве коэффициента встраивания принимается соотношение

= / , при котором на j-м шаге встраивания ТСД в ОД показатель готовности достигает максимального значения, т.е. = П_{Г. МАХ}. В данном случае максимального уровня готовности

П_{Г. МАХ} = = 0,9934 ОД достигает при встроенных датчиках, нормали­заторах и аналогово-цифровых преобразователях. При этом коэффициент встраивания = 0,599.