Введение
В
традиционной тестологии термин
«надежность» означает относительное
постоянство, устойчивость, согласованность
результатов теста при первичном
и повторном
его применении на одних и тех же
испытуемых. Как пишет А. Анастази, вряд
ли можно с доверием относиться к тесту
интеллекта, если по нему в начале
недели ребенок имел показатель, равный
110, а к концу — 80. Повторное применение
надежных методик дает сходные оценки.
При этом в определенной
мере могут совпадать как сами результаты,
так и порядковое место (ранг), занимаемое
испытуемым в группе
И в том, и в другом
случае при повторении
опыта возможны некоторые расхождения,
но важно, чтобы они были незначительными,
в пределах одной группы. Можно сказать, что
надежность методики — это такой критерий,
который говорит о точности психологических
измерений, т. е
позволяет судить о том,
насколько внушают доверие
полученные результаты
е. позволяет судить о том,
насколько внушают доверие
полученные результаты.
Надежность
можно установить двумя общими способами: 1)
путем сравнения результатов, получаемой
посредством данной методики или теста
разными диагностами; 2) путем сравнения
результатов, получаемой применением
данной методики или теста в идентичных
условиях. Различается множество видов
надежности и конкретных способов
определения их уровня. Определение
надежности теста бывает связано с
понятием внутренней состоятельности
теста; это выражается в расчленении
теста на части с последующим сопоставлением
результатов частей. Надежность теста
определяется также методами анализа
дисперсионного и факторного.
Виды
надёжности
При
исследовании надёжности часто ставится
задача определить причины, приводящие
к формированию той или другой стороны
надёжности. Без этого невозможно наметить
правильную программу работ по повышению
надёжности. Это приводит к делению
надёжности на:
Аппаратную
надёжность , обусловленную состоянием
аппаратуры;
Программную
надёжность объекта, обусловленную
состоянием программ;
Надёжность
объекта, обусловленную качеством
обслуживания;
Надёжность
функциональная.
Особого
внимания заслуживает понятие “программная
надёжность”, так как её важная роль в
обеспечении надёжности АСУ является
одной из самых характерных особенностей
прикладной теории надёжности АСУ.
Понятие “программная надёжность”
возникло в результате следующих основных
причин. В инженерной практике всё большее
значение приобретают программно-управляемые
изделия: программно-управляемые станки;
вычислительные машины и системы машин;
системы передачи данных АСУ и др. Для
этих изделий характерно то, что они
являются органическим слиянием
технических средств (аппаратуры) и
программы. Без программного обеспечения
вычислительный комплекс, или тракт
передачи данных, — это “мёртвый” набор
технических устройств, который оживает
тогда и только тогда, когда он используется
как единое целое с программой. Поэтому
говорить о надёжности таких устройств
бессмысленно, если не учитывать влияния
программного обеспечения.
Учёт
влияния программного обеспечения
приводит к необходимости выделять в
особый вид программную надёжность
объектов.
Надёжность
функциональная — надёжность выполнения
отдельных функций, возлагаемых на
систему. АСУ, как правило, система
многофункциональная, т.е. она предназначается
для выполнения ряда функций, различных
по своей значимости. Требования к
надёжности выполнения различных функций
могут быть различными (например, для
функции “расчёт зарплаты” требуется
высокая точность, но не требуется
жёсткого ограничения времени). Поэтому
может оказаться целесообразным задавать
различные требования к выполнению
различных функций. Примером функциональной
надёжности в АСУ может быть надёжность
передачи определённой информации в
системе передачи данных.
Проблемы и сложности при вариантном проектировании
Основные сложности вариантного проектирования связны с разработкой и обоснованием сразу нескольких основных решений. При этом они должны быть сопоставимы между собой, чтобы заказчик мог принять объективное решение. Вот с какими проблемами можно столкнуться при проведении проектных работ:
- чем сложнее и масштабнее объект, тем больше решений придется одновременно разрабатывать проектировщикам;
- если для объекта нет типовых проектов или обычно используемых решений, все варианты придется разрабатывать “с нуля”;
- при разработке каждого варианта нужно заранее предусмотреть, как его реализовать в итоговой проектной документации;
- при утверждении итогового решения нередко сложно соблюсти баланс между расходами и техническими параметрами объекта.
Наши специалисты обеспечат вариантное проектирование на максимально выгодных условиях, устранят любые сложности и проблемы, помогут сэкономить на проекте и строительных работах без потери качества.
1.7. Характеристики надежности сложных систем
Отличительными чертами сложных систем,
к которым относятся современные АСУ,
являются: многоканальность, т. е. наличие
нескольких каналов, каждый из которых
выполняет определенную функцию, частную
по отношению к общей задаче системы;
многосвязность, т. е. большое количество
функциональных связей между элементами
системы; наличие вспомогательных и
дублирующих устройств.
Благодаря
перечисленным особенностям сложная
система может находиться
в нескольких рабочих состояниях, так
как выход из строя
некоторых ее элементов не вызывает
полного отказа системы, т.е.
прекращения выполнения ею заданных
функций, но ухудшает в
той или иной степени качество
функционирования. Следовательно, отказ
элемента переводит систему из состояния
с полной работоспособностью
в состояние с частичной работоспособностью.
ЛСУ
можно характеризовать функциональной
и эффективной надежностью.
Функциональная
надежность РФ
— вероятность того, что данная система
будет удовлетворительно выполнять свои
функции в течение
заданного времени. Функциональная
надежность отличается от
определения надежности, данной в гл. 1,
тем, что учитывает наличие
схемы контроля в системе. В дальнейшем
под функциональной
надежностью понимается надежность,
рассматриваемая в
предыдущих главах.
Эффективная
надежность РЭ—
среднее значение (математическое
ожидание)
величины, характеризующей относительный
объем и полезность
выполняемых системой функций в течение
заданного времени
по сравнению с ее предельными возможностями.
Введение критерия
эффективной надежности объясняется
тем, что одними показателями надежности,
взятыми отдельно, не удается оценить
функционирование
сложной системы
Сложная система кроме
надежности каждого
блока и всей системы характеризуется
еще относительной
важностью потери системой тех или иных
качеств поэтому под
РЭ
понимается некоторая количественная
мера, оценивающая качество
выполнения системой своих функций. В
ряде случаев выполнение
конкретной частной задачи с некоторой
эффективностью
требует работоспособности лишь части
аппаратуры. С другой
стороны, даже при полной работоспособности
всех элементов системы
нельзя говорить о выполнении некоторой
задачи как о
достоверном событии
Основная идея
метода определения эффективной
надежности заключается в том, что
учитывают не только внутренние
свойства самой системы, но и качество
функционирования
и выполнения задачи и выходной эффект
С другой
стороны, даже при полной работоспособности
всех элементов системы
нельзя говорить о выполнении некоторой
задачи как о
достоверном событии. Основная идея
метода определения эффективной
надежности заключается в том, что
учитывают не только внутренние
свойства самой системы, но и качество
функционирования
и выполнения задачи и выходной эффект.
Пусть
система находится в каком-либо состоянииj.
Эффективную
надежность этой системы в данном
состоянии называют частной
(условной) эффективностью. Это
может быть вероятность того, что
система, находясь в состоянии j,
способна решить задачу, выбранную
случайным образом (независимо от
состояния j)
в соответствии
с некоторым вероятностным законом из
определенного множества
задач. Тогда под эффективностью можно
понимать количество
задач, решенных системой в том пли ином
состоянии.
Частная эффективность
системы характеризуется вероятностью
получения
этой эффективности. В общем случае
эффективная надежность
системы со счетным множеством дискретных
состояний определяется
как математическое ожидание выходного
эффекта
(1.70)
Этапы вариантного проектирования
Для любого вида проектирования ключевое значение имеет техническое задание. В нем указываются исходные данные для проектировщиков, сведения об участке и существующих объектах, цели и требования заказчика к результатам работ. Возможен вариант, когда на участке уже проведены какие-либо изыскания и работы, т.е. их нужно при разработке и выборе решений.
Изучение вводных данных, документов заказчика
Для разработки, обоснования выбора различных вариантов проектных решений будут изучаться:
- правоустанавливающие, кадастровые и технические документы заказчика (на участок, на существующие коммуникации и объекты, близлежащую инфраструктуру);
- содержание технического задания, т.е. цели и требования заказчика;
- разрешенные параметры строительства для конкретного участка;
- экономические показатели строительства и последующей эксплуатации, которые указывает заказчик;
- особенности последующей эксплуатации здания, производственных и других процессов.
Почему важен этот этап? От него зависит основной перечень решений, по которым будут работать проектировщики. Например, если заказчику нужен производственный объект, проектировщик не будет учитывать ряд строительных норм для многоквартирных зданий. Если на данной территории допускается возведение зданий с тремя этажами, нет смысла работать над высотными решениями с этажностью более трех.
Проведение обследований и изысканий для разработки вариантов решений
При любом варианте проектирования нужно провести ряд обследований и изысканий по месту будущего строительства. Для разработки вариантов решения изучаются:
- особенности рельефа, состояния почв и грунтов, наличие или отсутствие наземных и подземных водоемов, коммуникаций, объектов;
- существующая инфраструктура в месте строительства, состояние конструкций объектов;
- места размещения инженерных сетей общего назначения, точки подключения;
- климатические, сейсмологические, геологические и другие условия.
По результатам обследований и изысканий будет сразу исключен ряд решений, которые невозможно или нецелесообразно использовать при проектировании.
После выбора основного решения проектирование будет осуществляться по стандартным правилам
Определение основных вариантов решений
По исходным данным, документам и результатам обследований будут выбираться основные решения под ТЗ заказчика. Для этого учитываются следующие нюансы:
- проектировщики проведут сбор и, анализ типовых, либо часто встречающихся решений, так как это упростит работу, сэкономит расходы на строительство;
- при выборе решений будет учтена техническая обеспеченность заказчика и его подрядчика, т.е. возможное снижение затрат на аренду и приобретение техники, их доставку до места застройки;
- будут подготовлены сопоставимые архитектурные, планировочные и иные решения для последующих расчетов, обоснований.
На этом этапе определяются общие варианты концепции и решений. Их последующий выбор будет зависеть от результатов расчетов, обоснований, сравнения.
Расчеты показателей эффективности решений
Чтобы дать заказчику возможность обоснованного выбора, делаются экономические и технические расчеты по выбранным вариантам. Для этого изучается возможность применения стандартных или современных конструкций, материалов и технологий, проводятся расчеты нагрузок для разных вариантов строительства. Современные методики позволяют сделать предварительные визуальные модели по всем выбранным решениям, общей компоновке объекта.
Обоснование и выбор вариантов проектирования
На завершающем этапе должны быть определены несколько сопоставимых вариантов решений, из которых будет сделан выбор. Для принятия решения заказчику передается текстовое и графическое обоснование, чертежи и схемы, эскизы и объекты визуализации. После утверждения итогового варианта решений по нему начнется работа над проектной документацией.
Для выбора основного решения изучаются экономические и технические показатели эффективности
1. Требования, предъявляемые к надежности сложных технических систем
Низкая надежность сложных ТС приводит к увеличению времени их простоя, увеличению эксплуатационных расходов, гибели дорогостоящей аппаратуры. Для гражданской техники это означает увеличение себестоимости и понижение производительности труда, для военной техники – это понижение ее боевой эффективности.
Важность решаемых современными сложными ТС задач, с одной стороны, и дороговизна таких систем, с другой стороны, требуют их высокой надежности. Современные методы позволяют спроектировать и изготовить систему сколь угодно высокой надежности
Однако такая система будет иметь большой все, габариты и стоимость
Современные методы позволяют спроектировать и изготовить систему сколь угодно высокой надежности. Однако такая система будет иметь большой все, габариты и стоимость.
Очевидно, по множеству показателей техническая система должна иметь некоторую оптимальную надежность. Для установления оптимальности необходимы критерии качества или оптимальности. Такими критериями, например, для военной аппаратуры могут быть критерий максимальной боевой эффективности, а для гражданской – критерий минимальной стоимости.
Согласно критерию максимальной боевой эффективности боевая система будет наилучшей, если ее боевая эффективность максимальна. Количественными характеристиками боевой эффективности могут быть: необходимое количество средств для выполнения задачи; вероятность нанесения заданного ущерба определенной цели и определенным числом средств, или другие подобные характеристики.
Боевая эффективность также зависит от точности, надежности и живучести. Чем выше точность, надежность и живучесть, тем выше боевая эффективность.
Высокая точность наиболее часто достигается усложнением системы управления. Усложнение же ТС, если это делается не в целях повышения надежности, приводит, при прочих равных условиях, к понижению ее надежности. Поэтому для достижения боевой эффективности необходимо разумно устанавливать соотношение между точностью и надежностью.
В некоторых случаях критерий максимальной боевой эффективности оказывается недостаточным при разработке тактико-технических требований на надежность военной аппаратуры
Необходимо дополнительно учитывать важность выполняемых задач с помощью ТС, разрушительное действие современного оружия, а также стоимость ТС
Все это исключительно усложняет оптимизацию военных ТС. Задача усложняется еще тем, что не существует е д и н о й количественной характеристики надежности. Обычно требуется большое число характеристик, позволяющих достаточно полно оценивать надежность любой ТС , в том числе и военных систем.
Отличительные особенности современного технологического оборудования от архаичных прототипов
Раньше человек в основном использовал ручной труд, иногда он был просто титаническим и требовал поистине богатырского здоровья и недюжинных усилий. В качестве оборудования использовались примитивные механизмы, которые не могли облегчить выполнение сложных задач, но тем не менее служили орудиями для работы.
В наше время все изменилось. С развитием механики начали выпускаться более простые в использовании приборы, которые смогли снять часть нагрузки с человека. Далее появились гидравлические машины, они и вовсе считались вершиной совершенства, поскольку позволяли при приложении минимальных усилий получать высокие результаты.
Новое технологическое оборудование – это роботизированные и автоматизированные машины с интеллектуальным числовым управлением. Они позволяют человеку затрачивать минимальные силы для выполнения самых сложных задач, которые раньше считались просто нереальными.
Основные преимущества современного оборудования:
- Высокая производительность;
- Сведение к минимуму участия человека в технологических процессах;
- Невысокое энергопотребление;
- Высокая точность проведения всех операций;
- Длительный срок эксплуатации;
- Гибкость настроек.
Надёжность как наука
Надёжность как наука развивается в трёх
направлениях:
1. Математическая теория надёжности
занимается разработкой методов оценки
надёжности и изучением закономерностей
отказов.
2. Статистическая теория надёжности
занимается сбором, хранением и обработкой
статистических данных об отказах.
3. Физическая теория надёжности
изучает физико-химические процессы,
происходящие в объекте при различных
воздействиях.
Теория надежности является основой
инженерной практики в области надежности
технических изделий. Часто безотказность
определяют как вероятность того, что
изделие будет выполнять свои функции
на определенном периоде времени при
заданных условиях.
Теория надежности предполагает следующие
четыре основных допущения:
-
отказ рассматривается как случайное
событие. Причины отказов, соотношения
между отказами (за исключением того,
что вероятность отказа есть функция
времени) задаются функцией распределения.
Инженерный подход к надежности
рассматривает вероятность безотказной
работы как оценку на определенном
статистическом доверительном уровне. -
надежность системы тесно связана с
понятием «заданная функция системы».
В основном рассматривается режим работы
без отказов. Однако, если в отдельных
частях системы нет отказов, но система
в целом не выполняет заданных функций,
то это относится к техническим требованиям
к системе, а не к показателям надежности. -
надежность системы может рассматриваться
на определенном отрезке времени. На
практике это означает, что система
имеет шанс (вероятность) функционировать
это время без отказов. Характеристики
(показатели) надежности гарантируют,
что компоненты и материалы будут
соответствовать требованиям на заданном
отрезке времени. Поэтому иногда
надежность в широком смысле слова
означает свойство «гарантоспособности».
В общем случае надежность относится к
понятию «наработка», которое в зависимости
от назначения системы и условий ее
применения, определяет продолжительность
или объем работы. Наработка может быть
как непрерывной величиной (продолжительность
работы в часах, километраж пробега в
километрах и т. п.), так и целочисленной
величиной (число рабочих циклов,
запусков, выстрелов оружия и т. п.). -
согласно определению, надежность
рассматривается относительно заданных
режимов и условий применения. Это
ограничение необходимо, иначе невозможно
создать систему, которая способна
работать в любых условиях. Внешние
условия функционирования системы
должны быть известны на этапе
проектирования.
Пример
В качестве примера можно рассмотреть надежность работы паротурбинного энергоблока, которая включает в себя:
- качество материалов, использующихся в процессе производства;
- совершенство разработанной конструкции;
- используемую технологию изготовления;
- применяемую технологию перевозки и монтажа оборудования;
- качество применяемого топлива;
- условия эксплуатации и обслуживания устройств.
И это только краткий список того, что включает в себя характеристика показателей надежности. Создание и применение новых, непрерывно усложняющихся установок предусматривает необходимость в постоянном обеспечении их все более и более высокой степени надежности. Именно поэтому была разработана специализированная «теория надежности», которая в последнее время стала пользоваться довольно широким распространением.
12) Уменьшение среднего времени восстановления
Время восстановления оказывает существенное влияние на коэффициенты надежности: коэффициент готовности, коэффициент вынужденного простоя, коэффициент профилактики. Уменьшить среднее время восстановления можно, уменьшив число отказов и сократив время, потребное на ремонт системы.
Уменьшить время, потребное на ремонт ТС , можно, во-первых, путем рационального ее конструирования (встроенный контроль, блочная конструкция и т.п.) и, во-вторых, используя научные методы эксплуатации.
Тестовые вопросы
Вопрос |
Ответ |
1. Высокая надежность ТС приводит… |
1. К эффективному их использованию 2. К увеличению времени их простоя 3. К увеличению эксплуатационных расходов 4. К гибели дорогостоящей аппаратуры |
2. Автоматическая система должна иметь:… |
1. Оптимальную надежность 2. Неограниченный срок службы 3. Универсальный набор комплектующих 4. Максимальное быстродействие |
3. Какой из методов не относится к методам повышения надежности? |
1. Удешевление 2. Уменьшение интенсивности отказов системы 3. Сокращение времени непрерывной работы 4. Уменьшение среднего времени восстановления |
4. Основное положительное свойство резервирования:… |
1. Позволяет из малонадежных элементов проектировать надежные системы 2. Позволяет проектировать системы из стандартных элементов 3. Создает дополнительный запас прочности 4. Позволяет экономить ресурсы при проектировании |
5. С увеличением времени непрерывной работы резервированной системы ее коэффициент готовности… |
1. Падает 2. Растет 3. Остается неизменным 4. Изменяется под воздействием ряда факторов |
6. В чем заключается особенность сложных автоматических систем разового применения? |
1. Большую часть времени находятся в состоянии хранения 2. Эффективны в использовании 3. Требуют мало затрат 4. Круг применения крайне ограничен |
7. Резервирование наиболее целесообразно применять:… |
1. Для повышения надежности сложных систем 2. Для повышения надежности простых систем 3. Для упрощения системы 4. Для усовершенствования системы |
8. Упрощение системы необходимо для:… |
1. Повышения надежности при уменьшении веса 2. Обеспечения нужной точности 3. Обеспечения быстродействия автоматической системы 4. Облегчения операции резервирования |
9. Сократить время непрерывной работы системы можно:… |
1. Путем многократного ее включения и выключения 2. Установлением малой продолжительности ее работы 3. Уменьшив загруженность системы 4. Отключив ее принудительно |
10. Время восстановления влияет на:… |
1. Количественные характеристики надежности 2. Коэффициент готовности 3. Коэффициент вынужденного простоя 4. Коэффициент профилактики |
Контрольные вопросы
1. Требования, предъявляемые к надежности сложных систем.
2. Условия надежности сложных систем.
3. Методы повышения надежности сложных систем.
4. Роль эксплуатации в системе надежности.
5. Резервирование, как средство повышения надежности
Бесплатная лекция: «8 Войны Рима во II в. до н. э.» также доступна.
6. Влияние резервирования на работу сложных автоматических систем
7. Способы уменьшения интенсивности отказов систем
8. Сокращение времени непрерывной работы.
9. Уменьшение среднего времени восстановления.
10. Упрощение системы.
Надёжность и безопасность
Надёжность в инженерной практике отличается от безопасности отношением к видам опасностей, с которыми она имеет дело. Надёжность в технике главным образом связана с определением стоимостных показателей. Они относятся к тем опасностям в смысле надёжности, которые могут перерасти в аварии с частичной потерей доходов для компании или заказчика. Это может произойти из-за потери по причине неготовности системы, неожиданно высоких затрат на запасные части и ремонт, перерывов в нормальной работе и т. п. Безопасность относится к тем случаям проявления опасности, которые могут привести к потенциально тяжёлым авариям. Требования по безопасности функционально связаны с требованиями по надёжности, но характеризуются более высокой ответственностью. Безопасность имеет дело с нежелательными опасными событиями для жизни людей и окружающей среды в том же смысле, что и надёжность, но не связана напрямую со стоимостными показателями и не относится к действиям по восстановлению после отказов и аварий
У безопасности другой уровень важности отказов в обществе и контроля со стороны государства. Безопасность часто контролируется государством (например, атомная промышленность, космос, оборона, железные дороги и нефтегазовый сектор)
Особенности монтажа, наладки, эксплуатации и обслуживания технологического оборудования
Современное научное и технологическое оборудование – это сложные механизмы, которые в основном работают на числовом программном управлении. Это значит, что оно состоит не только из деталей и вспомогательной оснастки, но и из программного обеспечения. Монтаж таких агрегатов должны проводить только профессионалы – это поможет максимально повысить производительность предприятия, снизить затраты на энергию и максимально продлить срок эксплуатации машин.
Обслуживание и эксплуатация технологического оборудования должны вестись в соответствии с техническими нормами и правилами, указанными в документах, которые прилагаются к агрегатам. Это значит, что перед тем, как запустить производственные линии, все участники технологического процесса должны пройти инструктаж и обучение пользованию машинами их компонентами.
Также персонал должен знать, в каких случаях нужно вызывать ремонтные бригады, как самостоятельно менять элементарные настройки техники и какие правила безопасности нужно соблюдать.
Технологические возможности оборудования проверяются во время его тестирования.
Бригада, которая производит монтаж и пуско-наладку или ремонт, должна проверить работоспособность всех узлов и механизмов, испытать их на прочность в условиях самых высоких нагрузок, и только после этого разрешается запуск производственных мощностей.
Техническое обслуживание агрегатов должно проводиться соответственно срокам, указанным в паспорте. После каждого осмотра в специальном журнале делается пометка о проведенных работах.
Своевременная проверка работоспособности и исправности механизмов позволяет продлить срок их эксплуатации и значительно снизить затраты на текущий и капитальный ремонт. Эти задачи могут выполнять как работники инженерной бригады предприятия, на котором установлено оборудование, так и специально нанятые профессионалы.
Существует много фирм, оказывающих услуги по техническому обслуживанию, монтажу, ремонту и пуско-наладке технологических машин и агрегатов.
Когда применяется вариантное проектирование
Вариантное проектирование применяется, когда нужно обеспечить достижение результата с минимальными затратами. Если два направления для таких видов проектирования:
- сравнение двух и более проектных решений, выбор лучшего из них по комплексу показателей;
- выбор экономически оптимального варианта, в соответствии с исходными требованиями и условиями.
Большинство типовых проектов предусматривают возможность выбора разных вариантов решений. Это упрощает подготовку документации, так как объекты по типовым проектам могут возводиться в совершенно разных условиях
Важно, чтобы предложенные варианты были сопоставимы между собой по целевому назначению и функциональным характеристикам, условиям эксплуатации. Например, не являются равнозначными и сопоставимыми вариантами решения для МКД и производственного объекта, так как у них изначально разное целевое назначение
Вывод: рычаги для увеличения надежности сервиса
Стоит внимательно посмотреть на представленные цифры, потому что они подчеркивают фундаментальный момент: есть три основных рычага, для увеличения надежности сервиса.
- Сократите частоту отключений — за счет политик выпуска, тестирования, периодических оценок структуры проекта и т.д.
- Уменьшите уровень среднего простоя — с помощью сегментирования, географического изолирования, постепенной деградации, или изолирования клиентов.
- Сократите время восстановления — с помощью мониторинга, спасательных действий «одной кнопкой» (например, откат к предыдущему состоянию или добавление резервной мощности), практики оперативной готовности и т. д.
Вы можете балансировать между этими тремя методами для упрощения реализации отказоустойчивости. Например, если трудно достичь 17-минутного MTTR, сосредоточьте свои усилия на сокращении времени среднего простоя. Стратегии минимизации отрицательных последствий и смягчения влияния критических компонентов рассматриваются более подробно далее в этой статье.