Monthly Archives: Maj 2018

Niezawodność modeli urządzenia

Bardzo czysto przy budowie i badaniach niezawodnościowych modeli obiektów złożonych stosowana jest jeszcze inna szczególna postać przedstawionej pełnej postaci modelu.  Różni się ona zasadniczo od omówionych powyżej i opiera się na założeniu znajomości niezawodności elementów (lub PK) obiektu złożonego. Pomija się przy tym zwykle zależności stochastyczne istniejące między cechami zdatności tych elementów (lub PK) lub odpowied­nimi czasami bezawaryjnej pracy. W tym przypadku niezawodno­ściowy model obiektu złożonego jest bardzo prosty, bo jest nim jedynie opis jego struktury niezawodnościowej. Znajomość ta­kiej postaci modelu pozwala na wyznaczenie niezawodności obiek­tu złożonego z PK o znanych niezawodnościach oraz na badania wpływu niezawodności PK i struktury niezawodnościowej obiektu na jego niezawodność. Tworzenie tej szczególnej postaci modelu i oparte na niej badania niezawodności są znacznie łatwiejsze niż tworzenie i badanie modeli wymienionych poprzednio. Korzy­ści dla konstruktora, płynące z badań opartych na takich pro­stych modelach są jednak niewielkie. Dotyczy to zwłaszcza obiektów mechanicznych. Dlatego dalsza część niniejszego opra­cowania dotyczy głównie postaci niezawodnościowego modelu przedstawionych w tym rozdziale, pełniejszych i bogatszych w informacje wyjściowe.

Na zakończenie tego rozdziału należy wspomnieć o bardzo ważnym problemie związanym z zagadnieniami modelowania nieza­wodnościowego, mianowicie o problemie dokładności niezawodno­ściowych modeli obiektów. Dokładność ta jest związana ze stop­niem adekwatności zbudowanego modelu do rzeczywistości. Ocena tej adekwatności jest jednym z najbardziej trudnych i nie­uchwytnych problemów badań teoretycznych i nie tylko niezawod­ności. Problem jest szczególnie trudny w przypadku obiektów mechanicznych, w których zdecydowana większość elementów i wa­runków, w jakich one pracują, są nietypowe, nie powtarzające się w obiektach innych (np. już eksploatowanych). W tym bowiem przypadku nie można porównywać wyników teoretycznych ze znanymi już wynikami eksperymentalnymi, otrzymanymi na podstawie badań obiektów rzeczywistych, podobnych do modelowanego. Pro­blem adekwatności modelu (nie tylko niezawodnościowego) do rzeczywistości nie jest dotychczas rozwiązany, choć są podej­mowane pewne próby w tym zakresie, polegające na przykład na badaniach wrażliwości parametrycznej, a czasami wrażliwości strukturalnej modelu. Próby te nie stanowią jednak rozwiązania całości problemu. Ważność tego problemu jest duża, jednak w niniejszej pracy nie zajmowano się nim.

Dlatego głównym celem badań niezawodności, przeprowadza­nych na zbudowanym modelu, powinno być nie wyznaczenie poziomu niezawodności konstruowanego obiektu mechanicznego, lecz – wy­znaczenie wpływu zmian różnych cech konstrukcyjnych, technolo­gicznych i eksploatacyjnych na względne zmiany poziomu nieza­wodności. W tym przypadku niedokładność badań jest znacznie mniejsza.

Symulacyjne metody badań niezawodności

Metoda symulacji rozwinęła się najpierw w teorii systemów ekonomicznych i systemów zarządzania. Metoda ta może być z dużym powodzeniem stosowania również do badań niezawodności obiektów technicznych, m.in. mechanicznych. Jednakże przedstawione w tych pracach me­tody symulacji dotyczą jedynie niektórych części modelu nie­zawodnościowego obiektu technicznego, zwykle procesu eksploa­tacji lub są wykorzystywane do wyznaczania wskaźników nieza­wodności obiektu złożonego przy danych wskaźnikach niezawodno­ści jego elementów. Są to badania o małej przydatności dla konstruktora, zwłaszcza obiektów mechanicznych. Zdecydowanie .więcej informacji korzystnych dla konstruktora obiektu mecha­nicznego dają badania niezawodności oparte na pełnej postaci niezawodnościowego modelu obiektu, przedstawionej w rozdz. 4. Próby zastosowania metody symulacji do takich badań niezawodności obiektów mechanicznych przedsta­wione są w pracach [12, 24, 26]

W przypadku badań niezawodności obiektu mechanicznego me­toda symulacji jest to technika numeryczna, polegająca na na­śladowaniu stanów i procesów decydujących o niesprawnościach obiektu i ujętych w modelu niezawodnościowym.

PROBLEMY WSPOMAGANIA DECYZJI W PROCESIE PROJEKTOWANIA SYSTEMÓW Z UWZGLĘDNIENIEM ASPEKTÓW NIEZAWODNOŚCI

Decyzje, jakie ma do podjęcia projektant współczesnych systemów tech­nicznych, wymagają uwzględnienia wielu uwarunkowań i spełnienia niejedno­krotnie sprzecznych wymagań. Jednym z istotnych czynników jest ogólnie ro­zumiana niezawodność systemu. Zazwyczaj niezawodność nie jest oczywiście najważniejszym kryterium, które wpływa na podstawowe decyzje projektowe, bywa jednak w wielu przypadkach ważnym kryterium pomocniczym. Z tego względu ilościowa informacja dotycząca charakterystyk niezawodności projek­towanego systemu jest ważna i umożliwia sensowne wspomaganie podejmowa­nia decyzji, które w przyszłości, a więc w czasie eksploatacji systemu mogą mieć znaczne skutki ekonomiczne. Przykładem może być zadanie organizacji serwisu elementów systemu. Na wstępie należy podjąć decyzję, czy serwis ma być przeprowadzany samodzielnie przez eksploatującego system, czy przez ze­wnętrznego dostawcę usług serwisowych. W przypadku wyboru pierwszego wariantu konieczne jest dalej przykładowe określenie liczby ekip naprawczych. W wariancie drugim, gdy zdecydowano się na serwis zewnętrzny, należy zdecy­dować, jakie powinny być warunki umowy zawieranej z dostawca usług. W podjęciu dobrej decyzji pomaga oczywiście właściwe i w miarę formalne postawienie problemu. W rozważanym zadaniu może to być na przykład wyma­ganie zapewnienia określonego poziomu niezawodności systemu, wyrażanego np. zadanym współczynnikiem gotowości, przy minimalnym koszcie napraw. Nie wdając się w szczegóły dotyczące technik optymalizacji, rozwiązanie tak postawionego zadania polega zwykle na sprawdzeniu pewnej liczby wariantów organizacji serwisu i wybraniu najtańszego wśród tych, dla których projektowa­ny system spełnia założone wymagania niezawodnościowe. Jednak odpowiedź na pytanie, jaki jest współczynnik gotowości systemu nie jest w praktyce wcale taka prosta. Wyliczenie współczynnika wymaga po pierwsze przyjęcia właści­wego modelu matematycznego systemu, a następnie, aby uzyskać wynik liczbowy, dostarczenia w miarę wiarygodnych danych o elementach systemu. Sam sposób prowadzenia obliczeń jest kwestią drugorzędną. Modele rozważane od lat w literaturze dotyczącej teorii niezawodności czy teorii obsługi masowej, oparte z reguły na teorii procesów Markowa czy półmarkowa, są bardzo często wyidealizowane i trudne do pogodzenia z praktyką. Rozważa się zazwyczaj stosunkowo proste struktury niezawodnościowe i przyjmuje ostre założenia co do rozkładów zmiennych losowych opisujących czasy życia elementów systemu i czasy ich napraw. Podyktowane to bywa często chęcią uzyskania eleganckich z matematycznego punktu widzenia rozwiązań analitycznych, a także pewnym, jak się wydaje, przywiązaniem do opanowanego aparatu analizy. Istnieją oczy­wiście próby analizy za pomocą tych klasycznych metod struktur bardziej zło­żonych niż szeregowo-równo ległe czy k z n, lecz pojawia się wtedy zwykle problem nadmiernego wzrostu liczby stanów systemu. Znaczną z punktu widze­nia praktyki niedogodnością jest też konieczne w większości wyżej wspomnia­nych modeli założenie o wykładniczości wszystkich czy prawie wszystkich roz­kładów zmiennych losowych. W praktyce utrzymanie w mocy takiego założenia jest nie do przyjęcia w przypadkach, gdy na podstawie wcześniej wykonanych badań niezawodnościowych wynika, że rozkład jest znacząco inny.