Федеральное агентство по образованию
Новомосковский институт (филиал)
Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Российский химико-технологический университет
имени Д.И. Менделеева»
Кафедра: ВТИТ
РАСЧЕТНОЕ ЗАДАНИЕ
«РАСЧЕТ СТРУКТУРНОЙ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ»
Предмет: Надежность, эргономика, качество АСОИУ
Вариант 3
Группа: АС-06-3
Студент: Володин С.Н.
Преподаватель:
Прохоров В.С.
Новомосковск 2010
Задание
По структурной схеме надежности технической системы в соответствии с вариантом задания, требуемому значению вероятности безотказной работы системы и значениям интенсивностей отказов ее элементов требуется:
1. Построить график изменения вероятности безотказной работы системы от времени наработки в диапазоне снижения вероятности до уровня 0.1 - 0.2.
2. Определить - процентную наработку технической системы.
3. Обеспечить увеличение - процентной наработки не менее, чем в 1.5 раза за счет:
а) повышения надежности элементов;
б) структурного резервирования элементов системы.
Все элементы системы работают в режиме нормальной эксплуатации (простейший поток отказов). Резервирование отдельных элементов или групп элементов осуществляется идентичными по надежности резервными элементами или группами элементов. Переключатели при резервировании считаются идеальными.
На схемах, обведенные пунктиром m элементы, являются функционально необходимыми из n параллельных ветвей.
|
№ вар. |
, % |
Интенсивность отказов элементов, |
||||||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
|||
|
3 |
60 |
0,03 |
0,5 |
0,2 |
1,0 |
0,03 |
0,1 |
Расчетная часть
Расчет начинаем с упрощения исходной схемы.
Элементы 2-4 соединены параллельно. Заменяем элементы 2-4 на элемент A.
По условию, интенсивности отказов элементов 2-4 равны. Следовательно, вероятность безотказной работы элемента A определяется по формуле:
Элементы 5-7 образуют соединение «2 из 3». Интенсивность отказов этих элементов равна. Следовательно, для определения вероятности безотказной работы можно воспользоваться комбинаторным методом:
Элементы 8-10 соединены параллельно. Заменяем элементы 8-10 на элемент C. Интенсивности отказов элементов 8-10 равны, поэтому вероятность безотказной работы элемента C определяется по формуле:
Элементы 11-13 также соединены параллельно. Заменяем элементы 11-13 на элемент D. Интенсивности отказов элементов 11-13 также равны, поэтому вероятность безотказной работы элемента D определяется по формуле:
После замены элементов структурная схема системы примет вид:
Элементы 1, A, B, C, D и 14 соединены последовательно, следовательно, вероятность безотказной работы всей системы определяется по формуле:
Согласно расчетам в Microsoft Excel и исходным данным наименее надежными элементами являются 8-10.
Наработку необходимо увеличить с г=0,9298*106 ч. до 1,3947*106 ч.
Повышение надежности системы можно провести двумя способами:
1) Заменой малонадежных элементов на более надежные.
2) Структурным резервированием элементов.
Первый способ
Заменяем элементы 8-10, имеющие л=1*10-6 1/ч, на элементы с л=0,5*10-6 1/ч. Новые значения рассчитаны в Excel.
При этом вероятность безотказной работы системы вырастет с 0,356271899 до 0,541566249.
Второй способ
Используем постоянно включенный резерв. Подключаем параллельно дополнительные элементы:
При этом увеличивается вероятность безотказной работы квазиэлемента C. Новые значения рассчитаны в Excel.
При этом вероятность безотказной работы системы вырастет с 0,356271899 до 0,610117356.
Расчет вероятности безотказной работы системы
|
Элемент |
л·10Ї? |
Наработка |
||||||||||||
|
0,8 |
0,85 |
0,9 |
0,95 |
1 |
1,05 |
1,1 |
1,15 |
1,2 |
1,25 |
0,9298 |
1,3947 |
|||
|
1 |
0,03 |
0,97628571 |
0,974822379 |
0,973361242 |
0,971902294 |
0,970445534 |
0,96899096 |
0,96753856 |
0,96608834 |
0,964640293 |
0,96319442 |
0,972491445 |
0,959022253 |
|
|
2-4 |
0,5 |
0,670320046 |
0,653769785 |
0,637628152 |
0,621885056 |
0,60653066 |
0,59155536 |
0,57694981 |
0,562704869 |
0,548811636 |
0,53526143 |
0,628197922 |
0,497903 |
|
|
4-7 |
0,2 |
0,852143789 |
0,843664817 |
0,835270211 |
0,826959134 |
0,818730753 |
0,81058425 |
0,8025188 |
0,794533603 |
0,786627861 |
0,77880078 |
0,830306807 |
0,756585297 |
|
|
8-10 |
1 |
0,449328964 |
0,427414932 |
0,40656966 |
0,386741023 |
0,367879441 |
0,34993775 |
0,33287108 |
0,316636769 |
0,301194212 |
0,2865048 |
0,394632629 |
0,247907397 |
|
|
11-13 |
0,03 |
0,97628571 |
0,974822379 |
0,973361242 |
0,971902294 |
0,970445534 |
0,96899096 |
0,96753856 |
0,96608834 |
0,964640293 |
0,96319442 |
0,972491445 |
0,959022253 |
|
|
14 |
0,1 |
0,923116346 |
0,918512284 |
0,913931185 |
0,909372934 |
0,904837418 |
0,90032452 |
0,89583414 |
0,891366144 |
0,886920437 |
0,8824969 |
0,911211724 |
0,869819117 |
|
|
A |
- |
0,964167458 |
0,958495528 |
0,952415736 |
0,945940562 |
0,939083816 |
0,9318604 |
0,92428609 |
0,91637735 |
0,908151161 |
0,89962486 |
0,948603276 |
0,873420645 |
|
|
B |
- |
0,940880328 |
0,934319811 |
0,927532473 |
0,92053335 |
0,913336866 |
0,90595686 |
0,89840659 |
0,890698798 |
0,882845663 |
0,87485887 |
0,923385556 |
0,851092839 |
|
|
C |
- |
0,833015292 |
0,81227589 |
0,791017827 |
0,769361534 |
0,747419542 |
0,72529609 |
0,70308694 |
0,680879413 |
0,658752498 |
0,63677714 |
0,778151229 |
0,574583871 |
|
|
D |
- |
0,99998666 |
0,99998404 |
0,999981097 |
0,999977817 |
0,999974185 |
0,99997018 |
0,99996579 |
0,999961002 |
0,999955789 |
0,99995014 |
0,999979184 |
0,999931191 |
|
|
P |
- |
0,681031834 |
0,651317488 |
0,621614724 |
0,592091521 |
0,562898769 |
0,53417008 |
0,50602202 |
0,478554554 |
0,451851851 |
0,42598314 |
0,60 |
0,356271899 |
|
|
Повышение надежности путем замены самых ненадежных элементов |
||||||||||||||
|
|
|
0,8 |
0,85 |
0,9 |
0,95 |
1 |
1,05 |
1,1 |
1,15 |
1,2 |
1,25 |
0,9298 |
1,3947 |
|
|
1 |
0,03 |
0,97628571 |
0,974822379 |
0,973361242 |
0,971902294 |
0,970445534 |
0,96899096 |
0,96753856 |
0,96608834 |
0,964640293 |
0,96319442 |
0,972491445 |
0,959022253 |
|
|
2-4 |
0,5 |
0,670320046 |
0,653769785 |
0,637628152 |
0,621885056 |
0,60653066 |
0,59155536 |
0,57694981 |
0,562704869 |
0,548811636 |
0,53526143 |
0,628197922 |
0,497903 |
|
|
4-7 |
0,2 |
0,852143789 |
0,843664817 |
0,835270211 |
0,826959134 |
0,818730753 |
0,81058425 |
0,8025188 |
0,794533603 |
0,786627861 |
0,77880078 |
0,830306807 |
0,756585297 |
|
|
8-10 |
0,5 |
0,670320046 |
0,653769785 |
0,637628152 |
0,621885056 |
0,60653066 |
0,59155536 |
0,57694981 |
0,562704869 |
0,548811636 |
0,53526143 |
0,628197922 |
0,497903 |
|
|
11-13 |
0,03 |
0,97628571 |
0,974822379 |
0,973361242 |
0,971902294 |
0,970445534 |
0,96899096 |
0,96753856 |
0,96608834 |
0,964640293 |
0,96319442 |
0,972491445 |
0,959022253 |
|
|
14 |
0,1 |
0,923116346 |
0,918512284 |
0,913931185 |
0,909372934 |
0,904837418 |
0,90032452 |
0,89583414 |
0,891366144 |
0,886920437 |
0,8824969 |
0,911211724 |
0,869819117 |
|
|
A |
|
0,964167458 |
0,958495528 |
0,952415736 |
0,945940562 |
0,939083816 |
0,9318604 |
0,92428609 |
0,91637735 |
0,908151161 |
0,89962486 |
0,948603276 |
0,873420645 |
|
|
B |
|
0,940880328 |
0,934319811 |
0,927532473 |
0,92053335 |
0,913336866 |
0,90595686 |
0,89840659 |
0,890698798 |
0,882845663 |
0,87485887 |
0,923385556 |
0,851092839 |
|
|
C |
|
0,964167458 |
0,958495528 |
0,952415736 |
0,945940562 |
0,939083816 |
0,9318604 |
0,92428609 |
0,91637735 |
0,908151161 |
0,89962486 |
0,948603276 |
0,873420645 |
|
|
D |
|
0,999986664 |
0,99998404 |
0,999981097 |
0,999977817 |
0,999974185 |
0,99997018 |
0,99996579 |
0,999961002 |
0,999955789 |
0,99995014 |
0,999979184 |
0,999931191 |
|
|
P |
|
0,788255317 |
0,768562636 |
0,748447917 |
0,72798465 |
0,707245521 |
0,68630171 |
0,6652223 |
0,644073746 |
0,622919509 |
0,60181969 |
0,73628909 |
0,541566249 |
|
|
Повышение надежности путем структурного резервирования |
||||||||||||||
|
|
|
0,8 |
0,85 |
0,9 |
0,95 |
1 |
1,05 |
1,1 |
1,15 |
1,2 |
1,25 |
0,9298 |
1,3947 |
|
|
1 |
0,03 |
0,97628571 |
0,974822379 |
0,973361242 |
0,971902294 |
0,970445534 |
0,96899096 |
0,96753856 |
0,96608834 |
0,964640293 |
0,96319442 |
0,972491445 |
0,959022253 |
|
|
2-4 |
0,5 |
0,670320046 |
0,653769785 |
0,637628152 |
0,621885056 |
0,60653066 |
0,59155536 |
0,57694981 |
0,562704869 |
0,548811636 |
0,53526143 |
0,628197922 |
0,497903 |
|
|
4-7 |
0,2 |
0,852143789 |
0,843664817 |
0,835270211 |
0,826959134 |
0,818730753 |
0,81058425 |
0,8025188 |
0,794533603 |
0,786627861 |
0,77880078 |
0,830306807 |
0,756585297 |
|
|
8-10 |
0,5 |
0,670320046 |
0,653769785 |
0,637628152 |
0,621885056 |
0,60653066 |
0,59155536 |
0,57694981 |
0,562704869 |
0,548811636 |
0,53526143 |
0,628197922 |
0,497903 |
|
|
11-13 |
0,03 |
0,97628571 |
0,974822379 |
0,973361242 |
0,971902294 |
0,970445534 |
0,96899096 |
0,96753856 |
0,96608834 |
0,964640293 |
0,96319442 |
0,972491445 |
0,959022253 |
|
|
14 |
0,1 |
0,923116346 |
0,918512284 |
0,913931185 |
0,909372934 |
0,904837418 |
0,90032452 |
0,89583414 |
0,891366144 |
0,886920437 |
0,8824969 |
0,911211724 |
0,869819117 |
|
|
A |
|
0,964167458 |
0,958495528 |
0,952415736 |
0,945940562 |
0,939083816 |
0,9318604 |
0,92428609 |
0,91637735 |
0,908151161 |
0,89962486 |
0,948603276 |
0,873420645 |
|
|
B |
|
0,940880328 |
0,934319811 |
0,927532473 |
0,92053335 |
0,913336866 |
0,90595686 |
0,89840659 |
0,890698798 |
0,882845663 |
0,87485887 |
0,923385556 |
0,851092839 |
|
|
C |
|
0,998716029 |
0,998277379 |
0,997735738 |
0,997077577 |
0,996289218 |
0,99535699 |
0,9942674 |
0,993007252 |
0,991563791 |
0,98992483 |
0,997358377 |
0,983977667 |
|
|
D |
|
0,999986664 |
0,99998404 |
0,999981097 |
0,999977817 |
0,999974185 |
0,99997018 |
0,99996579 |
0,999961002 |
0,999955789 |
0,99995014 |
0,999979184 |
0,999931191 |
|
|
P |
|
0,816500509 |
0,800461423 |
0,78406226 |
0,767339091 |
0,750328219 |
0,73306604 |
0,71558888 |
0,6979329 |
0,680133943 |
0,66222742 |
0,774131937 |
0,610117356 |
Вывод: После построения графиков видно, что замена элементов более эффективна для повышения надежности. Особенно если систему необходимо использовать в течение долгого промежутка времени.
| ! | Как писать курсовую работу Практические советы по написанию семестровых и курсовых работ. |
| ! | Схема написания курсовой Из каких частей состоит курсовик. С чего начать и как правильно закончить работу. |
| ! | Формулировка проблемы Описываем цель курсовой, что анализируем, разрабатываем, какого результата хотим добиться. |
| ! | План курсовой работы Нумерованным списком описывается порядок и структура будующей работы. |
| ! | Введение курсовой работы Что пишется в введении, какой объем вводной части? |
| ! | Задачи курсовой работы Правильно начинать любую работу с постановки задач, описания того что необходимо сделать. |
| ! | Источники информации Какими источниками следует пользоваться. Почему не стоит доверять бесплатно скачанным работа. |
| ! | Заключение курсовой работы Подведение итогов проведенных мероприятий, достигнута ли цель, решена ли проблема. |
| ! | Оригинальность текстов Каким образом можно повысить оригинальность текстов чтобы пройти проверку антиплагиатом. |
| ! | Оформление курсовика Требования и методические рекомендации по оформлению работы по ГОСТ. |
| → | Разновидности курсовых Какие курсовые бывают в чем их особенности и принципиальные отличия. |
| → | Отличие курсового проекта от работы Чем принципиально отличается по структуре и подходу разработка курсового проекта. |
| → | Типичные недостатки На что чаще всего обращают внимание преподаватели и какие ошибки допускают студенты. |
| → | Защита курсовой работы Как подготовиться к защите курсовой работы и как ее провести. |
| → | Доклад на защиту Как подготовить доклад чтобы он был не скучным, интересным и информативным для преподавателя. |
| → | Оценка курсовой работы Каким образом преподаватели оценивают качества подготовленного курсовика. |
| Курсовая работа | Деятельность Движения Харе Кришна в свете трансформационных процессов современности |
| Курсовая работа | Маркетинговая деятельность предприятия (на примере ООО СФ "Контакт Плюс") |
| Курсовая работа | Политический маркетинг |
| Курсовая работа | Создание и внедрение мембранного аппарата |
| Курсовая работа | Социальные услуги |
| Курсовая работа | Педагогические условия нравственного воспитания младших школьников |
| Курсовая работа | Деятельность социального педагога по решению проблемы злоупотребления алкоголем среди школьников |
| Курсовая работа | Карибский кризис |
| Курсовая работа | Сахарный диабет |
| Курсовая работа | Разработка оптимизированных систем аспирации процессов переработки и дробления руд в цехе среднего и мелкого дробления Стойленского ГОКа |