Определение доли встраеваемых в объект ТСД

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

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 случайной наработки ТСД до отказа их элементов подчиняются экспоненциальному закону распределения с параметром .

На рис 16.5 приведена качественная зависимость показателя готовности от коэффициента встраивания .

Значение соответствует случаю, когда ТСД внешние ( ), а значение – случаю встроенных ТСД ( ). Из рассмотрения рис.16.5 видно, что для зависимости 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 контролепригодности 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_Г.ТР, то ТСД следует выполнять внешними. Если П_Г<П_Г.ТР), то устанавливается число шагов j (1 j m, m – число блоков) разбиения ТСД при их встраивании. При этом предполагается, что изменение безотказности в ОД и ТСД при встраивании одинаково = = и , – объединение соседних блоков, 1 k_j -значение показателя безотказности i-о блока ТСД.

Тогда .

Затем по шагам осуществляется встраивание ТСД в ОД и на каждом j-ом шаге определяются значения показателей безотказности объекта и ТСД , . Одновременно 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.16.6 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.16.7) включает в себя четыре блока со следующими показателями безотказности отдельных блоков:

; ; ; .

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

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

,

где

,

где T_о – наработка на отказ ОД во включенном состоянии; – наработка на отказ в выключенном состоянии ОД; _п – среднее время перерыва между использованиями ОД; _и – среднее время использования ОД; Т – период диагностирования; _к.о – среднее время проверки работоспособности ОД; _к.т – среднее время проверки работоспособности ТСД; – среднее время восстановления объекта; – среднее время восстановления ТСД; – вероятность ошибок первого рода; вероятность ошибок второго рода.

Устанавливаем четыре (m = 4) шага разбиения ТСД (представляющих собой объединение k_j соседних блоков): (k₁ = 1 – встроенные датчики), (k₂=2 - встроенные датчики и нормализаторы), (k₃ = 3 – встроенные датчики, нормализаторы и аналого-цифровые преобразователи), (k₄ = 4 – полностью встроенные ТСД).

После этого по формулам и определяем значение показателей, характеризующих безотказность ОД и ТСД на каждом j-ом ( ) шаге встраивания ТСД в ОД (табл.16.1).

Поскольку при встраивании ТСД в ОД необходимо обеспечить максимальное значение П_г, то для определения соотношения между встроенными и внешними ТСД воспользуемся приведенным выше алгоритмом. Согласно этому алгоритму, сначала в результате подстановки в (16.5) заданных значений показателей безотказности, контролей ремонтопригодности ОД и ТСД, а также значений , , Т показателей организации использования объекта и процесса диагностирования вычисляем значения П_г показателя готовности ОД при внешних ТСД.

Аналогичным образом в результате подстановки в (16.5) полученных значений , , , , , (см. табл. 16.1 и табл. 16.2) и заданных значений , , 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. . В данном случае максимального уровня готовности ОД достигает при встроенных датчиках, нормализаторах и аналогово-цифровых преобразователях. При этом коэффициент встраивания =0,599.