Модели надежности системы

При разработке модели надежности системы сначала необходимо дать определение работоспособного состояния системы. Если возможно более одного определения, то для каждого определения необходимо разработать отдельную структурную схему надежности. Затем необходимо разделить систему на блоки так, чтобы определить логику их взаимодействия в системе. При этом каждый блок должен быть статистически независимым и максимально большим. В то же время каждый блок не должен содержать (по возможности) резервирования. Для простоты оценки (расчета) надежности каждый блок должен содержать только такие элементы, которые соответствуют одному и тому же статистическому распределению наработок до отказа.

2.2.2.1 Последовательная структурная схема надежности. Если для функционирования системы требуется, чтобы функционировали все блоки, то соответствующей структурной схемой является такая схема, в которой все блоки соединены последовательно, как показано на рис. 2.2.

Рисунок 2.2 – Последовательная структурная схема надежности

Структурные схемы этого типа называются последовательными структурными схемами надежности.

2.2.2.2 Параллельная структурная схема надежности. Другой тип структурной схемы применяют в случае, когда отказ одного компонента или блока не влияет на работоспособность системы в соответствии с определением отказа системы. Данный тип схемы называется параллельным и отражает резервирование элементов системы (рис. 2.3).

а)

б)

Рисунок 2.3. – Параллельная структурная схема надежности с нагруженным резервом (а) и ненагруженным резервом (б)

2.2.2.3 Параллельно-последовательная и последовательно-параллельная структурные схемы надежности. Если вся цепочка элементов системы дублирована, то структурная схема имеет вид, показанный на рис 2.4.

Рисунок 2.4 – Параллельно-последовательная структурная схема надежности (нагруженный резерв)

Если дублирован каждый блок в цепочке, структурная схема имеет вид, показанный на рис. 2.5.

Рисунок 2.5 – Последовательно-параллельная структурная схема надежности (нагруженный резерв)

Структурные схемы этого типа называются параллельно-последовательная и последовательно-параллельная структурными схемами надежности.

2.2.2.4 Комбинированная структурная схема надежности. Структурные схемы, используемые для описания надежности системы, часто являются комбинацией последовательных и параллельных соединений. На рис. 2.6 представлены примеры данных схем.

а)

б)

Рисунок 2.6 – Комбинированные структурные схемы надежности

Из-за статистической независимости отказ любого блока не должен повышать вероятность отказа любого другого блока системы.

2.2.2.5 Структурная схема надежности с мажоритарным резервированием. На практике встречаются системы, для работы которой необходимо функционирование из элементов, соединенных параллельно (см. рис. 1.6). Структурная схема такой системы имеет вид, показанный на рисунке 2.7.

Рисунок 2.7 –Структурная схема надежности с мажоритарным резервированием

Таким образом, структурная схема, изображенная на рисунке 2.7, для работы системы допускает отказ не более одного элемента.

2.2.2.6 Структурная схема надежности сложной системы. Большинство структурных схем надежности легко понятны, а требования к работе системы – очевидны. Однако не все структурные схемы являются комбинациями последовательных или параллельных систем.

Пример такой структурной схемы представлен на рис. 2.8.

Рисунок 2.8 – Структурная схема надежности сложной системы

Представленная структурная схема достаточно простая. Система находится в рабочем состоянии, если одновременно работают элементы и , или и , или и , или и . Работы элементов и или и недостаточно для работы системы.

Иногда структурные схемы выглядят очень сложными. Но исследование позволяет сгруппировать элементы в блоки; которые должны быть статистически независимыми. Это означает, что никакие два (или более) блока не должны содержать элементов с одинаковым обозначением. Пример подобной структурной схемы изображен на рис 2.9.

Рисунок 2.9 – Поблочная структурная схема надежности сложной системы

а)

б)

Рисунок 2.10 – Редукцированная структурная схема надежности сложной системы