Главная страница
Навигация по странице:

  • 2 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДОСТАТОЧНОСТИ ЗИП

    		•

    Курсовая. 1 методика расчета зип комплекса технических средств


    Скачать 27.21 Kb.
    Название1 методика расчета зип комплекса технических средств
    АнкорКурсовая
    Дата19.06.2022
    Размер27.21 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаKursovik.docx
    ТипДокументы
    #602913


    1 МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЗИП КОМПЛЕКСА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
    Для расчета ЗИП (запасных изделий и принадлежностей) предложена приближенная методика, в основу которой положен подход к расчету показателей надежности с использованием показателей достаточности ЗИП. Показатели надежности с учетом ЗИП в этом случае, представлены в виде произведения показателя надежности, рассчитанного для неограниченного ЗИП, и соответствующего показателя достаточности ЗИП. Комплект ЗИП обычно рассчитывается на определенный период эксплуатации, так как в процессе эксплуатации ЗИП расходуется, и его необходимо пополнять. Возможны различные способы (стратегии) пополнения ЗИП:

    1. Периодическое пополнение. При периодическом пополнении запас элементов данного типа периодически, через заранее заданные, фиксированные интервалы времени (периоды пополнения) восстанавливается до начального уровня. Предполагается, что периодическое пополнение любого запаса производится только из неисчерпаемого источника пополнения. Периодическое пополнение применяется для восстановления запасов во всех видах комплектов ЗИП (ЗИП-О, ЗИП-Г, ЗИП-РО). Стратегия периодического пополнения характеризуется одним числовым параметром Тп – периодом пополнения данного запаса. Периодическое пополнение является самым распространенным в практике проектирования (но не эксплуатации!) комплектов ЗИП. Согласно определению стратегии периодического пополнения, если отказ системы ЗИП наступил через время t < Тп после начала очередного пополнения, то изделие должно простаивать в течение времени Тп – t (до конца периода). Естественно, люди, эксплуатирующие изделие, не заинтересованы в длительных простоях и попытаются использовать малейшую возможность пополнения ЗИП, не дожидаясь конца периода пополнения, т. е. постараются произвести экстренную доставку элементов. Возникает противоречивая ситуация. ЗИП рассчитывается, исходя из стратегии периодического пополнения, а эксплуатируется с применением стратегии периодического пополнения с экстренными доставками.

    2. Периодическое пополнение с экстренными доставками. При использовании этой стратегии помимо планового восстановления происходит еще и внеплановое восстановление запаса до начального уровня в том случае, когда изделие простаивает из-за отсутствия соответствующего запасного элемента, т. е. при отказе данного запаса. Стратегия периодического пополнения с экстренными доставками применяется для восстановления запасов во всех видах комплектов ЗИП (ЗИП-О, ЗИП-Г и ЗИП-РО). Стратегия характеризуется двумя числовыми параметрами: Тп – периодом пополнения запаса элементов данного типа (предполагается, что плановое восстановление производится всегда за счет НИП) и Тэд – средней продолжительностью экстренной доставки элементов данного типа из ЗИП-Г или из НИП.

    3. Ремонт (восстановление) отказавших элементов. При использовании этой стратегии при удовлетворении запасов элементов данного типа заявки на элемент неисправный элемент данного типа поступает в соответствующий РО, а затем после ремонта возвращается в тот запас, за счет которого удовлетворялась заявка. Роль РО понимается в широком смысле слова. Другими словами, под ремонтным органом может пониматься не только подразделение, осуществляющее ремонт, но и комплект ЗИП-Г или НИП. В последнем случае под средним временем ремонта элемента понимается среднее время доставки элемента из соответствующего источника пополнения. Показатели достаточности запасов восстанавливаемых элементов существенно зависят от пропускной способности соответствующего РО. Ремонт отказавших элементов применяется для восстановления запасов во всех видах комплектов ЗИП (ЗИП-О, ЗИП-Г и ЗИП-РО). Эта стратегия пополнения характеризуется одним числовым параметром – средним временем ремонта одного элемента данного типа.

    4. Непрерывное пополнение (пополнение по уровню запаса k). При использовании этой стратегии для запаса элементов данного типа фиксируется целое число k (k ≥ 0, k ≤ n/2-1, где n – начальный уровень запаса), и, когда запас элементов данного типа исчерпывается до уровня k, посылается заявка на поставку n–k элементов времени tд. При непрерывном пополнении очередная заявка может быть послана только после выполнения предыдущей, независимо от того, отказывали ли элементы данного типа в процессе удовлетворения заявки или нет. Показатели достаточности запасов, пополняемых по уровню, существенно зависят от закона распределения случайной продолжительности удовлетворения заявки. Ограничиваемся рассмотрением экспоненциального распределения tд. Это объясняется тем, что формулы, выведенные для такого распределения, позволяют получить оценку снизу для достаточности запаса, для которого tд распределено по любому другому закону с тем же средним. Стратегия непрерывного пополнения применяется для восстановления запасов только в ЗИП-О и характеризуется двумя числовыми параметрами: k – уровнем пополнения запаса элементов данного типа и Тд – средней продолжительностью исполнения заявки на пополнение, т. е. средним временем доставки элементов данного типа из источника пополнения. Источником пополнения в этом случае, может быть, как ЗИП-Г, так и НИП.

    Стратегия непрерывного пополнения используется обычно для пополнения запасов дорогих невосстанавливаемых элементов в ЗИП-О. Кроме того, использование этой стратегии весьма удобно при разработке систем «Изделие-ЗИП», статистические характеристики отказов которых либо вообще неизвестны, либо недостоверны.

    Для РЭС принята стратегия с периодическим пополнением запаса с периодом один год [2]. Но реально в войсках сложилась стратегия периодического пополнения с экстренным восстановлением. Эта стратегия отличается от установленных, в [1] тем, что в соответствии с ней в случае возникновения отказа системы «Изделие-ЗИП» экстренно доставляется элемент для восстановления работоспособности образца, а запасы соответствующего комплекта ЗИП пополняется только по стратегии периодического пополнения по истечении соответствующего периода.

    Для того, чтобы гарантировать требуемую надежность сложным радиоэлектронным изделиям придается система обеспечения их работоспособности, которая включает диагностические и ремонтные средства, комплекты запасных элементов, и т. д. Совокупность всех запасных конструктивных элементов, входящих в систему обеспечения работоспособности - называют системой ЗИП (или просто ЗИП). Возможная нехватка запасных элементов увеличивает среднее время замены отказавшего элемента исправным запасным (среднее время ремонта изделия), причем ограниченность объема ЗИП может весьма существенно сказаться на значении показателя надежности изделия и ее нельзя не учитывать при расчетах надежности.

    Практика показывает, что затраты на систему ЗИП сравнимы с затратами на изделие, поэтому возникает задача расчета системы ЗИП, обеспечивающей заданный уровень надежности изделия при минимальных затратах. В практике обеспечения изделий запасными элементами используются разнообразные и сложные структуры систем ЗИП, но, как правило, любую структуру обеспечения ЗИП можно построить из следующих комплектов.

    Одиночный комплект ЗИП (ЗИП-О) – это комплект запасных конструктивных элементов, придаваемый непосредственно изделию с целью обеспечения его надежности при длительном использовании.

    Групповой комплект ЗИП (ЗИП-Г) придается группе изделий для пополнения одиночных комплектов по мере их расходования или для обеспечения надежности изделий по тем типам элементов, которые отсутствуют в номенклатуре одиночных комплектов ЗИП.

    Комплект ЗИП ремонтного органа–ЗИП-РО придается ремонтному органу (РО) с целью обеспечения его функционирования. Функционирование РО заключается в устранении отказов в неисправных элементах за счет выявления и замены в них отказавших более мелких конструктивных элементов.

    2 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДОСТАТОЧНОСТИ ЗИП



    В основу методики положен подход к расчету показателей надежности КТС, рассмотренный в [1]. Учет влияния ЗИП на величину показателей надежности (ПН) производится с использованием показателей достаточности (ПД) ЗИП [3].

    Определение оптимального состава ЗИП производится с помощью пошаговой процедуры, в которой на каждом шаге в ЗИП добавляется элемент, выбираемый по критерию «надежность/стоимость». Процедура формирования ЗИП завершается при достижении величинами показателей надежности требуемого значения.

    Общая идея применения показателей достаточности ЗИП основана на том, что результирующее выражение для показателей надежности КТС с учетом ЗИП представляется в виде произведения показателя надежности, рассчитанного при неограниченном ЗИП, и соответствующего показателя достаточности ЗИП. Это справедливо только для таких показателей надежности как вероятность безотказной работы и коэффициент готовности.

    Выражения для показателей надежности имеют следующий вид:

    Pктс (t /X) = Pктс(t/ Pзип(t/X),

    Kгктс(X) = Kгктс( Kгзип(X),

    где Pктс (t / X) и Kгктс (X) — вероятность безотказной работы и коэффициент готовности КТС с учетом ЗИП, заданного вектором X;

    X = {x1 , x2 , ..., xn } — вектор, определяющий состав комплекта ЗИП, где xi — число запасных элементов i-го типа в комплекте ЗИП ( i = 1, n , где n — число различных типов элементов КТС);

    P (t / ) и Kгктс ( ) — вероятность безотказной работы и коэффициент КТС Г КТС

    готовности КТС при условии, что ЗИП неограниченный (X ={ , , ..., } );

    Pзип (t / X) — вероятность достаточности ЗИП, определяемая как вероятность того, что в любой момент времени интервала (0, t) всегда найдется запасной элемент, требуемый для замены отказавшего элемента КТС;

    Kгзип (X) — коэффициент готовности ЗИП, равный вероятности того, что требуемый запасной элемент всегда найдется в комплекте ЗИП в произвольный момент времени рассматриваемого периода эксплуатации КТС.

    Величины P (t /X) и K (X) — это показатели достаточности ЗИП, ЗИП Г ЗИП значения которых зависят как от состава комплекта ЗИП, так и от принятой стратегии его пополнения.

    Достоинством подхода, основанного на использовании показателей достаточности, является то, что эти показатели можно нормировать и, следовательно, рассчитывать состав ЗИП независимо от значений показателей надежности. Определение значений показателей достаточности можно производить следующим образом:

    P0 зип (t) = P0 ктс (t)/Pктс (t/ ),

    K0гзип = K0гктс/Kгктс (

    где P0 (t) и K0 — заданные нормативные значения для вероятности безотказной работы и коэффициента готовности КТС.

    Однако существуют ограничения применения показателей достаточности, заключающиеся в том, что для систем со структурным резервированием не существует универсальных формул для их определения, пригодных для любых схем структурного резервирования. Тем не менее, подход с использованием показателей достаточности ЗИП можно применять для расчетов показателей надежности на уровне отдельных типов элементов КТС.

    Для расчета показателей надежности КТС с учетом ЗИП предлагается методика, содержание которой предполагает выполнение следующих этапов.

    1. Анализ надежной структуры КТС и определение подмножества типов элементов, которые (потенциально) могут входить в комплект ЗИП. При этом определяется группа однотипных элементов, надежная схема их соединения, схема соединения отдельных групп в надежную структуру КТС в целом.

    Надежная структура КТС представляется структурной схемой надежности (ССН), которая на верхнем уровне детализации представляет собой последовательное соединение элементов, каждый из которых может представляться «своей» ССН. Надежная структура каждого элемента последовательно детализируется до того уровня, на котором отдельными элементами являются сменные элементы (блоки, узлы, детали и т.п.), для которых предусматривается замена в процессе эксплуатации. Таким образом, на нижнем уровне надежной структуры КТС выделяются группы однотипных элементов, которые могут включаться в комплект ЗИП. Эти группы элементов (ГЭ) могут являться как структурно резервированными (РГЭ), так и представляться единственным элементом.

    Структура каждой РГЭ рассматривается как нагруженный или ненагруженный «скользящий резерв» с произвольно задаваемым числом основных и резервных элементов в группе.

    2. Расчет значений вероятности безотказной работы и коэффициента готовности для отдельных групп элементов и КТС в целом по формулам для восстанавливаемых резервированных систем в предположении, что ЗИП неограниченный.

    В результате расчетов должны быть получены:

    P (t / s , ) — вероятность безотказной работы i-й группы элементов при неограниченном ЗИП;

    Kг i (si , ) — коэффициент готовности i-й группы элементов при неограниченном ЗИП.

    Параметр si определяет вид структурного резерва i-й группы элементов и может принимать значения:

    si = 1 — группа состоит из единственного элемента (вырожденная группа элементов);

    si = 2 — последовательное соединение элементов в группе;

    si = 3 — параллельное соединение элементов в группе; si = 4 — «скользящий» нагруженный резерв;

    si = 5 — «скользящий» ненагруженный резерв.

    Расчетные формулы для определения P (t / s , ) и K (s , ) приведены в [2].

    В качестве среднего времени восстановления групп элементов нижних уровней принимается величина

    Tвi( ) = Tрi + Tдзип,
    где Tрi — средняя продолжительность ремонта (замены) элемента i-го типа (элемента i-й группы элементов);

    Tдзип — среднее время доставки элемента из ЗИП (которое от типа элементов не зависит).

    3. Расчет значений показателей достаточности ЗИП для всех групп элементов нижнего уровня:

    Pзипi (t / , xi ) — вероятность достаточности ЗИП для элементов i-го типа;

    Kгзипi ( , xi ) — коэффициент готовности ЗИП для элементов i-го типа,

    где

    — параметр, определяющий способ (стратегию) пополнения ЗИП;

    xi — число элементов i-го типа, имеющееся в комплекте ЗИП ( xi X ).

    Параметр может принимать значения:

    i = 1 — периодическое пополнение;

    i = 2 — пополнение с экстренными доставками;

    i = 3 — непрерывное пополнение.

    Расчетные формулы для показателей достаточности P зип (t / , xi ) и

    Kг зип i ( , xi ) приведены ниже.

    4. По полученным значениям показателей достаточности ЗИП рассчитывается среднее время ожидания доставки запасных элементов из центральной базы при различных стратегиях пополнения ЗИП. Это время обозначается tзип i ( ,xi) и рассчитывается следующим образом:

    tзип i ( ,xi) = - ln(Kгзипi ( ,xi))/(ki i ), (6)

    где ki — число элементов i-й группы элементов, находящихся в нагруженном состоянии;

    i — интенсивность отказов элементов i-го типа (элементов i-й группе элементов).

    Определяется величина среднего времени восстановления i-й группы элементов нижнего уровня как сумма

    Tвi( ,xi) = Tрi + Tдзип + tзипi( ,xi). (7)
    Рассчитываются показатели надежности для i-й группы элементов с учетом ЗИП по формулам для восстанавливаемых систем, в которых в качестве среднего времени восстановления вместо Tв i ( ) задается величина Tв i ( ,xi) , найденная из выражения (7).

    5. Рассчитываются показатели надежности для КТС в целом по формулам, которые применяются последовательно (рекуррентно), начиная с выделенных групп элементов нижнего уровня (для которых формируется ЗИП). В обобщенном виде представляется оператор формирования результирующего показателя надежности КТС с учетом ЗИП следующим образом:

    ПНктс(X,S, ,У,Tр,Tдзип,Tдцб,Tзип)=Φ(xi,si, i, i,Tрi,Tдзип,Tдцб,Tзип), (8)
    где X = {xi , i = 1, n} — вектор, определяющий состав ЗИП;

    S = {si , i = 1, N S } — множество параметров, определяющее структуру резервированных групп элементов различных уровней, входящих в КТС (NS = 4 — число используемых типов структур резервирования);

    — параметр, определяющий стратегию пополнения ЗИП;

    У = { i , i = 1, n} — вектор интенсивностей отказов элементов;

    Tр = {Tр i , i = 1, n} — вектор, определяющий показатели ремонтопригодности элементов КТС;

    Tдзип — средняя продолжительность доставки элемента из ЗИП;

    Tдцб — средняя продолжительность доставки элемента из центральной базы; TЗИП — периодичность пополнения ЗИП.

    Функционал Φ является обобщенным обозначением совокупности операций, зависящей от надежной структуры КТС S, и может быть реализован как вручную (что, очевидно, неудобно и громоздко), так и программно.

    написать администратору сайта