Готовая работа. Надёжность систем управления

2. Содержание лабораторной работы
2.1. Цель работы
Целью лабораторной работы является изучение влияния восстановления
(ремонта) на надежность и риск технической системы.
2.2. Оборудование для работы
2.3. Техника безопасности при работе на персональном компьютере
При работе на персональном компьютере необходимо обратить внимание
на следующие факторы: повышенная напряжённость электрического и
электромагнитного полей, статическое электричество, повышенный уровень
шума системного блока, пониженная контрастность монитора, недостаточная
освещённость рабочей зоны, выделение токсических веществ в воздух. Это
серьёзные факторы риска и следует от них максимально обезопаситься.
Для улучшения эргономичности рабочего места необходимо предпринять
следующие меры.
1. Монитор должен располагаться так, чтобы его верхняя точка находилась
прямо перед глазами или выше, что позволит держать голову прямо, и исключит
развитие шейного остеохондроза. Расстояние от монитора до глаз должно быть
не меньше 45 см;
2. Стул должен иметь спинку и подлокотники, а так же такую высоту, при
которой ноги могут прочно стоять на полу.
3. Освещение рабочего места не должно вызывать блики на экране
монитора. Не рекомендуется ставить монитор рядом с окном.
5. При работе с клавиатурой, угол сгиба руки в локте должен быть прямым
(90 градусов);
6. При работе с мышкой кисть должна быть прямой, и лежать на столе как
можно дальше от края.
Работая за компьютером, необходимо следить за освещением, осанкой,
делать перерывы, проводить влажную уборку и проветривание помещения – всё
это поможет повысить трудоспособность и избавит от серьёзных болезней.
Несоблюдение требований техники безопасности при работе за
компьютером приводит к тому, что через некоторое время студент начинает
Перечень оборудования, необходимого для выполнения лабораторной работы
Наименование Кол-во Значение
Персональные компьютеры
(Intel-4, мониторы Flatron-17”) 12
Выполнение расчетов по
лабораторным работам в
программных пакетах MSOffice,
Mathlab, Mahcad, Derive 5, и т.д
испытывать определённый дискомфорт: головные боли, резь в глазах, боли в
спине и в суставах кистей рук.
2.4. Теоретические сведения
Анализируя различные определения риска, следует отметить, что они
включают множество других понятий, ключевыми из которых являются
опасность и ущерб, которые, включают совокупность дополнительных понятий
и сопутствующих им определений. Таким образом, риск, являясь наиболее
емким интегрирующим понятием, фактически служит мерой осознаваемой
человеком опасности в его жизни и деятельности.
Опасность обычно рассматривается как объективно существующая
возможность негативного воздействия на общество, личность, природную
среду, в результате которого им может быть причинен какой-либо ущерб, вред,
ухудшающий состояние, придающий их развитию нежелательные динамику
или параметры (темпы, формы и т.д.).
Начальную классификацию рисков можно провести в зависимости от
основной причины возникновения рисков:
- природные риски — риски, связанные с проявлением стихийных сил
природы: землетрясениями, наводнениями, подтоплениями, бурями и т.п.;
- техногенные риски — риски, связанные с опасностями, исходящими от
технических объектов;
- экологические риски — риски, связанные с загрязнением окружающей
среды;
- коммерческие риски — риски, связанные с опасностью потерь в результате
финансово-хозяйственной деятельности.
Основными показателями надежности восстанавливаемых систем
являются: наработка на отказ Тс, функция готовности KГ(t), коэффициент
готовности КГ. Эти показатели зависят от следующих основных факторов: вид и
кратность резервирования, дисциплина обслуживания.
Для повышения надежности техники наиболее часто применяются два
вида резервирования: с постоянно включенным резервом и по методу
замещения. При этом обслуживание системы может осуществляться с двумя
видами приоритета— прямым и обратным. При прямом приоритете техника
обслуживается в порядке ее поступления в ремонт. При обратном приоритете
первой обслуживается система, поступившая в ремонт последней. Структурное
резервирование с возможностью восстановления отказавших элементов в процессе функционирования системы является наиболее эффективным способом
обеспечения и повышения надежности техники и снижения техногенного риска.
Однако применение резервирования удорожает технику и ее эксплуатацию.
Поэтому кратность резервирования ограничена, и в большинстве случаев
применяется резервирование с кратностью m= 1 (дублирование). Из двух
указанных видов резервирования наибольший выигрыш надежности достигается
при резервировании замещением. Однако это резервирование имеет два
существенных недостатка:
 для его физической реализуемости требуется автомат контроля состояния
системы и коммутации при отказе работающей системы;
 снижается производительность системы, т. к. резервные системы до
замещения не работают.
По этим причинам на практике наиболее часто применяется
резервирование с постоянно включенным резервом.
Наработка на отказ и коэффициент готовности резервированных
восстанавливаемых систем при одной обслуживающей бригады вычисляются по
следующим формулам:
а) для системы с постоянно включенным резервом:
 

m
i
i
i
T T
0
0
,
( 1)!
1

,
1



T
T
KГ
б) для резервированной системы замещением:


m
i
i
T T
0
0
,
1

,
1



T
T
KГ
В формулах приняты обозначения:


  ,

1
T0  . Показатели
надежностиТ и КГзависят от числа обслуживающих бригад. Формулы для любых
видов обслуживания легко получить топологическими методами расчета
надежности. Приведем формулы для двух обслуживающих бригад:
а) для системы с постоянно включенным резервом:
,
2
( 1)!
2
1
0
1
0 









 


m 
i
m
m
i
i
i
T T
 

;
2
1



T
T
KГ
б) для резервированной системы замещением:
,
2 2
1
0
1
0 







  


m 
i
m
m
i
i
T T
 

;
2
1



T
T
KГ
Исследования свойств структурного резервирования показывают, что для
случая высоконадежных систем, когда ρ< 0,001, дисциплина обслуживания не
оказывает существенного влияния на надежность резервированных
восстанавливаемых систем. Риск системы определяется по формуле:
( ) ( ) ( ) ,
0
R t rM t r p  d
t
   m
(1)
где M(t) — среднее число отказов системы в течение времени t; pm(τ) —
вероятность пребывания системы в предотказовом состоянии в момент τ.
Для расчетов можно использовать простую приближенную формулу
R(t) r p t,
  m
(2)
где рт— стационарная вероятность предотказового состояния системы.
2.5. Задание к лабораторной работе
При выполнении лабораторной работы необходимо определить:
 показатели надежности и риска исходной нерезервированной системы;
 показатели надежности и риска резервированной системы с заданной
кратностью резервирования т;
 эффективность резервирования и восстановления как средств повышения
надежности и снижения риска техники.
В заданиях приняты обозначения:
 Т — время жизни (долговечность) системы, лет;
 λ—интенсивность отказа системы, час-1
;
 t— время непрерывной работы системы, час;
 т — кратность резервирования;
 r— риск из-за отказа системы, усл. ед.;
 R(t) — допустимый риск в течение времени t, усл. ед.
ВАРИАНТЫ 1—8
Номер варианта 1 2 3 4 5 6 7 8
t, час 600 700 650 1000 960 810 380 750
Т, годы 4 3,5 5 2,5 3 2,7 4,2 5
λ*10-4
, час-1
1,2 2,1 1,1 0,8 1,6 1,3 1,5 1
r*103
, усл. ед. 100 90 120 68 93 120 85 120
R(t), усл. ед. 400 520 360 420 516 180 275 500