«Теория сбоев. Основные понятия.»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУВПО «Самарский государственный архитектурно-строительный университет»

Факультет информационных систем и технологий

Кафедра прикладной математики и вычислительной техники

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

по дисциплине

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

на тему

«Теория сбоев. Основные понятия.»

1 СЕМЕСТР 1 КУРС

Научный руководитель

Преподаватель

Методический руководитель

	Выполнил: студент ГИП-109
	подпись дата

Оценка преподавателя _______________

Оценка комиссии по результатам защиты_______________

2009 г.

УДК 004.052(2+3+4)+627.8.09

Расшифровка:

Общие вопросы науки и культуры

Информационные технологии. Компьютерные технологии. Теория вычислительных машин и систем

Качество систем и программ

Надёжность и точность

Устойчивость к ошибкам, живучесть

Отказоустойчивость

Обработка ошибок

А также:

Инженерное дело. Техника в целом

Водохранилища. Плотины. Сооружения для гидроэлектростанций

Ключевые слова

Сбой, надёжность, работоспособность, отказ, Саяно-Шушенская ГЭС, Аполлон 1, Apollo 1, пожар, авария

Реферат

Знакомство с основными понятиями, связанными со сбоями и объясняющими их природу и свойства. Приведение примеров из реально случившихся случаев для оптимального понимания всей серьёзности проблемы сбоев (в том числе их последствий) и предотвращения их в будущем.

*страница для скриншота*

Аннотация:

Сбой - есть нарушение нормальной работы программы, устройства, его частей и т. д.

В связи с этим понятием рассматривается ряд других, непосредственно связанных между собой и со сбоями понятий. Таких как:

·  Отказ

·  Работоспособность

·  Надёжность

Проводится детальное изучение их свойств, категорий, показателей, признаков классификации, критерий и т. д.

А также 2 наиболее известных сбоя и их последствия:

·  Авария на Саяно-Шушенской ГЭС

·  Пожар на Апполо-1

Приведены история, причины аварии/пожара и её/его последствия. А также иллюстрации.

Для максимального приближения к пониманию, что такое сбои, приводится простой пример на основе жизненного опыта также с указанием причин и последствий.

Цель данной работы - ознакомиться с основными понятиями, понять суть и природу возникновения сбоев, научиться предотвращать их на основе полученных знаний, а также анализировать уже произошедшие сбои, опять же во избежание случаев в будущем.

Оглавление

Надёжность………………………………………………………………………....7

Теория надёжности……………...……………………………………….………...8

Работоспособность…...………………………………………………….………....8

Отказ…………………...............................................................................................9

Авария на Саяно-Шушенской ГЭС……...……………………………………..11

Пожар на Apollo 1....................................................................................................12

Личный опыт столкновения со сбоями……………………….…...….……….13

Источники……………………………...………………...…………………….….14

Первое понятие, которое мы рассмотрим это НАДЁЖНОСТЬ.

Надёжность (англ. reliability) - свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания и транспортирования

Надёжность как наука развивается в трёх направлениях:

1) Математическая теория надёжности занимается разработкой методов оценки надежности и изучением закономерностей отказов.

2) Статистическая теория надёжности занимается сбором, хранением и обработкой статистических данных об отказах.

3) Физическая теория надёжности изучает физико-химические процессы, происходящие в объекте при различных воздействиях.

Показатели надежности количественно характеризуют, в какой степени данному объекту присущи определенные свойства, обусловливающие надежность.

Единичные показатели надёжности:

Показатели безотказности:

·  вероятность безотказной работы P(t);

·  средняя наработка до отказа Тср;

·  средняя наработка на отказ То;

·  гамма-процентная наработка до отказа Тγ;

·  интенсивность отказов λ(t);

·  параметр потока отказов ω(t);

·  средняя доля безотказной наработки I(t);

Показатели долговечности:

·  средний ресурс;

·  гамма-процентный ресурс;

·  назначенный ресурс;

·  средний срок службы;

·  гамма-процентный срок службы;

·  назначенный срок службы.

Показатели ремонтопригодности:

·  Вероятность восстановления работоспособного состояния

·  Среднее время восстановления работоспособного состояния

·  Интенсивность восстановления

Показатели сохраняемости:

·  Средний срок сохраняемости;

·  Гамма-процентный срок сохраняемости.

Комплексные показатели надежности

·  коэффициент готовности - Кг

·  коэффициент оперативной готовности – Kог

·  коэффициент технического использования – Кти

·  коэффициент планируемого применения – Кп

·  коэффициент сохранения эффективности – Кэф

Также существует теория надежности – наука, изучающая закономерности распределения отказов технических устройств, причины и модели их возникновения.

Направления исследований

Теория надежности изучает методы обеспечения стабильности работы объектов (изделий, устройств, систем и т. п.) в процессе проектирования, производства, приемки, эксплуатации и хранения. Устанавливает и изучает количественные показатели надежности. Исследует связь между показателями эффективности и надежности.

Базой математического аппарата теории надежности являются:

·  теория вероятностей;

·  математическая статистика;

·  математическая логика;

·  теория случайных процессов;

·  теория массового обслуживания;

·  теория графов;

·  теория оптимизации;

Теория надежности в технике вызвала к жизни такие новые научные направления, как:

·  физика отказов;

·  статистическая теория прочности;

·  техническая диагностика;

·  инженерная психология;

·  исследование операций;

·  планирование эксперимента;

·  и др.

Следующее понятие – РАБОТОСПОСОБНОСТЬ. Это состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданную функцию с параметрами, установленными требованиями технической документации, в течение расчётного срока службы. Свойство элемента или системы непрерывно сохранять работоспособность при определённых условиях эксплуатации (до первого отказа) называется безотказностью.

Критерии работоспособности

Деталь должна быть работоспособна не вообще, а для конкретных условий работы, в зависимости от которых, детали машин должны обладать ярко выраженными свойствами, которые обеспечивают работоспособность. В одних условиях важно, что бы деталь под нагрузкой не ломалась, то есть необходима прочность. В других условиях деталь быстро изнашивается, то есть нужна износостойкость.

Критерий работоспособности — это свойства, при отсутствии или недостаточном проявлении которых, детали будут недееспособны. Основные критерии работоспособности:

·  прочность

·  жёсткость

·  износостойкость

·  виброустойчивость

·  теплостойкость

·  электропроводность

Выбор основного критерия зависит от функционального назначения деталей и их условий работы. Например, для крепёжных изделий (болт, шпилька, заклёпка) основным критерием является прочность. А для ходовых винтов — износостойкость.

Для повышения работоспособности часто применяют функциональные покрытия, смазки.

Последним понятием, которое мы рассмотрим и которое можно назвать синонимом сбоя - ОТКАЗ (из теории надежности) – событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.

Классификация и характеристики отказов:

1) По типу отказы подразделяются на:

·  отказы функционирования (выполнение основных функций объектом прекращается, например, поломка зубьев шестерни);

·  отказы параметрические (некоторые параметры объекта изменяются в недопустимых пределах, например, потеря точности станка).

2) По своей природе отказы могут быть:

·  случайные, обусловленные непредусмотренными перегрузками, дефектами материала, ошибками персонала или сбоями системы управления и т. п.;

·  систематические, обусловленные закономерными и неизбежными явлениями, вызывающими постепенное накопление повреждений: усталость, износ, старение, коррозия и т. п.

Основные признаки классификации отказов:

1) Характер возникновения:

·  внезапный отказ – отказ, проявляющийся в резком (мгновенном) изменении характеристик объекта;

·  постепенный отказ – отказ, происходящий в результате медленного, постепенного ухудшения качества объекта.

2) Причина возникновения:

·  конструкционный отказ, вызванный недостатками и неудачной конструкцией объекта;

·  производственный отказ, связанный с ошибками при изготовлении объекта по причине несовершенства или нарушения технологии;

·  эксплуатационный отказ, вызванный нарушением правил эксплуатации.

3) Характер устранения;

·  устойчивый отказ;

·  перемежающийся отказ (возникающий/исчезающий).

4) Последствия отказа:

·  легкий отказ (легкоустранимый);

·  средний отказ (не вызывающий отказы смежных узлов – вторичные отказы);

·  тяжелый отказ (вызывающий вторичные отказы или приводящий к угрозе жизни и здоровью человека).

5) Дальнейшее использование объекта:

·  полные отказы, исключающие возможность работы объекта до их устранения;

·  частичные отказы, при которых объект может частично использоваться.

6) Легкость обнаружения:

·  очевидные (явные) отказы;

·  скрытые (неявные) отказы.

7) Время возникновения:

·  приработочные отказы, возникающие в начальный период эксплуатации;

·  отказы при нормальной эксплуатации;

·  износовые отказы, вызванные необратимыми процессами износа деталей, старения материалов и пр.

Наряду с отказом различают также повреждения. Несущественное повреждение не нарушает работоспособность (например, перегорела сигнальная лампа). Существенное же повреждение есть отказ.

Последствиями отказа являются:

·  невыполнение заданных показателей производительности;

·  внеплановый ремонт;

·  досрочная замена узла;

·  завышенный объем работ при плановом ремонте.

А теперь мы, как говорится, переходим к практике. 3 примера, чтобы максимально приблизится к пониманию проблемы.

Авария на Саяно-Шушенской ГЭС

(Рисунок 1. Саяно-Шушенска ГЭС. Вид сверху)

17 августа 2009 года произошла крупная авария на знаменитой Саяно-Шушенской ГЭС, обрушилась стена, в результате чего был подтоплен машинный зал. Были разрушены третий и четвертый водоводы.

В результате аварии от энергоснабжения были отключены Саянский и Хакасский алюминиевые заводы, снижена подача энергии Красноярскому и Новокузнецкому алюминиевым заводам, а также Кемеровскому заводу ферросплавов. Есть жертвы. К счастью, плотина Саяно-Шушенской ГЭС в результате аварии не пострадала, и населённые пункты были вне опасности.

В "РусГидро" пришли к выводу, что причиной аварии стал срыв крышки турбины в машинном зале. Турбина, возможно, разрушилась из-за заводского дефекта.

(Рисунок 2. Последствия аварии на Саяно-Шушенской ГЭС)

Пожар на Apollo-1

(Рисунок 3. Экипаж Аполлона 1: Вирджил Гриссом, Эдвард Уайт и Роджер Чаффи)

27 января 1967 года на мысе Кеннеди, штат Флорида, во время наземных испытаний в кабине американского корабля «Аполлон-1», готовящегося к старту на Луну, заживо сгорели астронавты Вирджил Гриссом, Эдвард Уайт и Роджер Чаффи. Непосредственной причиной возгорания, вероятно, послужила искра или короткое замыкание в электропроводке. Которое оказалось фатальным, так как некоторые материалы, негорючие в обычном воздухе или в кислородной атмосфере при пониженном давлении, становятся крайне пожароопасными при большом давлении кислорода, которое использовалось во время испытаний.

Но всё это события, случившиеся «когда-то» и «где-то». А ведь и в нашей повседневной жизни может случиться «неприятный инцидент», связанный с отказом техники (сбоем).

Все мы пользуемся компьютерами (по крайней мере, большинство), так что одним из самых простых примеров можно привести случай из личного опыта, а именно - отказ жёсткого диска. Диск верой и правдой служил целых 5 лет. На нём хранилось множество информации, которую не «накачаешь» заново в Сети: фотографии, видео, аудиозаписи и т. д. Однажды, при очередной загрузке компьютера, диск не смог загрузиться. Скорее всего, вследствие износового отказа, так как средний срок годности как раз составляет 5-7 лет.

Данные восстановить не удалось.

Поэтому, соблюдайте правила безопасности и меры предосторожности. В том числе, не забывайте вовремя менять детали ваших устройств или подстраховываться на случай их отказов.

Библиографический список

1. Отказ – Википедия [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://ru. wikipedia. org/wiki/Отказ

2. Работоспособность – Википедия [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://ru. wikipedia. org/wiki/Работоспособность

3. Показатели_надежности – Википедия [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://ru. wikipedia. org/wiki/Показатели_надежности

4. Причина аварии на Саяно-Шушенской ГЭС – ***** [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://*****/news/

5. Авария на Саяно-Шушенской ГЭС – Интерфакс [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://www. *****/

6. Аполлон-1 – Википедия [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://ru. wikipedia. org/wiki/Аполлон-1