Рабочая программа дисциплины «основы теории надежности» (стр. 1 )

Рабочая программа дисциплины «основы теории надежности»

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический университет»

УТВЕРЖДАЮ

Проректор - директор ИПР

___________

«___» ________ 2011 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ»

НАПРАВЛЕНИЕ ООП 131000 «Нефтегазовое дело»

КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) бакалавр техники и технологии

БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ План ПРИЕМА 2011 г.

КУРС 2 СЕМЕСТР 3

КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ 3

ПРЕРЕКВИЗИТЫ Б2.Б1 «Математика», Б3.Б2 «Теоретическая и прикладная механика», Б2.Б4 «Информатика»

КОРЕКВИЗИТЫ Б2. Б5 «Экология», Б2.В2 «Ресурсы земли», Б3.В1 «Геология нефти и газа».

ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:

Лекции_ 27 час.

Практические занятия 27 час.

АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ 54 час.

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА _54_ час.

ИТОГО 108 час.

ФОРМА ОБУЧЕНИЯ очная

ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ тестирование, контрольные работы, рефераты

ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ИПР, кафедра транспорта и хранения нефти и газа

ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ

РУКОВОДИТЕЛЬ ООП

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

2011 г.

1.ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В соответствии с целями ООП 131000 «Нефтегазовое дело»

Код цели	Формулировка цели	Требования ФГОС и заинтересованных работодателей
Ц1	Готовность выпускников к производственно-технологической и проектной деятельности, обеспечивающей модернизацию, внедрение и эксплуатацию оборудования для добычи, транспорта и хранения нефти и газа	Требования ФГОС, критерии АИОР, соответствие международным стандартам EUR–ACE и FEANI. Потребности научно-исследовательских центров и предприятий нефтегазовой промышленности, предприятия , АК «Транснефть»
Ц2	Готовность выпускников к междисциплинарной экспериментально-исследовательской деятельности для решения задач, связанных с разработкой инновационных эффективных методов бурения нефтяных и газовых скважин, разработкой и эксплуатацией месторождений углеводородов, их транспорта и хранения	Требования ФГОС, критерии АИОР, соответствие международным стандартам EUR–ACE и FEANI. Потребности научно-исследовательских центров Институт химии нефти СО РАН и предприятий нефтегазовой промышленности, предприятия , АК «Транснефть»

целью изучения дисциплины является формирование у студентов базовых знаний по анализу надежности и долговечности оборудования газонефтепроводов и газонефтехранилищ, выбору основных направлений по повышению показателей надежности на стадии проектирования оборудования и его эксплуатации.

При изучении дисциплины обеспечивается подготовка по исследованию основных причин снижения надежности оборудования и определению путей их повышения. Исследуются основные элементы механики разрушения, условия малоцикловой и многоцикловой усталости, причины и условия образования и роста трещин. Основные показатели надежности определяются с учетом вероятностного характера внешних воздействий и характеристик материалов.

1.МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП

Дисциплина Б2.В5.1 «Основы теории надежности» входит в перечень дисциплин профессионального цикла (вариативная часть, дисциплины по выбору студента) ООП направления подготовки бакалавров 131000 «Нефтегазовое дело».

Взаимосвязь дисциплины Б2.В5.1 «Основы теории надежности» с другими составляющими ООП следующая:

·  пререквизиты – Б2.Б1 «Математика», Б3.Б2 «Теоретическая и прикладная механика», Б2.Б4 «Информатика»;

·  корреквизиты – Б2. Б5 «Экология», Б2.В2 «Ресурсы земли», Б3.В1 «Геология нефти и газа».

Задачами изучения дисциплины являются:

·  ознакомление студентов с основными показателями надежности оборудования;

·  получения навыков решения теоретических задач по определению интенсивности изнашивания, элементов механики разрушения материалов и влияния их на показатели надежности;

·  формирование навыков использования математических моделей накопления повреждений в теории надежности, исследование причин и характер образования и развития трещин;

·  исследование функциональной надежности магистральных трубопроводных транспортных систем;

·  применение полученных знаний, навыков и умений в последующей профессиональной деятельности.

Студент обеспечивается:

·  учебными пособиями и методическими указаниями по выполнению практических работ;

·  компьютеризированными заданиями для выполнения индивидуальных практических работ.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В соответствии с ООП направления подготовки бакалавров 131000 «Нефтегазовое дело» результаты освоения дисциплины следующие:

В соответствии с профессиональными компетенциями
В соответствии с общекультурными компетенциями
Р1	Способность приобретать, совершенствовать и использовать математические, естественнонаучные, социально-экономические и инженерные знания в междисциплинарном контексте инновационной профессиональной деятельности	Требования ФГОС ВПО (ОК-1, 2, 3, ОК-7, ОК-8, ОК-9, ОК-10, ОК-11, ОК-12, ОК-13, ОК-20, ОК-21), (EAC-4.2a) (ABET-3A)
Р2	Умение анализировать основные тенденции правовых, социальных и культурных аспектов инновационной профессиональной деятельности, демонстрировать компетентность в вопросах здоровья и безопасности жизнедеятельности и понимание экологических последствий профессиональной деятельности	Требования ФГОС ВПО (ОК-4, ОК-5, ОК-6, ОК-14, ОК-15, ОК-16, ОК-17, ОК-18, ОК-19, ОК-22)
Р3	Уметь самостоятельно учиться и непрерывно повышать квалификацию в течение всего периода профессиональной деятельности	Требования ФГОС ВПО (ПК-1) (ABET-3i).

В соответствии с ООП направления подготовки бакалавров 131000 «Нефтегазовое дело» взаимное соответствие целей ООП и результатов обучения следующее

Результаты обучения	Цели ООП
Ц1	Ц2	Ц3	Ц4	Ц5
Р1	+	+			+
Р2	+		+
Р3	+				+

В результате освоения дисциплины студент должен продемонстрировать результаты образования, в соответствии с данными ООП направления подготовки бакалавров 131000 «Нефтегазовое дело»: знания – З2.10, З2.11, З2.23, З3.2; умения – У1.1, У2.10, У2.12,У2.23, У3.1 владение опытом – В2.9, В2.11,В2.23, В3.1.

В развернутом виде представлены результаты образования применительно с дисциплине «Основы теории надежности», в результате освоения этой дисциплины студент должен будет:

знать:

-  основные показатели надежности оборудования (ОК-1)

-  исходные преставления теории надежности (ОК-1)

(ПК-1)

(ПК-2)

-  элементы механики разрушения (ПК - 6)

(ПК - 9)

-  математические модели накопления повреждений (ОК-7)

(ПК-2)

(ПК-19)

-  факторы, определяющие вид и интенсивность изнашивания (ОК-1)

(ПК-6)

-  закономерности снижения надежности машин в зависимости (ОК-7)

от факторов механического воздействия (ПК-6)

(ПК-18)

(ПК-19)

-  причины и характер образования и развития трещин (ОК-1)

( ПК-9)

(ПК-18)

(ПК-19)

-  показатели и причины снижения надежности (ПК-1)

оборудования, мероприятия повышения надежности (ПК-2)

(ПК-9)

-  влияние разброса механических свойств материала (ОК-1)

на показатели надежности (ПК-2)

(ПК-18)

уметь:

проводить анализ показателей надежности в зависимости (ПК-6)

от условий эксплуатации (ПК-18)

(ПК-19)

-  исследовать основные элементы механики разрушения, (ОК-1)

условия малоцикловой и многоцикловой усталости, (ПК-2)

причины и условия образования и роста трещин (ПК-9)

(ПК-18)

-  использовать структурные модели накопления (ПК-2)

повреждений (ПК-19)

определять условия предотвращающие образование и (ПК-9)

развитие трещин

оценивать эффективность мероприятий направленных на (ПК-18)

-   

повышение надежности на стадии проектирования и эксплуатации

владеть:

– методами проведения оценки долговечности или остаточного (ПК-2)

ресурса конструкций (ПК-9)

– прогнозировать эксплуатационную надежность трубопроводов (ПК-18)

(ПК-19)

– прочностными характеристиками металла труб и сварного (ПК-1)

соединения (ПК-2)

– методикой определения показателей с учетом вероятностного (ПК-2)

характера внешних воздействий и характеристик материалов (ПК-6)

(ПК-19)

– теорией надежности строительных конструкций (ОК-1)

(ПК-1)

(ПК-19)

– моделями надежности и оценкой показателей надежности (ПК-2)

различных блоков, прогнозирование остаточного ресурса на (ПК-9)

основе диагностических данных (ПК-18)

В процессе освоения данной дисциплины студент формирует и демонстрирует следующие общекультурные и профессиональные компетенции:

1.	УНИВЕРСАЛЬНЫЕ (ОБЩЕКУЛЬТУРНЫЕ)
	способность:
–	обобщать, анализировать, воспринимать информацию, ставить цели и выбирать пути ее достижения (ОК-1)
–	использовать нормативные правовые документы в своей деятельности (ОК-7)
2.	ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ (ПК)
	Общепрофессиональные способности:
–	самостоятельно приобретать новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии (ПК-1)
–	использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-2)
	производственно-технологическая деятельность
	способность:
–	применять процессный подход в практической деятельности, сочетать теорию и практику (ПК-6)
–	оценивать риски и определять меры по обеспечению безопасности технологических процессов в нефтегазовом производстве (ПК-9) экспериментально-исследовательская деятельность способность:
–	планировать и проводить необходимые эксперименты, обрабатывать, в т. ч. с использованием прикладных программных продуктов, интерпретировать результаты и делать выводы (ПК-18)
–	использовать физико-математический аппарат для решения расчетно-аналитических задач, возникающих в ходе профессиональной деятельности (ПК-19) 4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1. Содержание теоретического и практического разделов Содержание теоретического раздела включает темы лекционных занятий, представленных в виде 10 модулей, общей трудоемкостью 27 часов (табл. 1). В результате освоения теоретического раздела дисциплины «Основы теории надежности» студент овладевает следующими компетенциями: ОК-1, ОК-7, ПК-1, ПК-2, ПК-6, ПК-9, ПК-18, ПК-19.

Таблица 1

Темы лекционных занятий

№ п./п	Название лекционного модуля дисциплины	Объем, ч.
1	Введение в предмет. Основные показатели надежности и долговечности. Исходные представления теории надежности	2
2	Показатели надежности	4
3	Основные состояния объекта	3
4	Анализ надежности отказов объекта	3
5	Временные понятия в теории надежности	3
6	Техническое обслуживание или ремонт объектов	2
7	Резервирование объектов	2
8	Нормирование надежности	2
9	Определение и контроль надежности	3
10	Испытания на надежность	3
Всего, часов	27

Содержание модулей дисциплины

Модуль 1. Введение в предмет. Основные показатели надежности и долговечности. Исходные представления теории надежности.

Предмет и значение науки о надежности. Предпосылки возникновения и развития теории надежности. Краткая историческая справка. Основные направления развития теории надежности. Основные понятия и определения. Надежность машин и конструкций. Вероятность безотказной работы. Параметр потока отказов. Средняя наработка на отказ. Интенсивность отказов. Простые и сложные системы в теории надежности. Объекты рассматриваемые в области надежности.(2 часа).

Модуль 2. Показатели надежности.

Количественные характеристики надежности. Единичный показатель надежности. Комплексный показатель надежности. Расчетный показатель надежности. Экспериментальный показатель надежности. Эксплуатационный показатель надежности. Показатели безотказности. Показатели долговечности. Показатели ремонтопригодности. Показатели сохраняемости. (4 часов.).

Модуль 3. Основные состояния объекта.

Исправное состояние. Неисправное состояние. Работоспособное состояние. Неработоспособное состояние. Предельное состояние. Критерий предельного состояния. Основные технические состояния объекта. Описываются состояния объекта, а также их качественные признаки, для которых не применяют количественные оценки. (3 часа).

Модуль 4. Анализ надежности отказов объекта.

Отказ. Критерий отказа. Причина отказа. Последствия отказа. Критичность отказа. Ресурсный отказ. Независимый отказ. Зависимый отказ. Внезапный отказ. Постепенный отказ. Сбой. Перемежающийся отказ. Явный отказ. Скрытый отказ. Конструктивный отказ. Производственный отказ. Эксплуатационный отказ. Деградационный отказ. Рассматриваются возможности прогнозировать момент наступления отказа. (3часа.).

Модуль 5. Временные понятия в теории надежности.

Продолжительность или объем работы объекта. Наработка до отказа. Наработка между отказами. Время восстановления. Ресурс. Срок службы. Срок сохраняемости. Остаточный ресурс. Назначенный ресурс. Назначенный срок службы. Назначенный срок хранения. (3 часа.).

Модуль 6. Техническое обслуживание или ремонт объектов.

Рассматривается комплекс операций по поддержанию работоспособности оборудования при его эксплуатации, при ожидании (если оборудование в резерве), хранении и транспортировании. Восстановление. . Ремонт. Обслуживаемый объект. Необслуживаемый объект. Восстанавливаемый объект. Невосстанавливаемый объект. Ремонтируемый объект. Неремонтируемый объект.(2 часа.).

Модуль 7. Резервирование объектов.

Обеспечение безотказности работы объекта в целом. Резервирование. Резерв. Основной элемент. Резервируемый элемент. Резервируемый элемент. Кратность резерва. Дублирование. Нагруженный резерв. Облегченный резерв. Ненагруженный резерв. Общее резервирование. (2 часа.).

Модуль 8. . Нормирование надежности.

Выбор номенклатуры нормируемых показателей надежности. Технико-экономическое обоснование значений показателей надежности объекта и его составных частей. Задание требований к точности и достоверности исходных данных. Формулирование критериев отказов, повреждений и предельных состояний. Задание требований к методам контроля надежности на всех этапах жизненного цикла объект. Нормируемый показатель надежности. (2 часа.).

Модуль 9. Определение и контроль надежности.

Рассмотрена программа экспериментальной обработки, которая определяет цели, задачи, порядок проведения и необходимый объем испытаний или экспериментальной обработки, а также регламентирует порядок подтверждения показателей надежности на стадии разработки. Определение надежности. Контроль надежности. Расчетный метод определения надежности. Расчетно-экспериментальный метод определения надежности. Экспериментальный метод определения надежности. (3 часа.).

Модуль 10. Испытания на надежность.

Испытания на безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость. Определительные испытания на надежность. Контрольные испытания на надежность. Лабораторные испытания на надежность. Эксплуатационные испытания на надежность. Нормальные испытания на надежность. (3 часа.).

Содержание практического раздела включает 13 занятий (6 практических работ), общей трудоемкостью 27 часов (табл. 2). В результате освоения практического раздела дисциплины студент овладевает следующими компетенциями: ОК-1, ОК-7, ПК-1, ПК-2, ПК-6, ПК-9, ПК-18, ПК-19.

Таблица 2

Темы практических занятий

№ п./п.	Название практического занятия	Объём, ч.
1	Расчет количественных показателей надежности по статистическим данным об отказах.	4
2	Показатели надежности для пуассоновского распределения отказов элементов. Показатели надежности при других потоках отказов элементов.	4
3	Определение частоты и интенсивность отказов приборов. Определение вероятности безотказной работы объектов.	4
4	Расчет надежности резервированных невосстанавливаемых систем	6
5	Расчет количественных показателей надежности с учетом стохастических закономерностей	5
6	Расчет надежности восстанавливаемых резервированных систем	4
	Всего, часов	27

Лабораторный практикум не предусмотрен по учебному плану.