УТВЕРЖДАЮ:

Проректор-директор института

____________

«____» _____________ 2014 г.

БАЗОВАЯ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Надежность технических систем и техногенный риск

Направление (специальность) ООП 280700 Техносферная безопасность

Номер кластера (для унифицированных дисциплин)_________________

Профиль(и) подготовки (специализация, программа) Инженерная защита окружающей среды, Защита в чрезвычайных ситуациях

Квалификация (степень) бакалавр

Базовый учебный план приема 2014 г.

Курс 3 семестр 5

Количество кредитов 3

Код дисциплины Б3. Б11

КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ: 3

ПРЕРЕКВИЗИТЫ: «Химия», «Математика»

КОРЕКВИЗИТЫ: «Безопасность жизнедеятельности», «Ноксология»

ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:

Лекции

24

часов (ауд.)

Практические занятия

24

часов (ауд.)

АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ

48

часов

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

60

часов

ИТОГО

108

часов

ФОРМА ОБУЧЕНИЯ

очная

ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ: ЭКЗАМЕН 5 СЕМЕСТРЕ

Обеспечивающее подразделение экологии и безопасности жизнедеятельности

Заведующий кафедрой ЭБЖ д. х.н., профессор

(ФИО)

Руководитель ООП д. х.н., профессор

(ФИО)

Преподаватель к. т.н., доцент каф. ЭБЖ

(ФИО)

2014 г.

1.  Цели освоения дисциплины

1.  Формирование теоретических знаний математических основ надежности технических систем, как инструмента для решения практических задач и базовых знаний по структуре и функциям техногенного риска.

2.  Получение знаний о способах представления показателей надежности для решения задач техногенного риска в практической деятельности.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

3.  Освоение программ расчетов надежности и получение опыта работы по обработке информации отказов технических систем на основе баз данных.

4.  Приобретение навыков работы по составлению технической документации для поддержания заданной надежности технических систем.

2.  Место дисциплины в структуре ООП

Курс «Надежность технических систем и техногенный риск» относится к дисциплинам базовой части цикла (Б3.Б8). Она непосредственно связана с дисциплинами бакалаврского цикла («Химия», «Математика») и опирается на освоенные при изучении данных дисциплин знания и умения. Кореквизитами для дисциплины «Надежность технических систем и техногенный риск» являются дисциплины базовой и вариативной части цикла: «Управление техносферной безопасностью», «Организация и ведение аварийно-спасательных работ».

3. Результаты освоения дисциплины

При изучении дисциплины студенты должны научиться анализировать и оценивать состояние технических систем их воздействий на человека и среду обитания.

После изучения данной дисциплины студенты приобретают знания, умения и опыт, соответствующие результатам основной образовательной программы: Р1, Р2, Р4, Р8*. Соответствие результатов освоения дисциплины «Надежность технических систем и техногенный риск» формируемым компетенциям ООП представлено в таблице.

Формируемые компетенции в соответствии с ООП*

Результаты освоения дисциплины

З7.2, З8.3, З8.1

В результате освоения дисциплины бакалавр должен знать:

основы проектирования технических объектов;

основные принципы анализа и моделирования надежности технических систем и определения приемлемого риска;

теоретические основы обеспечения безопасности жизнедеятельности;

У.7.1, У7.4

В результате освоения дисциплины бакалавр должен уметь:

применять действующие стандарты, положения и инструкции по оформлению технической документации;

проводить расчеты деталей машин по критериям работоспособности и надежности;

проводить расчеты надежности и работоспособности основных видов механизмов;

В8.1

В результате освоения дисциплины бакалавр должен владеть:

методами математического моделирования надежности и безопасности работы отдельных звеньев реальных технических систем и технических объектов в целом.

* Расшифровка кодов результатов обучения и формируемых компетенций представлена в Основной образовательной программе подготовки бакалавров «Техносферная безопасность» по направлению 280700 «Инженерная защита окружающей среды, Защита в чрезвычайных ситуациях».

2. СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ

(24 ЧАСОВ)

Модуль 1. Состояние технических систем (6 часов)

1.1. Организационные вопросы обеспечения надежности, общая методология обеспечения надежности. Государственные инспекции, осуществляющие контроль за обеспечением надежности (национальные, региональные). Общие требования к программам обеспечения надежности.

1.2. Общие требования к номенклатуре и нормам показателей надежности. Правила выбора и задания показателей надежности. Правила установления критериев отказов и предельных состояний.

1.3. Номенклатура и показатели надежности, временные понятия, дефекты, повреждения, отказы. Экономические проблемы надежности. Оптимизация функции “надежность-стоимость”

Модуль 2. Обеспечение надежности технических систем (12 часов)

2.1. Методы расчета норм надежности Методы расчета и анализа показателей надежности с учетом видов разрушений и функциональной структуры системы, по параметрам производительности. Методы расчета норм запасных частей. Объективность и сопоставимость результатов.

2.2. Методы обеспечения надежности.

2.2.1. Методы оптимизации показателей надежности (стандарты серии 27.Х. ХХ-ХХ). Эффективность основных направлений по достижению оптимального уровня надежности объектов.

2.2.2. Методы конструктивного обеспечения надежности. Выбор номенклатуры показателей надежности. Определение фактических значений показателей. Сравнение фактических значений с требуемыми или базовыми значениями.

2.2.3. Методы учета условий эксплуатации и технологических режимов работы. Управление технологическими процессами. Определение периодичности подналадок технологического оборудования. Уточнение требований к качеству материалов и заготовок.

2.2.4. Методы обеспечения ремонтопригодности. Показатели ремонтопригодности. Техобслуживание и ремонт. Системы планово-предупредительного ремонта.

Модуль 3. Контроль надежности (6 часов)

3.1. Методы контроля надежности.

3.1.1. Оптимальный поиск отказавших элементов. Регламентные проверки и учет работы оборудования. Анализ наработки элементов.

3.1.2. Опытно-статистические методы оценки технологических систем. Метод мгновенных выборок. Метод приведенных отклонений

3.1.3. Регистрационные методы определения показателей надежности. Условия безотказности технологических систем.

3.2. Испытания на надежность

3.3. Сбор и обработка информации по надежности.

3. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ

ТЕМЫ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ.

1.  Анализ компонентов технических систем (2 часа).

2.  Определение видов отказов (2 часа)

3.  Определение коэффициента использования технических систем (2 часа).

4.  Определение коэффициента сохранения производительности технических систем (2 часа).

5.  Определение норм запасных частей (2 часа).

6.  Определение норм и показателей надежности технических систем (6 часа).

7.  Определение вероятности безотказной работы технических систем (2 часов).

8.  Статистическая оценка времени проведения планово-предупредительных ремонтов (2 часа).

9.  Расчет показателей надежности технических систем с учетом функциональных особенностей (2 часа).

10.Расчет показателей надежности по комплектации и компонентам (4 часа).

Методы ведения практических занятий ориентированы на активное участие студента в развитии собственных знаний и профессиональных навыков. Наряду с традиционными элементами (фронтальный опрос, решение задач) предполагается использование мозгового штурма (планирование процедур по исходным данным, комментарий при анализе результатов реализации процедур и пр.) В ходе реализации этих методов предполагается использование интервью и дискуссий в малых группах и между группами. В процессе обучения преподаватель выступает в роли координатора при активной самостоятельной и групповой работе студентов. Итоговая форма контроля – зачёт.

4. Распределение компетенций по разделам дисциплины

Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения по основной образовательной программе, формируемых в рамках данной дисциплины и указанных в пункте 2, представлено в таблице 5.

Таблица 5

Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения

№

Формируемые

компетенции

Разделы дисциплины

1

2

3

1

3.2.2; ; З.6.2; З.6.13; З.6.14; З.6.16

+

+

+

2

У.6.2; У.6.13; У.7.1

+

+

+

3

В.3.2; В.3.3; В.4.2

+

5. Образовательные технологии

Для достижения планируемых результатов освоения дисциплины используются следующие образовательных технологии:

-  изучение теоретического материала дисциплины на лекциях с использованием компьютерных технологий;

-  самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с использованием Internet-ресурсов, информационных баз, методических разработок, специальной учебной и научной литературы;

-  обсуждение проблемных вопросов и решение типовых задач на практических занятиях;

-  закрепление теоретического материала и практических навыков при выполнении индивидуального задания, выполнения поисковых, творческих заданий.

Специфика сочетания методов и форм организации обучения отражена в таблице 7.

Таблица 6

Методы и формы организации обучения

Методы и формы активизации деятельности

Виды учебной деятельности

ЛК

ПР

СРС

Дискуссия

х

х

IT-методы

х

х

х

Командная работа

х

Опережающая СРС

х

х

х

Индивидуальное обучение

х

Проблемное обучение

х

х

5.  Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

Самостоятельная работа студентов по дисциплине “Надежность технических систем и техногенный риск” организуется путём самостоятельной проработки лекционного материала, учебной литературы, результатов прохождения производственных практик для подготовки к практическим занятиям, выполнению контрольных работ. Для организации самостоятельной работы на кафедре ЭБЖ разработано учебное пособие “Надежность технических систем и техногенный риск”; разработаны индивидуальные задания (пример индивидуального задания приведен в Приложении 1).

Подготовка к практическим занятиям контролируется тестированием.

5.1 Текущая и опережающая самостоятельная работа студента

Текущая и опережающая самостоятельная работа студента (СРС), направленная на углубление и закрепление знаний, а также развитие практических умений заключается в:

-  работе студентов с лекционным материалом,

-  изучении тем, вынесенных на самостоятельную проработку,

-  выполнение индивидуальных заданий,

-  подготовке к зачету.

Самостоятельная работа составляет 60 часов, в том числе:

1.  Проработка лекционного материала и учебной литературы,

выполнение индивидуальных домашних заданий 40 часа.

2. Подготовка к контрольным работам 20 часов.

6. ТЕКУЩИЙ ИТОГОВЫЙ КОНТРОЛЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ.

6.1. Способы и особенности организации контроля

При изучении курса “Надежность технических систем и техногенный риск” используется рейтинговая система оценки знаний студентов. Максимальная рейтинговая оценка (общий рейтинг ОР) в семестре составляет 100 баллов. В неё входят:

1) рейтинг лекционного курса (РЛК) ;

2) рейтинг экзамена (РЭ)

РЛК – оценка за конспектирование лекционного курса, дополнение его самостоятельным материалом.

РС - суммарная оценка практических аудиторных занятий, оценка индивидуальных домашних заданий, выполнение контрольных работ.

В конце семестра подсчитывается рейтинг семестра (РС),

РС = РЛК + РС баллов.

Студент допускается к сдаче экзамена, если он полностью выполнил учебный план (выполнены и отработаны практические занятия), и если его рейтинг (РС) не менее 33 баллов.

Максимальный рейтинг зачета (РЗ) –22 баллов

Зачет считается сданным, если его оценка не менее 55 баллов. Эта оценка суммируется с РС и подсчитывается общий рейтинг

РЭ=РС = РЭ

6.2. контролирующие материалы

В соответствии с рейтинговой системой при изучении курса трижды подводятся итоги рубежного контроля. Итоги контроля подводятся на основе 3-х рубежных контрольных работ, которые проводятся в часы практических занятий в письменной форме.

В контрольную работу № 1 входят вопросы по модулю “Состояние технических систем”.

В контрольную работу № 2 входят вопросы по модулю “Обеспечение надежности технических систем”.

В контрольную работу № 3 входят вопросы по модулю “Контроль надежности”.

Варианты контрольных вопросов составлены лектором доцентом

Кроме рубежного контроля в счёт лекционного времени проводится тестирование пройденного материала (4¸5 тестовых вопросов на каждой лекции).

Итог изучения курса - зачет (в пятый семестре).

Зачет проводится в устном виде перед экзаменационной сессией. Зачетные билеты для итогового контроля составлены лектором доцентом Чулковым билетов для рубежного контроля и зачета приведены ниже.

1.  Пример контрольных вопросов по модулю “Состояние технических систем”.

·  Виды состояний технических систем.

·  Виды дефектов, отказов технических систем.

·  Определение норм запасных частей.

1.  Пример контрольных вопросов по модулю “Обеспечение надежности технических систем”.

·  Виды показателей надежности.

·  Определение вероятности безотказной работы технических систем.

·  Выбор показателей надежности.

2.  Пример контрольных вопросов по модулю “Контроль надежности технических систем”.

·  Виды испытаний надежности технических систем.

·  Методы определения надежности технических систем.

·  Методы контроля надежности.

3.  Пример экзаменационного билета по дисциплине “ Надежность технических систем техногенный риск”.

Билет № 2.

1.  Общие требования к программам надежности

2.  Определение вероятности безотказной работы технических систем по затратам.

3.  Методы сбора информации о надежности технических систем.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ.

Автором курса разработано учебное пособие “Надежность технических систем и техногенный риск”, перечень тестовых и контрольных вопросов для оценки знаний студентов по усвоению разделов теоретического материала, ряд практических заданий.

Перечень рекомендуемой литературы

№ п\п

Автор, наименование, год издания

Кол-во экз. в НТБ ТПУ

1.   

Основная

, ; Надежность технических систем и техногенный риск. Учебное пособие – Томск: Изд-во Томского политехнического университета 2012. - 150 с.

50

2.   

Гук надежности в электроэнергетике. Учебн. пособие для вузов. - Л.: Энергоатомиздат. 1990. - 208 с.

5

3.   

Надежность и эффективность в технике: Справочник в 10 томах. Ред. состав.: (пр). - М.: Машиностроение. 1986 -

10

4.   

Надежность систем электроэнергетики и их оборудования: Справочник в четырех томах. Под редакцией .-М.: Энергоатомиздат. 1994

4

5.   

Дополнительная

6.   

Расчетные основы оптимизации ремонта энергооборудования. - Л.,Энергоатомиздат,1985

5

7.   

Система стандартов. Надежность в технике

1

Приложение 1

Индивидуальное задание 1

Построить график планово-предупредительного ремонта вентиляторов охлаждения стекловаренной печи.

Выполнение задания 1. Мы имеем стекловарную печь с температурой внутри 1400 0С, так же имеется 4 вентилятора с различными мощностями обдува: №1 – 16000 м3/час, №2 – 8000 м3/час, №3 – 8000 м3/час, №4 – 8000 м3/час.

Посчитаем максимальную мощность обдува всех вентиляторов:

16000 + 8000 * 3 = 40000 м3/час.

Построим график среднегодовой температуры по месяцам в Томске. В таблице 1 приведены среднемесячные температуры в 0С.

Таблица 1

Я

Ф

М

А

М

И

И

А

С

О

Н

Д

-19,4

-16,9

-9,9

0

8,7

15,4

18,3

15,1

9,3

0,8

-10,1

-17,3

Анализируя график, можно сказать, что необходимо использовать максимум мощности вентиляторов в июле (т. к. температура максимальна) и минимум мощности в январе, феврале и декабре (т. к. значения температуры низкие).

Для расчета коэффициента использования вентилятора нам понадобится количество часов в году и в каждом месяце. Количество часов в году равно 365*24=8760 часов. Расчитаем количество часов в каждом месяце (см. Таблицу 2).

Таблица 2

Месяц

Количество дней

Количество часов

Январь

31

744

Февраль

28

672

Март

31

744

Апрель

30

720

Май

31

744

Июнь

30

720

Июль

31

744

Август

31

744

Сентябрь

30

720

Октябрь

31

744

Ноябрь

30

720

Декабрь

31

744

Итого:

8760

Каждый вентилятор должен обязательно пройти (хоть один раз в год) технический осмотр (1 сутки), техническое обслуживание 1 (5 суток) и техническое обслуживание 2 (15 суток). На все виды обслуживания уходит 1 месяц.

Учтя среднегодовую температуру, время технического обслуживания, построим несколько возможных графиков планово-предупредительного ремонта стекловарной печи.

Общее для графиков:

По оси Х откладываются месяцы;

По оси У откладываются номера вентиляторов;

Под осью Х указаны среднемесячные температуры и необходимые мощности обдува;

Рядом с осью У указаны мощности обдува каждого вентилятора;

Над графиком указано количество часов по месяцам;

Светлая клетка означает, что вентилятор работает, а закрашенная клетка – вентилятор в нерабочем состоянии, может находится на ремонте.

Вариант 1

Вариант 2

Вариант 3

Вариант 4

Вариант 5

Вариант 6

Для каждого построенного варианта вычислим количество рабочих часов для каждого вентилятора, а также посчитаем коэффициенты использования вентиляторов по формуле:

где Траб – количество фактически отработанных часов, Тгод – общегодовое количество часов. Тгод=8760 часов.

Вариант 1

№

Количество месяцев

Траб

К

4

5

3672

0,419178

3

6

4440

0,506849

2

6

4320

0,493151

1

6

4416

0,50411

Вариант 2

№

Количество месяцев

Траб

К

4

6

4392

0,50137

3

5

3696

0,421918

2

5

3696

0,421918

1

6

4344

0,49589

Вариант 3

№

Количество месяцев

Траб

К

4

7

5136

0,586301

3

4

2928

0,424658

2

5

3696

0,410959

1

5

3624

0,334247

Вариант 4

№

Количество месяцев

Траб

К

4

7

5136

0,586301

3

5

3720

0,424658

2

5

3600

0,410959

1

4

2928

0,334247

Вариант 5

№

Количество месяцев

Траб

К

4

7

5136

0,586301

3

5

3600

0,410959

2

4

2952

0,336986

1

5

3696

0,421918

Вариант 6

№

Количество месяцев

Траб

К

4

5

3648

0,416438

3

6

4320

0,493151

2

6

4440

0,506849

1

6

4464

0,509589

Округлим полученные значения коэффициентов использования вентиляторов и сведем их в одну таблицу 3. Рассчитаем среднее значение во всех вариантах.

Таблица 3

Вариант

Среднее значение

Общее среднее значение

№

1

2

3

4

5

6

4

0,42

0,5

0,59

0,59

0,59

0,42

0,52

0,48

3

0,51

0,42

0,33

0,42

0,41

0,49

0,43

2

0,49

0,42

0,42

0,41

0,34

0,51

0,43

1

0,5

0,5

0,41

0,33

0,42

0,51

0,45

Посчитаем отклонения рассчитанных коэффициентов использования вентиляторов от общего среднего значения коэффициента и просуммируем полученные отклонения для каждого варианта графика (таблица 4).

Таблица 4

Вариант

Общее среднее значение

№

1

2

3

4

5

6

4

0,06

0,02

0,11

0,11

0,11

0,06

0,48

3

0,03

0,06

0,15

0,06

0,07

0,01

2

0,01

0,06

0,06

0,07

0,14

0,03

1

0,02

0,02

0,07

0,15

0,06

0,03

Сумма

0,12

0,16

0,39

0,39

0,38

0,13