Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство транспорта Российской Федерации
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государственный университет
путей сообщения»
Кафедра «Автоматика и телемеханика»
А.И. Годяев, Е. Р. Крамаренко
А.Г. Прохоренко, А.С. Петрова
СИСТЕМЫ МЕНЕДЖМЕНТА КАЧЕСТВА В
ХОЗЯЙСТВЕ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ:
Расчет и обеспечение показателей качества
Практикум
Рекомендовано УМО – ж.д. в качестве учебного пособия
Хабаровск
2014
УДК 338.47:656.254(075.8)
ББК У372.107 - 21я73
Г 594
Рецензенты:
Кафедра Железнодорожная автоматика, телемеханика и связь
МГУПС (МИИТ), зав. кафедрой, проф., доктор техн. наук
А.В. Горелик
Начальник службы «Автоматика и телемеханика»
Дальневосточной дирекции инфраструктуры
В.А.Панфилов
Кафедра Электроснабжение транспорта ДВГУПС,
зав. кафедрой, проф., доктор техн. наук
В.Н. Ли
Годяев А.И.
Г 594 Системы менеджмента качества в хозяйстве автоматики и телемеханики: расчет и обеспечение показателей качества: Методическое пособие/ А.И. Годяев, Е. Р. Крамаренко, А.Г. Прохоренко, А.С. Петрова - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2014. - 92 с.
Практикум соответствует направлению подготовки дипломированных специалистов 190901 «Системы обеспечения движения поездов» специализации 190901.65 «Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте».
Практикум предназначен для студентов 2-го курса дневной формы обучения, изучающих дисциплину «Системы менеджмента качества в хозяйстве автоматики и телемеханики».
Практикум содержит примеры оценки показателей деятельности предприятия, проводимой с целью анализа факторов и условий деятельности дистанции СЦБ, влияющих на качество технической эксплуатации, а также методические рекомендации на выполнение практических работ.
ББК У 372.107 - 21я73
ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государственный
университета путей сообщения» (ДВГУПС), 2014
В настоящее время в ОАО «РЖД» уделяется большое внимание улучшению качества управления перевозками, организации работы инфраструктуры и обслуживания подвижного состава в соответствии с международными стандартами ИСО 9001-2008. Для этого в Компании широко внедряется система менеджмента качества (СМК).
Качество – это степень соответствия присущих характеристик требованиям. Так как качество объекта проявляется в первую очередь через его характеристики (отличительные свойства), то для оценки качества необходимо: во-первых, определить перечень тех свойств, совокупность которых в достаточно полной мере характеризует качество; во-вторых, измерить эти свойства, т.е. определить их численные значения; в-третьих, аналитически сопоставить полученные данные с подобными характеристиками другого объекта, принимаемого за образец или эталон качества.
Следовательно, ключевые свойства продукции и процессов должны быть идентифицированы. Для этого на помощь приходит квалиметрия (от латинского корня «квали» qualitas - качество, свойство, характер и древнегреческого слова «метрео» - мерить, измерять) - наука по определению качества объектов [7].
В учебном пособии представлены некоторые методики измерения и оценки как входа (ресурсов), выхода (результата процесса, продукции), так и мониторинг самого производственного процесса (совокупности взаимосвязанных и взаимодействующих видов деятельности).
К показателям входа относят ресурсы и такой показатель как характеристика дистанции СЦБ [20], включающую оснащенность, протяженность, численность обслуживающего персонала, коэффициент концентрации техники и персонала, укомплектованность штата и др.
К показателям процесса относят оценку организации технологического процесса технического обслуживания (пример расчета приведен в практической работе №3, 5).
К показателям выхода относят в первую очередь обеспечение бесперебойной и безаварийной работы, что отражается в виде такого количественного показателя как бальная оценка отказов (пример расчета приведен в практической работе №2).
Результирующими индикаторами совершенствования внутреннего качества работы ОАО «РЖД» будут являться:
Качество категория многоаспектная. Оценить качество можно с позиции всей Компании, технических средств и систем, персонала, технологии и т.д. Оценка качества с позиции технических средств это определение эксплуатационных свойств оборудования. Эксплуатационные свойства включают в себя экономические (срок окупаемости, рентабельность, основные фонды, капитальные вложения) и технические характеристики (мощность, масса, напряжение, производительность и т.д.); надежность; безопасность; технологичность обслуживания; эстетические и производственные показатели [24].
Технологичность обслуживания – свойство определенной способности объекта к достижению минимальных затрат при производстве, эксплуатации, ремонте, и оценивается построением функции технологичности (пример построения приведен в практической работе №1).
Показатели эксплуатационной надежности объектов ЖАТ должны поддерживаться на определенном уровне, а фактическое значение интенсивности отказов не превышать допустимого значения, за счет чего обеспечивается надежность, заложенная в аппаратуре (пример расчета приведен в практической работе №4).
К эксплуатационным свойствам так же относятся технологические характеристики, которые экономически характеризуют согласованность машин и оператора, приспособленность к физическим, психологическим, антропометрическим, эстетическим свойствам человека. Свойство живучести состоит в том, что при появлении различного рода нарушений технической эксплуатации технические средства выполняют заданные функции, т.е. выявляется насколько устойчиво функционирует система при влиянии различных факторов (климатический, человеческий и д.р.). Свойство толерантности – это способность сохранять среднее значение показателей качества при наличии дестабилизирующих факторов, т.е. способность возвращаться в исходное состояние.
Тема: Расчет функции технологичности
Цель работы: оценить приспособленность объекта к определенному этапу ТО.
Краткие теоретические сведения
Технологичность обслуживания – это свойство, показывающее приспособленность изделия к техническому обслуживанию (ТО) для заданных показателей качества и условий выполнения работ [21]. Имея планы работ по ТО (линейные или сетевые графики, матрицы и другие способы описания работ), можно найти функцию технологичности обслуживания . Зависимость является распределением доли выполненных работ по времени и показывает возможности техники при достаточном для выполнения работ количестве специалистов, материалов, деталей и правильном планировании работ. Целесообразно рассматривать и экспериментальные и теоретические функции.
При использовании сетевого графика для каждого j-го события находится ранний срок :
,
где – сумма продолжительностей работ, заканчиваю щихся рассматриваемым событием; – сумма продолжительностей всех N выполняемых работ.
В точках экспериментальная функция технологичности изменяется скачком на величину .
Для построения значения располагаются в ряд:
.
На основании расчетов строят функцию технологичности и оценивают приспособленность объекта к определенному этапу ТО.
Пример расчета функции технологичности профилактического обслуживания объекта
На рисунке 1.1 представлен сетевой график по техническому обслуживанию
Рис. 1.1. Исходный график
Вычислим ранние сроки появления событий (рис. 1.2). Результаты расчета сведем в табл. 1.1.
Рис.1.2. Расчет графика
7+10+3+2+15+3+6+5+3+2+4=60
;
;
и т.д.
Таблица 1.1
Пример расчета функции технологичности
|
№ события |
Ранний срок появления события |
Приращение доли выполнения работ |
Значение экспериментальной функции |
|
1 |
7 |
0,12 |
0,12 |
|
2 |
9 |
0,03 |
0,15 |
|
3 |
10 |
0,22 |
0,37 |
|
4 |
12 |
0,05 |
0,42 |
|
5 |
24 |
0,25 |
0,67 |
|
6 |
30 |
0,18 |
0,85 |
|
7 |
33 |
0,08 |
0,93 |
|
8 |
37 |
0,07 |
1,00 |
Построим график технологичности обслуживания
Рис.1.3. График функции технологичности профилактического
обслуживания объекта
Из анализа графика видно, что в течение первой половины (19 ч.) продолжительности всей профилактики выполняется значительная доля работ ≈0,7, тогда как за оставшееся время – всего лишь 0,3. Таким образом, на завершающих этапах ТО целесообразно повысить его эффективность (например, за счет привлечения работников более высокой квалификации, улучшения планирования работ и т.п.).
Контрольные вопросы
Варианты заданий
Вычислить и построить график функции технологичности профилактического обслуживания объекта. График выполнения работ задан сетевой моделью согласно вариантам (табл. 1.2). Цифры над стрелками обозначают продолжительность работ в часах. Построив график технологичности обслуживания, сделать вывод.
Таблица 1.2
Варианты заданий
|
№ варианта |
Сетевая модель графика по ТО |
|
1 |
|
|
2 |
|
|
3 |
Продолжение табл. 1.2
|
№ варианта |
Сетевая модель графика по ТО |
|
4 |
|
|
5 |
|
|
6 |
|
|
7 |
|
|
8 |
Продолжение табл. 1.2
|
№ варианта |
Сетевая модель графика по ТО |
|
9 |
|
|
10 |
|
|
11 |
|
|
12 |
|
|
13 |
Продолжение табл.1.2
|
№ варианта |
Сетевая модель графика по ТО |
|
14 |
|
|
15 |
|
|
16 |
|
|
17 |
|
|
18 |
|
|
19 |
Продолжение табл.1.2
|
№ варианта |
Сетевая модель графика по ТО |
|
20 |
|
|
21 |
|
|
22 |
|
|
23 |
|
|
24 |
Продолжение табл. 1.2
|
№ варианта |
Сетевая модель графика по ТО |
|
25 |
|
|
26 |
|
|
27 |
|
|
28 |
|
|
29 |
|
|
30 |
Тема: Оценка качества технической эксплуатации средств железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ)
Цель работы: Научиться рассчитывать показатели качества технической эксплуатации (ТЭ) и анализировать факторы, влияющие на надежность устройств ЖАТ.
Краткие теоретические сведения
При оценке качества ТЭ средств ЖАТ в дистанции учитываются отказы устройств и нарушения правил их эксплуатации, которые привели или могли привести к нарушениям безопасности или бесперебойности движения поездов [18].
В таблице 2.1 приведена классификация видов нарушений безопасности движения поездов, отказов устройств и нарушений правил их технической эксплуатации. В графе 4 указано среднесетевое время восстановления работоспособности устройств tСВ: без скобок – на участках с бессменной работой (Б); в скобках – при наличии сменного дежурства (С).
Если отказ устройств ЖАТ или нарушение безопасности движения поездов привели к последствиям, которые в установленном порядке классифицируются как крушение или авария, то качество технической эксплуатации устройств признается неудовлетворительным.
В таблице 2.2 перечислены факторы, влияющие на показатели качества ТЭ устройств ЖАТ, значения соответствующих им коэффициентов корректировки, а также приведены формулы для расчета необходимых величин.
Для оценки результатов эксплуатационной работы дистанции СЦБ устанавливается показатель качества (БСЦБ), рассчитанный в баллах. Этот показатель учитывает безотказность и время восстановления техники, обеспечение безопасности движения поездов. Расчет показателя качества ТЭ устройств СЦБ должен выполняться в два этапа.
На первом этапе определяется сумма штрафных баллов , начисленная ШЧ за отказы устройств СЦБ и за нарушения правил ТЭ:
(2.1)
где – число баллов, начисленное за отказ устройств ЖАТ в соответствии с его классификацией (табл. 2.1);
– число баллов, начисленных за нарушение правил ТЭ устройств ЖАТ (эти пункты выделены в табл. 2.1 курсивом);
ВСЦБ – техническая оснащенность ШЧ устройствами ЖАТ (является количественной оценкой деятельности дистанции, по которой определяется объем её работ и производительность труда).
На втором этапе определяется сам показатель БСЦБ по следующей формуле:
(2.2)
где – коэффициент, учитывающий средний срок службы устройств СЦБ в дистанции по сравнению со средним сроком службы устройств СЦБ дирекции инфраструктуры ;
К2 – коэффициент, учитывающий интенсивность движения поездов по участку железной дороги, обслуживаемой дистанцией;
К3 – коэффициент, учитывающий среднемесячную температуру в зимний период в том регионе, в котором расположена дистанция;
– коэффициент, учитывающий соотношение коэффициентов нормативной численности производственного персонала, обслуживающего устройства СЦБ в дистанции, и в среднем по дирекции инфраструктуры ;
– коэффициент, учитывающий удельную оснащенность дистанции транспортными средствами, выделенными для обслуживания устройств СЦБ, по сравнению с аналогичными средними показателями по дирекции инфраструктуры ;
– коэффициент, учитывающий соотношение числа участков обслуживания устройств СЦБ, имеющих подъезды по автомобильной дороге по сравнению с аналогичным средним показателем по дирекции инфраструктуры ;
Общее число баллов, начисленное за отказ устройства вида m, с учетом времени устранения отказа () определяется по формуле:
(2.3)
– число баллов, начисленное за отказ устройства вида m в соответствии с его классификацией (табл. 2.1);
и – фактическое и среднесетевое времена восстановления работоспособности (исправности) устройства вида m (табл. 2.1).
Таблица 2.1
|
Классификация видов нарушений безопасности движения поездов, отказов устройств и нарушений правил их технической эксплуатации |
||||
|
№ п/п |
Виды нарушений безопасности движения поездов, отказов устройств СЦБ и нарушений правил их эксплуатации |
Содержание нарушений безопасности движения поездов, последствия отказов устройств и нарушений правил их эксплуатации |
Среднесетевое время восстановления, tСВ, ч |
Оценка нарушений безопасности движения, отказов устройств и нарушений правил их эксплуатации Б, баллов |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
3 |
Особые случаи брака в работе |
3.1 Столкновения пассажирских или грузовых поездов с другими поездами или подвижным составом, сходы подвижного состава в пассажирских или грузовых поездах на перегонах и станциях, не классифицируемые как крушения или аварии |
– |
80 |
|
3.2 Прием поезда на занятый путь. Случай, когда прибывающий поезд проследовал (хотя бы частью локомотива) открытый входной (маршрутный) светофор при маршруте, приготовленном на путь, занятый поездом или подвижным составом |
– |
80 |
||
|
3.3 Отправление поезда на занятый перегон. Случай, когда при открытом выходном светофоре поезд отправился (или проследовал без остановки) и проехал выходной светофор с данного пути хотя бы частью локомотива, в то время как впереди расположенный перегон (блок-участок или стрелочно-путевой участок) занят поездом любого направления или подвижным составом |
– |
80 |
Продолжение табл. 2.1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
3 |
Особые случаи брака в работе |
3.4 Прием поезда по неготовому маршруту. Случай, когда прибывающий поезд проследовал (хотя бы частью локомотива) открытый входной светофор при неправильно приготовленном или не готовом маршруте, ведущем на путь, не занятый подвижным составом, а также, когда поезду с электрической тягой приготовлен маршрут на неэлектрифицированный путь или по неэлектрифицированному съезду на путь с другим родом тока или на путь со снятым напряжением в контактном проводе. (Случай, когда маршрут ведет на занятый путь, учитывается как прием поезда на занятый путь) |
– |
80 |
|
3.5 Отправление поезда по неготовому маршруту. Случай, когда при открытом выходном светофоре поезд отправился (или проследовал без остановки) и проехал выходной светофор с данного пути хотя бы частью локомотива при неготовом или неправильно приготовленном маршруте, ведущем на свободный перегон (блок-участок), а также, когда поезду с электрической тягой приготовлен маршрут на неэлектрифицированный путь, на путь со снятым напряжением в контактном проводе или с другим родом тока. (Случай, когда приготовленный маршрут дает возможность выхода на занятый перегон, учитывается как отправление поезда на занятый перегон) |
– |
80 |
||
|
3.6 Проезд запрещающего движение сигнала (светофора) |
– |
80 |
||
|
3.7 Перевод стрелки под составом |
– |
80 |
||
|
3.8 Излом оси, осевой шейки или колеса |
– |
80 |
||
|
3.9 Ложное появление на напольном светофоре разрешающего движение показания сигнала вместо запрещающего или появление более разрешающего показания светофора |
– |
80 |
||
|
3.10 Столкновение поезда с автотранспортным средством или другой самоходной машиной, допущенное по вине железнодорожников |
– |
80 |
||
|
3.11 Переключение разрешающего показания сигнала на запрещающее, вызвавшее проезд запрещающего сигнала (на станции) |
80 |
Продолжение табл. 2.1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
4 |
Случаи брака в работе |
4.1 Неисправность устройств АЛСН на локомотиве в пути следования, в результате которой затребован вспомогательный локомотив. (Неисправностями устройств автоматической локомотивной сигнализации, при которых выключается ее действие, считаются следующие: появление на локомотивном светофоре устойчивого огня, не соответствующего показанию путевого светофора, и невозможность восстановления нормальной его работы, в том числе и после проследования первого попутного светофора) |
– |
40 |
|
4.2 Неисправности устройств СЦБ, в результате которых допущена задержка поезда на перегоне хотя бы по одному из путей или на станции сверх времени, установленного графиком движения, на 1 час и более. К этому виду брака относятся случаи неисправности технических средств и отцепки вагонов по этим причинам с указанными последствиями, кроме тех, которые подлежат учету как другие виды брака, перечисленные ранее. (Продолжительность задержек при классификации неисправностей технических средств случаями брака определяется по первому поезду) |
– |
40 |
||
|
5 |
Отказы I группы |
5.1 Отказы устройств автоблокировки, в результате которых была допущена задержка поезда сверх времени, установленного графиком движения поездов, менее чем на 1 час |
1,2 |
24 |
|
5.2 Отказы устройств электрической централизации, в результате которых была допущена задержка поезда сверх времени, установленного графиком движения поездов, менее чем на 1 час:
|
1,2 (0,6) |
24 12 |
||
|
5.3 Отказы устройств полуавтоматической блокировки, в результате которых была допущена задержка поезда сверх времени, установленного графиком движения поездов, менее чем на 1 час |
1,5 |
24 |
||
|
5.4 Отказы путевых устройств АЛС в системах АЛСО, в результате которых была допущена задержка поезда сверх времени, установленного графиком движения поездов, менее чем на 1 час |
- |
24 |
Продолжение табл. 2.1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
5 |
Отказы I группы |
5.5 Отказы устройств диспетчерской централизации или диспетчерского контроля, в результате которых была допущена задержка поезда сверх времени, установленного графиком движения поездов, менее чем на 1 час |
- |
24 |
|
5.8 Незавершенность ремонта устройств СЦБ во время выделенного для этих целей технологического окна, в результате чего была допущена задержка поезда сверх установленного графиком движения менее чем на 1 час |
– |
24 |
||
|
5.9 Неисправности устройств дистанционного контроля подвижного состава (ПОНАБ, ДИСК, КТСМ), в результате которых не был подан сигнал остановки поезда с неисправностями, контролируемыми этими устройствами, что, однако, не привело к крушению, аварии или особому случаю брака |
– |
24 |
||
|
5.10 Неисправности устройств дистанционного контроля подвижного состава (ПОНАБ, ДИСК, КТСМ), в результате которых были произведены остановки трех поездов подряд с отсутствующими в них контролируемыми этими устройствами неисправностями |
– |
24 |
||
|
5.11 Неисправности устройств ограждения переезда, вызывающие:
|
– – |
24 16 |
||
|
6 |
Отказы и нарушения II группы |
6.1 Неисправности устройств СЦБ, вызвавшие самопроизвольное включение на путевом светофоре запрещающего движение показания, но без проезда светофора |
1,2 (0,6) |
8 |
|
6.2 Неисправности путевых устройств САУТ, вызвавшие необходимость экстренного торможения, но без проезда запрещающего движение сигнала |
– |
8 |
||
|
6.3 Неисправности устройств электрической централизации, вследствие которых прием и отправление поездов производятся по пригласительным сигналам или с помощью радиосвязи, или с проводником, но без задержки сверх установленного графиком движения времени |
1,2 (0,6) |
8 |
Продолжение табл. 2.1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
6 |
Отказы и нарушения II группы |
6.4 Неисправности устройств механизации и автоматизации сортировочных горок, вызывающие прекращение роспуска состава: при которых происходит бой вагонов, порча грузов или имеются другие материальные потери, не классифицируемые как случаи особого брака не сопровождаемые материальными потерями |
1,0 |
12 8 |
|
6.10 Отказы устройств электрожезловой системы, в результате которых произошла задержка поезда сверх установленного графиком движения времени менее чем на 1 час |
1,5 |
8 |
||
|
6.11 Неисправности устройств ограждения переезда, вызывающие неоткрытие переезда для движения автотранспорта после освобождения поездом переезда или самопроизвольное закрытие переезда для движения автотранспорта при отсутствии поезда на участке приближения к переезду |
– |
8 |
||
|
6.12 Неисправность устройств телеконтроля (теледиагностики), в результате которой не был предотвращен отказ контролируемых ими устройств СЦБ |
– |
8 |
||
|
7 |
Отказы и нарушения III группы |
7.1 Случай нарушения ПТЭ или Инструкции по техническому обслуживанию устройств СЦБ или Инструкции по организации системы технического обслуживания устройств проводной связи на железнодорожном транспорте ЦШ-3417, Инструкции по обеспечению безопасности движения поездов при производстве работ по техническому обслуживанию и ремонту устройств СЦБ ЦШ-530, а также других аналогичных нормативных документов, зафиксированный по результатам ревизии дистанции |
– |
6 |
|
7.2 Неисправности устройств СЦБ, вследствие которых невозможен перевод стрелки на станционных или горочных путях, не вызывающий, однако, задержку поездов или прекращение роспуска состава |
1,2 (0,6) |
6 |
||
|
7.3 Неисправности устройств СЦБ, вследствие которых невозможно включение разрешающего показания на станционном светофоре, не вызывающее задержку движения поездов |
1,2 (0,6) |
6 |
Окончание табл. 2.1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
7 |
Отказы и нарушения III группы |
7.5 Неисправность станционных и локомотивных устройств маневровой радиосвязи:
|
2,3 (1,5) |
8 4 |
|
7.6 Неисправность указателей отправления поездов |
1,5 (1) |
6 |
||
|
8 |
Отказы и нарушения IV группы |
8.1 Отказы устройств СЦБ, не отнесенные к 5,6 или 7 группам отказов, но повлиявшие на регулярность процесса перевозок, или способные повлиять на безопасность движения поездов |
– |
4 |
|
8.2 Случай нарушения установленной технологии обслуживания и содержания устройств СЦБ, зафиксированный по результатам ревизии, но не повлекший отказа соответствующего устройства (отклонения контролируемых параметров от нормы в рельсовых цепях, кабелях и т.д.) |
– |
4 |
||
|
8.7 Неудовлетворительное знание разделов ПТЭ и инструкций, предусмотренных соответствующими должностными обязанностями, работником дистанции, а также неудовлетворительное знание собственных должностных обязанностей, зафиксированное по результатам ревизии дистанции |
– |
4 |
||
8.8 Случай сокрытия или несвоевременного информирования об отказах устройств |
– |
4 |
||
8.9 Случай нарушения технологии хранения устройств |
– |
4 |
||
8.10 Случай нарушения технологии транспортирования устройств |
– |
4 |
||
8.11 Случай нарушения технологии ведения технической документации |
– |
2 |
Таблица 2.2
Факторы, влияющие на показатели качества техническойэксплуатации устройств ЖАТ |
|||
|
№ п/п |
Факторы, влияющие на величину показателя Б |
Коэффициенты, учитывающие степень влияния факторов |
Примечания |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
1 |
Средний срок службы устройств в дистанции , лет: |
К1 = 1.1 |
лет, где Тi – срок службы i-го устройства; S – число устройств, эксплуатируемых в дистанции. Средний срок службы устройств в службе СЦБ и (или) НИС дороги лет, где М – число дистанций на дороге |
|
К1 = 1.05 |
|||
|
К1 = 1.025 |
|||
|
К1 = 1.0 |
|||
|
К1 = 0.975 |
|||
|
К1 = 0.95 |
|||
|
К1 = 0.9 |
|||
|
2 |
Среднее число пар поездов в сутки, проходящих по участкам дистанции,: |
К2 = 1.05 |
– среднее число пар поездов в сутки, проходящее через одну дистанцию, пар поездов/сутки |
|
К2 = 1.025 |
|||
|
К2 = 1.0 |
|||
|
К2 = 0.975 |
|||
|
> |
К2 = 0.95 |
||
|
3 |
Среднемесячная отрицательная температура в зимний период в районе дистанции , 0С : |
К3 = 1.125 |
|
|
К3 = 1.0 |
|||
|
К3 = 0.925 |
|||
|
4 |
Коэффициент нормативной численности персонала дистанции КНЧ.Д, % |
К4 = 0.9 |
, |
Окончание табл. 2.2
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
4 |
≤ |
К4 = 0.95 |
где ЧН и ЧФ – соответственно нормативная и фактическая численность работников дистанции Средний коэффициент нормативной численности дирекции инфраструктуры |
|
К4 = 1.0 |
|||
|
К4 = 1.05 |
|||
|
> |
К4 = 1.1 |
||
|
5 |
Удельная оснащенность дистанции транспортными средствами аД, км/трансп. средство |
К5 = 1.1 |
км/тр.ср-во где LД – протяженность дистанции, км; ААМ и АДР – число автомашин и мотодрезин в дистанции соответственно. Средняя удельная оснащенность дистанций транспортными средствами км/тр.ср-во |
|
К5 = 1.05 |
|||
|
К5 = 1.0 |
|||
|
К5 = 0.95 |
|||
|
К5 = 0.9 |
|||
|
6 |
Удельный вес линейных участков технического обслуживания устройств в дистанции, имеющих подъезды по автомобильной дороге, |
К6 = 0.9 |
где – общее число линейных участков ТО дистанции. Средний удельный вес линейных участков дистанций дирекции инфраструктуры хозяйства АТ, имеющих подъезды по автомобильной дороге |
|
К6 = 0.95 |
|||
|
К6 = 1.0 |
|||
|
К6 = 1.05 |
|||
|
К6 = 1.1 |
Таблица 2.3
Категории качества
|
Значение интегрального показателя качества Б, баллов |
Категория качества |
|
0 – 10,0 |
Отлично |
|
10,1 – БП (включительно) |
Хорошо |
|
БП (исключительно) – 100 |
Удовлетворительно |
|
Свыше 100 |
Неудовлетворительно |
При нарушении работоспособности устройств ЖАТ, которое произошло не по вине работников ШЧ, но восстановление производилось только силами этой дистанции, баллы начисляются в случае, если время восстановления работоспособности (исправности) устройств превышает среднесетевое значение, а их количество определяется по формуле:
(2.4)
Устанавливаются четыре категории качества технического обслуживания устройств ЖАТ [43] с учетом выполнения планового задания БП, указанные в таблице 2.3.
Величина БП устанавливается дирекцией инфраструктуры хозяйства автоматики и телемеханики для каждой дистанции с учетом достигнутого уровня обслуживания и ряда факторов:
- особо интенсивного движения поездов на участках;
- суровых природных условий особенно в зимний период;
- неблагоприятных условий для технического обслуживания (отсутствие автомобильных дорог, особые трудности в обеспечении кадрами и т.д.).
Пример расчета показателя качества технической эксплуатации устройств СЦБ
В таблице 2.4 перечислены виды и число нарушений, допущенных дистанцией при эксплуатации устройств СЦБ, соответствующие им штрафные баллы, а также значения показателей и .
Таблица 2.4
Виды и количество нарушений, допущенные дистанцией СЦБ
|
Вид нарушения |
3.6 |
5.11б |
6.1 |
8.2 |
8.7 |
8.11 |
|
Число нарушений |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
|
Число штрафных баллов |
80 |
16 |
8 |
4 |
4 |
2∙2=4 |
|
Итого |
Значения остальных параметров, необходимых для расчета, выбираются из табл. 2.9, 2.10, вашего варианта:
Определим по таблице 2.2 значения соответствующих заданию коэффициентов. Получим: К1 = 0,975; К2 = 0,975; К3 = 0,925; К4 = 0,95; К5 = 0,9; К6 = 1,05.
Рассчитаем по (2.1) величину .
Рассчитаем по (2.2) величину БСЦБ (см. табл. 2.5).
Таблица 2.5
Результаты расчетов показателей качества
|
К1 |
К2 |
К3 |
К4 |
К5 |
К6 |
, баллов |
БСЦБ, баллов |
|
0,975 |
1,025 |
0,925 |
0,95 |
0,9 |
1,05 |
32,2 |
26,7 |
В результате получили БСЦБ>БП, но меньше 100. Это значит, что ШЧ получает оценку «удовлетворительно».
Предложения по повышению качества ТЭ устройств СЦБ. Так как данное ШЧ недостаточно, по сравнению с другими дистанциями дирекции инфраструктуры хозяйства АТ, оснащена транспортными средствами (К3=0,9), а условия подъезда к устройствам ЖАТ в ней лучше, чем в среднем по дирекции инфраструктуры (К6>1), то попытаемся повысить оценку качества ТЭ устройств ЖАТ путем увеличения числа транспортных средств, последовательно повышая значение коэффициента К5.
Пусть К5 = 0,95. Тогда БО = 0,9∙104 = 93,6; БН = 12;
(см. табл. 2.6)
Так как БНСЦБ > БП, то еще раз увеличим в дистанции количество транспортных средств, доведя их относительную численность до средних по дороге значений. Тогда К5 = 1; БО = 0,9∙93,6 = 84,24; БН = 12;
(см. табл. 2.6).
Таблица 2.6
Повышение качества ТЭ путем увеличения транспортных средств
|
К1 |
К2 |
К3 |
К4 |
К5 |
К6 |
, баллов |
БНСЦБ, баллов |
|
0,975 |
1,025 |
0,925 |
0,95 |
0,95 |
1,05 |
29,3 |
25,7 |
|
0,975 |
1,025 |
0,925 |
0,95 |
1 |
1,05 |
26,7 |
24,6 |
Вновь получили БНСЦБ > БП. Таким образом, как первая, так и вторая попытки повысить оценку качества ТЭ устройств СЦБ в ШЧ путем увели чения в ней числа транспортных средств не дали искомых результатов. Дальнейшее увеличение транспортных средств в ШЧ не рационально.
Используем другие методы.
Вторым по минимальности в данной дистанции ШЧ является коэффициент К4 (К4=0,95), характеризующий численность производственного персонала. Поэтому попытаемся повысить оценку качества ТЭ устройств ЖАТ в данной ШЧ путем увеличения в ней численности работников, то есть увеличим значение К4 на одну позицию, доведя до среднего значения по дирекции инфраструктуры.
Тогда: К4=1; БО = 0,9∙84,24 = 75,8; БН = 0,95∙12=11,4;
(см. табл. 2.7).
Таблица 2.7
Повышение качества ТЭ путем
увеличения численности персонала
|
К1 |
К2 |
К3 |
К4 |
К5 |
К6 |
, баллов |
БНСЦБ, баллов |
|
0,975 |
1,025 |
0,925 |
1 |
1 |
1,05 |
24,2 |
23,5 |
Вновь получили БНСЦБ > БП. Дальнейшее увеличение численности работников в ШЧ не рационально. Используем другой метод.
Проведем выборочную модернизацию устройств СЦБ, после которой средний срок службы устройств в ШЧ будет равен среднему сроку службы устройств ЖАТ в дирекции инфраструктуры, то есть увеличим значение К1 на одну позицию (К1=1).
Тогда: БО = 0,95∙75,8 = 72,01; БН = 11,4;
(см. табл. 2.8).
Таким образом, после реализации предложенных мероприятий БНСЦБ = БП дистанция получает оценку «хорошо».
Таблица 2.8
Повышение качества ТЭ путем
выборочной модернизации устройств СЦБ
|
К1 |
К2 |
К3 |
К4 |
К5 |
К6 |
, баллов |
БНСЦБ, баллов |
|
1 |
1,025 |
0,925 |
1 |
1 |
1,05 |
23,2 |
23,1 |
Контрольные вопросы
Варианты заданий
Произвести расчет показателя качества технической эксплуатации средств ЖАТ. Оценить качество дистанции, предложить мероприятия по повышению качества ТЭ устройств СЦБ. Сделать вывод.
Варианты выбираются из таблиц 2.9, 2.10 по заданию преподавателя.
Таблица 2.9
Данные для расчета показателя качества ТЭ устройств СЦБ
|
№ нарушений |
Варианты заданий |
||||||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
|
3.1 |
1 |
2 |
|||||||||||||
|
3.2 |
1 |
||||||||||||||
|
3.3 |
2 |
||||||||||||||
|
3.4 |
1 |
1 |
|||||||||||||
|
3.5 |
1 |
1 |
1 |
||||||||||||
|
3.7 |
3 |
||||||||||||||
|
3.8 |
2 |
1 |
1 |
2 |
1 |
||||||||||
|
3.9 |
2 |
||||||||||||||
|
3.10 |
1 |
||||||||||||||
|
3.11 |
1 |
||||||||||||||
|
4.1 |
1 |
2 |
|||||||||||||
|
4.2 |
3 |
1 |
1 |
||||||||||||
|
5.1 |
2 |
||||||||||||||
|
5.2а |
1 |
1 |
|||||||||||||
|
5.2б |
3 |
1 |
|||||||||||||
|
5.3 |
1 |
1 |
|||||||||||||
|
5.4 |
1 |
2 |
|||||||||||||
|
5.5 |
1 |
1 |
2 |
||||||||||||
|
5.8 |
1 |
2 |
3 |
||||||||||||
|
5.9 |
2 |
1 |
|||||||||||||
|
5.10 |
1 |
1 |
|||||||||||||
|
5.11а |
1 |
1 |
|||||||||||||
|
5.11б |
1 |
1 |
|||||||||||||
|
6.1 |
1 |
2 |
2 |
||||||||||||
|
6.2 |
1 |
1 |
2 |
||||||||||||
|
6.3 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|||||||||||
|
6.4а |
2 |
1 |
1 |
||||||||||||
|
6.4б |
2 |
1 |
2 |
||||||||||||
|
6.10 |
2 |
1 |
1 |
2 |
|||||||||||
|
6.11 |
1 |
2 |
|||||||||||||
|
6.12 |
1 |
1 |
1 |
||||||||||||
|
7.1 |
2 |
1 |
|||||||||||||
|
7.2 |
2 |
||||||||||||||
|
7.3 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|||||||||||
|
7.5а |
1 |
1 |
3 |
1 |
|||||||||||
|
7.5б |
1 |
1 |
2 |
1 |
|||||||||||
|
7.6 |
1 |
1 |
|||||||||||||
|
8.1 |
1 |
2 |
2 |
4 |
|||||||||||
|
8.2 |
3 |
1 |
2 |
||||||||||||
|
8.7 |
3 |
1 |
1 |
1 |
|||||||||||
|
8.8 |
3 |
1 |
1 |
1 |
4 |
||||||||||
|
8.10 |
4 |
1 |
2 |
2 |
|||||||||||
|
8.11 |
3 |
4 |
2 |
Продолжение табл.2.9
|
№ нарушений |
Варианты заданий |
||||||||||||||
|
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
|
|
3.1 |
1 |
1 |
1 |
||||||||||||
|
3.2 |
1 |
1 |
|||||||||||||
|
3.3 |
1 |
1 |
|||||||||||||
|
3.4 |
2 |
||||||||||||||
|
3.5 |
2 |
1 |
|||||||||||||
|
3.6 |
1 |
||||||||||||||
|
3.7 |
1 |
1 |
1 |
||||||||||||
|
3.8 |
2 |
||||||||||||||
|
3.9 |
1 |
||||||||||||||
|
3.10 |
1 |
1 |
|||||||||||||
|
3.11 |
1 |
2 |
|||||||||||||
|
4.1 |
1 |
||||||||||||||
|
4.2 |
2 |
1 |
|||||||||||||
|
5.1 |
3 |
1 |
|||||||||||||
|
5.2а |
2 |
1 |
|||||||||||||
|
5.2б |
2 |
1 |
1 |
||||||||||||
|
5.3 |
1 |
1 |
2 |
1 |
1 |
||||||||||
|
5.4 |
1 |
1 |
2 |
||||||||||||
|
5.5 |
1 |
1 |
|||||||||||||
|
5.8 |
1 |
3 |
1 |
||||||||||||
|
5.9 |
3 |
1 |
3 |
||||||||||||
|
5.10 |
2 |
2 |
|||||||||||||
|
5.11а |
1 |
1 |
1 |
||||||||||||
|
5.11б |
1 |
1 |
1 |
||||||||||||
|
6.1 |
2 |
2 |
1 |
1 |
|||||||||||
|
6.2 |
2 |
1 |
|||||||||||||
|
6.3 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|||||||||||
|
6.4а |
2 |
1 |
1 |
||||||||||||
|
6.4б |
1 |
1 |
1 |
||||||||||||
|
6.10 |
1 |
2 |
1 |
1 |
|||||||||||
|
6.11 |
2 |
2 |
1 |
1 |
2 |
||||||||||
|
6.12 |
1 |
1 |
|||||||||||||
|
7.1 |
2 |
1 |
3 |
||||||||||||
|
7.2 |
1 |
1 |
2 |
1 |
1 |
||||||||||
|
7.3 |
3 |
2 |
1 |
||||||||||||
|
7.5а |
2 |
1 |
1 |
||||||||||||
|
7.5б |
1 |
1 |
|||||||||||||
|
7.6 |
1 |
1 |
1 |
||||||||||||
|
8.1 |
1 |
2 |
|||||||||||||
|
8.2 |
1 |
1 |
3 |
||||||||||||
|
8.7 |
2 |
1 |
1 |
||||||||||||
|
8.8 |
4 |
3 |
1 |
3 |
2 |
||||||||||
|
8.9 |
3 |
1 |
4 |
||||||||||||
|
8.10 |
1 |
2 |
4 |
3 |
1 |
||||||||||
|
8.11 |
4 |
4 |
Таблица 2.10
|
Доп. данные |
Варианты заданий |
||||||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
|
19 |
14 |
18 |
22 |
20 |
17 |
16 |
20 |
12 |
10 |
9 |
18 |
20 |
14 |
19 |
|
|
15 |
10 |
19 |
11 |
8 |
6 |
25 |
10 |
15 |
20 |
7 |
11 |
16 |
17 |
8 |
|
|
50 |
60 |
70 |
65 |
78 |
40 |
70 |
52 |
64 |
85 |
74 |
88 |
94 |
82 |
96 |
|
|
80 |
35 |
90 |
40 |
50 |
60 |
45 |
70 |
64 |
55 |
84 |
66 |
72 |
82 |
74 |
|
|
tоД |
-20 |
-19 |
-5 |
-15 |
-23 |
0 |
-22 |
-3 |
-25 |
-10 |
-21 |
-25 |
-10 |
19 |
-12 |
|
75 |
60 |
73 |
67,5 |
100 |
50 |
57 |
83 |
75 |
100 |
72 |
72 |
84 |
60 |
75 |
|
|
90 |
90 |
100 |
80 |
89 |
70 |
75 |
95 |
96 |
90 |
85 |
90 |
100 |
90 |
75 |
|
|
60 |
90 |
50 |
65 |
52 |
85 |
40 |
70 |
72 |
50 |
46 |
54 |
48 |
40 |
60 |
|
|
40 |
80 |
35 |
50 |
60 |
70 |
45 |
55 |
65 |
40 |
38 |
42 |
36 |
30 |
52 |
|
|
90 |
75 |
80 |
68 |
86 |
95 |
45 |
75 |
38 |
55 |
65 |
80 |
76 |
48 |
90 |
|
|
80 |
65 |
70 |
58 |
76 |
85 |
50 |
60 |
45 |
55 |
70 |
68 |
60 |
54 |
74 |
|
|
ВСЦБ |
400 |
410 |
250 |
395 |
410 |
270 |
290 |
210 |
310 |
430 |
290 |
390 |
290 |
350 |
400 |
|
БП |
20,5 |
10 |
30 |
15 |
10 |
30 |
26,5 |
90 |
18,5 |
10 |
20,5 |
10 |
30 |
15 |
10 |
|
дежурство |
С |
Б |
Б |
С |
Б |
С |
С |
Б |
Б |
Б |
С |
С |
С |
Б |
С |
|
Продолжение табл.2.10 |
|||||||||||||||
|
Доп. данные |
Варианты заданий |
||||||||||||||
|
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
|
|
9 |
20 |
16 |
7 |
15 |
10 |
24 |
9 |
20 |
16 |
24 |
8 |
22 |
3 |
7 |
|
|
4 |
20 |
5 |
8 |
16 |
5 |
22 |
18 |
13 |
7 |
9 |
12 |
16 |
14 |
9 |
|
|
74 |
80 |
48 |
84 |
76 |
50 |
80 |
48 |
46 |
60 |
54 |
74 |
58 |
45 |
68 |
|
|
48 |
55 |
98 |
64 |
44 |
68 |
52 |
70 |
98 |
64 |
112 |
46 |
86 |
94 |
44 |
|
|
tоД |
-17 |
-11 |
0 |
-23 |
-26 |
-9 |
-19 |
-22 |
-4 |
-21 |
-25 |
-7 |
-13 |
-19 |
-15 |
|
90 |
65 |
88 |
70 |
95 |
60 |
59 |
55 |
63 |
68 |
68 |
60 |
74 |
61 |
82 |
|
|
80 |
85 |
100 |
90 |
88 |
70 |
85 |
70 |
95 |
80 |
91 |
100 |
88 |
80 |
82 |
|
|
53 |
66 |
78 |
84 |
60 |
50 |
46 |
48 |
57 |
70 |
56 |
70 |
54 |
68 |
57 |
|
|
44 |
60 |
70 |
82 |
38 |
44 |
40 |
35 |
50 |
60 |
48 |
62 |
40 |
58 |
46 |
|
|
68 |
90 |
87 |
78 |
80 |
60 |
62 |
56 |
40 |
70 |
98 |
40 |
100 |
70 |
55 |
|
|
66 |
80 |
75 |
68 |
70 |
60 |
65 |
54 |
48 |
70 |
80 |
50 |
82 |
70 |
64 |
|
|
ВСЦБ |
300 |
390 |
215 |
330 |
365 |
420 |
380 |
325 |
260 |
420 |
250 |
400 |
210 |
320 |
335 |
|
БП |
30 |
26,5 |
90 |
18,5 |
10 |
20,5 |
10 |
30 |
15 |
10 |
30 |
26,5 |
90 |
18,5 |
10 |
|
дежурство |
С |
С |
Б |
С |
Б |
С |
Б |
Б |
Б |
С |
С |
С |
С |
Б |
Б |
Тема: Определение эффективности работы по техническому обслуживанию средств ЖАТ
Цель работы: построить оптимальную систему централизованного комплексного обслуживания средств ЖАТ, используя теорию массового обслуживания.
Краткие теоретические сведения
Организацию работ по централизованному техническому обслуживанию (ТО) средств автоматики и телемеханики можно рассмотреть как систему массового обслуживания (СМО), состоящую из входящего потока требований, приборов обслуживания очереди требований, ожидающих обслуживания и выходящего потока требований [21]. Входящий поток – совокупность нуждающихся в обслуживании (поток заявлений на ремонтные работы, обслуживание и т. п.).
Процесс поступления потока требований является вероятностным и может подчиняться различным законам распределения. Однако, в большинстве своем, работы по теории массового обслуживания рассматриваются как пуассоновский поток, в котором вероятность поступления в промежуток времени t равна k требований и задается формулой Пуассона:
, (3.1)
где λ > 0 – плотность потока требований.
Интенсивность – математическое ожидание числа требований, поступивших в единицу времени:
(3.2)
Система обслуживания состоит из ограниченного числа обслуживающего персонала (n), в котором каждый способен одновременно обслуживать только одно требование. В системе может находиться определенное количество из-за ограниченного числа устройств ЖАТ на эксплуатации (m). Время обслуживания (), являющееся случайной величиной, подчиняется показательному закону распределения с параметром μ = 1/. Примем, что весь обслуживающий персонал имеет одинаковую производительность.
Система обслуживания состоит из n электромехаников, занимающихся обслуживанием m стрелок. В систему поступает требование на обслуживание средств СЦБ с интенсивностью λ. Время обслуживания одного требования равно . Определить эффективность работы системы обслуживания, т. е. коэффициент простоев средств ЖАТ и обслуживающего персонала.
Решение задачи начнем с построения табл. 3.1, в которую будем записывать результаты вычислений.
Таблица 3.1
Расчет эффективности работ системы обслуживания
|
К |
= K |
= (K–n) |
= (n–K) |
||
|
0 |
|||||
|
1 |
|||||
|
2 |
|||||
|
… |
|||||
|
N |
|||||
|
n + 1 |
|||||
|
… |
|||||
|
N + n = m |
|||||
|
Сумма γ |
При К = 0 система свободна от обслуживания, при К = 1, 2… n –
в системе находится от 1 до n требований, и все они обслуживаются.
При К = n + 1, n + 2… n + N = m остальные ждут начала обслуживания.
Если количество требований K < n, то
, (3.3)
где – вероятность того, что в системе находится К требований, и из них n обслуживаются;
– вероятность того, что весь обслуживающий персонал свободен.
Если n < k < m, то
, (3.4)
где К–n – ожидают начала обслуживания.
Величина определяется по формуле:
(3.5)
Произведение простаивающих средств ЖАТ, которые либо обслуживаются, либо ожидают начала обслуживания, определяется по формуле:
(3.6)
Среднее количество устройств СЦБ, ожидающих обслуживания, определяется по формуле:
(3.7)
Количество обслуживающего персонала, свободного от обслуживания
= (n–K) (3.8)
Средний процент простоя средств ЖАТ
(3.9)
Средний процент простоя обслуживающего персонала
(3.10)
Пример расчета эффективности массового обслуживания устройств СЦБ
Система обслуживания состоит из 4-х электромехаников, занимающихся обслуживанием 7 объектов ЖАТ. Среднее время на обслуживание одного требования=1 час. Среднее количество требований = 1 за 5 часов.
Определить эффективность работы заданной системы обслуживания;
Определим интенсивность обслуживания
μ = 1/ = 1/1=1;
Определим значение параметра α (среднее время в единицу времени)
α = λ / µ = (1/5)/1=0,2;
, при K ≤ 4;
, при 4 < K < 7.
Результаты вычислений сведем в таблицу 3.2
Таблица 3.2
Расчет эффективности работ заданной системы обслуживания
|
К |
= K· |
= (K–n)· |
= (n–K)· |
||
|
0 |
1,00000 |
0,27892 |
0,00000 |
|
1,11567 |
|
1 |
1,40000 |
0,39049 |
0,39049 |
|
1,17146 |
|
2 |
0,84000 |
0,23429 |
0,46858 |
|
0,46858 |
|
3 |
0,28000 |
0,07810 |
0,23429 |
|
0,07810 |
|
n=4 |
0,05600 |
0,01562 |
0,06248 |
|
0,00000 |
|
5 |
0,00840 |
0,00234 |
0,01171 |
0,00234 |
|
|
6 |
0,00084 |
0,00023 |
0,00141 |
0,00047 |
|
|
m=7 |
0,00004 |
0,00001 |
0,00008 |
0,00004 |
|
|
Сумма γ |
3,58528 |
1,00000 |
1,16904 |
0,00285 |
2,83381 |
= 1/3,585 = 0,279
=(2,834/4)·100% = 71%
= (1,169/7)·100% = 17%
Из полученных расчетов видно, что коэффициент простоя обслуживающего персонала составляет 71%, а коэффициент простоя средств ЖАТ 17%.
Построим график зависимости коэффициента простоя и от времени обслуживания (рис.3.1). Для этого результаты измерений сведем в табл. 3.3.
Таблица 3.3
Расчет изменения и от Тобл
|
Тобсл, ч |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
7,0 |
8,0 |
|
Кп |
71 |
60 |
50 |
42 |
36 |
25 |
18 |
13 |
10 |
7 |
|
Кс |
17 |
23 |
29 |
34 |
39 |
47 |
53 |
59 |
63 |
67 |
Рис. 3.1. График зависимости и от Тобл
По графику (рис. 3.1) видно, что при Тобсл = 2,6 часа < 50%, а =35%.
Построим график зависимости коэффициента простоя и от количества обслуживающего персонала при Тобсл = 2,6 часа (рис. 3.2). Для этого результаты измерений сведем в табл. 3.4.
Таблица 3.4
Расчет изменения и от
количества обслуживающего персонала
|
n, чел |
1,0 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
Кп |
0,28 |
7,99 |
15,07 |
22,10 |
27,77 |
31,92 |
48,93 |
|
Кс |
72,61 |
49,45 |
22,96 |
18,94 |
18,26 |
18,18 |
18,17 |
По графику (рис. 3.2) видно, что оптимальное количество обслуживающего персонала, при котором не превышал бы 50%, а -35%, равно трем электромеханикам.
Рис.3.2. График зависимости и от n
Контрольные вопросы
Варианты заданий
Система обслуживания состоит из n электромехаников, занимающихся обслуживанием m объектов ЖАТ. Среднее время на обслуживание одного требования, среднее количество требований даны в табл. 3.3.
Требуется:
Таблица 3.3
Исходные данные
|
Параметр |
№ варианта |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
|
|
Фактическое количество электромехаников (n), чел. |
10 |
12 |
15 |
2 |
8 |
4 |
7 |
13 |
5 |
6 |
9 |
4 |
8 |
10 |
11 |
12 |
10 |
11 |
7 |
9 |
6 |
10 |
5 |
8 |
12 |
7 |
10 |
5 |
9 |
11 |
|
Объекты ЖАТ (m), шт. |
66 |
15 |
20 |
8 |
17 |
7 |
14 |
60 |
28 |
30 |
45 |
15 |
18 |
35 |
11 |
20 |
20 |
35 |
23 |
18 |
12 |
33 |
16 |
25 |
41 |
30 |
45 |
15 |
27 |
40 |
|
Среднее время обслуживания () одного требования |
3,0 |
3,0 |
4,0 |
4,0 |
3,5 |
1,8 |
5,0 |
2,3 |
2,6 |
1,4 |
3,6 |
5,0 |
5,2 |
8,0 |
3,2 |
4,5 |
2,1 |
4,8 |
3,5 |
3,2 |
2,8 |
4,5 |
2,9 |
4,0 |
4,7 |
3,5 |
4,0 |
2,8 |
3,2 |
4,7 |
|
Среднее количество требований, 1 за ч |
20 |
5 |
8 |
15 |
25 |
40 |
30 |
3 |
18 |
28 |
40 |
10 |
16 |
73 |
12 |
50 |
20 |
42 |
51 |
72 |
8 |
44 |
38 |
39 |
64 |
10 |
25 |
8 |
30 |
44 |
|
Нормативный коэффициент простоя обслуживающего персонала (), % |
50 |
80 |
50 |
60 |
60 |
63 |
50 |
39 |
20 |
70 |
75 |
84 |
52 |
61 |
30 |
40 |
45 |
55 |
30 |
50 |
63 |
85 |
76 |
35 |
47 |
20 |
70 |
55 |
20 |
45 |
|
Нормативный коэффициент простоя объектов ЖАТ () % |
30 |
30 |
50 |
70 |
60 |
38 |
35 |
80 |
20 |
75 |
70 |
39 |
60 |
75 |
30 |
45 |
60 |
77 |
59 |
58 |
40 |
54 |
70 |
61 |
48 |
60 |
45 |
35 |
42 |
58 |
Тема: Расчет риска и надежности системы при планировании работ вероятностными методами по сетевым моделям
Цель работы: оценить надёжность производственного процесса и рассчитать числовые характеристики времени выполнения системы работ по выбору и назначению показателей надёжности для системы автоматического считывания информации с рефрижераторного подвижного состава.
Краткие теоретические сведения
Определение вероятностных моделей времени выполнения отдельных работ [21] для всех вариантов состоит из следующих этапов:
Рассчитать значения математического ожидания и дисперсии продолжительности каждой работы по формулам:
; (4.1)
, (4.2)
где – продолжительности работ; – время, наиболее вероятное для выполнения работ.
Определить функцию распределения и плотность распределения времени, выполнения системы последовательных независимых работ по нормальному закону, по формуле (4.4). Для этого вычислить математическое ожидание и дисперсию по формуле (4.3):
; , (4.3)
где – среднее время выполнения каждой работы; – среднеквадратичное отклонение; – дисперсия i-го события сетевой модели; – математическое ожидание i-го события сетевой модели.
Плотность распределения каждой работы:
. (4.4)
Вероятность совершения i-го события в заданный плановый срок :
, (4.5)
где ; ; – функция Лапласа (табл. 4.13); – функция распределения времени выполнения k-й работы.
. (4.6)
Определение числовых характеристик времени выполнения отдельных работ состоит из следующих этапов:
, (4.7)
где – математическое ожидание треугольного распределения;
Мода – это наиболее вероятное значение времени выполнения работ. Нормированная мода находится в интервале (0,25–0,5). Числовые значения границ можно определить из формул:
; (4.8)
; (4.9)
. (4.10)
Продолжительность отдельной работы определена по треугольному закону. Наиболее вероятное значение параметра = / (выбирается согласно варианту из табл. 4.11). Средняя продолжительность m является математическим ожиданием эквивалентного треугольного закона, нормированная мода которого = 0,25.
Найдем математическое ожидание m для
= . (4.11)
Аналогично решаем для и получаем
= . (4.12)
; (4.13)
,
где = ( – ) + ; = 0,5 ( + ).
Значение находим из табл. 4.1
Таблица 4.1
Значение
|
Число работ j |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
0,25 |
0,44 |
0,46 |
0,48 |
0,5 |
= max [, ];
= max [, ].
= ( – ) + ; (4.14)
= 1/j (); = 0,5.
Значение находим из табл. 4.2.
Таблица 4.2
Значение
|
J |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
0 |
0,202 |
0,3 |
0,36 |
0,41 |
0,46 |
0,49 |
0,50 |
0,52 |
Таблица 4.3
Форма заполнения таблицы
|
Код исходных работ |
Код эквивалентных работ |
|||||
Пример расчета риска при планировании работ вероятностными методами
Рассчитать риск F14 (tпл) при составлении плана работ по разработке модели слежения за поездными и маневровыми передвижениями согласно своему варианту из табл. 4.10.
Плановый срок tпл =1,2 года (определяется по табл. 4.9).
Таблица 4.4
Исходные данные для расчета риска при планировании работ
|
Код работы |
||||||||||||||
|
0-1 |
1-2 |
1-3 |
1-4 |
1-5 |
2-6 |
3-6 |
4-6 |
5-6 |
6-10 |
10-11 |
11-12 |
12-13 |
13-14 |
|
|
Tmin |
3 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
2 |
2 |
2 |
2 |
1 |
1 |
1,5 |
2 |
2 |
|
tнв |
4 |
2 |
2 |
2 |
2 |
4 |
4 |
4 |
4 |
3 |
2 |
4 |
3 |
3 |
|
tmax |
5,5 |
4 |
4 |
4 |
4 |
5,5 |
5,5 |
5,5 |
5,5 |
5 |
3 |
5,5 |
3,5 |
4,5 |
Для модели рисков составим сетевой план разработки модели слежения (рис. 4.1).
Рис. 4.1 Сетевой график разработки модели слежения
Рассчитаем значения математического ожидания и дисперсии продолжительности каждой работы по формулам (4.1), (4.2). Результаты расчётов сведем в табл. 4.5.
|
Код работы |
||||||||||||||
|
0-1 |
1-2 |
1-3 |
1-4 |
1-5 |
2-6 |
3-6 |
4-6 |
5-6 |
6-10 |
10-11 |
11-12 |
12-13 |
13-14 |
|
|
Tmin |
3 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
2 |
2 |
2 |
2 |
1 |
1 |
1,5 |
2 |
2 |
|
tнв |
4 |
2 |
2 |
2 |
2 |
4 |
4 |
4 |
4 |
3 |
2 |
4 |
3 |
3 |
|
tmax |
5,5 |
4 |
4 |
4 |
4 |
5,5 |
5,5 |
5,5 |
5,5 |
5 |
3 |
5,5 |
3,5 |
4,5 |
|
4,083 |
2,250 |
2,250 |
2,250 |
2,250 |
3,917 |
3,917 |
3,917 |
3,917 |
3,000 |
2,000 |
3,833 |
2,917 |
3,083 |
|
|
0,417 |
0,417 |
0,417 |
0,417 |
0,417 |
0,583 |
0,583 |
0,583 |
0,583 |
0,667 |
0,333 |
0,667 |
0,250 |
0,417 |
|
|
0,174 |
0,174 |
0,174 |
0,174 |
0,174 |
0,340 |
0,340 |
0,340 |
0,340 |
0,444 |
0,111 |
0,444 |
0,063 |
0,174 |
Далее последовательные работы заменим эквивалентной работой (рис. 4.2).
Рис.4.2. Замена исходного сетевого графика эквивалентными работами
Значения математического ожидания и дисперсии равны соответственно по формуле (4.3):
и
Далее определим вероятность свершения событий в заданный срок tпл с использованием нормированной функции Лапласа (формула 4.5).
Используется нормированная функция Лапласа:
,
где =
Рассчитав, получим значение
Вероятность выполнения плана в заданный директивный срок составила 0,0951
Наиболее вероятной срок продолжительности работ для эквивалентного сетевого графика по расчетам составил 25,08 мес., что почти в два раза больше планового срока выполнения работ(1,2*12=14,4 мес.).
Пример расчета числовых характеристик времени выполнения системы работ по выбору
Наиболее вероятное значение параметра = / равно 0,45
Характеристики работ
|
Работы |
Наименование работы |
Средняя продолжительность, мес. |
|
1-2 |
Выбор номенклатуры показателей надёжности |
3 |
|
1-3 |
Обоснование выбранных показателей надёжности с экономической точки зрения |
5,5 |
|
2-3 |
Назначение нормы надёжности |
3,5 |
|
3-4 |
Распределение норм надёжности по блокам |
2 |
|
3-5 |
Ориентировочный расчёт значений показателей надёжности системы считывания |
7,5 |
|
4-6 |
Расчёт надёжности с помощью ЭВМ |
7,5 |
|
3-7 |
Подготовка технических средств для вероятностного физического моделирования |
5,5 |
|
5-7 |
Уточнение условий эксплуатации |
6,5 |
|
6-8 |
Контрольные испытания опытного образца системы считывания |
6,5 |
|
7-8 |
Расчёт масштабных коэффициентов для моделирования |
7,5 |
|
8-9 |
Проведение вероятностного моделирования на специализированной установке |
6,5 |
|
9-10 |
Обработка статических данных о результатах моделирования |
4 |
|
8-10 |
Корректировка норм надёжности блоков и узлов |
6 |
|
8-11 |
Повышение надёжности системы считывания |
3,5 |
|
10-11 |
Расчёт оптимальной долговечности |
6 |
|
3-12 |
Создание программы обеспечения надёжности |
3 |
|
11-12 |
Разработка стратегии технического обслуживания |
2,5 |
Построим сетевой график рассматриваемой системы работ (рис. 4.3).
Определим границы tn, tk продолжительности отдельных работ по формулам (4.7) – (4.12) при = 0,25., затем при = 0,5.
Выберем при расчете надежности системы работ в качестве исходных параметров , такие, расчеты по которым дают верхнюю оценку времени выполнения всей системы. Рассчитаем значение tn, tk для всех работ сети, результаты сведем в табл. 4.6.
Рис. 4.3. Сетевой график данной системы
Таблица 4.6
Результаты расчетов
|
Код работы |
m |
tм1 |
tм2 |
Max |
|||
|
tн |
tk |
tн |
tk |
tн |
tk |
||
|
1-2 |
3,0 |
1,99 |
4,42 |
1,86 |
4,14 |
1,86 |
4,14 |
|
1-3 |
5,5 |
3,64 |
8,10 |
3,41 |
7,59 |
3,41 |
7,59 |
|
2-3 |
3,5 |
2,32 |
5,15 |
2,17 |
4,83 |
2,17 |
4,83 |
|
3-4 |
2,0 |
1,33 |
2,94 |
1,24 |
2,76 |
1,24 |
2,76 |
|
3-5 |
7,5 |
4,97 |
11,04 |
4,66 |
10,34 |
4,66 |
10,34 |
|
4-6 |
7,5 |
4,97 |
11,04 |
4,66 |
10,34 |
4,66 |
10,34 |
|
3-7 |
5,5 |
3,64 |
8,10 |
3,41 |
7,59 |
3,41 |
7,59 |
|
5-7 |
6,5 |
4,31 |
9,57 |
4,03 |
8,97 |
4,03 |
8,97 |
|
6-8 |
6,5 |
4,31 |
9,57 |
4,03 |
8,97 |
4,03 |
8,97 |
|
7-8 |
7,5 |
4,97 |
11,04 |
4,66 |
10,34 |
4,66 |
10,34 |
|
8-9 |
6,5 |
4,31 |
9,57 |
4,03 |
8,97 |
4,03 |
8,97 |
|
9-10 |
4,0 |
2,65 |
5,89 |
2,48 |
5,52 |
2,48 |
5,52 |
|
8-10 |
6,0 |
3,98 |
8,83 |
3,72 |
8,28 |
3,72 |
8,28 |
|
8-11 |
3,5 |
2,32 |
5,15 |
2,17 |
4,83 |
2,17 |
4,83 |
|
10-11 |
6,0 |
3,98 |
8,83 |
3,72 |
8,28 |
3,72 |
8,28 |
|
3-12 |
3,0 |
1,99 |
4,42 |
1,86 |
4,14 |
1,86 |
4,14 |
|
11-12 |
2,5 |
1,66 |
3,68 |
1,55 |
3,45 |
1,55 |
3,45 |
Выделим в сетевом графике последовательные подграфы (рис. 4.4) и найдем их числовые характеристики , , , по формуле (4.13). Значение находим из табл. 4.1
Рис.4.4. Разбитие сетевого графика на 3 части
В результате замены последовательных подграфов эквивалентными работами (рис. 4.5) вычертим полученный после преобразования граф.
Рис.4.5. Замена одной части сетевого графика на эквивалентную работу
В нём необходимо выделить параллельные подграфы и найти их числовые характеристики:
= max [, ];
= max [, ].
Значения параллельных независимых работ находим интервальным методом по формуле (4.14). Значение находим из табл. 4.2.
Первая часть сетевого графика (рис. 4.5): работы 1-2, 2-3 - = 4,751 и =8,249; работы 1-3 - = 3,41 и =7,59. Следовательно, выделяем параллельные подграфы и находим числовые характеристики работы 1-3`
= 4,751 и =8,249;
= 6,29 при =0,44; =6,5;
=5,458 при уn1=0,202; Ym1=0,345.
Аналогично рассчитываем характеристики всех параллельных и последовательных подграф.
В результате использования операций последовательного и параллельного приведения, получаем эквивалентную работу с результирующими числовыми характеристиками.
Результаты расчётов сведем в табл. 4.7.
Таблица 4.7
Результаты расчетов числовых характеристик
|
Код исходных работ |
Код эквивалентных работ |
||||||
|
1-2; 2-3; 1-3 |
1-3` |
4,751 |
8,249 |
5,458 |
0,202 |
6,29 |
6,5 |
|
3-5; 5-7; 7-8; 3-7; 3-4; 4-6; 6-8 |
3-8` |
16,781 |
26,219 |
19,613 |
0,3 |
21,123 |
21,5 |
|
8-9; 9-10; 10-11; 8-11; 8-10 |
8-11` |
12,818 |
20,182 |
15,027 |
0,3 |
16,205 |
16,5 |
|
3-12; 11-12; 1-3`; 3-8`; 8-11` |
1-12` |
87,693 |
100,307 |
92,234 |
0,41 |
93,75 |
94 |
Контрольные вопросы
Варианты заданий
Задание 1. Согласно вариантам 1–6, построить сетевой график с продолжительностью работ, которые являются независимыми случайными величинами, полученными экспертным путём (табл. 4.8).
Таблица 4.8
Экспертные оценки продолжительности работ в месяцах
|
Код работы |
Наименование работы |
Вариант 1 |
Вариант 2 |
Вариант 3 |
||||||
|
Tmin |
tнв |
tmax |
Tmin |
tнв |
tmax |
Tmin |
tнв |
tmax |
||
|
0-1 |
Проектирование устройства производственного процесса и выпуск чертежей |
3 |
4 |
5,5 |
1 |
2 |
3,5 |
2,5 |
3 |
4 |
|
0-2 |
Проектирование специального стенда |
1,5 |
2 |
4 |
2 |
3,5 |
4,5 |
1,5 |
3 |
5 |
|
1-3 |
Изготовление деталей |
2 |
3 |
3,5 |
3,5 |
4 |
5 |
1,5 |
2,5 |
3.5 |
|
2-4 |
Изготовление специального стенда |
1 |
3 |
5 |
3 |
4 |
4,5 |
2,5 |
4 |
4,5 |
|
3-4 |
Сборка устройства производственного процесса |
1 |
4 |
6 |
2 |
5 |
7 |
2,5 |
6 |
8,5 |
Окончание табл. 4.8
|
Код работы |
Наименование работы |
Вариант 4 |
Вариант 5 |
Вариант 6 |
||||||
|
Tmin |
tнв |
tmax |
Tmin |
tнв |
tmax |
Tmin |
tнв |
tmax |
||
|
0-1 |
Проектирование устройства производственного процесса и выпуск чертежей |
3 |
4,5 |
5,5 |
1,5 |
2 |
3,5 |
2,5 |
3,5 |
4 |
|
0-2 |
Проектирование специального стенда |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
6 |
2 |
3,5 |
4,5 |
|
1-3 |
Изготовление деталей |
3 |
4,5 |
5 |
1,5 |
2,5 |
6 |
2,5 |
5 |
5,5 |
|
2-4 |
Изготовление специального стенда |
3 |
3,5 |
6 |
2,5 |
4,5 |
5 |
3,5 |
4 |
5 |
|
3-4 |
Сборка устройства производственного процесса |
1 |
2 |
5 |
2 |
3 |
4 |
8 |
9 |
12 |
Задание 2. Согласно вариантам 7–16, рассчитать риск () при составлении плана работ по разработке модели слежения за поездными и маневровыми передвижениями согласно своему варианту из табл. 4.9, 4.10.
Таблица 4.9
Плановый срок
|
№ варианта |
12 |
8, 14, |
11 |
7, 15 |
9, 10 |
13, 16 |
|
года |
1,2 |
2 |
2,4 |
2,7 |
2,8 |
0,5 |
Задание 3. Для вариантов 17-30 (табл. 4.12) рассчитать числовые характеристики времени выполнения системы работ по выбору и назначению показателей надёжности системы автоматического считывания информации с рефрижераторного подвижного состава. Сделать выводы.
Значение параметра приведен в таблице 4.11.
Таблица 4.11
Варианты заданий для параметра
|
№ варианта |
15, 16, 28 |
17, 18 |
19, 20 |
21, 22, 29 |
23, 24 |
25, 27, 30 |
|
|
0,5 |
0,52 |
0,48 |
0,4 |
0,6 |
0,45 |
Задания для вариантов с 7по 16
|
Код работы |
Наименование работы |
Вариант 7 |
Вариант 8 |
Вариант 9 |
Вариант 10 |
Вариант 11 |
||||||||||
|
Tmin |
tнв |
tmax |
Tmin |
tнв |
tmax |
Tmin |
tнв |
tmax |
Tmin |
tнв |
tmax |
Tmin |
tнв |
tmax |
||
|
0-1 |
Изучение технологического процесса работы |
3 |
4 |
5,5 |
1 |
2 |
3,5 |
2,5 |
3 |
4 |
3 |
4 |
5,5 |
1 |
2 |
3,5 |
|
1-2 |
Разработка алгоритмов |
1,5 |
2 |
4 |
2 |
3,5 |
4,5 |
1,5 |
3 |
5 |
1,5 |
2 |
4 |
2 |
3,5 |
4,5 |
|
1-3 |
2,3 |
4 |
9 |
2 |
3 |
6 |
1,5 |
3 |
5 |
2,3 |
4 |
9 |
4 |
5 |
6 |
|
|
1-4 |
3 |
4 |
6 |
2 |
5 |
8 |
1 |
4 |
6 |
3 |
4 |
6 |
2 |
5 |
8 |
|
|
1-5 |
1 |
5 |
6 |
1 |
2 |
4 |
4 |
5 |
9 |
4 |
5 |
6 |
1 |
2 |
4 |
|
|
2-6 |
Разработка программ |
2 |
5 |
8 |
2 |
6 |
12 |
4 |
8 |
18 |
2 |
5 |
8 |
2 |
6 |
12 |
|
3-7 |
2 |
9 |
6 |
1 |
2 |
6 |
5 |
7 |
9 |
2 |
9 |
6 |
1 |
2 |
6 |
|
|
4-8 |
3 |
6 |
9 |
1,5 |
4,5 |
9 |
2,6 |
5 |
9 |
3 |
6 |
9 |
1,5 |
4,5 |
9 |
|
|
5-9 |
2 |
3 |
3,5 |
3,5 |
4 |
5 |
1,5 |
2,5 |
3.5 |
2 |
3 |
3,5 |
3,5 |
4 |
5 |
|
|
6-10 |
Разработка программы |
1 |
3 |
5 |
3 |
4 |
4,5 |
2,5 |
4 |
4,5 |
1 |
3 |
5 |
3 |
4 |
4,5 |
|
10-11 |
Разработка алгоритмов и программ имитации |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
2 |
4 |
6 |
3,5 |
5 |
5,5 |
2 |
3 |
4,5 |
|
11-12 |
Разработка комплекса |
1,5 |
4 |
5,5 |
2 |
2,5 |
4 |
3 |
4 |
5,5 |
1 |
1,5 |
5 |
1 |
2,5 |
3 |
|
12-13 |
Сбор статистических данных |
2 |
3 |
3,5 |
3 |
3,5 |
5 |
3 |
4 |
6 |
1 |
3 |
4,5 |
3 |
5 |
6 |
|
13-14 |
Отладка модели слежения |
2 |
3 |
4,5 |
4 |
4,5 |
5,5 |
3 |
4 |
4,5 |
2,5 |
4 |
4,5 |
3 |
4 |
5,5 |
Окончание табл. 4.10
|
Код работы |
Наименование работы |
Вариант 12 |
Вариант 13 |
Вариант 14 |
Вариант 15 |
Вариант 16 |
||||||||||
|
Tmin |
tнв |
tmax |
Tmin |
tнв |
tmax |
Tmin |
tнв |
tmax |
Tmin |
tнв |
tmax |
Tmin |
tнв |
tmax |
||
|
0-1 |
Изучение технологического процесса работы |
2,5 |
3 |
4 |
3 |
4 |
5,5 |
1 |
2 |
3,5 |
2,5 |
3 |
4 |
1 |
2 |
4,5 |
|
1-2 |
Разработка алгоритмов |
1,5 |
3 |
5 |
1,5 |
2 |
4 |
2 |
3,5 |
4,5 |
1,5 |
3 |
5 |
1,5 |
3,5 |
3,5 |
|
1-3 |
1,5 |
3 |
5 |
2,3 |
4 |
9 |
2 |
3 |
6 |
1,5 |
3 |
5 |
4 |
5 |
6 |
|
|
1-4 |
1 |
4 |
11 |
3 |
4 |
6 |
2 |
5 |
18 |
21 |
4 |
6 |
2 |
5 |
8 |
|
|
1-5 |
4 |
5 |
9 |
1 |
5 |
6 |
1 |
2 |
4 |
4 |
5 |
9 |
1 |
2 |
6 |
|
|
2-6 |
Разработка программ |
4 |
8 |
18 |
2,5 |
5 |
18 |
2 |
6 |
12 |
4 |
8 |
18 |
2 |
6 |
12 |
|
3-7 |
5 |
7 |
9 |
2 |
9 |
6 |
1 |
2 |
6 |
15 |
17 |
9 |
1 |
2 |
6 |
|
|
4-8 |
2,6 |
5 |
9 |
3 |
6 |
9 |
1,5 |
4,5 |
9 |
2,6 |
5 |
9 |
1,5 |
4,5 |
8 |
|
|
5-9 |
1 |
2,5 |
3,5 |
2 |
3 |
3,5 |
3,5 |
4 |
5 |
1,5 |
2,5 |
3.5 |
3,5 |
4 |
6 |
|
|
6-10 |
Разработка программы |
2,5 |
4 |
4,5 |
1 |
3 |
5 |
3 |
4 |
4,5 |
2,5 |
4 |
4,5 |
3 |
4 |
5,5 |
|
10-11 |
Разработка алгоритмов и программ имитации |
4 |
5 |
5,5 |
1,5 |
2,5 |
4 |
2,5 |
4 |
6 |
3 |
3,5 |
5 |
2 |
3 |
4,5 |
|
11-12 |
Разработка комплекса |
3 |
4 |
5,5 |
3 |
4 |
4,5 |
3 |
4 |
6 |
2 |
2,5 |
5 |
1 |
2,5 |
3 |
|
12-13 |
Сбор статистических данных |
3 |
4 |
4,5 |
1,5 |
2 |
3 |
2,5 |
4 |
5,5 |
4 |
5 |
6 |
3 |
3 |
6 |
|
13-14 |
Отладка модели слежения |
3 |
3,5 |
6 |
1 |
3 |
6 |
1,3 |
2 |
9 |
1,4 |
6 |
8 |
3 |
4 |
6,5 |
Таблица 4.12
Характеристики работ
|
Код работы |
Наименование работы |
Средняя продолжительность, мес |
|||||||||||||
|
Вариант |
|||||||||||||||
|
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
||
|
1-2 |
Выбор номенклатуры показателей надёжности |
3,5 |
1,5 |
3 |
5 |
8 |
6,5 |
3 |
2,5 |
7 |
3 |
6 |
3,5 |
6 |
6,5 |
|
1-3 |
Обоснование выбранных показателей надёжности с экономической точки зрения |
2 |
3,6 |
4,5 |
7 |
8 |
4 |
2 |
5,5 |
3 |
5,5 |
2,5 |
4,5 |
2,5 |
7,5 |
|
2-3 |
Назначение нормы надёжности |
6 |
4,5 |
4 |
2 |
4,5 |
8 |
5 |
4,5 |
2 |
3,5 |
6,5 |
4,5 |
3,5 |
7 |
|
3-4 |
Распределение норм надёжности по блокам |
5,5 |
3,5 |
1 |
7 |
2,5 |
8 |
3,5 |
2,5 |
6 |
2 |
3,5 |
2,5 |
2,5 |
4 |
|
3-5 |
Ориентировочный расчёт значений показателей надёжности ССИ |
5 |
8 |
3,5 |
8 |
2,5 |
6,5 |
3 |
7 |
4 |
7,5 |
4 |
4 |
3,5 |
6 |
|
4-6 |
Расчёт надёжности с помощью ЭВМ |
5,5 |
6 |
3,5 |
5,5 |
2 |
7 |
4,5 |
2 |
6 |
7,5 |
3 |
3,5 |
7 |
5,5 |
|
3-7 |
Подготовка технических средств для вероятностного моделирования |
3,5 |
2,5 |
6 |
7 |
4,5 |
3 |
3,5 |
5 |
6 |
5,5 |
2 |
3 |
5,5 |
4 |
|
5-7 |
Уточнение условий эксплуатации |
3 |
7 |
5,5 |
2,5 |
2 |
5,5 |
4 |
7 |
3 |
6,5 |
2,5 |
4,5 |
4 |
3 |
|
6-8 |
Контрольные испытания опытного образца |
4 |
2 |
7 |
6,5 |
2,5 |
6,5 |
2 |
2,5 |
8 |
6,5 |
4,5 |
4 |
6,5 |
8 |
|
7-8 |
Расчёт масштабных коэффициентов для моделирования |
4,5 |
3 |
7 |
6,5 |
6 |
4 |
5,5 |
2,5 |
6 |
7,5 |
4 |
4,5 |
7 |
6,5 |
|
8-9 |
Проведение вероятностного моделирования |
5,5 |
3 |
8 |
5,5 |
3 |
4,5 |
2,5 |
3 |
7 |
6,5 |
3 |
5 |
5,5 |
6 |
|
9-10 |
Обработка статистических данных о результатах моделирования |
3,5 |
4 |
2 |
5,5 |
2,5 |
1 |
4 |
2,5 |
5,5 |
4 |
3 |
2,5 |
5,5 |
6,5 |
|
8-10 |
Корректировка норм надёжности блоков и узлов |
3 |
2,5 |
7,5 |
6 |
3 |
8 |
6,5 |
3,5 |
4 |
6 |
5,5 |
4,5 |
6,5 |
3 |
|
8-11 |
Повышение надёжности ССИ |
4,5 |
8 |
4 |
5,5 |
3 |
3,5 |
8 |
7,5 |
4 |
3,5 |
3,5 |
5,5 |
7 |
3 |
|
10-11 |
Расчёт оптимальной долговечности |
3 |
7 |
5,5 |
3 |
3,5 |
2 |
7,5 |
4,5 |
2,5 |
6 |
6 |
5 |
3 |
5,5 |
|
3-12 |
Создание программы обеспечения надёжности |
4,5 |
2 |
7 |
7,5 |
5,5 |
4 |
3 |
3,5 |
5,5 |
3 |
2 |
5,5 |
4 |
3 |
|
11-12 |
Разработка стратегии ТО |
4,5 |
3 |
7 |
5,5 |
2,5 |
4 |
4,5 |
7 |
3 |
2,5 |
1,5 |
4,5 |
3 |
7,5 |
Таблица 4.13
Значение функции
|
u |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
0,0 |
0,00000 |
0,00399 |
0,00798 |
0,01197 |
0,01595 |
0,01994 |
0,02392 |
0,02790 |
0,03188 |
0,03586 |
|
0,1 |
03983 |
04380 |
04776 |
05172 |
05567 |
05962 |
06356 |
06749 |
07142 |
07535 |
|
0,2 |
07926 |
08317 |
08706 |
09095 |
09483 |
09871 |
10257 |
10642 |
11026 |
11409 |
|
0,3 |
11791 |
12172 |
12552 |
12930 |
13307 |
13683 |
14058 |
14431 |
14803 |
15173 |
|
0,4 |
15542 |
15910 |
16276 |
16640 |
17003 |
17364 |
17724 |
18082 |
18439 |
18793 |
|
0,5 |
19146 |
19497 |
19847 |
20194 |
20540 |
20884 |
21226 |
21566 |
21904 |
22249 |
|
0,6 |
22575 |
22907 |
23237 |
23565 |
23891 |
24215 |
24537 |
24857 |
25175 |
25490 |
|
0,7 |
25804 |
26115 |
26424 |
26730 |
27035 |
27337 |
27637 |
27935 |
28230 |
28524 |
|
0,8 |
28814 |
29103 |
29389 |
29673 |
29955 |
30234 |
30511 |
30785 |
31057 |
31327 |
|
0,9 |
31594 |
31859 |
32121 |
32381 |
32639 |
32894 |
33147 |
33398 |
33646 |
33891 |
|
1,0 |
34134 |
34375 |
34614 |
34850 |
35083 |
35314 |
35543 |
35769 |
35993 |
36214 |
|
1,1 |
36433 |
36650 |
36864 |
37076 |
37286 |
37493 |
37698 |
37900 |
38100 |
38298 |
|
1,2 |
38493 |
38686 |
38877 |
39065 |
39251 |
39435 |
39617 |
39796 |
39973 |
40147 |
|
1,3 |
40320 |
40490 |
40658 |
40824 |
40988 |
41149 |
41309 |
41466 |
41621 |
41774 |
|
1,4 |
41924 |
42073 |
42220 |
42364 |
42507 |
42647 |
42786 |
42922 |
43056 |
43189 |
|
1,5 |
43319 |
43448 |
43574 |
43699 |
43822 |
43943 |
44062 |
44179 |
44295 |
44408 |
|
1,6 |
44520 |
44630 |
44738 |
44845 |
44950 |
45053 |
45154 |
45254 |
45352 |
45449 |
|
1,7 |
45543 |
45637 |
45728 |
45818 |
15907 |
45994 |
46080 |
46164 |
46246 |
46327 |
|
1,8 |
46407 |
46485 |
46562 |
46638 |
46712 |
46784 |
46856 |
46926 |
46995 |
47062 |
|
1,9 |
47128 |
47193 |
47257 |
47320 |
47381 |
47441 |
47500 |
47558 |
47615 |
47670 |
|
2,0 |
47725 |
47778 |
47831 |
47882 |
47932 |
47982 |
48030 |
48077 |
48124 |
48169 |
|
2,1 |
48214 |
4&257 |
48300 |
48341 |
48382 |
48422 |
48461 |
48500 |
48537 |
48574 |
|
2,2 |
48610 |
48645 |
48679 |
48713 |
48745 |
48778 |
48809 |
48840 |
48870 |
48899 |
|
2,3 |
48928 |
48956 |
48983 |
49010 |
49036 |
49061 |
49086 |
49111 |
49134 |
49158 |
|
2,4 |
49180 |
49202 |
49224 |
49245 |
49266 |
49286 |
49303 |
49324 |
49343 |
49361 |
|
2,5 |
49379 |
49396 |
49413 |
49430 |
49446 |
49461 |
49477 |
49492 |
49506 |
49520 |
|
2,6 |
49534 |
49547 |
49560 |
49573 |
49585 |
49598 |
49609 |
49621 |
49632 |
49643 |
|
2,7 |
49653 |
49664 |
49674 |
49683 |
49693 |
49702 |
49711 |
49720 |
49728 |
49736 |
|
2,8 |
49744 |
49752 |
48760 |
49767 |
49774 |
49781 |
49788 |
49795 |
49801 |
49807 |
|
2,9 |
49813 |
49819 |
49825 |
49831 |
49836 |
49841 |
49846 |
49851 |
49856 |
49861 |
|
3,0 |
0,49865 |
– |
3,1 |
49903 |
3,2 |
49931 |
3,3 |
49952 |
3,4 |
49966 |
|
3,5 |
49977 |
– |
3,6 |
49984 |
3,7 |
49980 |
3,8 |
49993 |
3,9 |
49995 |
|
4,0 |
499968 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
4,5 |
499997 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
5,0 |
4999997 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
Тема: Расчет надежности комбинационных схем
Цель работы: ознакомится с методом расчета вероятности исправной работы и появления ошибки на выходе комбинационной схемы.
Краткие теоретические сведения
Надежность средств ЖАТ обеспечивается их функционированием в течении заданного времени при воздействии внутренних возмущающих факторов: отказов и сбоев аппаратных средств, ошибок в алгоритмическом и программном обеспечении, искажении входной информации, человеческих факторов (ошибок операторов дежурных по станциям, электромехаников) и др. Эти факторы уменьшают время безотказной работы средств ЖАТ, снижают коэффициент готовности, ухудшают показатели технического использования оборудования. Внешняя среда также оказывает определенное негативное влияние на уровень надежности оборудования. Поэтому на всех этапах жизненного цикла необходимо учитывать и компенсировать это влияние.
Жизненный цикл (ЖЦ) средств ЖАТ состоит из четырех этапов:
1) разработка и проектирование;
2) изготовление;
3) испытания и эксплуатация;
4) утилизация.
Надежность технических средств ЖАТ закладывается на первом этапе, обеспечивается на втором, а проявляется на третьем. В рамках каждого из них закладываются как качество и надежность, так и возможные дефекты и ошибки. Наиболее важным условием разработки эффективных мер повышения надежности схем ЖАТ при эксплуатации является получение количественных значений показателей надежности.
Надежность – свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования. Она является сложным свойством и состоит из сочетания таких свойств как: безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.
С точки зрения СМК для управления ЖЦ средств ЖАТ необходимы количественные критерии оценки надежности. Именно на основе их могут быть сформированы предупреждающие и корректирующие мероприятия по повышению надежности схем ЖАТ на каждом этапе их ЖЦ. В качестве такого количественного измерителя можно выбрать наработку на отказ, вероятность безотказной работы, интенсивность отказов или обобщающий показатель – коэффициент готовности, которые характеризует надежность технических средств и косвенно – качество производства и технического обслуживания. Если техническое обслуживание проведено в рамках нормативных инструкций, то фактически наработка на отказ характеризует надежность аппаратуры.
Как правило, нормативное значение надежности задается в техническом задании на разработку или в технических условиях на проектирование устройств и систем ЖАТ, т.е. нормированное значение интенсивности потока отказов λотк. н. Этот показатель зависит от многих факторов: требуемого значения пропускной и провозной способности участка или станции, характеристик процесса технического обслуживания, качества эксплуатации аппаратуры, соответствия технических требований, предъявляемых к фактическим параметрам аппаратуры и ряда других показателей. На конечной стадии этапа разработки и проектирования технических средств ЖАТ определяется расчетные значения наработки на отказ разрабатываемого устройства или проектируемой системы ЖАТ, т.е. значение расчётной интенсивности потока отказовλ отк. р.. При этом анализируемый объект необходимо представить в виде структурной схемы надежности, состоящей из подсистем. Каждая подсистема при этом представляется в виде структурной схемы надежности устройств, а каждое устройство, в свою очередь, – в виде структурной схемы надежности элементов с учетом имеющегося резервирования и функциональной взаимозаменяемости и взаимозависимости подсистем. На этапе изготовления наработка на отказ из-за замены комплектующих и используемых при производстве материалов на аналогичные или модернизированные, как правило, уточняется, что определяет необходимость внесения изменений в ТУ по согласованию с разработчиками устройств и систем ЖАТ. Фактическая интенсивность потока отказов λотк.ф устройств и систем ЖАТ определяется путем статистического оценивания на этапе испытаний и эксплуатации по поступающим статистическим данным.
Таким образом, в зависимости от того, какие получены нормативное, расчетное и фактическое значения наработки на отказ исследуемых устройства или системы ЖАТ, можно сформулировать основные принципы управления их надёжностью на этапах ЖЦ:
- ( λотк р < λотк. н) если расчетное значение наработки на отказ оказывается меньше нормативного, то осуществляется обратная связь на этап разработки и проектирования для корректировки схем и конструкций устройств или проектов систем ЖАТ с целью повышения их расчетной надежности;
- ( λотк ф < λотк. р) если фактическое значение наработки на отказ оказывается меньше расчетного, то осуществляется обратная связь на этап изготовления для повышения качества технологии и используемых при производстве комплектующих и материалов с целью обеспечения расчетного уровня надежности;
- ( λотк.р > λотк.н) если расчетное значение наработки на отказ оказывается больше нормативного, то возможна обратная связь на этап разработки и проектирования для корректировки схем и конструкций устройств или проектов систем ЖАТ с целью упрощения и снижения стоимости их ЖЦ;
-( λотк.ф > λотк.р) если фактическое значение наработки на отказ оказывается больше расчетного, то возможна обратная связь на этап изготовления для упрощения технологии и уменьшения стоимости используемых при производстве комплектующих и материалов с целью снижения стоимости их ЖЦ.
C точки зрения надежности объект может находится в одном из двух состояний – исправном или неисправном. Исправное – это такое состояние, при котором объект соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации. В неисправном состоянии объект не соответствует хотя бы одному из этих требований.
Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени. Безотказность не допускает отказа, но допускает повреждения. В качестве параметров показателя безопасности обычно устанавливают: вероятность безотказной работы ; среднюю наработку до отказа ; среднюю наработку на отказ ; гамма-процентную наработку до отказа ; интенсивность отказов ; параметр потока отказов ; среднюю долю безотказной наработки ; плотность распределения времени безотказной работы .
Коэффициент готовности – вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени :
(5.1)
Коэффициент готовности – комплексный показатель надежности, который учитывает и безотказность и ремонтопригодность.
При обеспечения управления надежностью средств ЖАТ на всех этапах их ЖЦ целесообразно руководствоваться:
1) принципом систематического учета надежности средств ЖАТ относительно их проектной нормы при проведении предупреждающих и корректирующих действий по повышению качества их функционирования;
2) принципом выделения из воздействующих дестабилизирующих факторов информационной составляющей и анализа ее влияния на надежность.
Схемы ЖАТ можно описать с помощью контактной или бесконтактной логики. Комбинационной схемой называется логическая схема, состояния выходов которой однозначно определяются состоянием входов. Комбинационная схема может быть реализована на разных элементах дискретного действия.
Рассмотрим случай синтеза комбинационных схем на двухвходовых логических элементах по следующим правилам синтеза:
- каждая логическая схема реализуется соответствующим логическим элементом:
функция сложения реализуется элементом ИЛИ
функция умножения реализуется элементом И
функция отрицания реализуется элементом НЕ
- функция реализуется в следующей последовательности НЕ, И, ИЛИ.
Исходные данные для расчета могут быть заданы либо в виде функции алгебры и логики (ФАЛ), либо в виде логической схемы.
Пример расчета надежности
Предположим, что логическая функция задана в алгебраическом виде – в виде функции алгебры логики (ФАЛ):
(5.2)
На основании логического выражения (5.2) с использованием двухвходовых логических элементов И, ИЛИ, НЕ построена комбинационная схема, представленная на рис. 5.1.
Рис.5.1. Исследуемая комбинационная схема
По исходной комбинационной схеме можно так же определить реализуемую ею логическую функцию.
Анализ комбинационной схемы выполняется с использованием таблицы истинности. Таблицу истинности можно построить либо непосредственно по логической схеме, либо по логической формуле ФАЛ. Для этого в логическую формулу функции нужно подставить все возможные значения входных переменных и вычислить значения функции.
Например, для входного набора 001(X1=0,X2=0,X3=1) функция f вычисляется по формуле (5.3):
(5.3)
В табл. 5.1 приведена таблица истинности для заданной схемы. В столбце f записывается функция, реализующая исправную работу схемы.
Таблица 5.1
Таблица истинности
|
S |
х1 |
х2 |
х3 |
f |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
3 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
4 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
5 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
6 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
7 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Как правило, при расчетах надежности принимается допущение об одиночных константных неисправностях, т.е. считается, что вероятность одновременного появления двух и более неисправностей настолько мала, что ею можно пренебречь при расчётах.
Неисправность логического элемента приводит на выходе элемента к отказам двух видов:
- ложное появление сигнала 1 вместо 0, т.е. на выходе элемента, вне зависимости от состояния входа, постоянно присутствует логическая «1» (неисправность типа 0→1, или «const 1»);
- ложное появление сигнала 1 вместо 0, т.е. на выходе элемента, вне зависимости от состояния входа, постоянно присутствует логический «0» (неисправность типа 1→0, или «const0»).
Введем следующие обозначения:
ni -неисправность i-го логического элемента;
(где d = {0,1}) - неисправность i-го логического элемента типа d. Соответственно, () - неисправность i-го логического элемента типа 1→0 (0→1). Наличие в схеме неисправности типа 1→0 (0→1) приводит к тому, что схема вместо функции f реализует ошибочную функцию fi .
f – функция, реализуемая исправной схемой;
fi - функция, реализуемая неисправной схемой;
- функция, реализуемая схемой при неисправности i-го логического элемента типа d.
Например, пусть в рассматриваемой схеме имеется неисправность - отказ первого элемента типа 0→1.
Тогда неисправная схема реализует функцию:
(5.4)
При наличии неисправности - отказ первого элемента типа 1→0, неисправная схема реализует функцию:
(5.5)
Полученные значения функций и представляются в форме таб. 5.2.
Таблица 5.2
Значения функций, реализуемых схемой
при неисправности логических элементов
|
S |
х1 |
х2 |
х3 |
f |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
3 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
4 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
5 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
6 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
7 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Аналогично, рассматриваются неисправности на выходе всех логических элементов входящих в схему. Для каждой неисправности определяется выходная функция, реализуемая схемой при отказе 1→0 или 0→1 и заносится в табл. 5.2
Неисправность ni называется существенной на входном наборе, если
()≠() (5.6)
Из сравнения столбцов и (см. табл. 5.2) видно, что работа исправной и неисправной схем отличаются на двух входных наборах и .Таким образом, неисправность является существенной только для этих наборов. Аналогично, неисправность является существенной только для набора .
К отказу логической схемы на данном входном наборе приводят только существенные неисправности.
Так как наборы , подаваемые на вход логической схемы меняются во времени, то возможно два случая:
1. В момент появления неисправности на входе логической схемы имеется набор , для которого данная неисправность является существенной, и поэтому она проявляется немедленно;
2. В момент появления неисправности на входе имеется набор , относительного которого неисправность не будет существенной, и поэтому она проявится только после поступления набора, для которого она будет существенной.
Введем понятие функции ошибки . Эта функция выделяет те наборы, для которых неисправность является существенной. Функцией ошибки называется функция, принимающая значение «1» на тех и только тех входных наборах, на которых функция, реализуется исправной схемой , и функция, реализуемая неисправной схемой , принимают различные значения.
Так как по определению =1, если ≠, то тогда определение соответствует формуле функции неравнозначности:
(5.7)
Таким образом, в соответствии с определением, функция ошибки равна «1» для наборов, на которых неисправность является существенной.
Таблица 5.3
Определение функции ошибки
|
S |
х1 |
х2 |
х3 |
f |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
3 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
4 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
5 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
6 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
7 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
Используя формулу (5.7) можно найти входные наборы, на которых неисправность является существенной. Функция ошибки может быть определена по таблице истинности.
Например, в графе 7 и 9 таблице 5.3 приведена функция ошибки при неисправности первого элемента соответственно типа 0→1 и 1→0.
Анализируя табл. 5.3, можно отметить, что функция, реализуемая исправной схемой, и функция, реализуемая схемой с ошибкой, отличаются для неисправности (первого элемента типа 0→1) на входных наборах 4 и 5, а для неисправности (первого элемента типа 1→0) на входном наборе 1. Соответственно функции ошибки в десятичном виде определится как:
(5.8)
В алгебраическом выражении эти функции выглядят так:
(5.9)
Произведя подобные вычисления для сбоев типа 0→1 и 1→0 всех шести элементов схемы, получим:
(5.10)
При расчете надежности следует учитывать, что вероятность отказа элемента зависит не только от характера неисправности , но и от вероятности появления входных наборов.
Пусть известны вероятности появления входных переменных. Это вероятности того, что в момент времени t входная переменная =1. Соответственно, (1-) - вероятность того, что =0.
Например, вероятность появления входных переменных следующие:
=0,8 =0,5 =0,3 (5.11)
Определим вероятности появления входных наборов.
Появление всех входных наборов составляет полную группу событий, поэтому
, (5.12)
где k- номера входных наборов.
Результаты расчета полной группы событий на входе схемы, приведены в табл. 5.4
Определим вероятность истинности функции f как сумму вероятностей разрешенных наборов, т.е. таких, на которых функция f равна 1:
(5.13)
В рассматриваемом случае
(5.14)
Таблица 5.4
Расчет полной группы событий на входе схемы
|
S |
х1 |
х2 |
х3 |
f |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
3 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
4 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
5 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
6 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
|
7 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Вероятность истинности функций ошибки может быть определена как условные вероятности того, что на выходе схемы происходит ошибка при наличии сбоя
, (5.15)
где - сумма вероятностей тех наборов, на которых функция =1.
Для рассматриваемого примера:
(5.16)
Далее необходимо определить вероятность появления неисправности в момент времени t, т. е. вероятность того, что произойдёт неисправность , которая приведет к ошибке на выходе схемы:
, (5.17)
где - вероятность того, что в момент времени t произойдет сбой на выходе i-го элемента типа d.
Соответственно, вероятности и - это вероятности того, что в момент времени t произойдет сбой на выходе i-го элемента типа 0→1 или 1→0.
Допустим, что вероятность сбоев и для всех элементов одинаковы и равны:
==0,001 (5.18)
В этом случае:
(5.19)
Вероятность ошибки на выходе схемы в момент времени t определяется по формуле:
(5.20)
Следовательно:
(5.21)
Соответственно, вероятность отсутствия ошибки на выходе схемы, т.е. вероятность исправной схемы равна:
Таким образом, проанализировав исходную комбинационную схему можно утверждать, что вероятность ее исправной работы составляет 0,99702.
Контрольные вопросы
1. Каким образом осуществляется расчет надежности комбинационных схем?
2. Как проявляется неисправность логического элемента?
3. Какая неисправность комбинационной схемы называется существенной?
4. Дайте определение функции ошибки
5. Каким образом осуществляется расчет вероятности ошибки на выходе системы?
Варианты заданий
Исходными данными для выполнения практической работы является комбинационная схема, выполненная на двухвходовых логических элементах. Вероятность появления входных переменных p1, p2, p3 принять в соответствии с табл. 5.5.Исследуемая схема определяется по табл. 5.6 в соответствии с номером варианта.
Таблица 5.5
Вероятность появления входных переменных
|
Вариант |
p1 |
p2 |
p3 |
Вариант |
p1 |
p2 |
p3 |
Вариант |
p1 |
p2 |
p3 |
|
1 |
0,8 |
0,2 |
0,4 |
11 |
0,5 |
0,9 |
0,3 |
21 |
0,4 |
0,8 |
0,2 |
|
2 |
0,9 |
0,5 |
0,6 |
12 |
0,5 |
0,8 |
0,4 |
22 |
0,9 |
0,5 |
0,3 |
|
3 |
0,4 |
0,6 |
0,3 |
13 |
0,7 |
0,8 |
0,2 |
23 |
0,6 |
0,2 |
0,5 |
|
4 |
0,5 |
0,7 |
0,4 |
14 |
0,5 |
0,3 |
0,6 |
24 |
0,8 |
0,1 |
0,9 |
|
5 |
0,2 |
0,3 |
0,9 |
15 |
0,5 |
0,8 |
0,4 |
25 |
0,7 |
0,3 |
0,2 |
|
6 |
0,8 |
0,1 |
0,4 |
16 |
0,2 |
0,6 |
0,3 |
26 |
0,4 |
0,6 |
0,5 |
|
7 |
0,6 |
0,5 |
0,7 |
17 |
0,9 |
0,4 |
0,8 |
27 |
0,2 |
0,8 |
0,7 |
|
8 |
0,4 |
0,3 |
0,9 |
18 |
0,6 |
0,7 |
0,2 |
28 |
0,5 |
0,7 |
0,6 |
|
9 |
0,8 |
0,2 |
0,5 |
19 |
0,8 |
0,3 |
0,9 |
29 |
0,6 |
0,2 |
0,3 |
|
10 |
0,4 |
0,9 |
0,3 |
20 |
0,3 |
0,5 |
0,4 |
30 |
0,8 |
0,4 |
0,8 |
Таблица 5.6
Варианты комбинационных схем
Окончание табл. 5.6
Тема: Анализ рисков нарушения безопасности систем управления движения поездов
Цель работы: изучить методы определения допустимых уровней риска.
Краткие теоретические сведения
Системы управления перевозочным процессом – это сложные, критически важные программно-технические комплексы, реализующие современные информационные технологии. Безопасность эксплуатации систем управления зависят от надежности и функциональной безопасности технических систем, эффективной организации по защите информации, компетенций технического персонала.
Для построения безопасной системы необходим анализ рисков нарушений безопасности. Риск характеризует социальную, экологическую, экономическую и др. опасности, которым может подвергаться со стороны системы управления внешняя среда. Результаты анализа рисков могут быть использованы при оценке допустимого риска, выборе мер по предотвращению или устранению рисков, оценке затрат на обеспечение поддержания безопасного состояния.
Управление рисками является интерактивными процессом, который может производиться на каждой стадии жизненного цикла системы.
Методы оценки рисков представляют различные комбинации метода ранжирования угроз и метода анализа причин и последствий и носят качественный или количественный характер. Методы количественного характера (например, RiscWatch, CRAMM и др.) выражают риски в числовых данных, т.е. ожидаемые потери в числовом эквиваленте (различные шкалы, денежное выражение), и вероятность или частоту этих потерь (например, ежегодные ожидаемые потери). Качественные методики и методы (например, КОНДОР+, COBRA, OCTAVE и др.) не имеют числовых оценок и обычно выражают мнение. Результаты этих методов используют часто слова «низкий», «средний», «высокий».
Для оценки рисков надежности разработаны и приняты следующие модели: FMEA (анализ видов и последствий отказов); FTA (анализ диаграммы всех возможных последствии несрабатывания или аварии системы (анализ дерева неисправностей)); ЕТА (анализ диаграммы возможных последствий события (анализ «дерева событий»)); CCF (анализ отказов по общей причине); HAZOP (исследование опасности и связанных с ней проблем); методы экспертной оценки (в том числе методы составления экспертного мнения, такие как Делфи, парных сопоставлений, классификации групп риска) и др.
Для оценки рисков функциональной безопасности разработаны европейские и международные стандарты EN 50129, IEC 61508, IEC 61511, IEC 61513 и пр. При оценке рисков нарушения функциональной безопасности программных средств систем управления рекомендуется применение конечных автоматов и таблиц истинности, сетей Петри, логических блок-схем функций, формальных методов (включая CCS, CPS, HOL, LOTOS, OBJ).
Процедура оценки включает идентификацию потенциальных опасностей и возможных видов отказов, ошибок управления, нарушений конфиденциальности, целостности, доступности; количественное оценивание или ранжирование рисков; выявление факторов, обуславливающих риск, и слабых звеньев в системе; возможность выбора мер и приемов по обеспечению снижения риска; определение допустимого уровня остаточного риска; сбалансированное с позиций безопасности и экономики задание требований по безопасности системы управления.
В последнее время появились методы, основанные на достижениях современной математики, которые позволяют учесть неполноту и искаженность информации при оценке риска, а также вероятностную природу получаемых заключений. К ним, в частности, относятся нечетко-множественный и логико-вероятностный методы. Данные методы позволили оценивать решения проблем, в которых субъективное суждение или оценка играют существенную роль при оценке факта неясности и неопределенности.
Преимущество подхода нечеткой логики перед классическим подходом при использовании их в описании систем управления заключается в том, что при нечетком подходе аналитическое описание процесса может не делаться. Во многих случаях достаточно только профессионального описания того, как процессом управляет опытный оператор, в то время как при классическом подходе необходимо как аналитическое описание самого процесса, так и системы управления им.
Нечеткая логика, предложенная в 1965 г. Заде Л. А. [5], – это первая точка зрения, оперирующая с неточными и даже не вполне ясными понятиями. Нечеткая логика, как следует из ее названия, предполагает неточные, приблизительные, примерные оценки, т.е. в большинстве случаев ситуации оцениваются приблизительно, а не точно. Необходимость появления такого подхода вызвана тем, что по мере роста сложности систем постепенно падает наша способность делать точные и в то же время значащие утверждения относительно ее поведения, пока не будет достигнут порог, за которым точность и значимость становятся почти взаимоисключающими характеристиками [5].
Методика оценки комплексного риска, построенная на теории нечетких множеств, включает следующие этапы:
1 этап. Вводятся базисные понятия теории нечетких множеств.
А – множество, к которому относятся все результаты наблюдений в рамках оцениваемой статистики.
Последствия каждой альтернативы ясны не вполне. Они зависят от внешних факторов или состояний, находящихся вне контроля.
Нечеткое множество O – множество значений носителя, такое, что каждому значению носителя сопоставлена степень принадлежности этого значения множеству O.
Функция принадлежности μO(А) – функция, областью определения которой является носитель А, а областью значений – единичный интервал [0,1]. Чем выше μO(А), тем выше оценивается степень принадлежности элемента носителя и нечеткому множеству О.
2 этап. Для сохранения всего ценного, что дают размытые множества, и устранения их недостатков были введены лингвистические переменные. Лингвистической называется переменная, заданная на некоторой количественной шкале и принимающая значения в виде слов и словосочетаний естественного языка. Значения лингвистической переменной описываются нечеткими переменными. Лингвистические переменные и их значения служат для качественного словесного описания некоторой количественной величины. Любая лингвистическая переменная и все ее значения связаны с конкретной количественной шкалой.
Вводятся лингвистические переменные «Степень влияния риска» и «Величина риска» и нечеткие подмножества, образующие полное множество значений введенных переменных, а также устанавливается однозначное соответствие между введенными переменными (табл. 6.1).
Элементом носителя CR является показатель степени комплексного риска (g), принимающей значение от 0 до 1.
Таблица 6.1
Соответствие лингвистических переменных
|
Значение переменной «Степень влияния риска» |
Значение переменной «Величина риска» |
||
|
А1 |
Значительное влияние |
CR1 |
Высокий риск |
|
А2 |
Нейтральное влияние |
CR2 |
Средний риск |
|
А3 |
Слабое влияние |
CR3 |
Низкий риск |
3 этап. Производится набор оцениваемых видов риска, например:
Х1. Производственный риск – вероятность потерь, связанных с предоставлением транспортных услуг и возможностью неудовлетворения спроса на транспортные услуги, производимые предприятием;
Х2. Деловой риск – вероятность потерь, обусловленная факторами, определяющими условия ведения бизнеса;
Х3. Операционный риск – вероятность потерь, обусловленная негативными событиями во внутренней среде предприятия;
Х4. Риск контрагента – вероятность потерь, обусловленная нарушением обязательств контрагентами предприятия;
Х5. Рыночный риски – вероятность потерь, обусловленная изменением тарифов и ставок на товарных, финансовых и фондовых рынках;
Х6. Риски ликвидности – вероятность потерь, обусловленная несогласованностью денежных потоков на предприятии;
Х7. Риск банкротства – риск невыполнения предприятием своих долговых обязательств.
4 этап. Агрегирование составляющих факторов на уровень базовых факторов может осуществляться на основе матричной схемы агрегирования. Для этого определим понятие «терм-множество значений», которая представляет собой совокупность лингвистических значений некоторой лингвистической переменной.
Для каждого показателя (Х1 – Хn) вводится лингвистическая переменная Сi «Значение показателя Хi» на следующем множестве значений:
Сi1 – подмножество «низкий уровень риска Хi»,
Сi2 – подмножество «средний уровень риска Хi»,
Сi3 – подмножество «высокий уровень риска Хi».
Для заданной лингвистической переменной вводится система из пяти соответствующих функций принадлежности μ1(х)… μn(х) трапециедального вида (рис. 6.1):
;
; (6.1)
.
В качестве носителя Х лингвистической переменной выступает отрезок вещественной оси [0,1]. Любые конечномерные отрезки вещественной оси могут быть сведены к отрезку [0,1] путем простого линейного преобразования, поэтому выделенный отрезок единичной длины носит универсальный характер и называется 01-носителем [5]. Выбор данного отрезка вещественной оси обуславливается тем, что классическим методом оценки риска является вероятностный, где вероятность проявления риска также оценивается на отрезке [0,1].
Рис. 6.1. Система трапециевидных функций принадлежности
Следовательно, при необходимости можно сопоставить результаты исследования вероятностного характера риска с оценкой риска на основе нечетких множеств и знаний.
Введем набор так называемых узловых точек αj = (0,2; 0,5; 0,8), которые являются с одной стороны, абсциссами максимумов соответствующих функций принадлежности на 01-носителе, а с другой стороны, равномерно относятся друг от друга на 01-носителе и симметричны относительно узла 0,5.
Тогда лингвистическая переменная, определенная на 01-носителе, в совокупности с набором узловых точек называется трехугольным нечетким 01-классификатором.
5 этап. Если существует набор из i=1…N отдельных факторов со своими текущими значениями Хi и каждому фактору соответствует свой классификатор, то можно перейти от набора отдельных факторов к единому комплексному фактору СR, значение которого затем распознается с помощью стандартного классификатора. Количественное значение комплексного фактора определяется по формуле двойной свертки:
, (6.2)
где вес i-го вида риска в свёртке.
Далее показатель СR можно подвергнуть распознаванию на основе стандартного нечеткого классификатора, по функциям принадлежности вида. Узловые точки в нечетком классификаторе выступают в качестве весов при агрегировании системы факторов на уровне их качественных состояний.
6 этап. Производится оценка и ранжирование текущего уровня видов риска. Для примера произведем оценку комплексного риска на примере табл.6.2.
Таблица 6.2
Оценка и ранжирование текущего уровня видов риска
|
Показатели |
Значение показателя |
Ранг |
|
X1 |
0,3 |
2 |
|
X2 |
0,8 |
7 |
|
X3 |
0,5 |
6 |
|
X4 |
0,4 |
3 |
|
X5 |
0,3 |
1 |
|
X6 |
0,1 |
4 |
|
X7 |
0,1 |
5 |
7 этап. В результате строится матрица, где по строкам расположены факторы, а по столбцам – их качественные уровни. На пересечении строк и столбцов лежат значения функций принадлежности соответствующих качественных уровней. Матрица дополняется еще одним столбцом весов факторов в свертке pi. Тогда для расчета комплексного показателя СR (2) в полученной матрице собраны все необходимые исходные данные. Поэтому схема агрегирования данных называется матричной (табл. 6.3).
Таблица 6.3
Матрица комплексного риска
|
Вид риска |
Ранг |
Значимость (по формуле Фишберна) |
Функция надёжности (вероятность) для уровней видов риска |
||
|
низкий |
средний |
высокий |
|||
|
X1 |
2 |
0,214 |
0,5 |
0б5 |
|
|
X2 |
7 |
0,036 |
1 |
||
|
X3 |
6 |
0,071 |
1 |
||
|
X4 |
3 |
0,179 |
0,5 |
0б5 |
|
|
X5 |
1 |
0,250 |
0,5 |
0б5 |
|
|
X6 |
4 |
0,143 |
1 |
||
|
X7 |
5 |
0,107 |
1 |
||
|
Узловые точки |
0,2 |
0,5 |
0,8 |
Комплексный риск составил
СR = 0,214·(0,5·0,2+0,5·0,5) + 0,036·1·0,2 + 0,071·1·0,2 +
+ 0,179·(0,5·0,2+0,5·0,5) + 0,25·(0,5·0,2+0,5·0,5) + 0,143·1·0,2 +
+ 0,107·1·0,2 = 0,2965.
8 этап. Производится классификация текущего значения степени риска СR как критерий разбиения рискового множества на подмножества. Устанавливается соответствие между значениями показателя степени комплексного риска и нечеткими подмножествами множества СR. Предельный уровень комплексного риска определяется по табл. 6.4.
Таблица 6.4
Шкала для определения уровня комплексного риска
|
Интервал значений CR |
Подмножества |
Категория риска |
Степень оценочной уверенности (функция принадлежности) |
|
0,8 – 1,0 |
СR3 – высокий уровень комплексного риска |
А |
1 |
|
0,6 – 0,8 |
СR3 – высокий уровень комплексного риска |
А |
|
|
СR2 – средний уровень комплексного риска |
В |
||
|
0,4 – 0,6 |
СR3 – средний уровень комплексного риска |
В |
1 |
|
0,2 – 0,4 |
СR3 – средний уровень комплексного риска |
В |
|
|
СR3 – низкий уровень комплексного риска |
С |
||
|
0 – 0,2 |
СR3 – низкий уровень комплексного риска |
С |
1 |
Практика оценки любых видов риска показывает, что многие современные задачи управления просто не могут быть решены классическими методами из-за очень большой сложности математических моделей, их описывающих. Поэтому обычно определяют относительный риск и сравнивают его со средним для предприятия. В большинстве случаев методики оценки рисков основаны на использовании экспертных методов.
Для решения поставленной задачи воспользуемся методом экспертного оценивания (метод Дельфи) - метод быстрого поиска решений, основанный на их генерации в процессе «мозговой атаки», проводимой группой специалистов, и отбора лучшего решения, исходя из экспертных оценок. Дельфийский метод используется для экспертного прогнозирования путем организации системы сбора и математической обработки экспертных оценок.
Решение поставленной задачи включает:
В производственную деятельность подразделений ОАО «РЖД» согласно функциональной стратегии обеспечения гарантированной безопасности и надежности перевозочного процесса [26] внедряется методика факторного анализа по определенному объекту контроля.
Пусть дана группа из j факторов, влияющих на определенный вид брака. Выберем определенную группу с номером n (n=1,2,3), и пусть n=nj. Допустим, что эти j факторов каким-либо образом (например, методом экспертных оценок или статистическим методом) ранжированы, т.е. j-тому фактору приписан определенный ранг nj. При этом предполагается, что 0< n1≤ n2≤…≤ nj и менее опасным факторам приписаны большие по величине ранги (ранги могут быть и целыми числами).
Будем считать далее, что отношение весов факторов обратно отношению рангов, т.е. вес p-го фактора wр определяется по формуле (если ранг не определен, например, в результате отсутствия согласованности мнений экспертов, то его значение считается бесконечным, а фактору присваивается нулевой вес):
если (6.3)
если
Веса ≥ 0 и удовлетворяют нормировочному условию .
Аналогично определяются веса всех факторов для каждого вида брака с номером i (i=1,2,…,М, где М- общее число видов брака).
При накоплении статистических данных количественные значения рангов могут меняться, что потребует перерасчета рангов (весов). Например, в качестве nij могут использоваться рейтинги факторов, определяемые не методом экспертных оценок, а в результате статистического анализа. Веса будут определяться по тем же самым формулам, что и в случае рангов. Наиболее низкий (в количественном плане) рейтинг при том должен соответствовать наиболее опасному фактору.
Предположим теперь, что имеется N групп факторов с групповыми весами аn,…,аN ().
Веса (n) (вес j-го фактора для i-го вида брака в n-ой группе) тогда будут определяться по следующему правилу: для фиксированной группы с номером n определяется вес (n) по формуле (6.4) и потом умножаем его на вес группы ai .
Таким образом,
(n)= an* . (6.4)
При заполнении паспорта безопасности (ПБ) дистанции СЦБ необходимо иметь ввиду, что под ПБ понимается следующий набор чисел eij(n) , где i – номер брака определенного вида, n-номер группы факторов, влияющих на данный брак (в нашем случае (n=1,2,3), а j – номер фактора в данной группе. Эти числа определяются экспертами (ревизорами железной дороги или специалистами дистанции) и должны удовлетворять определенным свойствам.
Таким образом, в результате составления ПБ формируется таблица (матрица), в строке с номером i которой стоят числа eij(m)≥ 0.
Паспорт безопасности участка ШЧ или железнодорожной станции периодически обновляется при получении новой статистики по происшествиям, связанным с видом брака и реализовываться в виде базы данных.
Рассмотрим принцип определения индекса дистанции по данному виду брака и оценку уровня безопасности железнодорожной станции.
Для каждого вида брака m определяются веса w1(m),…, w7(m), удовлетворяющие нормировочному условию:
(6.5)
Для третьей группы факторов К – количество факторов, влияющих на тот или иной вид брака М.
На основе этих данных и паспорта станции Sh составляем индекс прогнозируемой опасности по каждому виду брака по формуле:
, (6.6)
где k – факторы, влияющие на вид брака i, присутствующие на данной дистанции СЦБ.
Пусть определено пороговое значение (предельно допустимый индекс опасности - ПДИО) Im*(i)(Sh) по данной группе факторов и данному виду брака. Возьмем отношение (уровень превышения ПДИО):
. (6.7)
ПДИО – это максимально возможный индекс опасности по данному браку конкретной группы факторов. По уровню превышения предельно допустимого индекса опасности станции (УПДИО) U(i)m(Sh) определяют. В таблице 6.5 приведены рекомендации на основании количественного значения U(i)m(Sh). Для обозначения уровня опасности конкретных видов брака в поездной и маневровой работе на станции в интерфейсе ПБС используется фонирование горизонтальных строк (соответствующих видам брака) следующими цветами: красный, желтый и синий.
Таблица 6.5
Границы уровней опасности видов брака и комментарии к ним
|
Уровень |
Цвет |
Комментарии |
|
Красный |
Проверками выявлены факты, главным образом, нарушения оперативными работниками функциональных направлений требований нормативных актов, регламентирующих безопасность движения (Правил безопасности движения – ПБД), непосредственно угрожающие данным видом брака (транспортным происшествием). Ситуация чрезвычайная, требующая принятия неотложных мер по предотвращению этого вида транспортного происшествия. |
|
|
Желтый |
Станция по своей конструкции, техническому оснащению, технологии работы и другим факторам, предрасположена к возникновению именно этого вида брака. |
|
|
Синий |
Опасность возникновения данного или другого вида брака на объекте контроля равновероятна, т. е. станция не имеет особенностей, предрасполагающих именно к этому виду брака. |
Пример расчета группового веса при проведении факторного анализа
1.Исходные данные
Рассмотрим факторы, которые с большей или меньшей степени могут повлиять на безопасность движения поездов.
2.Порядок выполнения работы
Оцениваемые факторы можно выразить как количественно, так и качественно. Количественное представление приоритетов позволит использовать его для численного выражения предпочтений. При численном выражении предпочтений приоритет фактора выражен через ранг (рейтинг). Решая задачу определения приоритетов необходимо определить способ его оценивания. В практике используют прямое ранжирование факторов, попарное сравнение факторов, интервальная оценка и др. Прямому ранжированию объектов (факторов) присуще такой недостаток как малая размерность, так как при большем количестве факторов значительно увеличивается трудоемкость задачи. Кроме того задачи не принадлежит автоматизации, поскольку определение предпочтений (рангов) определяется человеком. Недостатком метода попарного сопоставления объектов (факторов) является то, что сами по себе они не достаточны для установлении приоритетов факторов, так как не дают количественной оценки.
Проведем исследование и опрос нескольких экспертных групп и определим приоритеты (предпочтения) шести групп факторов, путем попарного сравнения факторов. Результаты занесем в матрицу.
Используя полученную матрицу нечеткого бинарного отношения R мнений экспертов (студентов, работников ШЧ), рассчитаем веса аN для групп факторов. Для перехода от превосходства в долях к превосходству в разах, была использована сравнительная шкала Саати (табл. 6.6).
Ниже приведена матрица вектора приоритетов an , рассчитанная на основе матрицы парных сравнений. В результате получили веса каждой группы. Группа экспертов важность факторов расположила по важности приоритетов: управленческий персонал 0,36; отказы техники 0,23; нарушение правил производственных работ 0,15; технический персонал 0,13; технический персонал 0,1; внешние факторы 0,03. Видно, что наивысшим приоритетом обладает фактор X5
Таблица 6.6
Сравнительная шкала Саати
|
№ п/п |
Словесная мера превосходства |
Превосходство |
||
|
В разах |
В долях |
В % |
||
|
1 |
Равная важность |
1,0 |
0,500:0,500 |
100:100 |
|
2 |
1,5 |
0,600:0,400 |
100:66,0 |
|
|
3 |
2,0 |
0,670:0,330 |
100:50,0 |
|
|
4 |
Умеренное |
3,0 |
0,750:0,250 |
100:33,0 |
|
5 |
4,0 |
0,800:0,200 |
100:25,0 |
|
|
6 |
Существенное |
5,0 |
0,830:0,170 |
100:20,0 |
|
7 |
6,0 |
0,860:0,140 |
100:17,0 |
|
|
8 |
Значительное |
7,0 |
0,875:0,125 |
100:14,0 |
|
9 |
8,0 |
0,890:0,110 |
100:12,5 |
|
|
10 |
Очень сильное |
9,0 |
0,900:0,100 |
100:11,0 |
an
73,19
После этого ранжируем по важности влияния каждой группы факторов, на основании результатов оценок студентов (электромехаников и работников ШЧ) строим диаграммы.
Рис. 6.2. Пример диаграммы экспертной оценки влияния каждого фактора
в группе №3
В данной диаграмме (рис. 6.2) приняты обозначения:
1. несоблюдение сроков проверки и осмотра устройств;
2. повышенное напряжение на путевом реле;
3. неудовлетворительное содержание элементов рельсовых цепей, в то числе дроссельных и бутлежных перемычек, стыковых соединителей;
4. нарушение температурного режима по причине не выключения; обогрева внутри реле или несвоевременного включения обогрева в осенне-зимний период;
5. несвоевременное обнаружение отхода остряков от рамных рельсов на стрелках;
6. неудовлетворительное содержание стрелочных электроприводов и гарнитур;
7. неправильное нанесение рисок на контрольных линейках, наличие люфтов выше нормы в шарнирных соединениях и контрольных тяг стрелочных переводов;
8. эксплуатация кабелей и монтажа устройств ЭЦ с пониженным сопротивлением изоляции;
9. переворачивание и подпитка реле;
10. установка перемычек, не предусмотренных действующей документацией;
11. некачественная пайка монтажа;
12. упущения из-за забывания или незнания инструкций;
13. разъединения остряков без соответствующего согласования и оформления;
14. ошибки при проведении монтажных работ;
15. низкое качество регулировки аппаратуры.
Контрольные вопросы
Варианты заданий
Варианты выбираются из таблиц 6.7-6.9 по заданию преподавателя. В зависимости от заданной группы факторов в табл.6.7 выбрать шесть причин из табл.6.8. и для них произвести попарную оценку важности факторов, составив матрицу нечеткого бинарного отношения. Зачтем рассчитать вес каждого фактора. Перевод количественной оценки в категории «высокий риск», «средний риск», «низкий риск» можно произвести по табл.6.9, 6.10
Используя формулу (6.4) определить вес j-го фактора для i-го вида брака в n-ой группе. Значение группового веса можно принять из примера. Используя экспертные оценки построить диаграмму значимости выбранных факторов и рассчитать функцию принадлежности (рис.6.1). Сделать вывод об уровне комплексного риска (табл.6.4).
Таблица 6.7
Выбор группы факторов
|
Номер варианта |
Рассматриваемый фактор |
|
1-5 |
Нарушение правил производства работ |
|
6-10 |
Отказы техники |
|
11-15 |
Нарушение технологии обслуживании |
|
16-20 |
Технический персонал |
|
21-25 |
Управленческий персонал |
|
26-30 |
Внешние факторы |
Таблица 6.8
Таблица с вариантами проранжированных экспертами факторов
|
№ п/п |
Причина неисправности |
Степень влияния на безопасность |
Состояние на участке (условное) |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
1 |
Повреждение посторонними лицами |
5 |
4 |
|
2 |
Старение элементов |
5 |
2 |
|
3 |
Некачественное изготовление (брак) |
3 |
5 |
|
4 |
Обрыв или увеличение сопротивления резистора |
4 |
5 |
|
5 |
Нарушение правил монтажа |
3 |
2 |
|
6 |
Нарушение правил прокладки |
2 |
5 |
|
7 |
Переключение фидеров с основного на резервный |
2 |
4 |
|
8 |
Кратковременное пропадание одного полюса питания |
5 |
2 |
|
9 |
Некачественное техническое содержание |
5 |
3 |
|
10 |
Нарушение при производстве работ |
5 |
5 |
|
11 |
Последствия прежних повреждений |
4 |
3 |
|
12 |
Нарушение температурного режима по причине не выключения обогрева внутри реле или несвоевременного включения обогрева в осенне-зимний период |
2 |
5 |
|
13 |
Несвоевременное обнаружение отхода остряков от рамных рельсов на стрелках |
3 |
5 |
|
14 |
Повреждение при больших перепадах температуры |
3 |
2 |
|
15 |
Несоблюдение сроков проверки и осмотра устройств |
4 |
5 |
|
16 |
Непредсказуемый отказ |
4 |
3 |
|
17 |
Недостаточное качество испытаний при вводе устройств в эксплуатацию |
5 |
1 |
|
18 |
Несвоевременная замена по сроку или ресурсу |
3 |
5 |
|
19 |
Грозовые и коммутационные перенапряжения |
3 |
5 |
|
20 |
Воздействие атмосферных явлений |
3 |
5 |
|
|
Отсутствие обогрева |
3 |
5 |
|
22 |
Невыполнение контрольных проверок после включения устройств |
5 |
5 |
|
23 |
Сильное загрязнение |
5 |
5 |
|
24 |
Попадание посторонних предметов |
4 |
5 |
|
25 |
Вибрация |
3 |
2 |
|
26 |
Воздействие тягового тока |
2 |
4 |
|
27 |
Выключение устройств из зависимости без разрешения ДСП и ДНЦ |
5 |
5 |
|
28 |
Проектные ошибки, недостатки, недоработки |
4 |
5 |
|
29 |
Недостатки конструкции |
4 |
4 |
|
30 |
Механические повреждения механизмами |
5 |
5 |
|
31 |
Перегорание ламп перегонных и станционных светофоров |
5 |
5 |
Продолжение табл. 6.8
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
32 |
Перегорание одного или нескольких предохранителей |
2 |
3 |
|
33 |
Короткое замыкание цепи |
2 |
5 |
|
34 |
Неточность в документации |
2 |
5 |
|
35 |
Окисление |
3 |
4 |
|
36 |
Низкое качество регулировки аппаратуры |
4 |
5 |
|
37 |
Несоответствие номинала |
4 |
3 |
|
38 |
Некачественная пайка монтажа |
5 |
2 |
|
39 |
Упущения из-за забывания или незнания инструкций |
4 |
5 |
|
40 |
Коррозия металла |
3 |
1 |
|
41 |
Повреждение подвижным составом |
3 |
5 |
|
42 |
Условия деятельности не соответствует нормативным (рабочее место, средства труда) |
4 |
5 |
|
43 |
Отсутствия должного контроля со стороны руководителя |
2 |
5 |
|
44 |
Нарушение условий эксплуатации |
3 |
5 |
|
45 |
Сообщение линейных проводов |
3 |
2 |
|
46 |
Изменение электрических и временных параметров реле |
4 |
5 |
|
47 |
Кратковременная потеря шунта |
4 |
3 |
|
48 |
Заводской дефект |
5 |
1 |
|
49 |
Ослабление крепления |
3 |
5 |
|
50 |
Выключение электроэнергии |
3 |
5 |
|
51 |
Несоответствие уровня питающего напряжения |
3 |
5 |
|
52 |
Некачественные комплектующие |
3 |
5 |
|
53 |
Попадание влаги или пыли внутрь |
5 |
5 |
|
54 |
Механический износ |
5 |
5 |
|
55 |
Программный сбой |
4 |
5 |
|
56 |
Агрессивная химическая среда |
3 |
2 |
|
57 |
Драйвер поврежден пользователем |
2 |
4 |
|
58 |
Драйвер поврежден вирусом |
5 |
5 |
|
59 |
Вандализм |
4 |
5 |
|
60 |
Биологические (грибок, насекомые, грызуны…) |
4 |
4 |
|
61 |
Интенсивность движения поездов |
5 |
5 |
|
62 |
Близость источника сильного магнитного излучения |
5 |
5 |
|
63 |
Статическое электричество |
2 |
3 |
|
64 |
Частые перегибы провода |
2 |
5 |
|
65 |
Падение с высоты |
2 |
5 |
|
66 |
Пробой на корпус |
3 |
4 |
|
67 |
Некачественная сборка |
4 |
5 |
|
68 |
Изломы, подгорание и эрозия контактов |
4 |
3 |
|
69 |
Отсутствие профилактики |
5 |
2 |
|
70 |
Ошибки при внесении изменений в действующие устройства |
4 |
5 |
Окончание табл. 6.8
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
71 |
Пробой, обрыв или уменьшение емкости конденсатора, диода |
3 |
1 |
|
72 |
Короткое замыкание, обрыв полупроводниковых элементов |
3 |
5 |
|
73 |
Нарушение контакта в штепсельных розетках и разъемах |
4 |
5 |
|
74 |
Эксплуатация кабелей и монтажа устройств ЭЦ с пониженным сопротивлением изоляции |
2 |
5 |
|
75 |
Физический износ аппаратуры (срок службы превышен) |
3 |
5 |
|
76 |
Ошибки проектирования |
3 |
2 |
|
77 |
Ошибки проектирования |
5 |
4 |
|
78 |
Неисправность рельсовых цепей |
3 |
3 |
|
79 |
Заземление одного из линейных проводов или сообщение с корпусом аппаратуры |
5 |
4 |
|
80 |
Не качественная регулировка РЦ |
4 |
5 |
|
81 |
Ошибки и неточности при оформлении записей о выключении устройств |
3 |
2 |
|
82 |
Недостаточное качество мониторинга устройств СЖАТ |
2 |
4 |
|
83 |
Управление приборами СЦБ с пульта без разрешения ДСП , ДНЦ |
5 |
5 |
|
84 |
Заземление одного из линейных проводов или сообщение с корпусом аппаратуры |
4 |
5 |
|
85 |
Не качественная регулировка РЦ |
4 |
4 |
|
86 |
Переворачивание и подпитка реле |
5 |
5 |
|
87 |
Установка перемычек, не предусмотренных действующей документацией |
5 |
5 |
|
88 |
Ошибки при проведения монтажных работ |
2 |
3 |
|
89 |
Разъединения остряков без соответствующего согласования и оформления |
2 |
5 |
|
90 |
Перепутывание из-за утомляемости |
2 |
5 |
|
91 |
Несогласованность действий |
3 |
4 |
|
92 |
Неукомплектованность штата (нехватка персонала) |
4 |
5 |
|
93 |
Электромагнитные помехи |
4 |
3 |
|
94 |
Климатические (температура, влажность, осадки…) |
5 |
2 |
|
95 |
Пожар |
4 |
5 |
|
96 |
Террористические акты |
3 |
1 |
|
97 |
Повышенное напряжение на путевом реле |
3 |
5 |
|
98 |
Неудовлетворительное содержание стрелочных электроприводов и гарнитур |
4 |
5 |
|
99 |
Неправильное нанесение рисок на контрольных линейках, наличие люфтов выше нормы |
2 |
5 |
|
100 |
Срыв пломб ответственных кнопок, а также изъятие курбелей без наличия записи об этом дежурного по станции или переезду |
3 |
5 |
Таблица 6.9
Оценка факторов влияния на безопасность движения поездов
|
Оценка |
Степень влияния на безопасность |
Пояснения |
|
1 |
Практически не влияет |
Влияние данного фактора может произойти в исключительных случаях |
|
2 |
Малое влияние |
Данный фактор практически не оказывает влияния на безопасность |
|
3 |
Среднее |
Наличие свидетельств достаточных для предположения возможности влияния этого фактора |
|
4 |
Высокое |
Может повлиять с большей долей вероятности |
|
5 |
Влияет значительно |
Наличие этого фактора практически всегда приводит к нарушению безопасности движения поездов |
Таблица 6.10
Состояния данного фактора на рабочем месте
|
Оценка |
Состояние данного фактора на рабочем месте |
Пояснения |
|
1 |
Не встречается |
Событие может произойти в исключительных случаях. |
|
2 |
Редко встречается |
Редкое событие, но, как известно, уже имело место. |
|
3 |
Встречается иногда |
Наличие свидетельств достаточных для предположения возможности события. |
|
4 |
Встречается |
Событие может произойти, с большей долей вероятности |
|
5 |
Часто встречается |
Вероятность появления события очень велико |
Заключение
Улучшение качества объектов (продукции, процессов, услуг и других видов деятельности) осуществляется в двух направлениях: техническом и организационном. В первом случае повышаются технические характеристики качества объектов, во втором – снижаются трудозатраты соответствующей деятельности или повышается организационный уровень ее управления. Улучшение качества объектов невозможно без оценки их текущего состояния.
Поэтому внедрение на предприятии системы менеджмента качества (СМК) сопровождается разработкой и реализацией методики расчета показателей надежности технических средств, оценки совершенства технологического процесса производства, а также уровня технологического оснащения рабочих мест на основе статистических данных, поступающих из производственной системы в процессе эксплуатации ЖАТ.
Расчет значений показателей надежности и качества позволит не только получить фактические (эксплуатационные) и прогнозные значения, но и выявлять причины несоответствия уровня надёжности этих устройств заданным требованиями (сравнение с нормативными значениями), а также планировать мероприятия, которые с эксплуатационной и экономической точек зрения обеспечат необходимый уровень надежности ЖАТ.
В связи с большим объемом оценочных показателей и факторов, влияющих на успешное функционирование предприятия, в учебном пособии рассмотрены только несколько, напр., такие как обобщенный показатель работы в виде бальности дистанции, надежность технических средств, технологичность процесса производства.
Библиографический список
|
[1] УДК 338.47:656.254(075.8)
[2] [3] Необходимо помнить, что любой анализ состояния безопасности движения поездов в хозяйстве автоматики и телемеханики и надежности работы устройств ЖАТ выполняется с целью выявления и недопущения недостатков, имеющихся в процессах разработки, производства и технической эксплуатации систем и устройств железнодорожной автоматики и телемеханики, обеспечивающих безопасность движения поездов.
[4] [5] Практическая работа №2 [6] 8.8 Случай сокрытия или несвоевременного информирования об отказах устройств [7] – [8] 4 [9] 8.9 Случай нарушения технологии хранения устройств [10] – [11] 4 [12] 8.10 Случай нарушения технологии транспортирования устройств [13] – [14] 4 [15] 8.11 Случай нарушения технологии ведения технической документации [16] – [17] 2 [17.1] Факторы, влияющие на показатели качества технической [17.2] эксплуатации устройств ЖАТ [17.3] Примечания [17.4] Удельный вес линейных участков технического обслуживания устройств в дистанции, имеющих подъезды по автомобильной дороге, [18] ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3 [19] ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4 [19.0.1] Таблица 4.5 [19.0.2] Расчет параметров графика [19.0.3] Определим функции распределения и плотность распределения времени выполнения системы последовательных независимых работ по формуле (4.4) [19.0.4] Требуется рассчитать числовые характеристики времени выполнения системы работ по выбору и назначению показателей надёжности системы автоматического считывания информации с рефрижераторного подвижного состава. Характеристики работ рассматриваемой системы приведёны в табл. 4.5. [19.0.5] Таблица 4.5 [19.0.6] Таблица 4.10 [20] ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5 [21] Практическая работа №6
[22] [23] Содержание |
PAGE 92