Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
153
Добавлен:
10.06.2015
Размер:
337.41 Кб
Скачать

3. Оценка показателей надёжности по результатам наблюдения за количеством отказов (биномиальный план наблюдения)

Среди всех изученных планов наблюдений особое место занимает биномиальный план (иначе схема) наблюдений. Появление этого плана связано с тем, что среди серийно выпускаемых промышленных объектов (или их элементов) встречаются такие, для которых невозможно по условиям эксплуатации регистрировать наработку с момента установки или после очередного ремонта. Это могут быть, например, насосы, подающие жидкость в резервуар, уровень в котором поддерживается системой автоматики, а расход зависит от количества включившихся в данный момент потребителей. Очевидно, что нет необходимости подсчитывать время работы насоса, суммируя наработку при каждом включении. Такая же картина наблюдается с промышленными вентиляторами или, например, с автоматизированными котлоагрегатами, подающими насыщенный пар в систему обогрева промышленных объектов.

Для расчёта показателей надёжности подобных объектов, для которых не учитывается общая наработка, а важен только факт нахождения их в одном из двух состояний, предложен биномиальный план наблюдений.

В основе биномиального плана лежат следующие допущения биномиальной схемы Бернулли.

1.Наблюдения ведутся за определённым фиксированным множеством объектов N, причём для каждого их них известна и одинакова вероятность безотказной работы.

2.Каждый объект может находиться только в одном из двух состояний: работоспособном или противоположном - состоянии отказа. Состояние каждого объекта не зависит от состояния другого.

Результатом наблюдения при биномиальном плане является число отказов l.

Вероятность того, что при наблюдении за N объектами по биномиальному плану случайная величина l, равная числу возникающих отказов, не превысит фиксированное число x,называется функцией биномиального распределения с параметрами N и P. Она находится из выражения

. (1)

Для того, чтобы воспользоваться уравнением (4.1), необходимо знать вероятность безотказной работы P. Во многих случаях эту вероятность приходится оценивать (определять приближённо) на основании результатов наблюдений за эксплуатацией.

Различают точечную и интервальную оценки вероятности безотказной работы. Точечная оценка неизвестной вероятности P может быть найдена из выражения

, (2) где lчисло отказов при наблюдении за N объектами.

Эта оценка имеет ряд важных положительных статистических свойств. Она обладает свойствами несмещённости, состоятельности и минимальности границ дисперсии. Несмотря на это, оценка (2) имеет определённые недостатки. Прежде всего, величина примерно с одинаковой вероятностью может оказаться как больше, так и меньше неизвестной вероятностиP. На практике желательно иметь гарантированные оценкии, для которыхи.

Эти неравенства должны выполняться с заранее принятой и достаточно большой доверительной вероятностью . При этом неизвестная вероятностьРдолжна принадлежать интервалус вероятностью большей или равной, чем величина, если>0.5. Случайный интервал(см. рис.1) называют- доверительным интервалом дляР, а его границыиназываются- нижней и– верхней границами для параметра Р биномиального распределения, а также интервальными оценками дляР.

Рис.1. Гарантированная оценки идля вероятности безотказной работыРР –-доверительный интервал

При расчетах обычно принимают доверительную вероятность в пределах = 0.80 – 0.99 . Доверительные границыинаходят по опытным данным, путём решения уравнений

, (3) где l - число отказов.

В частном случае, когда число отказов равно нулю, т.е. l =0, значения доверительных - границ следующие ,. Кроме того, приl =1верхняя доверительная граница равна.

Уравнения (3) представлены в неявном виде относительно неизвестных доверительных границ, что затрудняет их решение. Некоторое представление о поведении искомых переменных в зависимости от доверительной вероятности и числа отказов можно получить по рис.2.

Рис.2. Зависимости доверительных границ от значения параметров (Функции Клоппера - Пирсона)

На рис.2 видно, что при увеличении доверительной вероятности верхняя и нижняя границы стремятся к предельным значениям, соответственно к единице и к нулю. Это соответствует смыслу понятия гарантированной оценки неизвестной вероятности.

Уравнения (3) удобно решать с использованием приближённых зависимостей

(4)

, (5) где - квантильраспределения сkстепенями свободы уровня. Таблицыраспределения приведены во многих справочниках4и имеются во всех современных интегрированных математических пакетах и табличных редакторах для персональных компьютеров, например, Mathcad, Matlab, Statistica, Excel и др.

Хорошие, но несколько завышенные результаты даёт следующая приближённая формула, не требующая использования специальных таблиц:

, где . (6)

Пример1. По результатам наблюдения заN =10однотипными насосами ТЭЦ зафиксированl =1отказ.

Требуется найти приближённое значение вероятности безотказной работы Р, а также значения- границ при заданной доверительной вероятности=0.90.

Решение:

  1. По приближённой формуле (4.6) получаем

. . 2. По приближённым уравнениям (4.5)

; , где;(см.4 с.167)

Ответ. Вероятность безотказной работы для группы из десяти однотипных насосов приближённо равнаР 0.7. С вероятностью’0.80точное значение вероятности находится в пределах от 0.49 до 0.99.

Более точное значение вероятности безотказной работы и других показателей надёжности можно получить для объектов, для которых во время эксплуатации измеряется наработка до отказа и (или) между отказами.

1ГОСТ 27.002-89. Надёжность в технике. Основные понятия и определения/ Госкомитет СССР по управлению качеством продукции и стандартам. – М.: 1990.

2 ГОСТ 27.401-84. Надёжность в технике. Порядок и методы контроля показателей надёжности, установленных в нормативно-технической документации. Общие требования/ Госкомитет СССР по управлению качеством продукции и стандартам. – М.: 1986.

3 ГОСТ 27.502 –83.Надёжность в технике. Система сбора и обработки информации. Планирование наблюдений. Государственный комитет СССР по управлению качеством продукции и стандартам. - М.: 1984.

4 Большев Л.Н., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. – М.: Наука, 1983.

10

Соседние файлы в папке Надежность систем теплоснабжения