Доступность

Срок в технике надежности

В технике надежности термин «доступность» имеет следующие значения:

• Степень, в которой система , подсистема или оборудование находится в заданном работоспособном и пригодном для использования состоянии в начале миссии, когда миссия вызывается в неизвестное, т. е. случайное, время.
• Вероятность того, что элемент будет работать удовлетворительно в данный момент времени при использовании в заданных условиях в идеальной среде поддержки.

Обычно системы высокой доступности могут быть указаны как 99,98%, 99,999% или 99,9996%.

Представление

Простейшее представление доступности ( A ) представляет собой отношение ожидаемого значения времени безотказной работы системы к совокупности ожидаемых значений времени работы и простоя (что приводит к «общему количеству времени» C окна наблюдения).

${\displaystyle A={\frac {E[\mathrm {uptime} ]}{E[\mathrm {uptime} ]+E[\mathrm {downtime} ]}}={\frac {E[\mathrm {uptime} ]}{C}}}$

Другое уравнение доступности ( A ) представляет собой соотношение среднего времени наработки на отказ (MTTF) и среднего времени наработки на отказ (MTBF), или

${\displaystyle A={\frac {MTTF}{MTTF+MTTR}}={\frac {MTTF}{MTBF}}}$

Если мы определим функцию статуса как ${\displaystyle X(t)}$

${\displaystyle X(t)={\begin{cases}1,&{\text{sys functions at time }}t\\0,&{\text{maintenance}}\end{cases}}}$

следовательно, доступность A ( t ) в момент времени t  > 0 представлена ​​выражением

${\displaystyle A(t)=\Pr[X(t)=1]=E[X(t)].\,}$

Средняя доступность должна определяться на интервале реальной линии. Если рассматривать произвольную константу , то средняя доступность представляется как ${\displaystyle c>0}$

${\displaystyle A_{c}={\frac {1}{c}}\int _{0}^{c}A(t)\,dt.}$

Предельная (или установившаяся) доступность представлена ^​​[1]

${\displaystyle A=\lim _{c\rightarrow \infty }A_{c}.}$

Предельная средняя доступность также определяется на интервале как: ${\displaystyle [0,c]}$

${\displaystyle A_{\infty }=\lim _{c\rightarrow \infty }A_{c}=\lim _{c\rightarrow \infty }{\frac {1}{c}}\int _{0}^{c}A(t)\,dt,\quad c>0.}$

Доступность — это вероятность того, что элемент будет находиться в работоспособном и пригодном к использованию состоянии в начале миссии, когда миссия будет вызвана в случайное время, и обычно определяется как время безотказной работы, разделенное на общее время (время безотказной работы плюс время простоя).

Методы и приемы моделирования доступности

Блок-схемы надежности или анализ дерева отказов разработаны для расчета доступности системы или состояния функционального отказа внутри системы, включая множество факторов, таких как:

• Модели надежности
• Модели ремонтопригодности
• Концепции технического обслуживания
• Резервирование
• Отказ по общей причине
• Диагностика
• Уровень ремонта
• Статус ремонта
• Дремлющие неудачи
• Тестовое покрытие
• Активное время работы/миссии/состояния подсистемы
• Логистические аспекты, такие как; уровни запасных частей (запасов) на разных складах, время транспортировки, время ремонта на разных ремонтных линиях, наличие рабочей силы и многое другое.
• Неопределенность в параметрах

Более того, эти методы способны идентифицировать наиболее критические элементы и режимы отказов или события, влияющие на доступность.

Определения в системной инженерии

Присущая доступность (A _i ) ^[2] Вероятность того, что элемент будет работать удовлетворительно в данный момент времени при использовании в установленных условиях в идеальной вспомогательной среде. Сюда не входит время логистики, время ожидания или административные простои, а также время простоя для профилактического обслуживания. Сюда входит время простоя при корректирующем техническом обслуживании. Неотъемлемая доступность обычно определяется на основе анализа технического проекта:

1. Влияние ремонтопригодного элемента (восстановление/восстановление – это не ремонт, а замена) на работоспособность системы, в которой он работает, равно среднему времени наработки на отказ /(MTBF+ среднее время на ремонт MTTR).
2. Влияние разового/неремонтопригодного элемента (подлежащего восстановлению/восстановлению) на работоспособность системы, в которой он работает, равно среднему времени до отказа (MTTF)/(MTTF + среднее время ремонта MTTR) . ).

Он основан на количествах, находящихся под контролем проектировщика.

Достигнутая доступность (Aa) ^[3] Вероятность того, что элемент будет работать удовлетворительно в данный момент времени при использовании в установленных условиях в идеальной вспомогательной среде (т. е. что персонал, инструменты, запасные части и т. д. будут доступны мгновенно). Это исключает время на логистику, ожидание или административные простои. Сюда входит время простоя при активном профилактическом и корректирующем техническом обслуживании.

Доступность, эксплуатационная (Ao) ^[4] Вероятность того, что элемент будет работать удовлетворительно в данный момент времени при использовании в реальной или реалистичной среде эксплуатации и поддержки. Оно включает в себя время логистики, время готовности, время ожидания или административного простоя, а также время простоя при профилактическом и корректирующем обслуживании. Это значение равно среднему времени наработки на отказ ( MTBF ), разделенному на среднее время наработки на отказ плюс среднее время простоя (MDT). Эта мера расширяет определение доступности на элементы, контролируемые специалистами по логистике и планировщиками миссий, такие как количество и близость запасных частей, инструментов и рабочей силы к элементу оборудования.

Для получения более подробной информации обратитесь к разделу «Системная инженерия» .

Базовый пример

Если мы используем оборудование, среднее время наработки на отказ (MTTF) которого составляет 81,5 года, а среднее время ремонта (MTTR) — 1 час:

MTTF в часах = 81,5×365×24 = 713940 (Это параметр надежности и часто имеет высокий уровень неопределенности!)

Внутренняя доступность (Ai) = 713940 / (713940+1) = 713940 / 713941 = 99,999860%

Неотъемлемая недоступность = 1/713940 = 0,000140%

Простои из-за оборудования в часах в год = 1/ставка = 1/MTTF = 0,01235 часов в год.

Литература

Доступность хорошо известна в литературе по стохастическому моделированию и оптимальному обслуживанию . Барлоу и Прошан [1975] определяют доступность ремонтопригодной системы как «вероятность того, что система работает в заданное время t». Бланшар [1998] дает качественное определение доступности как «меры степени того, насколько система находится в работоспособном и готовом к использованию состоянии в начале миссии, когда миссия требуется в неизвестный случайный момент времени». Это определение взято из стандарта MIL-STD-721. Ли, Хван и Тиллман [1977] разработали полный обзор вместе с систематической классификацией доступности.

Меры доступности классифицируются либо по интересующему интервалу времени, либо по механизмам простоя системы . Если интересующий временной интервал является основной проблемой, мы рассматриваем мгновенную, предельную, среднюю и предельно среднюю доступность. Вышеупомянутые определения развиты в работах Барлоу и Прошана [1975], Ли, Хванга и Тиллмана [1977] и Накласа [1998]. Вторая основная классификация доступности зависит от различных механизмов простоя, таких как собственная доступность, достигнутая доступность и эксплуатационная готовность. (Бланшар [1998], Ли, Хван и Тиллман [1977]). Ми [1998] приводит некоторые результаты сравнения доступности с учетом внутренней доступности.

Доступность, рассматриваемую при моделировании технического обслуживания, можно найти в работах Барлоу и Прошана [1975] для моделей на замену, Фаузи и Хоукса [1991] для системы R-out-N с запчастями и ремонтом, Фаузи и Хоукса [1990] для серийной системы. с заменой и ремонтом, Iyer [1992] для моделей несовершенного ремонта, Murdock [1995] для моделей профилактического обслуживания с заменой возраста, Nachlas [1998, 1989] для моделей профилактического обслуживания и Wang и Pham [1996] для моделей несовершенного обслуживания. Очень обширная недавняя книга написана Триведи и Боббио [2017].

Приложения

Доступность широко используется в электроэнергетике . Например, Североамериканская корпорация по надежности электроснабжения внедрила Систему данных о доступности генерации в 1982 году. ^[5]

Смотрите также

• Инженерия надежности
• Техника безопасности
• Список атрибутов качества системы
• Ложный уровень поездки
• Техническое обслуживание по состоянию
• Сообщение о неисправностях
• Высокая доступность
• РАМН

Рекомендации

1. Элсайед, Э., Инженерия надежности , Аддисон Уэсли, Ридинг, Массачусетс, 1996.
2. «Неотъемлемая доступность (ИИ)» . Глоссарий сокращений и терминов, связанных с оборонными закупками . Министерство обороны. Архивировано из оригинала 13 апреля 2014 года . Проверено 10 апреля 2014 г.
3. «Достигнутая доступность (AI)» . Глоссарий сокращений и терминов, связанных с оборонными закупками . Министерство обороны. Архивировано из оригинала 13 апреля 2014 года . Проверено 10 апреля 2014 г.
4. «Эксплуатационная готовность (ИИ)» . Глоссарий сокращений и терминов, связанных с оборонными закупками . Министерство обороны. Архивировано из оригинала 12 марта 2013 года . Проверено 10 апреля 2014 г.
5. «Обязательная отчетность о данных о производительности традиционных генераций» (PDF) . Генерация системы данных о доступности . Североамериканская корпорация по надежности электроснабжения. Июль 2011 г., стр. 7, 17. Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 г. Проверено 13 марта 2014 г.

Источники

•  Эта статья включает общедоступные материалы из Федерального стандарта 1037C. Управление общего обслуживания . Архивировано из оригинала 22 января 2022 г. (в поддержку MIL-STD-188 ).
• К. Триведи и А. Боббио, Проектирование надежности и доступности: моделирование, анализ и приложения , Cambridge University Press, 2017.

Внешние ссылки

• Основы надежности и доступности
• Надежность и доступность системы
• Доступность и различные способы ее расчета
• Как отслеживать и улучшать техническую доступность?