Г лава 5

Методика исследования надежности технических систем

5.1. Системный подход к анализу возможных отказов: понятие, назначение, цели и этапы, порядок, границы исследования

С позиций безопасности системный подход к анализу возможных отка­зов состоит в том, чтобы увидеть, как части системы функционируют во взаимодействии с другими ее частями.

Системный анализ — методология исследования любых объектов по­средством представления их в качестве отдельных элементов и анализа этих элементов; применяется для:

• выявления и четкого формулирования проблемы в условиях неопреде­ленности;

• выбора стратегии исследования и разработок;

• точного определения систем (границ, входов, выходов, связей), выяв­ления целей развития и функционирования системы;

• выявление функций и состава вновь создаваемой системы.

Системы являются сложными, многоуровневыми и многокомпонентны­ми образованиями. В целях адекватной информации и определения при­чинных связей элементы системы конкретизируются. Такой подход позво­ляет однозначно определить опасности и опасные состояния системы. Он обеспечивается декомпозицией систем — расчленением иерархии и орга­низации системы на взаимосвязанные составные части (подсистемы, эле­менты), последующим исследованием их независимо друг от друга и коор­динацией локальных решений. Этот метод представляет, по существу, разложение сложных систем на простые с применением теорем об условных вероятностях и условных распределениях. При этом вначале вычисляются показатели надежности более простых подсистем, а затем полученные ре­зультаты группируются с целью получения характеристик всей системы

181

Г лава 5

в целом. Рассматриваемый метод может быть использован для упрощения, как пространства состояний, так и конфигурации системы. Эффективность метода зависит от выбора ведущего элемента, т.е. элемента, используемого при декомпозиции системы. Если этот элемент выбран неудачно, то, не­смотря на идентичность конечного результата, вычисления окажутся значи­тельно более громоздкими. В случае сравнительно сложных систем прави­льный выбор главных элементов для создания простой конфигурации может оказаться сложной задачей.

Трудности, возникающие при рассмотрении сложных систем, можно уменьшить, используя метод преобразования. Он состоит в последователь­ном упрощении систем с последовательным и параллельным соединением элементов путем преобразования их в эквивалентные схемы. Подобная про­цедура выполняется до тех пор, пока вся система не будет сведена к одно-му-двум элементам. При этом обычно делается допущение о независимо­сти отказов. Основное преимущество данного метода заключается в его простоте и доступности, однако он не приемлем при наличии постепенных отказов.

Анализом возможных отказов системы или ее элементов называют оцен­ку влияния возможных отказов элементов следующего уровня структуры на выходные характеристики исследуемого объекта и определение перечня возможных отказов. Возможным отказом системы называется состояние, в которое может перейти система за время эксплуатации при возникнове­нии отказов входящих в него элементов следующего уровня структуры. Совокупность возможных отказов называют перечнем возможных отказов.

Анализ возможных отказов проводят с целью выявления возможных причин их возникновения, оценки вероятности возникновения, времени возникновения, выбора методов обнаружения и регистрации, определения последствий отдельных видов отказов и разработки предупредительных, контрольных и защитных мероприятий по обеспечению надежности и безо­пасности на стадиях эксплуатации и проектирования систем.

В зависимости от сложности системы анализ возможных отказов прово­дят с использованием различных источников информации — конструктор­ской документации и схем эксплуатации, карт технологических процессов, опыта создания и эксплуатации систем-аналогов, циклограмм функциони­рования, результатов статистической обработки измерений входных и вы­ходных параметров и др.

Анализ возможных отказов предусматривает следующие этапы:

• анализ процесса эксплуатации системы и составление перечня перио­дов эксплуатации;

• задание границ рассмотрения системы;

• рассмотрение взаимодействия и взаимовлияния составных частей (эле­ментов) системы;

• назначение контролируемых параметров и систем контроля;

• определение характерных признаков отказов и их симптомов;

182