ГОСТ Р МЭК 61078-2021. Национальный стандарт Российской Федерации. Надежность в технике. Структурная схема надежности

12 Обобщенные методы блок-схемы надежности

 

12.1 Некогерентные структурные схемы надежности

 

Некогерентные структурные схемы являются обобщением RBD, представляющим монотонные логические функции для RBD, представляющих немонотонные логические функции. Это может соответствовать, например, отказавшим системам, восстановленным следующим отказом, или работающим системам, отказавшим в результате дальнейшего ремонта. Как правило, это нереально для физических систем, но часто происходит с "логическими" системами или моделями, сгенерированными автоматически.

Основное отличие от обычной RBD состоит в том, что данный блок может появляться в двух своих состояниях (работоспособное и неработоспособное). Как показано на рисунке 40, для этой цели был введен новый символ.

 

 

Рисунок 40 - Прямой и обратный блок

 

Функционирование "обратного" блока можно показать с помощью аналогии с электрической цепью на рисунке 40 если B1 находится в работоспособном состоянии (переключатель замкнут), обратный блок B1 находится в неработоспособном состоянии (переключатель открыт), и наоборот. Это также иллюстрирует электрическая схема, представленная на рисунке 41.

 

 

Рисунок 41 - Пример электрической схемы с переключателем A

 

Номинальная схема такой системы представлена в левой стороне рисунка 41. В отношении питания двигателя M от S2 из схемы легко заметить, что A находится в работоспособном состоянии, когда контакт в направлении S2 находится в работоспособном состоянии, когда контакт в направлении S2 замкнут, и в неработоспособном состоянии, когда тот же контакт открыт (разомкнут).

Двигатель M может питаться от источника питания S2 или, если это невозможно, от источника питания S1. Благодаря переключателю A двигатель не может питаться от S1 и S2 одновременно, это позволяет предотвратить короткое замыкание между источниками.

На рисунке 41 выделено два пути успеха, обеспечивающих питание двигателя M:

- A переключен на S2 и выключатель C замкнут: ;

- A переключен на S1 и переключатель B замкнут: .

Аналогично на рисунке 42 показаны пути отказа той же электрической системы:

- A переключен на S2 и переключатель C разомкнут: ;

- A переключен на S1 и переключатель B разомкнут: .

 

 

Рисунок 42 - Электрическая схема: пути отказа

 

A, B и C являются компонентами с двумя состояниями, такая электрическая система может быть смоделирована с помощью RBD показанной на рисунке 43 (для простоты S1, S2 и M считаются совершенными). Эта RBD, основана на путях отказа, в ней использованы повторяющиеся блоки в прямом и в обратном состояниях для моделирования двух положений переключателя A.

 

 

Рисунок 43 - Пример RBD с блоками

в прямом и обратном состояниях

 

Логическая структура RBD на рисунке 43 является довольно общей и может быть применена в других ситуациях. Например, состояние блока A может влиять на значение физического параметра :

- если блок A находится в работоспособном состоянии (номинальное функционирование), ниже заданного порога , B тормозит работу и делает C способным работать;

- если блок A отказывает, то становится больше , это тормозит функционирование C и делает B способным работать.

Такая RBD соответствует следующему логическому уравнению: .

Данное уравнение обеспечивает три пути успеха: , , .

Это показывает, что в дополнение к двум путям успеха, указанным выше, на рисунке 41, существует и третий путь успеха: . В этом случае состояние A не имеет значения.

В отличие от обычной ситуации пути успеха формируют не только с блоками в работоспособном состоянии. Это приводит к следующим побочным эффектам:

- если данная система находится, например, в работоспособном состоянии , она переходит в неработоспособное состояние , когда A переходит в работоспособное состояние. Другими словами, состояние успеха является отказом, когда A отремонтирован;

- если система находится, например, в неработоспособном состоянии , она переходит в работоспособное состояние , когда A переходит в неработоспособное состояние. Другими словами, состояние отказа системы восстанавливается, когда A отказывает.

Эти обратные состояния являются типичными свойствами некогерентных RBD, моделирующих немонотонные логические функции. Это приводит к трудностям, когда для качественного анализа необходимы минимальные пути успеха. Например, пути отказа , , можно легко идентифицировать по рисунку 43. Последний путь отказа не так очевиден и не может быть найден классическими алгоритмами минимальных наборов обрывов.

Для некогерентных RBD понятия минимальных наборов обрывов и минимальных наборов соединений больше не поддерживаются. Их следует заменить понятием первичных импликантов:

- три пути успеха , , являются тремя основными импликантами, соответствующими путям успеха системы;

- пути дерева отказов , , являются тремя основными импликантами, соответствующими отказам системы.

Это означает, что популярные алгоритмы, основанные на использовании минимальных наборов обрывов или минимальных наборов соединений, не допустимы для вероятностных расчетов некогерентных RBD.

Как показано на рисунке 44, подход BDD легко может быть реализован для некогерентных RBD. Нет никакой разницы между BDD, построенной для когерентной RBD, и BDD на рисунке 44, которая может быть использована для вероятностного расчета RBD, представленной на рисунке 43, точно так же, как если бы она была когерентной. Таким образом, использование BDD позволяет преодолевать трудности, возникающие при использовании минимальных наборов соединений или обрывов. Тем не менее программное обеспечение RBD редко способно обрабатывать простые импликанты.

 

 

Рисунок 44 - BDD, эквивалентная рисунку 43