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

5 Предварительные рассмотрения, основные предположения и ограничения

 

5.1 Общие положения

 

В моделях RBD систем используют логические связи между состоянием успеха (работоспособным состоянием) системы (в общей RBD) и состоянием успеха (работоспособным состоянием) ее компонентов (блоков RBD). Таким образом, RBD формирует логическую формулу, именно поэтому RBD не обязательно аналогична физической структуре системы (например, два резервных запорных клапана, расположенные последовательно на одной трубе, представлены в RBD двумя блоками, расположенными параллельно друг другу).

Во-первых, RBD может быть использована для целей качественного анализа путем выявления комбинаций блоков в работоспособном состоянии, позволяющих системе находиться в работоспособном состоянии (путей успеха или наборов соединений) или комбинаций блоков, находящихся в неработоспособном состоянии, ведущих к неработоспособному состоянию системы (путей отказа или наборов обрывов).

Во-вторых, RBD может быть использована для вероятностных расчетов, и поскольку это статическое представление (при отсутствии зависимости от времени), то вероятностные правила в основном связаны с блоками с постоянными вероятностями успеха или отказа.

Метод можно распространить на зависящие от времени вероятностные расчеты. Это может быть трудно для расчета вероятности безотказной работы, но для расчета коэффициента готовности и частоты при условии, что блоки не зависят друг от друга, нет никаких ограничений, кроме математических трудностей, связанных с распределением, которое может быть использовано для описания наработки до отказа или ремонта блоков. Это позволяет, например, смоделировать коэффициент готовности/неготовности каждого из блоков с помощью аналитических формул, результаты которых объединяют в соответствии с логикой RBD для определения коэффициента готовности системы (RBD). Если эти аналитические формулы получены с помощью марковских процессов, RBD эквивалентна глобальному марковскому процессу, моделирующему всю систему. Такая модель называется "RBD-управляемым марковским процессом". Это основа большинства вероятностных расчетов с помощью RBD.

 

5.2 Предварительные условия и основные предположения

 

RBD представляет собой направленный ациклический граф (т.е. граф без петель или обратных связей), который можно начертить, используя основные логические структуры, представленные в таблице 3. RBD используют для моделирования состояния системы на основе следующих основных предположений:

a) система имеет только два состояния: работоспособное (состояние успеха) и неработоспособное (состояние отказа);

b) блоки RBD моделируют компоненты системы или ее части (например, группы компонентов). Каждый блок имеет только два состояния: работоспособное (состояние успеха) или неработоспособное (состояние отказа);

c) RBD представляет собой логику, связывающую состояние успеха системы с состоянием успеха ее составных частей (блоков);

d) каждый блок не зависит от других блоков.

Приведенные выше предположения должны быть, как правило, выполнены для применения аналитических расчетов (т.е. расчетов по формулам), разработанных в настоящем стандарте. Если предположения не выполнены, аналитические расчеты могут быть заменены моделированием методом Монте-Карло или другими методами, такими как марковский анализ [2], сети Петри [3] или динамические RBD, описанные в 12.2 и приложении E.

 

5.3 Ограничения

 

Предположения, приведенные в 5.2, представляют собой некоторые ограничения, но существуют и другие, менее очевидные ограничения при рассмотрении вероятностей, зависящих от времени. В частности, пользователям настоящего стандарта следует знать о проблемах, связанных с требованием независимости, которое должно быть выполнено всегда, например:

a) последовательные события не входят в область применения булевых моделей. Они в принципе не могут быть обработаны RBD. Тем не менее в простых случаях, таких как резервирование замещением, можно преодолеть эту проблему, рассматривая составные блоки (см. таблицу 3 и 7.5.3) независимо от других блоков;

b) расчеты коэффициента готовности или частоты восстанавливаемых систем предполагают, что ремонты блоков не зависят друг от друга, т.е. для ремонта каждого блока имеется своя ремонтная бригада;

c) расчеты показателей безотказности восстанавливаемых систем предполагают, что отказавший блок может быть восстановлен только в том случае, если система при возникновении отказа все еще работает. Это вводит системные зависимости между состояниями блоков, а также между состояниями блоков и системы (см. пункт 10.3.1.4). Это нарушает предположение, описанное в 5.2 d); поэтому, за исключением частных случаев и приближений, аналитические расчеты показателей безотказности, как правило, невозможны.

При условии выполнения предположений, приведенных в 5.2, метод RBD можно использовать непосредственно для качественного анализа и расчетов коэффициента готовности и частоты, но для расчета показателей безотказности он может быть использован только в частных случаях.

Следует отметить, что при выполнении вероятностных расчетов доступны хорошие аппроксимации с низкими вероятностями (например, отказа компонентов/блоков), которые не могут быть использованы при высоких вероятностях (например, вероятностях успеха компонентов/блоков). Поэтому для преодоления этого ограничения лучше работать с вероятностями отказа (коэффициента неготовности), а не с вероятностями успеха (коэффициента готовности).