SimInTech SARA – технология расчета надежности и отказоустойчивости

Проведение расчетов надежности изделия требуется на стадии проектирования во многих сферах. Это необходимо не только для подтверждения соответствия предъявляемым требованиям к надежности, но и для финансовой оценки эффективности использования изделия, так как отказы приводят к простою оборудования и необходимости его ремонта. В некоторых областях также требуется производить анализ отказоустойчивости изделия, т.е. его способности продолжить функционирование при отказах отдельных его компонентов.

Для решения задач анализа надежности и отказоустойчивости в SimInTech добавлен модуль SARA (Structural Analysis and Reliably Assessment). Этот модуль позволяет описать логику функционирования и взаимодействия компонентов анализируемой системы в форме структурно-логической схемы (рис. 1), где блоки обозначают технические элементы системы, а связи – как реальные физические связи (трубопроводы, механические связи, силовые и информационные электрические линии), так и логические зависимости, например, от действий персонала или других процессов.

Рисунок 1. Структурно-логическая схема

Для блоков и связей задаются вероятностные характеристики наработки до отказа и времени восстановления. При этом пользователю кроме «стандартного» экспоненциального распределения предлагается широкий набор других применяемых в теории надежности распределений.

После завершения разработки модели полученная схема может быть проверена на корректность с помощью графического интерфейса: пользователь может вызвать отказ отдельных компонентов и увидеть, какие функции зависимых блоков и всей системы в целом не смогут быть выполнены (рис. 2).

Рисунок 2. Режим отладки модели

В режиме расчета пользователю предоставляется следующий функционал:

  • автоматический анализ структурно-логической схемы с получением всех минимальных сечений отказов, с возможностью их визуализации на схеме;
  • расчет показателей безотказности, ремонтопригодности и готовности изделия (по отдельным его функциям и в целом) двумя общепринятыми методами: логико-вероятностным методом и методом статистического имитационного моделирования (рис. 3);
  • оценка среднего количества восстанавливаемого изделия на заданном промежутке времени.

Рисунок 3. Результаты расчета показателей надежности.

Для систем, содержащих в себе резервные элементы, модуль SARA предоставляет возможности оценки и подтверждения соответствию требованиям к отказоустойчивости, например, критерия единичного отказа. Модуль позволяет построить кривую стойкости системы к отказам различной кратности (рис. 4) и оценить важность (критичность) отдельных компонентов в структуре системы (рис. 5).

Рисунок 4. Стойкость системы к отказам различной кратности.

Рисунок 5. Диаграмма важности (критичности) отдельных элементов в структуре системы.

 

К преимуществам технологии SimInTech SARA относятся:

  • Модель формируется в виде, похожем на технологические схемы, что создает удобство для инженеров и обеспечивает большую наглядность, чем модели на основе деревьев отказов или блок-схем надежности. Тем не менее, при необходимости, последние также могут быть реализованы в интерфейсе SARA.
  • Возможность создания и многократного использования собственных блоков, модификации модели для нового проекта при наличии старой модели.
  • Ввод и отладка схемы могут быть распараллелены между соответствующими конструкторскими отделами.
  • Нет необходимости в знаниях по теории вероятностей, надежности, необходимости в построении деревьев отказов и «распутывании» логических циклов.
  • Автоматический расчет всех минимальных сечений отказов, оценка важности элементов, устойчивости системы к отказам разной кратности.