Программный модуль WindchillRBD (Reliability Block Diagram). Блок-диаграммы надежности

2.3. Программный модуль WindchillRBD (Reliability Block Diagram). Блок-диаграммы надежности.

Модуль RBD позволяет создавать, анализировать и рассчитывать надежность сложных технических систем (образцы ОиСВ), представленных структурными диаграммами надежности. Возможности модуляWindchill RBD соответствуют требованиям отечественных стандартов. Так, стандарт ГОСТ Р 51901.14-2007 «Менеджмент риска. Структурная схема надёжности и булевы методы» устанавливает методы построения модели надежности системы и использования этой модели для вычисления показателей ее безотказности и готовности. Стандартом ГОСТ Р 51901.14-2007 введены методы моделирования на основе структурных схем надежности для невосстанавливаемых систем.

RBD может быть построена на различных уровнях: на уровне системы в целом, подсистем и сборочных единиц.

При разработке структурной схемы надежности системы сначала необходимо дать определение состояниям успеха/отказа системы. Если используют несколько определений, то для каждого из них может потребоваться отдельная структурная схема надежности. Затем необходимо разделить систему на блоки, отражая логику их поведения в системе таким образом, чтобы каждый блок был статистически независимым и максимально большим. В то же время каждый блок, по возможности, не должен содержать резервирования. Следующий шаг относится к определению успеха/отказа системы и включает в себя построение линий, соединяющих блоки и формирующих путь успеха. На рисунках, приведенных ниже, показаны различные пути успеха от входа до выхода. Они объединяют такую комбинацию блоков, при функционировании которых система находится в работоспособном состоянии.

Если для функционирования системы необходимо, чтобы функционировали все блоки, то в соответствующей структурной схеме надежности все блоки должны быть соединены последовательно, как показано на рис.2.37.

I - порт входа, О - порт выхода, А, В, С, Z - блоки системы

Рис.2.37. Последовательная структурная схема надежности.

Структурные схемы такого типа называют последовательными или «последовательной  моделью». Если в соответствии с определением успеха/отказа системы отказ одного компонента или блока не влияет на функционирование системы, используют другой тип  структурной схемы системы. Например, если вся последовательная цепочка дублирована, то структурная схема надежности системы имеет вид, показанный на рис. 2.38. Если дублирован каждый блок последовательной цепочки, то структурная схема имеет вид, показанный на рис. 2.39. Структурные схемы такого вида называют параллельными или «параллельной моделью». Следует помнить, что термины «дублированный», «резервированный» и «параллельный» близки по значению и далее используются как синонимы.

Рис.2.38. Последовательно-параллельная структурная схема надежности.

Рис.2.39. Параллельно-последовательная структурная схема надежности.

Структурные схемы надежности, используемые для моделирования безотказности системы, обычно представляют собой сложные комбинации последовательных и параллельных схем. Такую схему используют, если, например, надо учесть соединение трех блоков А, В и С и общего блока электропитания (D). В этом случае схема имеет вид, показанный на рис. 2.40 или 2.41.

Рис.2.40. Комбинированная структурная схема надежности с резервированием,

вариант 1.

Рис.2.41. Комбинированная структурная схема надежности с резервированием,

вариант 2.

Для обеспечения статистической независимости отказ любого блока не должен вызывать изменение вероятности появления отказа любого другого блока системы. В частности отказ резервированного блока не должен влиять на блок электропитания системы или источник сигнала. Часто возникает необходимость моделирования системы, определение успеха которой устанавливает, что для функционирования системы необходимо функционирование m или большего количества параллельных элементов. Структурная схема надежности такой системы принимает вид, показанный на рисунках 2.42 или 2.43.

Рис.2.42. Резервирование 2/3.                        Рис.2.43. Резервирование 2/4.

Таким образом, для системы, изображенной на рис. 2.42, отказ одного элемента является допустимым, а отказ двух или более приводит к отказу системы. Большинство структурных схем надежности являются понятными, а условия успеха системы - очевидными. Однако не все структурные схемы могут быть сведены к комбинациям последовательных или параллельных систем. Пример такой структурной схемы надежности показан на рис. 2.44. Для успеха системы необходимо, чтобы в работоспособном состоянии были элементы B1 и C1 или элементы A и C1, или A и C2, или B2 и C2.

Рис.2.44. Структурная схема надежности с последовательным и параллельным

соединением блоков.