Надежность технических систем

Beschreibung: Дисциплина «Надежность технических систем» относится к профилирующим дисциплинам компонент по выбору. Предметом изучения дисциплины являются современные методы расчета надежности автоматизированных систем управления. Рассматриваются следующие разделы – основные понятия и определения теории надёжности технических систем; количественные характеристики надёжности, математические модели в теории надёжности технических систем, законы распределения дискретных случайных величин.

Betrag der Credits: 5

Пререквизиты:

• Физика 2

Arbeitsintensität der Disziplin:

Komponente: Компонент по выбору

Zyklus: Профилирующие дисциплины

Цель

• сформировать у студентов систему научных знаний и общепрофессиональных навы¬ков, необходимых для анализа, оценки и обеспечения надежности и работоспособности сложных технических систем, являющихся объектами инженерной и управленческой деятельности будущего специалиста.

Задача

• овладение системным подходом при анализе работы сложных систем: освоение взаимосвязи понятий качество, работоспособность и надежность;
• изучение методов оценки работоспособности и надежности изделий и сложных технических систем;
• понимание методов управления надежностью и работоспособностью в процессе эксплуатации;
• приобретение навыков анализа и расчёта показателей надёжности технических систем;
• применение методов синтеза систем с заданной надёжностью при проектировании автоматизированных систем управления.

Результат обучения: знание и понимание

• Знание и понимание терминов и определений теории надежности, общие закономерности появления отказов и восстановления технических систем, а также методы повышения надежности аппаратных и программных средств на этапах проектирования и эксплуатации

Результат обучения: применение знаний и пониманий

• Применение знаний для анализа надежности элементов и систем и применять методы синтеза систем с заданной надёжностью

Результат обучения: формирование суждений

• Проводить предварительное технико-экономическое обоснование проектных решений в части надёжности, выполнять организационно-плановые расчеты по созданию или реорганизации производственных участков, планировать работу персонала , применять прогрессивные методы эксплуатации.

Результат обучения: коммуникативные способности

• Способность участвовать в работе над инновационными проектами, используя базовые методы исследовательской деятельности, основанные на систематическом изучении научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта.

Результат обучения: навыки обучения или способности к учебе

• Применять современные методы для разработки надёжных и экологически чистых технических систем, обеспечивающих безопасность жизнедеятельности людей и их защиту от возможных последствий аварий, катастроф и стихийных бедствий.

Lehrmethoden

- интерактивная лекция (применение следующих активных форм обучения: ведомая (управляемая) дискуссия или беседа; модерация; демонстрация слайдов или учебных фильмов; мозговой штурм; мотивационная речь);

- построение сценариев развития различных ситуаций на основе заданных условий;

- информационно-коммуникационная (например, занятия в компьютерном классе с использованием профессиональных пакетов прикладных программ);

- поисково-исследовательская (самостоятельная исследовательская деятельность студентов в процессе обучения);

- решение учебных задач.

Bewertung des Wissens der Studierenden

Die Bewertungspolitik der Lernergebnisse nach Arbeitstyp

Bewertungsbogen

Итоговая оценка знаний обучающего по дисциплине осуществляется по 100 балльной системе и включает:

• 40% результата, полученного на экзамене;
• 60% результатов текущей успеваемости.

Формула подсчета итоговой оценки:

 

где, Р₁, Р₂ – цифровые эквиваленты оценок первого, второго рейтингов соответственно; Э – цифровой эквивалент оценки на экзамене.

Итоговая буквенная оценка и ее цифровой эквивалент в баллах:

Буквенная система оценки учебных достижений обучающихся, соответствующая цифровому эквиваленту по четырехбалльной системе:

Темы лекционных занятий

• Введение. Понятие надёжности технических систем (ТС). История возникновения проблемы надёжности сложных систем. Основные понятия теории надежности: элемент и система, работоспособность и отказ, сбой.
• Качественные критерии надёжности приборов и систем управления. Безотказность, долговечность, сохраняемость, восстанавливаемость, ремонтопригодность.
• Предпосылки для выбора модели надёжности ТС. Математический аппарат для описания закономерностей отказов различных классов ТС. Случайная величина теории вероятностей как модель времени отказа ТС.
• Количественные характеристики надёжности невосстанавливаемых систем в терминах теории вероятностей. Вероятность безотказной работы, частота отказов, интенсивность отказов, средняя наработка до отказа. Определение статистических характеристик надёжности невосстанавливаемых систем по результатам испытаний.
• Временная модель отказов восстанавливаемых систем. Показатели надёжности восстанавливаемых объектов.
• Законы распределения случайных величин, используемые в теории надёжности: экспоненциальный, Вейбулла, Релея, усечённый нормальный.
• Идентификация закона распределения времени отказов. Критерий Колмогорова.
• Логико-вероятностный метод расчёта надёжности систем. Расчётно-логические схемы надёжности. Применение формулы полной вероятности для расчёта надёжности систем.
• Влияние на надёжность приборов дестабилизирующих внешних и внутренних факторов: вибрации, ударов, температуры, давления, влажности и электрических нагрузок.
• Повышение надёжности приборов и систем методом введения избыточности. Аппаратное, временное, программное резервирование. Общее и раздельное резервирование. Постоянное включение резерва, резервирование замещением.
• Расчёт надёжности систем по последовательно-параллельным структурам. Метод "свёртки".
• Особенности надёжности автоматизированных систем управления. Оценка безотказности программ по наработке. Оценка готовности программ.

Основная литература

• Шишмарев В.Ю. Надежность технических систем : учебник для студ. высш. учеб. заведений / В.Ю.Шишмарев. — М. : Издательский центр «Академия», 2010. — 304 с.
• Матвеевский В.Р. Надежность технических систем. Учебное пособие –Московский государственный институт электроники и математики. М., 2002 г. – 113 с.
• Надежность технических систем и техногенный риск: учебно-методическое пособие / сост. А.В. Кулагин, С.В. Широбоков. Ижевск: Изд. центр «Удмуртский университет», 2020. – 110 с.

Дополнительная литература

• Статистические задачи обработки и таблицы для числовых расчетов показателей надежности/ Р.С. Судаков, Н.А. Северцев, В.Н. Титулов. – М.: ФОРУМ, 2005.
• Любимов А.К. Введение в теорию надёжности: проектно-ориентированный подход: Учебно-методическое пособие. Нижний Новгород, 2014. – 176 с.
• Лазута И.В. Диагностика и надежность автоматизированных систем, конспект лекций, Омск, СибАДИ, 2018
• Андреев А.В. Теоретические основы надежности технических систем /учебное пособие/ А,В. Андреев, В. В. Яковлев, Т.Ю. Короткая. — СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2018. — 164 с
• Половко А. М., Гуров С. В. Основы теории надежности. – 2-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ-Петербург, 2006. – 704 с.