Если в той же системе работа приостанавливается при отказе одного-- из параллельных участков, то вероятность выполнения задания вычисляют по, формуле (4) при й = 10',08 и А=7,33:
/
/ 7,33-10,08
/20,16
0,27<Р3(^0, ^)<ф(тр==—) = 0,32.
Если для повышения вероятности выполнения задания увеличить время t0 до» 4 ч, то 6 = 13,33 и
ФІ
13,33-10,08
/20,16 )
I 14,33—10,08
0.71 Л(/„.Р0) . ф; ■ 5-^7-" ] = 0,8.
Точное значение вероятности, вычисленное с помощью ЭВМ по формуле при т=40, равно
(2)-:
Р3=(/о, /) =0,786.
Системы с поточной организацией производства
Аналитический метод
Аналитический метод распространяется на системы с последовательной структурой, в которых имеется один или несколько промежуточных накопителей для хранения межоперационных заделов. Отказом системы является нарушение заданного ритма выпуска продукции на выходе системы из-за отказа выходного участка или исчерпание запасов в промежуточных накопителях.
Расчетный метод использует в качестве исходной информации следующие характеристики:
% г — интенсивности отказов участков технологических систем;
0„ — номинальные производительности участков ТС;
Лнг — интенсивности отказов межоперационных накопителей;
уровни начального заполнения накопителей;
Твг — средние времена восстановления работоспособности участков ТС;
Sj —- емкость 1-го накопителя;
средние времена восстановления накопителей.
При расчете показателей надежности ТС данным методом принимаются те же допущения, что и в П.1.1.ІІ.
Вероятность выполнения задания двухучастковой ТС с промежуточными накопителями для случая, когда номинальная производительность ТС (<2н) определяется номинальной производительностью второго участка, рассчитывают по формуле
(1 Q) * $о,
P3(to,S0) = (1_д.е Ч •<?", у (17)
1
где
Формулой (17) можно пользоваться и в том случае, когда начальное заполнение накопителя Stj =0, но за наработку tQ суммарное время простоя не должно быть более T=So1/Qh2J
Коэффициент готовности двухучастковой ТС при одинаковой производительности участков QH и экспоненциальных распределениях наработки и времени восстановления участков вычисляют по формуле
Кг($в1 ) = Кг, -Кг<(1-(1-КГ1 )d(SOi )), (18).
где Кгг — коэффициент готовности 1-го участка
(1=1,2).
1
S - 1+ХгТв. ;
Кгн — коэффициент готовности накопителя
1
. Кгн— і і 1 . т ’
“ ‘ Т Л1| < В!)
6(S01) _ коэффициент наложения потерь (отношение суммарного времени простоев второго участка, обусловленных простоями первого участка, к суммарному времени простоев первого участка за рассматриваемый, календарный промежуток времени).В2'Т в.
7-17V +^гТ’в (exp I -——— +
Тв. -ТВг
ТВ1+ТВ
Д
(.^гТвг ^•і7’вІ ) SO1
Т’в, 'Тв2 -Qh
ля систем с произвольной структурой при наличии в них запасов следует составлять для искомых характеристик системы интегральные или дифференциальные уравнения в частных производных гиперболического типа. Решение этих уравнений производят с помощью численных процедур на ЭВМ. Если применение аналитических методов расчета затруднительно из-за большого объема вычислений, следует применять методы ускоренного статистического моделирования.Пример. Оценить показатели надежности двухучастково.й ТС с интенсивностью отказов участков Xi=0,03 1/ч, Z,2=0,01 1/ч и интенсивности отказа промежуточного накопителя ='0,0'02 1/ч. Средние времена восстановления ’Т’вх =^в2 =^bii = 0,5 ч. Начальное заполнение промежуточного накопителя S01 равно 100' изделий. Номинальная производительность первого участка ТС QU1 = = 50 изделий/ч, а второго QH2 =40 изделий/ч.
О
вероятность выполнения задания для г0=іи я по выражению
(1-0,06) • 100
0,5-40
( — (0,01 + 0,002)-100)-(1-0,06 ехр
(—0,12) - (1-0,06- ехр (—4,7))=0,887-0,99945=0,8865 .
коэффициент готовности при одинаковой производительности
)=ехр= ехр Определяем участков QH1 = Qh2 = 40 изделий/ч по формуле (1®):
1
= 14-0,03-0,5 = 0,985 ’
Кг2 ~ 1+0,01-0,5 - 0,995 ’
Кт‘1 = 1+0,002-0,5 = 0’999 ’
, 0,01-0,5-0,03-0,5
) ~ / / J 0 5-0 5 '
0,03-0,5+0,01-0,05(ехрЦ о,03+0,01 + 0,5+0,5' Х
-0,01
(0.01-0,5-0,03-0,5)-100 = 0,015+0,005(ехр(—2,525) —1) = 0,0104 -
Х 0,5-0,5-40
Kr(SOi )=0,995-0,999(1 —(1—0,985) 0,5104) = 0,987 .
Метод параметрической рандомизации
Метод параметрической рандомизации следует использовать для оценки надежности ТС технологического процесса, состоящего из относительно большого количества последовательно выполняемых операций, причем каждая ТС •операции может, в общем случае, содержать несколько элементов (единиц однотипного технологического оборудования), работающих одновременно (параллельно) на один накопитель.
Метод параметрической рандомизации применяют при допущениях, указанных в пп. 2.2.2.1—2.2.2.3.
На рассматриваемом интервале времени каждый элемент ТС может откйзывать один раз, причем момент возникновения отказа распределен внутри интервала равномерно. Допущение справедливо для элементов ТС, имеющих:
время восстановления, соизмеримое с рассматриваемым промежутком времени
установленную безотказную наработку
пренебрежимо малую вероятность двух и более отказов на интервале времени (0, t0).
Время восстановления Т в каждого элемента ТС имеет дискретную функцию распределения:
Р(Т3= tg) = Рв = 0 для z=l,2, . . . , пв, і і
где і — номер способа восстановления;
п в — количество способов восстановления.
Технологический процесс может быть представлен как процесс с дискретным временем. При этом изменение состояния элементов ТС (переход из работоспособного состояния в неработоспособное и наоборот) может происходить только в определенные моменты времени, образующие равномерную последовательность с шагом Д/, который выбирают из соображений точности и трудоемкости вычислений. Минимальная величина Д^ ограничена временем обслуживания одной заявки (обработки одного изделия) ТС операцией в номинальном режиме и минимальным временем восстановления работоспособности элементов ТС
> > Q„ ’ <19>
где Q„ — номинальная производительность ТС технологического процесса (количество изделий, обрабатываемых ТС в единицу времени при отсутствии отказов).
Исходные данные:
Л-1 — количество ТС операций в рассматриваемом технологическом процессе;
N т— количество элементов в т-й ТС операции (т=И, 2, ..., М);
to, Vo — заданные время и объем выпуска продукции;
Smax — максимально допустимый объем заполнения накопителя на входе т-й ТС (т=1, 2, .... М);
вероятность отказа элемента т-й ТС операции (т=1, 2 Л1);
л в — количество способов восстановления элемента т-й ТС операции (т=1, 2. ..., М);
fBml- — время восстановления элемента т-й ТС операции і-м способом; (т= = 1, 2, .... М; і=1, 2, .... пзт);
РВт;—.вероятность применения і-го способа восстановления элемента т-й
п-л
ът
ТС операции (т=1, 2, ..., М; і=(1, 2, .... »вт). при этом 2РВтf =1;
Qm— номинальная производительность элемента т-й ТС операции (т=1, 2, ..., М);
е — требуемая точность оценки.
2.2.3.1. Порядок поступления изделий на обработку:
обрабатываемые изделия поступают на вход рассматриваемой ТС технологического процесса равномерно с интенсивностью, соответствующей эоминаль
-ной производительности ТС, которая в общем случае лимитируется «узким местом» — ТС операции с минимальной производительностью
2
Qu < min .
т —1,2.. .,Л4
(20)
Расчеты по методу параметрической рандомизации рекомендуется производить с помощью ЭВМ.
Множество А рассматриваемых реализаций технологического процесса подразделяют, в зависимости от сочетаний отказывающих в реализации элементов, на Na подмножеств А, . Каждое подмножество А., характеризуется вектором
^~(%1,1 хт.п..... хмл xm,n)’
где хт п — индикатор отказа /1-го элемента т-Ъ. ТС операции:
( ! — если элемент отказывает (О — если не отказывает,
я вероятностью
М N
Р
(21)
(22)
(23)
, = Р{а^} = П ГГгде а — произвольная реализация технологического процесса;
, [ Чт, если Хт>„ = 1
т,п если хт>„=0.
Число подмножеств Av равно: М у N * т Na = 2m=1
Для сокращения объема вычислений исключают из рассмотрения подмножества А, , для которых величина Р, пренебрежимо мала по сравнению с заданной точностью оценки е. Для этого нумеруют подмножества в порядке убывания величин Pv , а затем исключают из рассмотрения последние Nn под
множеств, для которых
(24)
Подразделяют каждое подмножество (из числа оставшихся) на подмножества 4 , отличающиеся только способами восстановления отказы
вающих элементов.
Число таких подмножеств в подмножестве 4V
м Nm X
NAv= П П (nBm) т’п. (25)
1
Поскольку все реализации в каждом подмножестве А, отличаются друг от друга только моментами отказа элементов, то с учетом допущений по п. 2.2.2.1, они имеют одинаковую вероятность воспроизведения
гт Nт Пвт хт
Рч, • р, • П п П (Рвті ) т’п.
(26)
2.2.8. Основной показатель надежности рассматриваемой ТС технологического процесса — вероятность выполнения задания определяют по выражению:
"л-"п Ч
Рз«о) =22 р^-
v=l р.=1
(27)
где — общее количество реализаций в подмножестве А
Я„,:х = (nt)k; (28)
k — количество отказывающих элементов ТС:
М Nm
S S Хт,п; т=1 л=1
(29)
nt — количество точек разбиения интервала (0, t0), определяемое с учетом допущений по п. 2.2.2..3 по выражению:
(30)
Rv,х— количество успешных реализаций в. подмножестве (в которых
задание выполняется):
(31)
— вектор параметров, однозначно задающих
r-ю реализацию из подмножества Л , определяемый по п. 2.23.1; —'►
<p(Tv,) — индикаторная функция выполнения задания в г-й реализации, определяемая по п. 2.2.8.2.
2.2.8.1. Вектор У¥,р,,г соответствует г-му сочетанию значений параметров состояния ТС из подмножества А .д. :
~(*1,1 > • • • ’ ’ • • ' ’ хт,п’ • ' • ’ ХМ,1 ’ ■ ■ ■ ’ XM,NM',
* * * * *
Zl,l > ■ ■ ■ ' h, ■ ■ ■ ’ ^т.п > • • ■ < Ли,I ’ • ' • ’ ‘M,NM;
Че ■?. ife х
где t*m„ — реализация момента отказа n-го элемента m-й ТС, соответствующая /-му моменту времени:
tj = Д((/—I), для /=1, 2, . . . , nt; (32}
t* — реализация времени восстановления работоспособности отказавше- т,п го элемента, соответствующая і-му способу восстановления:
*в = Х!П,П ' іг-:п,п ■ (33).
Индикаторная функция выполнения задания в г-й реализации из подмножества А.. „ имеет вид:
■'’Iх
- [ 1, если V4i!i>r (/0)>V0
<Р(Г^')== ІО, если Vv>[1>r (f0)<V0 , (34>
где (*o) — объем продукции, изготовленной в ходе г-й реализации технологического процесса из подмножества Л7,Л :
^,Л)=^о)=дл s $м,і ; ' (35>
/= 1
— производительность ТС М-й (финишной) операции на /-м промежутке времени.
Величины j определяют путем последовательного расчета значений ^m,j Дляm=l, 2, ..., М в каждый j-й промежуток времени по рекурентним соотношениям: