Описание средства Digitek Reliability Analyzer

ВНИМАНИЕ: средство распространяется исключительно для некоммерческого использования.

Скачать дистрибутив средства Digitek Reliability Analyzer 1.5.3b

Назначение

Средство Digitek Reliability Analyzer предназначено для:

  • задания в графической форме структуры анализируемой системы управления
  • описания функции работоспособного состояния
  • расчета показателей надежности (вероятность безотказной работы, среднее время наработки на отказ, среднее число отказов за период, важность структурных элементов)

Структура системы

Система может включать компоненты следующих классов:

  • батареи питания (battery) – на схемах Power;
  • электронные модули (module) – на схемах E; каждый из электронных модулей, в свою очередь, имеет определённый тип, задаваемый пользователем
  • шины (passive gateway) – на схемах B;
  • коммутаторы (active gateway) – на схемах C;
  • предохранители (fuse) – на схемах F;
  • монтажные соединения (AND) – на схемах круги без подписи;
  • линии питания и связи.

Типы отказов элементов

Отказы компонентов системы задаются на вкладке '''Failures''' окна '''Element parameters'''.

У батареи, шины, предохранителя и монтажного соединения встречается только отказ по умолчанию '''default'''. Для батареи, предохранителя и монтажного соединения он приводит к выходу из строя соответствующего сегмента сети питания (работающий предохранитель сдерживает распространение такого отказа). Отказ шины приводит к невозможности передачи через нее информации. У модуля и коммутатора встречается два отказа: '''short circuit''' (короткое замыкание) и '''full silence''' (отсутствие результатов на выходе). В первом случае сегмент питания, в который входит модуль, выходит из строя. Во втором случае элемент не передает никакую информацию на свои выходы.

Интерфейс

Создание и редактирование системы

  • для создания новой системы нажмите клавишу New на панели управления
  • элементы добавляются путем выбора нужного инструмента и щелчка мышью в области модели (правая верхняя часть окна)
  • линии питания и связи добавляются путем выбора нужного инструмента (линии питания красные, связи черные) и щелчка мышью в центре одного, а затем второго соединяемого элемента
  • выбор инструмента сбрасывается нажатием клавиши ESC

Задание параметров элементов

У каждого электронного модуля есть собственный тип ('''Module type''' на вкладке '''Parameters''' окна '''Element parameters'''). Кроме этого, могут быть указаны типы модулей-поставщиков входной информации (вкладка '''Types''' окна '''Element parameters'''). Элемент считается работоспособным, если не произошло собственного отказа И если он в состоянии получать информацию от хотя бы одного модуля каждого из указанных типов-поставщиков И если у него есть питание от батареи. Новые типы модулей добавляются в окне '''System components''', вкладка '''Types'''. Тип определяет функциональную задачу, решаемую элементом.

Интенсивности отказов модуля задаются в окошке "Element parameters" во вкладке "Failures"; может быть использован экспоненциальный формат ввода; если интенсивности отказов для элемента не заданы, он считается абсолютно надежным.

Стоимости компонентов задаются в поле '''Cost''' на вкладке '''Parameters''' окна '''Element parameters'''.

Граф состояний модуля

Для электронных модулей может быть задан граф состояний в окне '''Graph Editor''' справа. Граф состоит из узлов (добавляются кнопкой с изображением кругов) и дуг (добавляются кнопкой с изображением молнии). Каждый из узлов представляет собой либо работоспособное, либо неработоспособное состояние модуля, причём работоспособные состояния отображаются зелёным цветом, а неработоспособные - красным цветом. Работоспособность состояния можно изменить во вкладке '''Parameters''' окна '''Element parameters''', свойство '''Is fail'''. Свойство '''Initial probability''' на той же вкладке определяет вероятность состояния в начальный момент времени; сумма этих вероятностей для всех узлов графа должна быть равна единице, в противном случае при запуске анализа будет получена ошибка. Для дуг графа следует задать интенсивности перехода с помощью свойства '''Weight'''.

Если какая-либо пара состояний соединены в обе стороны, лучше задать одну дугу напрямую, а другую - с промежуточной точкой; дуга с промежуточной точкой создаётся тремя щелчками - на состоянии-входе, на промежуточной точке, и на состоянии-выходе.

Не следует одновременно задавать для модуля граф переходов и интенсивности собственных отказов, так как в случае наличия графа интенсивности собственных отказов игнорируются.

Функция работоспособного состояния системы

Функция работоспособного состояния (ФРС) строится на базе работоспособности элементов определённых типов. ФРС задается в окошке "System components" на вкладке "Functions". Для добавления новой ФРС следует нажать "+" на этой вкладке. По умолчанию ФРС строится как конъюнкция (логическое И) работоспособности всех выбранных на вкладке типов (для работоспособности типа необходимо, чтобы был работоспособен хотя бы один элемент данного типа). Задайте имя ФРС (например, main), выберите галочками все входящие в ФРС типы и нажмите OK.

Также ФРС может быть задана как конъюнктивная нормальная форма (КНФ) или дизъюнктивная нормальная форма (ДНФ) от аргументов, описывающих работоспособность типов. Для этого необходимо нажать клавишу "Show extended constructor", выбрать тип функции КНФ или ДНФ и нажать Next. На следующей форме нужно ввести имя функции (Name), поле Danger Extent можно оставить пустым. Далее следует добавить в функцию хотя бы один терм (в ДНФ это одна конъюнкция, а в КНФ - одна дизъюнкция). Аргументами термов являются функции работоспособного состояния элементов определённого типа . Аргументы (типы) добавляются в терм нажатиями "<" в появившемся окне, а удаляются нажатиями ">". Список типов появляется в правой части окна при выборе в левой части окна определённого терма.

Редактирование функции осуществляется нажатием клавиши с изображением гаечного ключа.

Расчет показателей надежности и стоимости системы

  • перед запуском расчета настройте
  • время анализа (Analysis time, определяет конечное время на графике вероятностной функции)
  • шаг анализа (Analysis step, определяет шаг между точками на графике вероятностной функции, рекомендуется значение Analysis time / 50)
  • шаг гистограммы (mean faults hystogram step, определяет шаг гистограммы среднего числа отказов, рекомендуется значение Analysis time / 10)
  • нажмите клавишу Launch analysis на панели управления
  • в случае наличия ошибок информация о них появится на progress bar в нижней части окна; распространенные ошибки - отсутствие питания у элемента, отсутствие связей между элементами)
  • по окончании расчета обновится график Reliability Function (зависимость вероятности безотказной работы от времени); синяя вертикальная линия показывает среднюю наработку до отказа, зелёная вертикальная линия - момент времени, выбранный пользователем, перемещается щелчком мышью на графике.

Стоимость системы определяется как совокупная стоимость компонентов.

Определяемые показатели надёжности:

  • зависимость вероятности безотказной работы от времени – график в нижней части окна;
  • гистограмма распределения числа отказов по времени – график в нижней части окна;
  • среднее время наработки до отказа и стоимость системы – окно Analysis parameters;
  • вклады в надежность – отображаются в основном окне после нажатия правой клавиши (два кружка) в панели инструментов основного окна; вклад в надёжность определяется для конкретного момента времени, выбранного пользователем (зелёная линия на графике вероятности безотказной работы)

Известные баги

  • граф состояний в настоящее время сохраняется, но не загружается (исправлено в версии 1.5.3b)
  • при создании двух дуг между одной и той же парой элементов в разных направлениях становится невозможным выбрать одну из этих дуг