Избыточность и резервирование

Избыточность — основной метод повышения надежности сложных систем. На стадии проектирования систем предусматривается создание запаса по основным параметрам, обусловливающим надежность: прочности, жесткости, износостойкости, виброустойчивости, теплостойкости и др.

В результате избыточности достижение предельных значений доминирующих параметров при работе изделия отдаляется. Наступление отказ как бы искусственно «сдвигается» во времени, т. е. в конструкции на стадии проектирования заранее закладывается завышенная наработка на отказ.

При создании надежных систем принцип избыточности проявляется в том, что ресурс изделия устанавливают намного ниже среднего срока службы до отказа. Недоиспользование потенциальной долговечности изделия дает гарантию его безотказной работы.

Частным случаем избыточности является резервирование, т. е. создание и включение в схему АС дублирующих элементов.

При выходе из строя (или отказе) одного из элементов дублер выполняет его функции и узел продолжает нормально функционировать.

Резервирование значительно повышает надежность систем.

Есть два вида резервирования — с нагруженными и ненагруженными резервными элементами (рис.21а). При нагруженном резервировании резервированные элементы постоянно присоединяются к основным и находятся в одинаковом с ними режиме работы.

 

Рис. 21. Схема резервирования

В этом случае отказ системы — сложное событие, которое будет иметь место при условии отказа всех элементов.

При ненагруженном резервировании резервные цепи (элементы) находятся в отключенном состоянии и включаются лишь в случае отказа основной цепи (рис. 21, б). В этом случае надо вначале обнаружить отказ, а затем — включить резерв.

 

Повышение информативности

 

Стабильность процесса обработки определяется уровнем надежности элементов РТК. Повысить надежность можно за счет повышения информативности о состоянии отдельных элементов РТК (и точности выполнения заданных функций), используя специальные технические средства информации—датчики.

Применяют датчики внутренней и внешней информации. Датчики внутренней информации используют для контроля за параметрами, обусловливающими надежность функционирования оборудования (станков с ЧПУ, роботов), — контроль температуры, давления, силы, вибраций и др.

Датчики внешней информации бывают контактные (тактильные, силомоментные, проскальзывания) и бесконтактные (расстояния, обнаружения, системы технического зрения).

Тактильные датчики позволяют: определить момент соприкосновения схвата с деталью; получить информацию о силе и давлении при захвате детали схватом; регистрировать «проскальзывание» детали в схвате; определить наличие детали в накопителе; определить исходное положение схвата.

Повысить работу роботов, не допустить отказов и аварий можно за счет оснащения РТК датчиками внешней информации (рис. 22). Если усилие зажима детали схватом недостаточное, то происходит экстренный останов робота и опасная ситуация ликвидируется.

 

 

Рис. 22. Алгоритм функционирования робота с датчиками внешней информации и АСУ ТП

Вопросы для самоподготовки:

 

1. Какие существуют состояния объекта в области надежности?

2. Назовите особенности отказов и охарактеризуйте их физическую природу?

3. Какие показатели оценки надежности существуют?

4. Чем обосновывается связь надежности и производительностью?

5. В чем выражается специфика формирования показателей надежности и их связь с производительностью?

6. Существует ли зависимость показателей надежности и производительности от времени эксплуатации станков?

7. На чем основывается принятие решений на начальных стадиях проектирования?

8. В чем заключаются принципы избыточности и резервирования?

9. Как реализуется принцип повышения информативности?