Приложение С (справочное). Методы моделирования отказа

Приложение С
(справочное)

Методы
моделирования отказа

С.1 Пять общих подходов к моделированию

С.1.1 Модели на основе описания физических процессов

Такие модели включают в себя описание физических процессов в элементах машины как в нормальных условиях их работы, так и в условиях неисправностей (повреждений). В последнем случае часто используют дополнительную модель развития повреждения, также основанную на происходящих физических процессах. Для описания процессов на основе соответствующих физических законов используют методы конечных элементов и другие подходящие способы.

С.1.2 Статистические модели

Статистические модели основаны на сборе информации о поведении ансамбля однотипных элементов. Такие модели нашли широкое применение в анализе надежности. Поскольку в статистических моделях полученные оценки являются результатом усреднения по ансамблю, они не всегда столь же точны, как оценки, полученные при анализе реального состояния машины (например, с помощью моделей на основе описания физических процессов). Чтобы преодолеть этот недостаток, иногда предусматривают подстройку параметров модели по результатам текущих измерений.

С.1.3 Эвристические модели

Эвристические модели прогнозируют ожидаемое поведение системы, исходя из некоторого набора общих правил. Такие модели, которые иногда называют моделями на основе знаний, могут быть реализованы в форме экспертных систем, дерева причинно-следственных связей и т.п.

С.1.4 Модели на основе данных

Такие модели позволяют описать наблюдаемое поведение объектов без углубления в его физические основы. Эти модели строят с использованием методов распознавания образов (по аналогии с методами машинного обучения), позволяющими сопоставить результаты измерений и полученные на их основе параметры оставшемуся сроку службы по обширной выборке данных об этой зависимости. Модели могут быть реализованы в форме анализа статистических связей, искусственных нейронных сетей и т.п.

С.1.5 Гибридные модели

Нередко с помощью какого-либо одного из перечисленных методов невозможно охватить все разнообразие возможных видов отказов для всех элементов машины. В этом случае применяют комбинацию этих методов. Например, для наиболее критичных неисправностей могут быть использованы модели на основе описания физических процессов, а для остальных - модели на основе данных.

С.2 Три применения моделей

С.2.1 Оценка срока службы

Долговечность отдельных узлов машины можно оценить в отношении риска ухудшения технического состояния в процессе контроля и риска отказа в процессе работы машины на основе:

- оценивания показателей надежности;

- оценивания технического состояния (с помощью статистического или детерминистского анализа, экспертных оценок, результатов испытаний, моделей развития неисправностей).

С.2.2 Модели надежности

Такие модели обеспечивают получение информации о показателях надежности в виде случайных величин, изменяющихся со временем. Расчет позволяет получить оценку среднего времени до отказа.

Анализ надежности и времени отказов позволяет учесть повышение частоты отказов вследствие старения узлов, а также выхода их из строя в начальный период эксплуатации.

Показатели надежности могут быть привязаны к данным мониторинга и условиям эксплуатации машины. Это позволит получить показатели надежности конкретной машины.

С.2.3 Модели изменения технического состояния

Такие модели используют для оценивания зарождения и развития повреждений (износа, трещин, коррозии и пр.).

В них могут быть использованы данные о том или ином виде технического состояния, полученные в результате проверок или по опыту эксплуатации аналогичных машин. Сопоставление расчетов с расчетами для "нормального" поведения машины позволяет прогнозировать будущее ухудшение технического состояния.

С.3 Проверка модели

Целью проверки является сопоставление изменения технического состояния, известного по результатам контроля, с тем, что предсказан моделью. Процедура проверки может включать также подтверждение связи измеренных контролируемых параметров с наблюдаемым повреждением.