Spolehlivost technických zařízení

Přednášející:

Petr Kolář

Cvičící:

Petr Kolář

Anotace:

Vymezení spolehlivosti a bezpečnosti. Spolehlivost a bezpečnost jako součást jakosti. Bezpečnost technických objektů - vymezení, legislativní východiska, analýzy rizik a management rizik. Management, řízení a prokazování spolehlivosti. Spolehlivost technických objektů během jejich životního cyklu. Ukazatele bezpečnosti, životnosti, bezporuchovosti, udržovatelnosti a pohotovosti, jejich pravděpodobnostní vyjádření a statistická interpretace. Kvalitativní a kvantitativní metody analýz spolehlivosti (FMEA, FTA, RBD, MA, PC atd.), výpočty ukazatelů bezporuchovosti systémů. Prostředky zvyšování spolehlivosti systémů v období návrhu, zálohování. Hodnocení a řízení provozní spolehlivosti. Informační systémy spolehlivosti.

Požadavky:

1.Vymezení pojmu jakost. Jakost produktu, procesů a systému. Management jakosti, nástroje uplatnění, soubor norem ISO 9000:2000. Bezpečnost a spolehlivost jako součást péče o jakost.

2.Vymezení bezpečnosti ve vazbě na rizika, modely rizik. Management rizik. Právní odpovědnost za bezpečnost a spolehlivost výrobků, sdílení odpovědnosti výrobcem a zákazníkem. Právní předpisy, zákony a mezinárodní normy ISO, IEC, EN.

3.Spolehlivost v užším pojetí: bezporuchovost, udržovatelnost (preventivní údržba a údržba po poruše), zajištěnost údržby, pohotovost. Operační pohotovost, životnost, skladovatelnost. Neopravované a opravované objekty.

4.Přístup ke kvantifikaci bezporuchovosti (bezpečnosti, životnosti) technických objektů, kritérium poruchy, ukazatele, podmínky užívání, dvoustavový poruchový model. Pravděpodobnostní model pro vyjadřování ukazatelů bezpečnosti, životnosti, bezporuchovosti (neopravovaných objektů), opravitelnosti. Statistický význam ukazatelů.

5.Použití standardních zákonů rozdělení, typický průběh intenzity poruch se třemi obdobími. Exponenciální zákon rozdělení (EZR), podmínky jeho použitelnosti. Popis bezporuchovosti v 1. a ve 3. období.

6.Proces obnovy - jednoduchý, obecný. Ukazatele bezporuchovosti a udržovatelnosti opravovaných objektů. Pohotovost, ukazatele pohotovosti, stabilizovaný proces obnovy, asymptotická hodnota A. Funkce pohotovosti pro EZR pro bezporuchovost a udržovatelnost. Operační pohotovost, ukazatel operační pohotovosti.

7.Náklady životního cyklu (LCC). Vlastnické náklady - složka nákladů na nespolehlivost (nepohotovost). Vliv pohotovosti na náklady.

8.Spolehlivost systémů. Obecný postup analýzy spolehlivosti systémů. Kvalitativní a kvantitativní metody analýz spolehlivosti/rizik. Princip metod a možnosti jejich použití: Blokový diagram bezporuchovosti (RBD), Analýza druhů poruchových stavů a jejich důsledků (FMEA), Analýza stromu poruch/událostí (FTA/ETA), Markovova analýza (MA), Předpověď bezporuchovosti počítáním z dílů (PC).

9.Výpočet bezporuchovosti (bezpečnosti) systémů se sériovým, paralelním a smíšeným blokovým diagramem bezporuchovosti (RBD).

10.Možnosti a nástroje zvyšování bezpečnosti a bezporuchovosti technických systémů. Zálohování, jeho klasifikace. Statické a substituční (zatížené, odbrečené a nezatížené) zálohování, majoritní zálohování m z k (2 ze 3).

11.Management spolehlivosti, nástroje uplatňování; program spolehlivosti, plán spolehlivosti, program růstu bezporuchovosti, třídění namáháním pro zvýšení bezporuchovosti, oficiální přezkoumání návrhu atd.

12.Hodnocení a řízení provozní spolehlivosti. Udržovatelnost (preventivní údržba a údržba po poruše) a zajištěnost údržby. Zkoušky spolehlivosti - jejich úloha, náplň a druhy.

13.Sběr dat o spolehlivosti z provozu. Informační systém pro hodnocení a řízení provozní spolehlivosti.

Osnova přednášek:

Osnova přednášek:

1.Pojmy jakost, produkt, proces, systém. Management jakosti, soubor norem ISO 9000. Bezpečnost a spolehlivost jako součást jakosti. Základní skupiny problémů v jednotlivých etapách životního cyklu.

2.Vymezení bezpečnosti a spolehlivosti v širším a užším významu (podle ČSN IEC). Vymeze-ní bezpečnosti ve vazbě na riziko, modely rizik, kritická porucha. Východiska kvantifikace spolehlivosti (opravované a neopravované objekty; dvoustavový poruchový model). Pravděpodobnostní modely pro kvantifikaci. Ukazatele bezporuchovosti neopravovaných objektů: I. skupina - F(t),R(t),f(t),λ(t); II. skupina - T<sub>s</sub>;kvantil. Statistická interpretace.

3.Ukazatele bezpečnosti, životnosti, skladovatelnosti. Udržovatelnost (opravitelnost) - ukazatele opravitelnosti: G(t), g(t), λ(t); T<sub>o</sub> a T<sub>p</sub>. Empirické a analytické vyjádření ukazatelů. Východisko volby standardního zákona rozdělení (ZR) pro analytické vyjádření ukazatelů. Typický průběh intenzity poruch s třemi obdobími, praktické důsledky: použitelnost exponenciálního ZR pro II. období - ukazatele bezporuchovosti I. a II. skupiny (odvození, průběhy).

4.Analytické vyjádření ukazatelů bezporuchovosti (volba ZR) ve vazbě na typický průběh intenzity poruch: pro období I: superpozice 2 EZR, pro období III. „současně“ EZR a UNZR. Weibullův zákon rozdělení pro popis empirických rozdělení.

5.Spolehlivost opravovaných objektů - proces obnovy: jednoduchý, obecný. Ukazatele bez-poruchovosti opravovaných objektů. Funkce pohotovosti A(t) a nepohotovosti U(t). Funkce pohotovosti A(t) pro EZR s parametry lamda pro bezporuchovost a mí pro opravitelnost, stabilizovaný proces, asymptotická hodnota A.

6.Náklady životního cyklu. Vlastnické náklady - složka nákladů na nespolehlivost (nepohotovost). Vliv pohotovosti na náklady. Operační pohotovost. Součinitel technického využití.

Spolehlivost systémů. Obecný postup analýzy spolehlivosti systému. Kvalitativní a kvantitativní metody analýz spolehlivosti. Metoda blokového diagramu bezporuchovosti (RBD) - sériový model RBD (sériový poruchový model).

7.Spolehlivost (bezporuchovost) systémů - paralelní a jednoduchý smíšený model RBD (zálo-hování), můstkové schéma.

8.Technická realizovatelnost zálohování - klasifikace zálohování. Statické zálohování, majoritní zálohování m z k (2 ze 3). Substituční (dynamické, s přepínáním) zálohování - zatížené, odlehčené, nezatížené.

9.Shrnutí a zhodnocení možností a prostředků zvyšování bezporuchovosti a bezpečnosti sys-témů (hardwarová, softwarová, informační nadbytečnost).

Metoda FMEA (Analýza možných druhů a důsledků poruch): základní charakteristika, způsoby využití, obvyklý postup aplikace, využívání výsledků.

10.Principy a oblasti využití metod analýz spolehlivosti: Analýza stromu poruch (FTA), Marko-vova analýza (MA), Předpověď intenzity poruch (PC), Statistické modelování. Ilustrace na příkladech.

11.Právní odpovědnost za bezpečnost a spolehlivost. Právní předpisy a normy ČSN IEC a ČSN EN pro oblast bezpečnosti. Management rizik (analýza, hodnocení a ošetření rizik), specifické metody analýzy rizik: HAZOP, ETA a další.

12.Hodnocení provozní spolehlivosti - cíle, motivace, obsah. Udržovatelnost (preventivní údržba a údržba po poruše), zajištěnost údržby. Zkoušky spolehlivosti, druhy, způsoby uplatnění. Informační systém pro hodnocení a řízení provozní spolehlivosti.

13.Management spolehlivosti a nástroje jeho uplatňování: programy a plány spolehlivosti, oficiální přezkoumání, třídění namáháním pro zlepšení bezporuchovosti, program růstu bezporuchovosti a další. Normy ČSN IEC pro oblast spolehlivosti.

14.Konzultace

Osnova cvičení:

Osnova cvičení STS:

1. Vybrané pojmy/vztahy z teorie pravděpodobnosti - příklady.

2. Ukazatele bezporuchovosti - typy, převod. vztahy, EZR. Ukazatele životnosti, opravitelnosti, skladovatelnosti - příklady.

3. Zadání 1. sem. úlohy. Opravované výrobky - ukazatele bezporuchovosti, pohotovosti, operační pohotovosti - příklady.

4. Test 1/3; Spolehlivost systémů - sériový, paralelní a smíšený model RBD (zálohování), příklady.

5. Zadání 2. sem. práce. Můstkové zapojení, substituční nezatížené zálohování, majoritní zálohování - příklady

6. Příklady na metody FMEA, FTA, PC.

7. Zápočet

Cíle studia:

1. Vymezení pojmu jakost. Jakost produktu, procesů a systému. Management jakosti, nástroje uplatnění, soubor norem ISO 9000:2000. Bezpečnost a spolehlivost jako součást péče o jakost.

2. Vymezení bezpečnosti ve vazbě na rizika, modely rizik. Management rizik. Právní odpovědnost za bezpečnost a spolehlivost výrobků, sdílení odpovědnosti výrobcem a zákazníkem. Právní předpisy, zákony a mezinárodní normy ISO, IEC, EN.

3. Spolehlivost v užším pojetí: bezporuchovost, udržovatelnost (preventivní údržba a údržba po poruše), zajištěnost údržby, pohotovost. Operační pohotovost, životnost, skladovatelnost. Neopravované a opravované objekty.

4. Přístup ke kvantifikaci bezporuchovosti (bezpečnosti, životnosti) technických objektů, kritérium poruchy, ukazatele, podmínky užívání, dvoustavový poruchový model. Pravděpodobnostní model pro vyjadřování ukazatelů bezpečnosti, životnosti, bezporuchovosti (neopravovaných objektů), opravitelnosti. Statistický význam ukazatelů.

5. Použití standardních zákonů rozdělení, typický průběh intenzity poruch se třemi obdobími. Exponenciální zákon rozdělení (EZR), podmínky jeho použitelnosti. Popis bezporuchovosti v 1. a ve 3. období.

6. Proces obnovy - jednoduchý, obecný. Ukazatele bezporuchovosti a udržovatelnosti opravovaných objektů. Pohotovost, ukazatele pohotovosti, stabilizovaný proces obnovy, asymptotická hodnota A. Funkce pohotovosti pro EZR pro bezporuchovost a udržovatelnost. Operační pohotovost, ukazatel operační pohotovosti.

7. Náklady životního cyklu (LCC). Vlastnické náklady - složka nákladů na nespolehlivost (nepohotovost). Vliv pohotovosti na náklady.

8. Spolehlivost systémů. Obecný postup analýzy spolehlivosti systémů. Kvalitativní a kvantitativní metody analýz spolehlivosti/rizik. Princip metod a možnosti jejich použití: Blokový diagram bezporuchovosti (RBD), Analýza druhů poruchových stavů a jejich důsledků (FMEA), Analýza stromu poruch/událostí (FTA/ETA), Markovova analýza (MA), Předpověď bezporuchovosti počítáním z dílů (PC).

9. Výpočet bezporuchovosti (bezpečnosti) systémů se sériovým, paralelním a smíšeným blokovým diagramem bezporuchovosti (RBD).

10. Možnosti a nástroje zvyšování bezpečnosti a bezporuchovosti technických systémů. Zálohování, jeho klasifikace. Statické a substituční (zatížené, odbrečené a nezatížené) zálohování, majoritní zálohování m z k (2 ze 3).

11. Management spolehlivosti, nástroje uplatňování; program spolehlivosti, plán spolehlivosti, program růstu bezporuchovosti, třídění namáháním pro zvýšení bezporuchovosti, oficiální přezkoumání návrhu atd.

12. Hodnocení a řízení provozní spolehlivosti. Udržovatelnost (preventivní údržba a údržba po poruše) a zajištěnost údržby. Zkoušky spolehlivosti - jejich úloha, náplň a druhy.

13. Sběr dat o spolehlivosti z provozu. Informační systém pro hodnocení a řízení provozní spolehlivosti.

Studijní materiály:

Mykiska, A.: Bezpečnost a spolehlivost technických systémů. Skripta. Vydavatelství ČVUT, Praha 2004 (206 str.)

Zákon 102/2001 Sb. o obecné bezpečnosti výrobků

zákon 22/1997 Sb. o technických požadavcích na výroby ve znění zákona 119/2000 Sb.

zákon 59/1998 Sb. o odpovědnosti za škodu způsobenou vadou výrobku ve znění zákona 209/2000 Sb.

Normy ČSN IEC/EN řady 60300

Poznámka:

in english tought by ing. Kolář

Rozvrh na zimní semestr 2011/2012:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2011/2012:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po	místnost T4:C2-82 Kolář P. 17:45–19:15 (přednášková par. 1) Dejvice výpůjčka FEL D82
Út
St
Čt
Pá

Předmět je součástí následujících studijních plánů: