NiBS 5 Zerowy czas odnowy Obiekty odnawiane

background image


POLITECHNIKA POZNAŃSKA




MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH

Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

Materiały pomocnicze do wykładu (v4)




















adam.kadzinski@put.poznan.pl

Plik:

PP_Zerowy_czas_odnowy_Obiekty_odnawiane_wyk_i_ćw_s_p_[v4].doc

Opr. Adam Kadziński

background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

2 z

37

NIEZAWODNOŚĆ OBIEKTÓW ODNAWIANYCH

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH

Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

1)


Wprowadzenie

Niezawodnościowy model obiektów odnawianych z zerowym
czasem odnowy

Założenia
Pojęcie funkcji odnowy
Formuła matematyczna ma funkcj

Š

Š

Š

ę odnowy

Przykład zastosowania funkcji odnowy

Podsumowanie

adam.kadzinski@put.poznan.pl

1)

Przy opracowaniu niniejszej prezentacji i tematu wykładu, w wielu miejscach, wykorzystałem własne

notatki z

wysłuchanego wykładu Pana Profesora Dobiesława Bobrowskiego w ramach Studium

Podyplomowego nt. Matematyczne Podstawy Teorii Niezawodności”, które było zorganizowane w 1980
roku przez Instytut Matematyki Politechniki Poznańskiej.

background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

3 z

37

WPROWADZENIE

(1)

O ODNAWIANYCH OBIEKTACH W OCENACH NIEZAWODNOŚCIOWYCH



Odnawiane

Nieodnawiane

OBIEKTY



















background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

4 z

37

WPROWADZENIE

(2)

ODWZOROWANIA GRAFICZNE NIEZAWODNOŚCIOWYCH MODELI
DWUSTANOWYCH OBIEKTÓW ODNAWIANYCH (

1

)

t

1

t

1

t

0

t

2

t

2

t

3

t

4

t

n

t

n


1.





















background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

5 z

37

WPROWADZENIE

(3)

ODWZOROWANIA GRAFICZNE NIEZAWODNOŚCIOWYCH MODELI
DWUSTANOWYCH OBIEKTÓW ODNAWIANYCH (

2

)

t

1

t

1

t

0

t

2

t

2

t

3

t

3

t

4

t

n

t

n

1

2

Z(t)


2.





















background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

6 z

37

WPROWADZENIE

(4)

ODWZOROWANIA GRAFICZNE NIEZAWODNOŚCIOWYCH MODELI
DWUSTANOWYCH OBIEKTÓW ODNAWIANYCH (

3

)

3.


1

2

















background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

7 z

37

WPROWADZENIE

(5)

ODWZOROWANIA GRAFICZNE NIEZAWODNOŚCIOWYCH MODELI
DWUSTANOWYCH OBIEKTÓW ODNAWIANYCH (

1

)




t

(1)

t

(1)

,

t

(0)


t

(2)

t

(2)

,

t

(3)

t

(3)

,

t

(n)

t

(n)

,

t

(n+1)

t

(n+1)

,

























background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

8 z

37

WPROWADZENIE

(6)















t

1

τ

n+1

t

(1)

t

(1)

,

t

(0)


t

(2)

t

(2)

,

t

(3)

t

(3)

,

t

(n)

t

(n)

,

t

(n+1)

t

(n+1)

,

τ

1

τ

2

τ

3

τ

4

τ

n

τ

n+2

t

n+1

t

n

t

3

t

2

t





background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

9 z

37

WPROWADZENIE

(7)



















t

(1)

t

(1)

,

t

(0)


t

(2)

t

(2)

,

t

(3)

t

(3)

,

t

(n)

t

(n)

,

t

(n+1)

t

(n+1)

,

τ

n+1

τ

1

τ

2

τ

3

τ

4

τ

n

τ

n+2

t

Σ

t

t

(1,1)

t

(1,1)

,

t

(1,0)


t

(1,n+1)

t

(1,n+1)

,

τ

1,1

τ

1,2

τ

1,3

τ

1,4

τ

1,n+1

τ

1,n+2

τ

1,n

t

(1,2)

t

(1,2)

,

t

(1,3)

t

(1,3)

,

t

(1,n)

t

(1,n)

,

t

(2,1)

t

(2,1)

,

t

(2,0)


t

(2,n+1)

t

(2,n+1)

,

τ

2,1

τ

2,2

τ

2,3

τ

2,4

τ

2,n+1

τ

2,n+2

τ

2,n

t

(2,2)

t

(2,2)

,

t

(2,3)

t

(2,3)

,

t

(2,n)

t

(2,n)

,

t

(N,1)

t

(N,1)

,

t

(N,0)


t

(N,n+1)

t

(N,n+1)

,

τ

N,4

τ

N,n+2

τ

N,n

t

(N,2)

t

(N,2)

,

t

(N,3)

t

(N,3)

,

t

(N,n)

t

(N,n)

,

τ

N,1

τ

N,2

τ

N,3

τ

N,n+1

1

2

N

t

t

background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

10 z

37

ZAŁOŻENIA

(1)












t

1

τ

n+1

t

(1)

t

(1)

,

t

(0)


t

(2)

t

(2)

,

t

(3)

t

(3)

,

t

(n)

t

(n)

,

t

(n+1)

t

(n+1)

,

τ

1

τ

2

τ

3

τ

4

τ

n

τ

n+2

t

n+1

t

n

t

3

t

2

t

Charakterystykami procesu odnowy są między innymi:
• sumaryczny czas prawidłowego działania obiektu t

n

do chwili n-tego uszkodzenia,

• liczba uszkodzeń obiektu X

t

do chwili t.

Zapiszmy przez

=

=

n

k

k

n

t

1

τ

1

dla

N

n

zmienną losową będącą sumarycznym czasem prawidłowego działania obiektu do wystąpienia
n uszkodzeń.

background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

11 z

37


Dodatkowo oznaczmy przez F

n

(t) dystrybuantę zmiennej losowej t

n

, tzn.

)

(

)

(

t

t

P

t

F

n

n

<

=

1

dla

N

n

Dystrybuantę F

n

(t) można wyznaczyć z zależności rekurencyjnej:

=

t

n

n

n

u

dF

u

t

F

t

F

0

)

(

1

)

(

)

(

)

(

,...

3

,

2

dla

=

n

Przy założeniu niezależności zmiennych losowych

τ

1

,

τ

2

,

τ

3

, ...,

τ

n

i jednorodności rozkładów tych zmiennych, tzn. jeżeli:

)

(

)

(

),...,

(

),

(

),

(

)

(

)

3

(

)

2

(

)

1

(

t

F

t

F

t

F

t

F

t

F

n

=

zapisać można, że:

=

t

n

n

u

dF

u

t

F

t

F

0

1

)

(

)

(

)

(

,...

3

,

2

dla

=

n

a jeżeli rozkłady zmiennych losowych

τ

1

,

τ

2

,

τ

3

, ...,

τ

n

są typu ciągłego

tzn. dla takich zmiennych obowiązują następujące zależności:


dt

t

dF

t

f

)

(

)

(

=

i

dt

t

f

t

dF

=

)

(

)

(

background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

12 z

37

prawidłowa jest zależność:

=

t

n

n

du

u

f

u

t

F

t

F

0

1

)

(

)

(

)

(

,...

3

,

2

dla

=

n

Korzystając z definicji splotu funkcji, powyższą zależność można zapisać w postaci:

)

(

)

(

)

(

1

t

f

t

F

t

F

n

n

=

,...

3

,

2

dla

=

n





background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

13 z

37

ZAŁOŻENIA



Zapiszmy następujące zdarzenia:


{

}

0

1

dla

N

n

n

X

Z

t

=

{

}

0

2

dla

N

n

t

t

Z

n

<

=

Okazuje się, że są to zdarzenia jednakowe oznaczające, że do chwili t wystąpi co najmniej n
odnowień obiektu.
Prawdopodobieństwa zajścia zdarzeń jednakowych są takie same, stąd można zapisać, że:

)

(

)

(

t

t

P

n

X

P

n

t

<

=

)

(

)

(

t

F

n

X

P

n

t

=

background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

14 z

37

POJĘCIE FUNKCJI ODNOWY


Podstawową charakterystyką rozważanego procesu
odnowy jest funkcja odnowy postaci:

)

(

)

(

t

X

E

t

H

=

gdzie:

=

=

=

1

)

(

)

(

n

t

t

n

X

P

n

X

E

Należy zauważyć, że:

)

1

(

)

(

)

(

+

=

=

n

X

P

n

X

P

n

X

P

t

t

t

)

(

)

(

)

(

1

t

t

P

t

t

P

n

X

P

n

n

t

<

<

=

=

+

)

(

)

(

)

(

1

t

F

t

F

n

X

P

n

n

t

+

=

=

0

dla

N

n

Stąd można zapisać zależność postaci:

[

]

=

+

=

1

1

)

(

)

(

)

(

n

n

n

t

F

t

F

n

t

H

• • •

• • •

i

− 4

i

− 3 i − 2

i

− 1

i

Liczba uszkodzeń (odnów) n

P(

X

t

=

n)

P(X

t

= i)

1

• • •

• • •

P(

X

t

n

)

P(X

t

≥ 0)

P(X

t

= i)

P(X

t

i–3)

P(X

t

i–4)

Liczba uszkodzeń (odnów) n

P(X

t

i) = F

i

(t)

i

− 4

i

− 3

i – 2

i

− 1

i

• • •

• • •

0

background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

15 z

37

[

]

=

+

=

1

1

)

(

)

(

)

(

n

n

n

t

F

t

F

n

t

H



Dokonajmy kilku przekształceń otrzymanej zależności:

=

+

=

=

1

1

1

)

(

)

(

)

(

n

n

n

n

t

F

n

t

F

n

t

H

(

)

=

=

=

1

2

)

(

1

)

(

)

(

n

n

n

n

t

F

n

t

F

n

t

H

=

+

=

2

)

1

(

)

(

)

(

)

(

n

n

t

F

t

F

t

H

stąd:

=

=

1

)

(

)

(

n

n

t

F

t

H

0

dla

>

t

Zależność powyższą można zapisać inaczej w postaci:

background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

16 z

37

=

+

=

2

)

(

)

(

)

(

n

n

t

F

t

F

t

H

lub w postaci:

=

+

+

=

1

1

)

(

)

(

)

(

n

n

t

F

t

F

t

H

Jeżeli prawidłowa jest zależność rekurencyjna

)

(

)

(

)

(

1

t

f

t

F

t

F

n

n

=

to prawidłowe jest równanie postaci:

)

(

)

(

)

(

1

t

f

t

F

t

F

n

n

=

+

które można wykorzystać w zależności:

[

]

=

+

=

1

)

(

)

(

)

(

)

(

n

n

t

f

t

F

t

F

t

H

Przekształćmy otrzymane równanie.

=

+

=

1

)

(

)

(

)

(

)

(

n

n

t

f

t

F

t

F

t

H

background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

17 z

37


Pozwala to zauważyć, że:

)

(

)

(

)

(

)

(

t

f

t

H

t

F

t

H

+

=

lub korzystając z definicji splotu funkcji - zapisać:

+

=

t

du

u

f

u

t

H

t

F

t

H

0

)

(

)

(

)

(

)

(

Znając postać analityczną funkcji gęstości prawdopodobieństwa zmiennej losowej będącej
czasem między kolejnymi odnowieniami, można rozwiązując powyższe równania całkowe
wyznaczyć funkcję odnowy H(t).


background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

18 z

37

Przykład 1 zastosowania funkcji odnowy

Wyznaczyć oczekiwaną liczbę wymian zespołów z.k.-e.s.t. (funkcję odnowy) lokomotywy
SP45, w okresie czasu odpowiadającym przebiegowi 300 000 km, gdy rozkład przebiegu
między uszkodzeniami wymagającymi wymiany z.k.-e.s.t. jest typu wykładniczego
z parametrem

λ

= 2.7

×10

-5

[1/km].

ROZWIĄZANIE:

Korzystamy z równania całkowego:

)

(

)

(

)

(

)

(

t

f

t

H

t

F

t

H

+

=

i po zastosowaniu przekształcenia Laplace’a otrzymujemy:

[

]

[

] [

]

)

(

)

(

)

(

)

(

t

f

t

H

t

H

t

H

+

=

L

L

L

a stosując twierdzenie Borela równanie przyjmuje postać:

[

]

[

] [

] [

]

)

(

)

(

)

(

)

(

t

f

t

H

t

H

t

H

L

L

L

L

+

=

a stąd

[

]

[

]

[

]

)

(

1

)

(

)

(

t

f

t

F

t

H

L

L

L

=

background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

19 z

37


Wyznaczenie przekształceń Laplace’a dla dystrybuanty i funkcji gęstości prawdopodobieństwa
rozkładu wykładniczego.

Dystrybuanta

e

t

F

t

=

λ

1

)

(

[

]

[

]

[ ]

[ ]

s

s

e

e

t

F

t

t

+

=

=

=

λ

λ

λ

1

1

1

1

)

(

L

L

L

L

Funkcja gęstości prawdopodobieństwa

t

e

t

f

=

λ

λ

)

(

[

]

[

]

[ ]

s

s

e

e

t

f

t

t

+

=

+

=

=

=

λ

λ

λ

λ

λ

λ

λ

λ

1

)

(

L

L

L


Podstawiając wartości przekształceń Laplace’a otrzymuje się:

[

]

λ

λ

λ

+

+

=

s

s

s

t

H

1

1

1

)

(

L

a stąd:

[

]

2

)

(

s

t

H

λ

=

L

background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

20 z

37


Po dokonaniu odwrotnego przekształcenia Laplace’a otrzymuje się:

t

s

s

t

H

-

-

=

⎥⎦

⎢⎣

=

⎥⎦

⎢⎣

=

λ

λ

λ

2

1

2

1

1

)

(

L

L

Po podstawieniu danych liczbowych otrzymuje się:

9

1

,

8

10

0

,

3

10

7

,

2

)

10

0

,

3

(

5

5

5

=

×

×

=

×

H


background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

21 z

37

Przykład 2 zastosowania funkcji odnowy


Ile potrzeba co najmniej zespołów wymiennych zestaw kołowy – elektryczny silnik

trakcyjny (z.k.-e.s.t.) dla jednej lokomotywy spalinowej na okres czasu odpowiadający
przebiegowi t = 300 000 km, jeżeli rozkład przebiegu w kilometrach między uszkodzeniami
powodującymi konieczność wymiany zespołu jest typu wykładniczego o parametrze

λ = 2,7 10

-5

.

Przyjąć niezależność i jednorodność rozkładu przebiegu między kolejnymi uszkodzeniami

i wymianami.

Obliczenia przeprowadzić dla prawdopodobieństwa

α = 0,05 zdarzenia, że w okresie czasu

odpowiadającym przebiegowi 300 000 km wystąpi więcej uszkodzeń niż najmniejsza liczba n
spełniająca nierówność:

α

)

(t

F

n


background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

22 z

37









Dla t = 300 000 km


















1

• • •

• • •

P(

X

t

n

)

P(X

t

≥ 0)

P(X

t

= i)

P(X

t

i–3)

P(X

i–4)

t











i = ?

α

)

(t

F

i

aby

Poszukiwane jest takie

Liczba uszkodzeń (odnów) n

P(X

t

i) = F

i

(t)

α

= 0,05

i

− 4

i

− 3

i – 2

i

− 1

i

• • •

• • •

0

background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

23 z

37

)

(

)

(

)

(

1

t

f

t

F

t

F

n

n

=


[

] [

] [

]

)

(

)

(

)

(

1

t

f

t

F

t

F

n

n

L

L

L

=

,...

3

,

2

dla

=

n


= 2

dla n

[

] [

] [

]

)

(

)

(

)

(

1

2

t

f

t

F

t

F

L

L

L

=

[

] [

] [

]

)

(

)

(

)

(

2

t

f

t

F

t

F

L

L

L

=

= 3

dla n

[

] [

] [

]

)

(

)

(

)

(

2

3

t

f

t

F

t

F

L

L

L

=

[

]

[

] [

]

2

3

)

(

)

(

)

(

t

f

t

F

t

F

L

L

L

=

= 4

dla n

[

] [

] [

]

)

(

)

(

)

(

3

4

t

f

t

F

t

F

L

L

L

=

[

]

[

] [

]

3

4

)

(

)

(

)

(

t

f

t

F

t

F

L

L

L

=

= 5

dla n

[

] [

] [

]

)

(

)

(

)

(

4

5

t

f

t

F

t

F

L

L

L

=

[

]

[

] [

]

4

5

)

(

)

(

)

(

t

f

t

F

t

F

L

L

L

=

−1

dla n

[

] [

] [

]

)

(

)

(

)

(

2

1

t

f

t

F

t

F

n

n

L

L

L

=

[

]

[

] [

]

2

1

)

(

)

(

)

(

=

n

n

t

f

t

F

t

F

L

L

L

n

dla

[

] [

] [

]

)

(

)

(

)

(

1

t

f

t

F

t

F

n

n

L

L

L

=

[

]

[

] [

]

1

)

(

)

(

)

(

=

n

n

t

f

t

F

t

F

L

L

L


[

]

[

] [

]

1

)

(

)

(

)

(

=

n

n

t

f

t

F

t

F

L

L

L

background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

24 z

37

Dystrybuanta i funkcja gęstości prawdopodobieństwa rozkładu wykładniczego

t

e

t

F

=

λ

1

)

(

0

dla

t

t

e

t

f

=

λ

λ

)

(

0

dla

t

Transformaty Laplace’a dystrybuanty i funkcji gęstości prawdopodobieństwa rozkładu
wykładniczego

[

]

[

]

[ ]

[ ]

s

s

e

e

t

F

t

t

+

=

=

=

λ

λ

λ

1

1

1

1

)

(

L

L

L

L

[ ]

[

]

[ ]

s

s

e

e

t

f

t

t

+

=

+

=

=

=

λ

λ

λ

λ

λ

λ

λ

λ

1

)

(

L

L

L


Na tej podstawie


[

]

[

] [

]

1

)

(

)

(

)

(

=

n

n

t

f

t

F

t

F

L

L

L

[

]

1

1

1

)

(

+

+

=

n

n

s

s

s

t

F

λ

λ

λ

L

[

]

1

1

)

(

)

(

)

(

+

+

=

n

n

n

s

s

s

t

F

λ

λ

λ

λ

L

[

]

1

1

)

(

)

(

)

(

+

+

=

n

n

n

s

s

s

t

F

λ

λ

λ

λ

L

[

]

n

n

n

s

s

t

F

)

(

)

(

+

=

λ

λ

L

background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

25 z

37

[

]

n

n

n

s

s

t

F

)

(

)

(

+

=

λ

λ

L

Poszukiwanie

)

(t

F

n

transformaty odwrotnej funkcji

+

n

n

s

s

)

(

1

λ

λ

L


Aby znaleźć transformatę odwrotną funkcji (funkcja nie występuje w tablicach transformat
Laplace’a podstawowych funkcji) zostanie ona rozłożona na ułamki proste:


n

n

n

n

n

n

s

B

s

B

s

B

s

B

s

A

s

s

)

(

)

(

)

(

)

(

1

1

2

2

1

λ

λ

λ

λ

λ

λ

+

+

+

+

+

+

+

+

+

=

+

L

a stąd

0

1

1

2

2

1

1

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

λ

λ

λ

λ

λ

λ

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

=

s

s

B

s

s

B

s

s

B

s

s

B

s

A

n

n

n

n

n

n

L

Po zastosowaniu formuły na rozwinięcie dwumianu Newtona postaci:

(

)

=

=

+

n

r

r

r

n

n

b

a

r

n

b

a

0

background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

26 z

37


otrzymuje się:

0

1

1

2

2

1

1

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

λ

λ

λ

λ

λ

λ

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

=

s

s

B

s

s

B

s

s

B

s

s

B

s

A

n

n

n

n

n

n

L

(

)

=

=

+

n

r

r

r

n

n

b

a

r

n

b

a

0


+

⎛ −

+

=

=

=

1

0

1

1

0

1

n

r

r

r

n

n

r

r

r

n

n

s

r

n

s

B

s

r

n

A

λ

λ

λ

+

+

+

⎛ −

+

=

=

=

0

0

0

1

0

1

1

2

0

2

2

0

1

2

r

r

r

n

r

r

r

n

n

r

r

r

n

s

r

s

B

s

r

s

B

s

r

n

s

B

λ

λ

λ

L

Wprowadźmy zmienną s znajdującą się przed nawiasami kwadratowymi pod znak sumy.
Otrzymuje się wtedy postać:

+

⎛ −

+

⎛ −

+

=

=

=

=

2

0

2

2

1

0

1

1

0

2

1

n

r

r

r

n

n

r

r

r

n

n

r

r

r

n

n

s

s

r

n

B

s

s

r

n

B

s

r

n

A

λ

λ

λ

λ

+

+

+

=

=

0

0

0

1

0

1

1

0

1

r

r

r

n

r

r

r

n

s

s

r

B

s

s

r

B

λ

λ

L

background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

27 z

37

+

⎛ −

+

⎛ −

+

=

=

=

=

2

0

2

2

1

0

1

1

0

2

1

n

r

r

r

n

n

r

r

r

n

n

r

r

r

n

n

s

s

r

n

B

s

s

r

n

B

s

r

n

A

λ

λ

λ

λ

+

+

+

=

=

0

0

0

1

0

1

1

0

1

r

r

r

n

r

r

r

n

s

s

r

B

s

s

r

B

λ

λ

L


i ostatecznie:

+

⎛ −

+

⎛ −

+

=

=

=

=

2

0

1

2

1

0

1

0

2

1

n

r

r

r

n

n

r

r

r

n

n

r

r

r

n

n

s

r

n

B

s

r

n

B

s

r

n

A

λ

λ

λ

λ


+

+

+

=

=

0

0

1

1

0

2

1

0

1

r

r

r

n

r

r

r

n

s

r

B

s

r

B

λ

λ

L

background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

28 z

37

+

⎛ −

+

⎛ −

+

=

=

=

=

2

0

1

2

1

0

1

0

2

1

n

r

r

r

n

n

r

r

r

n

n

r

r

r

n

n

s

r

n

B

s

r

n

B

s

r

n

A

λ

λ

λ

λ

+

+

+

=

=

0

0

1

1

0

2

1

0

1

r

r

r

n

r

r

r

n

s

r

B

s

r

B

λ

λ

L

Stałe A, B

1

, B

2

, …, B

n-1

, B

n

wyznaczone zostaną na podstawie porównania współczynników

stojących – po obu stronach równania – przy tych samych potęgach zmiennej s. Otrzymuje się
na tej podstawie n+1 następujących równań:

n

s

dla

1.

0

1

0

0

1

0

0

λ

λ

⎛ −

+

=

n

B

n

A

,

−1

dla

n

s

2.

0

2

1

1

1

0

2

1

1

1

0

λ

λ

λ

⎛ −

+

⎛ −

+

=

n

B

n

B

n

A

,

M

1

dla s

n.

+

+

+

=

2

2

1

1

1

2

2

1

1

1

0

n

n

n

n

n

B

n

n

B

n

n

A

λ

λ

λ

0

1

1

0

0

1

1

λ

λ

+

+

+

n

n

B

B

L

,

0

dla s

n+1.

n

n

n

n

A

λ

λ

=

.

background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

29 z

37

n

s

dla

1.

0

1

0

0

1

0

0

λ

λ

⎛ −

+

=

n

B

n

A

,

−1

dla

n

s

2.

0

2

1

1

1

0

2

1

1

1

0

λ

λ

λ

⎛ −

+

⎛ −

+

=

n

B

n

B

n

A

,

M

1

dla s

n.

+

+

+

=

2

2

1

1

1

2

2

1

1

1

0

n

n

n

n

n

B

n

n

B

n

n

A

λ

λ

λ

0

1

1

0

0

1

1

λ

λ

+

+

+

n

n

B

B

L

,

0

dla s

n+1.

n

n

n

n

A

λ

λ

=

.

Rozwiązaniem układu równań są następujące wartości stałych A, B

1

, B

2

, …, B

n-1

, B

n

:

+1

nia

-

r

z

n

1

=

A

1

nia

-

r

z

0

1

0

0

1

0

1

0

λ

λ

⎛ −

+

=

n

B

n

1

1

=

B

2

nia

-

r

z

0

2

1

1

0

2

1

1

1

1

1

0

λ

λ

λ

⎛ −

+

⎛ −

=

n

B

n

n

1

2

λ

=

B

2

3

λ

=

B

,

L

2

1

=

n

n

B

λ

,

1

=

n

n

B

λ

background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

30 z

37

n

n

n

n

n

n

s

B

s

B

s

B

s

B

s

A

s

s

)

(

)

(

)

(

)

(

1

1

2

2

1

λ

λ

λ

λ

λ

λ

+

+

+

+

+

+

+

+

+

=

+

L






n

n

n

n

n

n

s

s

s

s

s

s

s

)

(

)

(

)

(

1

1

)

(

1

1

2

2

1

λ

λ

λ

λ

λ

λ

λ

λ

λ

+

+

+

+

+

+

+

+

+

=

+

L

1

=

A

1

1

=

B

1

2

λ

=

B

2

1

=

n

n

B

λ

1

=

n

n

B

λ



n

n

n

n

n

n

s

s

s

s

s

s

s

)

(

)

(

)

(

1

1

)

(

1

1

2

2

1

λ

λ

λ

λ

λ

λ

λ

λ

λ

+

+

+

+

+

=

+

L


[

]

n

n

n

n

n

s

s

s

s

s

t

F

)

(

)

(

)

(

1

1

)

(

1

1

2

2

1

λ

λ

λ

λ

λ

λ

λ

+

+

+

+

+

=

L

L


background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

31 z

37

W tablicy przekształceń Laplace’a można znaleźć, że:

jeżeli

[ ]

n

s

t

u

)

(

1

)

(

λ

+

=

L

to

)!

1

(

)

(

1

=

n

e

t

t

u

t

n

λ

,

jeżeli

[

]

n

s

n

t

g

)

(

)!

1

(

)

(

λ

+

=

L

to

t

n

e

t

t

g

=

λ

1

)

(

,

tzn.

t

n

n

e

t

s

n

=

+

λ

λ

1

1

)

(

)!

1

(

L


Przekształćmy równanie:

[

]

n

n

n

n

n

s

s

s

s

s

t

F

)

(

)

(

)

(

1

1

)

(

1

1

2

2

1

λ

λ

λ

λ

λ

λ

λ

+

+

+

+

+

=

L

L


Tak aby można było zastosować wskazane wcześniej przekształcenie Laplace’a.
Otrzymuje się zatem co następuje:

[

]

+

+

+

+

=

3

2

2

1

1

0

)

(

!

2

!

2

)

(

!

1

!

1

)

(

!

0

!

0

1

)

(

λ

λ

λ

λ

λ

λ

s

s

s

s

t

F

n

L

n

n

n

n

s

n

n

s

n

n

)

(

)!

1

(

)!

1

(

)

(

)!

2

(

)!

2

(

1

1

2

λ

λ

λ

λ

+

+

+

L

background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

32 z

37

Dokonując odwrotnego przekształcenia Laplace’a mamy:

+

+

+

+

=

3

2

2

1

1

0

1

)

(

!

2

!

2

)

(

!

1

!

1

)

(

!

0

!

0

1

)

(

λ

λ

λ

λ

λ

λ

s

s

s

s

t

F

n

L

+

+

+

n

n

n

n

s

n

n

s

n

n

)

(

)!

1

(

)!

1

(

)

(

)!

2

(

)!

2

(

1

1

2

λ

λ

λ

λ

L

+

+

+

+

=

3

2

2

1

1

0

1

)

(

!

2

!

2

)

(

!

1

!

1

)

(

!

0

!

0

1

)

(

λ

λ

λ

λ

λ

λ

s

s

s

s

t

F

n

L

+

+

+

n

n

n

n

s

n

n

s

n

n

)

(

)!

1

(

)!

1

(

)

(

)!

2

(

)!

2

(

1

1

2

λ

λ

λ

λ

L


a stąd:

t

n

n

t

n

n

t

t

t

n

e

t

n

e

t

n

e

t

e

t

e

t

t

F

λ

λ

λ

λ

λ

λ

λ

λ

λ

λ

+

=

1

1

2

2

2

2

1

1

0

0

)!

1

(

)!

2

(

!

2

!

1

!

0

1

)

(

L

+

=

2

1

1

2

)

(

)!

1

2

(

λ

λ

s

e

t

t

L

+

=

n

t

n

s

n

e

t

)

(

)!

1

(

1

1

λ

λ

L

i ostatecznie:

=

=

1

0

!

)

(

1

)

(

n

r

t

r

n

e

r

t

t

F

λ

λ

background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

33 z

37

Podstawmy wyznaczoną postać funkcji F

n

(t) do nierówności wyjściowej:

α

)

(t

F

n



α

λ

λ

=

1

0

!

)

(

1

n

r

t

r

e

r

t

=

=

1

0

!

)

(

1

)

(

n

r

t

r

n

e

r

t

t

F

λ

λ


a stąd:

α

λ

λ

=

1

!

)

(

1

0

n

r

t

r

e

r

t

t

n

r

r

e

r

t

λ

α

λ

=

)

1

(

!

)

(

1

0

background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

34 z

37

Dane:

5

10

7

,

2

=

λ

5

10

0

,

3

=

t

05

,

0

=

α


Rozwiązanie:

t

n

r

r

e

r

t

λ

α

λ

=

)

1

(

!

)

(

1

0

5

5

10

0

,

3

10

7

,

2

1

0

5

5

)

05

,

0

1

(

!

)

10

0

,

3

10

7

,

2

(

=

e

r

n

r

r

1

,

8

1

0

)

05

,

0

1

(

!

)

1

,

8

(

e

r

n

r

r

=

75

,

3129

!

)

1

,

8

(

1

0

=

n

r

r

r



Poszukujemy najmniejszej wartości n spełniającą powyższą nierówność.

background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

35 z

37

n-1

r

10 11 12 13 14

0

1,000 1,000

1,000

1,000

1,000

1

8,100 8,100

8,100

8,100

8,100

3

88,574 88,574

88,574

88,574

88,574

4

179,361 179,361

179,361

179,361

179,361

5

290,565 290,565

290,565

290,565

290,565

6

392,263 392,263

392,263

392,263

392,263

7

453,905 453,905

453,905

453,905

453,905

8

459,578 459,578

459,578

459,578

459,578

9

413,621 413,621

413,621

413,621

413,621

00

,

2622

!

)

1

,

8

(

10

0

=

=

r

r

r

71

,

2868

!

)

1

,

8

(

11

0

=

=

r

r

r

23

,

3035

!

)

1

,

8

(

12

0

=

=

r

r

r

10

335,033 335,033

335,033

335,033

335,033

11

246,706

246,706

246,706

246,706

12

166,526

166,526

166,526

13

103,759

103,759

14

60,032

Suma

2622,00

2868,71

3035,23

3138,99

3199,02

!!!!!!

99

,

3138

!

)

1

,

8

(

13

0

=

=

r

r

r


Na tej podstawie:


75

,

3129

!

)

1

,

8

(

13

0

=

r

r

r

A więc: (n-1)=13 a stąd n=13+1=

14

background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

36 z

37

Uwaga końcowa


Wynik przeprowadzonych obliczeń wskazuje, że dla zapewnienia ciągłości pracy

lokomotywy, ze względu na uszkodzenia zespołu z.k.–e.s.t., na okres czasu
odpowiadający przebiegowi 300

000 km, trzeba przygotować 14 zespołów

wymiennych, a liczba ta będzie wystarczająca z prawdopodobieństwem (1-

α)=0,95.



Dla t = 300 000 km

1

• • •

• • •

P(

X

t

n

)

P(X

t

≥ 0)

P(X

t

= 14)

P(X

t

≥ 11)

P(X

t

≥ 10)

Liczba uszkodzeń (odnów) n

P(X

t

≥14) = F

14

(t)

α

= 0,05

10

11

12

13

14

• • •

• • •

0










background image

Adam Kadziński

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY

37 z

37

PODSUMOWANIE

MODEL NIEZAWODNOŚCIOWY OBIEKTÓW ODNAWIANYCH

Z ZEROWYM CZASEM ODNOWY


● Modele

niezawodnościowe obiektów odnawianych.

● Sumaryczny czas pracy obiektu i dystrybuanta sumarycznego czasu pracy

obiektu.

● Pojęcie funkcji odnowy.

● Przykład 1 zastosowania funkcji odnowy.
● Przykład 2 zastosowania funkcji odnowy.








Document Outline


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
4 0 Dla TR Sem3 NOT Obiekty odnawiane v1
NiBS 3 Rozklad trojkatny Modele Starzenie obiektow nieodnawianych
budownictwo, czas pracy, PROCES INWESTYCYJNY-ciag czynnosci,który nastepuje od momentu sformulowania
NiBS 2 Modele Starzenie obiektow nieodnawianych
NiBS 3 Rozklad trojkatny Modele Starzenie obiektow nieodnawianych
Przygotowanie obiektu do produkcji energii odnawialnej
Obiekty martyrologii polskiej
CZAS WOLNY(1)
R 6 1 Obiektowy model zapytan
Wykład 6 2009 Użytkowanie obiektu
05 Odwzorowanie podstawowych obiektów rysunkowych

więcej podobnych podstron