Общие представления о сложных системах

Под сложной системой понимают объект, выполняющий заданные функции, который может быть расчленен на элементы, каждый из которых также выполняет определенные функции и находится во взаимодействии с другими элементами. Элементы могут иметь разнообразные выходные параметры, которые с позиции надежности можно разбить на три группы (типа):

Х₁ – параметры, изменение которых с выходом за установленные уровни показателей приводит к потере работоспособности элемента и системы;

Х₂ - параметры участвующие в формировании выходных параметров всей системы, по которым трудно судить об отказе элемента;

Х₃ – параметры, влияющие на работоспособность других элементов аналогично изменению внешних условий работы системы.

Для большей наглядности возможных типов выходных параметров систему из двух элементов (на примере двигателя) можно представить структурной схемой

Рис. 1.

В представленной на рис. 18 схеме для системы питания Х₁ – это пропускная способность топливного жиклера (если жиклер забит и топливо не поступает, то система питания отказывает и отказывает двигатель), Х₂ – это износ топливного жиклера (топливная экономичность автомобиля ухудшается), Х₃ – богатая смесь приводит к перегреву двигателя и затрудняет работу системы охлаждения. В свою очередь плохая работа системы охлаждения приводит к перегреву двигателя и образованию паровых пробок в системе питания – это Х₃ для элемента №2, плохая работа термостата затягивает прогрев двигателя, что приводит к снижению топливной экономичности автомобиля – это Х₂, обрыв ремня приводит к отказу системы охлаждения и отказу автомобиля – это Х₁ для элемента №2.

В реальных сложных системах элементы могут иметь или все три типа выходных параметров или меньше (один или два). Во многом это зависит от степени расчленения системы на элементы. В рассмотренном примере система питания и система охлаждения сами являются сложными системами.

Автомобиль является очень сложной системой, которую можно разбить на большое число элементов. При анализе надежности такой сложной системы ее элементы полезно разделять на группы:

1) Элементы, отказ которых практически не влияет на работоспособность автомобиля (повреждение обивки салона, коррозия крыла). Отказ таких элементов обычно рассматривают изолированно от системы.

2) Элементы, работоспособность которых за рассматриваемый промежуток времени или наработки практически не меняется (для автомобиля, направляемого на уборку урожая, учитывать изменение состояния картера коробки передач не имеет смысла).

3) Элементы, восстановление работоспособности которых не требует значительных затрат времени и, практически, не снижает показателей эффективности работы автомобиля (натяжение ремня вентилятора).

4) Элементы, отказы которых приводят к отказу автомобиля и регламентируют его надежность.

В связи с тем, что функционирование автомобиля связано с выполнением разнообразных задач в неодинаковых условиях эксплуатации, выделение элементов в указанные группы может быть проблематично (отказ стеклоочистителя в сухую хорошую погоду не приводит к отказу автомобиля, а в дождь и слякоть – приводит к отказу).