1
Software pro simulaci okamžité pohotovosti a frekvence poruch
výběrových systémů
Manuál aplikace
Studijní program: B2612 - Elektrotechnika a informatika Studijní obor: 1802R022 - Informatika a logistika
Autor práce: Ondřej Havle
Vedoucí práce: Ing. Jan Kamenický, Ph.D.
Konzultant práce Ing. Jaroslav Zajíček, Ph.D.
2
Obsah
1 Představení software ... 3
2 Základní okno aplikace ... 4
2.1 Popis položek ... 4
2.2 Postup založení projektu ... 5
3 Postup otevření projektu ... 6
4 Vytvoření stromu poruchových stavů ... 7
4.1 Popis položek ... 7
4.2 Postup tvorby stromu poruchových stavů ... 9
5 Vytvořený strom poruchových stavů ... 11
5.1 Popis položek ... 12
5.2 Postup nastavení výpočtu ... 13
6 Výsledný strom poruchových stavů ... 14
7 Výsledný graf nepohotovosti systému ... 15
8 Záložka s tabulkami výsledků a vzorců ... 16
9 Blokový diagram bezporuchovosti ... 17
3
1 Představení software
Tato aplikace je určena pro simulaci okamžité nepohotovosti a frekvence poruch výběrových systémů.
Struktura systémů se zadává pomocí metody stromu poruchových stavů a umož- ňuje transformaci stromu poruchových stavů na blokový diagram bezporuchovosti.
Rozhraní umožňuje zadávat systém, který obsahuje prvky s různými parametry.
Pro výběrový systém K/N pouze existuje omezení na maximální počet větví (prvků) na pět. Zároveň se může každý elementární jev v systému vyskytovat pouze jednou.
Výsledky výpočtů jsou zobrazeny přehledně v tabulkách a v grafu a zároveň aplikace generuje do tabulky vzorce pro výpočet, aby bylo možné zkontrolovat správ- nost kalkulace, a aby bylo možné vzorce exportovat. Pro každý prvek je zároveň vypo- čítána nepohotovost po dosažení ustáleného stavu.
Aplikace ukládá soubory ve formátu XML. A jednotlivé prvky je možné zkon- trolovat přímo v souboru, jelikož jsou zde uloženy ve stromové struktuře přesně tak, jak je následně zobrazuje i aplikace. Ukládání změn probíhá automaticky po každé prove- dené operaci.
U základních událostí se v aplikaci zadávají parametry MTBF – Střední doba provozu mezi poruchami (mean time between failures) a MTTR – Střední doba do opravy (mean time to restoration). Zároveň je možné nastavit, zda se prvek před prove- dením výpočtu nachází v provozuschopném nebo v poruchovém stavu.
Pro výpočet lze definovat délku trvání analýzy (dobu provozu systému). Po pro- vedení výpočtu lze tabulky se vzorci a výsledky exportovat do MS Excel.
4
2 Základní okno aplikace
2.1 Popis položek
1) Základní okno aplikace
2) O aplikaci – obsahuje manuál aplikace
3) Export – zde je možné exportovat strom poruchových stavů a vygenerovaný graf do obrázku ve formátu (*.PNG, *.JPG)
4) Nový projekt – přes tuto položku je možné založit nový projekt. Jediné omezení se týká názvu souboru, který nesmí být pojmenování podle klíčových slov (OR, AND, KN).
5) Otevřít projekt – slouží k otevření již vytvořeného projektu na disku 1
4 5 6
3 2
5 6) Překreslit – tato položka slouží k překreslení všech komponent v případě chyb-
ného zobrazení spojnic prvků v průběhu návrhu (např. při přesouvání prvků) z důvodu zlepšení přehlednosti
2.2 Postup založení projektu
1) Kliknutím na položku Nový v záložce Projekt se zobrazí dialogové okno, kde lze vybrat umístění nového projektu.
2) Zvolí se název projektu, který nesmí být stejný jako klíčová slova (AND, OR, KN).
3) Stiskem tlačítka Uložit (1) dojde k vytvoření nového projektu.
1
6
3 Postup otevření projektu
1) Kliknutím na položku Otevřít v záložce Projekt se zobrazí dialogové okno, kde lze vybrat umístění uloženého projektu.
2) Stiskem tlačítka Otevřít (1) dojde k otevření uloženého projektu.
1
7
4 Vytvoření stromu poruchových stavů
4.1 Popis položek
1) Tlačítko pro provedení výpočtů a vygenerování blokového diagramu bezporu- chovosti, grafu a tabulek
2) Tlačítko pro výběr zálohované struktury K/N, která bude vložena do projektu 3) Tlačítko pro výběr prvku Basic Event (Základní událost), který bude vložen do
projektu
4) Tlačítko pro výběr logického hradla OR (Nebo), které bude vloženo do projektu 5) Tlačítko pro výběr logického hradla AND (A), které bude vloženo do projektu 6) Záložky, kde jsou po provedení výpočtu zobrazeny tabulky, graf a blokový dia-
gram bezporuchovosti
6 5 4 3 2 1
7 8 9
10
8 7) Tlačítko pro odstranění vybraného prvku z formuláře
8) Tlačítko pro pohyb prvkem nebo celo větví stromu po formuláři
9) V této části se zobrazují přehledně všechny prvky stromu poruchových stavů a jejich pozice ve struktuře
10) V tomto poli se zobrazují graficky prvky a jejich propojení až po vrcholovou událost, u každého grafického prvku je zobrazen jeho název generovaný pro- gramem, popis a také výsledek po provedení výpočtu aplikací
9
4.2 Postup tvorby stromu poruchových stavů
1) Vybere se logické hradlo, nebo zálohovaná struktura, která reprezentuje vrcho- lovou událost. V aplikaci je na výběr z:
a. Logické hradlo AND b. Logické hradlo OR c. Zálohovaná struktura K/N
2) Po vybrání hradla nebo zálohované struktury se kurzorem myši klikne do místa, kde se má objekt nacházet.
3) Zobrazí se formulář pro vyplnění parametrů:
a. Logické hradlo AND a logické hradlo OR – u těchto logických hradel se vyplní pouze popis grafického prvku, který se následně zobrazí ve formuláři
b. Zálohovaná struktura K/N – u této zálohované struktury je třeba kromě popisu grafického prvku, zadat také o jakou zálohovanou strukturu se jedná. To znamená, kolik je maximální počet prvků struktury a při kolika nefunkčních prvcích nastane porucha.
4) Po vyplnění všech údajů se tlačítkem Uložit parametry nastaví a uloží do soubo- ru.
5) Následně je grafický prvek zobrazen na formuláři.
10 6) Další hradla, zálohované struktury a základní události se již řadí pod vrcholovou událost. Znamená to, že se vybere grafický prvek, který bezprostředně následuje po vrcholové události, klikne se levým tlačítkem myši na nadřazený grafický pr- vek a poté se opět levým tlačítkem myši klikne na formuláři do místa, kde se má nacházet.
7) Opět se zobrazí formulář pro zadání parametrů. V případě, že se jedná o základní událost, zobrazí se formulář, ve kterém je kromě popisu třeba vyplnit ještě tři pa- rametry a to:
a. MTBF - Střední doba provozu mezi poruchami (mean time between failures)
b. MTTR - Střední doba do opravy (mean time to restoration) c. Prvek funkční / Prvek nefunkční
8) Po stisknutí tlačítka uložit opět dojde k přidání grafického prvku na formulář a k vytvoření spojnice mezi těmito prvky.
9) Pokud je nad libovolným grafickým prvkem proveden dvojklik myši, lze para- metry prvku upravit.
10) Jednotlivé grafické prvky lze také odstranit pomocí tlačítka křížku (7). Po vy- brání tohoto tlačítka a kliknutím levým tlačítkem myši na grafický prvek se zob- razí potvrzovací zpráva o odstranění prvku. Prvek lze odstranit pouze v případě, že se pod ním ve struktuře stromu nenachází žádný jiný grafický prvek.
11) S jednotlivými grafickými prvky nebo s celou větví stromu lze také pohybovat po formuláři pro zajištění lepší přehlednosti. Slouží k tomu tlačítko šipky (8).
Pokud je toto tlačítko vybráno a stiskne se a drží levé tlačítko myši nad grafic- kým prvkem, lze přesunout prvek nebo větev stromu na jiné místo na formuláři.
12) Pokud je strom poruchových stavů kompletní, lze provést výpočet pomocí tlačít- ka Provést výpočet (1).
11
5 Vytvořený strom poruchových stavů
Takto vytvořený strom poruchových stavů lze nyní převést na blokový diagram bezporuchovosti a zároveň vypočítat pravděpodobnost s jakou dojde k vrcholové udá- losti po dosažení ustáleného stavu a také vytvořit graf, vývoje nepohotovosti systému v čase.
12 Po stisku tlačítka Provést výpočet se zobrazí následující formulář, kde je třeba vyplnit parametry výpočtu nepohotovosti výběrového systému.
5.1 Popis položek
1) Interval výpočtu – délka provozu systému v hodinách, tento parametr určuje, jak dlouho má simulace probíhat
2) Délka kroku – jde o hodnotu, která je následně umocňována od první mocniny až do doby kdy dojde k ustálenému stavu, v případě dlouhého intervalu výpočtu by kalkulace trvala příliš dlouho a proto je délka kroku umocňována, aby došlo ke zrychlení výpočtu.
1 2
13
5.2 Postup nastavení výpočtu
1) Po vyplnění všech potřebných parametrů výpočtu a stisknutí tlačítka Vypočti, dojde k provedení kalkulace, vygenerování grafu, tabulek a blokového diagramu bezporuchovosti.
14
6 Výsledný strom poruchových stavů
Po provedení výpočtu je zobrazen strom poruchových stavů s pravděpodobnostmi nepohotovosti jednotlivých prvků po dosažení ustáleném stavu.
Výsledný strom poruchových stavů lze následně exportovat do obrázku typu
*.PNG nebo *.JPG.
15
7 Výsledný graf nepohotovosti systému
V další záložce se zobrazí graf vývoje nepohotovosti systému v čase až do dosa- žení ustáleného stavu. Aplikace zobrazuje pouze časový interval do doby, než dojde k ustálenému stavu z důvodu přehlednosti grafu. Dále se již pravděpodobnost nepoho- tovosti systému s časem nemění.
Graf je možné exportovat do obrázku typu *.PNG nebo *.JPG.
16
8 Záložka s tabulkami výsledků a vzorců
Na této záložce jsou po výpočtu zobrazena zdrojová data grafu vývoje nepoho- tovosti systému v čase (2), kterou lze tlačítkem (3) exportovat do Microsoft Excel.
Dále je zde tabulka hodnot vývoje nepohotovosti systému v čase a tabulka vzor- ců logických hradel nebo zálohové struktury (1) použitých při výpočtu, kterou lze také exportovat pomocí tlačítka (4) do Microsoft Excel pro lepší přehlednost vzorců při kon- trole správnosti výpočtu.
3 4
1 2
17
9 Blokový diagram bezporuchovosti
Na poslední záložce je vygenerován blokový diagram bezporuchovosti, který vychází ze stromu poruchových stavů.
Jsou zde označeny všechny objekty v systému jejich názvem, aby bylo možné porovnat strom poruchových stavů s blokovým diagramem bezporuchovosti.
