Lý thuyết độ tin cậy trong thiết kế công trình. [21/4/09]
19/04/2009 22:52
LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY TRONG THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH
PGs, Ts Lê Kiều
Bộ môn Công nghệ, Tổ chức Xây dựng và quản lý dự án.
Trường Đại học Kiến trúc Hà nội
Khái niệm về độ tin cậy
Nghiên cứu về rủi ro, thiếu an toàn cho sản xuất, nghiên cứu về quản lý rủi ro nhằm tìm ra độ tin cậy của phương án sản xuất, kinh doanh hay sự thực hiện một công tác nào đó.
Để đánh giá mức độ an toàn hay khả năng làm việc hiệu quả của một đối tượng nghiên cứu, người ta sử dụng khái niệm độ tin cậy.
Đảm bảo độ tin cậy của hệ thống sản xuất, thiết bị, máy móc hay một hệ thống quản lý là một vấn đề quan trọng. Giải quyết vấn đề này sẽ cho phép giảm tổn thất do ngừng sản xuất, giảm chi phí thay thế, chi phí tài chính phục vụ cho việc duy trì hoạt động, chi phí sửa chữa, giảm ngừng việc trong thời gian sử dụng khai thác. Thiết bị công nghệ có độ tin cậy thấp sẽ đe doạ sự an toàn lao động và đôi khi cả mạng sống con người, đưa đến những hậu quả không lường hết được về mặt kinh tế.
Khi chú ý đến vấn đề độ tin cậy tức là đã thể hiện một trình độ quản trị ở mức phát triển cao.
Để tăng độ tin cậy cần:
- Có sự hợp tác chặt che giữa người sử dụng, khai thác và người thiết kế, sản
xuất các thiết bị hay hệ thống quản lý.
- Phân tích các nguyên nhân chủ yếu, các dạng hư hỏng, các rủi ro tổn thất có thể xảy ra và hậu quả của chúng.
- Phổ biến phương pháp thiết kế tin cậy đối với hệ thống quản lý máy và hệ thống sản xuất.
Cải thiện độ tin cậy sẽ đi liền với việc tăng chi phí thiết kế, chi phí sản xuất đồng thời giảm chi phí sử dụng, khai thác. Mối quan hệ giữa độ tin cậy và các chi phí sán xuất, chi phí sử dụng được thể hiện trong hình sau (hình l.2):
 |
|
Hình 1.2. Mối quan hệ giữa độ tin cậy và các chi phí sản xuất, sử dụng |
Khi nghiên cứu về đồ tin cậy của một hệ thống, người ta thường hay chú ý tới cơ cấu độ tin cậy của hệ thống.
Xét một tổ hợp máy thực hiện một nhiệm vụ sản xuất nhất định, nếu độ tin cậy có thể xét chung cho cả tổ hợp thì coi hệ thống là một tổ hợp máy còn phần tử tử từng máy riêng biệt; Trong trường hợp tổ hợp máy có thể phân biệt thành các cụm khác nhau mà độ tin cậy của từng cụm có ảnh hưởng đến độ tin cậy của cả tổ hợp máy, khi đó khái niệm hệ thống để chỉ bản thân máy đó còn khái niệm phần tử để chỉ từng cụm máy riêng biệt.
Nếu độ tin cậy của các phần tử đồng thời xác định độ tin cậy của hệ thống thì sẽ xác định cơ cấu độ tin cậy. Ví dụ một máy mà độ tin cậy của nó được xác định bằng độ tin cậy của động cơ, hệ thống truyền lực, hệ thống thuỷ lực,...
Trạng thái các phần tử của một hệ thống n phần tử tại một thời điểm nào đó sẽ được biểu thị như một vectơ n chiều nhị phân. Tập hợp vectơ nhị phân được ký hiệu là Bn. Ví dụ một hệ thống tuỳ thuộc vào trạng thái của các phần tử và chỉ có trạng thái phù hợp hoặc trang thái không phù hợp. Mối liên hệ được biểu thị bằng hàm số: F: Bn ® {0,1} và được gọi là cơ cấu độ tin cậy hệ thống.
Cơ cấu độ tin cậy có thể biểu thị dưới dạng giải tích, dưới dạng bảng hoặc dưới dạng sơ đồ khối. Hiểu biết cơ cấu độ tin cậy hệ thống là cần thiết để xác định độ tin cậy của một hệ thống. Trong phân tích độ tin cậy của các máy cơ bản vẽ có hệ thống sản xuất giản đơn thường sử dụng cách biểu thị dưới dạng sơ đồ khối; ngược lại trong trường hợp hệ thống sản xuất phức tạp rất thích hợp dùng mô tả bảng hoặc dưới dạng giải tích.
Một hệ thống sản xuất phức tạp hầu như có thể thực hiện nhiệm vụ khi có ít nhất k phần tử nào đó trong n phần tử là tốt. Các hệ thống phức tạp theo quan điểm độ tin cậy là các cơ cấu dạng “k thuộc những" được ký hiệu (k/n).
Cơ cấu dạng k/n, khi k < n gọi là cơ cấu độ tin cậy - đa chiều, cơ dạng n/n gọi là cơ cấu độ tin cậy - tuần tự, còn cơ cấu dạng 1/n gọi là cơ cấu độ tin cậy song song. Nếu cơ cấu hệ thống sản xuất có dạng k/n thì độ tin cậy của nó sẽ là Pk/n tức là xác suất để hệ thống an toàn sẽ bằng xác suấtt để hệ thống thuộc một trong những trạng thái trong đó có ít nhất k phần tử là an toàn