Achtung: Die Verfügbarkeit kann unter den stationären Zustand fallen!
Die meisten Systemverfügbarkeitsanalysen beziehen sich auf den stationären Zustand, dh die Verfügbarkeit, zu der das System mit zunehmender Betriebszeit konvergiert. Standardgleichungen zur Berechnung der Verfügbarkeit beziehen sich auf den stationären Zustand (zB EN 61078).
Die Punktverfügbarkeit ist die erwartete Systemverfügbarkeit zu einem bestimmten Zeitpunkt. Während der stationäre Zustand ein guter Indikator für das Systemverhalten ist, ist es wichtig zu fragen:
Gibt es Fälle, in denen die Verfügbarkeit von Systempunkten unter die Verfügbarkeit im eingeschwungenen Zustand fällt?
Die überraschende Antwort lautet JA!
Dies bedeutet, dass eine stationäre Analyse zu einem zu optimistischen Ergebnis führen kann!
Wir verwendeten RBD Monte Carlo Simulationssoftware von BQR verschiedene Systeme zu simulieren und Fälle zu identifizieren, in denen Die Punktverfügbarkeit fällt unter den stationären Zustand:
Der Einfachheit halber wird für alle folgenden Beispiele eine konstante Reparaturrate angenommen.
Block mit nicht exponentieller Fehlerverteilung:
Ein einzelner Block mit einer Weibull-Fehlerverteilung kann eine Punktverfügbarkeit aufweisen, die unter den stationären Zustand fällt:
K aus N mit Kaltreparatur:
Kaltreparatur ist ein Fall, in dem ein fehlerhafter Block nicht mit der Wiederherstellung beginnen kann, während das System in Betrieb ist. K oder mehr Blöcke aus N sind erforderlich, damit das System funktioniert. Die Wiederherstellung beginnt erst, wenn das System ausfällt, dh wenn N-K + 1-Blöcke ausfallen. Während der Wiederherstellung wird das System gestoppt. Die nicht ausgefallenen K-1-Blöcke befinden sich im Standby-Modus. Wenn alle ausgefallenen Blöcke repariert sind, geht das System wieder in Betrieb.
In diesem Fall ist der Betrieb und die Wiederherstellung der Blöcke nicht unabhängig. Eine Blockoperation kann aufgrund eines Fehlers eines Nachbarblocks gestoppt werden.
Die Korrelation zwischen den Blöcken kann zu einer Situation führen, in der die Punktverfügbarkeit unter den stationären Zustand fällt, selbst wenn die Blöcke eine konstante Ausfallrate aufweisen.
Die folgende Abbildung zeigt ein 2 von 3-Modell, bei dem die untergeordneten Blöcke eine konstante Ausfallrate aufweisen:
Jeder untergeordnete Block im K-aus-N-Modell kann in einem von vier Zuständen gefunden werden:
- Betriebs
- Standby (Block ist nicht ausgefallen, wird aber aufgrund eines Ausfalls benachbarter Blöcke gestoppt)
- Fehlgeschlagen (Block fehlgeschlagen, Wiederherstellung jedoch noch nicht begonnen)
- Wiederherstellung
Die folgende Abbildung zeigt die Wahrscheinlichkeit, in jedem Zustand für einen untergeordneten Block des K aus N-Systems zu sein, aus 2:
Standby mit Kaltreparatur:
Standby bedeutet, dass ein primäres Subsystem ausgeführt wird, während eine Sicherung nicht ausgeführt wird. Wenn die primäre Einheit ausfällt, wird die Sicherung in Betrieb genommen.
Standby mit Kaltreparatur bedeutet, dass die Reparatur erst beginnt, wenn sowohl die primäre als auch die Sicherung fehlgeschlagen sind.
Die Primär- und Sicherungseinheiten sind korreliert, und dies kann zu einer Situation führen, in der die Punktverfügbarkeit unter den stationären Zustand fällt, selbst wenn die Einheiten eine konstante Ausfallrate aufweisen.
Die folgende Abbildung zeigt ein Standby-Modell, bei dem die untergeordneten Blöcke eine konstante Ausfallrate aufweisen:
Jeder untergeordnete Block im Standby-Modell befindet sich in einem von vier Zuständen (ähnlich dem K-aus-N-Modell mit Kaltreparatur).
Die folgenden Abbildungen zeigen die Wahrscheinlichkeit, in jedem Zustand für die Primär- und Backup-Einheiten zu sein:
Die Abbildungen 5 und 6 zeigen das unterschiedliche Verhalten der Primär- und Standby-Einheiten.
Die primäre Einheit beginnt im Betriebsmodus, während der Standby-Modus im Standby-Modus beginnt.
Schlussfolgerungen
Es gibt Fälle, in denen die Punktverfügbarkeit unter den stationären Zustand fällt.
Mithilfe der Monte-Carlo-Simulation können diese Fälle identifiziert und eine zu optimistische Verfügbarkeitsanalyse verhindert werden.
