ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ» Согласовано Утверждаю _____________________________ Руководитель ООП по направлению 221700 профессор Литвинов Б.Я. ___________________________ Зав. кафедрой метрологии и управления качеством профессор Литвинов Б.Я. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «ОСНОВЫ НАДЕЖНОСТИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ» Направление подготовки: 221700 Стандартизация и метрология Профиль подготовки: «Метрология и метрологическое обеспечение» Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная Составитель: доц. Сытько И.И. Санкт-Петербург 2012 Составитель: доц. И.И. Сытько Научный редактор: проф. И.Ф. Шишкин 1. Цели и задачи дисциплины: целью изучения дисциплины «Основы надежности средств измерений» является приобретение студентами знаний по основным вопросам теории надежности, формированием практических навыков по применению математического аппарата для анализа надежности средств измерений, умение самостоятельно решать поставленные задачи по оценки показателей надежности при проектировании, производстве и эксплуатации средств измерений. Задачи дисциплины – получение теоретических знаний и практических навыков по основным вопросам теории надежности, обучение студентов способам оценки показателей надежности средств измерений на этапе проектирования, производства и эксплуатации, которые обеспечивают в будущем их квалифицированное участие в многогранной деятельности по профилю подготовки «Метрология и метрологическое обеспечение». 2. Место дисциплины в структуре ООП: дисциплина Б2.ДВ2 «Основы надежности средств измерений» относится к циклу профессиональных дисциплин и изучается студентами в течение 7 семестра. Для изучения дисциплины студент должен обладать знаниями по дисциплинам «Математика», «Информатика», «Физика», «Метрология, ч.1. Общая теория измерений», «Электротехника и электроника», «Методы и средства измерений, испытаний и контроля» устанавливаемыми ФГОС ВПО по направлению «Стандартизация и метрология». Дисциплина относится к циклу Б.2 (профессиональный цикл) и является предшествующей для выполнения выпускной квалификационной работы. 3. Требования к результатам освоения дисциплины: Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций: профессиональных: принимать участие в моделировании процессов и средств измерений, испытаний и контроля с использованием стандартных пакетов и средств автоматизированного проектирования (ПК-19); принимать участие в работах по расчету и проектированию деталей и узлов разрабатываемых средств измерений, испытаний и контроля в соответствии с техническими заданиями и использованием стандартных средств автоматизации проектирования (ПК-23); В результате изучения дисциплины студент должен: Иметь представление: о проблемах повышения надежности средств измерений и пути их решения при проектировании, производстве и эксплуатации. Знать: основные понятия и определения надежности; показатели безотказности, ремонтопригодности, долговечности и сохраняемости; факторы, влияющие на надежность средств измерений; методы повышения надежности; методы определения показателей надежности; пути обеспечения надежности средств измерений; модели законов распределения вероятности. Уметь: оценивать показатели надежности проектируемых средств измерений; оценивать показатели безотказности при наличии резервирования; определять вероятность метрологического отказа; применять современные информационные технологии для оценки надежности средств измерений. Владеть: методами оценки показателей надежности средств измерений; методами повышения надежности средств измерений; 4. Объем дисциплины и виды учебной работы Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц. Вид учебной работы Всего Семестры часов 7 72 72 Аудиторные занятия (всего) В том числе: Лекции Практические занятия (ПЗ) Семинары (С) Лабораторные работы (ЛР) Самостоятельная работа (всего) В том числе: Курсовой проект (работа) Расчетно-графические работы Контрольные работы Реферат Другие виды самостоятельной работы Подготовка к практическим занятиям Работа с литературой Подготовка к сдаче экзамена Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) Общая трудоемкость час зач. ед. 36 36 - - 36 36 36 36 72 18 18 36 36 180 180 5 - 36 72 18 18 36 экзамен 5. Содержание дисциплины 5.1. Содержание разделов дисциплины № Наименование п./п. раздела дисциплины 1. Содержание раздела Элементы теоОсновные термины и понятия надежности. Вирии надежности ды и классификация отказов. Показатели безотказсредств измере- ности неремонтируемых объектов: вероятность безний отказной работы; интенсивность отказов; средняя наработка до отказа; плотность распределения вероятности наработки до отказа. Связь показателей безотказности. Показатели безотказности элементов при различных законах распределения. 2. Надежность комплектующих элементов Показатели безотказности ремонтируемых объектов: параметр потока отказов; наработка на отказ; вероятность безотказной работы. Показатели восстанавливаемости ремонтируемых объектов: плотность распределения времени восстановления; вероятность восстановления в заданное время; среднее время восстановления. Показатели долговечности: срок службы; гамма-процентный срок службы; ресурс; назначенный ресурс; гамма-процентный ресурс. Показатели сохраняемости: срок сохраняемости; средний срок сохраняемости; гаммапроцентный срок сохраняемости. Комплексные показатели надежности: коэффициент готовности; коэффициент оперативной готовности; коэффициент технического использования; коэффициент простоя. Краткая характеристика надежности элементов. Влияние надежности элементов на надежность объектов. Учет влияния на надежность элементов электрического режима и условий работы. 3. 4. 5. 6. Расчет надежности средств измерений на этапе проектирования и испытаний Оценка показателей надежности проектируемых средств измерений по внезапным отказам. Расчет показателей надежности средств измерений на этапе проектирования с учетом коэффициентов электрической нагрузки и условий работы элементов. Оценка и контроль надежности средств измерений по данным испытаний. Надежность программного обеспечения. Метрологическая Метрологические отказы, причины возникновенадежность ния и закономерности проявления. Вероятность средств измере- метрологического отказа. Наработка на метрологиний ческий отказ. Частота метрологических отказов. Коэффициент метрологических отказов. Коэффициент использования средств измерений. Оценка надежности средств измерений по метрологическим отказам. Назначение и корректировка межповерочных интервалов. Порядок определения межповерочных интервалов средств измерений. Параметрическая Параметрическая надежность и функциониронадежность объ- вание объектов. Причины, обуславливающие появектов ление постепенных отказов. Оценка надежности объектов по постепенным отказам. Пути обеспечения параметрической надежности объектов на этапе проектирования. Использование вероятностных моделей старения параметров объектов и элементов. Точность и стабильность параметров. Методы анализа точности выходных параметров. Определение производственного допуска. Определение эксплуатационных допусков. Прогнозирование технического состояния элементов и объектов. Понятие прогнозирования и его классификация. Моделирование надежности объектов. Методы повыПонятие эксплуатационной надежности. Факшения надежно- торы, влияющие на надежность объектов. Общая сти объектов характеристика методов повышения надежности объектов. Теоретическое обоснование тренировки как метода снижения интенсивности отказов элементов. Резервирование как метод повышения надежности. Постоянное резервирование. Общее постоянное резервирование. Постоянное раздельное резервирование. Резервирование замещением. Резервирование замещением в ненагруженном режиме. Резервирование замещением в облегченном режиме. Резервирование замещением в нагруженном режиме. Учет надежности переключающих устройств. Скользящее резервирование в нагруженном режиме. Вероятность безотказной работы объекта при наличии резервирования. 5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами № Наименование № № разделов данной дисциплины, необходип./п. обеспечиваемых мых для изучения обеспечиваемых (последую(последующих) щих) дисциплин дисциплин 1 2 3 4 5 6 1. Выпускная квалификационная работа + + 5.3. Разделы дисциплин и виды занятий № Наименование раздела дисци- Лек п./п. плины ц. 1. 2. 3. Элементы теории надежности 10 средств измерений Надежность комплектующих 2 элементов Расчет надежности средств на 8 этапе проектирования и испытаний + + Прак Лаб. т. зан. зан. 12 + Семин + СР С 22 Всего час. 44 2 4 8 8 16 32 Метрологическая надежность средств измерений Параметрическая надежность объектов Методы повышения надежности объектов Итого: 4. 5. 6. 6 6 12 24 6 4 10 20 4 4 8 16 36 36 72 144 6. Лабораторный практикум не предусмотрен учебным планом и основной образовательной программой 7. Практические занятия (семинары) № № раздела п./п. дисциплины 1. 1 2 1 3. 1 4. 1 5. 1 6. 7. 1 2 8. 3 9. 3 10. 4 Наименование практических занятий (семинаров) Расчет количественных характеристик безотказности по статистическим данным Построение гистограммы интенсивности отказов элементов по статистическим данным Расчет показателей безотказности элементов при усеченном нормальном законе распределения вероятности Расчет показателей безотказности и восстанавливаемости средств измерений Расчет показателей долговечности и сохраняемости средств измерений Расчет комплексных показателей надежности Расчет влияния на надежность элементов электрического режима и условий работы Расчет показателей надежности проектируемого средства измерения Определение количественных значений характеристик надежности средств измерений по результатам испытаний Расчет метрологической надежности средств измерений Трудоемкость (час.) 2 2 2 2 2 2 2 4 4 2 11. 4 12. 5 13. 5 14. 6 15. 6 Расчет межповерочных интервалов средств измерений Расчет надежности объектов по постепенным отказам Расчет эксплуатационных допусков Расчет показателей безотказности при наличии постоянного резервирования Расчет показателей безотказности при наличии резервирования замещением 4 2 2 2 2 8. Примерная тематика курсовых проектов (работ) Тема курсовой работы: «Расчет показателей надежности средства измерения» 9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины: а) основная литература 1. Острейковский В. А. Теория надежности: Учебник для вузов/ В.А. Острейковский. – М.: Высшая школа, 2003. – 463 с. 2. Черкесов Г. Н. Надежность аппаратно-программных комплексов: Учебное пособие. – СПб.: Питер, 2005. – 479 с. 3. Шишмарев В. Ю. Надежность технических систем: учебник для студентов высших учебных заведений/ В.Ю. Шишмарев. – М.: Издательский центр «Академия», 2010. – 304 с. 4. Половко А.М. Основы теории надежности /А.М. Половко, С.В. Гуров. – 2-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ – Петербург, 2008. – 704 с. б) дополнительная литература 1. Голинкевич Т. А. Прикладная теория надежности. Учебник пособие для вузов.– М.: Высшая школа, 1985. – 167 с. 2. Александровская Л. Н. Современные методы обеспечения безотказности сложных технических систем: Учебник /Л. Н. Александровская, А. П. Афанасьев, А. А. Лисов. – М.: Логос, 2001. – 208 с. 3. Ушаков И. А. Курс теории надежности систем: уч. пособие для вузов / И. А. Ушаков. – М.: Дрофа, 2008. – 239 с. 4. Боровиков С.М. Теоретические основы конструирования, технологии и надежности.– Мн.: Дизайн ПРО, 1998. – 336 с. 5. Метрологическое обеспечение и эксплуатация измерительной техники/Г.П. Богданов, В.А. Кузнецов, М.А. Лотов и др.// Под ред. В.А. Кузнецова. – М.: Радио и связь, 1990. – 240 с. 6. Надежность и эффективность в технике. Справочник в 10 т./Ред. совет: В.С. Авдуевский и др. Т.2. Математические методы в теории надежности и эффективности/Под ред. Б.В. Гнеденко.– М.: Машиностроение, 1987. – 280 с. 7. Широков А.М. Надежность радиоэлектронных устройств. Учеб. пособие для вузов.– М.: Высш. школа, 1972. – 272 с. 8. Большев Л.Н. Таблицы математической статистики/Л.Н. Большев, Н.В. Смирнов.– М.: Наука, 1983. – 416 с. 9. Надежность в технике. Основные понятия, термины и определения. ГОСТ 27.002-89. Издательство стандартов. – 1990. 10. ГОСТ Р 53480-2009. Надежность в технике. Термины и определения. 11. Надежность технических систем. Справочник/Ю.К. Беляев, В.А. Богатырев, В.В. Болотин и др.//Под ред. И.А. Ушакова. – М.: Радио и связь, 1985. – 280 с. в) программное обеспечение: Microsoft Office . г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы: ресурсы Интернет. Библиотеки Библиотека Санкт-Петербургского госуhttp://www.spmi.ru/node/891 дартвенного горного университета Российская государственная библиотека http://www.rsl.ru Российская национальная библиотека http://www.nlr.ru Библиотека Академии наук http://www.rasl.ru Библиотека по естественным наукам РАН http://www.benran.ru Всероссийский институт научной и техниhttp://www.viniti.ru ческой информации (ВИНИТИ) Государственная публичная научноhttp://www.gpntb.ru техническая библиотека Научная электронная библиотека http://elibrary.ru eLIBRARY.RU 10. Материально-техническое обеспечение дисциплины: а) кафедральный компьютерный центр; 11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины: Преподавание дисциплины основано на организации внутри дисциплины и междисциплинарных образовательных модулей, представляющих совокупность теоретических представлений и практических навыков по дидактическим единицам, изложенными в тексте программы во взаимосвязи с последующими и смежными дисциплинами. Теоретические представления студент получает в результате изучения курса лекций и самостоятельного изучения литературных источников (учебников и учебных пособий). Теоретические представления закрепляются в процессе выполнения домашних заданий и самостоятельных работ. Практические навыки студентом приобретаются в ходе выполнения проведения практических занятий и выполнения курсовой работы, рекомендованных программой. Текущий контроль успеваемости и промежуточная аттестация является совокупностью данных по успешности выполнения студентом требований ФГОС ВПО, учебного плана, примерной учебной программы и включает: посещение лекционных, практических занятий; своевременная сдача домашних заданий в соответствии с предоставленным преподавателем графиком выполнения домашних заданий; своевременная сдача и защита курсовой работы в соответствии с предоставленным преподавателем графиком выполнения курсовой работы. Разработчики: кафедра М и УК доцент Сытько И.И. Эксперты: кафедра М и УК профессор Алексеев Г.А. кафедра М и УК доцент Лисин С.К.