450-0323/01 – Reliability and Maintanability of Electrical Systems (SES)

Gurantor departmentDepartment of Cybernetics and Biomedical EngineeringCredits4
Subject guarantorIng. Pavel Klátil, Ph.D.Subject version guarantorIng. Pavel Klátil, Ph.D.
Study levelundergraduate or graduateRequirementOptional
Year2Semesterwinter
Study languageCzech
Year of introduction2003/2004Year of cancellation2009/2010
Intended for the facultiesFEIIntended for study typesFollow-up Master
Instruction secured by
LoginNameTuitorTeacher giving lectures
KLA25 Ing. Pavel Klátil, Ph.D.
Extent of instruction for forms of study
Form of studyWay of compl.Extent
Full-time Credit and Examination 2+2
Combined Credit and Examination 0+12

Subject aims expressed by acquired skills and competences

This subject is aimed on basics of reliability analyses of electrotechnical systems and use of supporting software tools in this area.

Teaching methods

Summary

This subject gives basic orientation in matematic theory of probability, realibility and statistics and further focuses on use of available software in this field.

Compulsory literature:

Billinton,R.-Allan,R.N.:Reliability evaluation of engineering systems. New York, 1983 Geist,R.-Trivedi,K.S.:Reliability estimation of Fault-Tolerant Systems: Tools and Techniques. Computer, July 1990, pp.52-61. Misra,K.B. Reliability Analysis and Prediction - A Metholology Oriented Treatment. Elsevier, 1992. Hoyland,A.-Rausand,M.: Reliability Theory. Models and Statistical Methods. Wiley, New York, 1994. Dhillon,B.S.: Design Reliability. CRC Press 1999.

Recommended literature:

Isograph eventually Relex websides.

Way of continuous check of knowledge in the course of semester

Průběžná kontrola studia: V průběhu studia budou provedeny 2 kontrolní testy znalostí. Při každém z nich může posluchač získat 0 - 20 bodů. Podmínky udělení zápočtu: Pro udělení zápočtu je nutno úspěšně absolvovat oba kontrolní testy, t.j. při každém získat alespoň 5 bodů.

E-learning

Další požadavky na studenta

Prerequisities

Subject has no prerequisities.

Co-requisities

Subject has no co-requisities.

Subject syllabus:

Přednášky: Základy teorie pravděpodobnosti a matematické statistiky. Náhodné jevy a veličiny, definice pravděpodobnosti, pravděpodobnostní a distribuční funkce, charakteristiky náhodných veličin, základní typy rozdělení. Statistický soubor, náhodný výběr, cenzorovaný výběr, charakteristiky statistického souboru, empirické charakteristiky, bodové a intervalové odhady, hladina významnosti, konfidenční interval, počítačová podpora statistické anylýzy. Postupy a metody při zajišťování péče o jakost. Definice pojmu jakost, současné trendy, management jakosti, normy, metody řízení a zlepšování jakosti, metrologie, zkušebnictví, posuzování shody, certifikace, akreditace, zabezpečování spolehlivosti, management spolehlivosti, spolehlivost v širším a užším pojetí, etapy životního cyklu výrobků, nástroje a prostředky managementu spolehlivosti, programy a plány spolehlivosti, význam a podstata analýzy spolehlivosti, náklady životního cyklu LCC (Life Cycle Cost), program růstu bezporuchovosti, související normy. Fyzikální podstata a definice poruchy objektu, druhy poruch, kritérium poruchy, obnovované a neobnovované objekty, kvantifikace spolehlivosti, ukazatele spolehlivosti, odhady charakteristik spolehlivosti, metoda momentů, metoda maximální věrohodnosti, vlivy prostředí a provozních podmínek na intenzitu poruch součástek, predikce spolehlivosti součástek, modely pro orientační výpočty intenzit poruch součástek, normy USA (MIL-HDBK). Ukazatele spolehlivosti dvoustavových neobnovovaných objektů. Pravděpodobnost poruchy, pravděpodobnost bezporuchového provozu, intenzita poruch, střední doba bezporuchového provozu MTTF (Mean Time to Failure), spolehlivostní modely, sériový model, paralelní model, kombinovaný model, analýza pomocí RBD (Reliability Block Diagram), podpůrné výpočetní nástroje. Ukazatele spolehlivosti obnovovaných objektů. Proces obnovy, proud poruch, parametr proudu poruch, střední doba mezi poruchami MTBF (Mean Time Between Failures), ukazatele udržovatelnosti, intenzita opravy, střední intenzita opravy, střední doba opravy, střední doba obnovy, ukazatele pohotovosti a operační pohotovosti, ustálený proces obnovy. Výpočet ukazatelů spolehlivosti systémů s obecnou strukturou, metoda stavových grafů, metoda minimálních cest a hranových řezů. Výpočet ukazatelů spolehlivosti vícestavových systémů. Teorie Markovových procesů, Markovovy modely, Markovova analýza, sestavení matice intenzit přechodů, sestrojení grafu intenzit přechodů, podpůrné výpočetní nástroje. Metody zvyšování spolehlivosti. Statické zálohování, dynamické zálohování, uplatnění poruchového přepínače, majoritní zálohování, systémy K z N, TMR, NMR, duplexní systém, bidublexní systém, hybridní systémy. Simulační (statistické) spolehlivostní modely. Model využívající přímé metody Monte Carlo, princip metody, transformace náhodných čísel do časové oblasti, základní algoritmus, určení chyby získaných odhadů spolehlivostních ukazatelů. Analýza spolehlivosti složitých systémů, induktivní a deduktivní přístup analýzy, metoda FMEA (Failure Mode and Effect Analysis), míra rizika, metoda FMECA (Failure mode, Effect and Criticality Analysis). Další metody analýzy spolehlivosti, metoda FTA (Fault Tree Analysis), metoda ETA (Event Tree Analysis), podpůrné výpočetní nástroje. Provozní spolehlivost. Úloha údržby, zásady sběru dat, zkoušky spolehlivosti, informační systémy spolehlivosti. Základy technické diagnostiky. Model poruchy, diagnostické testy, generování testů, intuitivní zcitlivění cesty, tabulky úplných testů, zkoušeče, mikrodiagnostika, programová diagnostika. Spolehlivost mikroprocesorových systémů. Bezpečnostní kódy, samoopravné kódy, Hammingův kód, cyklický kód, architektura systémů odolných proti poruchám, příklady architektury systémů pro kosmický výzkum, letectví, komunikace, řízení výroby apod. Cvičení: Řešení příkladů z teorie pravděpodobnosti a matematické statistiky. Příklady výpočtu intenzit poruch součástek. Výpočty ukazatelů spolehlivosti neobnovovaných systémů. Výpočty ukazatelů spolehlivosti obnovovaných systémů. Sestavení matice intenzit přechodů a sestrojení grafu intenzit přechodů, příklady Markovových modelů. Sestavení diagnostických testů. Ověření získaných znalostí. Počítačové laboratoře: Statistická analýza s počítačovou podporou. RBD analýza s počítačovou podporou. RBD analýza s počítačovou podporou. FTA analýza s počítačovou podporou. FTA analýza s počítačovou podporou. Markovova analýza s počítačovou podporou. Markovova analýza s počítačovou podporou. Ověření získaných znalostí, udělení zápočtu.

Conditions for subject completion

Full-time form (validity from: 1960/1961 Summer semester)
Task nameType of taskMax. number of points
(act. for subtasks)
Min. number of points
Exercises evaluation and Examination Credit and Examination 100 (100) 51
        Exercises evaluation Credit 40 (40) 0
                Project Project 40  0
        Examination Examination 60 (60) 0
                Written examination Written examination 60  0
Mandatory attendence parzicipation:

Show history

Occurrence in study plans

Academic yearProgrammeField of studySpec.FormStudy language Tut. centreYearWSType of duty
2009/2010 (N2649) Electrical Engineering (2601T004) Measurement and Control Engineering P Czech Ostrava 1 Optional study plan
2009/2010 (N2649) Electrical Engineering (2601T004) Measurement and Control Engineering K Czech Ostrava 1 Optional study plan
2008/2009 (N2649) Electrical Engineering (2601T004) Measurement and Control Engineering P Czech Ostrava 1 Optional study plan
2008/2009 (N2649) Electrical Engineering (2601T004) Measurement and Control Engineering K Czech Ostrava 1 Optional study plan
2007/2008 (N2645) Electrical Engineerong, Communication and Computer Systems (2612T041) Control and Informatics Systems P Czech Ostrava 2 Optional study plan
2007/2008 (N2645) Electrical Engineerong, Communication and Computer Systems (2612T041) Control and Informatics Systems K Czech Ostrava 2 Optional study plan
2007/2008 (N2649) Electrical Engineering (2601T004) Measurement and Control Engineering P Czech Ostrava 1 Optional study plan
2007/2008 (N2649) Electrical Engineering (2601T004) Measurement and Control Engineering K Czech Ostrava 1 Optional study plan
2006/2007 (N2645) Electrical Engineerong, Communication and Computer Systems (2612T041) Control and Informatics Systems P Czech Ostrava 2 Optional study plan
2006/2007 (N2645) Electrical Engineerong, Communication and Computer Systems (2612T041) Control and Informatics Systems K Czech Ostrava 2 Optional study plan
2006/2007 (N2649) Electrical Engineering (2601T004) Measurement and Control Engineering P Czech Ostrava 1 Optional study plan
2006/2007 (N2649) Electrical Engineering (2601T004) Measurement and Control Engineering K Czech Ostrava 1 Optional study plan
2005/2006 (N2645) Electrical Engineerong, Communication and Computer Systems (2612T041) Control and Informatics Systems P Czech Ostrava 2 Optional study plan
2005/2006 (N2645) Electrical Engineerong, Communication and Computer Systems (2612T041) Control and Informatics Systems K Czech Ostrava 2 Optional study plan
2004/2005 (N2645) Electrical Engineerong, Communication and Computer Systems (2612T041) Control and Informatics Systems P Czech Ostrava 2 Optional study plan
2004/2005 (N2645) Electrical Engineerong, Communication and Computer Systems (2612T041) Control and Informatics Systems K Czech Ostrava 2 Optional study plan
2003/2004 (N2645) Electrical Engineerong, Communication and Computer Systems (2612T041) Control and Informatics Systems P Czech Ostrava 2 Optional study plan
2003/2004 (N2645) Electrical Engineerong, Communication and Computer Systems (2612T041) Control and Informatics Systems K Czech Ostrava 2 Optional study plan

Occurrence in special blocks

Block nameAcademic yearForm of studyStudy language YearWSType of blockBlock owner