Основные результаты моделирования и расчетов

 

Основными результатами моделирования и расчетов являются:

1). Логическая ФРС системы в минимальной Дизъюнктивной Нормальной Форме (ДНФ). В зависимости от постановки задачи (содержания и формы СФЦ и ЛКФ) автоматически формируемая ФРС может представлять логические условия безотказности или отказа, безопасности или аварии системы, а также различные уровни реализации этих свойств, включая различные условия риска функционирования.

2). Многочлен расчетной ВФ исследуемого свойства системы.

3) Значения статической (независящей от времени) вероятности реализации заданного критерия функционирования системы (безопасности, риска и т.п.), вычисляемой на основе заданных статических вероятностей реализации элементарных событий.

 

 

Дополнительные результаты моделирования и расчетов

1)Значимость элементов системы, равной абсолютному изменению значения вычисленной системной вероятностной характеристики, при изменении вероятности данного элементарного события от 0 до 1 включительно.

2) Положительный вклад элементов системы, равный абсолютному изменению значения вычисленной системной вероятностной характеристики, при изменении вероятности данного элементарного события от его текущего значения до 1 включительно.

3) Отрицательный вклад элементов системы, равного абсолютному изменению значения вычисленной системной вероятностной характеристики, при изменении вероятности данного элементарного события от его текущего значения до 0 включительно.

Все основные результаты моделирования и расчетов, определяемые ПК АСМ, выводятся на экран монитора и/или сохраняются в файле отчета rezacm . lst.

 

Основные ограничения при моделировании

· Исследуются системы, для которых приемлема гипотеза о независимости в совокупности отказов элементов и неограниченности их восстановлений.

· Учитываются только те стохастические зависимости элементов, которые представляются с помощью аппарата Групп Несовместных Событий (ГНС).

Допустимые значения параметров моделей

· Логические операторы – И, ИЛИ, НЕ;

· Вершины СФЦ – функциональные, фиктивные;

· Номера вершин СФЦ – от 1 до 999;

· Дуги СФЦ – конъюнктивные и дизъюнктивные, прямые и инверсные;

· Предельное число вершин в СФЦ – до 400;

· Значения вероятностей элементарных событий – от 0 до 1 включительно;

· Число Групп Размноженных Вершин  (ГРВ)– неограниченно;

· Число ГНС  – неограниченно.

 

Условия корректности моделирования и расчетов

1) Адекватность разрабатываемых СФЦ составу элементов и логической структуре свойств надежности исследуемого объекта;

2) Правильность определения исходных значений параметров элементов;

3) Допустимость гипотезы о независимости в совокупности элементарных случайных событий, представляемых в СФЦ функциональными вершинами;

4) Возможность представления существующих в исследуемой системе стохастических зависимостей между элементами с помощью аппарата групп несовместных событий;

5) Достаточность ресурсов оперативной памяти и быстродействия ЭВМ для построения моделей и выполнения расчетов. При недостаточности ресурсов оперативной памяти ЭВМ для представления точных математических моделей, автоматически строятся приближенные (усеченные) модели надежности, в результате чего точность вычислений может существенно снизиться.

 

Общий порядок выполнения лабораторных работ

 

При выполнении лабораторных работ, для последовательного выполнения четырёх этапов, предусмотренное ПК АСМ, необходимо:

 

- создать в окне ПК АСМ в графическом виде проект события;

- надписать на экране СФЦ название проекта и вершин;

- отредактировать файлы gb.dat и harel.dat;

- запустить проект;

- задать логический критерий исследования;

- выполнить моделирование и расчеты (статические расчеты);

- поменять цель исследования на противоположную;

- оформить лабораторную работу в виде стандартного отчета, автоматически формируемого ПК АСМ, с построенными схемами СФЦ.

 

Лабораторная работа № 1

Изучение интерфейса пользователя ПК АСМ

 

Цель работы: изучить интерфейс ПК АСМ и познакомиться с технологией работы с  ПК АСМ на учебном примере.

В качестве учебного примера предлагается выполнить разработку проекта события, которое описывается 4-мя вершинами (три вершины функциональные и одна вершина фиктивная) со связями OR и AND и провести его моделирование.

 

Технология работы

 

При работе с ПК АСМ необходимо, чтобы в операционной системе в качестве разделителя десятичной дроби использовалась точка. До начала работы с ПК АСМ необходимо проверить установленный операционной системой вид разделителя десятичной дроби и установить соответствующий.

Включение Комплекса осуществляется с помощью ярлыка ПК АСМ 2001.1размещенного на рабочем столе, а также с помощью ссылки АСМ 2001 1, находящейся в меню Пуск ПК АСМ 2001 1, на исполняемый файл, или включением самого исполняемого файла ACM _2001_1. exe, находящегосяв рабочей папке комплекса по адресу C :\ Documents and Setting \Мои документы\ ACM 2001.1\ ACM _2001_1. exe .

Рис. 1. Основное окно интерфейса пользователя ПК АСМ

 

После включенияПК АСМ на экране монитора появляется окно с общим наименованием "Программный комплекс автоматизированного структурно-логического моделирования". Окно предназначено для графического ввода новой или вызова и корректировки ранее разработанной СФЦ системы. После ввода графа СФЦ, экран приобретает вид, аналогичный рис. 1.

Работа пользователя с окном ввода СФЦ обеспечивается главным меню и быстрыми кнопками панели инструментов, расположенными в верхней части основного окна интерфейса пользователя (см. рис. 1).

 

Строка главного меню

Схема:

Новая – открывается новое рабочее поле для графического ввода СФЦ;

Открыть – выводится стандартное дилоговое окно открытия ранее подготовленного

файла СФЦ (с расширением  . sfc);

Сохранить – выполняется операция сохранения СФЦ, находящейся в рабочем поле

графического ввода (если имя ранее уже было задано);

Сохранить как – выводится стандартное дилоговое окно сохранения СФЦ, находящейся

в рабочем поле графического ввода, под новым именем;

Загрузитькартинку – выводится стандартное окно открытия ранее подготовленного

файла фоновой картинки для текущего рабочего поля графического ввода СФЦ;

Выбор/созданиерабочейпапки – выводится стандартное дилоговое окно выбора или

создания рабочей папки, куда по умолчанию будут размещаться все промежу-точные и результирующие файлы в процессе автоматизированного моделирования

РазмерокнавводаСФЦ – выводится специальное диалоговое окно изменения размеров

рабочего поля графического ввода СФЦ;

Выйти– завершение работы ПК АСМ.

 

Настройка:

Вида вершин СФЦ – выводится специальное диалоговое окно изменения внешнего вида,

размеров и окраски вершин, ребер и общего фона СФЦ;

Размеров окна ввода СФЦ – выводится специальное диалоговое окно изменения размеров

рабочего поля графического ввода СФЦ. Максимальные размеры окна ввода СФЦ могут достигать 1800´2400 пикселей (примерно 6 экранов монитора);

 

Окно моделирования:

Запуск ПК – включение (после ввода СФЦ и параметров элементов) системы

автоматизированного моделирования и расчетов, которая имеет специальное окно

автоматизированного моделирования и расчетов интерфейса пользователяю.

 

Справка:

О программе – выводит краткую справку о ПК АСМ.

Р у ководство оператора – включает справочную систему.

Панель инструментов

Панель инструментов Окна ввода СФЦ содержит 15 быстрых кнопок (см. рис.1). Их основное назначение следующее:

Новая сеть.  Открывает новое рабочее поле для графического ввода СФЦ;

Открыть .  Выводит стандартное дилоговое окно открытия ранее подготовленного графа СФЦ (файл с расширением .sfc);

Сохранить .  Выполняет операцию сохранения СФЦ, находящейся в рабочем поле графического ввода (если имя ранее уже было задано);

Перемещение вершин.  Включением кнопки можно перемещать по рабочему полю любую вершину СФЦ и тект, захватив и перетаскивая объект левой клавишей мыши;

Функциональная вершин а.  – после нажатия этой кнопки стрелку указателя мыши надо устанавливить в нужное место рабочего поля графического ввода СФЦ и выполнить одиночный клик левой клавишей. В этом месте появится символ новой функциональной вершины разрабатывамого графа СФЦ. Сразу после этого автоматически включается (активизируется) кнопка "Перемещение вершин", чем обеспечивается возможность перетаскивания вершин в любое место рабочего поля. Для установки в граф следующей вершины необходимо снова нажать кнопку "Функциональная вершина";

Фиктивная вершин а  – эта кнопка работает аналогично кнопке "Функциональная вершина", но в граф устанавливаются фиктивные вершины СФЦ;

Ребро .  – после включения эта кнопка запоминается. Для построения ребра надо левой клавишей сделать один клик на вершине, откуда ребра должны исходть. Затем переместить указатель мыши (за ним будет протягиваться линия-указатель направления) на ту вершину, куда ребро дожно заходить и сделать один клик левой клавишей. Рядом с указателем мыши появится панель с изображениями четырех вариантов ребер (дизъюнктивная прямая, конъюнктивная прямая, дизюнктивная инверсная, конъюнктивная инверсная). Надо выбрать указателем мыши один из этих вариантов и сделать клик левой клавишей. Между двумя выбранными вершинами будет установлено указанное ребро. Далее можно выбрать следующую заходящую вершину и повторить последние действия. Для прекращения связи с выбранной исходящей вершиной надо нажать на клавиатуре клавишу "Esc". Далее можно выбирать новые исходящие вершины и строить из них нужные ребра до тех пор, пока клавиша "Ребро" не будет отжата.

Пояснительный текст .  – после нажатия этой клавиши указатель мыши надо установить в то место рабочего поля, гда планируется разместить пояснительный текст и сделать один клик. Появится специальная панель редактора, с помощью которого осуществляется подготовка пояснительного текста. После ввода и форматирования текста на панели редактора нажимается клавиша ОК, после чего текст помещается в указанное место рабочего поля. Переместить и более точно установить текст можно после нажатия кнопки "Перемещение вершин" стандартным перетаскиванием.

Запуск ПК .  – данная кнопка становится активной, если информация об СФЦ была считана из ранее подготовленного файла (см. пункт ) и введены рабочие файлы Gb . dat и Harel . dat (см. пункты ). Тогда, нажатие этой кнопки эквивалентно включению пункта главного меню: "Окно моделирования.Запуск ПК" (см. раздел "Строка главного меню"), т.е. включается режим автоматизированного моделирования и расчетов.

Просмотр файла СФЦ .  – данная кнопка позволяет вывести на экран кодовую таблицу внутримашинного представления формируемой СФЦ, которая затем сохраняется в специальном файле, со стандартным именем Gb . dat . В первой строке данной таблицы указаны основные параметры СФЦ: N – общее сисло вершин, N 1 – максимальное число дуг (ребер), заходящих в одну из вершин СФЦ, H – число функциональных вершин (элементов, исходных событий), N 2 – заданная, максимальная размерность автоматически формируемых логических функций и многочленов расчетных вероятностных функций исследуемой системы, F – отладочный параметр Комплекса.

Данная таблица и файл Gb . dat не подлежат корректировке. Используется только кнопка "Записать" для выполнения операции сохранения файла Gb . dat подготовренного с помощью графического редактора СФЦ системы. Исключение составляет только параметр N 2. Значение этого параметра определяет важную характеристику процесса моделирования (максимальный размер автоматически формируемых математических моделей) число конъюнкций логической ФРС и число одночленов в многочлене ВФ. По умолчанию значение параметра N2 составляет 10000 слагаемых. Однако это значение может быть изменено пользователем (уменьшено или увеличено).

Просмотр файла параметров .  – данная кнопка позволяет вывести на экран кодовую таблицу значений параметров всех элементов (функциональных вершин) разрабатываемой СФЦ системы. После записи значений параметров элементов в кодовую таблицу, они сохраняются в стандартном файле параметров Harel.dat :

· в первом столбце (номер вершины, элемента) указаны номера функциональных вершин, представляющих в СФЦ дерева отказов элементы и исходные события заправочной операции;

· во втором столбце (вероятность свершения события) введены статические вероятности свершения событий, которые представлены функциональными вершинами СФЦ (элементами системы).

· в третий столбец (средняя наработка до отказа [год] ) вносятся значения средней наработки до отказа элемента, выражннная в годах;

· в четвертый столбец (среднее время восстановления [час]) вносятся значения среднего времени восстановления элементов в часах (если элемент не восстанавливаемый записывается код "-1");

Остальные столбцы с 5-го по 8 кодовой таблицы файла Harel.dat, используются и при статических и при вероятностно-временных расчетах:

· в пятый столбец (признак несовместности (ГНС)) записывается "0" если элемент независимый, или установленный пользователем номер группы несовместных событий, к которой относится данный элемент системы (ограничение: в ПК АСМ вероятности событий элементов ГНС задаются только статическими, т.е. указываются в столбце 2 таблицы);

· в шестой столбец (Код закона) записывается либо 0, указывает, что в расчетах используется статический вероятностный параметр элемента, либо 1, указывает, что в расчетах используется вероятностно-временной параметр элемента, вычисляемый по экспоненциальному закону распределения времени безотказной работы;

· в седьмой столбец (собственное время работы [час]) записывается собственное работное время элемента в часах, если оно не превышает заданного времени Т работы (наработки) всей системы и включен независимый переключатель "Учет времени работы элементов" (по умолчанию данный параметр устанавливается равным "-1" – признак не учета собственного времени работы элемента);

· в восьмой столбец (Кратность элемента) по умолчанию записывается "1" (обычный одиночный элемент), если кратность задана положительным целым "+n", то это конъюнктивная группа (последовательное соединение, логическая связка И) из n однотипных элементов, если кратность задана отрицательным целым "–n", то это дизъюнктивная группа (параллельное соединение, связка ИЛИ); признак кратности существенно упрощает построение СФЦ систем, в которых имеют место большое количество последовательно или параллельно соединенных однотипных элементов;

· в последний столбец (описание события и выходной функции элемента) могут записываться наименования или описания элементов и связанных с ним событий).

В кодовой таблице файла параметров Harel.dat все параметры могут устанавливаться в ходе постановки задачи и ввода (или корректировки) значений параметров элементов. После подготовки и ввода параметров в таблицу необходимо:

· записать параметры в файл формируемой СФЦ системы. Для этого надо нажать кнопку СФЦ окна;

· сохранить записанные параметры в файле Harel.dat нажатием кнопки Записать;

· еще раз сохранить эти данные в файлах самой СФЦ, с помощью меню.

 

Схема. Сохранить (или Сохранить как ) или (предварительно "щелкнув"

указателем на любой вершине графа СФЦ) кнопкой Сохранить. Только тогда измененные параметры элементов будут сохранены в файлах СФЦ системы.

Перемещение формы .  – после нажатия этой клавиши становится возможным перетаскивание рабочего поля с изображением графа СФЦ по экрану. Иногда это бывает полезно, например, если рабочее поле накрыло еще не сохраненные окна Gb . dat или Harel . dat и они стали недоступны. Для продолжения работы после перемещения рабочее поле надо снова зафиксировать, т.е. отжать кнопку "Перемещение формы".

Изменить размер окна СФЦ . – нажатие этой клавиши выводит на экран специальное диалоговое окно ПК, с помощью которого можно увеличивать (до шести экранов) или уменьшать размеры рабочего поля построения СФЦ системы.

Просмотр файла результатов .  – нажатие данной кнопки выводит на экран окно, в котором отображается текстовый файл rezacm . lst хранения результатов последнего сеанса моделирования и расчетов.

Выход .  – завершет работу ПК АСМ.

 

Контекстные меню

 

       В ПК АСМ реализованы два вида контексных меню: вершин СФЦ и контекстное меню справочных текстов.

1. Контекстное меню функциональной и фиктивной вершины:

· Параметры – выводится диалоговое окно (рис. 2). Оно позволяет задать параметры одного элемента системы, соответствующего данной функциональной вершине СФЦ. Состав вводимых параметров аналогичен списку параметров общей таблицы файла Harel . dat. Новым здесь является только параметр "Размн." (размноженная вершина). При вызове данного окна в него копируются параметры одного выбранного элемента системы, заданные в общей таблице Harel . dat.

Рис. 2. Окно ввода параметров отдельного элемента системы

При нажатии клавиши ОК, установленные в данном окне параметры автоматически переносятся в кодовые таблицы основных рабочих файлов Gb . dat и Harel . dat. В контекстном меню фиктивной вершины данный пункт недоступен.

· Изменить номер –  позволяет принудительно задать новый номер функциональной и фиктивной вершин СФЦ;

· У далить – удаляет из СФЦ данную вершину и все связанные с ней ребра;

· Ц вет фо на – вызывает окно выбора и установки цвета поля вершины;

· Ц вет окантовки – вызывает окно выбора и установки цвета окантовки вершины.

2. Контекстное меню пояснительного текста:

· И зменить текст –  позволяет внести изменения текста пояснительной надписи на рабочем поле с помощью редактора ввода текстов в СФЦ;

· У д алить – удаляет надпись.