2.2 Свойства простейших процессов
Среди Марковских процессов важное практическое значение имеет так называемый простейший или Пуассоновский поток событий, который обладает 3-мя важными свойствами:
1. Стационарность;
2. Отсутствие последействия;
3. Свойство ординарности.
Это свойство состоит в том, что вероятность попадания того или иного числа событий на участки времени длиной
зависит только от длины этого участка и не зависит от того, где именно но оси расположен этот участок.Это означает, что интенсивность или плотность потока отказов для простейшего потока является величиной постоянной.
, . (30)Для первого и второго случаев стабилизация потока отказов происходит с определённого момента времени, для третьего случая – на каждом интервале. Поэтому такой поток событий считается стационарным.
Для стационарного потока число событий за интервал
в общем виде определяется: . (31)Пример: По данным наблюдений наработка до первого отказа подвески автомобиля МАЗ-509, работающего в тяжёлых условиях, составляет
=7 тыс. км. Коэффициент восстановления ресурса после ремонта =0,47. =250 км, =40 автомобилей.Определить число отказов подвески автомобилей МАЗ-509, поступающих на посты ремонта за сутки.
Отсутствие последействия
Состоит в том, что вероятность появления того или иного числа отказов в любом промежутке времени
не зависит от появления событий в предшествующий момент времени.Свойство ординарности
Состоит в том, что вероятность попадания на элементарный отрезок времени
двух или более событий одновременно мало вероятно по сравнению с появлением одного события.Поток событий, у которого выполняются все три условия, называется простейшим или Пуассоновским.
На практике суммирование 6-8 элементарных потоков приводит к образованию простейшего или близкого к нему потока событий.
Для простейшего потока вероятность возникновения определяемого числа отказов в течение времени tопределяется по закону Пуассона:
где
- параметр потока отказов; - число отказов; - времяМожно принять
ч, тогда - среднее число отказов за 1ч, . (33)В ранее рассмотренном примере было установлено, что в среднем в смену на посты ремонта будет поступать 3 отказа подвески автомобиля. Но т.к. отказы по отдельным автомобилям возникают случайно, то фактическое число отказов будет отличаться от среднего. Используя формулу Пуассона, определим вероятность возникновения различного числа отказов:
, , , , , , , , .Рисунок 4. Вероятность возникновения отказов
Из рисунка 4 видно, что при среднем числе требований на ремонт = 3, вероятность того, что в некоторые смены число требований меньше среднего, т.е. < 3, будет 42%, равно среднему – 22%, больше среднего – 36%. Следовательно расчёт площадей производственных помещений, оборудования, рабочей силы исходя из средней потребности может вызвать или неполную загрузку оборудования или необходимость ожидания автомобилей в очереди.
В зависимости от стоимости простоя автомобиля в ожидании ремонта, а рабочей силы и оборудования в ожидании автомобилей, требующих ремонта, определяют оптимальную пропускную способность постов, участков, цехов ТО и Р. Эта задача решается с использованием теории массового обслуживания.
Характерным признаком закона Пуассона является равенство среднего и дисперсии:
. (34)Коэффициент вариации:
. (35)С увеличением среднего числа отказов, поступающих на посты, коэффициент вариации сокращается, и закон распределения становиться более симметричным, что благоприятно сказывается на организации ТО и Р автомобилей:
среднее число отказов 1 2 3 4 5 9 25
коэффициент вариации 1 0,71 0,58 0,50 0,45 0,30 0,22
Следовательно, централизация ТО и Р, которая приводит к увеличению программы работ, является одним из направлений совершенствования технической эксплуатации автомобилей.
2.3 Циклические процессы
Если в Марковском процессе с непрерывным временем дискретные состояния связаны между собой в одно кольцо и имеют односторонние переходы, то такой процесс называется циклическим.
Рисунок 5. Циклический процесс: S1 – автомобиль исправен и работает; S2 – автомобиль ожидает ремонта; S3 – автомобиль находится в ремонте; S4 – автомобиль исправен и ожидает работы после ремонта.
Плотности вероятностей перехода из одного состояния в другое
односторонние.Для предельных вероятностей:
. (36)При переходе из 1-го состояния во 2-е:
; (37)при переходе из 2-го в 3-е:
; (38)при переходе из 3-го в 4-е:
; (39)при переходе из 4-го в 1-е:
. (40)Решая эту систему получим:
; (41) ; (42) ; (43)