<<Назад

Материал взят из сайта http://www.msclub.ce.cctpu.edu.ru/bibl/KTOP/ktop5.htm

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ

В ТЗ на разработку задаются основные показатели надежности: количественные и качественные. Все они должны быть в процессе разработки подтверждены расчетами и испытаниями.
По ГОСТ надежность - это свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя параметры в пределах норм, в течение заданного времени и условиях эксплуатации.
С точки зрения надежности все изделия делятся на 2 вида:

1) невосстанавливаемые т.е. неремонтируемые в эксплуатации (радиоэлементы и аппаратура ракет, спутников и т.п.);
2) восстанавливаемые, которые могут быть отремонтированы после отказа в заданное время. Здесь важно - предписан ли в документации режим ремонта (восстановления) и организована ли система проведения этих ремонтов.

Основные понятия:

1) безотказность - это свойство изделия непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени;
2) ремонтопригодность - свойство изделия, которое заключается в приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов путем ремонта или техобслуживания;
3) долговечность - свойство изделия длительно сохранять работоспособность с возможными перерывами на техническое обслуживание до наступления предельного состояния, которое соответствует технической невозможности или нецелесообразности дальнейшей эксплуатации. Чаще это экономические факторы, а для АС часто моральный износ.
4) сохраняемость - свойство изделия непрерывно сохранять работоспособность и параметры в течение и после хранения и транспортирования в заданных условиях.

Важнейшие события, рассматривающиеся в надежности это отказ, т.е. полная или частичная утрата работоспособности. Отказы бывают:

- постепенные и внезапные;
- зависимые и независимые;
- полные или частичные.

В логических схемах к отказу относят сбои схемные или программные. Отдельно классифицируют отказы:

- производственные, вызванные дефектами технологий изготовления;
- схемные - ошибки разработчиков;
- эксплуатационные, вызванные нарушением правил эксплуатации, ошибками операторов и они достигают 30% от общего числа отказов.

Все эти определения дают качественную характеристику изделия. В ТЗ задаются количественные показатели для конкретных эксплуатационных условий, которые подлежат расчету. Отказ это событие случайное, поэтому все оценки носят вероятностный характер. Опыт показывает, что надежность изделия в течение срока службы описывается специальной кривой (рисунок 9.1).

Все оценки надежности делаются для периода нормальной эксплуатации, когда надежность постоянна или стационарна. Период приработки изучается отдельно, как нестационарный процесс и этот период должен быть исключен до начала эксплуатации (путем введения тренировки). Стационарный участок нормальной эксплуатации обычно описывается экспонентным распределением с постоянным параметром l.
Это первое свойство простейших потоков и описывается оно экспоненциальным и Пуасоновским распределением.
Количественные показатели бывают:

1) технические, т.е. присущие самому изделию;
2) оперативные, т.е. связанные со временим эксплуатации.

Важнейший из них для невосстанавливаемых изделий:

- l - интенсивность отказов (1/час);
- Т₀ - наработка до отказа, (час).

Это характеристики технические для радиоэлементов. Оперативная характеристика при экспоненциальном законе будет ВБР (вероятность безотказной работы) .
Для восстанавливаемых изделий

- параметр потока отказов (1/час),

где m - число отказов;
t - время работы изделия.
(час) - наработка на отказ,
Т_в - среднее время восстановления,

- интенсивность восстановления. Это технические характеристики.
Оперативные характеристики:

1) ВБР: ;
2) коэффициент готовности -

Поскольку надежность аппаратов определяется количеством радиоэлементов и паек (технология), то расчет технических показателей для экспоненциального закона заключается в суммировании надежности входящих в аппарат элементов и паек при следующих допущениях:

1) отказы независимы;
2) с точки зрения надежности элементы соединены последовательно, т.е. выход из строя любого элемента приводит к отказу изделия в целом;
3) закон распределения экспоненциальный.

Тогда для системы в целом

- стационарной;
- автомобильной;
- морской и т.п.

Это простейший расчет коэффициентным методом без учета реальных режимов элемента. При подробном расчете учитывается коэффициент нагрузки k_н, для АС он должен быть меньше 0,7.
Второй технической характеристикой является наработка на отказ:

Затем рассчитывается оперативные показатели P(t), К_Г по заданным требованиям. Если условие не выполняется, то используется резервирование:

- постоянное;
- замещением;
- мажоритарное.

Постоянное резервирование (горячее). Замещением (холодное) - это включение резерва после отказа основного. Мажоритарная схема - это выборка из большинства, когда выходное состояние определяется состоянием большинства входов.

Меры обеспечения надежности.
Выбор элементов и их режимов работы, минимизация схем и программ - это труд разработчика. Но значительная часть отказов происходит из-за ошибок и не совершенства техпроцесса изготовления. Поэтому высокую надежность может иметь только та аппаратура, при производстве которой широко используются механизация и автоматизация производственных операций, особенно паек и печатного монтажа.
Большую роль играет правильная организация технической эксплуатации (СТОиР). В данном случае ЭД, РД. Существенную роль на поддержание надежности играет ремонтопригодность. Здесь необходимо выполнить ряд требований:

1) изделия должны иметь встроенную систему контроля, позволяющую локализовать неисправность до сменной части;
2) рассчитать и изготовить ЗИП, включающий в себя конструктивные модули для замены;
3) конструкция должна допускать быструю замену узлов без применения пайки;
4) при замене узлов не должно быть подгоночных, регулировочных или подстроечных операций;
5) организовать систему технического обслуживания применительно к особенностям объекта эксплуатации и квалификации операторов.