Характеристики работоспособности объектов электронных
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................... 4
1 ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ............................................................. 5
1.1 Характеристики работоспособности объектов электронных.................. 5
систем............................................................................................................... 5
1.2 Законы распределения в теории надежности........................................... 6
1.3 Показатели надежности невосстанавливаемых объектов........................ 8
1.4 Показатели надежности восстанавливаемых объектов.......................... 12
1.5 Выбор показателей надежности.............................................................. 15
2 РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ НЕВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ ОБЬЕКТОВ.. 16
2.1 Виды соединений в теории надежности.................................................. 16
2.2 Основы расчета надежности.................................................................... 17
2.3 Предварительный расчет надежности.................................................... 19
2.4 Ориентированный расчёт надёжности.................................................... 20
2.5 Окончательный расчёт надёжности........................................................ 20
3 ПОВЫШЕНИЕ НАДЁЖНОСТИ................................................................. 24
3.1 Схемные методы повышения надёжности.............................................. 24
3.2 Общие и специальные методы повышения надёжности......................... 25
3.3 Основные принципы резервирования.................................................... 25
3.4 Оценка эффективности резервирования................................................. 26
3.5 Способы резервирования........................................................................ 27
3.5.1 Общее резервирование с постоянно включённым резервом.............. 28
3.5.2 Раздельное резервирование с постоянно включенным резервом...... 29
3.5.3 Общее резервирование замещением.................................................... 31
3.5.4 Раздельное резервирование замещением............................................ 32
3.5.5 Скользящее резервирование................................................................ 32
3.5 6 Резервирование с дробной кратностью............................................... 33
3.6 Специальные случаи резервирования.................................................... 35
3.6.1 Метод прямого перебора..................................................................... 35
3.6.2 Метод разложения относительно особого элемента........................... 37
4 ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ....... 38
4.1 Оценка эффективности функционирования систем................................ 39
кратковременного действия (СКД)............................................................... 39
4.2 Оценка эффективности функционирования систем с аддитивным показателем эффективности................................................................................................ 41
4.3 Оценка эффективности систем длительного действия............................ 42
5 КОНТРОЛЬ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ......................................... 44
5.1 Контроль надежности по одному уровню.............................................. 45
ЛИТЕРАТУРА.................................................................................................. 48
ВВЕДЕНИЕ
Проблема работоспособности радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) – сложная проблема, имеющая несколько аспектов. Если, к примеру, разработанное и изготовленное по вашей документации радиоэлектронное устройство сразу заработает и будет нормально функционировать длительное время, то это будет чудо. Где-то вы ошиблись в расчетах, где-то из-за незнания или отсутствия опыта приняли не лучшее техническое решение, где-то не внимательно посмотрели справочник и учли к примеру, “Iko” транзистора при нормальной температуре вместо максимальной, неудачно выбрали конструкцию и она начала разваливаться пока ее везли. То же самое можно сказать по технологии изготовления аппаратуры и о самом изготовлении. Технолог, к примеру выбрал температуру сушки платы с электрорадиоизделиями (ЭРИ) после лакирования опасной для самих ЭРИ. Монтажник после дня рождения перепутал марку припоя. И, наконец, ваше устройство попало эксплуатационщику. Один ставит его в прекрасное кондиционированное помещение, другой – “включает ногой”. Потом начинается износ узлов, старение и т.п. Это на уровне устройства. Тоже, самое, можно сказать и на уровне узлов, модулей, элементов и радиоэлектронных систем в целом. Таким образом, возникает проблема НАДЕЖНОСТИ устройства на всех этапах его жизненного цикла: разработки, изготовления, эксплуатации.
Чтобы выявить ошибки, допущенные при проектировании, и плохие технические решения, необходимо:
- моделирование и макетирование узлов прибора;
- изготовление опытных образцов разработанных приборов по выпущенной документации и разработанному технологическому процессу и проведение испытаний их в условиях близких к эксплуатационным.
Для исключения производственного брака вводят пооперационный контроль, выходной контроль (приемосдаточные испытания), периодические испытания и т.п.
Таким образом, второй аспект проблемы – ИСПЫТАНИЯ (Какие? В каком объеме? Как? Когда? и т.п.)
Прошли вы все это, поставили прибор (систему) в режим эксплуатации и рано - поздно произошел отказ. Если это, к примеру, телевизор, то вы берете тестер и начинаете поиск дефекта. Если мало тестера, то на следующий день вы достаете осциллограф, а потом может быть и специальные приборы (генератор испытательных сигналов, генератор сетчатого поля, генератор цветных полос и т.п.) и через несколько дней локализуете дефектный блок, узел, элемент. Потом ждете выходных дней, едете на радиорынок, покупаете блок (узел), производите замену. И так, глядишь через недельку – две, телевизор заработал вновь. Но не всегда в вашем распоряжении одна - две недели. Если это, к примеру, система управления атомной электростанцией или системна противовоздушной обороны, временная ситуация там совершенно другая. Но в любом случае требуется диагностическая аппаратура. Это может быть тестер, а может быть и специализированная автоматизированная система диагностирования.
Возникают следующие технические проблемы:
- разбиение аппаратуры на блоки, узлы, модули;
- оптимальное время замены узлов;
- где и сколько установить контрольных точек, если их много, то не проще ли поставить коммутатор?
- какое оптимальное соотношение встроенных узлов диагностики в проверяемую аппаратуру и входящих в штатную диагностическую аппаратуру и т.п.
Далее, чтобы вы были уверенны в работоспособности аппаратуры, ее надо периодически проверять. Как часто? В каком объеме? Какой необходимо иметь ЗИП (одиночный, ремонтный, групповой)? Это третий аспект проблемы работоспособности аппаратуры – ДИАГНОСТИКА. Этим аспектам проблемы работоспособности РЭА и посвящена настоящая дисциплина.
ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ
Характеристики работоспособности объектов электронных
Систем
Теория и практика надежности изделий электронной техники изучает процессы возникновения отказов и способы борьбы с ними в составных частях электронных объектов любой сложности – от больших комплексов и систем (телевидения, связи, управления, вычисления) до элементарных схемных и конструктивных компонентов, микросхем, механических деталей и т.п.
Надежность – свойство объекта сохранить во времени в установленных пределах значение всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.
Надежность – сложное свойство, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения состоит из сочетаний свойств: безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.
Существует развернутая система государственных стандартов “Надежность в технике”, описываемая ГОСТ 27.001 – 81.
Основные из них:
ГОСТ 27.002 – 83. Термины и определения.
ГОСТ 27.003 – 83. Выбор и нормирование показателей надежности. Основные положения.
ГОСТ 27.103 – 83. Критерии отказов и предельных состояний. Основные положения.
ГОСТ 27.301 – 83. Прогнозирование надежности изделий при проектировании. Общие требования.
ГОСТ 27.410 – 83. Методы и планы статистического контроля показателей надежности по альтернативному признаку.
Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки.
Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания (ТО) и ремонта.
Сохраняемость - свойство объекта непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение (и после) хранения и (или) транспортирования.
Понятие исправность шире чем работоспособность.
Под системой понимается множество совместно действующих элементов, взаимосвязанных для выполнения определенных функций, а термин элемент используется как обозначение составной части системы.
Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта.
Сбой – кратковременное нарушение правильной работы устройства.
Ремонтопригодность – приспособленность объекта к обнаружению отказов и к восстановлению работоспособности в процессе ТО и ремонта.
Предельное состояние – состояние, при котором его дальнейшее применение должно быть прекращено из-за неустранимого нарушения требований техники безопасности или неустранимого отклонения параметров за установленные пределы или недопустимого увеличения эксплуатационных расходов.
Восстановление – процесс обнаружения и устранения отказа с целью восстановления его работоспособности.
Восстанавливаемый объект – объект, работоспособность которого подлежит восстановлению в рассматриваемых условиях.
Невосстанавливаемый объект – объект, работоспособность которого не подлежит восстановлению в рассматриваемых условиях.
Но эти понятия относительны. Один и тот же объект в зависимости от особенностей или этапов эксплуатации может считаться восстанавливаемым или не восстанавливаемым. Например, аппаратура спутника на этапе хранения – восстанавливаема, а во время полета – невосстанавливаемая.
Наработка – продолжительность и суммарный объем работы. Объект может работать непрерывно или с перерывами. Наработка может измеряться в единицах времени, циклах, единицах выработки (м3, км, гектары и т.д.)
Технический ресурс – наработка объекта от начала его эксплуатации до достижения предельного состояния или ремонта (капитального, среднего и т.д.)
Срок службы – календарная продолжительность эксплуатации от ее начала до наступления предельного состояния.