Продолжение расчета надежности

Таблица 1.

Типы элементов	Интенсивность отказов	Количество элементов Ni.	Поправочные коэффициенты
Кн	Кт	…	Кэ
Микросхемы: КР580ВП80 КР580ИР82 К565РУ2 К155ЛА3 : Резисторы: : Соединения: Пайкой Проводниками : : Разъемы :

, где:

S – количество разновидностей компонент, входящих в состав рассматриваемой подсистемы;

lci – суммарная интенсивность отказов компонента i-го типа с учетом реальных условий эксплуатации.

3)

По результатам расчета интенсивности отказов в п.2 определяют интенсивность отказов всей разрабатываемой системы с учетом коэффициентов использования каждой подсистемы

где:

K_uk – коэффициент, определяющий насколько интенсивно используется устройство k-го типа (ниже будет рассмотрен более подробно);

lj – интенсивность отказов элементов связи подсистем (жгутов, кабелей и т.п.), j=1…m.

4)

Вычисляют среднее время наработки на отказ разработанной системы:

5)

Определяют функцию надежности (вероятность безотказной работы) по формуле:

при t= t₁,t₂, …

6)

Вычисляют гарантированный технический ресурс:

При расчете показателей надежности необходимо учитывать, что:

1) для определения интенсивности отказов ТЭЗа или платы суммируются интенсивности отказов входящих в его состав элементов: ИПС, резисторов, конденсаторов, паек, разъемов, проводников и т.п.

2) для определения интенсивности отказов субблока суммируются интенсивности отказов входящих в нее панелей и др. компонентов.

3) интенсивность отказов всей системы определяется суммированием интенсивности отказов всех входящих в ее состав плат, ТЭЗов и связующих компонент.

Интенсивность отказов l_i элемента может быть определена различными способами:

1) для конкретных типов ИМС, резисторов, разъемов и т.п. значения интенсивности отказов могут определяться по данным, приведенным в справочниках по надежности, РТМ, например «Надежность изделий электронной техники для устройств н/х значения». Справочник. – М.: Электростандарт 1987г.

ГОСТ 27002-83 «Надежность в технике» М.: изд. стандартов, 1983г.

2)

Величины l_i могут быть определены по формуле:

где: T_oi – среднее время наработки на отказ подсистемы или элемента i-го типа. Значения T_oi берутся из эксплуатационной документации на соответствие устройства либо из паспортных данных для рассматриваемого устройства или ИМС.

3)

При отсутствии в справочной литературе данных и по интенсивности отказов и по времени наработки на отказ, l_i конкретного элемента может быть вычислена по приближенной формуле:

где x – число элементов И-НЕ, ИЛИ-НЕ либо эквивалентных им в микросхеме;
y – число выводов микросхемы.

Значения интенсивности отказов для наиболее часто используемых серий ИМС, а также типов конденсаторов, резисторов, диодов, транзисторов и др. электро-, радио- и коммутационных элементах можно найти в литературе.

Пример - таблицы интенсивностей отказов ИМС, конденсаторов и резисторов:

Серия ИМС
К155 К555 КМ555 КР559 КР580	0,16 0,45 0,32 0,30 1,00

Тип конденсатора
БМ-2 К50-16 КТ-1	0,16 0,05 0,014

Тип резистора
КМТ МЛТ КР1-1-8 ПЭВ	0,02 0,02 0,02 0,82

Рассмотрим более подробно поправочные коэффициенты из таблицы 1.

Коэффициент эксплуатации Кэ зависит от условий, в которых предполагается эксплуатация разрабатываемой системы. Ниже в таблице приведены примеры значений указанного коэффициента в зависимости от места установки одного из классов военной аппаратуры.

Таблица Кэ:

Условия эксплуатации	Кэ
Благоустроенность помещения Стационарные наземные условия Судовые помещения Авто и ж/д платформы Высокогорье Самолеты Управляемые снаряды Ракеты	25-30 120-150 300-350 900-1000

Нагрузочный коэффициент Кн определяется отношением фактической нагрузки элемента по отношению к номинальной. Этот коэффициент может быть меньше 1.

Таблица определения Кн для различных типов элементов:

Наименование элемента	Формула определения коэффициента нагрузки	Условное обозначение
Микросхемы		- рабочий коэффициент разветвления; - номинальный коэффициент разветвления (нагрузочная способность).
Резисторы		- рабочая мощность рассеивания (фактическая или расчетная); - номинальная мощность рассеивания по НТД.
Конденсаторы	U/UH	U- рабочее приведенное напряжение (сумма постоянных составляющих и амплитуды переменного напряжения); UH- номинальное напряжение по НТД.
П/п диоды		Ip – выпрямленный рабочий средний ток; Io – номинальный; Up – рабочее обр. напряжение для расчетной температуры; Pp – рабочая рассеиваемая мощность.
Транзисторы		Iэ- ток эмиттера; Iк – ток коллектора; P – мощность.

Далее рассмотрим поправочные коэффициенты, определяемые условиями предполагаемой эксплуатации (если это не военная аппаратура и нельзя использовать единый коэффициент, рассмотренный выше).

Таблица поправочных коэффициентов (температура и влажность):

Влажность, %	Температура, °С
60…70 90…98 90…98	20…40 20…30 30…45	1,0 2,0 2,5

Таблица поправочных коэффициентов (разряженность воздуха):

Высота, км
0…1 1…3 3…8 8…15 15…30	1,0 1,1 1,2 1,3 1,4

Таблица поправочных коэффициентов :

	При вибрации	При ударных воздействиях	При суммарных воздействиях
Лабораторные Стационарные Автомобильные Ж/д Корабельные Самолетные	1,00 1,04 1,35 1,40 1,30 1,46	1,00 1,03 1,08 1,10 1,05 1,03	1,00 1,07 1,46 1,54 1,37 1,65

Таблица коэффициента использования Ки:

Типы устройств	Коэффициент использования Ки
Любые.	Находится как отношение времени использования конкретной подсистемы или устройства к времени эксплуатации всей системы в целом.

Коэффициент Кн – понижающий, он не может быть больше 1.

Кроме этого коэффициента могут использоваться ещё и другие понижающие, в частности, коэффициент, учитывающий проведение мероприятий по повышению надёжности, а именно: К_над = 0,4…0,7 при осуществлении входного контроля и отбраковочных испытаний комплектующих; К_над = 0,2…0,4 при эксплуатации в облегченных режимах (принудительное охлаждение, устранение вибраций, экранирование и проч.); К_над = 0,1…0,3 при совместном проведении указанных мероприятий.

ПРОДОЛЖЕНИЕ РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ

Для нерезервированных восстанавливаемых систем расчет показателей надежности производится следующим образом:

1) Определяют показатели процесса возникновения отказа, т.е. выполняются пп. 1-5 расчета надежности невосстанавливаемых систем.

2) Определяют среднее время восстановления работоспособного состояния после возникновения отказа. Время восстановления аппаратуры определяется временем обнаружения отказа, временем локализации (поиска) отказа tп и временем ремонта tр, который заключается, например, в замене отказавшего элемента.

Время обнаружения не учитываем, т.к. при обнаружении аппаратура всё ещё работает.

В процессе поиска и устранения причин отказов большая часть времени (примерно 80-85%) расходуется на поиск и локализацию возникших неисправностей, в связи с чем традиционные ручные методы поиска отказавшего элемента являются малоэффективными. Поэтому целесообразно локализацию отказавшего элемента производить с помощью автоматизированных методов диагностирования, что позволяет сократить время поиска с 80% до 15-20% общего времени контроля и уменьшить среднее время восстановления системы.

3)

Среднее время восстановления работоспособности после отказа для всей ЭВМ или многопроцессорной системы вычисляется по формуле:

где: Т_воi – среднее время восстановления i-го устройства ЭВМ после отказа.

Среднее время восстановления можно приблизительно определить из анализа временных затрат, необходимых на поиск отказавшего элемента и приведение системы в рабочее состояние. Опыт эксплуатации показал, что среднее время восстановления Т_в0=1,5 час (во многих случаях, когда нет точных данных).

Коэффициент использования всей системы:

- среднее время профилактики (на один отказ).

4)

Рассмотренный ранее коэффициент готовности определяет пребывание ЭВМ в работоспособном состоянии в любой произвольный момент времени. Найдём его:

5) Показатель интенсивности ремонта:

6) Функция распределения времени восстановления:

Обычно функцию R(t) рассчитывают для нескольких значений времени, например (при условии, что Т_в0=1,5 часа):

Время восстановления, час	Значение функции распределения времени восстановления R(t)
0,1 0,3 0,5 1,0 0,3 0,7 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0	0,064 0,181 0,283 . . . 0,736 0,865 0,931 0,964 . . 0,995 0,998 0,999

Все полученные показатели надежности сводятся в таблицу:

Наименование	Значение
1. Интенсивность отказов l, 1/час 2. Среднее время наработки на отказ То, час 3. Среднее время восстановления Тво, час 4. Коэффициент готовности Кг 5. Вероятность безотказной работы P(t) за 10 000 час 6. Показатель интенсивности ремонта m, 1/час 7. Функция распределения времени восстановления R(t) для t=1 час	4442,5 1,5 0,9997 0,105 0,6667 0,497

Дата добавления: 2015-08-05