1.3. Надежность радиоаппаратуры

Отклонение значений параметров отдельных радиодеталей в конце срока службы радиоаппаратуры обычно в несколько раз превышает отклонение величин этих параметров в начале ее эксплуатации. Например, при одновременном воздействии окружающей среды и рабочих нагрузок на композиционные резисторы отклонение их сопротивления от номинального значения увеличивается от ±5 до ±20%. Такое изменение параметров приводит к существенному снижению точности выходных параметров аппаратуры и ухудшению ее надежности.

Следовательно, надежность радиоаппаратуры в сложных условиях эксплуатации можно улучшить, повышая точность отдельных элементов.

Надежность радиоаппаратуры зависит от количества и качества комплектующих деталей и узлов, от качества сборки и монтажа, от режима работы каждого элемента и от условий эксплуатации, Элементы аппаратуры, как правило, изготовляются по сложным технологическим процессам, поэтому сроки службы и параметры однотипных элементов неодинаковы. Отсюда следует, что степень надежности двух экземпляров одной и той же аппаратуры различна.

Надежность радиоаппаратуры задается в процессе разработки и конструирования системы.

Отсутствие количественной оценки надежности до начала разработки часто приводит к тому, что вопросам обеспечения надежности в процессе проектирования не уделяется должного внимания. В процессе изготовления опытного образца бывает трудно устранить недостатки, допущенные при его разработке, без существенных переделок уже изготовленной радиоаппаратуры. Поэтому при проектировании аппаратуры необходимо задавать количественные показатели надежности до начала проектирования аппаратуры. Наиболее эффективными способами повышения надежности являются упрощение системы, выбор наиболее надежных элементов принципиальной схемы, облегчение режимов работы элементов, прогнозирование отказов, резервирования и т. п.

При проектировании изделия должна быть заложена определенная теоретическая надежность: в процессе его изготовления обеспечивается фактическая надежность каждого конкретного образца разработанной системы.

После изготовления заданная надежность изделия должна поддерживаться на необходимом уровне правильной организацией эксплуатации.

Для количественного определения надежности наиболее широко используется статистический метод. Теория вероятности и математическая статистика являются основными средствами исследования вопросов надежности. Теория вероятностей позволяет установить, взаимосвязь между большим числом переменных случайных величин, влияющих на надежность, и количественными характеристиками надежности. I! связи с этим многие понятия теории надежности связаны с понятиями, принятыми в теории вероятностей.

Надежность можно выразить рядом количественных показателей, но ни один на них не является в полной мере удовлетворительным.

Количественное определение надежности встречает ряд специфических трудностей:

1. на надежность элемента, прибора, системы влияет совокупность различных факторов, которые не всегда можно учесть;

2. экспериментальное определение количественных характеристик надежности изделия представляет собой сложную задачу. Определить надежность во много раз сложнее, чем определить, или измерить большинство других Технических Параметров аппаратуры. Аппаратура после испытаний на надежность часто оказывается непригодной к дальнейшему использованию по назначению, Испытание аппаратуры на надежность связано с большой потерей времени;

3) до настоящего времени не уточнены способы определения конкретных количественных параметров надежности в той степени, как это сделано для других технических параметров аппаратуры — выходной мощности, чувствительности, точности и т. д.

Перечисленные трудности количественного определения надежности привели к тому, что в настоящее время применяются различные критерии надежности, в частности:

- вероятность исправной работы изделия в течение заданного времени;

- интенсивность отказов;

- среднее время исправной работы;

- частота отказов аппаратуры;

- среднее^, время эксплуатации аппаратуры между двумя ремонтами.

В качестве критериев надежности могут использоваться различные коэффициенты, характеризующие отдельные показатели аппаратуры:

- отношение времени простоев, вызванных необходимостью устранения неисправностей, к общему времени работы аппаратуры;

- отношение числа отказов аппаратуры из-за неисправностей элементов данного типа к общему числу отказов и ряд других коэффициентов.

Критериями надежности могут быть, наконец, различные отношения действительной и расчетной характеристик работы аппаратуры. Подобного рода критерии можно с успехом использовать для оценки воздействия на надежность специфических условий эксплуатации.

Количественная оценка надежности позволяет:

- производить расчет надежности;

- формулировать требования, предъявляемые к надежности вновь разрабатываемой аппаратуры;

- заранее рассчитывать срок службы аппаратуры, необходимое количество запасного имущества, плановое задание по уходу за аппаратурой, ее ремонту и т. д.;

- рассчитывать количество аппаратуры и средств, необходимых для выполнении какой-либо задачи.

Количественная характеристика надежности должна быть такой, чтобы:

- можно было достаточно просто математически вычислить надежность аппаратуры и по величине характеристики судить о ее надежности, т. е. чтобы по мере увеличения или уменьшения надежности аппаратуры величина количественной характеристики монотонно увеличивалась или уменьшалась;

- было использовано большинство факторов, влияющих на надежность работы аппаратуры;

- получение данных для ее вычисления не представляло больших трудностей;

- были использованы имеющиеся данные о надежности той или иной радиоаппаратуры.

Проблема обеспечения надежности чрезвычайно широка: она охватывает все стадии зарождения, создания и эксплуатации аппаратуры. В обеспечении надежности участвует громадный коллектив, начиная от заказчиков, задающих технические условия, и кончая персоналом технического обслуживания. На надежность влияет не только качество применяемых элементов и деталей, но и техническая обоснованность их схемно-режимного применения. Стандартизация элементов и схем, качество отработки последних, технология производственных процессов, методика испытаний и отбраковки, доступность узлов и деталей для осмотра и ремонта, качество технической документации, контрольно-измерительная аппаратура, квалификация обслуживающего персонала, качество упаковки, комплектование запасным имуществом и т. д. — вот далеко не полный перечень вопросов, влияющих в конечном счете на надежность аппаратуры.

В настоящее время пока еще отсутствуют обобщенные сведения о влиянии различных факторов технологических процессов производства радиоаппаратуры на ее надежность. Однако целесообразно рассмотреть и эту сторону проблемы надежности, ознакомиться с различными методами производства и выяснить, какое влияние они могут оказать на работу радиоаппаратуры.

К важнейшим производственно-технологическим факторам, снижающим надежность, относятся:

- отсутствие должного входного контроля материалов и комплектующих изделий, поступающих от смежных предприятий;

- нарушение сортности и неправильная замена материалов при изготовлении деталей;

- установка на изделие элементов, длительно хранившихся без предварительной проверки. Это особенно относится к радио- и электродеталям;

- недостаточное внимание к чистоте оборудования, рабочего места, воздуха в рабочем помещении и т. д. Требование чистоты имеет особое значение при изготовлении и сборке точных деталей и устройств;

- недостаточно тщательный контроль на отдельных операциях обработки и при выпуске готовой продукции;

- нарушение технологии сборки и правил электрического монтажа, например припаиванию проводов к лепесткам ламповых панелей без предварительной установки шаблонов ламповых цоколей;

- нарушение режима отдельных этапов технологических процессов, например пропитки, нанесения антикоррозионных покрытий и т. д.

Для повышения надежности изделий необходимо в первую очередь:

- разрабатывать новые схемы узлов и блоков повышенной надежности;

- конструировать радиоприборы, исходя из условий их эксплуатации;

- правильно выбирать режимы работы радиодеталей;

- широко использовать унификацию и ограничительные списки деталей повышенной надежности, разрешенных для использования при проектировании радиоприборов;

- разрабатывать радио- и электродетали повышенной надежности; особенно большое значение имеют разработка надежных электровакуумных приборов, внедрение полупроводниковых приборов, замена ламповых усилителей магнитными, контактных устройств — бесконтактными и т. п.;

- применять предварительную «тренировку» радиодеталей до установки их в изготавливаемую аппаратуру.

Большое значение для повышения надежности радиоаппаратуры имеют также:

- автоматизация изготовления массовых деталей и узлов радиоэлектроники, позволяющая снизить влияние субъективных факторов на качество изделии, обеспечивающая идентичность и резкое повышение качества изделий;

- прогноз отказов при эксплуатации аппаратуры;

- изучение отчетных данных об отказах приборов и систем и организация опытной эксплуатации систем в заданных условиях.

Идея полной механизации и автоматизации производства радиоэлектронной аппаратуры сама по себе отнюдь не нова, по до последних лет ее практическое использование могли казаться нереальным. Для того чтобы идея автоматизации стала реальностью, требовались технические усовершенствования в смежных областях. В первую очередь возникло автоматическое производство радиодеталей, Затем последовали миниатюризация, микроминиатюризация и блочное конструирование, развитие методов изготовления печатных схем, которые позволили подойти к практическому решению проблемы автоматизации производства радиоэлектронной аппаратуры. Однако современные методы сборки радиоэлектронной аппаратуры и общем недалеко ушли от соответствующих ручных операций.

Основным препятствием механизации сборочных процессов является высокий уровень начальных затрат, обусловленный сложностью оборудования.

Затруднения возникают также в связи со специализированным характером производственного процесса. Как показал опыт, многие стандартные технологические процессы, автоматизированные лишь частично, при внесении в вы пускаемую аппаратуру даже незначительных изменений могут оказаться экономически невыгодными. При серийном производстве радиоэлектронной аппаратуры части вносятся серьезные изменения, которые требуется внедрить и относительно короткие промежутки времени, в противном случае аппаратура не будет удовлетворять требованиям быстро развивающегося промышленного и технического прогресса.