Тема 2.2 Методы расчета надежности (4 часа)

Проблема обеспечения надежности возникла в связи с появлением сложных радиоэлектронных устройств. Поэтому существующие методы надежности разрабатывались применительно к радиоэлектронной аппаратуре с учетом специфики работы и условий эксплуатации.

Методы расчета надежности систем на стадии проектирования базируются на использовании количественной характеристики надежности - интенсивности отказа. Расчет производится при наличии необходимых данных об интенсивности отказов всех элементов системы с учетом реальных условий эксплуатации.

Точность расчетов определяется точностью и достоверностью исходных данных. Эти данные могут быть определены только по результатам испытаний данной системы в рабочих условиях.

Если определять наработку на отказ для длительных эксплуатационных периодов, то можно получить информацию о надежности отдельных элементов и системы в целом, но такой способ требует больших затрат времени и полученные данные будут относиться только к конкретным условиям.

Другой, более распространенный способ состоит в лабораторной оценке параметров надежности при имитации нагрузки.

Известно несколько методов расчета надежности систем на стадии проектирования:

1) Расчет надежности по среднегрупповым интенсивностям отказа

Для расчета надежности должны быть известны интенсивности отказа λi элементов различных типов и количество элементов данного типа Ni, входящих в систему. Показатели надежности типовых элементов обычно усредняются по времени и по группам элементов и приводятся в таблицах для элементов данного типа. При расчете используется среднее табличное значение (из приведенной «вилки»). Все элементы разбиваются на группы с примерно одинаковыми интенсивностями отказа. Подсчитывается количество элементов в каждой группе. По справочной таблице находят среднее значение λi для каждой из групп и вычисляют общую интенсивность отказа системы (или параметр потока отказов), путем суммирования по всем группам.

Параметр потока отказов системы Λс, 1/ч, определяется по формуле

m

Λс = Σ λi Ni,

i=1

где Ni - количество элементов по группам, шт.;

λi - средняя интенсивность отказа i-го элемента, 1/ч;

m - количество групп.

Далее определяется наработка на отказ Тн, ч, по формуле

Тн = 1 / Λс

Данный метод достаточно прост, но при расчете используются усредненные значения интенсивности отказа элементов, которые могут значительно отличаться от действительных.

2) Расчёт надёжности системы с использованием данных эксплуатации

Этот метод предполагает использование данных систем, подобных по конструкции и аналогичных по значению, но которые находятся в эксплуатации. Это позволяет при расчете лучше учитывать реальные условия эксплуатации. Суть метода заключается в использовании при расчете коэффициентов пересчета к реальным условиям эксплуатации, так как табличные значения интенсивностей отказа λi соответствуют лишь определенным фиксированным условиям испытаний, и не учитывают реальных условий эксплуатации.

Метод основан на сравнении проектируемой системы и существующей, то есть системы-аналога. Для расчета должны быть известны интенсивности отказа элементов λi, количество элементов каждого типа в проектируемой системе Niп, и в системе-аналоге Niа, а также фактическое значение средней наработки на отказ в системе-аналоге Тна. Порядок расчета:

1) определяется расчетная наработка на отказ системы-аналога, ч

m

Т’на = 1 / Σ λi Niа,

i=1

где Niа - количество элементов по группам в системе-аналоге, шт.;

λi - средняя интенсивность отказа i-го элемента (табличное), 1/ч;

m - количество групп.

2) находят коэффициент пересчета α

α = Тна / Т’на,

где Тна – наработка на отказ системы-аналога, известная до начала эксплуатации, ч;

Т’на – наработка на отказ системы-аналога расчетная, ч.

3) рассчитывают наработку на отказ проектируемой системы с поправкой на реальные условия эксплуатации Тнп, ч

m

Тнп = α / Σ λi Niп,

i=1

где Niп - количество элементов по группам в проектируемой системе, шт.

Расчет надежности с использованием данного метода позволяет более полно оценить ожидаемую надежность системы, так как в расчете учитываются реальные условия эксплуатации. К недостаткам следует отнести ограниченность его применения, так как не всегда удается найти подходящую эксплуатируемую систему-аналог, а также статистические данные о ее надежности. Это затрудняет расчет надежности новой системы.