4.2. Повнота технічного контролю

Ця характеристика показує, наскільки повно об’єкт охоплено контролем, і кількісно визначається як відношення двох імовірностей:

, (4.1)

де Р_К – імовірність безвідмовної роботи тієї частини об’єкта, яка охоплена контролем за період міжчергових перевірок;

Р_О – імовірність безвідмовної роботи всього об’єкта за той же період.

Припустимо, що надійність об’єкта і його складових частин змінюються в часі за експоненціальним законом:

і ,

де λ_О і λ_К – інтенсивності відмов усього об’єкта і тієї його частини, яка охоплена контролем, відповідно.

Розкладемо функції і в ряд Маклорена:

Нехтуючи вищими членами ряду, починаючи з третього, через їх малість (бо на практиці 1, 1) і підставляючи наближені вирази для і у формулу (4.1), отримуємо:

Тобто повнота контролю кількісно оцінюється співвідношенням інтенсивностей відмов об’єкта, які визначаються через інтенсивності відмов окремих елементів об’єкта:

,

де – інтенсивність відмови i-го елемента об'єкта;

k – кількість елементів, охоплених контролем;

N – загальна кількість елементів об’єкта, k  N;

− знак суми.

4.3. Надійність автоматизованої системи контролю

Властивість АСК виконувати задані функції, зберігаючи в часі значення встановлених експлуатаційних показників, називають її надійністю. Автоматизовані системи контролю належать до складних технічних об’єктів, які відрізняються між собою призначенням, структурою, функціональними можливостями тощо. Тому для оцінювання їх надійності застосовують різноманітні показники, які можна віднести до чотирьох основних груп: показники безвідмовності, показники ремонтопридатності, показники збережуваності і комплексні показники [15]. Розглянемо основні з них.

4.3.1. Серед показників безвідмовності дуже часто застосовують середній наробіток до відмови Т_О, який наближено можна визначити за формулою:

,

де – інтенсивність відмови i-го елемента АСК;

N – загальна кількість елементів в АСК.

Більш точну оцінку цього показника отримаємо, виходячи з наступних передумов.

Автоматизовані системи контролю належать до апаратури багаторазової дії з умонтованою системою самоконтролю, без «гарячого» резервування блоків. Тому при розрахунках показників безвідмовності приймаються такі обмеження і припущення:

– враховуються тільки раптові відмови, оскільки поступові відмови попереджуються системою самоконтролю та організацією технічного обслуговування;

– відмови елементів апаратури взаємно незалежні, і кожна з них призводить до відмови апаратури;

– параметри потоку відмов і інтенсивність відмов постійні в часі (в цьому випадку закон розподілення безвідмовної роботи – експоненціальний).

Вказані передумови зумовлюють логічну схему розрахунку показників безвідмовності за принципом послідовного з'єднання елементів, за яким відмова будь-якого елемента в блоці призводить до відмови блока, а відмова будь-якого блока, що входить до складу АСК, призводить до її відмови. Параметр потоку відмов блока ω_бл знаходиться за формулою:

, (4.2)

де – робоча інтенсивність відмов елемента і-го типу для певного значення коефіцієнта його електричного навантаження;

– кількість елементів і-го типу в групі з однаковими коефіцієнтами електричного навантаження;

–коефіцієнт експлуатації (залежить від групи експлуатації і типу елемента);

– поправковий коефіцієнт (залежить від типу елемента);

S – загальна кількість груп елементів у блоці.

Коефіцієнт електричного навантаження елемента визначається як відношення величини його параметра (напруги, струму тощо) в робочому режимі до гранично допустимого рівня.

Зразок.

Дані щодо кількості і характеристик надійності елементів, що складають певний електронний блок, наведено у табл. 4.1.

Таблиця 4.1

Номер групи елемен-тів	Позначення елементів	Найменування і тип елементів	Коефі-цієнт електри-чного наванта-ження, Кін	Інтенси-вність відмов елемента ір*10 6 (1/год)	Кіль-кість еле-ментів у групі
1	R1	Резистор С2 - 29	0,2	0,009	1
2	R2 - R5	Резистор С2 - 29	0,3	0,011	4
3	C1, C2	Конденсатор К75 – 15	0,3	0,046	2
4	VD1 - VD4	Діод 2Д522А	0,3	0,007	4
5	VT1, VT2	Транзистор 2Т312Б	0,2	0,005	2
6	VT3	Транзистор 2Т312Б	0,3	0,009	1

Обчислити параметр потоку відмов цього блока ω_бл, якщо відомо, що коефіцієнти експлуатації за статистичними даними становлять такі величини: для резисторів – 0,4; для конденсаторів – 0,3; для діодів і стабілітронів – 0,1; для транзисторів – 1,4. За тими ж даними, поправкові коефіцієнти становлять: для резисторів і конденсаторів – 0,7; для реле, діодів і транзисторів – 1,4; для решти типів елементів – 1,0.

Параметр потоку відмов блока знаходимо за формулою (4.2):

ω_бл = (0,009· 0,4· 0,7 + 0,011· 4· 0,4· 0,7 + 0,046· 2· 0,3· 0,7 +

+0,007· 4· 0,1· 1,4 + 0,005· 2· 1,4· 1,4 +

+ 0,009· 1,4· 1,4) ·10^{ 6} = 0,07532· 10^{ 6} 1/год.

Для розрахунку показників безвідмовності апаратури АСК вихідними є дані розрахунку показників безвідмовності її блоків, а також коефіцієнти часового завантаження блоків. Параметр потоку відмов АСК визначається за формулою:

де – коефіцієнт зросту надійності, який ураховує передбачуване зменшення інтенсивності відмов елементів на найближчі три роки в результаті робіт з підвищення їх якості і надійності: = 0,9 через один рік після введення АСК в експлуатацію; = 0,8 – через два роки; = 0,7 – через три роки;

N – загальна кількість блоків в апаратурі;

– коефіцієнт часового завантаження j-го блока – відношення тривалості роботи блока до загальної тривалості роботи АСК.

Середній наробіток АСК до відмови знаходиться за формулою:

.

Величина середнього наробітку для різних АСК може коливатися від кількох сотень до кількох тисяч годин.

Імовірність безвідмовної роботи АСК протягом заданого часового інтервалу – теж часто вживаний показник безвідмовності.

Серед показників ремонтопридатності часто вживаним є такий, як середня тривалість відновлення АСК після відмови:

де – тривалість відновлення працездатності АСК після i-ої відмови;

М – загальна кількість відмов АСК, взята за певний інтервал експлуатації представницької вибірки АСК.

Один із найважливіших показників надійності АСК, який характеризує одночасно і безвідмовність, і ремонтопридатність АСК – це коефіцієнт К_г її готовності – імовірність того, що в довільний момент експлуатації АСК не буде на техобслуговуванні і не відмовить під час контролю об’єкта.

Наступні два показники характеризують граничні стани АСК.

Призначений термін служби – календарна тривалість експлуатації, у разі досягнення якої експлуатація АСК має бути припинена незалежно від її технічного стану.

Призначений ресурс – сумарний наробіток, у разі досягнення якого експлуатація АСК має бути припинена незалежно від її технічного стану.

Одним із критеріїв настання граничного стану може бути максимально допустимий рівень параметра потоку відмов , який на певному етапі експлуатації АСК починає лавиноподібно зростати внаслідок масових відмов її елементів [1].