Методы расчета надежности СВТ

Надежность современных СВТ в значительной мере определяется надежностью составляющих ее компонентов. Проблема обеспечения надежности приобретает тем большее значение, чем сложнее СВТ. Разрешение противоречия между сложностью устройств и его надежностью является одной из важнейших инженерных задач.

Обычно за надежность принимают свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.

Надежность - это комплексное свойство, включающее такие показатели, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость. Показатели надежности имеют статистический (вероятностный) характер и характеризуют партию изделий на основе выборки.

Одним из основных показателей надежности является безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или наработки. Количественными показателями безотказности являются:

- интенсивность отказов ,

- вероятность безотказной работы ,

- наработка до отказа .

Физически интенсивность отказов определяет относительное число отказавших изделий в единицу времени. Единицей измерения интенсивности отказов обычно является величина ч^-1 (или 1\час).

Изменение интенсивности отказов большинства изделий СВТ от времени соответствует зависимости, приведенной на рисунке 3.1. Кривая характеризуется тремя явно выраженными участками: I - период приработки, II- период нормальной эксплуатации и III - период наработки (износа).

На участке приработки наблюдается относительно высокая интенсивность внезапных отказов. Они возникают вследствие того, что часть элементов, входящих в состав изделия, является либо бракованной, либо имеет низкий уровень надежности. Период приработки (десятки или сотни часов) составляет обычно доли и единицы процентов от времени нормальной эксплуатации изделия.

На втором участке интенсивность отказов изделия имеет минимальный, примерно постоянный номинальный уровень =const. Для этого периода работы характерны внезапные отказы, вследствие действия ряда случайных факторов. Предупредить их практически невозможно, тем более что к этому времени в изделии остаются только полноценные компоненты, срок износа которых еще не наступил. Длительность участка примерно соответствует сроку службы изделия и составляет десятки, сотни тысяч часов.

Третий участок кривой характеризуется увеличением интенсивности как внезапных, так и постепенных отказов, что связанно с необратимыми изменениями параметров и характеристик радиоэлементов в процессе старения. Период износа завершается в точке , когда интенсивность отказов изделия приблизится к максимально допустимой для данного изделия.

Следует отметить, что приведенная на рисунке 3.1 зависимость, характерна не только для сложных видов СВТ или радиоэлектронной аппаратуры, состоящей из множества различных блоков и узлов, но и для простых радиоэлементов, таких как резисторы, транзисторы, микросхемы и пр.

Расчет надежности СВТ можно осуществить либо аналитическим путем, либо на основе анализа данных, полученных в процессе эксплуатации или испытаний. Вполне понятно, что в процессе проектирования СВТ может быть реализован только первый вариант.

Сущность расчета надежности состоит в определении числовых значений ос­новных количественных показателей надежности (безотказности) , или по известным интенсивностям отказов элементов или отдельных элементов (устройств), входящих в состав данного СВТ.

Вероятность безотказной работы СВТ можно представить в виде произведения вероятностей безотказной работы ее отдельных элементов:

,

где - число элементов в СВТ;

- вероятность безотказной работы -го элемента (компонента).

Период нормальной эксплуатации СВТ (участок II рисунок 3.1) характеризуется относительным постоянством значения интенсивности отказов =const, что характерно для экспоненциального закона распределения вероятности безотказной работы. В этом случае вероятность безотказной работы будет определяться выражением

,

где - интенсивность отказов всей СВТ.

Обычно СВТ состоит из некоторого количества групп различных радиоэлементов, имеющих приблизительно одинаковую надежность. Тогда для системы, имеющей групп элементов, получим

,

где - интенсивность отказов -го элемента (компонента).

Поводя итог вышесказанному, можно сказать, что для этапа нормальной эксплуатации СВТ при ориентировочных расчетах могут использоваться зависимости:

- интенсивность отказов всего СВТ ;

- вероятность безотказной работы ;

- наработка на отказ .