Методи і засоби діагностування дискретних та безперервних блоків

Основи реалізації інженерного аналізу електронної апаратури. Основні визначення і поняття

План лекції

1. Мета інженерного аналізу блоків електронної апаратури.

2. Методика проведення інженерного аналізу.

3. Інженерний аналіз: основні поняття і визначення.

Метою інженерного аналізу є отримання повного технічного опису електронної апаратури для подальшого визначення її основних експлуатаційних характеристик. Це дозволяє розробити ефективні методи та засоби оцінки технічного стану ЕА.

Процедура проведення ІА включає в себе:

- аналіз принципів функціонування електронної апаратури;

- можливі режими й умови експлуатації;

- опис характеристик вхідних, вихідних і внутрішніх сигналів блоків;

- опис характеристик модулів і блоків, які складають ЕА;

- аналіз статистичних даних відмов, а також аналіз наслідків цих відмов;

- визначення сукупності найменш надійних модулів і блоків;

- аналіз існуючих технологій обслуговування та ремонту, також – характеристика засобів реалізації зазначених технологій.

Аналізуючи принцип дії ЕА, необхідно дослідити режими її функціонування. Для модулів і блоків вводяться ознаки справного стану і станів відмов. Під час аналізу відмов ЕА досліджуються більш типові випадки відмов, використовуючи при цьому експлуатаційну статистичну інформацію. В процесі реалізації процедури інженерного аналізу відмов ЕА встановлюються характеристики навантажених і ненавантажених модулів і блоків.

В процесі дослідження технічного стану ЕА визначаються:

- склад параметрів норм технічної придатності;

- контрольні точки для вимірювання параметрів НТП (аналізуються технічні можливості виміру цих параметрів);

- рівень працевитрат під час проведення підготовчих технологічних процедур оцінки технічного стану.

В процесі експлуатації ЕА, реалізуючи процедури регулювання і настроювання параметрів, встановлюються:

- параметри настроювання і регулювання;

- блоки ЕА, в яких здійснюються настройка і регулювання;

- працеємність процедури настроювання за кожним із параметрів.

В процесі експлуатації ЕА, реалізуючи процедури відновлення, визначається:

- склад і обсяг відновлюваних і невідновлюваних модулів;

- ступень ремонтопридатності блоків;

- елементи-аналоги для заміни відпрацьованих елементів;

- рівень вартості робіт з оцінки технічного стану.

Методична сторона процесу реалізації процедур інженерного аналізу будується на таких поняттях та визначеннях.

Об`єкт. Під поняттям об`єкт визначаються блоки, системи і їхні елементи, технологічні процеси, будівлі, устаткування, прилади, машини, апарати, агрегати і окремі деталі.

Ефективність – розуміють такі властивості об`єкта, які визначають його придатність до застосування за призначенням.

Надійність – розуміють властивість об`єкта зберігати у часі в установлених межах значення всіх параметрів, які характеризують здатність виконувати потрібні функції в заданих режимах та умовах застосування, технічного обслуговування, зберігання та транспортування.

Безвідмовність – розуміють властивість об`єкта виконувати потрібні функції в певних умовах протягом заданого інтервалу часу чи наробітку.

Довговічність – властивість об`єкта виконувати потрібні функції до переходу у граничний стан за встановленої системи технічного обслуговування і ремонту.

Граничний стан – це такий стан об`єкта, коли його подальша експлуатація неприпустима чи недоцільна або, коли відновлення його працездатного стану неможливе чи недоцільне.

Готовність – властивість об’єкта виконувати потрібні функції в заданих умовах у будь-який час чи протягом заданого інтервалу часу за умови забезпечення необхідними зовнішніми ресурсами.

Ремонтопридатність – властивість об`єкта бути пристосованим до підтримування та відновлення стану, коли він здатний виконувати потрібні функції за допомогою технічного обслуговування та ремонту.

Контролепридатність – властивість об`єкта, якою забезпечується алгоритм оцінки його технічного стану з метою локалізації відмов з необхідною глибиною, а також з метою прогнозування непрацездатного стану на неконтрольований період експлуатації цього об`єкту.

Напрацювання (наробіток) – тривалість чи обсяг роботи об’єкта.

Наробіток до відмови – наробіток об’єкта від початку експлуатації до виникнення першої відмови.

Технічний стан – сукупність властивостей об`єкта, які піддаються змінам в процесі експлуатації.

Справність – такий стан об’єкта, коли він здатний виконувати усі задані функції об’єкта.

Несправність – такий стан об’єкта, коли він нездатний виконувати хоч би одну із своїх функцій.

Працездатний стан – такий стан об`єкта, який характеризується його здатністю виконувати усі потрібні функції.

Непрацездатний стан – такий стан об`єкта, за яким він нездатний виконувати хоча б одну з потрібних функцій.

Відмова – подія, яка полягає у втраті об’єктом здатності виконувати потрібну функцію, тобто у порушенні працездатного стану об’єкта.

Пошкодження – подія, яка полягає у порушенні справного стану об`акта, коли зберігається його працездатність.

Конструкційна відмова – це така відмова, спричинена недосконалістю чи порушенням встановлених правил і (чи) норм проектування та конструювання об’єкта.

Виробнича відмова – це така відмова, спричинена невідповідністю виготовленого об’єкта до його проекту чи до норм виробничого процесу.

Експлуатаційна відмова – відмова, яка виникає внаслідок порушення визначених правил і умов експлуатації.

Раптова відмова – це така відмова,яку неможливо передбачити попередніми дослідженнями чи технічним оглядом.

Явна відмова – це така відмова, що виявляється візуально чи штатними методами і засобами контролю та діагностування під часпідготовки об’єкта до використання чи в процесі його використання за призначенням.

Прихована відмова – це такавідмова, що не виявляється візуально чи штатними методами і засобами контролю та діагностування під час підготовки об’єкта до використання чи в процесі його використання за призначенням.

Збережуваність – властивість об`єкта зберігати в заданих межах значення параметрів, що характеризують здатність об’єкта виконувати потрібні функції під час і після зберігання та (чи) транспортування.

Відновлюваний об`єкт – відремонтований об`єкт, який після відмови та усунення несправності знову придатний виконувати потрібні функції зі заданими кількісними показниками надійності.

Невідновлюваний об`єкт – об`єкт, ремонт якого неможливий чи не дозволяє відновити працездатність із заданими кількісними показниками надійності.

В експлуатації – система – це об`єкт, у якого визначено показники надійності його складових частин (модулів), а також з`ясовано наслідки відмови кожного елемента спричиненні відмовою системи в цілому.

Автоматизований технологічний процес – складова частина підприємства, яка формується із засобів автоматизації, комп`ютерної техніки, автоматизованих операцій і технологій, призначених для зміни технічного стану об`єкта.

Таким чином, в матеріалах лекції подано основні етапи проведення інженерного аналізу, результати якого дозволяють визначати ефективні напрями дослідження блоків ЕА як об’єктів оцінки їхнього технічного стану: контроль працездатності, діагностування і прогнозування.

Контрольні питання

1. Поясніть, у чому полягає процедура проведення інженерного аналізу?

2. З’ясуйте для яких режимів функціонування об’єкта застосовується оцінка технічного стану?

3. Визначте, на які економічні параметри експлуатації впливають рівні контроле- і ремонтопридатності об’єкта контролю?

Література: [1]; [2]; [9].

Методи і засоби діагностування дискретних та безперервних блоків

План лекції

1. Класифікація блоків ЕА за функціональним призначенням.

2. Методика проведення класифікаційного аналізу дискретних і безперервних блоків.

3. Фізичний зміст експлуатаційних характеристик ремонтопридатності блоків.

На практиці часто використовують ЕА комбінованого функціонування. Це такі блоки, які частково виконують алгоритми як дискретного, так і безперервного функціонування. Тому доцільно проводити класифікаційний аналіз методів та засобів діагностування як дискретних, так і безперервних блоків ЕА, використовуючи загальні техніко-економічні характеристики.

Для практичного застосування класифікаційного аналізу використовується спеціально розроблена методика. Сутність такої методики полягає в тому, щоб за результатами класифікаційного аналізу можна було б сформувати необхідний обсяг інформаційного ресурсу для проведення діагностичних процедур блокам ЕА.

Початкова інформація зазначеної методики формується відповідно до результатів аналізу технічної та технологічної документації на блоки ЕА, а також результатів оброблення статистичних даних щодо надійності елементів цих блоків.

Методика включає ряд етапів.

1. Інженерний аналіз блоків.

Зазначений аналіз здійснюється на основі використання технічних описів блоків, документації з експлуатації і ремонту, а також надійнісних характеристик функціонування блоків.

З цією метою, для елементів блоків визначається:

- кількість нерозбірних функціональних елементів та їхній склад;

- обсяг і склад відновлюваних і невідновлюваних елементів;

- кількість і номенклатура елементів аналогів, придатних для заміни елементів, які відмовили;

- витрати часу на доступ до кожного функціонального елемента і на його відновлювання або заміну;

- статистичний ряд відмов функціональних елементів.

В результаті інженерного аналізу для блоків ЕА визначається:

- їхній склад і функціональне призначення;

- фізична сутність параметрів контролю і допуски на вимірювання цих параметрів;

- фізичні точки виміру параметрів оцінки технічного стану блоків;

- працеємність операцій (технологій) доступу до кожної точки контролю параметрів;

- працеємність процедур виміру і аналізу параметрів контролю технічного стану блоків;

- сукупність фізичних параметрів, за допомогою яких здійснюється настроювання і регулювання та границі допусків на вимірювання цих параметрів.

2. Розроблення алгоритму побудови банків даних для параметрів контролю.

3. Розраховування показників ремонтопридатності блоків.

Ремонтопридатність – це така властивість блока, яка полягає в тому, що конструкція блока дозволяє практично здійснювати технологічні процедури, які направлені на підтримування заданого рівня надійності функціональних елементів цього блоку.

Для кількісної характеристики рівня РП визначається середній час відновлювання блока Т_В:

, де (2.1)

f_B(t) – щільність розподілу часу відновлення блоку.

Вид функції f_B(t) може бути отримано в результаті аналізу статистичних даних щодо вірогідності виконання певного обсягу ремонтних робіт для блоків з різним часом напрацювання. З практичного погляду розрахунки значень параметра Т_В здійснюються на основі існуючої норми працевитрат на проведення ремонтних робіт.

Рівень ремонтопридатності (РП) характеризується такими коефіцієнтами: К_Д – досяжності; К_Л – легкоз’ємності; К_У – уніфікації; К_КП – контролепридатності. Зазначені коефіцієнти безрозмірні і характеризують окремі властивості конструкції блоків. Значення коефіцієнтів, яке дорівнює одиниці, вказує на оптимальні конструктивні властивості відносно рівня РП.

Окрім зазначених коефіцієнтів, рівень РП визначається конструктивними характеристиками, основними серед яких є: рівень розбірності блока, ступінь відновлюваності, рівень досяжності заміни елемента, ступінь уніфікації елементів блока.

Розбірність блока визначається конструктивними особливостями з’єднання окремих функціональних елементів, конструктивними рішеннями просторового розміщення функціонального елемента (ФЕ), засобом кріплення (з’єднання) ФЕ. Коефіцієнт розбірності блока може бути подано так:

, де (2.2)

S – кількість ФЕ, які не піддаються розбиранню;

R – загальна кількість функціонально-самостійних елементів у блоці.

Ступінь відновлюваності блока визначає той мінімальний обсяг ФЕ, який піддається відновлюванню. Аналітично такий коефіцієнт може бути наведено наступним чином:

, де (2.3)

m – кількість ФЕ, які реконструюються;

S-m – кількість ФЕ, які замінюються;

n_i – кількість запланованих ремонтів відповідного ФЕ;

_j – кількість запланованих замін ФЕ;

Рівень досяжності ФЕ визначається залежністю:

, де (2.4)

t_д⁽ⁱ⁾ – час, який витрачається на демонтаж і-го ФЕ;

t_j⁽ⁱ⁾ – час, який витрачається на виконання j-ої операції доступу до і-го ФЕ;

a_i – кількість необхідних операцій доступу до і-го ФЕ.

Що стосується ступеня уніфікації ФЕ блока, то необхідно враховувати, що при заміні ФЕ може виникнути ситуація, в результаті якої проводиться додаткова процедура ремонту. Коефіцієнт уніфікації може бути подано як:

, де (2.5)

g_i – сумарна кількість уніфікованих ФЕ;

t_gi – час, який витрачається на відновлення і-го штатного ФЕ;

t_yj⁽ⁱ⁾ – час, який витрачається на відновлення j-го ФЕ із певної кількості g_i – елементів аналогів.

Контрольні питання

1. Навіть функціональні ознаки, притаманні дискретним і безперервним блокам ЕА?

2. Поясніть, в чому полягає методика класифікаційного аналізу блоків?

3. Поясніть, які експлуатаційні характеристики визначають рівень ремонтопридатності блоків?

Література: [2]; [3].