1.6.2 Резервированная восстанавливаемая система с поглощающим экраном

Пусть кратность резервирования m, тогда интенсивность перехода . Считаем потоки отказов и восстановлений простейшими (см. рис.)

Необходимо определить вероятность безотказной работы этой системы за наработку t. Для этого необходимо составить систему дифференциальных уравнений Колмогорова

(1),

где Р_j(t) – вероятность того, что в момент времени t система находилась в состоянии Н_j.

График процесса перехода имеет место m+2 возможных состояния. Поэтому для решения задачи обычно используют m+1 дифференциальное уравнение и нормирующие условия:

(2)

Начальные условия обычно считают следующими:

Состояние Н_m+1 является неблагоприятным, остальные состояния являются несовместными благоприятными. Тогда вероятность безотказной работы

(3)

Средняя наработка до отказа

(4),

где Т_ср.j – среднее время нахождения системы в состоянии H_j.

Рассмотрим простейший случай – дублированную восстанавливающуюся систему (m=1) с поглощающим экраном. Нарисуем граф процесса перехода системы:

Согласно этому рисунку составим систему уравнений:

(4а)

Р₀(0)=1; Р₁(0)=Р₂(0)=0

Определим среднюю наработку до отказа; для решения умножим левую и правую части обоих дифференциальных уравнений на dt и возьмем интеграл:

В результате решения системы в окончательном виде получим:

Тогда, средняя наработка до отказа в соответствии с (4):

(5)

Решим систему уравнений (4а) с учетом начальных условий и формулы (3). Вероятность безотказной работы за наработку t:

(6)

Рассмотрим нагруженный резерв. Тогда:

,

где - интенсивность отказов одной подсистемы

,

где - интенсивность восстановления одной подсистемы.

Тогда на основании (5):

Из (7) следует, что выигрыш в надежности по средней наработке до отказа получаемый при восстановлении отказавшей подсистемы будет значительный. Вероятность безотказной работы определяется из выражения (6), где

(8)

В общем случае, когда m>1

Рассмотрим облегченный резерв

где К_о= - коэффициент надежности системы с облегченным резервом.

- интенсивность отказов подсистемы находящейся в резерве;

- интенсивность отказов основной подсистемы

Используя (5), получаем

(9)

Выигрыш в надежности по в рассматриваемом случае еще выше. Вероятность безотказной работы этой системы за наработку t определяется по формуле (6). В этом случае

Если , то при облегченном резерве интенсивность перехода

На основании формулы (5) получим, что

(11)

В этом случае G_T еще больше, чем в предыдущих случаях.

Вероятность безотказной работы системы за наработку t определяется по формуле (6), где

(12)

При интенсивность перехода

1.6.3 Резервированная восстанавливаемая система с отражающим экраном

Пусть кратность резервирования системы m. График процесса переходов показан на рисунке 1. Интенсивность перехода . Считаем, что потоки отказов и восстановлений простейшие. Определить коэффициент готовности системы.

Для решения данной задачи используем систему диф. Уравнений Колмогорова (1) и нормированные условии (2). Так как коэффициент готовности

При для вероятности состояния H_j

Производные вероятности состояния равны нулю, то есть Р_j(t)=0, что означает, что случайные процессы отказов и восстановлений устанавливаются. Получаем следующую систему алгебраических уравнений

Решая эту систему, получим:

В соответствии с нормированным условием (2)

Тогда, К_Г рассматриваемой системы

(*)

Рассмотрим пример с дублированной системой (m=1)

Для нагруженного резерва в такой системе с ограниченным восстановлением

В случае неограниченного восстановления

В результате анализа выражения для К_Г.с.р из соотношения (*) следует, что коэффициент готовности резервированной системы растет с увеличением кратности резервирования, интенсивности восстановления и с уменьшением интенсивности отказов. Но степень его прироста снижается с увеличением М при одинаковых прочих условиях.

2 Эксплуатация радиоэлектронного оборудования

2.1 Организация эксплуатации радиоэлектронного

оборудования

Эксплуатация включает в себя использование радиоэлектронного оборудования, его техническое обслуживание, ремонт и хранение (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1. Общая схема эксплуатации аппаратуры

длитель­ного использования.

Основной частью эксплуатации является непосредственное ис­пользование оборудования. Однако некоторые виды оборудования используются только в течение сравнительно коротких промежутков времени, остальное время такое оборудование находится в состоя­нии хранения.

Как при использовании, так и при хранении в оборудовании могут возникать неисправности, которые должны устраняться по мере их возникновения. Для уменьшения вероятности отказов проводятся профилактические мероприятия, кроме того, для пере­вода оборудования из состояния хранения в состояние использова­ния часто требуется проведение ряда подготовительных операций. Все эти операции относятся к техническому обслуживанию радио­электронного оборудования. Кроме текущего ремонта для восстанов­ления ресурса оборудования проводятся средние и капитальные ремонты, при проведении которых аппаратура подвергается полной или частичной разборке и выводится из состояния использования.

Основой рациональной системы эксплуатации является рацио­нальное с точки зрения наилучших условий использования по­строение системы технического обслуживания. Техническое обслу­живание представляет собой совокупность организационных и технических мероприятий, направленных на поддержание надежности и готовности использующегося или хранящегося оборудования. В техническое обслуживание входят работы по непосредствен ному обеспечению работоспособности оборудования, такие, как профилактика и текущий ремонт, контрольные мероприятия, а также конкретные мероприятия технической подготовки к работе, такие как развертывание, настройка, заправка, экипировка и т. д. Техническое обслуживание включает как мероприятия, связанные с обнаружением возникших отказов и их устранением, так и профилактические мероприятия, предупреждающие отказы при дальнейшей работе или хранении.

Контрольные мероприятия имеют своей целью выявление воз­никших в процессе работы или хранения неисправностей. При хранении целью контрольных мероприятий является выявление неисправностей, возникших за время, прошедшее с момента преды­дущей проверки. В процессе работы целью контрольных меропри­ятий является поиск отказавшего элемента и выявление неявных неисправностей (обычно это частичные отказы или отказы по трудноконтролируемым параметрам). В процессе подготовки аппаратуры к работе задачей контрольных мероприятий является обеспечение ее исправного состояния к моменту начала использования. Контроль состояния оборудования может производиться различными мето­дами. Наиболее часто используется внешний осмотр, инструменталь­ный контроль выходных параметров с помощью обычных серийных измерительных приборов и контроль с помощью специальных устройств.

При внешнем осмотре определяются комплектность техники и не­исправности с внешним проявлением, такие, как наличие коррозии, механических дефектов и т. п. Качественный контроль производится при включенной аппаратуре путем прослушивания ее работы, на­блюдения за экранами индикаторов, за работой следящих систем и т. п. При этом выявляются только полные отказы аппаратуры и явные частичные отказы. Значительное число отказов в процессе такого контроля не может быть выявлено, поэтому такой контроль не может дать полной гарантии исправности аппаратуры. Его при­менение объясняется простотой и малой затратой времени.

Инструментальный контроль характеризуется проверкой выход­ных параметров аппаратуры или параметров отдельных ее блоков с помощью специальной контрольно-измерительной аппаратуры.

Профилактические мероприятия проводятся с целью преду­преждения отказов. Основой этих мероприятий является профилак­тическая регулировка аппаратуры и замена ненадежных элементов, обнаруженных в процессе прогнозирования. В связи с этим вся си­стема прогнозирования с последующей заменой ненадежных элемен­тов непосредственно относится к профилактическим мероприятиям.

Текущий ремонт (восстановление) имеет своей целью устранение всех отказов, возникающих в аппаратуре в процессе ее работы.

Средние и капитальные ремонты направлены на восстановление полностью или частично израсходованного ресурса радиоэлектрон­ного оборудования. При планировании капитальных и средних ремонтов исходят из степени износа оборудования, стоимости ре­монта, а также морального старения аппаратуры. Основным воп­росом при обосновании средних и капитальных ремонтов является определение межремонтных сроков. Оптимальные межремонтные сроки наиболее часто определяют, исходя из экономических сообра­жений.

Вспомогательные операции имеют своей целью подготовку тех­ники к работе, хранению или проведению перечисленных меропри­ятий. К вспомогательным операциям по подготовке аппаратуры относятся: развертывание, соединение устройств или блоков между собой, присоединение источников питания, включение аппаратуры, развертывание и подготовка контрольно-измерительной аппаратуры, проверка исправности контрольно-измерительной аппаратуры и др. Вспомогательные операции характеризуются временем, затрачива­емым на их проведение, и объемом работ, необходимых для осущест­вления этих операций.

За счет совмещения и параллельного проведения ряда операций полное время подготовки обычно меньше, чем сумма времен, за­трачиваемых на отдельные мероприятия.

Полный объем работ и стоимость подготовки определяются сум­мой трудозатрат по отдельным группам операций.

К числу вспомогательных операций при подготовке относятся операции по контролю качества подготовки, заполнению соответ­ствующей документации и т. д. В ходе подготовки осуществляется контроль за качеством подготовки, последовательностью операций по подготовке, взаимодействием отдельных групп специалистов с целью исключения возможных ошибок. После окончания подготов­ки заполняется соответствующая документация.

Для каждой конкретной аппаратуры можно найти рациональный порядок проведения отдельных операций и рациональное совмеще­ние ряда операций, при котором количественные характеристики надежности будут иметь оптимальные значения.

При составлении инструкций по эксплуатации и техническому обслуживанию обычно исходят из соответствующего критерия, ха­рактеризующего работу данного вида оборудования.

В настоящей главе рассматриваются наиболее общие вопросы построения систем технического обслуживания и хранения радио­электронного оборудования.