7.5 Оценка надежности типовых конструкций
Исходные данные: схема электрически-принципиальная, режимы работы всех деталей, знание интенсивности отказов всех типовых деталей, знание среднего времени безотказной работы и дисперсии для элементов, подверженных постепенным отказам.
При оценке необходимо выявить те элементы конструкций, которые могут привести к отказу, это так называемые компоненты ненадежности (КН). Для ЭВМ КН можно считать: комплектующие элементы, элементы монтажа (линии связи, сварные, паяные соединения, разъемы печатных плат, металлизированные отверстия). Для всех этих компонент характерны внезапные отказы.
Состав структурной схемы надежности. Элемент включен в схему, если его отказу типов. конструкции. Далее оценим суммарную интенсивность отказов.
N – число типов. элементов в структуре схем надежности.
i, ni - интенсивность отказов и количество элементов i-го типа
To=
Интенсивность отказов комплектующих элементов, их исходная характеристика надежности, зависит от таких внешних воздействий как температуры теплового удара, влажность, вибрация, линейное ускорение, радиация, давление.
=
*к1*к2*…кn
– интенсивность в конечном итоге
- интенсивность отказов элементов при н.у. : t=298k 65% - относительная влажность, коэффициент электрической нагрузки = 1
k1, …. ,kn – поправочные коэффициенты.
На начальных этапах проектирования влияние внешних воздействий можно учитывать с помощью интегрального поправочного коэффициента, который вычисляется как
К
=
Пример: для современных ракет к =700, для самолетов к=100, аппаратуры к=20, стенд к=1.
Если ИС, то =0.2*10-7, для R,C =(0.1-0.3)*10-7, для паяных соединений =0.5*10-9, для контактов разъема =0.2*10-7, для печатных плат =10-7
7.6 Повышение надежности резервированием
Структурное – один из способов обеспечения установленных в ТЗ показателей надежности. Осуществляется путем введения избыточности элементов. Основное соединение функциональных элементов ЭВМ имеет следующую структурную схему:
р1
р2 pn
в
…
вх
р1,р2,…,рn- вероятность безотказной работы частей.
Общее
Р1 р2 рn
в
…
в
х
р
…
…
…
…
…
…
р1 р2 рn
раздельное
Р1 р2 рn
в
…
в
х
р
…
…
…
…
…
…
р1 р2 рn
Различают два вида резервирования:
общее
раздельное.
При общем резервируют всю ЭВМ в целом, при раздельном – отдельные элементы.
Если основные и резервные элементы имеют равные вероятности безотказной работы, то вероятность отказов всей системы при общем резервировании определяется одновременным отказом основной и S-резервных цепей.
Вероятность отказа для основной цепи:
Q
для всей системы вероятность отказа:
Q
c(t)=Q
осн(t)
Зная, что Q осн(t)=qi(t) получим, что
s+1
Q
Переходя от вероятности отказа к вероятности безотказной работы, получим:
Робщ(t)= 1- Qc(t) (21)
S- число систем резервирования . В случае поэлементарного резервирования:
s+1
Pпоэл=
Si - количество резервных цепей для I-того элемента.
Практически задача сводится к использованию трех указанных схем или к их комбинациям. Есть нагруженный резерв, когда элементы находятся в том же состоянии, как и основной, ненагруженный.