Глава 3. Методы повышения надежности ас

3.1. Классификация методов повышения надежности

1. Схемные методы включают в себя:

1.1 Создание схем с минимально необходимым числом элементов.

Уменьшение числа элементов при прочих равных условиях приводит к увеличению вероятности безотказной работы системы, а также благоприятно сказывается на ее массе, габаритах и стоимости. Однако при этом необходимо помнить, что сокращение числа элементов не должно увеличивать коэффициент нагрузки у оставшихся элементов, в противном случае эффект может быть прямопротивоположным.

1.2 Применение резервирования.

Резервирование - это один из наиболее эффективных методов обеспечения требуемой надёжности системы за счёт использования дополнительных средств и возможностей, избыточных по отношению к минимально необходимым при выполнении требуемых функций. При резервировании в структуре системы заранее предусматривается замена неисправного элемента исправным.

1.3 Разработка схем, не допускающих опасных последствий отказов их элементов.

При создании схем с ограниченным последствием отказов применяется включение в схемы специальных защитных и предохранительных устройств, которые предотвращают аварийные последствия отказов.

1.4 Оптимизация последовательности работы элементов схемы.

Под оптимизацией последовательности работы элементов схемы понимается согласование тактов автоматической работы схем не только по времени, но и по достижении тем или иным параметром заданного значения.

2. Конструктивные методы включают в себя:

2.1 Использование элементов с малой величиной интенсивности отказов при заданных условиях эксплуатации.

2.2 Обеспечение благоприятного режима работы элементов.

2.3 Рациональный выбор совокупности контрольных параметров.

2.4 Рациональный выбор допусков на изменение основных параметров элементов и систем.

2.5 Защита элементов от вибраций и ударов.

2.6 Унификация элементов и систем.

2.7 Разработка эксплуатационной документации с учетом опыта применения системы, подобной конструируемой.

2.8 Обеспечение эксплуатационной технологичности конструкции (применение встроенных контрольных устройств, автоматизация контроля и индикация неисправностей, удобство подходов для обслуживания и ремонта).

3. Производственные (эксплуатационные) методы делятся на две группы. Первая группа производственных методов предназначена для проектировщиков и конструкторов и направлена на улучшение качества систем. К первой группе производственных методов относятся:

3.1 Совершенствование технологии и организации производства, его автоматизация.

3.2 Применение инструментальных методов контроля качества продукции при статистически обоснованных выборках.

3.3 Тренировка элементов и систем.

Вторая группа методов направлена на повышение качества систем при эксплуатации и предназначена для обслуживающего персонала. Ко второй группе производственных методов относятся:

3.4 Повышение квалификации обслуживающего персонала.

3.5 Применение инструментальных методов контроля технического состояния систем.

3.6 Обоснование объема и сроков проведение профилактических мероприятий, основанных на применении методов теории надежности.

3.7 Обоснование сроков службы элементов и состава ЗИП.

3.8 Разработка и внедрение способов прогнозирования неисправностей.

Остановимся на вопросе повышения надежности систем в процессе эксплуатации. Существует мнение, что надежность объекта в процессе эксплуатации можно лишь поддерживать на определенном уровне, который заложен при проектировании и изготовлении. Превзойти же этот уровень невозможно.

Действительно, объекты, находящиеся в эксплуатации, обладают так называемой «встроенной» надежностью с параметром Т_СР. Под встроенной надежностью понимается рассчитанное конструктором значение средней наработки до отказа Т_СР. Это значение определяется исходя из интенсивностей отказов комплектующих элементов , которые получены для условий работы, оговоренных нормами или заказчиком в техническом задании (ТЗ), и необходимости выполнения предписанных инструкций по эксплуатации.

Параметр встроенной надежности можно определить из выражения

, (3.1)

где n – общее число отказов за период работы t; n_пост – ожидаемое расчетное число постепенных отказов; n_вн – среднее число внезапных отказов.

В процессе эксплуатации систем имеется возможность активно воздействовать на величину фактического уровня параметра надежности Т_{СР Э}, который может измениться в зависимости от эффективности обслуживания систем [4].

Можно показать, что вероятность выявления дефектного элемента в процессе обслуживания и, тем самым, предотвращения постепенного отказа в интервале времени t равна

, (3.2)

где t_n – среднее время, затрачиваемое на обнаружение дефектного элемента.

Время t_n зависит от числа обнаруживаемых элементов, методики и производительности аппарата прогнозирования, а также от квалификации и опыта работы обслуживающего инженерно-технического состава.

Следовательно, величина P(t) определяется процессом эксплуатации систем. Так что число постепенных отказов может быть фактически уменьшено до значения

. (3.3)

В случае, когда реальные условия эксплуатации мало отличаются от расчетных (или оговоренных разработчиком) условий, усилиями обслуживающего персонала воздействие факторов внешней среды может быть ослаблено и, следовательно, интенсивность отказов элемента в условиях эксплуатации будет меньше расчетной .

Тогда число внезапных отказов элементов уменьшится

.

Таким образом, в процессе эксплуатации общее число отказов может быть уменьшено, и

. (3.4)

В этом заключается сущность активного воздействия эксплуатационных мероприятий по повышению надежности, которое, к сожалению, часто отрицается некоторыми авторами, утверждающими, что надежность объекта при эксплуатации не может быть выше встроенной.

4. Организационные мероприятия по повышению надежности:

4.1 Постановка широких экспериментальных исследований надежности систем на всех этапах их разработки, изготовления и эксплуатации.

4.2 Создание единой системы информации о работоспособности систем и их элементов.

4.3 Обоснование, выбор и включение в ТЗ норм надежности.

4.4 Организация доработок и рекламационная практика.

Очевидно, что приведенный перечень путей по повышению надежности объектов представляет собой весьма широкий комплекс мероприятий, в том числе требующих проведения в государственном масштабе. Большая часть этих мероприятий частично уже реализована либо находится в стадии реализации.

Рассмотрим несколько подробнее основные методы повышения надежности АС.