книги из ГПНТБ / Аристов О.В. Основы стандартизации и контроль качества в радиоэлектронике учеб. пособие

Поэтому остановимся на методиках, в которых учитываются разли­ чия в весовых коэффициентах. По способу определения К в. сущест­

вующие методы можно разделить на четыре группы.

Первая группа методов основывается на стоимостном принципеопределения коэффициентов весомости /С^.При этом принимается,.

что зависимость коэффициента весомости (при оценке конкретного свойства) от денежных затрат на достижение данного значенияединичного показателя, которому соответствует эта оценка, являет­ ся монотонно возрастающей функцией. В некоторых случаях эту за­ висимость считают прямолинейной, существенно облегчая таким об­ разом свою задачу. Однако в большей степени правомерны те моде­ ли, в которых такая зависимость носит более сложный характер.

Вторая группа методов основывается на субъективном принципеопределения коэффициентов весомости. Она включает целый ряд способов такого определения на основании мнения группы экспер­ тов. При этом коэффициенты весомости определяются по формуле.

К а. = ер

где К в. — оценка весомости t-го свойства, даваемая /-ым экспер­

том; т — общее число экспертов, привлекаемых к опросу.

Третья группа методов характеризуется использованием как стоимостного, так и экспертного принципов определения .коэффи­ циентов весомости. При этом сначала для конкретного свойства оп­ ределяется весомость с использованием стоимостного принципа, а затем — и с использованием экспертного принципа. Окончательноискомую весомость находят из уравнения

Очевидно, что величина ß определяется соотношением достовер­ ностей экспертного и стоимостного методов. Чем больше этот коэф­ фициент, тем большее значение играет оценка, даваемая стоимост­ ным методом.

К четвертой группе следует отнести методы, использующие дляопределения коэффициентов весомости вероятностный принцип. На основании этих методик К ві определяется из выражения

обработки статистических данных, полученных в результате анали­ за многочисленных примеров использования различных по кон­ струкции изделий, предназначенных для выполнения одинаковых ■функций.

Кроме приведенного деления, все методы комплексной оценки качества можно разделить па группы, каждая из которых характе­ ризуется способом сведения в однородное уравнение оценок раз­ личных свойств. Такие методы могут основываться па средней арифметической, средней геометрической, средней гармонической, средней квадратичной и т. п.

Несмотря на то, что в настоящее время уже можно говорить о сложившемся общем подходе к оценке уровня качества и обще­ принятых методах его определения, проблема создания достаточ­ но достоверных методик оценки уровня качества еще не решена. Ученым разных отраслей народного хозяйства (в том числе и спе­ циалистам в области радиоэлектроники) предстоит проделать не­ малую работу для ее решения.

Г л а в а 8. НАДЕЖНОСТЬ — ВАЖНЕЙШЕЕ СВОЙСТВО ИЗДЕЛИЯ

§ 30. Терминология в области надежности

Терминология по вопросам надежности, употребляемая в лите­ ратуре до последнего .времени была весьма различна и противоре­ чива. В связи с этим большое значение имеет ГОСТ 13377—67 «Надежность в технике. Термины», в соответствии с которым будут употребляться термины в данном разделе.

Основные термины в области надежности можно разделить на четыре группы, включающие:

1)объекты;

2)состояния и события;

3)свойства;

4)показатели.

Рассмотрим последовательно каждую группу.

На рис. 25 приведена классификация терминов надежности1.

1. Объекты. Системой в теории надежности называют совок ность совместно действующих элементов, обеспечивающих выпол­ нение определенных задач. Элементом является часть системы, не имеющая самостоятельного эксплуатационного назначения и выпол­ няющая определенные функции. Системы, включающие определен­ ное количество элементов и сами элементы могут рассматриваться как изделия.

1 Данная классификация разработана доктором техн. наук проф. Я. Б. Шо-

ром.

162

С точки зрения надежности изделия можно разделить на две принципиально разные группы: ремонтируемые и неремонтируемые.

Р е м о н т и р у е м ы е и з д е л и я , в случае отказов ремонти­ руются на месте без привлечения работников специальных ремонт­ ных заводов, например, телевизор, радиопередатчик, радиоприем­ ник, телефонный аппарат, вычислительная машина и т. д.

Рис. 25. Классификация терминов надежности

Н е р е м о н т и р у е м ы е и з д е л и я отличаются тем, что их восстановление или невозможно, или может производиться только на специальном ремонтном заводе.

2.Состояние и события. К этой группе терминов относятся

работоспособность, отказ и неисправность.

Р а б о т о с п о с о б н о с т ь — это состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции с параметрами, уста­ новленными требованиями технической документации.

Указанные параметры обусловливают эксплуатационные пока­ затели изделия (производительность, экономичность, рентабель­

ность и др.).

О т к а з — событие, заключающееся в нарушении работоспо­

собности.

Н е и с п р а в н о с т ь — состояние изделия, при котором оно не соответствует хотя бы одному из требований технической докумен­ тации.

Различают неисправности, не приводящие к отказу, и неисправ­ ности, приводящие к отказу изделия. Очевидно, что работоспособ­

функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки.

щееся в его приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения техни­ ческого обслуживания и ремонтов. Здесь под устранением отказов подразумевается восстановление работоспособности. Очевидно, данное свойство следует учитывать при рассмотрении надежности ремонтируемых издел ий.

Д о л г о в е ч н ост ь — свойство изделия сохранять работо­ способность до предельного состояния с необходимыми перерыва­ ми для технического обслуживания и ремонтов.

Предельное состояние изделия определяется невозможностью

хранения и транспортирования, установленного в технической до­ кументации.

Четвертую группу терминов, относящихся к показателям надеж­

надежности изделия необходимо классифицировать все виды отка­ зов по важнейшим признакам.

Причинами отказов аппаратуры могут быть:

неправильное проектирование или конструирование изделия; неправильная разработка технологического процесса, его наруше­ ние или ошибки в выборе и применении технологической оснастки; несоблюдение правил и режимов эксплуатации изделий, повы­ шенные (по сравнению с заданными при проектировании) воздей­

ствия внешних факторов.

164

Отказы, возникшие по первой причине, относятся к конструкци­

онным, по второй — к технологическим и по третьей — к эксплуата­ ционные.

Отказы, возникшие только в результате указанных выше при­ чин, независимо от исправного состояния других элементов устрой­ ства, называют независимыми.

Зависимые отказы возникают только в результате другого отказа. Например, если в транзисторном каскаде в результате несоблюдения технологии пайки нарушился контакт базового выво­ да полупроводникового триода со схемой (технологический отказ), то и сам транзистор, поскольку он оказался в режиме работы «с оторванной базой», может выйти из строя. В этом случае отказ бу­ дет зависимым от первого технологического отказа.

На практике в таких случаях крайне важно определить: возник­ ший отказ является зависимым или независимым.

В первом случае для восстановления работоспособности схемы ■необходимо устранить причину первого отказа, вызвавшего зависи­ мый отказ. Так, в нашем примере при замене отказавшего транзис­ тора новым последний также выйдет из строя, если не восстановить контакт между базовым выводом триода и схемой устройства.

Все виды отказов по их природе можно разделить на две груп­

пы.

К первой относятся постепенные отказы, возникающие в резуль­ тате постепенного изменения одного или нескольких параметров устройства.

Вторую группу составляют внезапные отказы, которые происхо­ дят при скачкообразном изменении параметра (параметров) уст­ ройства.

Важно отметить, что постепенные отказы поддаются прогнози­ рованию и возникают в результате старения и износа изделий.

По степени внешнего проявления отказы можно разделить на явные и неявные.

По степени воздействия на изделия отказы бывают полные и частичные. При полном отказе дальнейшее использование изделия невозможно. В случае же частичного отказа полное нарушение работоспособности не происходит и изделие может находиться в эксплуатации. Например, если измерительный прибор в результате отказа не может измерять силу тока, но правильно измеряет на­ пряжение, то такой отказ является частичным. Прибор может ис­ пользоваться для измерения напряжений.

И, наконец, по характеру воздействия отказы можно разделить на устойчивые и самоустраняющиеся.

Устойчивые отказы возникают в результате необратимых про­ цессов. Для их устранения изделие необходимо ремонтировать.

В отличие от устойчивых самоустраняющиеся отказы или сбои происходят в результате воздействия помех, внутренних шумов и т. п . Продолжительность их воздействия мала, и они не приводят к выходу изделия из строя-

165

Разновидностью самоустраняющихся отказов являются пере­ межающиеся отказы. Они представляют собой ряд сбоев, быстро следующих друг за другом. Примерами таких отказов могут быть искрение и пробои в высоковольтной аппаратуре при попадании влаги на изолятор. Они также внезапно исчезают, как и появляют­ ся.

§ 32. Основные группы показателей надежности

Для более удобного рассмотрения показатели надежности разобьем на четыре основные группы.

1. Показатели, применяемые при расчетах и характеристи безотказности изделий. Общим показателем, используемым как для ремонтируемых, так и для неремонтируемых изделий, является в е-

р о я т н о с т ь б е з о т к а з н о й р а б о т ы. [Я (t) ].

Вероятностью безотказной работы называется вероятность того, что в пределах определенного времени (t) или объема работы из­ делия не произойдет отказа. Она определяется соотношением:

ность безотказной работы данного изделия в течение 1000 ч рав­ на:

Р( 1000 4 ) « - ^ = 0,98.

При расчетах и характеристике безотказности неремонтируе­ мых изделий применяются еще два показателя: интенсивность от­ казов и средняя наработка до первого отказа.

И н т е н с и в н о с т ь ю о т к а з о в ( Я) называют вероятность отказа перемонтируемого изделия в единицу времени при условии, что отказ до этого момента не возник.

Например, если в конце промежутка времени исправными были1000 изделий и за А ^= 100 ч .вышли из строя 50 из них, то интен­ сивность отказов в этом случае будет равна:

166

является среднее значение наоаботки изделий в партии до первого отказа. Она определяется выражением:

При расчетах и характеристике безотказности ремонтируемых изделий, кроме вероятности безотказной работы, могут применять­

нее количество отказов ремонтируемого изделия в единицу времени, взятое для рассматриваемого момента времени. Он определяется по формуле

отказывающие в течение времени t. ремонтируются. В этом случае

167

руемых, так и перемонтируемых используют показатель, называе­

мый условной средней наработкой до первого отказа (Тср) — так называют среднюю наработку изделия на отказ при условии, что изделие, выполнившее заданный объем работы (ресурс) или прора­ ботавшее заданный срок службы, заменяется новым.

2. Показатели, характеризующие долговечность. Рассмотри следующие шесть показателей, которые можно использовать для характеристики долговечности изделий: ресурс, гамма-процент­ ный ресурс, назначенный ресурс, срок службы, срок гарантии и га­ рантийная наработка.

стижении которой эксплуатация должна быть прекращена незави­ симо от состояния изделия.

С р о к с л у ж б ы — это календарная продолжительность экс­ плуатации изделия до момента возникновения предельного состоя­ ния.

С р о к г а р а н т и и и г а р а н т и й п а я н а р а б о т к а — это со­ ответственно период и наработка, в течение которого и до заверше­ ния которой изготовитель гарантирует и обеспечивает выполнение установленных требований к изделию при условии соблюдения по­ требителем правил эксплуатации, в том числе правил хранения и транспортирования.

Смысл приведенных показателей данной группы достаточно ясен из определений. Отметим только, что если сроки являются только временными характеристиками, то наработки (ресурсы) определя­ ют объемы работы изделий и могут измеряться в метрах, литрах и т. п. Последние два показателя этой группы имеют определенное значение для заказчика и накладывают конкретные обязательства на поставщика продукции.

168

3. Показатели, характеризующие сохраняемость и ремонтопри­ годность. Для характеристики только ремонтопригодности исполь­

монтов в процессе эксплуатации. Показателем, характеризующим сохраняемость, является с р е д н е е в р е м я ' б е з о т к а з н о г о Xр а н е и и я (Гхр), определяемое из выражения

П

плексных показателя надежности: коэффициент готовности, коэф­ фициент оперативной готовности и коэффициент технического ис­ пользования.

ряде работ он определяется как коэффициент эксплуатационной на­ дежности. Такой термин создает путаницу и неправильно опреде­ ляет сущность данного показателя; в ГОСТ 13377—67 он отнесен к разряду недопустимых терминов.

К о э ф ф и ц и е н т о п е р а т и в н о й г о т о в н о с т и (Ког) ха­ рактеризует вероятность того, что изделие, начав в произвольный момент времени выполнение задачи, проработает безотказно в те­ чение требуемого времени. Он определяется по формуле

показывает, какую часть от суммарного времени работы и просто­ ев изделия (при техническом обслуживании и ремонтах) составля­

ристики надежности изделий согласно свойствам, которые они оп­ ределяют.

169

§ 33. Выбор основных показателей, характеризующих надежность изделий

Одним из важных вопросов является выбор показателей на­ дежности для конкретных видов продукции. Большую помощь в этом призвана оказать государственная методика, определяющая правила выбора номенклатуры показателей надежности [33]. В ка­ честве критерия в этом случае берется среднее значение эффекта, получаемого за время эксплуатации изделия. Для оценки влияния показателей надежности на эту характеристику необходимо рас­ сматривать модели функционирования технических устройств. В этом случае аргументами являются назначение, особенности рабо­ ты и конструкционные характеристики изделий. Модели могут

деленные показатели. Здесь не представляется возможным подроб­ но осветить данные вопросы. Поэтому ограничимся рассмотрени­ ем принципов выбора показателей надежности для технических изделий. Для этого необходимо классифицировать все технические устройства в зависимости от конструктивных признаков, продол­ жительности эксплуатации, временного режима использования по назначению, доминирующих факторов при оценке последствий от­ каза.

На рис. 26 приведена такая классификация.

В первом и втором классах изделия делятся по характеру и ре­ жиму их использования по назначению.

По продолжительности эксплуатации перемонтируемые изделия делятся на три класса, а ремонтируемые — на пять.

Неремонтируемые изделия могут эксплуатироваться до отказа (например, элементы бытового радиоприемника) или до предельно­

рых в данных условиях эксплуатации невозможен или невыгоден), до окончания выполнения требуемых функций (например, радио­ электронное оборудование ракеты, предназначенной для вывода ис­ кусственного спутника Земли на заданную орбиту, до предельно­ го состояния в режиме ожидания или до отказа и до окончания вы­ полнения им требуемых функций в режиме работы (например, ра­ диоэлектронное оборудование ракеты класса «земля—воздух»).

Как неремоитируемые, так и ремонтируемые изделия по вре­ менному режиму использования разбиты на следующие три класса:

1) изделия, иопользуемые ів непрерывном режиме (наприме электронное оборудование радиомаяков);

170