3.2.1.2. Показатели надежности неремонтируемых и ремонтируемых изделий.

Неремонтируемые (невосстанавливаемые) изделия работают до первого отказа, после чего заменяются новыми. На этапе проектирования обычно используются показатели безотказности.

Наработка – это продолжительность (или объем) работы изделия, измеряемая временем (циклами, периодами и т.п.).

Средняя наработка до отказа – это математическое ожидание наработки изделия до отказа:

где f(t) – плотность распределения наработки.

Вероятность безотказной работы – это вероятность того, что изделие не откажет в заданном промежутке времени (0, t), или вероятность того, что наработка изделия до отказа будет больше заданного времени работы:

Тогда вероятность отказа – это вероятность того, что в том же интервале времени (0, t) возникает хотя бы один отказ:

Определение этих же величин статистически приведено в учебном пособии [1].

Интенсивность отказа – это вероятность отказа в единицу времени после данного момента при условии, что отказ до этого момента времени не возникал:

Более подробно материал изложен в [1].

В случае экспоненциального распределения вероятность безотказной работы системы примит вид

а средняя наработка до отказа запишется как t_ср = 1 / λ .

Как видно из полученных выражений, экспоненциальный закон характеризуется чрезвычайной математической простотой.

Показатели надежности ремонтируемых изделий. Все показатели надежности, приведенные для невосстанавливаемых изделий, могут использоваться и для ремонтируемых (восстанавливаемых) при исследовании надежности ЭС до первого отказа. Однако восстанавливаемые изделия характеризуются еще рядом специальных показателей надежности [см. 2, 3, 7].

Надежность ремонтируемых систем оценивают большей частью по характеристикам потока отказов, которые рассматривают как случайные события. В теории надежности ремонтируемых систем широкое распространение получили простейшие потоки. Простейший по­ток событий характеризуется ординарностью, стационарностью и отсутствием последействия [см. 2, 13].

В качестве показателя надежности ремонтируемых систем обычно используют параметр потока отказов (t), определяемый для рассматриваемого момента времени. Эта величина характеризует среднее количество отказов в единицу времени, взятое для рассматриваемого момента времени. Для стационарных потоков отказов  = const, а значения  и  совпадают, т.е. (t) = (t) =  =  . В этом же случае λ = 1 / T, где  – математическое ожидание числа отказов восстанавливаемого изделия в единицу времени для установившегося процесса эксплуатации.

Комплексные показатели надежности ЭС. Процесс эксплуатации сложных восстанавливаемых изделий не следует рассматривать как непрерывный процесс. Обычно функциональное использование их чередуется с простоем.

Коэффициент оперативной готовности – это вероятность того, что изделие окажется работоспособным в момент времени t и проработает безотказно в течение заданного времени, начиная с этого момента (отношение числа изделий, работоспособных в момент времени t и проработавших безотказно до момента времени t+t₀, к общему числу изделий, работоспособных в момент времени t).

Коэффициент готовности изделия – это вероятность того, что в момент времени t изделие находится в работоспособном состоянии (при известных начальных условиях в момент t = 0), т.е. отношение числа изделий, находящихся в работоспособном состоянии в момент времени t, к общему числу изделий.

Коэффициент технического использования –это отношение наработки N изделий за некоторый период эксплуатации к сумме этой наработки и времени всех простоев, вызванных техническим обслуживанием и ремонтами за этот же период эксплуатации.

Общие рекомендации по выбору показателей надежности. Номенклатуру показателей надежности изделий выбирают в зави­симости от класса изделий, режимов его эксплуатации, характера отказов и их последствий, а также принципа ограничения длительности исполь­зования [см. 1, 3]. Группу надежности изделия уста­на-вливают на стадии технического задания. При выборе номенклатуры показа­телей надежности и их определении необходимо руководствоваться госу­дарственными стандартами и отрас­левыми нормативно-техническими документами.

Влияние внешних воздействий и электрической нагрузки на безотказность ИС. Учет указанных факторов производится на ста

дии технического проекта. Исходными данными для расчета являются возможные в условиях эксплуатации ИС пределы изменения внешних факторов: электрических нагрузок, ускорений, ударов, виб-раций, температуры, влажности, атмосферного давления, состава и величины агрессивных примесей в окружающей среде, корпусов ин-тегральных микросхем (ИМС) и электрорадиоэлементов (ЭРЭ) и т.п.

Влияние электрической нагрузки учитывается коэффициентом нагрузки К_H, равным К_H =Н / Н_Н, где H и H_H – соответственно электрическая нагрузка в реальном и номинальном режимах. Уменьшение величины К_H приводит к снижению числа отказов, но к увеличению габаритов и массы изделия. Величина (рекомендуемая) К_H устанавливается в каждой отрасли соответствующими нормативными документами.

На практике используется ряд формул, позволяющих произвести учет рассматриваемых факторов. Наиболее часто используется следующая:

(5)

где – интенсивность отказов ЭРЭ, как правило, при температуре иK_H = 1; a_i – коэффициент, зависящий от типа ЭРЭ и величин K_H и Θ; k_ij – коэффициенты, учитывающие влияние остальных дестабилизирующих факторов. Величинаопределяется с помощью графиков или таблиц.

Примеры расчетов и данные по параметрам ЭРЭ приведены, например, в [13, с. 128 – 131, 292 – 299].