5. Обеспечение надежной работы конструкции электронной аппаратуры.

Надежность – это свойство РЭА выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, при соблюдении режимов эксплуатации, правил технического обслуживания, хранения и транспортирования (ГОСТ 27.002-83).

Ресурс – продолжительность работы ЭА до предельного состояния, установленного в нормативно-технической документации.

Надежность является сложным свойством, которое в зависимости от назначения изделия и условий его применения состоит из сочетания свойств:

• безотказности,

• долговечности,

• ремонтопригодности,

• сохраняемости.

Безотказность – это свойство изделия сохранять работоспособное состояние в течение установленного в ТД времени – характеризуется вероятностью безотказной работы P(t), частотой отказов f(t), интенсивностью отказов λ(t), средней наработкой на отказ (продолжительность работы изделия до появления отказа) T_ср.. В некоторых случаях надежность ЭА удобно оценивать вероятностью отказа q(t)=1- P(t).

Случайное событие, приводящее к полной или частичной утрате работоспособности изделия, называется отказом.

Отказы по характеру изменения параметров аппаратуры до момента их возникновения подразделяются на внезапные и постепенные.

Внезапный отказ характеризуется скачкообразным изменением значений одного или нескольких параметров изделия. Они обусловлены скрытыми технологическими, конструкторскими и другими дефектами. Внезапные отказы устраняются заменой элементов или их ремонтом.

Постепенный отказ характеризуется постепенным изменением параметров элементов схемы и конструкции. Они обусловлены старением элементов, воздействием окружающей среды и т.д. Постепенные отказы устраняются заменой, ремонтом или регулировкой элементов.

К элементам, для которых преобладающими являются внезапные отказы, относятся ЭРЭ, а том числе ИС, элементы проводного монтажа, сварные и паяные соединения, разъемы, печатные платы, металлизированные отверстия и т.д.

По взаимосвязи между собой различают отказы независимые, не связанные с другими отказами, и зависимые. По повторяемости возникновения отказы бывают одноразовые (сбои) и перемежающиеся. Сбой – однократно возникающий самоустраняющийся отказ, перемежающийся – многократно возникающий сбой одного и того же характера. По наличию внешних признаков различают отказы явные, т.е. имеющие внешние признаки после их появления, и неявные (скрытые), для обнаружения которых требуется провести соответствующие действия. По причине возникновения отказы подразделяют на конструкционные, производственные и эксплуатационные, вызванные нарушением установленных норм и правил при конструировании, производстве и эксплуатации ЭА. По характеру устранения отказы делятся на устойчивые и самоустраняющиеся. Устойчивый отказ устраняется заменой отказавшего элемента (модуля), а самоустраняющийся исчезает сам, но может повториться. Самоустраняющийся отказ может проявиться в иде сбоя или в форме перемежающегося отказа.

Все изделия подразделяют на восстанавливаемые и невосстанавливаемые. Восстанавливаемые – работоспособность которых в случае возникновения отказа подлежит восстановлению.

Невосстанавливаемые – отказы не устраняются. Это резисторы, транзисторы, микросхемы, т.е. почти все радиокомпоненты, а также некоторые категории РЭА (ракетная аппаратура).

Долговечность - свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной степени технического обслуживания и ремонта.

Работоспособное состояние - это состояние изделия, при котором все параметры характеризуются способностью выполнять заданные функции соответственно научно-технической (НТД) и конструкторской (КД) документации.

Предельное состояние - при котором дальнейшее применение изделия по назначению недопустимо или нецелесообразно.

Важным свойством повышения долговечности аппаратуры является ремонтопригодность.

Ремонтопригодность – это свойство изделия, заключающееся в приспособленности к обнаружению и предупреждению причин возникновения отказов, повреждений, а также поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонта.

Повышение ремонтопригодности производится за счет применения стоек, шкафов, корпусов приборов унифицированных конструкций с типовым расположением в них блоков, ячеек и других НК. Этому отвечают базовые несущие конструкции (БНК), которые находят широкое применение во многих отраслях промышленности при разработке РЭА.

Сохраняемость – это свойство изделия сохранять показатели безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и транспортирования.

Рассмотренные определения дают качественную характеристику надежности. Чтобы сравнивать различные типы изделий необходимо иметь количественные характеристики надежности. К ним относятся:

1). Вероятность безотказной работы P(t_p) изделия в течение заданного интервала времени.

2). Средняя наработка на отказ Т_ср.

3). Интенсивность отказов (1/час).

4). Период приработки – это время от начала работы до времени t₁ – времени, до которого происходят выходы из строя элементов, имеющих грубые внутренние дефекты, не замеченные при контроле.

5). Период нормальной работы – это время, когда происходят отдельные случайные отказы.

В тактико-технические требования на разработку новой РЭА вносятся числовые значения свойств надежности, которые необходимо учитывать при разработке конструкции.