7.2. Обеспечение надежности в процессе эксплуатации

Надежность невосстанавливаемых об­разцов РЭА однократного применения определяется главным образом уровнем проек­тирования и производства, а также срока­ми и условиями хранения до момента применения. Надежность восстанавливаемой аппаратуры многократного применения в значительной степени зависит от качества эксплуатации. В начальный период эксплу­атации (после периода приработки) в аппа­ратуре возникают преимущественно внезап­ные отказы элементов, интенсивность которых почти постоянна (справедлив экспонен­циальный закон надежности). В этот период профилактическая (предупредительная) за­мена элементов не может принести пользы (скорее, наоборот, может принести вред). Вместе с тем профилактические мероприя­тия, связанные с измерением параметров РЭА и ее осмотром, позволяют предотвра­тить ряд отказов, которые вызываются не­благоприятным воздействием эксплуатаци­онных факторов (разрегулировка, ослабле­ние креплений и кабельных соединений, за­грязнение, проникновение влаги и т.д.). После истечения начального периода экс­плуатации (несколько сотен, иногда тысяч часов наработки) начинают сказываться (превалировать) постепенные отказы. Для оценки показателей безотказности в этот период эксплуатации применимы законы распределения Вейбулла, Бернштейна, ре­же нормальный. При тяжелых внешних воздействиях (проникающая радиация, си­стематические ударно-вибрационные на­грузки, тяжелый температурный режим) изнашивание элементов может начаться значительно раньше — через несколько де­сятков часов наработки, когда наряду с внезапными возможны постепенные отказы, причем последние могут существенно пре­валировать над внезапными.

Одной из важных задач профилакти­ческого обслуживания аппаратуры после 300—500 ч наработки РЭА является устра­нение постепенных отказов. Интервалы времени, через которые необходимо прово­дить профилактические мероприятия (тех­нические осмотры, регламентные работы, ремонт), чаще всего определяют путем тщательного анализа характеристик изна­шивания и старения основных групп ком­плектующих элементов. На рис. 7-2 для примера представлено условное изменение во времени (при данных условиях эксплуа­тации) параметров некоторых элементов

Рис. 7-2. Определение периодичности профилак­тических мероприятий путем изучения характери­стик изнашивания (старения) основных групп комплектующих элементов.

1 — изменение обратного коллекторного тока транзисторов; 2 — изменение сопротивления резисторов; 3 — изменение емкости конденсаторов 4 — изменение коэффициента усиления транзисторов; 5 — изменение крутизны характеристики ЭВП;

6 — изменение емкости аккумуляторной ба­тареи.

аппаратуры, в том числе тех элементов, которые имеют наименьшее время изнаши­вания (старения). Если приведенные кри­вые являются усредненными, то простей­ший метод нахождения периодичности и объема профилактических работ состоит в следующем: с некоторым «запасом» по сравнению с временем наступления отказа наименее надежных групп (5 и 6) назнача­ется первое техническое обслуживание (ре­гламентные работы) с периодом Т_пр1, если по другим соображениям (например, для проверки механических узлов, регулиров­ки) этот период не должен быть меньше. В объем первого обслуживания наряду с другими необходимыми проверками и регу­лировками должна входить проверка, регу­лировка и возможно, замена элементов групп 5 и 6. При этом считается, что пара­метры замененных (или отрегулированных) элементов возвращены в начальное со­стояние.

Подобным же образом назначается второе техническое обслуживание с перио­дом T_пр2 и т. д. Естественно, что при вто­ром техническом обслуживании объем ра­бот (проверок и замен) больше, чем в пер­вом, поскольку наряду с проверкой пара­метров элементов групп 1 и 4 необходимо проверить и параметры элементов групп 5 и 6. Здесь изложен физический принцип определения периодичности профилактиче­ских работ.

Рассмотрим общую задачу, позволяю­щую связать показатели надежности с периодом T_пр между очередными профилак­тическими работами. В качестве показателя надежности принимается вероятность того, что в произвольный момент t аппаратура работоспособна и безотказно работает в те­чение времени t₁, примыкающем справа к моменту t. Будем считать, что вероятность P(t₁) не зависит от t. Кроме того предполо­жим, что после проведения профилактиче­ских мероприятий работоспособность аппа­ратуры восстанавливается до первоначаль­ного состояния, что эквивалентно замене аппаратуры на новый экземпляр. Время вы­полнения профилактики считаем случайной величиной , распределенной по закону Р{ }. Время ремонта явля­ется также случайной величиной с законом распределения Р{ }. Время безотказной работы Т распределено по за­кону F(t) =P{T t}. Средние значения слу­чайных величин , и Т соответственно составляют T_п, T_р, T_cр. После проведения очередной профилактики следующая назна­чается по истечении неслучайного проме­жутка времени T_o.пр.

Возможны несколько способов (страте­гий) планирования работ:

1. Помимо проведения запланированной профилактики после каждого отказа (ремонта) проводится внеплановая профилак­тика, после чего планируется заново время до проведения очередной профилактики.

2. Вне зависимости от того, возникали или нет отказы аппаратуры в межпрофилактический период, проводится только плановая профилактика.

3. Профилактика назначается в зависи­мости от текущего состояния работоспособности РЭА, определяемого при периодиче­ском инструментальном контроле.

В первом случае оптимальная перио­дичность (T_o.пр) проведения профилактиче­ских мероприятий, для которой величина P(t₁) максимальна для заданного проме­жутка времени t₁определяется из условия:

,

где — интенсивность отказов за межпрофилактический промежуток времени; — вероятность безотказной работы за время у.

Во втором случае, если принять, что поток отказов является простейшим нестационарным (с переменной интенсивностью отказов), оптимальное значение T_o.пр на­ходится из условия:

При условии, что первый способ оптимального планирования профилактических работ имеет преимуще­ства. Это обычно имеет место при планировании профилактики по постепенным от­казам.

Наряду с высококачественным выпол­нением профилактических работ надежность аппаратуры в процессе эксплуатации обес­печивается: широким применением методов прогнозирования отказов; обязательной ин­струментальной проверкой и тренировкой в условиях, близких к эксплуатационным, тех комплектующих элементов, которые устанавливаются взамен отказавших; повы­шением уровня организации процесса экс­плуатации.