Оценка надежности по приработочным отказам

Приработочные отказы (ПРО) представляют внезапные отказы, возникающие в период приработки, предшествующий периоду нормальной эксплуатации.

ПРО возникают вследствие

- ошибок, допущенных на этапе проектирования;

- скрытых дефектов материалов и комплектующих изделий;

- брака, допущенного в процессе производства;

- нарушений режима приработки, допущенных на этапе эксплуатации;

- не соответствующие требованиям приемка, транспортировка, хранение, которые не выявлены системой технического контроля.

Исходя из ранее приведенных формул, вероятность обнаружения дефектов для можно определить по формуле

Для обеспечения более высокой надежности обычно принимают гарантированное время приработки

В общем случае гарантированное время приработки можно рассчитать, исходя из

или определить по известной зависимости, где q_{прб.доп} – допустимая вероятность обнаружения дефектных изделий за время приработки.

Оптимальное время приработки определяют по заданной ВБР в конце срока технологической тренировки при условии минимизации суммарных затрат на тренировку и гарантийное обслуживание. Для решения этой задачи должна быть известна зависимость интенсивности отказов от времени на участке тренировки, затраты на тренировку одного устройства за единицу времени, штраф за выход из строя устройства в течение гарантийного срока.

6.6 Резервирование

Если элементы системы имеют резерв, то при отказе какого-либо элемента его функции начинает выполнять резервный элемент. Поэтому резервированная система обладает большей надежностью, чем нерезервированная.

Резервные элементы до включения могут находиться в состоянии: нагруженном, ненагруженном, облегченном. В зависимости от этого различно их влияние на общую надежность системы.

Рассматриваемая группа элементов не будет выполнять возложенных на нее функций, если все m элементов окажутся неработоспособными. Род неработоспособным состоянием в данном случае понимается отказ элемента типа «обрыв».

На практике в некоторых случаях необходимо рассматривать два типа отказа: типа «обрыв» и типа «короткое замыкание». Если рассматривать систему резервирования для m=2, то при параллельном соединении система неработоспособна, если один из элементов окажется закороченным или одновременно оба будут иметь обрыв.

Если считать, что вероятности обрыва и короткого замыкания соответственно равны q_об и q_кз, то вероятность отказа для всего элемента (когда он не имеет резерва) q = q_об + q_кз

В таком случае условные вероятности обрыва и короткого замыкания равны

; ; .

Выигрыш от включения резерва, определяемый как отношение вероятности отказа элемента к вероятности отказа системы можно определить по формуле

Рассмотрим несколько характерных случаев использования резервированной системы с отказами элементов при обрыве и коротком замыкании.

1. Вероятность короткого замыкания и обрыва равны . В этом случае G =1, что указывает на бесполезность применения резервного элемента.

2. Вероятность короткого замыкания больше вероятности обрыва . В этом случае G <1, G ≈1/2, т.е. резервирование понижает надежность примерно вдвое.

3. Вероятность короткого замыкания меньше вероятности обрыва . В этом случае G >1, G ≈1/q_об, т.е. резервирование целесообразно и выигрыш в надежности здесь получается тем большим, чем меньше q_об.

Резервирование представляет практический интерес при рассмотрении параллельного соединения элементов. Так, например, параллельное соединение непроволочных резисторов для увеличения рассеиваемой мощности или в целях подбора необходимой величины сопротивления, увеличивает надежность, так как практически не имеют отказов типа «короткое замыкание» (конечно, если обрыв одного из них не вызывает выхода из строя системы, в которой они работают).

Бумажные и некоторые пленочные конденсаторы имеют вероятность к.з. (пробоя) значительно больше вероятности обрыва. Их параллельное соединение заметно снижает надежность работы.

Керамические конденсаторы имеют в ряде случаев вероятность обрыва (выводов) существенно больше вероятности к.з. Их параллельное соединение часто бывает полезным.

Таким образом, зная соотношение между вероятностями обрыва и к.з., можно судить о целесообразности параллельного или последовательного соединения элементов. Очевидно, что элементы с повышенной вероятностью к.з. выгоднее соединять последовательно, а не параллельно. Так, для случая, когда вероятность к.з. контактов (их «залипания» вследствие сваривания образующейся в них микродугой) больше вероятности их не замыкания, когда они должны быть замкнуты (что может иметь место от попадания пыли или от образования плохо проводящих пленок на поверхностях контактов), то при параллельном соединении подобных контактов надежность группы будет существенно ниже надежности одной контактной пары.

Для повышения надежности контактных систем в случае, когда вероятность к.з. и обрыва близки по величине, или когда они неизвестны, целесообразно применять комбинированные схемы (а и б).

 

Анализ эффективности резервирования представленных схем показал, что первая схема (а) целесообразна при любых соотношениях q_об и q_кз. Вторая нецелесообразна для случая q_об << q_кз , но дает гораздо лучшие результаты в двух других случаях (q_об >> q_кз , q_об ≈ q_кз).

При рассмотрении резервирования сложных систем возможно поэлементное резервирование (а) либо резервирование группами элементов или блоками (модулями) (б).

 

 

 

Анализ резервирования обоих вариантов показывает, что поэлементное резервирование дает большую эффективность в тех случаях, когда интенсивность отказов элементов имеет малую величину. Поэтому такое резервирование целесообразно использовать для сравнительно простых устройств. Поэлементное резервирование для сложных систем, состоящих из многих элементов, создает большие трудности в реализации. В реальных условиях в сложных системах предусматривают резервирование группами элементов или блоками (модулями).