Характеристики надежности

Для проведения объективного сравнения различных образцов радиоэлектронной аппаратуры по надежности, а также для опре­деления необходимого уровня ее надежности при проектирова­нии, производстве, испытаниях и эксплуатации необходимо рас­полагать количественными характеристиками (показателями) на­дежности элементов, входящих в эту аппаратуру. Рассмотрим ос­новные из этих характеристик.

1. Вероятность безотказной работы изделия. Под вероятностью безотказной работы изделия Р понимается вероятность того, что в течение времени непрерывной работы t в изделии не произой­дет ни одного отказа.

Вероятность безотказной работы характеризует надежность как элемента, так и системы в целом. Зависимость вероятности безот­казной работы от времени P{t) представлена на рис. 8.1. Из зависимости видно, что вероятность безотказной работы Р в течение конечных интервалов времени мо­жет приобретать значения О < Р < 1. Значение вероятности безотказ­ной работы можно определить рас­четным путем на этапе проектиро­вания радиоэлектронной аппарату­ры. Это позволяет разработчикам РЭА и приборов выбирать опти­мальную по надежности и стоимо­сти структуру радиоэлектронной системы и ее принципиальную схе­му. Например, при Р= 0,5 одна по­ловина радиоэлектронных изде­лий, обладающих таким значени­ем вероятности безотказной работы в течение времени /, может выйти из строя, а другая половина будет продолжать работать.

2. Безотказность работы изделия. Имея статистические данные отказов, разработчик РЭА и приборов может определить статистическую вероятность безотказной работы за время t как отношение числа изделий N, продолжающих исправно работать на момент времени /, к числу изделий N0, поставленных на испытания:

Безотказностью работы называется свойство изделия сохранять работоспособность в течение некоторой наработки без вынужден­ных перерывов.

3. Под интенсивностью отказов (Я.) понимается вероятность отказа неремонтируемого изделия в единицу времени t после некоторого момента времени при условии, что отказ до этого временине возникал.

Характеристика интенсивности отказов широко используется в технике для определения надежности элементов РЭА и прибо­ров. Для большинства элементов величина интенсивности отказов неодинакова для различных промежутков времени. На рис. 8.2 при­ведена зависимость интенсивности отказов аппаратуры от време­ни, включающая три периода:

1 — период приработки (от 0 до tnp);

2 — период нормальной работы (от tnp до 1СТ);

3 — период до полного износа (от Гст до t).

Период приработки элементов характеризуется высокой ин­тенсивностью отказов. В этот период выходят из строя элементы со скрытыми дефектами из-за нарушения технологического про­цесса изготовления и действия систематических и случайных Лакторов, снижающих их качество и надежность. Период приработки элементов должен быть относительно мал.

Для большинства ра­диоэлектронных уст­ройств характерно по­стоянство интенсивнос­ти отказов в период нормальной работы ап­паратуры (участок 2). Это объясняется отсут­ствием старения мате­риалов элементов на участке нормальной ра­боты. На участке 3 интенсивность отказов РЭА резко возрастает из-за износа и старения элементов радиоэлектронных устройств.

4. Частота отказов а представляет собой отношение числа изде­лий РЭА An, отказавших в единицу времени, к общему числу изделий N0, поставленных на испытания:

Для многих элементов радиоэлектронной аппаратуры зависи­мость частоты отказов имеет вид, показанный на рис. 8.3.

Как видно из графика, зависимость частоты отказов от време­ни имеет три характерных участка.

На участке 1 (от 0 до t{) частота отказов велика, но быстро снижается по мере приработки элементов.

На участке 2 — нормальной работы (tx - t2) — частота отказов медленно падает. Это объясняется тем, что число отказов умень­шается за счет уменьшения общего количества работающих эле­ментов.

На участке 3 — износа и старения — происходит сначала резкое возрастание частоты отказов, а затем она начинает падать, так как число нормально работающих элементов резко уменьшается.

Обычно эксплуатация РЭА не производится до полного изно­са, аппаратуру ремонтируют, износившиеся элементы заменяют новыми, после чего частота отказов работы вновь соответствует участку нормальной работы.

5. Среднее время безотказной работы Т0 представляет собой сред­нее арифметическое время исправной работы каждого образца:

где t1, t2 и т.д. — время безотказной работы; N0 — число образцов. Среднее время между двумя отказами

Однако приведенные выше количественные характеристики надежности аппаратуры не позволяют полностью установить со­отношение между временными составляющими цикла эксплуата­ции РЭА. Для полной оценки разработаны дополнительные коэф­фициенты надежности, в том числе характеризующие частоту профилактических мероприятий, стоимость эксплуатации, рас­ход элементов и др.