2. Расчёт и обеспечение требуемой надёжности

2.1. Виды расчётов надёжности и их сущность

Проектирование АС предполагает проведение расчётов надёжности с целью проверки выполнения требований по надёжности, определённых в техническом задании. При этом различают следующие виды:

• прикидочный (ориентировочный) расчёт надёжности, выполняемый на этапе разработки структурной схемы на основе имеющихся сведений об аналогичных изделиях и позволяющие выбрать оптимальную структуру;

• расчёт надёжности при подборе типов элементов осуществляется после разработки схемы электрической принципиальной и преследует цель определения рационального состава элементов, исходя из требований по надёжности и требований к параметрам устройства;

• расчёт надёжности при уточнении режимов работы элементов проводится на заключительном этапе, когда решены основные вопросы конструирования, но ещё можно менять режимы элементов.

Для всех видов расчётов надёжности предполагается справедливым экспоненциальный закон распределения времени работы до отказа, т.е. расчёты ведутся для периода нормальной эксплуатации. С учётом этого для системы без резервных элементов интенсивность отказов имеет вид:

где d– количество типов элементов;

N_i– количество элементовi-го типа;

_оi– среднее значение интенсивности отказов элементовi-го типа (берётся из справочника) для нормальных условий.

Тогда

Приведённые зависимости соответствуют прикидочному расчёту.Иногда расчёт ведётся как по среднему, так и минимальному и максимальному значениям интенсивности отказов.

Расчёт надёжности при подборе типов элементовотличаются тем, что учитывается влияние различных факторов (высота, влажность, вибрация и др.) с помощью коэффициентовk_j, значения которых приведены в справочных материалах, по формуле

Особенностью расчёта надёжности при уточнении режимов работы элементовявляется учёт отличия режимов работы от номинальных значений (коэффициент нагрузки К_н=1, температура 20^оС) на основании поправочных коэффициентов

имеющихся в справочных материалах, т.е.

Для полного или уточнённого расчёта надёжностисправедливо выражение

где - число учитываемых неблагоприятных факторов.

2.2. Определение показателей надежности по статистическим данным

В основе определения показателей надёжности по статистическим данным лежат данные об испытаниях на надёжность совокупности из N_oблоков (устройств, элементов) либо данные статистического моделирования. Как правило, эти данные содержат сведения, сколько элементов (блоков) отказало на каждом элементарном интервале временисовокупность которых образует интервал времени Т от начала испытаний до отказа всех элементов, поставленных на испытание. Обычно

.

Если обозначить N_o – число элементов, поставленных на испытание, а N(t) – число испытанных элементов к моменту времени t, то

вероятность безотказной работы равна отношению числа исправно работающих к моменту времени t элементов, к общему числу элементов, поставленных на испытание;

интенсивность отказов равна отношению числа элементов, отказавших в единицу времени - к числу исправных элементов;

плотность вероятности отказов определяется отношением числа отказов в единицу времени к общему числу элементов, поставленных на испытание;

–среднее время безотказной работы равно отношению суммы времён исправной работы i-ых элементов к их общему числу.

Приведённые выражения позволяют определить основные показатели надёжности с точностью до дискретности элементарных интервалов времени .

В случае применения имитационного моделирования необходимо число испытаний сопоставлять с требуемой точностью по методике, описанной, например, в [1].