3.2.1.3. Основы расчета надежности эс

Структурные модели надежности и структурные преобразования в расчетах надежности являются темой практических занятий, поэтому теоретические положения по этому вопросу приведены в подразделе 3.5.3, с. 114 – 120 данного комплекса.

Резервированием называется введение в техническое устрой­ство дополнительного числа компонентов и связей по сравнению с минимально необходимым для его нормального функционирова­ния. Цель резервирования – повысить надежность изделий. классификация видов резервирования приведена в [1, 3, 13].

Математические аспекты рассматриваемого вопроса представлены в учебном пособии [1, с. 39 – 48].

Сравним постоянное нагруженное резервирование с ненагруженным резервированием замещением.

Постоянное нагруженное резервирование. Пусть у основной системы имеется n резервных подсистем.

Если Р₀(t)= Р₁(t) = … = Р_n(t) = Р(t), то При экспоненциальном законе распределения наработки

.

Учитывая, что 1/Λ=T₀, можно записать

.

Проанализируем, как растет сумма с увеличением n

.

Ряд расходящийся. Однако сумма растет медленно, и тем медленнее, чем больше величина n.

Ненагруженное резервирование замещением. Устройство переключения, как и ранее, считаем идеальным в смысле надежности. Полагаем, как и в предыдущем случае, что у основной системы имеется n резервных подсистем. При этом Р₀(t) = Р₁(t) =…= Р_n(t) = Р(t). Тогда

; ,

а для экспоненциального закона распределения наработки T₀ = 1/Λ.

В этом случае получаем максимальное значение T₀, больше получить нельзя. Рассмотрим сумму для Р_с.

.

В скобках стоит разложение функции e^Λt при n→∞, а ε – погрешность, связанная с конечным числом членов разложения.

Все остальные случаи лежат между рассмотренными. Более подробный материал приведен в учебном пособии [1].

3.2.1.4. Обеспечение надежности эс

Общие принципы обеспечения надежности ЭС при проектировании. К таким принципам следует отнести: выбор надежной элементной базы; технологичность изделия; уменьшение нагрузок и дестабилизирующих факторов при эксплуатации; выбор надежных схемно-конструктивных решений. Более подробно материал представлен в [1, 9].

Дальнейшее повышение надежности обеспечивается на этапе схемно-технического проектирования и конструирования. Основными факто­рами обеспечения надежности на этом этапе являются: выбор надежных схемно-конструктивных решений; введе­ние различных видов избыточности; обеспечение определенных запасов ра­ботоспособности. Необходимость учета оставшихся направлений повышения надежности, а именно технологичность изделия и уменьшение нагрузок и дестабилизирующих факторов при эксплуатации, были рассмотрены ранее. Кроме этого, с более подробным изложением этих вопросов необходимо изучить по [1] (можно ознакомиться в [9]).

Особенности обеспечения надежности цифровой аппаратуры. При обеспечении надежности цифро­вой аппаратуры необходимо учитывать ряд особенностей этого класса ЭС. К ним, прежде всего, относят: дискрет­ный характер работы всех элементов; наличие двух видов неисправностей; использование программного управ­ления. Дискретный характер работы цифро­вой аппаратуры определяется дискрет­ностью входных, внутренних и выход­ных сигналов. Для цифровой аппаратуры и ЭВМ характерны два вида неисправно­стей – отказы и сбои. Последствием сбоя является искаже­ние информации или нарушение вы­числительного процесса, которое в ко­нечном счете приводят к нарушению правильного функционирования циф­рового устройства или вычислительной машины в целом, что эквивалентно отказу.

К общим принципам устранения сбоев в цифровой аппаратуре можно отнести: конструктивные методы и методы парирования сбоев (маскирования сбоев и выявления и исключения последствий сбоев). Существо этих принципов, а также надежность программного обеспечения рассмотрены в [1, 3, 7].

Выбор эффективных методов обеспечения надежности рассмотрен, подробный анализ этих методов обеспечения надежности и сравнительная оценка их эффективности приведены в учебном пособии [1]. Этот материал, также, подлежит изучению.

Контрольные вопросы к разделу 3.2.2

1. Дайте определение понятию «надежность» и выделите в нем наиболее важную часть.

2. Что такое «стороны или частные свойства надежности»? Дайте им определения.

3. Каковы причины появления проблемы надежности?

4. Какие закономерности изучает теория надежности?

5. Проведите классификацию отказов. Как на практике удобно характеризовать отказы? Как Вы понимаете смысл понятий «исправное состояние» и «работоспособное»?

6. Какова разница между отказом и дефектом изделия?

7. Какие законы распределения отказов Вы знаете? Определите область их применения.

8. Дайте определения, математические зависимости и проведите сравнительный анализ показателей надежности неремонтируемых и ремонтируемых изделий. В чем отличие наработки изделия до отказа от наработки на отказ?

9. Объясните разницу между единичными и комплексными показателями надежности ЭС.

10. Сформулируйте общие рекомендации по выбору показателей надежности.

11. Дайте определения, математические зависимости и соответствующее графическое представление основных структурных моделей. Как осуществляются структурные преобразования в расчетах надежности?

12. Что называется резервированием? Дайте классификацию видам резервирования и напишите основные математические зависимости.

13. Сформулируйте общие принципы обеспечения надежности изделий, цифровой аппаратуры и программного обеспечения.

14. Дайте сравнительную характеристику основным методам обеспечения надежности.