5.1 Основні характеристики надійності апаратних засобів обчислювальної техніки
Надійність є комплексною властивістю, що містить у собі такі властивості як: працездатність, зберігання, ремонтопридатність, довговічність. Основна властивість, описувана кількісними характеристиками - працездатність. Втрата працездатності - відмова.
Кількісні характеристики надійності (працездатності) розрізняються для відновних і невідновних виробів.
Невідновні - ті, що не ремонтуються після відмови. Приклади: інтегральні схеми, рознімання й т.д.
Основні характеристики надійності для них: імовірність безвідмовної роботи за час t: P(t); імовірність відмови за час t: Q(t)= 1 - P(t); інтенсивність відмов λ(t) - указує середнє число відмов, що виникає за одиницю часу експлуатації виробу; середній час наробітку виробу до відмови T.
Реальні значення зазначених характеристик одержують за результатами випробувань на надійність.
У розрахунках часу до відмови t уважається випадковою величиною, тому використається апарат теорії ймовірностей.
5.2 Методика розрахунку надійності не відновлювальних виробів і систем
Методика розрахунку складеться з трьох етапів розрахунку:
розрахунок для етапу нормальної експлуатації виробу, коли λ(t)-const;
створюють схему надійності виробу, причому вважають, що відмова елемента (групи елементів), включених у схему надійності, приводить до відмови всього виробу;
кожний елемент, що включений в схему надійності, характеризується інтенсивністю відмов λ і(t) й імовірністю безвідмовної роботи Pі(t); уважають, що відмови окремих елементів незалежні між собою (хоча б у першому наближенні), тому ймовірність безвідмовної роботи виробу Pвир.(t) (за теорією ймовірностей):
|
Pвир.(t)=P1(t) * P2(t) * ...* Pn(t), |
(5.1) |
а інтенсивність відмов виробу λ вир.(t):
|
λ вир.(t)=
λ 1(t) + λ 2(t) + ...+ λn(t) = |
(5.2) |
(складаються показники степеня у виразі
),
і тоді для середнього часу наробітку
на відмову Tвир.= 1/ λ вир.(t).
Схема надійності при послідовному з'єднанні елементів системи показана на рисунку 5.1.
Рисунок 5.1 – Схема надійності при послідовному з'єднанні елементів
5.3Методика розрахунку надійності відновлювальних виробів і систем
Процес експлуатації відновлюваних систем і виробів відрізняється від такого ж процесу для невідновних тем, що поряд з потоком відмов елементів виробу присутні стадії ремонту елементів, що відмовили, тобто є присутнім потік відновлення елементів. Для відновлюваних систем не виконується третя властивість характеристик надійності: dP(t)/dt<0. За період часу λ(t) можуть відмовити два елементи системи, а бути відновленими - три аналогічних елементи, а значить похідна dP(t)/dt>0.
Характеристики надійності відновлювальних систем повинні описувати як потік відмов елементів, так і потік відновлень. Для опису потоку відмов використаються, як і раніше, інтенсивність відмов λ і середній час наробітку на відмову T, а для опису потоку відновлень - інтенсивність відновлень µ і середній час відновлень ТВ. Інтегральною характеристикою надійності відновлюваних систем є коефіцієнт готовності системи КГ, що показує ймовірність знаходження системи в працездатному стані в довільно обраний момент часу й обчислюється за формулою:
|
КГ=Т/(Т+ТВ), ТВ=1/ λ(t). |
(5.3) |
Умовами наближеного розрахунку надійності відновлюваних виробів і систем є наступні положення: час відновлення набагато менше часу наробітку елемента на відмову; інтенсивність відмов і відновлень - постійні величини; відмови й відновлення окремих елементів і підсистем - незалежні випадкові події.
У відновлюваних системах досить часто використається резервування елементів.
Резервування розділяється на "гаряче", коли резервний елемент працює поряд з основним, і ковзне ("холодне"), коли резервний елемент виключений, а включається тільки після відмови основного.
Резервування приводить до появи груп паралельно включених елементів (рисунок 5.2).
Рисунок 5.2- Паралельне включення m-елементів при гарячому резервуванні