РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ На этом листе большая рамка

Введение

Надежностью называют свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки. Расширение условий эксплуатации, повышение ответственности выполняемых радиоэлектронными средствами функций, их усложнение приводит к повышению требований к надежности изделий.

Надежность является сложным свойством, и формируется такими составляющими, как безотказность, долговечность, восстанавливаемость и сохраняемость. Основным здесь является свойство безотказности – способность изделия непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение времени. Потому наиболее важным в обеспечении надежности радиоэлектронных средств является повышение их безотказности.

Особенностью проблемы надежности является ее связь со всеми этапами “жизненного цикла” радиоэлектронных средств от зарождения идеи создания до списания: при расчете и проектировании изделия его надежность закладывается в проект, при изготовлении надежность обеспечивается, при эксплуатации – реализуется. Поэтому проблема надежности – комплексная проблема и решать ее необходимо на всех этапах и разными средствами. На этапе проектирования изделия определяется его структура, производится выбор или разработка элементной базы, поэтому здесь имеются наибольшие возможности обеспечения требуемого уровня надежности РЭС. Основным методом решения этой задачи являются расчеты надежности (в первую очередь – безотказности), в зависимости от структуры объекта и характеристик его составляющих частей, с последующей необходимой коррекцией проекта.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Цели расчета надежности

Обеспечение необходимого уровня надежности требует проведения специального комплекса работ, выполняемых на разных стадиях создания и эксплуатации автоматизированных систем управления.

При решении вопросов, связанных с обеспечением надежности требуемого уровня автоматизированных систем управления, необходимо учитывать следующие их особенности:

- каждая автоматизированная система управления является многофункциональной системой, функции которой имеют существенно различную значимость и, соответственно, характеризуются разным уровнем требований к надежности их выполнения;

- во многих автоматизированных системах управления возможно возникновение некоторых исключительных (аварийных, критических) ситуаций, представляющих сочетание отказов или ошибок функционирования системы и способных привести к значительным нарушениям функционирования объекта управления (авариям);

- в функционировании автоматизированных систем управления участвуют различные виды ее обеспечения, которые могут в той или иной степени влиять на уровень надежности автоматизированных систем управления;

- в состав каждой автоматизированной системы управления входит большое количество разнородных элементов: технических, программных, эрратических и др., при этом в выполнении одной функции автоматизированных систем управления обычно участвуют несколько различных элементов, а один и тот же элемент может участвовать в выполнении нескольких функций системы.

При решении вопросов надежности автоматизированных систем управления количественное описание, анализ, оценка и обеспечение надежности проводят по каждой функции автоматизированных систем управления в отдельности.

Уровень надежности автоматизированных систем зависит от следующих основных факторов:

-состава и уровня надежности используемых технических средств, их взаимосвязи в надежной структуре комплекса технических средств автоматизированных систем управления;

-состава и уровня надежности используемых программных средств, их содержания (возможностей) и взаимосвязи в структуре программного обеспечения автоматизированных систем управления;

-уровня квалификации персонала, организации работы и уровня автоматизированных систем управления;

-режимов, параметров и организационных форм технической эксплуатации автоматизированных систем управления;

-степени использования различных видов резервирования (структурного, информационного, временного, алгоритмического, функционального;

-степени использования методов и средств технической диагностики;

-реальных условий функционирования автоматизированных систем управления.

Расчет надежности проводят на различных этапах жизни объекта. При этом преследуются следующие цели:

1.Обоснование количественных требований по надежности к объекту или его составным частям;

2.Проверка выполнимости установленных требований и/или оценка вероятности достижения требуемого уровня надежности объекта в установленные сроки и при выделенных ресурсах, обоснование необходимых корректировок установленных требований;

3.сравнительный анализ надежности вариантов схемно-конструктивного построения объекта и обоснование выбора рационального варианта;

4.Определение достигнутого (ожидаемого) уровня надежности объекта и/или его составных частей, в том числе расчетное определение показателей надежности или параметров распределения характеристик надежности составных частей объекта в качестве исходных данных для расчета надежности объекта в целом

1.2. Показатели надежности

Практическое применение результатов исследований в области надежности ИС становится эффективным только в случае наличия какметодов измерения надежности, так и способов ее количественной оценки, позволяющих производить расчеты и испытания на надежность. Любая оценка строится на системе показателей.

Показатель надежности – количественная характеристика единичного или комплексного свойства надежности. Поэтому на практике используются единичные и комплексные показатели надежности ИС или ее частей.

Числовые значения количественных показателей надежности зависят от того, как часто возникают отказы и насколько быстро они устраняются. Ввиду того, что отказы, как правило, являются случайными событиями, показатели надежности характеризуют случайные величины и случайные события.

В прикладной теории надежности наиболее часто используются следующие законы распределения случайных величин.

1. Биномиальный закон распределения числа n появления события A в m независимых опытах.

2. Закон Пуассона для дискретной случайной величины x.

3. Экспоненциальный закон – для непрерывной случайной величины x.

4. Нормальный закон – для непрерывной случайной величины x.

Безотказность — свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.

Безотказность включает в себя: вероятность безотказной работы, вероятность отказа, интенсивность отказов, средняя наработка до отказа, средняя наработка на отказ.

Ремонтопригодность — свойство объекта, приспособленность к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путём технического обслуживания и ремонта.

Ремнтопригодность содержит: среднее время восстановления и вероятность восстановления за заданное время.

Долговечность - свойство элемента или системы длительно сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при определенных условиях эксплуатации.

К долговечности относят ресурс (наработка до предельного состояния) и срок службы.

Сохраняемость - свойство объекта непрерывно сохранять требуемые эксплуатационные показатели в течение (и после) срока хранения и транспортирования.

К ней относят назначенный срок хранения.

Живучесть и достоверность информации это дополнительные единичные свойства

1.3 Методы повышения надежности

Все методы повышения надежности принципиально могут быть сведены к следующим основным:

1. резервирование;

2. уменьшение интенсивности отказов системы;

3. сокращение времени непрерывной работы;

4. уменьшение среднего времени восстановления работоспособного состояния.

Реализация указанных методов может осуществляться при проектировании, при производстве, при эксплуатации.

Резервирование является одним из наиболее эффективных методов повышения надежности технических систем. Однако, данный метод не всегда оправдан из - за экономических соображений.

Уменьшить интенсивность отказав системы можно следующими способами:

a) упрощение системы;

b) выбор наиболее надежных элементов;

c) облегчение электрических, механических, тепловых, и других режимов работы элементов;

d) стандартизация и унификация элементов и узлов;

e) совершенствование технологи производства;

f) автоматизация производства;

g) проведение профилактических мероприятий при эксплуатации аппаратуры.

Наиболее эффективными и многочисленными методами повышения надежности являются методы, которые применяются при проектировании технических устройств. К таким методам относятся:

1) Резервирование;

2) упрощение системы;

3) выбор наиболее надежного элемента;

4) создание схем с ограниченными последствиями отказов элементов;

5) облегчение электрических, механических, тепловых и других режимов работы

элементов;

6) стандартизация и унификация элементов и узлов;

7) встроенный контроль;

8) автоматизация проверок.

Эффективность этих методов состоит в том, что они принципиально позволяют из малонадежных элементов строить надежные системы. Уменьшить интенсивность отказов, уменьшить средне время восстановления и время непрерывной работы системы.

Повысить надежность аппаратуры в процессе ее эксплуатации чрезвычайно трудно. Это объясняется тем, что надежность системы в основном закладывается при ее проектировании и изготовлении, а при эксплуатации надежность только расходуется. Скорость ее расхода за висит от методов эксплуатации, квалификации обслуживающего персонала, условий эксплуации.

Задача инженера эксплуатационника состоит не в повышении надежности системы, а в том, чтобы как можно дольше сохранить надежность аппаратуры, заложенную в процессе ее проектирования и изготовления.

В месте с тем при правильной организации эксплуатации удается повысить надежность аппаратуры. Действительно, если профилактические мероприятия предупреждают отказы, то это аналогично уменьшению интенсивности отказов системы. Разница состоит лишь в том, что здесь надежность элементов фактически не повышается, как это имеет место при проектировании и изготовлении, а своевременно происходит смена или ремонт еще не отказавших элементов, вероятность отказов которых сильно возросла.

Эксплуатация оказывает очень сильное влияние на проектирование и изготовление вновь разрабатываемой аппаратуры. Это объясняется тем, что данные об отказах аппаратуры,

полученные при ее эксплуатации, полностью характеризуют ее надежность и поэтому являются часто исходными данными при проектировании высоконадежной аппаратуры подобного типа.

Таким образом, перечисленные методы повышения надежности не являются обязательными для любой аппаратуры. Одни методы могут быть использованы для повышения надежности аппаратуры одного класса, другие – другого. Все зависит от типа аппаратуры и условий ее эксплуатации.

Для уяснения целесообразности применения того или иного способа, его эффективности, достоинств и недостатков рассмотрим более подробно основные из перечисленных методов.

Рисунок 2 – Структурная схема надежности

2.1.3 Расчет вероятности безотказной работы основных элементов структурной схемы

Вероятность безотказной работы Р(t) — вероятность того, что в течение заданной наработки t отказа не будет.

Вероятность безотказной работы элементов структурной схемы надежности в течении определённого времени t (экспоненциальный закон распределения) рассчитывается по следующей формуле:

,

где - интенсивность отказов элементов i-го типа (таблица 3).

(Вставить структурную схему надежности, но с обозначением номеров позиций)

При расчёте задаёмся опрёделенным промежутком времени t=1000 ч.

Результаты расчёта параметров надежности элементов процесса …….. сведены в таблицу 3

Таблица 3

Номер элемента Наименование элемента t, ч

Датчик уровня 5, 4

Исполни тельный механизм 2, 3

Резистор 0, 15

2.1.4 Расчет вероятности безотказной работы основной системы

Вероятность безотказной работы:

- при параллельном соединении элементов ФОРМУЛЫ ВБИВАТЬ ГОСТОВСКИМ ШРИФТОМ

- при последовательном соединении элементов

,

где N – количество элементов

Вероятность безотказной работы основной системы ТЕМА рассчитывается по формуле:

(t) = (2)

при t = 1000 ч.

Рс (1000) = 0, 95155*0, 99970*0, 99970*0, 99982*0, 99982*0, 99012*0, 99149 =0, 92401

Рс (1000) = 0, 92401> 0, 8, следовательно, система удовлетворяет требованиям технической надежности (ПРИМЕР)!!!!!!!!!!!!!!!!