ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ УЗЛОВ РАДИОЭЛЕКТРОННОГО ИЗДЕЛИЯ НА ЕГО НАДЕЖНОСТЬ

Оценка схемно-конструкторских решений для обеспечения выполнения требований надежности является, по Положению РК-11, обязательным условием разработки конструкторской документации на изделие.

В соответствии с ГОСТ РО 1410-001, ГОСТ 27.301, ГОСТ РВ 20.57.304 необходимо выбрать и применить метод расчета надежности изделия.

На этапе разработки рабочей конструкторской документации изделия, с учетом требований ТЗ, для оценки возможности выполнения заданных требований к надежности и для уточнения варианта схемно-конструктивного построения изделия следует применить расчетный метод оценки надежности.

При выборе метода анализа надежности (выборе моделей надежности) изделия по рекомендациям ГОСТ РО 1410-001 и ГОСТ 27.301 целесообразно использовать структурный метод расчета, основанный на представлении модели надежности изделия в виде структурной схемы надежности (ССН) в соответствии с ГОСТ Р 51901.5, ГОСТ Р 51901.14.

ССН описывает взаимозависимость содержащихся в ней элементов в плане надежности, с последующим описанием ее адекватной математической моделью и вычислением показателей надежности изделия по известным характеристикам надежности элементов схемы.

В общем случае, в соответствии с ГОСТ Р 51901.14, для радиоэлектронного изделия (или для его части) без резервирования компонентов при описании надежности применима последовательная ССН, подобная изображенной для примера на рисунке 1.

На этой ССН для изделия, состоящего из S типов СЧ, под изображением СЧ каждого типа (в количестве ni) указывается ИО λi для одного экземпляра этой СЧ.

Рисунок 1. Последовательная ССН изделия без резервирования

Для изделия с резервированием используется комбинированная ССН, подобная изображенной для примера на рисунке 2.

Рисунок 2. Комбинированная ССН изделия с резервированием компонент

Как видно из рисунка 2, в показанном изделии имеется одна резервированная группа (РГ1): основные СЧ 2-го типа (СЧ2 в количестве n2) резервируются такими же резервными СЧ (СЧ2 в количестве m2). Каждая из этих СЧ обладает ИО λ2, а в целом эта РГ обладает намного меньшей, чем λ2, вычисляемой ИО λрг1 (она указана над группой и используется при подсчете ИО изделия). При этом резерв может быть нагруженным (т. е. резервная СЧ находится в режиме основной СЧ) или ненагруженным.

Рассмотрим один из узлов, входящих в изделие, – узел СЧ.

На рисунке 1 изображена структурная схема надежности (ССН) для этого узла в случае, когда для него нет резервирования – т. е. это последовательная ССН.

На рисунке 2 изображена ССН этого узла в случае, когда для него организовано резервирование с применением мажоритарной схемы «1 из 2», а сравнение результатов мажоритирования происходит в схеме сравнения 2.

Проведем оценку результативности такого резервирования для случая, когда интенсивность отказов узла СЧ2 равна одному отказу за миллион часов, т. е.:

λ₂ = 1 Е–6 1/ч

Пусть время восстановления узлов СЧ1 и СЧ2 равно 1 ч:

Т_в1 = 1 ч

Т_в2 = 1 ч

Зададим несколько значений для интенсивности отказов рассматриваемого узла 1:

λ₁ = 20 Е–6 1/ч

λ₁ =   100 ∙ Е–6 1/ч

λ₁ =   500 ∙ Е–6 1/ч

λ₁ = 1000 ∙ Е–6 1/ч

Теперь можно рассчитать среднюю наработку на отказ Т_о и вероятность безотказной работы Р(t_бр) за заданное время t_бр = 48 ч.

Расчеты проведены для каждого варианта ССН (последовательная, с резервированием) для разных значений интенсивности отказов λ по формулам:

P_п = exp (– t / T_o-п)

P_р = exp (– t / T_o-р)

Данные показаны в таблице.

Таблица 1

Данные средней наработки до отказа Т_о и вероятность безотказной работы Р(t_бр)

На рисунках 3, 4 эти данные проиллюстрированы: сплошной чертой показано изменение показателей для последовательной ССН, пунктирной – для ССН с резервированием.

Рисунок 3. Зависимость средней наработки до отказа от интенсивности отказа

Рисунок 4. Зависимость вероятности безотказной работы от интенсивности отказа

Как видно из графиков, резервирование узла 1 в сотни раз повышает его среднюю наработку на отказ и существенно увеличивает вероятность безотказной работы даже за такой продолжительный период времени, как 48 часов, оставляя ее практически на одном и том же, близком к 1, уровне при различных значениях интенсивности отказов узла.

Список литературы:

1. РК-11 Положение о порядке создания, производства и эксплуатации (применения) ракетных и космических комплексов;
2. ГОСТ 27.301-95 Надежность в технике. Расчет надежности. Основные положения;
3. ГОСТ Р 51901.5-2005 (МЭК 60300-3-1: 2003) Менеджмент риска. Руководство по применению методов анализа надежности;
4. ГОСТ Р 51901.14-2007 Менеджмент риска. Структурная схема надежности и булевы методы;
5. ГОСТ РВ 20.39.303-98 Комплексная система общих технических требований. Аппаратура, приборы, устройства и оборудование военного назначения. Требования к надежности. Состав и порядок задания;
6. ГОСТ РВ 20.39.304-98 Комплексная система общих технических требований. Аппаратура, приборы, устройства и оборудование военного назначения. Требования стойкости к внешним воздействующим факторам;
7. ГОСТ РВ 20.57.304-98 Комплексная система контроля качества. Аппаратура, приборы, устройства и оборудование военного назначения. Методы оценки соответствия требованиям к надежности;
8. ГОСТ РО 1410-001-2009 Системы и комплексы космические. Порядок задания требований, оценки и контроля надежности;