Типовые расчеты надежности систем на персональном компьютере

                  Д.А. ГОРБАЧ, Н.Я. КОЛЕСНИК

              ТИПОВЫЕ РАСЧЕТЫ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ

                 НА ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРАХ

                       Учебное пособие

                         Владивосток

          Издательство Дальневосточного университета

                             1993

.

ББК 30.14

  К 60

                                 Печатается по решению

                         редакционно-издательского совета ДВГУ

                         Рецензент к.т.н. доцент Г.А.Гудаков

     Колесник Н.Я., Горбач Д.А.

  К 60  Типовые  расчеты  надежности  систем  на  персональных

      компьютерах: Учебное пособие.-Владивосток:  Изд-во Даль-

      невост. ун-та, 1993. - 24с.

      ISBN 57444-0547-X

         Учебное пособие посвящено вопросам надежности  элект-

      ронных систем и устройств. Содержит теоретическую часть,

      справочный графический материал по параметрам надежности

      типовых элементов РЭА, а также методические рекомендации

      по расчетам надежности систем и устройств с  использова-

      нием персональных компьютеров.

         Предназначено для  студентов  технических   специаль-

      ностей,  занимающихся разработкой электронной аппаратуры

      в рамках курсового и дипломного проектирования.

      2107000000

      ────────── Без объявл.                         ББК 30.14

      180(03)-93

      ISBN 57444-0547-X                   С  Издательство

                                             Дальневосточного

                                             университета,1993

.

                           ВВЕДЕНИЕ

     Будем рассматривать "Систему" как совокупность устройств,

характеризующуюся выбранным числом параметров.

     На эффективность системы оказывают влияние взаимодействие

независимых факторов. Некоторые из этих факторов присущи самой

системе  при  ее проектировании,  изготовлении и эксплуатации.

Другие  факторы,  воздействующие  на  эффективность,  являются

внешними.

     Требование к  эффективности данной системы может зависеть

от времени,  в течении которого она  должна  оставаться  рабо-

тоспособной,  может зависеть также и от цены,  достижимой точ-

ности, веса или габаритов и, наконец, от надежности системы.

     Любое требование,  основывающееся  лишь  на чем-то одном:

времени,  стоимости, точности, весе, надежности и т.д., значи-

тельно упрощает рассмотрение. Однако требования, которые инже-

неры предъявляют к проектируемой системе,  оказываются гораздо

более  сложными.  Задача  проектировщика усложняется не только

тем,  что имеется набор разноречивых требований, но и тем, что

они заданы почти всегда в весьма неясной форме.  Сравнительная

важность факторов, действующих на эффективность системы, часто

может быть оценена лишь после ее создания.

     Однако в  настоящее время существует определенная тенден-

ция считать характеристики надежности наиболее важными.

     Разница между проектированием устройств и проектированием

систем заключается в более широком привлечении методов органи-

зации и информации.  Сложные системы  могут  выполнять  много-

численные функции,  иметь много входных каналов,  преобразовы-

вать и выдавать много выходных данных и  иметь  большую  стои-

мость. Поэтому при проектировании сложной системы дополнитель-

но к характеристикам,  описывающим  поведение  отдельных  уст-

ройств,  необходимо  учитывать  характеристики  всей  системы.

Только  широкое  рассмотрение  позволит  выбрать   оптимальный

способ  создания  системы с требуемым уровнем эксплуатационной

надежности.

     Заданная характеристика  надежности  системы определяется

исходя из ее назначения.  На начальной  стадии  проектирования

системы  определяется тип и минимальное число устройств в схе-

.

ме.  Затем определяется структура этих устройств,  позволяющих

получить  заданную  характеристику надежности.  После того как

выяснена структура отдельных частей,  выбирается интенсивность

отказа  и  интенсивность восстановления элементов каждого уст-

ройства в соответствии с заданным уровнем надежности.  В  про-

цессе  создания  системы  производится  постоянная  переоценка

способов достижения заданной надежности при минимальных затра-

тах.

     Главной идеей при проектировании системы является отыска-

ние путей,  позволяющих получить все важные параметры системы,

при которых не было бы  оснований  к  серьезным  переделкам  и

система  была бы оптимальной с точки зрения большинства требо-

ваний.

     Первой задачей при проектировании надежной системы  явля-

ется определение способов, с помощью которых требования по на-

дежности будут выполнены наилучшим образом.  Естественно,  эти

способы необходимо выбирать, рассматривая требования по надеж-

ности во взаимосвязи с другими важными характеристиками систе-

мы.  Эти  способы  должны позволить выбрать надежные системы с

наилучшей эффективностью, затем сделать заключение о необходи-

мых усилиях при проектировании,  помочь определить отказы, ко-

торые влияют на выбранную величину надежности. И, наконец, что

также очень важно,  они должны помочь достигнуть такого уровня

надежности системы,  который ограничен стоимостью проектирова-

ния.  Выбор  характеристик  надежности  производится исходя из

названного круга вопросов.

     Проектирование сложной системы  включает  в  себя  много-

численные проблемы,  которые  обычно находятся в тесной связи.

Сложность проблем, возникающих при проектировании систем умень-

шается по мере конкретизации задач,  четкого определения огра-

ничений и наличия исчерпывающей информации о разработанных ра-

нее более простых системах.

     Вопросы расчета   надежности   при  проектировании  будем

рассматривать на примере радиоэлектронных систем и устройств.

                              4

.

           1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАДЕЖНОСТИ И

                    СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ НИМИ

     Надежность системы есть ее свойство сохранять во  времени

в установленных пределах значения всех параметров,  характери-

зующих способность выполнять требуемые функции в заданных  ре-

жимах и условиях эксплуатации.

     К основным характеристикам надежности элемента,  узла или

радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) относятся вероятность безот-

казной работы P(t),  вероятность отказа Q(t),  частота отказов

f(t),  интенсивность отказов L(t).  среднее время наработки на

отказ T.

     Под вероятностью безотказной работы изделия P(t)  понима-

ется вероятность того,  что оно будет сохранять свои параметры

в пределах заданных допусков в течение определенного промежут-

ка времени и при определенных условиях эксплуатации.

     Вероятность безотказной работы может быть найдена  экспе-

риментально  по результатам испытаний или по данным эксплуата-

ции:

                                 N(t)

                  P(t) =  lim ────────

                         No->oo   No

где  No   - число поставленных на испытание изделий;

     N(t) - количество изделий, безотказно работающих в момент

            времени t.

     Отказ изделия является событием,  противоположным  безот-

казной  работе.  Так как РЭА не может находится одновременно в

двух состояниях (отказа и безотказной работы),  то эти состоя-

ния образуют полную систему событий, и между вероятностями от-

каза Q(t) и безотказной работы P(t) выполняется соотношение

                       Q(t) + P(t) = 1                   (1.1)

     Частота отказов  f(t)  является дифференциальной характе-

ристикой надежности.  Она определяется как плотность распреде-

ления вероятностей моментов отказов

                f(t) = Q'(t) = dQ/dt = -dP/dt

                              5

     Статическое значение частоты отказов может быть  экспери-

ментально определено следующим образом. Время испытаний разби-

вается на интервалы dTi и подсчитывается  число  изделий  dNi,

отказавших за каждый интервал dTi:

                                  dNi

                 f(t) = lim ─────────────────            (1.2)

                      dT -> 0   Ni * dTi

                      No -> oo

     Более информативна (и поэтому чаще применяется на практи-

ке) другая дифференциальная характеристика  надежности  -  ин-

тенсивность отказов L(t). По результатам испытаний она опреде-

ляется по формуле

                                   dNi

                L(t) = lim ───────────────────           (1.3)

                    dTi -> 0   N(t) * dTi

где N(t) - количество изделий, работоспособных в момент t.

     Введение в знаменатель формулы (1.3) величины N(t) вместо

No  в  формуле  (1.2) отражает тот факт,  что часть изделий за

время t вышла из строя.

     Рис. 1.1 характеризует изменение интенсивности отказов во

времени.  На участке A повышенное значение интенсивности отка-

зов объясняется скрытыми дефектами производства.  Ее возраста-

ние на участке C связано со старением РЭА и ее элементов. Важ-

ным  свойством  этой  зависимости является постоянство L(t) на

участке нормальной эксплуатации,  позволяющее  сопоставить  на

указанном  участке  каждому элементу РЭА характеристику надеж-

ности,  не зависящую от времени,  по которой в соответствии со

структурой  соединения  элементов между собой можно определить

вероятность безотказной работы и другие характеристики  надеж-

ности РЭА.

                              6

.

     │

     │ L(t)

     │

     │.                                             .

     │  .                                         .

     │    .                                     .

     │      .                                 .

     │        .                             .

     │          . . . . . . . . . . . . . .

     │          |                         |

     │    A     |            B            |       C          t

   ──┼──────────|─────────────────────────|───────────────────

     Рис. 1.1. Обобщенная кривая распределения отказов

               для электронных систем и компонентов

     В теории  надежности  большое  значение имеет связь между

интенсивностью отказов и вероятностью безотказной работы:

                                ┌t

                  P(t) = exp( - │  L(t)dt )              (1.4)

                               o┘

     Для участка нормальной эксплуатации L = const, поэтому из

выражения (1.4) следует

                    P(t) = exp( - L * t )                (1.5)

     Эта зависимость  носит  название  "экспоненциальный закон

надежности" и широко используется для расчета вероятности  бе-

зотказной работы по известным значениям L и t .

     Свойство безотказности  РЭА характеризуется средней нара-

боткой до отказа T.  По результатам испытаний она  может  быть

определена как среднее арифметическое времени наработки до от-

каза каждого из поставленных на испытание изделий:

                              7

.

                     ^

                     T = ( SUM( Ti ) / No

                          i=1-No

    ^                                      _

где T - экспериментальная оценка величины  T .

     Величину средней наработки до отказа можно определить  по

известной интенсивности отказов, используя зависимость

                          _

                          T = 1 / L                      (1.6)

             2. НАДЕЖНОСТЬ ТИПОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ РЭА

    Приводимые в литературе  количественные характеристики на-

дежности Lo(t) и T  соответствуют  так  называемым  нормальным

условиям  работы  элементов:  температуре окружающей среды t =

(20-+5)`C, относительной влажности воздуха (65-+15)%, давлению

P = (87--107)KПа, коэффициенту электрической нагрузки Kн = 1.

     Очевидно, что  постоянство  величин  выбранных  интенсив-

ностей  отказов элементов возможно лишь при неизменных режимах

работы,  соответствующих паспортным. Опыт эксплуатации различ-

ной  радиоэлектронной аппаратуры показывает,  что механические

воздействия (вибрация,  удары),  температурный и электрический

режимы  работы  радиоэлементов  существенно  влияют на срок их

службы.

     Таким образом,  вероятность  отказов будет меняться в за-

висимости от коэффициента нагрузки Kн и температурного  режима

того или иного элемента,  а также в зависимости от воздействия

окружающей среды.  Анализ надежности с учетом  режимов  работы

элементов  проводится  обычно с помощью зависимостей интенсив-

ности отказов от этих дестабилизирующих факторов, а именно:

                 Li = ai( Kн, t`) * ac * Loi,

где Loi - интенсивность отказов i-го элемента  при  нормальных

          условиях его работы;

                              8

.

    ai( Kн, t`) - поправочный коэффициент, являющийся функцией

          коэффициента нагрузки Кн  и  теплового  режима  i-го

          элемента и определяемый на основе эмпирических выра-

          жений, графиков и таблиц (рис.2.1-2.6.);

    ac -  коэффициент,  отражающий  влияние окружающей среды и

          механических воздействий на надежность  радиоэлемен-

          тов.

Коэффициенты нагрузки элементов находят из следующих выражений:

     - для резисторов

                       Kн = P / Pо ,

     отношение реальной и номинальной мощности;

     - для конденсаторов

                       Kн = U / Uо ,

     отношение реального и номинального напряжения;

     - для транзисторов

                       Kн1 = Uкэ / Uкэо ,

                       Kн2 = Uкб / Uкбо ,

                       Kн3 = Uэб / Uэбо ,

                       Kн4 = Iк  / Iко  ,

                       Kн5 = P   / Pо   ,

     отношения рабочих и номинальных параметров;

     - для диодов

                       Kн1 = U / Uо     ,

                       Kн2 = I / Iо     ,

     U и Uo - рабочее и номинальное обратные напряжения;

     I и Io - рабочий и номинальный прямые токи диода.

                              9

.

           3. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ НА РАЗЛИЧНЫХ ЭТАПАХ

                      ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЭА

     Под расчетом надежности понимают определения значений ко-

личественных  показателей  надежности  изделия по тем или иным

исходным  данным.  Расчет  позволяет  определить  соответствие

разрабатываемого  изделия заданным нормам надежности и при не-

обходимости принять меры к ее повышению.

     При расчете надежности на различных этапах проектирования

РЭА разработчиков обычно интересуют оценки надежности в период

нормальной  работы  аппаратуры,  когда  интенсивность  отказов

постоянна.  При  этом  применим  экспоненциальный закон надеж-

ности,  т.е.  фактическое время наработки до отказа  подчинено

экспоненциальному  закону распределения.  Наиболее достоверные

количественные характеристики надежности любого изделия  могут

быть  определены в процессе расчета надежности,  если известны

интенсивности отказов всех элементов надежности с учетом усло-

вий  их эксплуатации.  Здесь и далее под элементом расчета на-

дежности понимается электрорадиоэлемент, блок или устройство в

зависимости от того,  что является составными частями изделия,

для которого ведется расчет.

     В зависимости  от объема исходных данных и степени их де-

тальности различают следующие виды расчета показателей  надеж-

ности:

     - прикидочный;

     - ориентировочный;

     - окончательный.

     Во всех случаях обычно считают, что интенсивность отказов

не зависит от времени и отказы элементов независимы,  а также,

что  отказ  любого  учитываемого в расчете элемента приводит к

отказу всего изделия (если отказ элемента приводит лишь к сни-

жению уровня функционирования изделия,  то следует определить,

соответствует ли этот уровень состоянию работоспособности  или

состоянию отказа; элемент включается в схему расчета только во

втором случае).

     Значение интенсивностей отказов элементов при прикидочном

расчете принимается одинаковым для всех элементов и равным не-

которой усредненной (для данного изделия) величине.  Таким об-

                              13

разом,  для прикидочного расчета надежности нет  необходимости

располагать  электрической  схемой  изделия,  а нужно лишь за-

даться предполагаемым числом элементов.

     Ориентировочный расчет  надежности опирается на предполо-

жение,  что все элементы изделия известны и что они работают в

номинальном режиме, т.е. интенсивности их отказов Li определя-

ются средними величинами,  приведенными в справочной литерату-

ре.

     Наконец, для окончательного расчета надежности необходимо

знать  не  только состав элементов,  но и их реальные режимы и

условия эксплуатации, т.е. использовать соответствующие попра-

вочные  коэффициенты  к  усредненным  справочным значениям ин-

тенсивности отказов элементов (см. разд. 2).

     3.1. Порядок расчета и основные расчетные соотношения

     при ориентировочном и окончательном расчетах надежности.

     При расчете надежности целесообразно придерживаться опре-

деленного порядка.

     Элементы сложных  систем  неравноценны с точки зрения на-

дежности,  поэтому приступая к расчету, необходимо четко сфор-

мулировать понятие отказа.  При расчете надежности учитываются

лишь те элементы,  отказ которых приводит к отказу всей систе-

мы.  При составлении схемы расчета необходимо стремиться к то-

му,  чтобы ее элементами были конструктивно оформленные блоки.

Если  отдельные части системы или элементы,  входящие в блоки,

работают неодновременно,  их целесообразно объединять в группы

по  времени  их  работы  и  образовывать из данных групп соот-

ветствующие элементы расчета.  При  этом  считается,  что  ин-

тенсивность отказов выключенных элементов равна нулю, а старе-

ние элементов в указанном режиме отсутствует.

     Ориентировочный расчет надежности удобно выполнять, сводя

исходные данные в таблицу (таблица 3.1).  Здесь Li - интенсив-

ность отказов элементов i-го вида, а Ni - число элементов i-го

типа в блоке, Lб1 и Lб2 - суммарные интенсивности отказов пер-

вого и второго блоков.

     Для определения значений интенсивности отказов  элементов

необходимо пользоваться справочными данными.

                              14

.

                                               Таблица 3.1

     ┌────┬──────────────┬─────┬─────────────────────────┐

     │    │              │     │          Блоки          │

     │    │              │ Li  ├────────────┬────────────┤

     │ No │ Тип элемента │     │      1     │      2     │

     │    │              │ 1/ч ├────┬───────┼────┬───────┤

     │    │              │     │ Ni │ Ni*Li │ Ni │ Ni*Li │

     ├────┼──────────────┼─────┼────┼───────┼────┼───────┤

     │ 1  │              │     │    │       │    │       │

     │ 2  │              │     │    │       │    │       │

     │... │              │     │    │       │    │       │

     │ X  │              │     │    │       │    │       │

     └────┴──────────────┴─────┼────┴───────┼────┴───────┤

                               │Lб1=        │Lб2=        │

                               │  Sum(Ni*Li)│  Sum(Ni*Li)│

                               └────────────┴────────────┘

     Количественные характеристики  надежности блоков вычисля-

ются на основании данных таблицы 3.1. по формулам:

                     Lб = SUM( Ni * Li )                (3.1)

                         i=1-r

где Lб - интенсивность отказов блока;

                         _

                         Tб = 1 / Lб                     (3.2)

    _

где Tб - средняя наработка до отказа;

                    Pб(t) = exp( - Lб * t)               (3.3)

где Pб(t) - вероятность безотказной работы блока

     Строятся зависимости Pб(t) и проводится сравнение  блоков

по надежности (рис. 3.1).

     Количественные характеристики    надежности   устройства,

состоящего из M элементов расчета (блоков), при их одновремен-

ной работе определяются по аналогичным формулам, но в качестве

величин Ni и Li в первую формулу (3.1) подставляют числа  Ni=1

                              15

и интенсивности отказов Lбi каждого из блоков. Подставив полу-

ченную величину Lу в формулы (3.2) и (3.3), получают требуемые

показатели надежности для устройства в целом.

     При неодновременной работе блоков устройства,  состоящего

из  M  блоков,  его интенсивность отказов Lу является функцией

времени.  В этом случае  для  расчета  показателей  надежности

используют формулы:

 Pу(t) = exp{ -t * SUM( Lбi * SUM[ 1(t - t'ij) - ( t - t"ij)]}

                   1..M       1..Ji

                             oo

                       _    ┌

                       Tу = │ Pу(t) dt

                            ┘

                           o

где  Lбi  - интенсивность отказов  i-го блока;

     t'ij - момент j-го включения  i-го блока;

     t"ij - момент j-го выключения i-го блока;

     Ji   - общее количество включений блока за время работы;

     1(*) - единичная ступенчатая функция.

     Величины Pу(t) и Tу определяют соответственно вероятность

безотказной работы и среднее время наработки устройства до от-

каза. Значение суммы,  стоящей в показателе экспоненты,  соот-

ветствует величине интенсивности отказов устройства Lу(t).

       4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

                   ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

     Для проведения  расчетов  надежности  следует  воспользо-

ваться программой RTN,  обеспечивающей исследование надежности

конструируемого блока при внезапных отказах для  разнообразных

эксплуатационных условий.

     Порядок работы:

     1. Запустить программу RTN.EXE.

                              17

.

     Основное рабочее окно разделено на три части: "Элементная

база проекта", "Окружающая среда" и "Время". Переключение меж-

ду ними осуществляется клавишей "Tab".

     2. Указать элементную базу проекта.

     В разделе  "Элементная  база  проекта"  представлена база

компонентов   РЭА.   Просматривая   ее   с   помощью    клавиш

"PgUp"(вверх),  "PgDn"(вниз), необходимо выбрать все элементы,

используемые в проекте и указать их количество в соответствую-

щей графе.  В этом же разделе отображается интенсивность отка-

зов элемента при нормальных  условиях  (справочная  величина),

вводом с клавиатуры или по графику,  вызываемому нажатием кла-

виши "F3",  устанавливаются коэффициент нагрузки и коэффициент

влияния теплового режима.

     3. Указать условия эксплуатации.

     В разделе "Окружающая среда" находится список поправочных

коэффициентов для различных условий эксплуатации. Просматривая

его с помощью клавиш "PgUp"(вверх),  "PgDn"(вниз),  необходимо

указать условия,  в которых планируется эксплуатировать созда-

ваемое устройство.

     4. Указать период для расчета вероятности безотказной

        работы.

     В разделе "Время" можно указать период (в часах), для ко-

торого необходимо определить вероятности безотказной работы.

     5. Произвести ориентировочный расчет надежности.

     Нажатие клавиши "F10" передает управление в главное  меню

программы  (верхняя строка).  Выбор пункта меню осуществляется

клавишами  управления  курсором.  Необходимо   выбрать   пункт

"Расчет"  и  в  нем  "Ориентировочный расчет" нажатием клавиши

"Enter".

     6. Произвести окончательный расчет надежности.

     Находясь в   главном   меню,   необходимо  выбрать  пункт

"Расчет" и  в  нем  "Окончательный  расчет"  нажатием  клавиши

"Enter".

                              18

.

     7. Зафиксировать результаты вычислений.

     В главном меню выбрать пункты "Отчет" и "Отчет в файл". В

ответ на приглашение ввести имя файла,  в котором будет сохра-

нен текстовый отчет о вычислениях. Для просмотра отчета на эк-

ране укажите "Отчет" и "Отчет на экран".

     Пример:

     Исходные  данные:  схема   электрическая   принципиальная

(Рис.4.1.) и перечень элементов.

     Результаты расчетов приведены в таблице 4.1.

                                                    Таблица 4.1

     Результаты ориентировочного расчета надежности.

┌───┬──────────────────────────────────────┬─────┬────┬───────┐

│ No│ Тип элемента                         │ Li  │ Ni │ Ni*Li │

│   │                                      │ 1/ч │    │  1/ч  │

├───┼──────────────────────────────────────┼─────┼────┼───────┤

│ 1 │Диоды кремниевые                      │.100 │  3 │  .30  │

│ 2 │Конденсаторы электролит.алюмин.фольга │.300 │  2 │  .60  │

│ 3 │Микросхемы интегральные кремн.цифр.   │.500 │  1 │  .05  │

│ 4 │Платы печатные                        │.100 │  1 │  .10  │

│ 5 │Резисторы переменные композиционные   │.200 │  2 │  .40  │

│ 6 │Резисторы постоянные композиционные   │.005 │  9 │  .05  │

│ 7 │Соединения электрические паяные       │.001 │ 70 │  .07  │

│ 8 │Транзисторы кремниевые                │.150 │  2 │  .30  │

└───┴──────────────────────────────────────┴──────────┴───────┘

                                                Li = Li * 10e-5

     Интенсивность отказа блока                     1.87e-5 1/ч

     Средняя наработка до отказа                   53619.30  ч

     Вероятность безотказной работы до  10000 ч          83  %

     Окончательный расчет

     ────────────────────

     Kн       - коэффициент нагрузки

     t`, `С   - температурный режим элементов

     ac = 1.5 - поправочный коэффициент

                (портативное оборудование для полевых условий)

                              19

        Результаты окончательного расчета надежности.

                                     Таблица 4.2

              ┌───┬────┬────┬──────────┬───────┐

              │ No│ Kн │ t` │ ai(Kн,t`)│ ai*Li │

              │   │    │ 'C │          │  1/ч  │

              ├───┼────┼────┼──────────┼───────┤

              │ 1 │ .9 │ 30 │   1.050  │  .47  │

              │ 2 │ .5 │ 20 │   0.140  │  .13  │

              │ 3 │ .6 │ 30 │   0.747  │  .06  │

              │ 4 │ ── │ 20 │   1.000  │  .15  │

              │ 5 │ .4 │ 30 │   0.373  │  .22  │

              │ 6 │ .4 │ 40 │   0.513  │  .03  │

              │ 7 │ ── │ 30 │   1.000  │  .11  │

              │ 8 │ .6 │ 40 │   1.260  │  .57  │

              └───┴────┴────┴──────────┴───────┘

                                 Li = Li * 10e-5

     Интенсивность отказа блока                     1.74e-5 1/ч

     Средняя наработка до отказа                   57631.91  ч

     Вероятность безотказной работы до  10000 ч          84  %

     Вероятность безотказной  работы  блока  в  зависимости от

времени  для  ориентировочного   и   окончательного   расчетов

представлена на рис 4.2.

    

        ─────────────────────────────────────────────

    

     Приведенная методика может быть использована и для расче-

тов без использования компьютерной программы.  Для этого необ-

ходимо  воспользоваться  приведенными  в Приложении таблицами,

содержащими интенсивности  отказов  типовых  радиоэлементов  и

поправочные коэффициенты влияния окружающей среды.

    

    

    

                              22

.

                          ЛИТЕРАТУРА

     1. Райншке  К.  Модели  надежности   и   чувствительности

систем. Пер. с англ., М.: Мир, 1979

     2. Капур К.,  Ламберсон Л.  Надежность  и  проектирование

систем. Пер с англ., М.: Мир, 1980.

     3. Микроэлектроника: Учеб. пособие для втузов. / Под ред.

Л.А.Коледова.  Кн. 5. И.Я.Козырь. Качество и надежность интег-

ральных микросхем. - М.:Высш. шк., 1987.

     4. Инженерные методы исследования надежности  радиоэлект-

ронных систем.  Пер. с англ., / Под ред. Половко А.М. и Варжа-

петяна А.Г., М.:Советское радио, 1968.

                              

                             

.

                          СОДЕРЖАНИЕ

      Введение                                              3

   1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАДЕЖНОСТИ

      И СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ НИМИ                              5

   2. НАДЕЖНОСТЬ ТИПОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ РЭА                      8

   3. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ НА РАЗЛИЧНЫХ ЭТАПАХ

      ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЭА                                   13

   4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

      ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА                             17

      Литература                                           23

      Приложение                                           24

    

     

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

                              27

.

 Рис.2.1. Значения  поправочного коэффициента для резисторов

          с учетом коэффициента нагрузки и теплового режима.

 Рис.2.2. Значения  поправочного коэффициента для моточных

 изделий с учетом коэффициента нагрузки и теплового режима.

.

 Рис.2.3. Значения  поправочного коэффициента для конденсаторов

          с учетом коэффициента нагрузки и теплового режима.

 Рис.2.4. Значения  поправочного коэффициента для конденсаторов

          с учетом коэффициента нагрузки и теплового режима.

.

 Рис.2.5. Значения  поправочного коэффициента для транзисторов

          с учетом коэффициента нагрузки и теплового режима.

 Рис.2.6. Значения  поправочного коэффициента для диодов

          с учетом коэффициента нагрузки и теплового режима.

.

     Рис.3.1. Вероятность безотказной работы блока

.

     Рис.4.1. Схема  принципиальная  электрическая   автомати-

              ческого зарядного устройства.

.

     Рис. 4.2. Вероятность безотказной работы блока

                     (результаты расчета)

                Var 1 - ориентировочный расчет

                Var 2 - окончательный расчет

.

Приложение 1. Таблицы для расчетов.

Таблица П.1. Интенсивности отказов элементов РЭК.

┌─────────────────────────────────────────────────────┬──────┐

│                    Элементы РЭА                     │  Li  │

├─────────────────────────────────────────────────────┼──────┤

│Выключатели вращающиеся (каждый контакт)             │0.0100│

│Выключатели кнопочные   (каждый контакт)             │0.0200│

│Выключатели микровыключатели (на контактную пару)    │0.0100│

│Диоды германиевые                                    │0.1500│

│Диоды кремниевые                                     │0.1000│

│Дросели низкочастотные                               │0.3000│

│Дроссели высокочастотные                             │0.2000│

│Изоляторы                                            │0.0200│

│Искатели шаговые                                     │1.0000│

│Катушки индуктивности                                │0.2000│

│Кварцевые резонаторы                                 │0.0500│

│Конденсаторы переменной емкости воздушные            │0.0050│

│Конденсаторы  переменной емкости керамические        │0.0500│

│Конденсаторы переменной емкости плунжерные           │0.0010│

│Конденсаторы постоянной емкости бумажные             │0.1000│

│Конденсаторы постоянной  емкости   керамические      │0.0200│

│Конденсаторы постоянной  емкости  металлобумажные    │0.0500│

│Конденсаторы постоянной емкости слюдяные             │0.0300│

│Конденсаторы постоянной емкости стеклянные           │0.0300│

│Конденсаторы электролитические алюминиевая фольга    │0.3000│

│Конденсаторы электролитические танталовая фольга     │0.1000│

│Конденсаторы электролитические танталовые жидкости   │0.0200│

│Конденсаторы электролитические танталовые твердые    │0.0400│

│Лампы индикаторные накаливания                       │0.1000│

│Лампы индикаторные неоновые                          │0.0200│

│Лампы электронные выпрямители                        │2.0000│

│Лампы электронные гептоды                            │2.5000│

│Лампы электронные двойные диоды                      │1.5000│

│Лампы электронные двойные триоды                     │2.4000│

│Лампы электронные диоды                              │1.0000│

│Лампы электронные пентоды                            │2.2000│

└─────────────────────────────────────────────────────┴──────┘

                                24

.

Продолжение таблицы П.1.

┌─────────────────────────────────────────────────────┬──────┐

│                    Элементы РЭА                     │  Li  │

├─────────────────────────────────────────────────────┼──────┤

│Лампы электронные стабилитроны                       │1.3000│

│Лампы электронные тетроды                            │2.0000│

│Лампы электронные тиратроны                          │3.0000│

│Лампы электронные триоды                             │1.8000│

│Лампы электронные электронно-лучевые трубки          │5.0000│

│Линии задержки                                       │0.8000│

│Микросхемы интегральные кремниевые аналоговые        │0.0600│

│Микросхемы интегральные кремниевые цифровые          │0.0500│

│Панели ламповые (на штырь)                           │0.0100│

│Платы печатные                                       │0.1000│

│Предохранители плавкие                               │0.0200│

│Приборы стрелочные электроизмерительные              │2.0000│

│Провода монтажные (на 1 погонный метр)               │0.0001│

│Резисторы переменные композиционные                  │0.2000│

│Резисторы переменные проволочные общего назначения   │0.3000│

│Резисторы переменные проволочные прецизионные        │0.6000│

│Резисторы переменные терморезисторы                  │0.4000│

│Резисторы постоянные композиционные                  │0.0050│

│Резисторы постоянные металлизированые пленочные      │0.0500│

│Резисторы постоянные оксидированные пленочные        │0.0020│

│Резисторы постоянные проволочные общего назначения   │0.0500│

│Резисторы постоянные проволочные прецизионные        │0.0100│

│Резисторы постоянные проволочные силовые             │0.2000│

│Резисторы постоянные угольные пленочные              │0.1000│

│Реле тепловые                                        │0.5000│

│Реле электромагнитные герметизированные (на к.пару)  │0.0050│

│Реле электромагнитные герметизированные (обмотка)    │0.0100│

│Реле электромагнитные негерметизированные (на к.пару)│0.0500│

│Реле электромагнитные негерметизированные (обмотка)  │0.1000│

│Соединения механические винтовые                     │0.0200│

│Соединения механические заклепочные                  │0.0100│

│Соединения электрические крученые                    │0.0001│

│Соединения электрические обжимные                    │0.0020│

└─────────────────────────────────────────────────────┴──────┘

                                25

.

Продолжение таблицы П.1.

┌─────────────────────────────────────────────────────┬──────┐

│                    Элементы РЭА                     │  Li  │

├─────────────────────────────────────────────────────┼──────┤

│Соединения электрические паяные                      │0.0010│

│Соединения электрические сварные                     │0.0040│

│Соединители коаксиальные                             │0.2000│

│Соединители многоштырьковые (на штырь)               │0.0050│

│Токосъемники                                         │2.5000│

│Транзисторы германиевые                              │0.1000│

│Транзисторы кремниевые                               │0.1500│

│Трансформаторы анодно-накальные                      │0.6000│

│Трансформаторы анодные                               │1.0000│

│Трансформаторы выходные                              │0.4000│

│Трансформаторы импульсные                            │0.7000│

│Трансформаторы накальные                             │0.5000│

│Электромоторы малой мощности                         │0.5000│

└─────────────────────────────────────────────────────┴──────┘

Таблица П.2. Поправочные коэффициенты влияния окружающей среды

  ┌──────────────────────────────────────────────────┬─────┐

  │ Условия эксплуатации РЭА                         │ kс  │

  ├──────────────────────────────────────────────────┼─────┤

  │Лабораторное помещение (кондиционирование воздуха)│ 0.5 │

  │Лабораторное помещение (нормальные условия)       │ 1.0 │

  │Портативное оборудование для полевых условий      │ 1.5 │

  │Подвижные установки                               │ 2.0 │

  │Установки на морских судах малого водоизмещения   │ 2.0 │

  │Установки на морских судах большого водоизмещения │ 1.5 │

  └──────────────────────────────────────────────────┴─────┘

                              26

.

                       Учебное издание

                   Нина Яковлевна Колесник

                 Дмитрий Александрович Горбач

              ТИПОВЫЕ РАСЧЕТЫ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ

                 НА ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРАХ

                       Учебное пособие

                    Редактор Т.Л. Федотова

                  Худ. редактор О.П. Крайнов

                          ИБ N 1080

ЛР N 020277 от 13.11.91. Подписано к печати   .  .93. Формат 60х84/16.

Бум.тип. N 2. Печать офсетная. Усл.-печ.л. 1.39   Уч.-изд. 1.01

Тираж 100 экз. "С" N 12.

                            Заказ

          Издательство Дальневосточного университета

         690600, г. Владивосток, ул. Октябрьская, 27

      Отпечатано в лаборатории множительной техники ДВТИ

.

                           РЕЦЕНЗИЯ

        на методическое пособие "Элементы прикладной  машинной

        графики в системе P-CAD", подготовленное Д.А. Горбач и

        Н.Я. Колесник, объемом 24 с.

     Инженер по радиоэлектронике и автоматике в условиях  тех-

нической  оснащенности  интеллектуальной  деятельности  должен

свободно владеть средствами математического и программного мо-

делирования  и решения задач проектирования и эксплуатации ап-

паратуры с помощью ЭВМ. Рецензируемое учебное пособие посвяще-

но  комплексу этих вопросов.  При этом,  направленное обучение

специалистов по использованию компьютерной графики и программ-

ного  обеспечения  АРМ инженера,  является весьма актуальным и

обусловлено широким внедрением в  инженерную  практику  персо-

нальных ЭВМ.

     Рассматриваемая работа хорошо  структурирована.  Теорети-

ческий материал непосредственно связан с практическими заняти-

ями - лабораторными работами.  Программа этих работ дает  воз-

можность студентам осваивать отдельные элементы САПР, причем в

условиях анализа реальных схем  и  устройств.  Постановка  вы-

числительных лабораторных работ является оригинальной. Направ-

ленность учебного  материала  стимулирует  приобщение  будущих

специалистов к работе на персональных ЭВМ. Проработаны в мето-

дическом пособии также и вопросы  организации  самостоятельной

работы:  дан перечень контрольных вопросов, приводится учебная

и научная литература.

     Считаю, что представленное на рецензию методическое посо-

бие является законченной работой.  Оно подготовлено на высоком

научном  и  методическом  уровне и рекомендуется к изданию для

использования в учебном процессе.

     Рецензент: заведующий кафедрой Инженерной графики ДВТИ

                к.т.н. А.Б. Годун.

.

       Рецензия кафедры конструирования и производства

       радиоаппаратуры Дальневосточного  государствен-

       ного  технического университета на методическую

       работу  "Типовые  расчеты  надежности   сложных

       систем  на персональных компьютерах",  авторы -

       Д.А. Горбач, Н.Я. Колесник, объем с.

     Рецензируемое методическое пособие посвящено  вопросам  на-

дежности  сложных систем,  в том числе радиоэлектронных систем и

устройств  и  расчетам  параметров  надежности  на  персональных

компьютерах. При  этом  важно отметить,  что пособие ориентирует

обучающихся на использование в  своей  будущей  профессиональной

деятельности  АРМ инженера.  С этих же позиций в учебном пособии

ставятся и решаются учебные задачи по практическому освоению ме-

тодов  проектирования электронных устройств на персональной ЭВМ.

     Учебный материал, предлагаемый в пособии, методически отра-

ботан как в части теории, так в практических вопросах.  На  наш

взгляд в  рецензируемой работе удачно поставлены вопросы и прог-

рамма вычислительных лабораторных работ. Материал хорошо иллюст-

рирован, подробно и наглядно описаны правила работы с програм-

мой. Проработаны  также вопросы анализа результатов и контроля

знаний.

     В методическом пособии в сжатой и лаконичной форме отражена

проблематика математического и программного обеспечения АРМ  ин-

женера по  автоматизированному расчету электронных устройств и

даны практические рекомендации.  Учитывая  сокращение  выпуска

учебной  литературы,  особенно технической, необходимо отметить

подготовку рассматриваемого учебного пособия своевременной.

     Считаем, что рецензируемая  учебная  работа  соответствует

требованиям, предъявляемым к учебной литературе. Рекомендуем эту

работу к изданию в качестве учебного пособия для студентов вузов.

     Заведующий кафедрой конструирования

     и производства радиоаппаратуры

     Дальневосточного государственного

     технического университета

     к.т.н., доцент                            Ю.А. Алексеев

     Докторант кафедры,

     к.т.н., доцент                            А.Н. Жиробок