Обеспечение надежности изделий на этапе проектирования. Раздел 2

1.

Л14-1
Раздел 2.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ
НАДЕЖНОСТИ ИЗДЕЛИЙ
НА ЭТАПЕ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ

2.

Л14-2
ЛЕКЦИЯ 14
Обеспечение надежности
при проектировании

3.

Л14-3
Показатели качества:
• Функциональные
1. Технического эффекта
2. Надежности
3. Эргономичности
4. Эстетичности
• Ресурсосберегающие
1. Технологичности
2. Ресурсоемкости
• Охранные
1. Экологичности
2. Безопасности

4.

Л14-4
Качество изделия зависит от следующих групп
факторов:
• технические (метрологические, технологические,
конструкторские факторы);
• экономические (финансовые, нормативные,
материальные факторы);
• социальные (организационные, правовые, кадровые
факторы).

5.

Л14-5

6.

Л14-6
Жизненный цикл изделия
Жизненный цикл изделий (ЖЦИ) включает ряд этапов,
начиная от зарождения идеи нового продукта до его
утилизации по окончании срока использования. К ним
относятся этапы маркетинговых исследований, проектирования, технологической подготовки производства (ТПП),
собственно производства, послепродажного обслуживания и
эксплуатации изделия, утилизации .

7.

Л14-7

8.

Л14-8
• Внедрение - период медленного увеличения объема
продаж, когда изделие только поступает на рынок и
завоевывает покупателей. В связи с боль- шими затратами
предприятия во время внедрения изделия прибыль на
этом этапе отсутствует.
• Рост - период быстрого признания изделия потребителями
и значительного роста прибыли.
• Зрелость - период замедления темпов роста объемов
продаж, поскольку рынок насыщен признанным у
большой группы покупателей изделием. Прибыль
стабилизируется или начинает снижаться.
• Спад - период снижения объемов продаж и уменьшения
прибыли.

9.

Л14-9
Обеспечение надежности систем на этапах проектирования,
производства и эксплуатации.
Причины необходимости анализа ошибок на всех этапах
«жизненного цикла» систем и разработки мер по повышению
надежности:
► В процессе проектирования и разработки тщательно
подбираются исходные материалы (?), при лабораторных
испытаниях малых партий процедуры выполняются с точным
соблюдением всех предписаний (?), измерения параметров
производятся с использованием приборов высокой точности (?),
все операции обслуживаются высококвалифицированными
специалистами (?), при проектировании достигнуты наилучшие
(?) параметры и характеристики устройств, заданные
техническим заданием на разработку.

10.

Л14-10
Стадии жизненного цикла
Основные стадии жизненного цикла любого изделия:
Стадия
Начало стадии
Окончание стадии
Маркетинговые Заключение договора
Сдача отчета по результатам
исследования на проведшие
исследований
рынка
исследований
Сбор и фиксирование
Окончание отбора проектовГенерация идей предложений по
конкурентов
и их фильтрация проектам

11.

Л14-11
НИР
ОКР
Пробный
маркетинг
Утверждение
технического
задания на НИР
Утверждение
технического
задания на опытноконструкторские
разработки
Начало подготовки
производства
опытной партии
Утверждение акта об
окончании НИР
Наличие комплекта
конструкторской
документации,
откорректированной по
результатам испытаний
опытного образца
Анализ отчета о результатах
пробного маркетинга

12.

Л14-12
Подготовка
Принятое решения о серийном
Начало установившегося
производства
производстве и коммерческой
на заводесерийного производства
реализации изделий
изготовителе
Собственно
Продажа первого серийного
производство
образца изделия
и сбыт
Поставка потребителю
последнего экземпляра
изделия
Получение потребителем
Эксплуатация
первого экземпляра изделия
Снятие с эксплуатации
последнего экземпляра
изделия
Утилизация
Момент списания первого
экземпляра изделия с
эксплуатации
Завершение работ по
утилизации последнего
изделия, снятого с
эксплуатации

13.

Л14-13
Основное содержание целевых исследований в
процессе управления жизненным циклом изделия: анализ
прогнозируемого состояния изделий, определение
ожидаемых и фактических результатов, оценка
приоритетности в решении локальных задач, выявление
предпочтительных направлений использования ресурсов.

14.

Л14-14
Модели жизненного цикла информационных систем
Каскадная модель жизненного цикла информационных
систем :

15.

Л14-15
Поэтапная модель с промежуточным контролем:

16.

Л14-16
Спиральная
модель
информационных систем:
жизненного
цикла

17.

Л14-17
► С переходом на этап производства наблюдаются
существенные изменения:
исходные материалы и комплектующие элементы
применяются в больших количествах при производстве имеют, как
правило, значительный разброс параметров;
точность соблюдения всех предписаний и тщательность
контроля вступают в противоречие с требованиями по
производительности и экономике (загрубляются требованиями к
изготовлению и технологическому процессу);

18.

Л14-18
измерения выполняются не всегда на предписанном
оборудовании и по принципу «годен-не годен»;
производственный персонал зачастую не понимает
физические процессы технологического цикла;
усилия персонала всех уровней направлены в первую
очередь на выполнение плановых заданий.
В результате значения надежностных характеристик
изделий оказываются ниже значений, заложенных при
разработке.

19.

Л14-19
► При эксплуатации систем (устройств) к снижению их
надежностных характеристик ведут:
не соответствующая требованиям организация хранения,
транспортировки и использования по назначению;
влияние внешней среды;
квалификация обслуживающего персонала.
Система сбора данных по надежности.
Очевидно, что информация по надежности на всех этапах
«жизненного цикла» изделий (проектирование – производство –
эксплуатация) является обязательной.

20.

Л14-20
Требования
к системе сбора информации по надежности:
● достоверность
● необходимая полнота
● своевременность
● регулярность (непрерывность)
● пригодность для автоматизированного поиска,
обработки и передачи данных с использованием
ЭВМ

21.

Л14-21
Стандарты серии ГОСТ
Классификационные группы системы стандартов
«Надежность в технике»
Код
Группы
Классификация группы объектов стандартизации
0
Общие вопросы надежности
1
Нормирование надежности
2
Методы расчета надежности
3
Методы обеспечения надежности
4
Испытания и контроль надежности
5
Сбор и обработка информации по надежности
6-9
Резерв

22.

Л14-22
Стандарты в системе «Надежность в технике»
обозначаются:
– ГОСТ 27. — Система стандартов «Надежность в
технике»;
– ГОСТ 27.Х - код группы по табл.1;
– ГОСТ 27.ХХХ - порядковый номер в данной кодовой
группе;
– ГОСТ 27.ХХХ-ХХ - год утверждения стандарта (через
тире).
Например, ГОСТ 27.003-98
0 - код группы-общие вопросы надежности;
03 - порядковый номер стандарта в кодовой группе.
Состав и общие правила задания требований по надежности;
98 - год утверждения стандарта.

23.

Л14-23
Стандарты серии ISO9000
1. Стандарт ISO 9001 "Система качества. Модель
обеспечения
качества
на
стадиях
разработки
(проектирования, производства, монтажа и обслуживания)".
Он используется тогда, когда изготовитель (поставщик)
должен обеспечить соответствие продукции установленным
требованиям на всех стадиях жизненного цикла продукции от проектирования до обслуживания.
2. Стандарт ISO 9002 "Система качества. Модель
обеспечения качества на стадиях производства и монтажа".
Стандарт применяется в условиях, когда требования к
продукции устанавливаются с точки зрения уже
разработанного проекта. В этих случаях необходимо
подтвердить возможности изготовителя (поставщика) в части
производства и монтажа продукции.

24.

Л14-24
3. Стандарт ISO 9003 "Система качества. Модель
обеспечения качества на стадии контроля и испытания
готовой продукции". Эта модель устанавливает возможности
и обязанности изготовителя (поставщика) в части контроля и
испытания поставляемой продукции.
4. Стандарт ISO 9004 "Система качества. Элементы
системы управления качеством. Руководящие положения". В
нем рассматриваются 20 элементов системы управления
качеством на предприятии и их применение. На основе
рекомендаций этого стандарта руководитель предприятия
может выбрать соответствующие элементы управления,
отвечающие специфике организации.

25.

Л14-25
ISO – international organization for standardization
(международная организация по стандартизации).
ISO 9000 – серия международных стандартов,
описывающих требования к системе менеджмента качества
организаций и предприятий.
Сертификат ISO 9000 необходим предприятиям:
• работающим
на
международных
рынках
или
с
международными поставщиками, которые требуют наличия
такого сертификата;
• работающим в секторах экономики, регулируемых
правительством, или с правительственными организациями
стран, в которых наличие сертификата ISO 9000 является
обязательным;
• совершенствующим свои системы управления качеством,
например, внедряющим систему тотального (всеобщего)
управления качеством (Total Quality Management - TQM) .

26.

Л14-26
Поскольку стандарты ISO 9000 касаются двух классов
задач - документирования процессов, обеспечивающих
качество, и документирования подтверждения выполнения
процессов, обеспечивающих качество, то на первом уровне
находится основополагающий для предприятия документ "Руководство по качеству". В этом документе описывается
философия и миссия предприятия. "Руководство по качеству"
фактически представляет собой стратегический план
создания системы управления качеством предприятия.
На втором уровне находятся методологические
инструкции, включающие положения об отделах,
департаментах и описания технологии работы каждого
подразделения. Примеры документов второго уровня:
• методические указания по разработке новых изделий;
• программы подготовки и переподготовки кадров.

27.

Л14-27
На третьем уровне находятся рабочие и
контрольные документы, описывающие, как именно
выполняются описанные в документах более высоких
уровней задачи. К таким документам относятся, например,
должностные инструкции или инструкции по сборке.
Документы этих трех уровней называют документами
качества (quality documents).
Существует еще один уровень документов нормативная документация и техническая литература,
записи, подтверждающие качество (quality records), который
иногда называют четвертым уровнем документов. Эти
документы содержат нормативы действий и реальные
результаты действий. К таким документам относят,
например, результаты тестовых испытаний.

28.

Л14-28
Требования
к системе сбора информации по надежности:
● достоверность
● необходимая полнота
● своевременность
● регулярность (непрерывность)
● пригодность для автоматизированного поиска,
обработки и передачи данных с использованием
ЭВМ

29.

Л14-29
Основные требования к обработке и анализу информации
• Обработка информации включает:
1. Классификацию и кодирование исходных данных.
2. Контроль полноты, достоверности и однородности информации.
3. Внесение уточнений в исходные данные (при необходимости).
4. Копирование исходной информации (при необходимости).
5. Перевод содержания исходной информации на машинные
носители.
6. Оценку показателей надежности.
7. Классификацию причин отказов и предельных состояний по
видам, связанным с изготовлением, ремонтом и эксплуатацией, и
их анализ.
8. Подготовку исходных данных для разработки мероприятий,
направленных на выявление недостатков и повышение надежности
изделий в эксплуатации.

30.

Л14-30
Состав работ может уточняться в каждом конкретном случае
в зависимости от целей и задач сбора и обработки информации. В
процессе анализа причин отказов и предельных состояний
производят:
• систематизацию первичной информации по принятым
признакам (условиям эксплуатации, наработке, виду отказавших
составных частей и т.п.);
• выявление составных частей, лимитирующих надежность
изделия;
• установление причин отказов;
• оценку эффективности конструкторско-технологических и (или)
• организационных мероприятий;
• определение законов распределения и оценку показателей
надежности по статистическим данным;

31.

Л14-31
• обработку информации о расходе запасных частей;
• выявление и систематизацию причин и продолжительности
простоев
• изделий;
• сопоставление полученных данных с нормативами и данными по
• изделиям-аналогам;
• анализ и систематизацию данных об отказах комплектующих
составных частей;
• выявление случаев нарушения требований эксплуатационной
документации;
• разработку рекомендаций по устранению выявленных
недостатков и дальнейшему повышению надежности изделий.

32.

Л14-32
Общие требования к составу регистрируемой информации и
формам документов
Первичная информация о надежности изделия включает:
• данные о месте и условиях эксплуатации
• общие сведения об изделии
• характеристику отказов
• Данные о месте и условиях эксплуатации:
• Наименование и адрес предприятия.
• Характеристику внешних условий (грунт, температурные условия,
влажность среды, химическую активность и т.д.).
• Условия использования изделия (загрузку, непрерывность или
цикличность работы и т.п.).
• Характеристику ремонтной и обслуживающей базы и системы
технического обслуживания и ремонта.
• Условия хранения изделий.

33.

Л14-33
Общие сведения об изделии включают:
1. Марку (модель) изделия.
2. Заводской номер.
3. Год выпуска и год проведения последнего ремонта.
4. Дату и наработку на начало наблюдений.
5. Дату и наработку по окончании наблюдений.
6. Причину прекращения наблюдений.
7. Конструктивные особенности изделия (если оно
отличается от серийных изделий).

34.

Л14-34
Характеристику отказов фиксируют в документах первичной
информации о надежности. Характеристика отказов включает
следующие сведения:
1. Дату возникновения отказов.
2. Наработку изделия, при которой произошел отказ.
3. Наработку до отказа составной части.
4. Наименование отказавшей составной части, ее заводской номер
и номер по каталогу или по ведомости комплектации, место
установки и порядковый номер (если таких составных частей в
изделии несколько).
5. Внешнее проявление (признак) отказа.

35.

Л14-35
6. Причину возникновения отказа.
7. Способ устранения, число и наименование замененных
составных частей.
8. Продолжительность и трудоемкость поиска и устранения отказа.
9. Условия, при которых произошел отказ.
10. Фамилию и должность лица, заполнившего документ первичной
информации, дату.

36.

Л14-36
Итоговая информация о надежности должна содержать
следующие данные:
1. Наименование изделия (марку, тип и т.п.).
2. Наименование предприятия-изготовителя.
3. Дату выпуска (последнего капитального ремонта).
4. Количество изделий, находящихся под наблюдением.
5. Условия эксплуатации.
6. Период наблюдений.

37.

Л14-37
7. Номера отказавших изделий.
8. Наименования и номера по каталогу отказавших
составных частей (деталей).
9. Наработку изделия, при которой произошел данный
отказу.
10. Наработку отказавшей составной части.
11. Фамилию, должность лица, заполнившего форму,
подпись и дату.
Итоговая информация должна обеспечить возможность
кодирования всех данных.

38.

Л14-38
Анализ ошибок проектирования:
1 недостатки проектирования электрических схем
2 недостатки проектирования механических конструкций
3 неполный учет возможностей обслуживающего персонала
1 Недостатки проектирования электрических схем:
а) неправильный выбор элементов и материалов
(обусловлен тем, что данные о надежности новых элементов,
как правило, либо отсутствуют, либо явились результатом
только лабораторных испытаний);
б) неправильный выбор режима работы элементов
(обусловлен тем, что пиковые нагрузки не всегда можно учесть
при проектировании, также как и переходные процессы);
в) неправильный выбор схем отдельных устройств
(обусловлен
в
выборе
неоптимальных
вариантов
функциональных и принципиальных схем).

39.

Л14-39
2
Недостатки проектирования механических
конструкций:
а) не обеспечивается оговоренный в задании на
разработку микроклимат для некоторых устройств;
б) не обеспечивается требуемая безотказность
работы устройств в условиях повышенных ударных и
вибрационных воздействий;
в) не обеспечивается технологичность конструкции
(это такое свойство конструкции, которое позволяет
применять высокопроизводительные методы изготовления
при высокой точности и стабильности выполнения
производственных операций, от которых зависит
надежность изделий;
г) не обеспечивается унификация применяемых в
системе устройств.

40.

Л14-40
3
Неполный учет возможностей обслуживающего
персонала:
а) примерно 30% отказов устройств связано с
неудачной разработкой их конструкций, т.е. при
проектировании недостаточно учитывается инженерная
психология (например, последовательность операций
или
действий,
количество
информации
для
обслуживающего персонала и т.д.);
б) не в полной мере учитываются требования
эргономики (например, конструкция рабочего места
персонала, схема движения рук и ног, условия работы и
т.д.).

41.

Л14-41
Обеспечение надежности при
проектировании систем
Факторы, влияющие на надежность:
► конструктивно-производственные
► эксплуатационные
Соотношение между этими стадиями:
● ошибки проектирования и разработки – 40%
● ошибки производства – 30%
● ошибки эксплуатации – 30%
Конструктивно-производственные
связаны
проектированием и изготовлением систем.
с

42.

Л14-42
Эксплуатационные:
объективные
(влияние
внешней
среды:
климатические, механические, биологические и другие
воздействия);
субъективные
(связанные
с
организацией
технической эксплуатации: ТО, ремонт, хранение,
обеспечение ЗИП, квалификация обслуживающего
персонала и другие).

43.

Л14-43
Методы обеспечения надежности систем на этапе
проектирования:
1 Правильный выбор схемных и конструктивных
решений:
→ минимальное число элементов и регулировок;
→ меры по повышению надежности межблочных
соединений (например, на самолете около 2000 разъемов,
интенсивность отказов каждого в среднем 10-7 1/час, а в
общем наработка на отказ всей системы снижается до 5000
часов);
→ устойчивость проектируемого изделия к
дестабилизирующим
факторам:
тепловые
режимы,
повышенная влажность, ударные и вибрационные нагрузки;
→ резервирование элементов и устройств.

44.

Л14-44
2 Внедрение
микрои
нанокомплектующих
при
проектировании, и замена аналоговой обработки информации
цифровой.
3 Выбор комплектующих элементов и материалов с высокой
надежностью и длительным сроком старения (на базе учета
статистических и прогнозных данных об интенсивности их
отказов).
4 Замена механических устройств электронными (где это
возможно).
5 Создание схем автоматической подстройки параметров.

45.

Л14-45
6 Выбор режима работы элементов и устройств (нагрузки не
должны превышать 40-60% от номинальных).
Анализ
показывает,
что
большое
количество
комплектующих элементов в устройствах промышленной
электроники работает в режимах, превышающих допустимые или
предельные.
Для повышения надежности необходимо, чтобы
большинство элементов работало в облегченном режиме и, в
первую очередь, самые ответственные и трудно заменяемые
элементы и устройства.

46.

Л14-46
самонастраивающихся
и
7 Проектирование
самообучающихся
систем,
основанных
на
развитии
кибернетики, робототехники, физики и биологии.
8 Учет научных разработок по предсказанию надежности
элементов и материалов при составлении технического задания
на вновь проектируемые устройства (системы).
Например, исследования и синтез ученых нейронных
сетей (быстро реагирующих на изменения окружающей среды),
по образу и подобию нейронов головного мозга живых
организмов (с помощью диаграмм Венна).

47.

Л14-47
9 Разработка мер по удобству технической эксплуатации
и учет требований эргономики (удобство работы и контроля,
доступ ко всем элементам для их замены или ремонта,
безопасность обслуживания).
10 Повышать надежность работы персонала введением
при проектировании в схемные решения систем блокировки,
разрешающих выполнение очередной операции (действия)
лишь после правильного выполнения предыдущей.
11 Исходной при проектировании необходимо считать не
полностью автоматическую, а эргатическую систему (т.е.
систему, требующую участия человека) на основе симбиоза
человека и машины.

48.

Л14-48
Повышение надежности систем на этапе
проектирования путем резервирования.
Применение резервирования в любых системах и
устройствах является основным путем решения проблемы
надежности.
В основе резервирования лежит аппаратная избыточность,
состоящая в дублировании элементов и устройств за счет
резервных элементов или введении дополнительных устройств
для диагностических функций.
Резервирование связано:
○ с усложнением системы
○ с увеличение массы, габаритных размеров, потребляемой
мощности и стоимости.
Но резервирование позволяет создавать системы,
надежность которых может быть выше надежности входящих в
нее элементов.

49.

Л14-49
Методы резервирования
1 Общее, предусматривающее резервирование системы в
целом (рис. 6.1).
1
2
1
...
...
n
.. .. .. .. .. .. .. .. .. ..
...
m
Рис 6.1
На рис. 6.1
n – количество элементов в основной системе и в
схемах резервирования;
m – количество схем резервирования (кратность
резервирования).
Отношение числа резервных элементов к числу
резервируемых называют кратностью резервирования.

50.

Л14-50
Раздельное резервирование
2
предусматривает резервирование отдельных элементов,
их групп или отдельных узлов (рис 6.2)
1
...
1
i
m
...
...
j
...
...
...
n
...
...
Рис 6.2
На рис 6.2
n – количество элементов в основной
системе;
m – кратность резервирования.

51.

Л14-51
Раздельное резервирование более эффективно,
чем общее, так как:
● для отказа системы с общим резервированием
достаточно, чтобы в каждой цепи отказал хотя бы один
элемент;
для
отказа
системы
с
раздельным
резервированием необходимо, чтобы за отказом рабочего
элемента отказали все резервирующие его элементы

52.

Л14-52
Смешанное резервирование
3
предусматривает совмещение в системе общего и раздельного
резервирования (рис 6.3)
1
2
...
n1
1
...
...
1
. . . . . . . . . . .
...
m1
А
На рис 6.3
...
...
...
...
m2
Рис 6.3
n2
Б
1,…,n – элементы системы;
m – кратность резервирования;
А – узел с общим резервированием;
Б – узел с раздельным резервированием.

53.

Л14-53
4 Мажоритарное резервирование
Мажоритарное резервирование используется для
резервирования только цифровых РЭС. При мажоритарном
резервировании сигнал в двоичном коде подается на вход
идентичных элементов. С выходов этих элементов сигналы
поступают на вход так называемого решающего
элемента(мажоритарного или кворум-элемента). Выходной сигнал
формируется на основании закона, положенного в основу
функционирования решающего элемента. Простейший и наиболее
широко распространенный закон, на основании которого
принимается решение, - это закон большинства, или,
мажоритарный закон.
Решающий элемент производит сравнение сигналов от
параллельно включенных элементов, выполняющих одну и ту же
функцию, и передает на выход сигнал, поступающий от
большинства элементов.

54.

Л14-54
Наиболее распространены мажоритарно резервированные
элементы, реализующие операцию «два из трех»:

55.

Л14-55
0
0
0
0
1
1
1
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
1
0
0
1
0
0
1
1
0
0
0
1
0
1
1

56.

Л14-56

57.

Л14-57
Метод преобразования сложной структуры по базовому
элементу.
Этот метод основан на теореме о сумме вероятностей
несовместимых событий и суть его состоит в следующем: в
исходной структуре (рис. 1.1) выбирают базовый элемент такой,
который не дает возможности представить сложную структуру в
виде сочетания простейших. На рис. 1.1 вероятность его
безотказной работы обозначена через PБ(t).
Рассматривают два крайних состояния базового элемента:
а) базовый элемент находится в работоспособном состоянии и
обладает абсолютной проводимостью сигнала;
б) базовый элемент находится в состоянии отказа, и сигнал через
него вообще не проходит.

58.

Л14-58

59.

Л14-59

60.

Л14-60

61.

Л14-61
Резервирование может быть:
а) однократное (дублирование) и многократное;
б) с ремонтом любого основного и резервного элемента
(резервирование с восстановлением);
в) без ремонта (резервирование без восстановления).
Способы подключения
резервных элементов:
1 – постоянное подключение;
2 – подключение замещением;
3 – скользящее подключение.

62.

Л14-62
1 При постоянном подключении резервные элементы
функционируют наравне с основными.
Недостатки: ► значительное увеличение объема
аппаратуры;
► с появлением отказов в резерве изменяются
параметры системы, что может привести к
изменению режимов работы.

63.

Л14-63
2 При резервировании замещением:
● функции основного элемента передаются резервному
только после отказа основного;
● обязательно наличие коммутирующих устройств для
подключения (ручного или автоматического) резервных
элементов взамен отказавшим;
● резервные элементы могут находиться в нагруженном,
облегченном и ненагруженном режимаx;
●если система содержит несколько групп однотипных
элементов, то для резервирования замещением нет
необходимости иметь такое же число резервных элементов,
их может быть меньше.

64.

Л14-64
3 Скользящее резервирование
применяется при наличии в системе одинаковых
элементов (узлов, блоков).
При
этом
группа
основных
элементов
резервируется одним или несколькими резервными
элементами, каждый из которых может заменить любой
основной отказавший элемент в данной группе (рис 6.4).

65.

Л14-65
1
2
3
...
n
Логическое
устройство и
коммутатор
...
1
2
3
Рис 6.4
m

66.

Л14-66
Сравнительный анализ методов
резервирования.
1 При одинаковых кратностях и методе резервирования
показатели надежности тем выше, чем легче режимы резервных
элементов. Наиболее эффективным с этой точки зрения является
ненагруженный режим, при котором средняя наработка до отказа
пропорциональна числу элементов резервированной системы.
2 Самые низкие показатели надежности имеет нагруженный
резерв, у которого добавочная наработка до отказа с увеличением
числа резервных элементов растет.
3 Наибольший выигрыш на единицу резерва обеспечивает
первый резервный элемент. Роль последующих уменьшается,
поэтому на практике число резервных элементов не более двух.
4 При раздельном резервировании вероятность безотказной
работы проектируемой системы выше, чем при общем
резервировании (рис 6.5).

67.

Л14-67
P(t)
Pразд(t)
1,0
0,8
m=2
0,6
Pобщ(t)
0,4
m=1
m=2
0,2
m=1
0
5
10
Рис 6.5
20
50 n
На рис 6.5:
n – число элементов; m – кратность резервирования;
Робщ(t) – вероятность безотказной работы при общем
резервировании;
Pразд(t) – при раздельном.

68.

Л14-68
Учет прогнозирования надежности при проектировании систем.
Под прогнозированием понимают специальный круг
задач по предсказанию или косвенной оценке надежности
систем с определенной степенью достоверности, обоснованной
теоретически и подтвержденной на практике.
Основные методы прогнозирования:
1 – метод распознавания образов
2 – прогнозирование надежности по виду ВАХ (вольт-амперной
характеристики) проектируемых элементов

69.

Л14-69
1 Понятие о методе распознавания образов
Распознавание образов – научное направление, связанное
с разработкой принципов построением алгоритмов для
определения принадлежности данного объекта (например,
параметра надежности) к одному из заранее выделенных классов
объектов (например, доверительному интервалу).
Под образом понимают область в пространстве, в которой
отображается заранее известное множество объектов.
Геометрическая интерпретация образа: область в nмерном пространстве, вдоль координатных осей которого
отложены значения параметров.
Под объектом в общем случае понимают различные
сигналы, процессы, ситуации, явления, предметы и др.
Каждый объект описывается совокупностью основных
характеристик (свойств, признаков).

70.

Л14-70
Одна из основных задач метода – выбор правила (или
решающей функции), в соответствии с которым по значениям
контрольной реализации устанавливается её принадлежность к
одному из образов, то есть указываются наиболее
правдоподобные значения характеристики объекта.
Характеристики объектов для реализации образов
представляют собой случайные выборки, как правило, с
нормальным распределением.
Таким образом, алгоритм прогнозирования по методу
распознания образов сводится к тому, что на основе определенной
обработки заранее известной информации на момент времени ti
(например, известна средняя интенсивность отказов элементов
предыдущих выпусков или результаты лабораторных испытаний
данного изделия на момент производства) дается прогноз уровня
надежности на время tn (рис 6.6, слайд II-Л 6-32)

71.

Л14-71
λср, 10
-7
х
○
○
1,5
○
○
1,0
○
○
○
○
Разделяющая
(или решающая
функция)
○
○
○
○
0
○
○
0,5
○
○
○
○
○
...
t1
t2
t3
Рис 6.6
tn
t (годы)

72.

Л14-72
Метод
распознавания
образов
математически
достаточно глубоко разработан, но не нашел широкого
применения на практике, так как:
во-первых основан на прогнозируемых показателях, не
связанных непосредственно с физическими характеристиками
изделий;
во-вторых, постоянное совершенствование технологий
непрерывно меняет базу, на которой основывается данный
прогноз, делая её непригодной для распространения на
изделия последующих за прогнозом выпусков.

73.

Л14-73
Понятие о прогнозировании и надежности по виду
ВАХ проектируемых элементов.
2
Прогнозирование основано на сравнении идеальных
ВАХ проектируемых элементов с ВАХ, полученных на этапе
разработки в результате опытных испытаний (рис 6.7)
идеальная ВАХ
I, A
реальные ВАХ
0
Рис 6.7
U, В
Метод позволяет отбраковывать элементы с ВАХ,
имеющие значительные отклонения от идеальной ВАХ,
что ведет к повышению надежности систем в целом.

74.

Л14-74
К методам прогнозирования отказов изделия относятся также:
идентификация по аналогии;
идентификация последовательным перебором;
метод срединного деления;
метод логического анализа;
применение специализированных идентификаторов .
Идентификация по аналогии базируется на сопоставлении текущего
отказа с предыдущими похожими по симптомам проявления
(используется свой и чужой накопленный опыт).
Достоинства оцениваются по факту удачной идентификации.
Недостатки: отсутствие эффективной стратегии идентификации,
больше затраты, времени редко дает быстрый положительный
результат.
Идентификация последовательным перебором заключается в
последовательной проверке всех элементов цепи до обнаружения
отказавшего.
Достоинства: всегда дает положительный результат;
Недостатки: большая длительность идентификации.

75.

Л14-75
Метод срединного деления представляет собой развитие
предыдущего: для изделий с большим числом элементов они
делятся пополам, и идентифицируется половина изделий с
неисправным элементом, которая, в свою очередь делится пополам
и т.д. до тех пор, пока не будет идентифицирован отказавший
элемент.
Достоинства:
100% результат;
снижается время идентификации ;
Недостатки:
- неэффективен в сложных устройствах с параллельном
соединением элементов.

76.

Л14-76
Метод логического анализа - основан на том, что персонал
«вычисляет» отказавший элемент по симптомам проявления отказа.
Достоинство: - 100% результат;
- уменьшается время идентификации:
Недостаток: требуется высокая квалификация персонала.
Метод применения специализированных идентификаторов основан на
подключении к изделию при отказе специальных программированных
устройств, которые, действуя по определенной программе,
производит идентификацию.
Достоинство: минимальные затраты, времени на идентификацию;
Недостаток: ограниченность применения (для определённых устройств
с определёнными типовыми отказами).