Расчет надежности на этапе эскизного проектирования Опции

[Bogatyr]

Передо мной стоит следующая задача. У нас сейчас идет эскизное проектирование и необходимо орентировочно посчитать среднюю наработку на отказ, среднее время восстановления, срок службы и срок хранения. Я никогда не занимался расчетом надежности, но специалистов по данной теме у нас не хватает...

Разрабатываемое устройство представляет собой основную техническую систему для которой
средняя наработка на отказа = 1/L, L - интенсивность отказов (ИО) системы, которая равна сумме
интенсивностей отказов блоков устройства.

Интенсивность отказов каждого блока мы получили по примерной элементной базе каждого блока просто сложив ИО примерного количества радиоэлементов помноженных на соответствующие ИО. Вопрос - можно так делать или нет?

Потом мучают следующие вопросы:

- заданная наработка на отказ для устройства по ТЗ 12000 ч, в устройстве предполагается 10 модулей, тогда получается, что наработка на отказ каждого модуля примерно по 150 000 ч, когда допустим, что наработка на отказ микросхемы в среднем 100 000 ч. Реально ли такое что наработка на отказ модуля будет выше чем наработка на отказ отдельных радиоэлементов, входящих в данный модуль?

- как и можно ли посчитать примерный срок службы и срок хранения устройства на этапе эскизного проектирования ?

[Ильдус]

Разрабатываемое устройство представляет собой основную техническую систему для которой
средняя наработка на отказа = 1/L, L - интенсивность отказов (ИО) системы, которая равна сумме
интенсивностей отказов блоков устройства.

Если система подвержена внешним воздействующим факторам (ВВФ), причем на разных режмах разные ВВФ, например на самолете, то мы давно пользуемся следующей формулой:

Тс = (Тп + Тз) / (Тп * Lпол + Тз * Lз + Тхр * Lхр),
где Тс - наработка на отказ и неисправность, выявленную в полете и на земле;
Тп - среднегодовой налет;
Тз = 0,1*Тп - время проверки на земле за год;
Тхр = Тгод - (Тп - Тз) - время хранения.
Тгод = количество часов в году.
L... - это соответсвующая лямда.

Если все это без ВВФ, то Тп+Тз=среднегодовой наработке, и L одна и та же.

[Bogatyr]

Откуда такая формула? Можно ссылку на ГОСТ || ОСТ || другую литературу?

[Ильдус]

Откуда такая формула? Можно ссылку на ГОСТ || ОСТ || другую литературу?

Основы теории надежности. Сов. радио. 1964 под ред. Шишонка Н.А.

ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНЫЙ ЗАКОН НАДЕЖНОСТИ.
В частном случае, для периода нормальной эксплуатации аппаратуры, когда интенсивность отказов в первом приближении можно считать постоянной во времени, т.е. при
Lamda(t) = Lamda = const,
формула вероятности приобретает следующий вид:
P(t) = e^(-Lamda*t) (6.8)
To = 1/Lamda - наработка на отказ.
P(t) = e^(-t/To) (6.12)

Важным свойством экспоненциального закона является то, что вероятность безотказной работы системы в течение заданного промежутка времени t не зависит от того, сколько система проработала до этого промежутка. Следовательно, под временем t в формуле (6.8) надо понимать продолжительность промежутка рабочего времени; его нельзя смешивать с календарным временем или с общим суммарным временем работы системы от начала эксплуатации.
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

А дальше мои рассуждения.
Следовательно, если есть три режима:
- эксплуатация при воздействии всех ВВФ,
- эксплуатация в облегченном режиме,
- режим хранения,
то вероятность безотказной работы на интервале t = t1+t2+t3 будет равна
Р(t) = Р(t1) * Р(t2) * Р(t3)
Воспользуемся формулой (6.8)
Р(t) = e^(-Lamda1*t1) * e^(-Lamda2*t2) * e^(-Lamda3*t3) или
Р(t) = e^(-Lamda1*t1 - Lamda2*t2 - Lamda3*t3)
но Р(t) = e^(-t/To) (6.12), следовательно
e^(-t/To) = e^(-Lamda1*t1 - Lamda2*t2 - Lamda3*t3) и
-t/To = -Lamda1*t1 - Lamda2*t2 - Lamda3*t3, отсюда

То = t/(Lamda1*t1 + Lamda2*t2 + Lamda3*t3) где t=t1+t2+t3.

А из последней формулы получаем:
- если эксплуатация непрерывная при неизменных ВВФ, то
То = 1/Lamda_экспл,
- если система всю жизнь отключена, то
То = 1/Lamda_хранения.

Похоже, что 25 лет назад у нас кто-то потерял в числителе один член, а все остальные честно переписываем эту формулу (специалистов по надежности у нас вообще не осталось).

[Саша С]

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

А дальше мои рассуждения.
Следовательно, если есть три режима:
- эксплуатация при воздействии всех ВВФ,
- эксплуатация в облегченном режиме,
- режим хранения,
то вероятность безотказной работы на интервале t = t1+t2+t3 будет равна
Р(t) = Р(t1) * Р(t2) * Р(t3)
Воспользуемся формулой (6.8)
Р(t) = e^(-Lamda1*t1) * e^(-Lamda2*t2) * e^(-Lamda3*t3) или
Р(t) = e^(-Lamda1*t1 - Lamda2*t2 - Lamda3*t3)
но Р(t) = e^(-t/To) (6.12), следовательно
e^(-t/To) = e^(-Lamda1*t1 - Lamda2*t2 - Lamda3*t3) и
-t/To = -Lamda1*t1 - Lamda2*t2 - Lamda3*t3, отсюда

То = t/(Lamda1*t1 + Lamda2*t2 + Lamda3*t3) где t=t1+t2+t3.

А из последней формулы получаем:
- если эксплуатация непрерывная при неизменных ВВФ, то
То = 1/Lamda_экспл,
- если система всю жизнь отключена, то
То = 1/Lamda_хранения.

Похоже, что 25 лет назад у нас кто-то потерял в числителе один член, а все остальные честно переписываем эту формулу (специалистов по надежности у нас вообще не осталось).

Да, специалистов по надежности как поувольняли в 90-е так никого и ни осталось.

Кстати, расчет надежности с учетом различных режимов эксплуатации, хранения и т.п. есть в справочнике IEC 62380. наши иноземные поставщики делают расчеты именно в нем. сам справочник, к сожалению в руках не держал.

[Gennadiy_1]

Кстати, расчет надежности с учетом различных режимов эксплуатации, хранения и т.п. есть в справочнике IEC 62380. наши иноземные поставщики делают расчеты именно в нем. сам справочник, к сожалению в руках не держал.

Ничего необычного в справочнике IEC TR62380 нет. Справочник дает единую интенсивность отказов для всех предполагаемых режимов эксплуатации, включая и режим хранения. На мой взгляд, целесообразней все же считать отдельно для разных режимов эксплуатации и тем более отделять режим хранения (выключенный режим). Многое в данном случае зависит от перечня нормируемых для конкретной аппаратуры показателей надежности. Так, например, все отказы аппаратуры, произошедшие при хранении, выявляются при включении аппаратуры. Отсюда существует нормируемый показатель надежности - вероятность безотказного включения. Понятно, что для получения предварительной оценки необходима интенсивность отказов при хранении. И т.д.
Кстати, в справочнике 217Plus также замешали в одну интенсивность отказов включенный и выключенный режимы (через соответствующий коэффициент) несмотря на то, что ранее приводили простые формулы учета этих режимов по отдельности.