Характеристики числовых показателей нерезервированного устройства

Расчет надежности ЭВМ

Большинство промышленных ЭВМ являются нерезервированными восстанавливаемыми объектами. Поэтому рассматривается методика оценки надежности устройств только этого класса.

При выполнении расчета считается, что время работы устройства соответствует периоду нормальной эксплуатации, интенсивности отказов элементов являются постоянными, распределение времени безотказной работы подчиняется экспоненциальному закону.

Предполагается также, что отказы элементов являются внезапными, полными и независимыми, при чем элементы и устройство в целом могут находиться в двух состояниях: работоспособном или неработоспособном.

Расчет надежности состоит в определении числовых показателей надежности: вероятности безотказной работы модуля - P(t) и среднего времени наработки на отказ -Т_ср по известным интенсивностям отказов комплектующих модуль ЭВМ элементов.

При этом считается, что, если выход из строя любого элемента приводит к выходу из строя всего модуля ЭВМ. Усредненные данные по интенсивностям отказов микросхем, электрорадиоэлементов, узлов и электрическим соединениям приведены в таблицах 1 и 2.

Расчетно-логическая схема нерезервированного устройства представляет собой цепочку последовательно соединенных элементов, отказ любого из которых приводит к отказу устройства в целом.

Интенсивности отказов элементов зависят от их электрической нагрузки, температуры окружающей среды и других факторов, учитываемых с помощью поправочных коэффициентов.

нерезервированный числовой показатель надежность

Таблица 1.- Интенсивности отказов комплектующих и электрических соединений

Таблица 2.- Интенсивности отказов комплектующих и электрических соединений

Интенсивность отказов элементов i-типа определяется по формуле

 

λ_i = λ_Oika_i(T,k_H), (1)

где λ_Oi — номинальная интенсивность отказов данного типа элементов при номинальной электрической нагрузке и нормальных условиях эксплуатации (табл.1,2)

к = к₁к₂к₃ — поправочный коэффициент на условия эксплуатации; к₁ — коэффициент, учитывающий влияние механических факторов; к₁= 1,07 (условия эксплуатации аппаратуры — наземная, стационарная, неамортизированная аппаратура); к₂ — коэффициент, учитывающий климатических факторов, к₂ = 2 (для влажности 93 % при температуре +25 °С); к₃ — коэффициент, учитывающий влияние пониженного атмосферного давления; к₃ = 1 (нормальное давление).

Тогда

к= 1,07*2*1 = 2.14

a_i( T, к_и) — коэффициент, учитывающий влияние температуры Т окружающей среды и электрической нагрузки элемента.

к_н – коэффициент электрической нагрузки, представляет собой отношение рабочего значения электрического параметра к его номинальному значению, устанавливаемому нормативно-технической документацией. Температуру примем общей для всех ЭРИ: Т= 40 °С

Значения коэффициента электрической нагрузки для каждого типа элементов к_н :

·  Для резисторов-0.6

·  Для конденсаторов-0.6

·  Для диодов- 0.4

·  Для микросхем- 0.5

·  Для транзисторов-0.6

В этом случае коэффициент a_i(T,k_H) для используемых в модуле электрорадиоизделий (ЭРИ) будет равен:

·  Для резисторов -0.76

·  Для конденсаторов -0.8

·  Для диодов-0.94

·  Для микросхем-0.98

·  Для транзисторов -0.51

Выбранные по таблицам 1, 2 значения λ_Oi, для используемых в модуле ЭРИ, и количество элементов каждого типа ЭРИ - m_i заносятся в таблицу 3.

Таблица 3.- Интесивности отказов по типам элементов

Тип элементов	Обозначение	Номинальная интенсивность отказа λOi *10-6 , 1/ч	Количество mi,, шт
Резисторы	λOр
Диоды	λOд
Конденсаторы	λOс
Микросхемы	λOмкс
Транзисторы	λOтр
Печатная плата	λOпп	0,7 10 -6
Паяное соединение	λOпс
Соединитель	λOсо		Например. 1соед., но 45 контактов. Берется число контактов.
Кварц	λOкв
.............	λOi
............ и т.д.	λOi

Используя полученные данные, вычисляется по формуле (1) интенсивность отказов каждого типа элементов.

Интенсивность отказов резисторов

λ_р = λ_Oрk a_р(T,k_H)10^-6, 1/ч

Интенсивность отказов конденсаторов

λ_с = λ_Oс ka_с(T,k_H) 10^-6, 1/ч

Интенсивность отказов диодов

λ_д = λ_Oд0 k a_д(T,k_H) 10^-6, 1/ч

Интенсивность отказов микросхем

λ_мс = λ_Oмс k a_мс(T,k_H) 10^-6, /ч

Интенсивность отказов транзисторов

λ_т = λ_Oт k a_т(T,k_H) 10^-6, 1/ч

Интенсивность отказов печатной платы

λ_пп = 0,7 10 ^-6, 1/ч

Интенсивность отказов паяных соединений

λ_пс = λ_Oпс k a_пс(T,k_H) 10^-6, 1/ч

Интенсивность отказов соединителей

λ_со = λ_Oсо k a_со(T,k_H) 10^-6, 1/ч

Интенсивность отказов кварца

λ_кв = λ_Oкв k a_кв(T,k_H) 10^-6, 1/ч

Определяется интенсивность отказов модуля в целом

Λ= ∑ λ_im_i10^-6, 1/ч

Где i-тип элементов (резисторы, микросхемы и т.п.)

Определяется среднее время наработки на отказ

Т_{ср.расч} = 1/ Λ, ч

Определяется вероятность безотказной работы

Р(t) = e ^–Λt

 

Где t выбирается из ряда: 1000, 2000, 4000, 8000, 10000 ч.

Рассчитанное значение Р(t) не должно быть менее 0.85.

Преподаватель ЛФ МИКТ Рыжих В.Д.