Загальні положення. Розрахунок показників Надійності системи

Розрахунок показників Надійності системи

Більшість відмов електронної апаратури мають випадковий характер і обумовлені різними факторами: вологість, температура навколишнього середовища, вібрація, радіоактивне випромінювання, недосконалість технологічних процесів, неоднорідність матеріалів, тощо. Оскільки зазделегідь передбачити появу і ступінь впливу вказаних факторів на процес нормального функціонування можливо тільки з певною вірогідністю, в теорії надійності застосовують математичний апарат теорії ймовірностей. Даний апарат дозволяє розраховувати кількісні характеристики випадкових подій. Кількісною характеристикою випадковості події є її ймовірність. Стосовно до надійності пристроїв розглядають її основний кількісний критерій – ймовірність безвідмовної роботи Р(t) протягом заданого інтервалу часу t.

Надійність є складною властивістю, яка об`єднує безвідмовність, довговічність, ремонтопридатність і збережуваність [12]. Одними з причин ненадійності систем є недоліки схемних рішень та неправильний підбір елементів. Ці причини закладаються ще на стадії проектування, тому важливо робити оцінку надійності систем під час їх проектування, оскільки тільки зробивши дану оцінку, можна знайти таке проектне рішення, яке буде мати найвищу надійність роботи.

Задачею розрахунку надійності обладнання є визначення показників, які характеризують їх безвідмовність та ремонтопридатність, оскільки показники ремонтопридатності характеризують можливість відновлення і час, за який повне відновлення об’єкту можливе. В загальному випадку розрахунок повинен складатися з наступних етапів [13]:

– визначення критеріїв і видів відмов обладнання та складу показників надійності, що розраховуються;

– побудова структурної (логічної) схеми, яка базується на аналізі функціо­нування системи, врахуванні резервування, відновлення, контролю працездатності елементів;

– вибір методу розрахунку надійності з врахуванням прийнятих моделей опису процесів функціонування та відновлення;

– отримання в загальному вигляді математичної моделі, яка зв’язує показники надійності з характеристиками надійності елементів;

– підбір даних за показниками надійності;

– виконання розрахунку і аналіз отриманих результатів.

Склад перелічених етапів в значній мірі залежить від вибраних критеріїв відмов та показників надійності, що розраховуються.

Так, при розробці технічних засобів повинні бути визначені такі показники надійності як середнє напрацювання на відмову та ймовірність безвідмовної роботи протягом встановленого часу. При розробці системи управління в цілому необхідно визначити коефіцієнт готовності чи простою системи. Для багатофункціональних систем достатньо проаналізувати надійність основних функцій. Необхідні дані для розрахунку показників надійності елементів слід вибирати за паспортними даними або з довідників.

3.2 Розрахунок показників надійності обладнання

Розрахунок надійності будемо проводити для основних вузлів проектованої системи.

Структура модернізованої системи представлена на рис. 3.1. Для проведення діагностування автомобіля мінімально необхідними елементами є головка BMW OPS (рис. 3.1, позначення 4) та мережева плата спеціалізованого комп’ютера IBM T30. Одержати оцінку конкретних систем автомобіля можна з допомогою наступних елементів: діагностичний стенд для промивки форсунок (рис. 3.1, позначення 6), діагностичний стенд ВАЗ (рис. 3.1, позначення 9), діагностичний стенд VAG (рис. 3.1, позначення 11). Додатковим функціональним пристроєм, який входить в процес проведення сервісного обслуговування є пристрій для скидання сервісного інтервалу, працездатність якого необхідна для здійснення відповідних операцій обслуговування.

Рисунок 3.1 – План модернізованого діагностичного цеху

При розрахунку показників надійності обладнання пункту збору та аналізу діагностичної інформації автомобілів необхідно враховувати ті шкідливі впливи, які присутні на пунктах СТО. Крім шуму та вібрацій надійність обладнання залежить від здатності протистояти високій температури та вологості. Такі умови вимагають конструювання особливого корпусу, що має високий ступінь захисту від цих факторів.

Враховуючи наведені дані побудовано схему надійності модернізованого пункту збору та аналізу діагностичної інформації (рис. 3.2).

Рисунок 3.2 - Логічна схема для розрахунку надійності системи

Паспортні дані інтенсивностей відмов елементів, що входять до складу схеми 3.2 наведено в табл. 3.1. Врахувати вплив різних факторів на надійність обладнання, таких як електричний режим, навколишня температура, вологість, механічні навантаження, тощо можна з більшою або меншою степінню точності. Наближений, але найсприятливіший для практичного застосування метод полягає в застосуванні поправочних коефіцієнтів [13]:

, (3.1)

де l_ном – номінальне (паспортне) значення l для нормальних (номінальних) умов роботи;

k_i – поправочні коефіцієнти на m-тий дестабілізуючий фактор (див. табл. 3.1).

В таблиці 3.1 використано наступні коефіцієнти:

– k_т – температурний поправочний коефіцієнт (T – від +20 до +100 °С);

– k_д і k_вол – поправочні коефіцієнти умов експлуатації, відповідно на вібрацію і вологість (для приміщення з нормальними умовами);

– k_н – поправочний коефіцієнт навантаження (номінальне навантаження);

– k_рез – поправочний коефіцієнт інтенсивності відмови резервних елементів;

– k_я , k_о – поправочний коефіцієнт, відповідно на якість виготовлення і кваліфікацію обслуговування (середнє).

Таблиця 3.1 – Значення інтенсивностей відмов елементів і пристрою [4, 7]

Ймовірність безвідмовної роботи є функцією часу t і в даному випадку за схемою, представленою на рис. 3.2, вона набуває вигляду:

, (3.2)

де - ймовірності безвідмовної роботи головки BMW OPS, мережевої плати, стенду для промивки форсунок, діагностичного стенду ВАЗ, діагностичного стенду VAG та пристрою для скидання сервісного інтервалу відповідно. Графік ймовірності безвідмовної роботи системи представлено на рис. 3.3, де вказано мітки, що відповідають інтервалу функціонування системи з ймовірністю безвідмовної роботи >0,9.

Рисунок 3.3 – Функція ймовірності безвідмовної роботи системи

Отже, система буде функціонувати з ймовірністю безвідмовної роботи >0,9 на інтервалі часу 10150 год, що при переведенні в роки становить 1,159 року.

Середнє напрацювання до відмови системи знаходимо за формулою:

(3.3)

що становить за розрахунками 25119 год, при переведенні в роки відповідає значенню 2,9 року.

Отже, середнє напрацювання до відмови становить 2,9 року, що демонструє доцільність і економічну обгрунтованість розробки. Розроблена система буде функціонувати з ймовірністю безвідмовної роботи більше 0,9 протягом 1,15 року.

Поиск по сайту: