ЖУРНАЛ СТА 4/1997

117 4/97 В ЗАПИСНУЮ КНИЖКУ ИНЖЕНЕРА вновь возрастает, начинается период старения элементов. Количественное определение надёжности различных элементов связано с большой затратой времени и средств для получения и обработки статистических данных по их эксплуатации и испытаниям. Эксплуатационная интен- сивность отказов ИС, выпускаемых в настоящее время, может составлять λ =10 7 ч 1 , а совершенствование техноло- гии и использование специальных методов отбраковки ИС позволяют довести этот показатель до λ =10 8 –10 9 ч 1 . При таких значениях проведение статистических испы- таний становится экономически и технически нецелесо- образным вследствие непомерных трудностей получения скольконибудь достоверной количественной информа- ции о надёжности. В связи с этим для электронного оборудования приводят- ся, как правило, не экспериментальные, а расчетные пара- метры надежности. При определении общей надёжности аппаратуры, если отказ любого компонента приводит к неисправности при- бора, все компоненты считаются включенными последо- вательно. Тогда при экспоненциальном законе распреде- ления вероятности отказов λ с = λ 1 × S 1 + λ 2 × S 2 +…+ λ n × S n , где n — число различных типов компонентов, λ 1 , λ 2 ,... λ n — средняя интенсивность отказов компонентов, а S 1 , S 2 ,... S n — число элементов данного типа в приборе. Таким об- разом, интенсивность отказов изделия в целом представ- ляет собой возрастающую функцию числа соединений и элементов, входящих в данную аппаратуру, а также интен- сивности отказов элементов и соединений. На практике при расчёте надёжности по характеристикам элементов составляют перечень используемых элементов и опреде- ляют интенсивность отказов каждого вида элементов. Далее вводят коэффициенты, учитывающие влияние ре- жима и условий работы. Для учёта воздействий, определяемых средними условия- ми эксплуатации, обычно вводят коэффициент жёсткости, учитывающий степень сокращения среднего срока службы аппаратуры при воздействии неблагоприятных факторов внешней среды. Затем интенсивности отказов элементов суммируют и определяют необходимые характеристики: вероятность безотказной работы, вероятность возникно- вения любого количества отказов за данный период вре- мени, среднее время безотказной работы и т. д. Значение среднего времени между отказами (среднее вре- мя наработки на отказ — Mean Time Between Failures — MTBF) определяется cледующим соотношением [1]: Существует целый ряд стандартов для расчёта значения MTBF. Так, в телекоммуникационной индустрии использу- ются такие стандарты, как BELLCORE TRNWT332 (обыч- но используется в США) и HRD4 (используется в Англии). Наработка на отказ, рассчитанная в соответствии с этими стандартами, имеет большие значения, чем наработка на отказ, посчитанная в соответствии со стандартом MILHDBK217F, который широко распространён на прак- тике. Например, для преобразователя напряжения серии ВХА30 (Computer Products) значения параметра наработки на отказ, рассчитанные согласно упомянутым стандартам, имеют следующие значения: MILHDBK217F — 520000 часов, BELLCORE TRNWT332 — 750000 часов, HRD4 — 2500000 часов. Стандарт MILHDBK217F накладывает жёсткие ограничения на компоненты невоенного назна- чения. Принятые интенсивности отказов некоторых из этих компонентов не совсем соответствуют реальным значениям. Например, трансформаторы и магнитные ком- поненты имеют очень низкую реальную интенсивность отказов, в то время как MILHDBK217F предсказывает очень высокую. Кроме того, интенсивность отказов мик- росхем определяется стандартом как даже более высокая, чем у магнитных компонентов [2]. Количественно надёжность определяется как вероят- ность того, что устройство продолжит функционировать в течение определённого времени и вычисляется с помо- щью следующего экспоненциального уравнения: Графическое представление зависимости надежности от времени дано на рис. 2. Из этого уравнения может быть сделан ряд заключений: ● R(t) является вероятностью со значением между 0 и 1; ● если силовой преобразователь отработал время, рав- ное его MTBF, то вероятность его дальнейшей безотказ- ной работы составит 0,37; ● устройство, отработавшее в течение времени, равного 10% от MTBF, будет иметь вероятность безотказной рабо- ты 0,9. Небольшая таблица, приведенная на рис. 2, представляет дополнительные значения R(t), которые не показаны на графике. Для оценки показателей надёжности изделий наиболее часто применяются следующие параметры: среднее время наработки на отказ , являющееся ма- тематическим ожиданием наработки изделия до первого отказа; средний ресурс , являющийся математическим ожидани- ем суммарной наработки изделия от начала его эксплуата- Рис. 1. Зависимость изменения интенсивности отказов от времени Время (единицы МTBF) Рис. 2. График зависимости надёжности от времени Надёжность Интенсивность отказов Период приработки Период нормальной работы Период старения λ t