Критерии надежности восстанавливаемых изделий

Показателями надежности восстанавливаемых элементов и систем могут быть также показатели надежности невосстанавливаемых элементов. Это имеет место в тех случаях, когда система, в состав которой входит элемент, является неремонтируемой по условиям ее работы (необитаемый космический аппарат, самолет в процессе полета, отсутствие запчастей для ремонта и т.п.) Надежность восстанавливаемых объектов оценивается следующими показателями:

- T – среднее время работы между отказами (средняя наработка на отказ);

- T _B – среднее время восстановления;

- ω (t)– параметр потока отказов;

- K_Г (t) – функция готовности – вероятность того, что система исправна в момент t;

- K_П (t) – функция простоя – вероятность того, что в момент t система неисправна и восстанавливается;

- K_Г – коэффициент готовности – вероятность того, что система будет исправной при длительной эксплуатации (стационарный режим);

- K_П – коэффициент простоя – вероятность того, что система будет неисправной при длительной эксплуатации.

Среднее время между отказами T определяется отношением средней суммарной наработки к среднему числу отказов при длительной работе объекта. Среднее время восстановления T _B определяется отношением среднего суммарного времени восстановления к среднему числу восстановлений при длительной работе объекта.

По статистическим данным среднее время между отказами вычисляется по формуле:

(10.1)

где t _i – время между отказами i -го образца, полученное при условии, что испытания ведутся с восстановлением отказавших образцов техники или их заменой. В этом случае число испытуемых образцов техники N ₀ остается постоянным.

Параметром потока отказов называется производная среднего числа отказов объекта в момент t. Статистически параметр потока отказов определяется как отношение числа отказавших образцов техники в единицу времени к числу образцов, поставленных на испытание при условии, что отказавшие образцы заменяются исправными или отремонтированными:

, (10.2)

где – число отказавших образцов за промежуток времени – число образцов, первоначально поставленных на испытание.

Параметр потока отказов обладает следующими свойствами:

ü в случае экспоненциального закона времени работы объекта с параметром λ и мгновенного восстановления ;

ü при мгновенном восстановлении предел, к которому стремиться параметр потока отказов при , равен величине, обратной среднему времени безотказной работы, т.е. ;

ü при мгновенном восстановлении параметр потока отказов и плотность распределения времени до отказа связаны следующими интегральными уравнениями Вольтера второго рода:

(10.3)

Это уравнение устанавливает зависимость между показателями надежности восстанавливаемой и невосстанавливаемой техники. Оно позволяет определить по статистическим данным об отказах восстанавливаемой техники в процессе ее эксплуатации показатели надежности невосстанавливаемой техники.

Функцией готовности К _г(t) называется вероятность того, что восстанавливаемая система исправна в момент времени t.

Функцией простоя К _п(t) называется вероятность того, что в момент времени t система находится в отказном состоянии (в ремонте).

Между введенными показателями существуют следующие зависимости:

, (10.4)

, (10.5)

, (10.6)

, (10.7)

, (10.8)

Приведенные показатели являются наиболее важными для восстанавливаемых элементов и систем и на практике используются чаще, чем другие.

 

Резервирование

Резервированным соединением изделий называется такое соединение, при котором отказ наступает только после отказа основного изделия из всех резервных.

На практике применяются различные способы резервирования. На рис. 3 приведены наиболее распространенные из них.

Рис. 3. Способы резервирования.

Общим резервированием называется метод повышения надежности, при котором резервируется изделие в целом. На рис. 4 представлен вариант такого резервирования.

Рис. 4. Резервирование общее постоянное с целой кратностью.

Раздельным резервированием называется метод повышения надежности, при котором резервируются отдельные части изделия (рис. 5).

Рис. 5. Резервирование раздельное постоянное с целой кратностью.

Основным параметром резервирования является его кратность. Под кратностью резервирования m понимается отношение числа резервных изделий к числу резервируемых (основных).

Различают резервирование с целой и дробной кратностью. Схематически оба вида резервирования обозначаются одинаково, если резерв включен постоянно. Для их различия на схеме указывается кратность резервирования m.

На рис. 6 и рис. 7 изображены схемы резервирования общего и раздельного замещением с целой кратностью.

Рис. 6. Резервирование общее замещением с целой кратностью.

Рис. 7. Резервирование раздельное замещением с целой кратностью.

При резервировании с целой кратностью величина m есть число целое, при резервировании с дробной кратностью величина m есть дробное несокращаемое число. Например, m=4/2 означает наличие резервирования с дробной кратностью, при котором число резервных элементов равно четырем, число основных – двум, а общее число элементов равно шести. Дробь в данном случае сокращать нельзя, так как m=4/2=2, что означает что имеет место резервирование с целой кратностью, при котором число элементов равно двум, а общее число элементов равно трем.

На рис. 8 и рис. 9 изображены схемы резервирования общего постоянного и раздельного замещением с дробной кратностью.

Рис. 8. Резервирование общее постоянное с дробной кратностью.

Рис. 9. Резервирование раздельное замещением с дробной кратностью.

По способу включения резервирование разделяется на постоянное и резервирование замещением. Постоянное – резервирование, при котором резервные изделия подключены к основным в течении всего времени работы и находятся в одинаковом с ними режиме. Резервирование замещением – резервирование, при котором резервные изделия замещают основные после их отказа.

При включении резерва по способу замещения резервные элементы до момента включения в работу могут быть в трех состояниях: нагруженном резерве, облегченном резерве, ненагруженном резерве.