НадежностьТС_РезервВосстан (Раздаточные материалы), страница 2

При эксплуатацииобслуживающий персонал может существенным образом изменитьнадежность систем как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения.9В процессе проектирования и конструирования используютсясхемные и конструктивные методы повышения надежности систем.Схемные методы включают в себя:• создание схем с минимально необходимым числом элементов;• применение резервирования;• разработку схем, не допускающих опасных последствий отказов их элементов;• оптимизацию последовательности работы элементов схемы;• предварительный расчет надежности проектируемой схемы.Уменьшение числа элементов при прочих равных условияхприводит к увеличению вероятности безотказной работы системы,а также благоприятно сказывается на ее массе, габаритах и стоимости.

Однако при этом необходимо помнить, что сокращениечисла элементов не должно увеличивать коэффициент нагрузки уоставшихся элементов, в противном случае эффект может бытьпрямо противоположным.Резервирование – это один из наиболее эффективных методовповышения надежности объектов. При резервировании в конструкции заранее предусматривается замена неисправного элементаисправным.При создании схем с ограниченным последствием отказовприменяется включение в схемы специальных защитных и предохранительных устройств, которые предотвращают аварийные последствия отказов.Под оптимизацией последовательности работы элементов схемы понимается согласование тактов автоматической работы схемне только по времени, но и по достижении тем или иным параметром заданного значения.В число конструктивных методов повышения надежности входит:• использование элементов с малой величиной интенсивностиотказов при заданных условиях эксплуатации;• обеспечение благоприятного режима работы элементов;• рациональный выбор совокупности контрольных параметров;• рациональный выбор допусков на изменение основных параметров элементов и систем;• зашита элементов от вибраций и ударов;• унификация элементов и систем;10• разработка эксплуатационной документации с учетом опытаприменения ТС, подобной конструируемой;• обеспечение эксплуатационной технологичности конструкции (применение встроенных контрольных устройств, автоматизация контроля и индикация неисправностей, удобство подходов дляобслуживания и ремонта).Среди способов повышения надежности при производстве основными являются следующие:• совершенствование технологии и организации производства,его автоматизация;• применение инструментальных методов контроля качествапродукции при статистически обоснованных выборках;• тренировка элементов и систем.Перечисленные методы повышения надежности должны использоваться в совокупности с учетом влияния каждого из них наработоспособность системы.

В тех случаях, когда меры противоречивы, нужно принимать компромиссное решение.Методы повышения надежности ТС, применяемые в эксплуатации, могут быть разбиты на две группы. В первую группу входятвсе изложенные методы. На основе изучения опыта эксплуатацииинженер-эксплуатационник имеет возможность разработать рядрекомендаций для проектировщиков и конструкторов, направленных на улучшение качества систем (изменение схемы, заменаэлементов, изменение конструкции, материалов и т. п.). Эти рекомендации согласовываются с конструкторами и вводятся специальными указаниями (доработками).

Однако нельзя считать, чтов эксплуатации только устраняются ошибки конструктора и производства, хотя доля таких ошибок еще велика.Ко второй группе методов, повышающих качество ТС при эксплуатации, относятся:• повышение квалификации обслуживающего персонала;• применение инструментальных методов контроля технического состояния систем;• обоснование объема и сроков проведения профилактическихмероприятий c применением методов теории надежности;• обоснование сроков службы элементов и состава запасныхчастей и принадлежностей;• разработка и внедрение способов прогнозирования неисправностей.Ряд мероприятий по повышению надежности ТС может бытьотнесен к категории организационных.

Такими мероприятиямиявляются:11• постановка широких экспериментальных исследований надежности ТС на всех этапах ее разработки, изготовления и эксплуатации;• создание единой системы информации о работоспособностиТС;• обоснование, выбор и включение в техническое заданиенорм надежности;• организация доработок и рекламационная практика.Очевидно, что приведенный перечень путей по повышениюнадежности ТС представляет собой весьма широкий комплекс мероприятий, в том числе требующих реализации в государственноммасштабе.

Большая часть этих мероприятий частично уже осуществлена либо находится в стадии реализации.Рассмотрим подробнее один из самых распространенных и эффективных способов повышения характеристик надежности ТС –резервирование.1. РЕЗЕРВИРОВАНИЕ (СТРУКТУРНАЯ ИЗБЫТОЧНОСТЬ)Резервирование – метод повышения надежности, при которомфункционирование отказавшего элемента выполняют другие, специально предусмотренные для этого элементы.

Если при основномсоединении элементов общая надежность ТС ниже надежностисамого ненадежного элемента, то при резервировании теоретически общая надежность ТС может быть выше надежности самогонадежного элемента. В общем случае резерв есть избыточность,которая не участвует в действии (по крайней мере, в полном смысле этого слова), но в определенный момент может стать действующей, причем обычно вместо отказавшей (либо ставшей непригодной) аппаратуры.

Резервирование, как правило, изменяет изакон распределения времени безотказной работы того участкасистемы, в котором оно использовано. Резервирование применяется как для повышения безотказности РЭА (радиоэлектронной аппаратуры), так и для повышения ее готовности и других составляющих надежности. В настоящее время для повышения безотказности технических средств разработаны разнообразные способырезервирования.

Их классификация представлена на рис. 3.12Рис. 3. Классификация резервирования ТСКаждому способу резервирования присваивается определенный индекс. Приведенная классификация позволяет различать 112видов резервирования, не считая комбинационных.В зависимости от схемы включения используют следующиетипы (виды) резервирования (рис.

4):1) общее, при котором резервируется вся цепочка элементов;2) раздельное, при котором резервируются элементы или модули.По виду включения различают резервирование:1) постоянное;2) динамическое, при котором в случае отказе элемента происходит перестройка структуры схемы. Выделяют два вида динами13ческого резервирования: а) замещением (резервные элементы начинают функционировать после отказа основных) (рис. 5, а);б) скользящее (несколько основных элементов резервируются одним или несколькими резервными, каждый из которых может заменить любой основной) (рис.

5, б);3) программное (временное) (резервные элементы включаютсявместо основных по определенной программе, чаще всего по времени);4) с включением резерва человеком-оператором (для нормального функционирования такого резервирования необходимо, чтобы обслуживающий персонал по сигналу о возникновении отказавыполнил в оборудовании определенные переключения);5) комбинированное, при котором предполагается использование нескольких видов включения одновременно.Рис. 4.

Общее (а) и раздельное (б) нагруженное резервированиеРис. 5. Ненагруженное (а) и скользящее (б) резервированиеВ зависимости от режима работы резервных элементов до начала рабочего периода функционирования используют следующиевиды резервирования:1) горячее (нагруженное), при котором (интенсивность отказарезервных элементов равна интенсивности отказов основных элементов);142) облегченное (разгруженное), при котором интенсивностьотказов резервных элементов меньше интенсивности отказов основных;3) холодное (ненагруженное), при котором отказы в резервныхэлементах до перевода в режим рабочего функционирования невозникают, т.

е. λ 0 = 0.По типу переключающих устройств, используемых при непостоянном включении резерва, различают три вида резервирования(см. рис. 3):первый вид – это резервирование, в котором один переключатель применяется для всех основных и резервных элементов;второй вид – резервирование, при котором отдельные переключатели применяются для группы основных и резервных элементов, при этом может быть несколько переключателей;третий вид – резервирование, при котором для каждого основного и резервного элемента применяется свой переключатель.По продолжительности включения резерва выделяют:1) мгновенное включение, при котором перерыва в функционировании практически не происходит;2) инерционное включение, при котором в процессе переключения происходит перерыв в функционировании изделия.При постоянном включении резерва отказ одной из ветвейсистемы может или не вызывать изменения интенсивности отказовдругих ветвей (резервирование без последствия), или вызыватьтакое изменение (резервирование с последствием).Наконец, отказавшие элементы в резервированных устройствахмогут подвергаться или не подвергаться восстановлению (восстанавливаемый или невосстанавливаемый резерв соответственно).Основным параметром резервирования является его кратностьm.

Под кратностью резервирования m понимается отношение числа резервных изделий к числу резервируемых (основных).Различают резервирование с целой и дробной кратностью.Схемные обозначения обоих видов резервирования при постоянном включении резерва одинаковы. Для их различия на схеме указывается кратность резервирования m.При резервировании с целой кратностью величина m есть целое число, при резервировании с дробной кратностью величина mесть дробное несокращаемое число. Например, m = 4/2 означаетналичие резервирования с дробной кратностью, при котором числорезервных элементов равно четырем, число основных – двум, а15общее число элементов – шести. Сокращать дробь нельзя, так какесли m = 4/2 = 2, то это означает, что имеет место резервирование сцелой кратностью, при котором число резервных элементов равнодвум, а общее число элементов – трем.Вероятность безотказной работы резервированных устройстврассчитывают в общем случае по формулам, полученным при использовании сравнительно сложного математического аппаратасхем гибели и размножения, теории совпадений случайных импульсных потоков и других специальных математических приемов.

В общем случае вывод расчетных формул зависит также отвида распределения времени безотказной работы элементов.В дальнейшем будут рассмотрены вопросы, связанные с оптимальным выбором резерва в различных стесняющих условиях илиэкономически рациональные схемы резервирования ТС. Следуетучитывать, что введение структурной избыточности в систему всегда связано с увеличением веса, габаритов, потребления электроэнергии (особенно в случае нагруженного резервирования) истоимости, что иногда может быть препятствием для использования резервирования, например в бортовой аппаратуре.