Лекция 5 4. 4. Методы повышения надежности
Методы повышения надежности: - конструктивные; - на основе структурного, временного, информационного и функционального резервирования; -на основе отбора элементов по результатам предварительных испытаний. Конструктивные методы предусматривают правильный выбор элементной базы, конструкции, обеспечение хорошей технологичности изготовления. Резервирование предполагает введение дополнительных элементов и функциональных возможностей сверх минимально необходимых для нормального выполнения объектом заданных функций. Информационное резервирование предусматривает использование избыточной информации сверх минимально необходимой для выполнения задач. Временное резервирование – предусматривает использование избыточного времени сверх минимально необходимого для выполнения задач. Функциональное резервирование – предусматривает выполнение элементами системы дополнительных функций наряду с основными. Структурное резервирование – предусматривает использование избыточных относительно основных элементов, входящих в структуру объекта. В зависимости от схемы включение резервных элементов различают: - Общее резервирование - резервируется объект в целом. - Раздельное резервирование - резервируются отдельные элементы, их группы, а иногда все элементы основной системы. - Смешанное резервирование предусматривает сочетание общего и раздельного резервирования.
Виды резервирования - нагруженный резерв: резервный элемент находится в том же режиме, что и основной; - облегченный резерв: резервный элемент находится в менее нагруженном режиме, чем основной; - ненагруженный резерв: резервный элемент не несет нагрузок (отключен) до момента отказа основного элемента; -постоянное резервирование: структура объекта в случае отказа элементов не изменяется, резервные элементы работают в нагруженном или облегченном режиме. Постоянное резервирование может быть активным (отказавшие элементы отключаются от схемы) и пассивным (отказавшие элементы не отключаются); - резервирование замещением: ненагруженное резервирование, при котором функции основного элемента передаются резервному только в случае отказа основного. Кратность резервирования – отношение числа резервных элементов к числу резервируемых или основных элементов объекта. Эффективность резервирования - отношение вероятности отказа нерезервированного объекта к вероятности отказа резервированного объекта.
4. 5. Методы расчета надежности при различных схемах резервирования 4. 5. 1 Расчет надежности при общем постоянном резервировании
Структурная схема надежности при общем постоянном резервировании: объект состоит из n основных элементов и n(m– 1) резервных элементов, т. е. кратность резервирования равна (m– 1). 1 2 i n 1 . . . 2 . . . j . . . m . . Вероятность безотказной работы каждой j-ой параллельной ветви – время наработки до отказа i-го элемента,
Вероятность безотказной работы резервированного объекта (4. 7) Если резервные ветви идентичны основной, то выражение (4. 7) преобразуется к виду или Если все элементы в ветви равнонадежны, т. е. или При (t) = const = , то
Вероятность отказа резервированного объекта Для равнонадежных элементов в ветви с постоянной интенсивностью отказов имеем Плотность распределения времени безотказной работы объекта (4. 8) При постоянной интенсивности отказов выражение (4. 8) преобразуется к виду
Интенсивность отказов резервированного объекта При постоянной интенсивности отказов = const и равнонадежных элементах имеем
Средняя наработка до отказа резервированного объекта (4. 9) При постоянной интенсивности отказов выражение (4. 9) можно записать в явном виде. Для этого введем замену переменных , получим
Эффективность общего постоянного резервирования При постоянной интенсивности отказов = const и равнонадежных элементах имеем С увеличением m эффективность общего постоянного резервирования возрастает.