Приближенный расчет надежности электронных устройств

Для приближенного расчета надежности электронного устройства необходимо иметь следующие данные: номеклатура и количество комплектующих изделий одного вида, входящих в состав разрабатываемого устройства, а также статистические данные об их интенсивности отказов.

Приближенный расчет выполняется в следующем порядке:

1. Формулируется критерий отказа электронного устройства.

2. Определяются количество комплектующих изделий одного вида, входящих в состав проектируемого электронного устройства, и интенсивность их отказов.

3. На основе определенных выше данных, составляется таблица для проведения приближенного расчета надежности устройства (табл. 2).

Таблица 2 – Таблица для приближенного расчета надежности

Наименование и тип комплектующих изделий (элементов)	Количество комплектующих изделий (элементов) (Ni)	Табличное значение интенсивности (параметра потока) отказов комплектующего изделия (элемента) l0i,*10-6, 1/ч	Nіl0i, *10-6, 1/ч	Коэффициент отказов, К0, %

Важным моментом при расчете надежности является формулировка критерия отказа, так как от этого зависит, все ли составные элементы принимать в расчет или нет. Для формулировки критерия отказа рекомендуется следующий подход. Из технического задания (ТЗ) на изделие выясняются основные функции, для выполнения которых проектируется изделие. Из принципиальной и функциональной электрических схем выясняются элементы, обеспечивающие выполнение соответствующих функций. Если за отказ принимается событие, состоящее в нарушении выполнения всех функций, то в расчетную табл. 2 вносятся все составные элементы изделия. Если за отказ принимается нарушение одной или нескольких основных функций, то в табл. 2 вносятся соответствующие элементы, обеспечивающие выполнение этих функций.

Заполнение табл. 2 производится следующим образом.

В 1-ую колонку выписывается наименование комплектующих изделий, которые обеспечивают выполнение соответствующих функций разрабатываемого электронного устройства, например: резисторы постоянные, резисторы переменные, диоды кремниевые, транзисторы германиевые и т.д.

Во 2-ую и 3-ю колонки заносятся сведения соответственно о количестве перечисленных однотипных комплектующих элементов (N_i) и табличное значение интенсивности отказов комплектующего изделия (l_0i).

Значения N_i и l_0i для комплектующих изделий одного вида перемножаются и переносятся в 4-ую колонку.

После окончания заполнения колонки (4) значения N_іl_0i суммируются. Суммарное значение представляет собой расчетную интенсивность отказов разрабатываемого электронного устройства lр:

, (4)

где l_0i - значения интенсивности отказов і-го комплектующего изделия;

N - количество комплектующих.

В 5-ую колонку заносятся значения коэффициента отказов К₀, %:

(5)

где k - число групп однотипных элементов расчетной табл. 2 (число горизонтальных строк таблицы).

Данные рассмотренной 5-ой колонки показывают долю отказов, приходящуюся на ту или иную группу однотипных элементов. Это позволяет по численному значению коэффициетов отказов строить стратегию повышения безотказности проектируемого электронного устройства, обращая внимание, в первую очередь, на те группы изделий, коэффициент отказов которых наибольший.

Так как в качестве допущения принят экспоненциальный закон распределения времени безотказной работы, то по величине lр легко определяются остальные показатели безотказности:

- средняя наработка на отказ Тср или среднее время между отказами MTBF (Mean time between failures):

; (6)

- вероятность безотказной работы р(t) за заданное время t:

. (7)