Thực đơn
trang chủMạng xã hội

Tỷ lệ thất bại là thời gian trung bình giữa các lần thất bại. Thời gian trung bình giữa các lần thất bại là tỷ lệ giữa thời gian hoạt động của một đối tượng được khôi phục với kỳ vọng toán học về số lần thất bại của nó trong thời gian vận hành này. Điều hướng rõ ràng, tìm kiếm có thẩm quyền

Giá trị trung bình của thời gian hoạt động của các sản phẩm trong lô cho đến khi xảy ra lỗi đầu tiên gọi là thời gian trung bình cho đến khi xảy ra lỗi đầu tiên. Thuật ngữ này áp dụng cho cả sản phẩm có thể sửa chữa và không thể sửa chữa. Đối với các sản phẩm không thể sửa chữa được, có thể sử dụng thuật ngữ thời gian hư hỏng trung bình thay vì các thuật ngữ trên.

GOST 13377 - 67 dành cho các sản phẩm không thể sửa chữa đã đưa ra một chỉ báo độ tin cậy khác, được gọi là tỷ lệ hỏng hóc.

Tỷ lệ hư hỏng là xác suất mà một sản phẩm không thể sửa chữa được, hoạt động không hỏng hóc cho đến thời điểm t, sẽ bị hỏng trong đơn vị thời gian tiếp theo, nếu đơn vị này nhỏ.

Tỷ lệ hư hỏng của sản phẩm là hàm số của thời gian nó hoạt động.

Giả sử rằng hoạt động không hỏng hóc của một bộ phận nào đó trong hệ thống điều khiển điện tử của xe được đặc trưng bởi tỷ lệ hỏng hóc về mặt số lượng bằng với giá trị tính toán và cường độ này không thay đổi trong suốt thời gian sử dụng của nó, cần phải xác định thời gian hỏng TB của một đơn vị như vậy.

Hệ thống con điều khiển bao gồm k bộ phận điện tử được kết nối nối tiếp (Hình 2).

Hình 2 Hệ thống con điều khiển với các khối được kết nối tuần tự.

Các khối này có tỷ lệ thất bại như nhau, về mặt số lượng bằng với tỷ lệ được tính toán. Cần xác định tỷ lệ hỏng hóc của hệ thống con λ P và thời gian hỏng hóc trung bình của nó, vẽ biểu đồ phụ thuộc xác suất vận hành không hỏng hóc của một khối RB(t) và hệ thống con RP(t) vào thời gian vận hành và để xác định xác suất vận hành không lỗi của khối RB (t) và hệ thống con RP (t) đến thời gian vận hành t= T P.

Tỷ lệ hư hỏng λ(t) được tính theo công thức:

, (5)

Đâu là xác suất thống kê về lỗi thiết bị trong một khoảng thời gian, hay nói cách khác là xác suất thống kê của biến ngẫu nhiên T nằm trong một khoảng xác định.

Р(t) – được tính ở bước 1 – xác suất hoạt động không có lỗi của thiết bị.

Điểm đặt 10 3 giờ - 6,5

Khoảng thời gian =

λ(t) = 0,4 / 0,4*3*10 3 h = 0,00033

Giả sử rằng tỷ lệ hư hỏng không thay đổi trong suốt thời gian sử dụng của đối tượng, tức là. λ(t) = λ = const thì thời gian xảy ra sự cố được phân phối theo luật hàm mũ (hàm mũ).

Trong trường hợp này, xác suất hoạt động không có lỗi của thiết bị là:

(6)

RB(t) = điểm kinh nghiệm (-0,00033*6,5*10 3) = điểm kinh nghiệm(-2,1666) = 0,1146

Và thời gian hoạt động trung bình của một khối cho đến khi bị lỗi được tìm thấy là:

1/0,00033 = 3030,30 giờ.

Khi k khối được mắc nối tiếp, tỷ lệ lỗi của hệ thống con mà chúng tạo thành là:

(8)

Vì tỷ lệ lỗi của tất cả các khối là như nhau nên tỷ lệ lỗi của hệ thống con là:

λ P = 4*0,00033 = 0,00132 giờ,

và xác suất hoạt động không có lỗi của hệ thống:

(10)

R P (t) = điểm kinh nghiệm (-0,00132*6,5*10 3) = điểm kinh nghiệm (-8,58) = 0,000188

Xét (7) và (8), thời gian trung bình đến khi hệ thống con bị hỏng được tìm thấy là:

(11)

1/0,00132 = 757,58 giờ.

Phần kết luận: Khi chúng ta tiến tới trạng thái giới hạn, tỷ lệ thất bại của đối tượng sẽ tăng lên.

    Tính toán xác suất vận hành không có sự cố.

Bài tập:Đối với thời gian vận hành t = cần tính xác suất vận hành không lỗi Рс() của hệ thống (Hình 3), gồm hai hệ thống con, một trong số đó là hệ thống dự phòng.

Cơm. 3 Sơ đồ hệ thống dự phòng

Việc tính toán được thực hiện với giả định rằng hư hỏng của mỗi hệ thống con là độc lập.

Xác suất hoạt động không có lỗi của mỗi hệ thống là như nhau và bằng R P (). Khi đó xác suất xảy ra lỗi của một hệ thống con là:

Q P () = 1 – 0,000188 = 0,99812

Xác suất xảy ra lỗi của toàn bộ hệ thống được xác định từ điều kiện cả hệ thống con thứ nhất và thứ hai đều bị lỗi, tức là:

0,99812 2 = 0,99962

Do đó xác suất hoạt động không có lỗi của hệ thống:

,

Р с () = 1 – 0,98 = 0,0037

Phần kết luận: Trong nhiệm vụ này, xác suất hoạt động không có lỗi của hệ thống trong trường hợp hệ thống con thứ nhất và thứ hai bị lỗi đã được tính toán. So với cấu trúc tuần tự, xác suất hoạt động không có lỗi của hệ thống sẽ thấp hơn.

đâu là thời gian hoạt động thích hợp giữa và m lỗi của đối tượng; - số lượng đối tượng bị lỗi.

Với số lần hỏng hóc đủ lớn, nó có xu hướng kéo dài thời gian trung bình giữa hai lần hỏng hóc liền kề. Nếu một số đối tượng tương tự được thử nghiệm thì thời gian trung bình giữa các lần thất bại được xác định từ biểu thức

số lượng đồ vật. (1.11)

Tỷ lệ thất bại là tỷ lệ giữa số lượng đối tượng bị hỏng trên một đơn vị thời gian với số lượng đối tượng trung bình tiếp tục hoạt động bình thường trong một khoảng thời gian nhất định:

(1.12)

đây là số lượng đối tượng bị lỗi trong khoảng thời gian từ đến và số lượng đối tượng làm việc bình thường ở đầu khoảng thời gian là bao nhiêu; số đối tượng hoạt động chính xác ở cuối khoảng thời gian

Trong lý thuyết về độ tin cậy, một mô hình về tỷ lệ hỏng hóc của một đối tượng được áp dụng, được đặc trưng bởi đường cong tỷ lệ hỏng hóc của một đối tượng trong quá trình vận hành được đưa ra dưới đây.

Hình 1.3 - Mô hình tỷ lệ hư hỏng của một đối tượng

Tham số dòng chảy thất bại là tỷ lệ giữa số lỗi trung bình của một đối tượng được khôi phục trong khoảng thời gian vận hành nhỏ tùy ý với giá trị của thời gian vận hành này. Chỉ số này dùng để đánh giá độ tin cậy của các đối tượng được khôi phục trong quá trình vận hành: trong khoảng thời gian ban đầu, đối tượng hoạt động cho đến khi hỏng hóc; sau khi xảy ra lỗi, đối tượng sẽ được khôi phục và đối tượng sẽ hoạt động trở lại cho đến khi gặp lỗi, v.v. Người ta tin rằng việc phục hồi đồ vật xảy ra ngay lập tức. Đối với những đối tượng như vậy, khoảnh khắc sự cố trên trục thời gian vận hành tổng thể (trục thời gian) tạo thành một luồng sự cố. Là một đặc điểm của luồng sự cố, "hàm dẫn đầu" của luồng này được sử dụng - kỳ vọng toán học về số lượng lỗi theo thời gian t: (1.13)

Tham số luồng sự cố mô tả số lượng sự cố trung bình dự kiến ​​trong một khoảng thời gian ngắn

Theo thống kê, tham số dòng sự cố được xác định theo công thức

(1.15)

số lỗi của đối tượng được khôi phục trong khoảng thời gian từ đến .

Tài nguyên trung bình là kỳ vọng toán học của tài nguyên.

Tài nguyên phần trăm gamma% là thời gian hoạt động trong đó đối tượng sẽ không đạt đến trạng thái giới hạn với một xác suất nhất định, được biểu thị bằng phần trăm. Công thức tính toán tương tự như công thức tính phần trăm thời gian gamma cho đến khi thất bại.

Tài nguyên được chỉ địnhđược định nghĩa là tổng thời gian hoạt động của một đối tượng, khi đạt đến mức mục đích sử dụng dự kiến ​​thì phải ngừng sử dụng.

Tuổi thọ trung bình- kỳ vọng toán học về tuổi thọ sử dụng.

Tuổi thọ phần trăm gamma% là khoảng thời gian theo lịch kể từ khi đối tượng bắt đầu hoạt động, trong thời gian đó đối tượng sẽ không đạt đến trạng thái giới hạn với xác suất cho trước, %.

Tuổi thọ sử dụng được chỉ định- lịch thời gian hoạt động của đối tượng, khi đạt đến mức mục đích sử dụng dự định của đối tượng phải ngừng lại.

Tài nguyên được chỉ định và thời gian sử dụng được chỉ địnhđược thiết lập dựa trên các giả định chủ quan hoặc tổ chức và chúng là những chỉ số gián tiếp về độ tin cậy.

Thời điểm khôi phục chức năng của đối tượng sau khi bị lỗi là một sự kiện ngẫu nhiên. Do đó, hàm phân phối của biến ngẫu nhiên này được sử dụng như một đặc tính của khả năng bảo trì. Xác suất phục hồi là xác suất để thời gian khôi phục trạng thái hoạt động của một đối tượng không vượt quá một thời gian nhất định:

Xác suất không phục hồi tại một khoảng thời gian nhất định, tức là xác suất bằng nhau

Hình 1.4 - Thay đổi về xác suất phục hồi và không phục hồi theo thời gian

Mật độ xác suất của thời điểm phục hồi bằng

Thời gian phục hồi trung bình là thời điểm bậc 1 (kỳ vọng toán học) của thời điểm khôi phục trạng thái hoạt động của đối tượng.

(1.16)

Theo thống kê, thời gian phục hồi trung bình bằng thời gian phát hiện và loại bỏ lỗi đối tượng thứ.

Một chỉ số quan trọng về khả năng bảo trì của một đối tượng là cường độ phục hồi, theo phương pháp chung, tương tự như chỉ số độ tin cậy - tỷ lệ thất bại.

Các chỉ số thời hạn sử dụng - thời hạn sử dụng trung bình và thời hạn sử dụng theo phần trăm gamma– được xác định tương tự với các chỉ số tương ứng về độ tin cậy và độ bền. Thời hạn sử dụng trung bình là kỳ vọng toán học về thời hạn sử dụng; và thời hạn sử dụng theo phần trăm gamma là thời hạn sử dụng mà một vật thể đạt được với xác suất cho trước, %.

Vì các đặc tính xác suất của các đặc tính độ tin cậy riêng lẻ được giả định là độc lập nên để đánh giá một số đặc tính độ tin cậy mà chúng sử dụng các chỉ số phức tạp Chúng ta hãy xem xét các chỉ số phức tạp được sử dụng trong lý thuyết độ tin cậy.

Hệ số sẵn có là xác suất để một vật thể ở trong tình trạng hoạt động tại bất kỳ thời điểm nào, ngoại trừ những khoảng thời gian đã được lên kế hoạch mà trong đó vật thể đó không được sử dụng theo đúng mục đích đã định.

Tỷ lệ sẵn sàng hoạt độngđược định nghĩa là xác suất mà một vật thể sẽ ở trong tình trạng hoạt động tại một thời điểm tùy ý, ngoại trừ những khoảng thời gian đã lên kế hoạch trong đó mục đích sử dụng của vật thể đó không được dự tính và bắt đầu từ thời điểm này, sẽ hoạt động mà không bị lỗi trong một thời gian nhất định khoảng: (1.18)

Cho đến thời điểm này, các đối tượng đó có thể đang làm nhiệm vụ nhưng không thực hiện các chức năng hoạt động cụ thể. Trong cả hai chế độ, lỗi có thể xảy ra và chức năng của đối tượng có thể được khôi phục.

Đôi khi họ sử dụng tỷ lệ thời gian chết

Tỷ lệ sử dụng kỹ thuật là tỷ lệ giữa kỳ vọng toán học về khoảng thời gian hoạt động của một đối tượng được khôi phục với kỳ vọng toán học về khoảng thời gian mà đối tượng ở trong điều kiện ngừng hoạt động do bảo trì và sửa chữa trong cùng khoảng thời gian vận hành

(1.20)

đâu là kỳ vọng toán học về thời gian hoạt động của đối tượng được khôi phục; kỳ vọng toán học về khoảng thời gian ngừng hoạt động trong quá trình bảo trì; kỳ vọng toán học về thời gian dành cho việc sửa chữa theo kế hoạch và đột xuất. mô tả tỷ lệ thời gian một vật thể ở trong tình trạng hoạt động so với thời gian hoạt động được xem xét.

Yếu tố ứng dụng theo kế hoạch là tỷ số giữa chênh lệch giữa thời gian vận hành quy định và kỳ vọng toán học của tổng thời gian bảo trì và sửa chữa theo lịch trình trong cùng khoảng thời gian vận hành với giá trị của khoảng thời gian này

(1.21)

Hệ số duy trì hiệu quả – tỷ lệ giữa giá trị của chỉ báo hiệu quả trong một khoảng thời gian hoạt động nhất định E với giá trị danh nghĩa của chỉ báo E 0, được tính trong điều kiện không xảy ra lỗi của đối tượng trong cùng thời gian hoạt động. Hệ số này đặc trưng cho mức độ ảnh hưởng của sự hư hỏng của các phần tử đối tượng đến hiệu quả sử dụng dự định của nó.

Đồng thời, dưới hiệu quả sử dụng của đối tượng hiểu khả năng của nó trong việc tạo ra một kết quả hữu ích nhất định (hiệu ứng đầu ra) trong một khoảng thời gian hoạt động với những điều kiện nhất định. Chỉ báo hiệu quả là chỉ báo chất lượng đặc trưng cho việc thực hiện các chức năng của đối tượng. Các biểu thức phân tích để tính toán tác động của các loại đối tượng khác nhau được đưa ra trong GOST 27.003-89. Việc lựa chọn phạm vi các chỉ số độ tin cậy và tiêu chuẩn hóa chúng được thực hiện trên cơ sở GOST 27.033-83.

1.4 Quy trình chung để đảm bảo độ tin cậy ở các giai đoạn

vòng đời của một vật thể

Theo GOST 27.003-90, chúng tôi sẽ xem xét một số câu hỏi về chủ đề này.

1.4.1 Thành phần và các quy tắc chung để xác định các yêu cầu về độ tin cậy

1 Khi xác định các yêu cầu về độ tin cậy, những điều sau đây được xác định và thống nhất giữa khách hàng và nhà phát triển:

Một mô hình vận hành điển hình mà các yêu cầu về độ tin cậy được đặt ra;

Tiêu chí hư hỏng dựa trên mô hình hoạt động;

Tiêu chí về các trạng thái giới hạn của sản phẩm, liên quan đến việc thiết lập các yêu cầu về độ bền và bảo quản;

Khái niệm “hiệu ứng đầu ra” đối với sản phẩm, các yêu cầu được thiết lập bởi hệ số duy trì hiệu suất K hiệu quả . ;

Danh pháp và giá trị của các chỉ số độ tin cậy (RI) phù hợp với mô hình vận hành được áp dụng;

Các yêu cầu và hạn chế về thiết kế, phương pháp công nghệ và vận hành để đảm bảo độ tin cậy, nếu cần thiết, có tính đến các hạn chế về kinh tế;

Sự cần thiết phải phát triển một chương trình độ tin cậy.

2 Một mô hình vận hành sản phẩm điển hình phải bao gồm:

Trình tự các loại, phương thức vận hành (bảo quản, vận chuyển, triển khai, chờ mục đích sử dụng, bảo trì và sửa chữa theo lịch trình) kèm theo chỉ dẫn về thời hạn của chúng;

Đặc điểm của hệ thống bảo trì và sửa chữa, cung cấp phụ tùng, công cụ và vật liệu vận hành được áp dụng;

Mức độ các yếu tố và tải trọng tác động bên ngoài đối với từng loại hình, phương thức hoạt động;

Số lượng và trình độ của nhân viên bảo trì, sửa chữa.

3 Danh pháp PN được chọn theo GOST 27.002.

4 Tổng số PN được chọn phải ở mức tối thiểu.

5 Đối với các sản phẩm được khôi phục, theo quy định, PN phức tạp được chỉ định..., có thể kết hợp các chỉ báo được chỉ định K g và T o; Kg và Tv; Tồ và Tv. Sự kết hợp không hợp lệ Kg, Tồ, Tv.

6 Yêu cầu về độ tin cậy được nêu trong các tài liệu sau:

Thông số kỹ thuật (TOR) để phát triển hoặc hiện đại hóa sản phẩm;

Điều kiện kỹ thuật (TU) để sản xuất sản phẩm;

Tiêu chuẩn về yêu cầu kỹ thuật chung (GTR), điều kiện kỹ thuật chung (GTC) và điều kiện kỹ thuật (TU).

Trong hộ chiếu, biểu mẫu, hướng dẫn và tài liệu vận hành khác, các yêu cầu về độ tin cậy (RP) được biểu thị bằng thỏa thuận giữa khách hàng và nhà phát triển để tham khảo. Các yêu cầu về độ tin cậy có thể được đưa vào hợp đồng phát triển và cung cấp sản phẩm.

1.4.2 Quy trình xác định các yêu cầu về độ tin cậy ở các mức độ khác nhau

các giai đoạn của vòng đời sản phẩm

1 Các yêu cầu về độ tin cậy có trong thông số kỹ thuật được xác định ở giai đoạn nghiên cứu và phát triển bằng cách:

Phân tích yêu cầu của khách hàng, điều kiện hoạt động, hạn chế về mọi loại chi phí;

Phát triển và thỏa thuận với khách hàng về các tiêu chí hư hỏng và trạng thái giới hạn;

Lựa chọn danh pháp hợp lý cho PN;

Thiết lập giá trị PN của sản phẩm và các thành phần của nó.

2 Ở các giai đoạn phát triển sản phẩm, các yêu cầu về độ tin cậy được quy định bởi:

Xem xét các phương án khả thi để xây dựng sản phẩm và tính toán PN;

Lựa chọn phương án làm hài lòng khách hàng về tổng chi phí và chi phí;

Làm rõ các giá trị PN của sản phẩm và các thành phần của nó.

3 Thông số kỹ thuật cho một sản phẩm nối tiếp bao gồm các PN được cho là được kiểm soát ở giai đoạn sản xuất sản phẩm.

4 Ở các giai đoạn sản xuất và vận hành nối tiếp, được phép hiệu chỉnh giá trị PN dựa trên kết quả thử nghiệm hoặc vận hành.

5 Đối với các sản phẩm phức tạp trong quá trình phát triển, thử nghiệm hoặc sản xuất hàng loạt, được phép đặt giá trị PN từng bước (tùy theo mức tăng của chúng) và kiểm soát các tham số của kế hoạch, có tính đến dữ liệu thống kê tích lũy trên các sản phẩm tương tự trước đó và theo thỏa thuận giữa khách hàng và nhà phát triển.

6 Nếu có các nguyên mẫu (tương tự) với mức độ tin cậy được biết đến một cách đáng tin cậy, thì phạm vi công việc để thiết lập các yêu cầu về độ tin cậy trong đoạn 1 và 2 có thể bị giảm bớt do các chỉ số đó, thông tin có sẵn tại thời điểm hình thành phần này của thông số kỹ thuật, thông số kỹ thuật “Yêu cầu về độ tin cậy”.

1.5 Sự phụ thuộc phân tích giữa các chỉ số độ tin cậy

Mối quan hệ giữa xác suất vận hành không có sự cố và thời gian trung bình đến khi xảy ra sự cố:

Từ đây, những thứ kia. thời gian trung bình đến khi xảy ra sự cố bằng diện tích dưới đường cong xác suất hoạt động không xảy ra sự cố của đối tượng.

Mối quan hệ giữa xác suất vận hành không có lỗi và tỷ lệ lỗi

Nếu đưa vào thử nghiệm N 0đối tượng, thì số lượng đối tượng sẽ hoạt động bình thường vào thời điểm đó t, bằng

Trong một thời điểm

Số đối tượng bị lỗi

Sau đó (1.24)

Vì là hàm xác định dương nên

(1.25)

Mối quan hệ giữa xác suất vận hành không có lỗi, tỷ lệ lỗi và thời gian trung bình đến khi lỗi.

(1.26)

Ví dụ, trong quá trình hoạt động bình thường

(1.27)

Hơn nữa (1.28)

Mối quan hệ giữa mật độ xác suất của thời gian không xảy ra sự cố

tham số dòng công việc và sự cố.

Hãy để nó được thử nghiệm N 0 số lượng đối tượng và đối tượng bị lỗi được thay thế bằng đối tượng mới (lấy mẫu có bù). Nếu các đối tượng không thể phục hồi được thì tham số luồng lỗi sẽ bằng

(1.29)

Số lượng trung bình các đối tượng bị hỏng trong một khoảng thời gian tỷ lệ thuận với giá trị của , độ dài của khoảng thời gian và .

Có ba loại thất bại:

· gây ra bởi các lỗi tiềm ẩn trong tài liệu thiết kế, công nghệ và các lỗi sản xuất trong quá trình sản xuất sản phẩm;

· do sự lão hóa và hao mòn của các bộ phận cấu trúc và vô tuyến;

· do các yếu tố ngẫu nhiên có tính chất khác nhau gây ra.

Để đánh giá độ tin cậy của hệ thống, các khái niệm về “khả năng hoạt động” và “sự cố” đã được đưa ra.

Hiệu suất và thất bại. Hiệu suất là trạng thái của sản phẩm trong đó nó có khả năng thực hiện các chức năng được chỉ định với các thông số được thiết lập theo yêu cầu của tài liệu kỹ thuật. Lỗi là sự kiện dẫn đến mất hoàn toàn hoặc một phần chức năng của sản phẩm. Dựa vào tính chất thay đổi thông số thiết bị, hư hỏng được chia thành đột ngột và hư hỏng dần dần.

Sự cố đột ngột (thảm khốc) được đặc trưng bởi sự thay đổi đột ngột trong một hoặc nhiều thông số của thiết bị và phát sinh do sự thay đổi đột ngột về một hoặc nhiều thông số của các bộ phận tạo nên thiết bị điện tử (đứt hoặc đoản mạch). Việc loại bỏ sự cố đột ngột được thực hiện bằng cách thay thế phần tử bị lỗi bằng phần tử có thể sử dụng được hoặc sửa chữa nó.

Lỗi dần dần (tham số) được đặc trưng bởi sự thay đổi một hoặc nhiều tham số phần cứng theo thời gian. Chúng phát sinh do sự thay đổi dần dần các tham số của các phần tử cho đến khi giá trị của một trong các tham số vượt quá giới hạn nhất định xác định hoạt động bình thường của các phần tử. Đây có thể là hậu quả của sự lão hóa của các yếu tố, tiếp xúc với sự biến động của nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, ứng suất cơ học, v.v. Việc loại bỏ hư hỏng dần dần có liên quan đến việc thay thế, sửa chữa, điều chỉnh các thông số của phần tử bị hỏng hoặc bằng cách bù bằng cách thay đổi các tham số của các phần tử khác.

Dựa trên mối quan hệ của chúng với nhau, người ta phân biệt giữa những thất bại độc lập không liên quan đến những thất bại khác và những thất bại phụ thuộc. Dựa trên tần suất xuất hiện, các lỗi có thể xảy ra một lần (lỗi) hoặc gián đoạn. Hư hỏng là hư hỏng xảy ra một lần, tự khắc phục; hư hỏng gián đoạn là hư hỏng có cùng bản chất xảy ra nhiều lần.

Dựa trên sự hiện diện của các dấu hiệu bên ngoài, người ta phân biệt giữa các hư hỏng hiển nhiên có dấu hiệu bên ngoài và các hư hỏng tiềm ẩn (ẩn), việc phát hiện chúng đòi hỏi một số hành động nhất định.

Dựa trên sự xuất hiện của chúng, các lỗi được chia thành các lỗi về cấu trúc, sản xuất và vận hành, do vi phạm các tiêu chuẩn và quy tắc đã thiết lập trong quá trình thiết kế, sản xuất và vận hành thiết bị điện tử.

Dựa trên tính chất loại bỏ, các hư hỏng được chia thành ổn định và tự loại bỏ. Lỗi ổn định được loại bỏ bằng cách thay thế phần tử (mô-đun) bị lỗi, trong khi lỗi tự khắc phục sẽ tự biến mất nhưng có thể lặp lại. Lỗi tự sửa lỗi có thể xuất hiện dưới dạng sự cố hoặc lỗi không liên tục. Lỗi loại lỗi đặc biệt điển hình đối với REA. Sự xuất hiện của các lỗi là do các yếu tố bên ngoài và bên trong.

Các yếu tố bên ngoài bao gồm dao động điện áp nguồn, độ rung và dao động nhiệt độ. Bằng cách thực hiện các biện pháp đặc biệt (ổn định nguồn cung, khấu hao, kiểm soát nhiệt độ, v.v.), ảnh hưởng của các yếu tố này có thể bị suy yếu đáng kể. Các yếu tố bên trong bao gồm sự biến động về thông số của các phần tử, sự không đồng bộ hóa hoạt động của các thiết bị riêng lẻ, tiếng ồn và nhiễu bên trong.

7.2. đặc điểm định lượng của độ tin cậy

Độ tin cậy, là sự kết hợp của các đặc tính về độ tin cậy, khả năng sửa chữa, độ bền và khả năng bảo quản, và bản thân những phẩm chất này được đặc trưng về mặt định lượng bởi các chức năng và thông số số khác nhau. Việc lựa chọn chính xác các chỉ số định lượng về độ tin cậy của thiết bị điện tử cho phép bạn so sánh khách quan các đặc tính kỹ thuật của các sản phẩm khác nhau cả ở giai đoạn thiết kế và giai đoạn vận hành (lựa chọn chính xác hệ thống các yếu tố, biện minh kỹ thuật cho hoạt động và sửa chữa thiết bị điện tử, số lượng thiết bị dự phòng cần thiết, v.v.).

Sự xuất hiện của lỗi là ngẫu nhiên. Quá trình xảy ra lỗi trong thiết bị điện tử được mô tả bằng các định luật xác suất phức tạp. Trong thực hành kỹ thuật, để đánh giá độ tin cậy của REA, các đặc tính định lượng được đưa ra dựa trên việc xử lý dữ liệu thực nghiệm.

Độ tin cậy của sản phẩm đặc trưng

Xác suất vận hành không có sự cố P(t) (đặc trưng cho tốc độ giảm độ tin cậy theo thời gian),

Tỷ lệ thất bại F(t),

Tỷ lệ thất bại l(t),

Thời gian trung bình giữa các lần thất bại T avg.

Độ tin cậy của REA cũng có thể được đánh giá bằng xác suất thất bại q(t) = 1 - P(t).

Hãy xem xét việc đánh giá độ tin cậy của các hệ thống không thể sửa chữa được. Các đặc điểm đã cho cũng đúng đối với các hệ thống được sửa chữa, nếu chúng được xem xét cho trường hợp trước khi xảy ra hư hỏng đầu tiên.

Đưa một lô chứa N(0) sản phẩm đi kiểm nghiệm. Trong quá trình thử nghiệm, có lúc t n mục bị lỗi. Vẫn còn nguyên vẹn:

N(t) = N(0) – n.

Tỷ lệ Q(t) = n/N(0) là ước tính xác suất hư hỏng của sản phẩm trong thời gian t. Số lượng sản phẩm càng lớn thì việc đánh giá độ tin cậy của kết quả càng chính xác, biểu thức chặt chẽ như sau:

Giá trị P(t), bằng

P(t) = 1 – Q(t)

được gọi là xác suất lý thuyết để vận hành không có lỗi và đặc trưng cho xác suất mà lỗi sẽ không xảy ra tại thời điểm t.

Xác suất hoạt động không có lỗi P(t) là xác suất để trong khoảng thời gian t xác định, một đối tượng sẽ không xảy ra lỗi. Chỉ báo này được xác định bằng tỷ lệ giữa số lượng phần tử đối tượng hoạt động không bị lỗi cho đến thời điểm t trên tổng số phần tử đối tượng đang hoạt động tại thời điểm ban đầu.

Xác suất vận hành không lỗi của sản phẩm có thể được xác định trong khoảng thời gian tùy ý (t 1; t 2) kể từ thời điểm bắt đầu vận hành. Trong trường hợp này, chúng ta nói về xác suất có điều kiện P(t 1 ; t 2) trong khoảng thời gian (t 1 ; t 2) ở trạng thái vận hành tại thời điểm t 1 . Xác suất có điều kiện P(t 1 ; t 2) được xác định bởi hệ thức:

P(t 1 ; t 2) = P(t 2)/ P(t 1),

trong đó P(t 1) và P(t 2) lần lượt là các giá trị xác suất tại thời điểm bắt đầu (t 1) và kết thúc (t 2) của thời gian vận hành.

Tỷ lệ thất bại. Giá trị của tỷ lệ thất bại theo thời gian t trong một thử nghiệm nhất định được xác định bởi mối quan hệ f(t) = Q(t)/t = n/(N(0)*t). Là một chỉ số về độ tin cậy của các hệ thống không thể sửa chữa, đạo hàm theo thời gian của hàm hư hỏng Q(t) thường được sử dụng nhiều hơn, hàm này đặc trưng cho mật độ phân bố thời gian của sản phẩm đến khi hư hỏng f(t):

f(t) = dQ(t)/dt = - dP(t)/dt.

Giá trị f(t)dt đặc trưng cho xác suất hệ thống sẽ bị lỗi trong khoảng thời gian (t; t+dt) với điều kiện là tại thời điểm t nó ở trạng thái hoạt động.

Tỷ lệ thất bại. Một tiêu chí xác định đầy đủ hơn độ tin cậy của thiết bị điện tử không thể sửa chữa và các mô-đun của nó là tỷ lệ hỏng hóc l(t). Tỷ lệ sai sót l(t) thể hiện xác suất có điều kiện của một sai sót xảy ra trong hệ thống tại một thời điểm nào đó trong thời gian vận hành, với điều kiện là không có sai sót nào trong hệ thống trước thời điểm đó. Giá trị l(t) được xác định bởi quan hệ

l (t) = f(t)/P(t) = (1/P(t)) dQ/dt.

Tỷ lệ thất bại l(t) là số lần thất bại n(t) của các phần tử đối tượng trong một đơn vị thời gian, chia cho số lượng trung bình các phần tử đối tượng N(t) hoạt động tại thời điểm t:

l (t)=n(t)/(N(t)*t), trong đó

t - một khoảng thời gian xác định.

Ví dụ: 1000 phần tử đối tượng hoạt động trong 500 giờ. Trong thời gian này, 2 yếu tố đã thất bại. Do đó, l(t)=n(t)/(N*t)=2/(1000*500)=4*10-6 1/h, tức là. 4 trong số một triệu phần tử có thể hỏng trong 1 giờ.

Độ tin cậy của một đối tượng như một hệ thống được đặc trưng bởi dòng lỗi l, về mặt số lượng bằng tổng tỷ lệ lỗi của từng thiết bị:

Công thức tính toán luồng lỗi và các thiết bị riêng lẻ của một đối tượng, lần lượt bao gồm các nút và thành phần khác nhau, được đặc trưng bởi tỷ lệ lỗi của chúng. Công thức này có giá trị để tính tỷ lệ hỏng hóc của một hệ thống gồm n phần tử trong trường hợp hỏng hóc của bất kỳ phần tử nào trong số chúng dẫn đến hỏng hóc của toàn bộ hệ thống. Sự kết nối các phần tử này được gọi là nhất quán về mặt logic hoặc cơ bản. Ngoài ra, còn có sự kết nối song song về mặt logic của các phần tử, khi lỗi của một trong số chúng không dẫn đến lỗi của toàn bộ hệ thống. Mối quan hệ giữa xác suất vận hành không có sự cố P(t) và dòng sự cố l được xác định:

P(t)=exp(-lt), hiển nhiên là 0

Các chỉ số về tỷ lệ hư hỏng linh kiện được lấy dựa trên số liệu tham khảo [1, 6, 8]. Ví dụ như trong bảng. Hình 1 cho thấy tỷ lệ thất bại l(t) của một số phần tử.

№ Tên mục Tỷ lệ thất bại, *10 -5, 1/h
Điện trở 0,0001…1,5
tụ điện 0,001…16,4
Máy biến áp 0,002…6,4
Cuộn cảm 0,002…4,4
Rơle 0,05…101
Điốt 0,012…50
Triode 0,01…90
Thiết bị chuyển mạch 0,0003…2,8
Đầu nối 0,001…9,1
Kết nối hàn 0,01…1
Dây điện, cáp 0,01…1
Xe máy điện 100…600

Theo đó, giá trị l(t)dt đặc trưng cho xác suất có điều kiện mà hệ thống sẽ bị lỗi trong khoảng thời gian (t; t+dt) với điều kiện là tại thời điểm t nó ở trạng thái hoạt động. Chỉ báo này đặc trưng cho độ tin cậy của thiết bị điện tử tại bất kỳ thời điểm nào và trong khoảng Δt i có thể được tính bằng công thức:

l = Δn i /(N trung bình Δt i),

trong đó Δn i = N i - N i+1 - số lần thất bại; N c p = (N i + N i +1)/2 - số lượng sản phẩm có thể sử dụng được trung bình; N i, và N i+1 - số lượng sản phẩm khả thi ở đầu và cuối khoảng thời gian Δt i.

Xác suất hoạt động không có lỗi liên hệ với các giá trị của l(t) và f(t) bằng các biểu thức sau:

P(t) = exp(- l(t) dt), P(t) = exp(- f(t) dt)

Biết một trong các đặc tính độ tin cậy P(t), l(t) hoặc f(t), bạn có thể tìm thấy hai đặc tính còn lại.

Nếu bạn cần ước tính xác suất có điều kiện, bạn có thể sử dụng biểu thức sau:

P(t 1 ; t 2) = exp(- l(t) dt).

Nếu REA chứa N phần tử nối tiếp cùng loại thì l N(t) = Nl(t).

Thời gian trung bình giữa các lần thất bại T trung bình và xác suất vận hành không hỏng hóc P(t) có liên quan bởi sự phụ thuộc

T av = P(t) dt.

Theo số liệu thống kê

T av = Dn i t av i, t av i = (t i +t i +1)/2, m = t/Dt

trong đó Δn i là số lượng sản phẩm bị lỗi trong khoảng thời gian Δt av i = (t i +1 -t i);

t i , t i +1 - tương ứng, thời gian ở đầu và cuối khoảng thời gian thử nghiệm (t 1 = 0);

t là khoảng thời gian trong đó tất cả các sản phẩm đều bị lỗi; m là số khoảng thời gian thử nghiệm.

Thời gian hư hỏng trung bình To là kỳ vọng toán học về thời gian hoạt động của một đối tượng trước lần hư hỏng đầu tiên:

To=1/l=1/(N*li), hoặc từ đây: l=1/To

Thời gian hoạt động không có lỗi bằng tỷ lệ nghịch đảo của tỷ lệ lỗi.

Ví dụ: công nghệ của các phần tử mang lại tỷ lệ hỏng hóc trung bình là li=1*10 -5 1/h. Khi sử dụng N=1*10 4 bộ phận cơ bản trong một vật thể, tổng tỷ lệ hỏng hóc là lо= N*li=10 -1 1/h. Khi đó thời gian hoạt động không hỏng hóc trung bình của đối tượng là To=1/lо=10 giờ, nếu đối tượng được xây dựng trên cơ sở 4 mạch tích hợp lớn (LSI) thì thời gian hoạt động không hỏng hóc trung bình của đối tượng sẽ tăng N/4=2500 lần và sẽ là 25000 giờ hoặc 34 tháng hoặc khoảng 3 năm.

Ví dụ. Trong số 20 sản phẩm không thể sửa chữa được, có 10 sản phẩm hỏng trong năm vận hành đầu tiên, 5 sản phẩm trong năm thứ 2 và 5 sản phẩm trong năm thứ 3. Xác định xác suất vận hành không hỏng hóc, tỷ lệ hỏng hóc, tỷ lệ hỏng hóc trong năm đầu tiên vận hành như sau: cũng như thời gian trung bình cho đến lần thất bại đầu tiên.

P(1)=(20-10)/20 = 0,5,

P(2)=(20-15)/20 = 0,25, P(1;2)= P(2)/ P(1) = 0,25/0,5 = 0,5,

P(3)=(20-20)/20 = 0, P(2;3)= P(3)/ P(2) = 0/0,25 = 0,

f(1)=10/(20·1) = 0,5 g -1 ,

f(2)=5/(20·1) = 0,25 g -1 ,

f(3)=5/(20·1) = 0,25 g -1 ,

l(1)=10/[(20*1] = 0,5 g -1 ,

l(2)=5/[(10*1] = 0,5 g -1 ,

l(3)=5/[(5*1] = 1 g -1 ,

T av = (10·0,5+5·1,5+5·2,5)/20 = 1,25 g.

Hiểu đúng bản chất vật lý và bản chất của hư hỏng là rất quan trọng để đánh giá hợp lý độ tin cậy của các thiết bị kỹ thuật. Trong thực tế vận hành, ba loại hư hỏng đặc trưng được phân biệt: chạy vào, hư hỏng đột ngột và hư hỏng do mài mòn. Chúng khác nhau về bản chất vật lý, phương pháp phòng ngừa và loại bỏ và xuất hiện trong các giai đoạn hoạt động khác nhau của thiết bị kỹ thuật.

Các hư hỏng có thể được mô tả một cách thuận tiện bằng “đường cong tuổi thọ” của sản phẩm, minh họa sự phụ thuộc của cường độ hư hỏng xảy ra trong sản phẩm đó l(t) theo thời gian t. Đường cong lý tưởng hóa như vậy cho REA được thể hiện trong Hình 7.2.1.


Cơm. 7.2.1.

Nó có ba giai đoạn riêng biệt: chạy trong I, vận hành bình thường II và hao mòn III.

Lỗi chạy vào được quan sát thấy trong giai đoạn đầu tiên (0 - t 1) hoạt động của REA và phát sinh khi một số thành phần trong REA bị lỗi hoặc có khuyết tật tiềm ẩn. Ý nghĩa vật lý của lỗi chạy thử có thể được giải thích bằng thực tế là tải điện và cơ đặt lên các bộ phận điện tử trong thời gian chạy thử vượt quá độ bền cơ và điện của chúng. Do khoảng thời gian hoạt động của thiết bị điện tử được xác định chủ yếu bởi tỷ lệ hỏng hóc của các bộ phận chất lượng thấp có trong thành phần của nó, nên thời gian hoạt động không hỏng hóc của các bộ phận đó thường tương đối thấp, do đó có thể thực hiện được. để xác định và thay thế chúng trong một thời gian tương đối ngắn.

Tùy thuộc vào mục đích của REA, thời gian chạy thử có thể kéo dài từ vài đến hàng trăm giờ. Sản phẩm càng quan trọng thì thời gian của giai đoạn này càng dài. Giai đoạn chạy thử thường là phân số và đơn vị phần trăm của thời gian hoạt động bình thường của REA trong giai đoạn thứ hai.

Như có thể thấy từ hình, phần “đường cong cuộc sống” của REA, tương ứng với giai đoạn chạy thử I, là một hàm giảm đơn điệu l(t), độ dốc của nó và độ dài thời gian nhỏ hơn , thiết kế càng hoàn hảo thì chất lượng sản xuất càng cao và các chế độ vận hành càng được tuân thủ cẩn thận hơn . Giai đoạn chạy thử được coi là hoàn thành khi tỷ lệ hỏng hóc của thiết bị điện tử đạt tới giá trị tối thiểu có thể đạt được (đối với một thiết kế nhất định) l min tại điểm t 1.

Lỗi chạy thử có thể là kết quả của lỗi thiết kế (ví dụ: bố trí không thành công), lỗi công nghệ (lắp ráp chất lượng kém) và lỗi vận hành (vi phạm chế độ chạy thử).

Tính đến điều này, khi sản xuất sản phẩm, doanh nghiệp được khuyến khích thực hiện chạy sản phẩm có thể hoạt động trong vài chục giờ (tối đa 2-5 ngày) bằng các phương pháp được phát triển đặc biệt giúp vận hành dưới tác động của các yếu tố gây mất ổn định khác nhau (chu kỳ hoạt động liên tục, chu kỳ bật tắt, thay đổi nhiệt độ, điện áp nguồn, v.v. .).

Thời gian hoạt động bình thường. Sự cố đột ngột được quan sát thấy trong giai đoạn thứ hai (t 1 -t 2) hoạt động của REA. Chúng phát sinh bất ngờ do tác động của một số yếu tố ngẫu nhiên và thực tế là không thể ngăn chặn sự tiếp cận của chúng, đặc biệt là vì đến thời điểm này chỉ còn lại các thành phần chính thức trong REA. Tuy nhiên, những thất bại như vậy vẫn phải tuân theo những khuôn mẫu nhất định. Đặc biệt, tần suất xuất hiện của chúng trong một khoảng thời gian khá lớn là như nhau ở các loại CEA giống nhau.

Ý nghĩa vật lý của những hỏng hóc đột ngột có thể được giải thích là do với sự thay đổi nhanh chóng về số lượng (thường là tăng mạnh) của bất kỳ tham số nào, những thay đổi về chất xảy ra trong các linh kiện điện tử, do đó chúng mất hoàn toàn hoặc một phần các đặc tính cần thiết cho hoạt động của chúng. hoạt động bình thường. Các hư hỏng đột ngột của thiết bị điện tử bao gồm, ví dụ như hỏng chất điện môi, đoản mạch dây dẫn, hư hỏng cơ học không mong muốn đối với các bộ phận cấu trúc, v.v.

Khoảng thời gian hoạt động bình thường của REA được đặc trưng bởi thực tế là cường độ hư hỏng của nó trong khoảng thời gian (t 1 -t 2) là tối thiểu và có giá trị gần như không đổi l min » const. Giá trị của l min càng nhỏ và khoảng (t 1 - t 2) càng lớn, thiết kế của thiết bị điện tử càng hoàn hảo, chất lượng sản xuất càng cao và các điều kiện vận hành được quan sát cẩn thận hơn. Thời gian hoạt động bình thường của REA vì mục đích kỹ thuật chung có thể kéo dài hàng chục nghìn giờ. Nó thậm chí có thể vượt quá thời gian lỗi thời của thiết bị.

Thời kỳ mặc. Khi hết thời gian sử dụng thiết bị, số lần hỏng hóc bắt đầu tăng trở lại. Trong hầu hết các trường hợp, chúng là hậu quả tự nhiên của sự hao mòn dần dần và sự lão hóa tự nhiên của các vật liệu và bộ phận được sử dụng trong thiết bị. Chúng phụ thuộc chủ yếu vào thời gian hoạt động và “tuổi” của REA.

Tuổi thọ sử dụng trung bình của một bộ phận trước khi bị mài mòn là một giá trị rõ ràng hơn so với thời điểm xảy ra sự cố chạy bộ và hỏng hóc đột ngột. Sự xuất hiện của chúng có thể được dự đoán trên cơ sở dữ liệu thực nghiệm thu được từ việc thử nghiệm thiết bị cụ thể.

Ý nghĩa vật lý của hư hỏng do mài mòn có thể được giải thích bởi thực tế là trong là kết quả của sự thay đổi về lượng dần dần và tương đối chậm ở một số thông số Thành phần REA, tham số này vượt quá dung sai đã thiết lập, mất hoàn toàn hoặc một phần các thuộc tính cần thiết cho hoạt động bình thường. Khi bị mài mòn, vật liệu bị phá hủy một phần và khi bị lão hóa, các tính chất vật lý và hóa học bên trong của chúng sẽ bị thay đổi.

Các hư hỏng do mài mòn bao gồm mất độ nhạy, độ chính xác, hao mòn cơ học của các bộ phận, v.v. Phần (t 2 -t 3) của “đường cong tuổi thọ” của REA, tương ứng với thời gian hao mòn, tăng đều đều. chức năng càng dốc thì càng nhỏ (và thời gian càng dài), vật liệu và linh kiện được sử dụng trong thiết bị càng có chất lượng cao hơn. Hoạt động của thiết bị dừng lại khi tỷ lệ hỏng hóc của thiết bị điện tử đạt đến mức tối đa cho phép đối với một thiết kế nhất định.

Xác suất hoạt động không có sự cố của REA. Sự cố xảy ra trong thiết bị điện tử là ngẫu nhiên. Do đó, thời gian vận hành không xảy ra lỗi là một biến ngẫu nhiên, được mô tả bằng các phân phối khác nhau: Weibull, mũ, Poisson.

Hư hỏng trong thiết bị điện tử có chứa một số lượng lớn các bộ phận không thể sửa chữa tương tự nhau tuân theo phân bố Weibull khá tốt. Phân bố theo cấp số nhân dựa trên giả định về tỷ lệ hỏng hóc không đổi theo thời gian và có thể được sử dụng thành công trong việc tính toán độ tin cậy của thiết bị dùng một lần có chứa một số lượng lớn các bộ phận không thể sửa chữa được. Khi vận hành một thiết bị điện tử vô tuyến trong một thời gian dài, để lên kế hoạch sửa chữa thiết bị đó, điều quan trọng là không phải xác suất xảy ra lỗi mà là số lượng của chúng trong một khoảng thời gian hoạt động nhất định. Trong trường hợp này, phân phối Poisson được sử dụng, cho phép tính xác suất xảy ra của bất kỳ số lượng sự kiện ngẫu nhiên nào trong một khoảng thời gian nhất định. Phân phối Poisson được áp dụng để đánh giá độ tin cậy của một thiết bị điện tử đã được sửa chữa với quy trình hư hỏng đơn giản nhất.

Xác suất không xảy ra sự cố trong thời gian t là P 0 = exp(-t), và xác suất xảy ra sự cố thứ i trong cùng thời gian là P i =  i t i exp(-t)/i!, trong đó i = 0 , 1, 2, ..., n - số lần thất bại.

7.3. Độ tin cậy về kết cấu của thiết bị

Độ tin cậy về cấu trúc của bất kỳ thiết bị điện tử vô tuyến nào, bao gồm cả thiết bị điện tử, là độ tin cậy có được của nó với sơ đồ cấu trúc đã biết và các giá trị độ tin cậy đã biết của tất cả các phần tử tạo nên sơ đồ cấu trúc.

Trong trường hợp này, các phần tử được hiểu là các mạch tích hợp, điện trở, tụ điện, v.v., thực hiện các chức năng nhất định và nằm trong mạch điện chung của REA, cũng như các phần tử phụ trợ không có trong sơ đồ cấu trúc của REA: hàn kết nối, kết nối plug-in, bộ phận buộc chặt, v.v. d.

Độ tin cậy của các yếu tố này được mô tả đầy đủ chi tiết trong tài liệu chuyên ngành. Khi xem xét sâu hơn các vấn đề về độ tin cậy của REA, chúng ta sẽ tiến hành từ thực tế là độ tin cậy của các phần tử tạo nên mạch kết cấu (điện) của REA được xác định duy nhất.

Đặc điểm định lượng độ tin cậy cấu trúc của REA.

Để tìm thấy chúng, họ vẽ sơ đồ khối của thiết bị điện tử và chỉ ra các thành phần của thiết bị (khối, nút) và các kết nối giữa chúng.

Sau đó, mạch được phân tích và các phần tử cũng như kết nối được xác định để xác định hiệu suất hoạt động của chức năng chính của thiết bị này.

Từ các phần tử và kết nối chính đã xác định, một sơ đồ chức năng (độ tin cậy) được tạo ra và trong đó các phần tử được phân biệt không theo thiết kế của chúng mà theo các đặc điểm chức năng của chúng sao cho mỗi phần tử chức năng được đảm bảo tính độc lập, tức là, sao cho hư hỏng của một bộ phận chức năng không gây ra sự thay đổi về xác suất xảy ra hư hỏng ở bộ phận chức năng liền kề khác. Khi lập sơ đồ độ tin cậy riêng biệt (thiết bị của các khối, khối) đôi khi cần kết hợp các phần tử kết cấu có hư hỏng liên quan với nhau nhưng không ảnh hưởng đến hư hỏng của các phần tử khác.

Việc xác định các chỉ số định lượng về độ tin cậy của REA bằng sơ đồ khối giúp giải quyết các vấn đề trong việc lựa chọn các phần tử chức năng, cụm, khối tạo nên REA đáng tin cậy nhất, các cấu trúc, bảng, giá đỡ, bảng điều khiển đáng tin cậy nhất, quy trình vận hành hợp lý, phòng ngừa và sửa chữa REA, thành phần và số lượng Phụ tùng thay thế


Thông tin liên quan.


Tỷ lệ thất bại- mật độ xác suất có điều kiện của việc xảy ra hư hỏng của một đối tượng không thể sửa chữa được, được xác định tại thời điểm được xem xét, với điều kiện là hư hỏng đó không xảy ra trước thời điểm này.

Do đó, theo thống kê, tỷ lệ thất bại bằng số lần thất bại xảy ra trên một đơn vị thời gian chia cho số đối tượng không bị lỗi tại một thời điểm nhất định.

Sự thay đổi điển hình về tỷ lệ thất bại theo thời gian được thể hiện trong Hình 2. 5.

Kinh nghiệm vận hành các hệ thống phức tạp cho thấy sự thay đổi về tỷ lệ hỏng hóc λ( t) phần lớn các đối tượng được mô tả bạn- hình đường cong.

Thời gian có thể được chia thành ba phần đặc trưng: 1. Giai đoạn chạy thử. 2. Thời gian hoạt động bình thường. 3. Thời kỳ lão hóa của đồ vật.

Cơm. 5. Thay đổi điển hình về tỷ lệ thất bại

Khoảng thời gian chạy vào của một đối tượng có tỷ lệ hư hỏng tăng lên, nguyên nhân là do các hư hỏng chạy vào do lỗi trong quá trình sản xuất, lắp đặt và điều chỉnh. Đôi khi việc kết thúc thời hạn này gắn liền với dịch vụ bảo hành của đối tượng, khi việc loại bỏ các hư hỏng được nhà sản xuất thực hiện. Trong quá trình vận hành bình thường, tỷ lệ hư hỏng thực tế không đổi, trong khi các hư hỏng có tính chất ngẫu nhiên và xuất hiện đột ngột, chủ yếu do thay đổi tải ngẫu nhiên, không tuân thủ các điều kiện vận hành, các yếu tố bên ngoài không thuận lợi, v.v. Khoảng thời gian này tương ứng với thời gian hoạt động chính của cơ sở.

Sự gia tăng tỷ lệ hỏng hóc đề cập đến thời gian lão hóa của một vật thể và được gây ra bởi sự gia tăng số lượng hỏng hóc do hao mòn, lão hóa và các lý do khác liên quan đến hoạt động lâu dài. Nghĩa là, xác suất thất bại của một phần tử vẫn tồn tại ở thời điểm hiện tại t trong một khoảng thời gian tiếp theo phụ thuộc vào giá trị của λ( bạn) chỉ trong khoảng thời gian này và do đó tỷ lệ hỏng hóc là một chỉ số cục bộ về độ tin cậy của phần tử trong một khoảng thời gian nhất định.

Chủ đề 1.3. Độ tin cậy của hệ thống được khôi phục

Hệ thống tự động hóa hiện đại là những hệ thống phức tạp và có thể phục hồi được. Những hệ thống như vậy được sửa chữa trong quá trình vận hành và nếu một số bộ phận bị lỗi, chúng vẫn tiếp tục hoạt động. Khả năng khôi phục của hệ thống trong quá trình vận hành được “đặt sẵn” trong quá trình thiết kế và được đảm bảo trong quá trình sản xuất, đồng thời các hoạt động sửa chữa và phục hồi được quy định trong tài liệu quy định và kỹ thuật.

Thực hiện các hoạt động sửa chữa và phục hồi về cơ bản là một phương pháp khác nhằm tăng độ tin cậy của hệ thống.

1.3.1. Các chỉ số độ tin cậy của hệ thống được khôi phục

Về mặt định lượng, các hệ thống như vậy, ngoài các chỉ số độ tin cậy đã thảo luận trước đó, còn được đặc trưng bởi các chỉ số độ tin cậy phức tạp.

Chỉ báo độ tin cậy phức tạp là chỉ báo độ tin cậy mô tả một số thuộc tính tạo nên độ tin cậy của một đối tượng.

Các chỉ số độ tin cậy phức tạp được sử dụng rộng rãi nhất để mô tả độ tin cậy của các hệ thống được khôi phục là:

Hệ số sẵn có;

Tỷ lệ sẵn sàng hoạt động;

Tỷ lệ sử dụng kỹ thuật.

Hệ số sẵn có- xác suất mà đối tượng sẽ ở trong tình trạng hoạt động tại bất kỳ thời điểm nào, ngoại trừ các thời gian nghỉ theo kế hoạch, trong thời gian đó đối tượng không được sử dụng cho mục đích dự định của nó.

Do đó, hệ số sẵn có đồng thời đặc trưng cho hai thuộc tính khác nhau của đối tượng - độ tin cậy và khả năng bảo trì.

Hệ số sẵn có là một tham số quan trọng, tuy nhiên, nó không phổ biến.

Tỷ lệ sẵn sàng hoạt động- xác suất để vật đó ở trong tình trạng hoạt động tại một thời điểm tùy ý, ngoại trừ những khoảng thời gian nghỉ theo kế hoạch, trong thời gian đó việc sử dụng vật thể đó cho mục đích đã định của nó không được dự định và bắt đầu từ thời điểm này, sẽ hoạt động bình thường trong một thời gian khoảng thời gian đã cho.

Hệ số đặc trưng cho độ tin cậy của các đối tượng, nhu cầu sử dụng đối tượng này phát sinh tại một thời điểm tùy ý, sau đó cần phải thực hiện một hoạt động không có lỗi nhất định. Cho đến thời điểm này, thiết bị có thể ở chế độ chờ, chế độ sử dụng các chức năng vận hành khác.

Tỷ lệ sử dụng kỹ thuật- tỷ lệ kỳ vọng toán học về các khoảng thời gian để một vật thể duy trì trong tình trạng hoạt động trong một khoảng thời gian hoạt động nhất định với tổng kỳ vọng toán học về các khoảng thời gian để một vật thể duy trì trong tình trạng hoạt động, thời gian ngừng hoạt động do bảo trì và sửa chữa tương tự thời gian hoạt động.

Có các chỉ số xác suất (toán học) và thống kê về độ tin cậy. Các chỉ số độ tin cậy toán học được lấy từ hàm phân bố lý thuyết về xác suất hư hỏng. Các chỉ số độ tin cậy thống kê được xác định bằng thực nghiệm khi kiểm tra đối tượng trên cơ sở số liệu thống kê từ quá trình vận hành thiết bị.

Độ tin cậy là một hàm của nhiều yếu tố, hầu hết là ngẫu nhiên. Rõ ràng là cần có một số lượng lớn các tiêu chí để đánh giá độ tin cậy của một đối tượng.

Tiêu chí độ tin cậy là dấu hiệu dùng để đánh giá độ tin cậy của một đối tượng.

Các tiêu chí và đặc điểm về độ tin cậy có tính chất xác suất, vì các yếu tố ảnh hưởng đến đối tượng có tính chất ngẫu nhiên và yêu cầu đánh giá thống kê.

Các đặc tính định lượng của độ tin cậy có thể là:
xác suất hoạt động không có lỗi;
thời gian trung bình giữa các lần thất bại;
tỷ lệ thất bại;
tỷ lệ thất bại;
các hệ số tin cậy khác nhau.

1. Xác suất vận hành không có sự cố

Phục vụ như một trong những chỉ số chính khi tính toán độ tin cậy.
Xác suất hoạt động không có lỗi của một đối tượng là xác suất nó sẽ duy trì các thông số của nó trong giới hạn quy định trong một khoảng thời gian nhất định trong các điều kiện vận hành nhất định.

Trong tương lai, chúng ta giả sử hoạt động của đối tượng diễn ra liên tục, thời gian hoạt động của đối tượng được biểu thị bằng đơn vị thời gian t và hoạt động bắt đầu tại thời điểm t=0.
Chúng ta hãy biểu thị P(t) xác suất hoạt động không có lỗi của một đối tượng trong một khoảng thời gian. Xác suất, được coi là hàm của giới hạn trên của khoảng thời gian, còn được gọi là hàm tin cậy.
Đánh giá xác suất: P(t) = 1 – Q(t), trong đó Q(t) là xác suất thất bại.

Rõ ràng từ biểu đồ rằng:
1. P(t) – hàm không tăng của thời gian;
2. 0  P(t)  1;
3. P(0)=1; P(∞)=0.

Trong thực tế, đôi khi một đặc điểm thuận tiện hơn là xác suất xảy ra sự cố của một đối tượng hoặc xác suất xảy ra sự cố:
Q(t) = 1 – P(t).
Đặc tính thống kê xác suất hư hỏng: Q*(t) = n(t)/N

2. Tỷ lệ thất bại

Tỷ lệ hỏng hóc là tỷ lệ giữa số lượng đồ vật bị hỏng trên tổng số của chúng trước khi thử nghiệm, với điều kiện là các đồ vật bị hỏng không được sửa chữa hoặc thay thế bằng đồ vật mới, tức là.

a*(t) = n(t)/(NΔt)
trong đó a*(t) là tỷ lệ thất bại;
n(t) – số đối tượng bị hỏng trong khoảng thời gian từ t – t/2 đến t+ t/2;
Δt – khoảng thời gian;
N - số đối tượng tham gia thử nghiệm.

Tỷ lệ hỏng hóc là mật độ phân bổ thời gian hoạt động của sản phẩm trước khi nó hỏng hóc. Xác định xác suất tỷ lệ hư hỏng a(t) = -P(t) hoặc a(t) = Q(t).

Do đó, có một mối quan hệ duy nhất giữa tần suất xảy ra sự cố, xác suất vận hành không có sự cố và xác suất xảy ra sự cố theo bất kỳ luật phân bố thời gian sự cố nào: Q(t) = ∫ a(t)dt.

Trong lý thuyết về độ tin cậy, thất bại được coi là một sự kiện ngẫu nhiên. Lý thuyết này dựa trên việc giải thích thống kê về xác suất. Các phần tử và hệ thống được hình thành từ chúng được coi là các đối tượng khối lượng thuộc cùng một quần thể chung và hoạt động trong các điều kiện đồng nhất về mặt thống kê. Khi mọi người nói về một đối tượng, về cơ bản họ muốn nói đến một đối tượng được lấy ngẫu nhiên từ một quần thể, một mẫu đại diện từ quần thể này và thường là toàn bộ quần thể.

Đối với các vật thể có khối lượng lớn, có thể thu được ước tính thống kê về xác suất vận hành không hỏng hóc P(t) bằng cách xử lý kết quả kiểm tra độ tin cậy của các mẫu đủ lớn. Cách tính điểm phụ thuộc vào thiết kế bài thi.

Cho phép thử nghiệm một mẫu gồm N đối tượng được thực hiện mà không cần thay thế hoặc phục hồi cho đến khi đối tượng cuối cùng bị hỏng. Hãy biểu thị khoảng thời gian cho đến khi hỏng hóc của từng đối tượng t 1, ..., t N. Khi đó ước lượng thống kê là:

P*(t) = 1 - 1/N ∑η(t-t k)

trong đó η là hàm đơn vị Heaviside.

Đối với xác suất vận hành không có lỗi trên một phân đoạn nhất định, ước tính P*(t) = /N là thuận tiện,
trong đó n(t) là số đối tượng bị lỗi tại thời điểm t.

Tỷ lệ hỏng hóc, được xác định bằng cách thay thế các sản phẩm hỏng hóc bằng những sản phẩm có thể sử dụng được, đôi khi được gọi là tỷ lệ hỏng hóc trung bình và được ký hiệu là ω(t).

3. Tỷ lệ thất bại

Tỷ lệ hư hỏng λ(t) là tỷ lệ giữa số đối tượng bị hỏng trên một đơn vị thời gian với số lượng đối tượng trung bình hoạt động trong một khoảng thời gian nhất định, với điều kiện là các đối tượng bị hỏng không được khôi phục hoặc thay thế bằng những đối tượng có thể sử dụng được: λ( t) = n(t)/
trong đó N av = /2 là số đối tượng trung bình hoạt động bình thường trong khoảng thời gian Δt;
N i - số lượng sản phẩm hoạt động ở đầu khoảng Δt;
N i+1 – số đối tượng hoạt động bình thường ở cuối khoảng thời gian Δt.

Các thử nghiệm và quan sát trong suốt cuộc đời của các mẫu vật thể lớn cho thấy rằng trong hầu hết các trường hợp, tỷ lệ thất bại thay đổi không đơn điệu theo thời gian.

Từ đường cong sự cố theo thời gian, có thể thấy rằng toàn bộ thời gian vận hành của cơ sở có thể được chia thành 3 giai đoạn một cách có điều kiện.
Tiết 1 – bắt đầu.

Theo quy luật, lỗi chạy thử là kết quả của sự hiện diện của các khuyết tật và các phần tử bị lỗi trong một đối tượng, độ tin cậy của chúng thấp hơn đáng kể so với mức yêu cầu. Khi số lượng phần tử trong một sản phẩm tăng lên, ngay cả khi có sự kiểm soát chặt chẽ nhất, cũng không thể loại bỏ hoàn toàn khả năng các phần tử có khuyết tật tiềm ẩn nhất định lọt vào tổ hợp. Ngoài ra, những hỏng hóc trong giai đoạn này cũng có thể do sai sót trong quá trình lắp ráp, lắp đặt cũng như nhân viên bảo trì không đủ khả năng làm chủ cơ sở vật chất.

Bản chất vật lý của những hư hỏng như vậy có tính chất ngẫu nhiên và khác với những hư hỏng đột ngột trong thời gian hoạt động bình thường ở chỗ ở đây những hư hỏng có thể xảy ra không chỉ khi tải tăng lên mà còn khi tải không đáng kể (“cháy hết các bộ phận bị lỗi”).
Việc giảm tỷ lệ thất bại của toàn bộ đối tượng, với giá trị không đổi của tham số này cho từng phần tử riêng biệt, được giải thích chính xác bằng việc “đốt cháy” các liên kết yếu và thay thế chúng bằng những liên kết đáng tin cậy nhất. Đường cong ở khu vực này càng dốc thì càng tốt: sẽ có ít phần tử bị lỗi còn sót lại trong sản phẩm trong thời gian ngắn.

Để tăng độ tin cậy của một đối tượng, có tính đến khả năng xảy ra lỗi chạy vào, bạn cần:
thực hiện sàng lọc các yếu tố nghiêm ngặt hơn;
thực hiện các thử nghiệm đối tượng trong các điều kiện gần với điều kiện hoạt động và chỉ sử dụng các phần tử đã vượt qua các thử nghiệm trong quá trình lắp ráp;
nâng cao chất lượng lắp ráp và lắp đặt.

Thời gian chạy trung bình được xác định trong quá trình thử nghiệm. Đối với những trường hợp đặc biệt quan trọng, cần tăng thời gian chạy thử lên gấp mấy lần so với mức trung bình.

Giai đoạn II – thứ 2 – hoạt động bình thường
Giai đoạn này được đặc trưng bởi thực tế là các hư hỏng trong quá trình vận hành đã kết thúc và các hư hỏng liên quan đến hao mòn vẫn chưa xảy ra. Giai đoạn này được đặc trưng riêng bởi sự hỏng hóc đột ngột của các yếu tố thông thường, thời gian giữa các lần hỏng hóc rất cao.

Việc duy trì mức cường độ hư hỏng ở giai đoạn này được đặc trưng bởi thực tế là phần tử bị lỗi được thay thế bằng phần tử tương tự có cùng xác suất xảy ra lỗi chứ không phải bằng phần tử tốt hơn như đã xảy ra ở giai đoạn chạy thử.

Việc loại bỏ và đưa vào sơ bộ các phần tử được sử dụng để thay thế các phần tử bị lỗi thậm chí còn quan trọng hơn trong giai đoạn này.
Nhà thiết kế có khả năng lớn nhất trong việc giải quyết vấn đề này. Thông thường, việc thay đổi thiết kế hoặc tạo điều kiện thuận lợi cho các chế độ vận hành của chỉ một hoặc hai bộ phận sẽ mang lại sự gia tăng mạnh mẽ về độ tin cậy của toàn bộ cơ sở. Cách thứ hai là nâng cao chất lượng sản xuất và thậm chí cả sự sạch sẽ trong sản xuất và vận hành.

Giai đoạn III – mặc
Thời gian hoạt động bình thường kết thúc khi sự cố hao mòn bắt đầu xảy ra. Giai đoạn thứ ba trong vòng đời của sản phẩm bắt đầu - giai đoạn hao mòn.

Khả năng hư hỏng do mài mòn tăng lên khi tuổi thọ sử dụng đến gần.

Từ quan điểm xác suất, lỗi hệ thống trong một khoảng thời gian nhất định Δt = t 2 – t 1 được định nghĩa là xác suất xảy ra lỗi:

∫a(t) = Q 2 (t) — Q 1 (t)

Tỷ lệ hư hỏng là xác suất có điều kiện mà một hư hỏng sẽ xảy ra trong khoảng thời gian Δt, với điều kiện là nó chưa xảy ra trước λ(t) = /[ΔtP(t)]
λ(t) = lim /[ΔtP(t)] = / = Q"(t)/P(t) = -P"(t)/P(t)
vì a(t) = -P"(t), nên λ(t) = a(t)/P(t).

Những biểu thức này thiết lập mối quan hệ giữa xác suất vận hành không có lỗi với tần suất và cường độ lỗi. Nếu a(t) là hàm không tăng thì có quan hệ sau:
ω(t) ≥ λ(t) ≥ a(t).

4. MTBF

Thời gian trung bình giữa các lần thất bại là kỳ vọng toán học về thời gian giữa các lần thất bại.

Định nghĩa xác suất: MTBF bằng diện tích dưới đường cong MTBF.

Định nghĩa thống kê: T* = ∑θ i /N 0
trong đó θ I là thời gian hoạt động của vật thứ i cho đến khi hỏng;
N 0 – số lượng đối tượng ban đầu.

Rõ ràng là tham số T* không thể mô tả đầy đủ và thỏa đáng độ tin cậy của các hệ thống bền bỉ, vì nó chỉ là đặc tính của độ tin cậy cho đến lần hư hỏng đầu tiên. Do đó, độ tin cậy của hệ thống sử dụng lâu dài được đặc trưng bởi thời gian trung bình giữa hai lần hỏng hóc liền kề hoặc thời gian giữa các lần hỏng hóc t av:
t av = ∑θ i /n = 1/ω(t),
trong đó n là số lần hỏng hóc trong thời gian t;
θ i là thời gian hoạt động của đối tượng giữa lần hư hỏng thứ (i-1) và thứ i.

MTBF là thời gian trung bình giữa các lần hỏng hóc liền kề, với điều kiện là phần tử bị lỗi được khôi phục.