Прогнозирование интенсивности отказов

Прогнозирование интенсивности отказов является методом, который применяют главным образом на ранних стадиях проектирования для оценки интенсивности отказов оборудования и системы. Он может быть использован также на стадии производства при необходимости улучшения количества продукции.

Для прогнозирования используют один из трех основных методов:

• метод прогнозирования интенсивности отказов в исходных условиях, называемый количественным анализом частей;
• метод прогнозирования интенсивности отказов в эксплуатационных режимах, называемый анализом напряжений частей;

-*метод прогнозирования интенсивности отказов, использующий анализ подобия.

Выбор метода зависит от объема имеющейся информации о системе, а также от необходимой точности аппроксимации.

Количественный анализ частей и анализ напряжений частей

В этих случаях необходимо знать количество и тип компонентов, входящих в систему, а также параметры эксплуатационных режимов, для которых проводится прогнозирование интенсивности отказов. Если параметры эксплуатационных режимов для компонентов совпадают с параметрами исходных условий, то записи об эксплуатационных режимах не делают. Однако если параметры эксплуатационных режимов отличаются от параметров исходных условий, то принимают во внимание используемые условия и режимы для компонента (электрические, тепловые, окружающей среды и т.п.). Для этого должны быть использованы специально разработанные модели. Для точного прогноза необходима надежная база данных интенсивности отказов. В МЭК 61709 даны рекомендации как установить интенсивность отказов в исходных условиях (этот стандарт не содержит данных об интенсивности отказов). Необходимые вычисления могут занять много времени, поэтому рекомендуется применять соответствующие программные средства.

Прогнозирование интенсивности отказов основано на следующих предположениях:

• компоненты соединены в системе последовательно (то есть отказ каждого компонента приводит к отказу системы);
• интенсивность отказов каждого компонента постоянна;
• отказы компонентов являются независимыми.

Эти предположения относительно исследуемой системы должны быть тщательно рассмотрены, так как ошибочное использование метода может привести к появлению опасных ошибок.

Точность прогноза характеристик надежности системы зависит от доступных моделей отказов компонентов. Все вышеуказанное относится также к прогнозированию интенсивности отказов в эксплуатационных режимах.

Анализ подобия

Анализ подобия включает использование для прогнозирования надежности данных эффективности оборудования при эксплуатации для сравнения характеристик вновь разработанного оборудования с характеристиками оборудования-прототипа.

Сравнения характеристик аналогичного оборудования могут быть сделаны на уровне элемента, подсистемы или компонента. При этом используют одни и те же данные эксплуатации, но применяют различные алгоритмы и расчетные коэффициенты. Сопоставляемые элементы могут включать:

• условия эксплуатации окружающей среды (измеренные и заданные);
• характеристики проекта;
• процессы проекта;
• процессы обеспечения надежности;
• процессы производства;
• процессы технического обслуживания;
• компоненты и материалы.

Для каждого вышеупомянутого элемента необходимо сопоставлять все их характеристики. Например, условия эксплуатации и условия окружающей среды могут включать установившуюся температуру, влажность, температурные изменения, электрическую мощность, цикл режима работы, механическую вибрацию и т.д. Характеристики проектируемого оборудования могут включать: количество компонентов, количество монтажных плат, схемы, размеры, массу, материалы и т.д.

Анализ подобия включает необходимые алгоритмы или расчетные методы для определения количества подобий и различий между исследуемым оборудованием и оборудованием-прототипом.

Анализ подобия элемента применяют в случае, когда оборудование-прототип имеет различия или недоступно для сравнения с вновь разработанным исследуемым оборудованием. Анализ подобия элемента - это структурированное сравнение элементов нового оборудования с подобными элементами ряда различных прототипов оборудования, для которых имеются данные надежности.

Преимущества

• если имеются соответствующие данные, время и стоимость анализа будут очень небольшими;
• анализ адаптирован к ранним этапам проектирования и разработки, поскольку для него достаточно небольшого количества входной информации и данных;
• основная информация о надежности компонента получена на ранних этапах проектирования и разработки;
• метод адаптирован как к ручному, так и к компьютерному вычислениям;
• применение метода не требует специального обучения.

Недостатки

• метод не применяют для систем с резервированием;
• из-за недостатка исходной информации уровень точности прогноза может быть низким, особенно для небольших подсистем и производств (для повышенной точности требуются большие выборки);
• оценка режимов и последствий отказов невозможна.

Стандарты

• IEC 61709:1996 Компоненты электронные. Надежность. Стандартные условия для интенсивности отказов и нагрузочные модели для преобразования (Electronic components - Reliability - Reference conditions for failure rates and stress models for conversion)