СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСА КОРАБЕЛЬНОЙ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ Российский патент 2019 года по МПК G01R31/28 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к способам определения свойств надежности радиоэлектронной аппаратуры (далее по тексту - РЭА), в частности определения ресурса корабельной РЭА.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ресурс в соответствии с [1] относится к показателям долговечности технических объектов. Под ресурсом понимается суммарная наработка технического объекта от начала его эксплуатации в течение срока службы до перехода в состояние износа.

Назначенный срок службы (в годах) РЭА - это календарная продолжительность, при достижении которой эксплуатация РЭА должна быть прекращена независимо от ее технического состояния. Срок службы назначается из соображений морального устаревания РЭА, из ожидаемого снятия с производства комплектующих элементов, а отсюда вытекает невозможность изготовления ЗИП и проведение ремонта. Анализ эксплуатации корабельной РЭА показывает, что ее ресурс составляет десятки тысяч часов и назначенный срок службы - до 30 лет.

Для сокращения продолжительности испытаний технических объектов используют два подхода: во-первых, увеличение действующих нагрузок (ускоренные испытания [2]), приводящее к преждевременному переходу объектов в предельное состояние за счет интенсификации деградационных процессов; во-вторых, преднамеренное прекращение испытаний объектов до наступления определенного числа отказов (сокращенные испытания) [3]. Оба эта подхода не противоречат друг другу, их можно использовать совместно, и при этом удается существенно сократить продолжительность испытаний.

Известен способ (технология) прогнозирования ресурса судовой РЭА [4], подразумевающий прогнозирование долговечности изделий, в результате которого по результатам ускоренных испытаний определяют наиболее вероятное время, в течение которого они будут сохранять свою работоспособность. Способ включает в себя следующие этапы: во-первых, выбор наиболее информативных выходных параметров объекта контроля (изделия); во-вторых, установление допустимого диапазона значений по каждому выбранному параметру; в-третьих, построение обобщенной динамической модели оценки обобщенного параметра изделия, как гиперповерхности от выбранных параметров контроля; в-четвертых, разделение этой гиперповерхности на два класса (области) - годен и брак; в-пятых, проведение «начальных измерений» (термин автора) выбранных параметров при испытаниях изделия в условиях влияния набора внешних воздействий; в-шестых, получение уравнений аппроксимации, описывающих процесс деградации по каждому из выбранных параметров при ограниченных статистических испытаниях; в-седьмых, экстраполяция во времени выбранных контролируемых параметров до «порога», то есть времени наступления параметрического отказа с помощью полученных уравнений аппроксимации; в-восьмых, определение времени параметрического отказа обобщенного параметра.

К недостаткам этого способа следует отнести то, что, во-первых, ускоренные испытания изделий проводятся в условиях массового производства перед началом их нормальной эксплуатации, во-вторых, в способе отсутствует анализ внезапных отказов, вызванных различными типами нагрузки, влияющими на значения контролируемых параметров в процессе испытаний и измерений РЭА, в-третьих, в условиях ускоренных испытаний ограниченного объема испытательной серии не обеспечивается требуемая точность определения ресурса изделий.

Также известен способ определения надежности интегральных схем, ориентированный на использование ускоренных испытаний для определения видов и механизмов отказов, а также для выявления ненадежных изделий на стадии приработки [5].

К недостаткам данного способа следует отнести то, что ускоренные испытания изделий проводятся перед началом нормальной эксплуатации изделий, а в условиях ускоренных испытаний ограниченного объема испытательной серии не обеспечивается требуемая точность определения ресурса изделий.

В качестве ближайшего аналога (прототипа) выбран способ определения остаточного ресурса технических объектов [6], заключающийся в том, что проводят испытания РЭА при воздействии нагрузки с расчетом интенсивности отказов, анализируют функцию распределения наработки на отказ и рассчитывают значения ее параметров, определяют ресурс. Данный способ принят в качестве прототипа.

К недостаткам ближайшего аналога (прототипа) следует отнести недостаточную точность определения ресурса объектов в условиях ускоренных испытаний ограниченного объема испытательной серии, вследствие того, что для способа-прототипа не предъявляются жесткие требования к ограничению объема испытательной серии объектов, сами испытания проводят во время стадии приработки, и они не ориентированы на конкретные условия нормальной эксплуатации этих объектов, то есть не учитывают различную степень значимости и взаимовлияния внешних условий нормальной эксплуатации испытываемых объектов, а при анализе функции распределения наработки на отказ и оценке его параметров не учитывается совместное использование двух типов цензурирования (внезапных отказов и наработок на параметрические отказы для не отказавших объектов испытательной серии).

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технической задачей изобретения является разработка способа определения ресурса корабельной радиоэлектронной аппаратуры, позволяющего расширить возможности способа-прототипа и повысить точность определения ресурса РЭА в условиях ускоренных испытаний ограниченного объема испытательной серии РЭА, что позволяет корректно определить периодичность технического обслуживания РЭА, и в итоге повысить надежность при ее эксплуатации и снизить расходы на техническое обслуживание.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в способе определения ресурса корабельной радиоэлектронной аппаратуры, заключающемся в том, что проводят испытания при воздействии нагрузки с расчетом интенсивности отказов, анализируют функцию распределения наработки на отказ и рассчитывают значения ее параметров, определяют ресурс, предусмотрены следующие отличия: перед испытаниями РЭА при воздействии нагрузки с расчетом интенсивности отказов дополнительно осуществляют предварительный анализ значимости воздействия внешних условий нормальной эксплуатации испытываемой РЭА на ее ресурс и выбирают соответствующие этим значимым условиям типы нагрузки ускоренных испытаний, вслед за этим выбирают тип плана ускоренных испытаний РЭА, после чего определяют диапазоны изменения нагрузок ускоренных испытаний каждого выбранного типа и коэффициентов ускорения этих испытаний; затем проводят ускоренные испытания РЭА для каждого выбранного типа нагрузки после стадии приработки перед началом нормальной эксплуатации РЭА; далее для каждого выбранного типа нагрузки ускоренных испытаний РЭА выполняют анализ функции распределения наработки на отказ и оценку ее параметров с учетом совместного использования двух типов цензурирования: во-первых, цензурирования внезапных отказов, заключающегося в прекращении испытаний при заданном количестве этих отказов, во-вторых, цензурирования наработок на параметрические отказы для не отказавших модулей РЭА испытательной серии, представляющие собой нарушение нормального соотношения между характеристиками области устойчивой работы и области нормативных требований технических условий, при этом качестве распределения наработки на отказ принимается распределение Вейбулла; в дальнейшем определяют ресурс РЭА по каждому выбранному типу нагрузки ускоренных испытаний; в завершении способа предусмотрен дополнительный этап, на котором оценивают степень взаимовлияния значимых внешних условий нормальной эксплуатации испытываемой РЭА, в зависимости от которой выбирают схему комплексирования соответствующих им типов нагрузки ускоренных испытаний и определяют итоговую оценку ресурса РЭА.

Кроме этого, предложенный способ отличается тем, что при отсутствии либо при не превышении заданного уровня взаимовлияния значимых внешних факторов нормальной эксплуатации испытываемой РЭА при оценке результатов ускоренных испытаний для определения итоговой оценки ресурса РЭА дополнительно осуществляется комплексирование типов нагрузки, соответствующих этим факторам, в виде последовательной схемы их воздействия на РЭА.

Кроме этого, предложенный способ отличается тем, что при превышении заданного уровня взаимовлияния значимых внешних факторов нормальной эксплуатации испытываемой РЭА при оценке результатов ускоренных испытаний для определения итоговой оценки ресурса РЭА дополнительно осуществляется комплексирование типов нагрузки, соответствующих этим факторам, в виде параллельной схемы их воздействия на РЭА.

Кроме этого, предложенный способ отличается тем, что при смешанном характере (различных уровнях) взаимовлияния значимых внешних факторов нормальной эксплуатации испытываемой РЭА при оценке результатов ускоренных испытаний для определения итоговой оценки ресурса РЭА дополнительно осуществляется комплексирование типов нагрузки, соответствующих этим факторам, в виде последовательно-параллельной схемы их воздействия на РЭА.

Между совокупностью существенных признаков заявляемого способа и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь, позволяющая обосновать повышение точности определения ресурса РЭА в условиях ускоренных испытаний ограниченного объема испытательной серии РЭА следующими аргументами:

во-первых, так как ускоренные испытания для определения ресурса РЭА проводят не во время, а после стадии приработки перед началом ее нормальной эксплуатации, то из процесса анализа практически исключаются производственные дефекты, искажающие результаты (снижающие точность) определения ресурса РЭА;

во-вторых, типы ускоренных испытаний выбираются в зависимости от значимых внешних условий ее нормальной эксплуатации РЭА;

в-третьих, предлагаемый способ позволяет, в отличие от способа-прототипа, более точно оценить ресурс РЭА в условиях ограниченного объема испытательной серии РЭА за счет совместного использования цензурирования внезапных отказов и цензурирования наработок на параметрические отказы для не отказавших модулей РЭА испытательной серии;

в-четвертых, использование цензурирования наработок именно на параметрические отказы для не отказавших модулей РЭА испытательной серии позволяет более точно учесть влияние отказов на определяемый ресурс;

в-пятых, учет различной степени взаимовлияния значимых внешних условий нормальной эксплуатации испытываемой РЭА позволяет выбрать наиболее адекватную схему комплексирования типов нагрузки ускоренных испытаний, и в конечном итоге, повысить точность определения итоговой оценки ресурса РЭА.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сущность предложенного способа поясняется чертежами (фиг. 1, фиг. 2), на которых изображены:

на фиг. 1 представлен алгоритм предложенного способа определения ресурса корабельной радиоэлектронной аппаратуры;

на фиг. 2 - пример соотношения между характеристиками области устойчивой работы и области нормативных требований технических условий (ρ_min и d, соответственно) для двух эксплуатационных параметров модулей РЭА - напряжения питания (Е) и опорной частоты синхронизации (F), где Е₀ и F₀ - нормативные значения этих параметров, ΔЕ и ΔF - их допустимые изменения (все в относительных величинах), ρ_min - минимальное расстояние от центра области нормативных требований технических условий (точка О) до границы области устойчивой работы, d - максимальное расстояние от точки О до граничных значений нормативных требований технических условий.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Заявленный способ осуществляется в следующей последовательности (фиг. 1).

Этап 1. Осуществляют предварительный анализ значимости воздействия внешних условий нормальной эксплуатации испытываемой РЭА на ее ресурс и выбирают соответствующие этим значимым условиям типы нагрузки ускоренных испытаний.

Типы нагрузки ускоренных испытаний выбираются с учетом степени их влияния на ресурс РЭА.

Анализ методов технологических тренировок РЭА [7], а также результатов их применения для корабельной РЭА позволяет выделить следующие наиболее значимые типы нагрузки ускоренных испытаний [8]:

- вибрации;

- изменение температуры;

- многократное включение/выключение электропитания;

- прогон при повышенной температуре в условиях высокой влажности;

- электротренировка.

Перечень возможных типов нагрузки ускоренных испытаний может быть изменен (расширен либо сокращен) в зависимости от значимости соответствующих им внешних факторов нормальной эксплуатации испытываемой РЭА.

Определение значимости внешних факторов нормальной эксплуатации испытываемой РЭА и обоснование соответствующего им окончательного перечня типов ускоренных испытаний может быть выполнено на основании обработки результатов экспертного опроса в соответствии с известными методами и подходами, описанными, например, в работе [9].

Этап 2. Выбирают тип плана ускоренных испытаний РЭА.

Для РЭА рекомендуются план ускоренных испытаний типов [NUr] и [NUT], где N - количество модулей РЭА, подвергаемых испытаниям, U - испытания проводятся без восстановления отказавшего(их) модуля(ей) РЭА, r - число отказов во время испытаний при воздействии нагрузки одного типа, Т - продолжительность наработки на отказ для каждого типа нагрузки [3].

Этап 3. Определяют диапазоны изменения нагрузок ускоренных испытаний каждого типа и коэффициентов ускорения этих испытаний.

Диапазоны изменения нагрузок ускоренных испытаний каждого типа декларируются в технических условиях на РЭА.

Оценка коэффициентов ускорения для пересчета наработки на отказы в режиме ускоренных испытаний для нормального режима функционирования РЭА по каждому типу нагрузки определяется индивидуально [2].

Например, исходя из модели старения по уравнению Аррениуса можно найти коэффициент для влияния температурной нагрузки K=t₂/t₁, где t₁ - время испытания в ускоренном режиме, t₂ - время испытания в нормальном режиме для получения того же числа отказов. При постоянном же характере отказов на основе модели Аррениуса с учетом того, что энергия активации Е (оценивается по результатам предварительных испытаний) не изменяется, значение коэффициента ускорения вычисляется следующим образом [10]:

где q - заряд электрона, k - постоянная Больцмана.

Этап 4. Проводят ускоренные испытания РЭА для каждого выбранного типа нагрузки после стадии приработки перед началом нормальной эксплуатации РЭА.

Известна U-образная зависимость параметра потока отказов изделий от времени, которая включает в себя три основных этапа: приработка, нормальная эксплуатация, износ [3].

Причиной отказов на стадии приработки является наличие производственных дефектов, интенсивность которых со временем падает. Одновременно, с началом нормальной эксплуатации увеличивается число отказов, вызванных деградацией элементов РЭА - интегральных микросхем, галтелей паек, многослойных печатных плат и конструктивных элементов.

В итоге, U-образная характеристика параметра потока отказов от времени представляет собой «наложение» двух зависимостей распределения отказов: экспоненциальной (от производственных дефектов) и Вейбулла (от дефектов в результате деградации) [11].

Именно поэтому для исключения из процесса анализа функции распределения наработки на отказ производственных дефектов, которые существенно искажают результаты (снижают точность) определения ресурса РЭА, предлагается ускоренные испытания проводить после стадии приработки перед началом нормальной эксплуатации РЭА.

Этап 5. Для каждого выбранного типа нагрузки ускоренных испытаний РЭА выполняют анализ функции распределения наработки на отказ и оценку ее параметров с учетом совместного использования двух типов цензурирования: во-первых, цензурирования внезапных отказов, заключающегося в прекращении испытаний при заданном количестве этих отказов, во-вторых, цензурирования наработок на параметрические отказы для не отказавших модулей РЭА испытательной серии, представляющие собой нарушение нормального соотношения между характеристиками области устойчивой работы и области нормативных требований технических условий. В литературе это соотношение называется индексом воспроизводимости [12].

При этом поскольку на стадии нормальной эксплуатации РЭА производственные дефекты практически устранены, то в качестве распределения наработки на отказ принимается распределение Вейбулла:

где параметры а и b определяются по результатам ускоренных испытаний.

Оценка параметра b осуществляется с учетом совместного использования двух типов цензурирования (цензурирования внезапных отказов и цензурирования наработок на параметрические отказы для не отказавших модулей РЭА испытательной серии) и находится из уравнения:

где N - количество модулей РЭА, подвергшихся ускоренным испытаниям; r - цензурированное количество отказавших модулей РЭА; t_i - время наработки до внезапного отказа; С - количество не отказавших во время испытаний модулей РЭА, имеющих параметрический отказ из (N-r) не отказавших модулей во время испытаний; τ_j - цензурированная наработка до параметрического отказа, назначаемая испытателем, b - параметр распределения Вейбулла.

Время наработки до внезапного отказа определяется для модулей РЭА испытательной серии, продолживших свою работу при достижении цензурированного количества внезапно отказавших моделей РЭА из этой серии.

Под параметрическим отказом модуля РЭА понимается нарушение нормального соотношения между характеристиками области устойчивой работы и области нормативных требований технических условий:

где С_р - индекс воспроизводимости, ρ_min - минимальное расстояние от центра области нормативных требований технических условий (точка О) до границы области устойчивой работы, d - максимальное расстояние от точки О до граничных значений нормативных требований технических условий [12, 13].

На фиг. 2 это поясняется на примере двух наиболее часто используемых эксплуатационных параметров модулей РЭА - напряжения питания (Е) и опорной частоты синхронизации (F).

Уравнение (2) решается итерационно по следующему алгоритму.

Шаг 1. Вычисление вспомогательного коэффициента A:

Шаг 2. Вычисление начального приближения оценки b₀:

Шаг 3. Вычисление последующих итерационных приближений b_k+1 (k=0, 1, 2, …):

Шаг 4. Завершение процесса вычисления при выполнении условия:

где ε - требуемая точность, например, ε≤0,1.

Шаг 5. Вычисление параметра а:

Для реализации представленного алгоритма удобно воспользоваться системой MathCad либо возможностями электронных таблиц Excel.

Этап 6. Определяют ресурс РЭА по каждому выбранному типу нагрузки ускоренных испытаний.

где L - число типов нагрузки ускоренных испытаний, - ресурс РЭА по типу нагрузки ускоренных испытаний; - вероятность безотказной работы РЭА при типе нагрузки ускоренных испытаний

где - параметры распределения Вейбулла для наработки на отказ при типе нагрузки ускоренных испытаний.

Этап 7. Оценивают степень взаимовлияния значимых внешних условий нормальной эксплуатации испытываемой РЭА, в зависимости от которой выбирают схему комплексирования соответствующих им типов нагрузки ускоренных испытаний и определяют итоговую оценку ресурса РЭА.

Если по результатам анализа значимости воздействия внешних условий нормальной эксплуатации испытываемой РЭА (на 1-м этапе способа) определен перечень наиболее значимых типов нагрузки ускоренных испытаний, то в зависимости от уровня взаимовлияния этих внешних условий могут быть предложены следующие схемы комплексирования типов нагрузки при оценке результатов ускоренных испытаний для определения итоговой оценки ресурса РЭА:

во-первых, последовательная схема комплексирования типов нагрузки при оценке результатов ускоренных испытаний для определения итоговой оценки ресурса РЭА - при отсутствии либо при не превышении заданного уровня взаимовлияния значимых внешних условий нормальной эксплуатации испытываемой РЭА;

во-вторых, параллельная схема комплексирования типов нагрузки при оценке результатов ускоренных испытаний для определения итоговой оценки ресурса РЭА - при превышении заданного уровня взаимовлияния значимых внешних условий нормальной эксплуатации испытываемой РЭА;

в-третьих, последовательно-параллельная схема комплексирования типов нагрузки при оценке результатов ускоренных испытаний для определения итоговой оценки ресурса РЭА - при смешанном характере взаимовлияния значимых внешних условий нормальной эксплуатации испытываемой РЭА.

Рассмотрим определение итоговой оценки ресурса РЭА при комплексировании типов нагрузки ускоренных испытаний с использованием этих схем более подробно.

Последовательная схема комплексирования типов нагрузки ускоренных испытаний.

При не превышении заданного уровня взаимовлияния значимых внешних факторов нормальной эксплуатации испытываемой РЭА при оценке результатов ускоренных испытаний для определения итоговой оценки ресурса РЭА дополнительно осуществляется комплексирование типов нагрузки, соответствующих этим факторам, в виде последовательной схемы их воздействия на РЭА.

Для такой схемы вероятность безотказной работы РЭА будет выражена как:

где степень взаимовлияния условий эксплуатации не превышает установленный уровень.

А итоговая оценка ресурса РЭА по всем L типам нагрузки ускоренных испытаний определяется следующим образом:

В случае использования распределения Вейбулла:

Параллельная схема комплексирования типов нагрузки ускоренных испытаний.

При превышении заданного уровня взаимовлияния значимых внешних факторов нормальной эксплуатации испытываемой РЭА при оценке результатов ускоренных испытаний для определения итоговой оценки ресурса РЭА дополнительно осуществляется комплексирование типов нагрузки, соответствующих этим факторам, в виде параллельной схемы их воздействия на РЭА.

Для такой схемы вероятность безотказной работы РЭА будет выражена как:

А итоговая оценка ресурса РЭА по всем L типам нагрузки ускоренных испытаний определяется следующим образом:

где степень взаимовлияния условий эксплуатации превышает установленный уровень.

Последовательно-параллельная схема комплексирования типов нагрузки ускоренных испытаний.

При смешанном характере (различных уровнях) взаимовлияния значимых внешних факторов нормальной эксплуатации испытываемой РЭА при оценке результатов ускоренных испытаний для определения итоговой оценки ресурса РЭА дополнительно осуществляется комплексирование типов нагрузки, соответствующих этим факторам, в виде последовательно-параллельной схемы их воздействия на РЭА.

Для такой схемы вероятность безотказной работы РЭА будет выражена как:

где степень взаимовлияния одних условий эксплуатации не превышает установленный уровень, а степень взаимовлияния других условий эксплуатации превышает этот установленный уровень.

А итоговая оценка ресурса РЭА по всем (L+К) типам нагрузки ускоренных испытаний определяется следующим образом:

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественных всем признакам заявленного способа, отсутствуют. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной и смежной областях техники для выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Промышленная применимость предложенного способа обусловлена достигаемым техническим результатом, заключающимся в повышении точности определения ресурса РЭА в условиях ускоренных испытаний ограниченного объема испытательной серии РЭА, что позволяет корректно определить периодичность технического обслуживания РЭА, и в итоге повысить надежность при ее эксплуатации и снизить расходы на техническое обслуживание.

Промышленную применимость предложенного способа представим на примере определения итоговой оценки ресурса корабельной РЭА по результатам ускоренных испытаний при комплексном воздействии на нее различных типов нагрузки.

1) По результатам предварительного анализа из соответствующих значимым внешним условиям нормальной эксплуатации типов нагрузки ускоренных испытаний (вибрация, изменение температуры, многократное включение/отключение электропитания, прогон при повышенной температуре в условиях высокой влажности, электротренировка) определяются наиболее значимые из них.

Так, пусть для рассматриваемого случая вибрационное воздействие характеризуется средней степенью значимости воздействия (0,16) на ресурс РЭА, изменение температуры - высокой степенью значимости воздействия (0,3), многократное включение/отключение электропитания -промежуточной (между низкой и средней) степенью значимости воздействия (0,1). Остальные внешние факторы для рассматриваемых условий нормальной эксплуатации корабельной РЭА значимыми не являются. В соответствии с этими условиями определяются следующие типы нагрузки ускоренных испытаний РЭА: вибрация, изменение температуры, многократное включение/отключение электропитания.

2) Выбирается тип плана ускоренных испытаний - [NUr]. Выбор этого типа плана ускоренных испытаний обосновывается, в том числе, исходя наименьшей продолжительности таких испытаний [14].

3) Общее количество испытываемых модулей РЭА - 12. Общее время ускоренных испытаний модулей РЭА - 500 часов. Испытания проводятся до r=8 внезапных отказов модулей РЭА. В качестве значения параметра С, то есть числа модулей РЭА, имеющих параметрический отказ после окончания испытаний, выбран наихудший случай, когда С=4, при этом τ_j=t₈ - цензурированная наработка, назначенная испытателем.

4) Проводят ускоренные испытания модулей РЭА для каждого выбранного типа нагрузки: вибрации, изменение температуры и многократного включения/отключения электропитания.

5) Затем выполняют обработку результатов этих испытаний.

В таблицах 1-3 представлены промежуточные результаты вычислений, выполненные на основе выражений (3)-(7), для определения параметров распределения Вейбулла по итогам ускоренных испытаний РЭА для соответствующих типов нагрузки: вибрации, изменение температуры и многократного включения/отключения электропитания.

Для каждой итерации оценивается точность решения по формуле (6). В данном случае расчет завершается на 4-й итерации.

В таблице 4 представлены найденные значения параметров распределения Вейбулла по итогам ускоренных испытаний РЭА для типов нагрузки: вибрации, изменение температуры и многократного включения/отключения электропитания.

6) Определяется ресурс РЭА по каждому выбранному типу нагрузки ускоренных испытаний в соответствии с выражениями (8) и (9):

- для нагрузки типа «вибрация»

- для нагрузки типа «изменение температуры»

- для нагрузки типа «многократное включение/отключение электропитания»

7) Допустим, выявлено, что степень взаимовлияния значимых внешних факторов нормальной эксплуатации испытываемой РЭА не превышает заданный уровень. Для этого случая выполняется комплексирование типов нагрузки (вибрации, изменение температуры и многократного включения/отключения электропитания), соответствующих этим факторам, в виде последовательной схемы их воздействия на РЭА.

Итоговая оценка ресурса РЭА по всем этим типам нагрузки ускоренных испытаний определяется следующим образом:

В результате проведенных испытаний и расчетов определена итоговая оценка ресурса РЭА. Поставленная задача выполнена.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. ГОСТ 27.002-2015. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения.

2. РД В 319.01.11-98. Радиоэлектронная аппаратура и электрорадиоизделия военного назначения. Типовые методики ускоренных испытаний на безотказность и долговечность. 1998.

3. Кондратенков В.А., Котельников Г.Н., Мамченков В.Л., Отрохов В.П. Вопросы теории надежности технических систем. - Смоленск: Русич, 1998. - 224 с.

4. Голоскоков К.П. Технология испытаний и прогнозирования технического состояния электронных средств судовых систем управления: Автореф. дис. докт. техн. наук. СПб., Санкт-Петербургский гос. Инженерно-экологический ун-т, 2009. - 20 с.

5. Волков А.Н. Роль ускоренных испытаний в определении надежности интегральных схем // Молодой ученый. 2012. Т. 10. №45. - С. 41-51.

6. Патент РФ №2502974 от 10.07.2012. Способ определения остаточного ресурса технических объектов / С.В. Бочкарев, А.И. Цаплин, М.В. Овсянников и др. - Опубл. 2013, Бюл. №36.

7. ОСТ 4.052.000-86. Аппаратура радиоэлектронная. Методы тренировки.

8. Киселевич В.П. Анализ процесса технологической тренировки электронного модуля // Вычислительные системы реального времени и цифровые устройства. - М.: АО «Концерн «Моринсис-Агат», 2013. - Вып. 6. - С. 19-27.

9. Орлов А.И. Теория принятия решений. - М.: Изд-во «Март», 2004.

10. Механцев Е.Б. Обеспечение надежности электронных средств. - Таганрог: Конспект лекций, 2001.

11. Гродзенский С.Я. Менеджмент качества. - М.: Проспект, 2016.

12. Клячкин В.Н. Статические методы в управлении качеством: компьютерные технологии. - М.: Финансы и статистика, 2007.

13. ГОСТ Р ИСО 21747-2010. Статистические методы статистики пригодности и воспроизводимости процесса для количественных характеристик качества.

14. Надежность и эффективность в технике // под редакцией Р.С. Судакова, О.И. Тескина // Справочник. Т.6. - М.: Машиностроение, 1989.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к способам определения свойств надежности радиоэлектронной аппаратуры, в частности определения ресурса корабельной радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Сущность: перед испытаниями РЭА при воздействии нагрузки с расчетом интенсивности отказов дополнительно осуществляют предварительный анализ значимости воздействия внешних условий нормальной эксплуатации испытываемой РЭА на ее ресурс и выбирают соответствующие этим условиям типы нагрузки ускоренных испытаний. Затем выбирают тип плана ускоренных испытаний РЭА. После этого определяют диапазоны изменения нагрузок ускоренных испытаний каждого выбранного типа и коэффициентов ускорения этих испытаний. Проводят ускоренные испытания РЭА для каждого выбранного типа нагрузки после стадии приработки перед началом ее нормальной эксплуатации. Для каждого выбранного типа нагрузки ускоренных испытаний РЭА выполняют анализ функции распределения наработки на отказ и оценку его параметров с учетом совместного использования двух типов цензурирования: внезапных отказов, наработок на параметрические отказы для не отказавших модулей РЭА испытательной серии. При этом качестве распределения наработки на отказ принимается распределение Вейбулла. В дальнейшем определяют ресурс РЭА по каждому выбранному типу нагрузки ускоренных испытаний. В завершении способа предусмотрен дополнительный этап, на котором оценивают степень взаимовлияния значимых внешних условий нормальной эксплуатации испытываемой РЭА, в зависимости от которой выбирают схему комплексирования соответствующих им типов нагрузки ускоренных испытаний и определяют итоговую оценку ресурса РЭА. Технический результат: повышение точности определения ресурса РЭА в условиях ускоренных испытаний ограниченного объема испытательной серии РЭА, что позволяет корректно определить периодичность технического обслуживания РЭА, и в итоге повысить надежность при ее эксплуатации и снизить расходы на техническое обслуживание. 3 з.п. ф-лы, 4 табл., 2 ил.

1. Способ определения ресурса корабельной радиоэлектронной аппаратуры, заключающийся в том, что проводят испытания РЭА при воздействии нагрузки с расчетом интенсивности отказов, анализируют функцию распределения наработки на отказ и рассчитывают значения ее параметров, определяют ресурс, отличающийся тем, что перед испытаниями РЭА при воздействии нагрузки с расчетом интенсивности отказов дополнительно осуществляют предварительный анализ значимости воздействия внешних условий нормальной эксплуатации испытываемой РЭА на ее ресурс и выбирают соответствующие этим значимым условиям типы нагрузки ускоренных испытаний, вслед за этим выбирают тип плана ускоренных испытаний РЭА, после чего определяют диапазоны изменения нагрузок ускоренных испытаний каждого выбранного типа и коэффициентов ускорения этих испытаний; затем проводят ускоренные испытания РЭА для каждого выбранного типа нагрузки после стадии приработки перед началом нормальной эксплуатации РЭА; далее для каждого выбранного типа нагрузки ускоренных испытаний РЭА выполняют анализ функции распределения наработки на отказ и оценку ее параметров с учетом совместного использования двух типов цензурирования: во-первых, цензурирования внезапных отказов, заключающегося в прекращении испытаний при заданном количестве этих отказов, во-вторых, цензурирования наработок на параметрические отказы для не отказавших модулей РЭА испытательной серии, представляющие собой нарушение нормального соотношения между характеристиками области устойчивой работы и области нормативных требований технических условий, при этом качестве распределения наработки на отказ принимается распределение Вейбулла где параметры а и b определяются по результатам ускоренных испытаний, оценка параметра b осуществляется с учетом совместного использования двух типов цензурирования (цензурирования отказов и цензурирования наработок на параметрические отказы для не отказавших модулей РЭА испытательной серии) и находится из уравнения:

где N - количество модулей РЭА, подвергшихся ускоренным испытаниям, r - цензурированное число внезапно отказавших модулей РЭА, t_i - время наработки до внезапного отказа, С - число модулей из не отказавших (N-r) с параметрическим отказом, τ_j - цензурированная наработка до параметрического отказа, назначаемая испытателем; в дальнейшем определяют ресурс РЭА по каждому выбранному типу нагрузки ускоренных испытаний:

где L - число типов нагрузки ускоренных испытаний, - ресурс РЭА по типу нагрузки ускоренных испытаний; - вероятность безотказной работы РЭА при типе нагрузки ускоренных испытаний:

где - параметры распределения Вейбулла для наработки на отказ при типе нагрузки ускоренных испытаний; в завершении способа предусмотрен дополнительный этап, на котором оценивают степень взаимовлияния значимых внешних условий нормальной эксплуатации испытываемой РЭА, в зависимости от которой выбирают схему комплексирования соответствующих им типов нагрузки ускоренных испытаний и определяют итоговую оценку ресурса РЭА.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при отсутствии либо при не превышении заданного уровня взаимовлияния значимых внешних факторов нормальной эксплуатации испытываемой РЭА при оценке результатов ускоренных испытаний для определения итоговой оценки ресурса РЭА дополнительно осуществляется комплексирование типов нагрузки, соответствующих этим факторам, в виде последовательной схемы их воздействия на РЭА, для которой вероятность безотказной работы РЭА будет выражена как:

где степень взаимовлияния условий эксплуатации не превышает установленный уровень, тогда итоговая оценка ресурса РЭА по всем L типам нагрузки ускоренных испытаний определяется следующим образом:

в случае же использования распределения Вейбулла:

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при превышении заданного уровня взаимовлияния значимых внешних факторов нормальной эксплуатации испытываемой РЭА при оценке результатов ускоренных испытаний для определения итоговой оценки ресурса РЭА дополнительно осуществляется комплексирование типов нагрузки, соответствующих этим факторам, в виде параллельной схемы их воздействия на РЭА, для которой вероятность безотказной работы РЭА будет выражена как:

где степень взаимовлияния условий эксплуатации превышает установленный уровень, тогда итоговая оценка ресурса РЭА по всем L типам нагрузки ускоренных испытаний определяется следующим образом:

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при смешанном характере (различных уровнях) взаимовлияния значимых внешних факторов нормальной эксплуатации испытываемой РЭА при оценке результатов ускоренных испытаний для определения итоговой оценки ресурса РЭА дополнительно осуществляется комплексирование типов нагрузки, соответствующих этим факторам, в виде последовательно-параллельной схемы их воздействия на РЭА, для которой вероятность безотказной работы РЭА будет выражена как:

где степень взаимовлияния одних условий эксплуатации не превышает установленный уровень, а степень взаимовлияния других условий эксплуатации превышает этот установленный уровень, тогда итоговая оценка ресурса РЭА по всем (L+K) типам нагрузки ускоренных испытаний определяется следующим образом: