Испытания РЭСИ на безотказность. Метод последовательных испытаний
Министерство образования Республики Беларусь
Белорусский государственный университет информатики и
радиоэлектроники
кафедра РЭС
РЕФЕРАТ
на тему:
«Испытания РЭСИ на безотказность. Метод последовательных испытаний»
МИНСК, 2008
Контрольные испытания на надёжность проводятся для контроля соответствия значений показателей надёжности изделий требованиям стандартов, технических условий или технического задания.
Контрольные испытания на надёжность подразделяются на:
испытания на безотказность;
испытания на ремонтопригодность;
испытания на сохраняемость;
испытания на долговечность;
Контрольные испытания на долговечность могут включать ресурсные испытания и испытания на срок службы.
Контрольные испытания следует проводить на:
на безотказность обязательно;
на ремонтопригодность, сохраняемость и долговечность, если это предусмотрено стандартами техническими условиями или техническим заданием на конкретные изделия.
Испытания на ремонтопригодность рекомендуется проводить на этапах разработки и типовых испытаниях.
Методика контрольных испытаний на надёжность должна содержать перечень показателей надёжности, подлежащих контролю, а также по каждому контролируемому показателю надёжности следующие данные:
приёмочный и браковочный уровни;
риск изготовителя и риск потребителя;
метод проведения испытаний;
план испытаний;
перечень параметров, по которым определяют состояние (работоспособность, исправность и т. д.) изделия, периодичность их проверки в процессе испытания;
условия испытаний (значения воздействующих факторов, их последовательность, продолжительность и т. д.) и способы контроля работоспособности и восстановления изделий;
решающие правила.
В методике контрольных испытаний на надёжность также могут указываться:
пределы изменения параметров питания, значения входных и выходных сигналов, периодичность их измерения;
требования к испытательному оборудованию и средствам измерения;
периодичность и содержание профилактических и регламентных работ;
порядок организации и проведения ремонтных работ, наличие ограничений по запасным инструментам и приборам;
порядок комплектования выборки и др.
Исходными данными для составления плана контрольных испытаний на надёжность по каждому контролируемому показателю являются:
приёмочный и браковочный уровни;
риск изготовителя и риск потребителя.
Контрольные испытания на надёжность могут проводиться ускоренным методом, если определены:
режим ускоренных испытаний;
коэффициент ускорения или зависимость между показателями надёжности в нормальном и ускоренном режимах.
Испытания на безотказность
Контрольные испытания изделий на безотказность сводятся к контролю вероятности безотказной работы за заданное время или наработки на отказ (средней наработки до первого отказа).
Для изделий с экспоненциальным законом распределения времени безотказной работы контролируют один из параметров:
вероятность безотказной работы за заданное время
или наработку на отказ (среднюю наработку до первого отказа
Для изделий с нормальным или другим (в том числе неизвестным) законом распределения времени безотказной работы рекомендуется контролировать одно из заданных значений вероятности безотказной работы. При этом берётся значение вероятности безотказной работы за заданное время.
Контрольные испытания на безотказность для контроля вероятности безотказной работы за заданное время при любом законе распределения времени безотказной работы должны проводиться одним из методов:
одноступенчатым методом с ограниченной продолжительностью испытания (опыта);
двухступенчатым методом с ограниченной продолжительностью испытаний (опыта).
Одноступенчатый метод позволяет при прочих условиях обеспечить минимальную календарную продолжительность испытаний.
Двухступенчатый метод при тех же условиях позволяет обеспечить минимум среднего объёма испытаний.
Одноступенчатый метод с ограниченной продолжительностью испытания
При проведении контрольных испытаний на безотказность одноступенчатым методом с ограниченной продолжительностью испытания план испытаний следует рассчитывать следующим образом:
выбирают предельную продолжительность испытания t>и>;
выбирают из стандартов, технических условий или технических заданий или рассчитывают приёмочное и браковочное значения вероятностей безотказной работы за t>и>;
определяют объём выборки и приёмочное число отказов.
Предельная продолжительность испытания для изделий:
с неизвестным законом распределения времени безотказной работы должна выбираться равной времени, на которое заданы показатели безотказности;
с известным законом распределения времени безотказной работы должна выбираться равной, больше или меньше времени, на которое заданы показатели безотказности;
В этом случае предельная продолжительность испытания должна выбираться в зависимости от производственных и технико-экономических факторов (времени, которое может быть отведено на испытания, наличия образцов изделия, числа испытательного оборудования и т. д.).
Приёмочное Р>α> и браковочное Р>β> значения уровней вероятности безотказной работы за предельную продолжительность испытания t>и>> >рассчитывают:
а) при экспоненциальном законе распределения времени безотказной работы:
если заданы значения интенсивности отказов или параметра потока отказов, по формуле:
(1)
если заданы значения наработки на отказ или средней наработки до первого отказа, по формуле:
(2)
если заданы значения вероятности безотказной работы за время t и предельная продолжительность испытания t>и> не равна t, по формуле:
(3)
где λ— соответственно приёмочное или браковочное значение интенсивности отказов
или параметра потока отказов;
Р — соответственно приёмочное или браковочное значение вероятности безотказной работы;
Т — соответственно приёмочное или браковочное значение наработки на отказ или средней наработки до первого отказа;
б) при нормальном законе распределения времени безотказной работы, если предельная продолжительность испытания t>и> не равна времени, на которое установлена вероятность безотказной работы t, по формуле
,
(4)
,
при t≠T
где P(t>и>) — соответственно приёмочное или браковочное значение вероятности безотказной работы за t>и>;
Ф(z) — функция Лапласа;
Z>р> — квантиль нормального распределения, соответствующий значению Ф(z>р>)=P(t)-0,5;
P(t) — соответственно приёмочное или браковочное значение вероятности безотказной работы за заданное время.
Объём выборки n (если на каждом образце проводят один опыт) и значение приёмочного числа отказов С определяется в зависимости от значений вероятностей безотказной работы Р>α>(t>и>) и Р>β>(t>и>), риска изготовителя и риска потребителя по таблицам приложения 1.
Испытания и оценку их результатов следует проводить следующим образом. Образцы изделия, вошедшие в выборку, испытывают в течение t>и>. По окончании испытаний определяют число наступивших отказов d. Если d равно или меньше С, результаты контрольных испытаний считают положительными. Если d больше С, результаты контрольных испытаний считают отрицательными.
Двухступенчатый метод с ограниченной продолжительностью испытания
При проведении контрольных испытаний на безотказность двухступенчатым методом с ограниченной продолжительностью испытания план испытаний следует рассчитывать следующим образом:
выбирают предельную продолжительность испытания t>и>;
выбирают из стандартов, технических условий или технических заданий на изделия или рассчитывают приёмочное и браковочное значения вероятности безотказной работы за t>и>;
определяют объём выборки и приёмочное число отказов для первой и второй ступени.
Предельная продолжительность испытания должна выбираться аналогично одноступенчатому методу При этом предельная продолжительность испытания первой и второй ступени равны.
Приёмочное Р>α> и браковочное Р>β> значения уровней вероятности безотказной работы за предельную продолжительность испытания t>и >рассчитывают аналогично одноступенчатому методу.
Объём выборки и значения приёмочных чисел для первой n>1>, C>1> и второй n>2> , C>2> ступеней испытаний определяют в зависимости от значений вероятности безотказной работы Р>α>(t>и>), Р>β>(t>и>), риска изготовителя и риска потребителя по таблице приложения 2.
Испытания и оценка их результатов должны проводиться следующим образом.
Образцы изделия, вошедшие в первую выборку, испытывают в течение t>и>. По окончании первой ступени испытаний определяют число наступивших отказов d>1>.
Если d равно или меньше приёмочного числа отказов С>1> то результаты контрольных испытаний считают положительными.
Если d>1> больше суммарного приёмочного числа отказов (С>1>+С>2>), то испытания прекращают, результаты испытаний считают отрицательными.
Если d>1> больше С>1> но меньше (С>1>+С>2>), то проводят испытания второй ступени.
Образцы изделия, вошедшие во вторую выборку n>2>, испытывают в течение t>и>. По окончании второй ступени испытания определяют суммарное число наступивших отказов (d>1>+d>2>).
Если (d>1>+d>2>) меньше или равно (С>1>+С>2>), результаты испытаний считают положительными.
Если (d>1>+d>2>) больше (С>1>+С>2>), результаты испытаний считают отрицательными.
Контрольные испытания на безотказность при экспоненциальном законе распределения отказов для контроля наработки на отказ (средней наработки до первого отказа) могут проводиться также:
одноступенчатым методом с ограниченным числом отказов;
одноступенчатым методом ограниченной продолжительностью с заменой отказавших изделий;
одноступенчатым методом ограниченной продолжительностью без замены отказавших изделий;
методом последовательного анализа.
Метод последовательных испытаний
Последовательные испытания на надежность относятся к категории контрольных испытаний и проводятся с целью оценки соответствия фактического уровня надежности изделий требуемому.
Планирование и оценка результатов последовательных испытаний проводят по наработке на отказ (среднему времени безотказной работы) испытываемых изделий.
Суть данного метода состоит в следующем:
Первоначально выдвигается гипотеза Н>1> о годности партии изделий. При этом имеется альтернативная гипотеза Н>2>, в соответствии с которой изделия не годны. В ходе испытаний проверяются данные гипотезы по мере накопления статистического материала.
Получив некоторое количество отказов на определенный момент времени, может быть принято решение:
принять гипотезу Н>1>, отклонив Н>2>;
принять гипотезу Н>2>, отклонив Н>2>;
продолжить эксперимент, если нет достаточных подтверждений Н>1> или Н>2>.
Обычно данную задачу решают графическим путем. Основанием для выбора плана испытаний является:
риск поставщика α;
риск потребителя β;
приемочное значение наработки на отказ Т>0>;
браковочное значение наработки на отказ Т>1>;
В соответствии с ГОСТ 17331-71 определяется отношение Т>0>/Т>1> и по данному отношению по таблицам стандарта определяют параметры:
r>УСЕЧ>., с, d, r>0> и t>Σ>>УСЕЧ>/ Т>0>,
где r>УСЕЧ> - число отказов, при котором заранее планируется прекращение испытаний на надежность.
По результатам данных значений в прямоугольной системе координат строят график.
Рисунок 1 - Графическое изображение плана испытаний
При наличии отказов изделий в процессе испытаний графиком последовательных испытаний является ступенчатая линия 5, сумма отрезков которой, параллельных оси t>Σ>/T>0>, численно равна отношению суммарной наработки изделий в данный момент времени t к значению То, а сумма отказов параллельная оси r, равна числу отказов изделий к моменту t.
При отсутствии отказов изделий в процессе испытаний графиком последовательных испытаний на надежность является прямая линия, совпадающая с осью t>Σ>/T>0>, при этом величина суммарной наработки t>Σ> в процессе испытаний определяется по формуле:
.
(5)
При последовательных испытаниях на надежность с восстановлением работоспособности отказавших изделий или с заменой отказавших изделий новыми, суммарная наработка определяется по формуле:
,
(6)
где t>iв> - длительность восстановления работоспособности i-го из r отказавших изделий.
При последовательных испытаниях без восстановления работоспособности изделий или без замены отказавших новыми
,
(7)
где t>i> - наработка до отказа i-го из r отказавших изделий.
Последовательные испытания на надежность заканчиваются вынесением решения о соответствии надежности партии изделий установленным требованиям, если:
• график достигает линии соответствия, т.е. линии 2, т.е
.
(8)
• если число отказов изделий в процессе испытаний r<r>УСЕЧ>. и t>Σ> > t>Σ>>УСЕЧ>, т.е. график достигает отрезка 4 прямой.
Последовательные испытания заканчиваются вынесением решения о несоответствии надежности партии изделий установленным требованиям, если:
t>Σ>>≤>t>Σ>>БРАКОВ>, т.е. график достигает линии 1;
r=r>УСЕЧ> и t>Σ>< t t>Σ>>УСЕЧ>, т.е. график достигает отрезка 3.
ЛИТЕРАТУРА
Глудкин О.П. Методы и устройства испытания РЭС и ЭВС. – М.: Высш. школа., 2001 – 335 с
Испытания радиоэлектронной, электронно-вычислительной аппаратуры и испытательное оборудование/ под ред. А.И.Коробова М.: Радио и связь, 2002 – 272 с.
Млицкий В.Д., Беглария В.Х., Дубицкий Л.Г. Испытание аппаратуры и средства измерений на воздействие внешних факторов. М.: Машиностроение, 2003 – 567 с
Национальная система сертификации Республики Беларусь. Мн.: Госстандарт, 2007
Федоров В., Сергеев Н., Кондрашин А. Контроль и испытания в проектировании и производстве радиоэлектронных средств – Техносфера, 2005. – 504с.