Підвищення ефективності оцінювання надійності радіоелектронної апаратури з урахуванням особливостей дрейфів параметрів і статистики відмов

Abstract

Дисертаційна робота присвячена розробленню методів прогнозування параметричної надійності (ПН) радіоелектронної апаратури (РЕА) з урахуванням дрейфу її визначальних параметрів (ВП), а також впливу дефектів на неї. Розроблено методи прогнозування ПН для різних характерів дрейфів ВП: метод квантильних зон при квазідетермінованих процесах дрейфів; метод на основі теорії викидів при квазістаціонарному та стаціонарному процесах дрейфів. Досліджено вплив дефектів на надійність, розроблено аналітичну та графічні моделі для наочного відображення та швидкого визначення цього впливу. Проведено експериментальне дослідження працездатності методів прогнозування надійності РЕА та підтверджено їх працездатність. Запропоновано алгоритм та програмний засіб для застосування розроблених методів та методик у загальному процесі оцінювання і забезпечення надійності РЕА. Окремі результати застосовано у виробничому процесі. Диссертация посвящена разработке методов прогнозирования параметрической надежности радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) с учетом дрейфа ее определяющих параметров (ОП), а также влияния дефектов на нее. Разработаны методы прогнозирования параметрической надежности для различных характеров дрейфов ОП. Метод квантильних зон заключается в определении гарантированного времени наработки на отказ по математическому ожиданию и определению периода времени, в течении которого устройство может выходить из строя и возвращаться в рабочее состояние с помощью квантилей при квазидетерминированных процессах дрейфов ОП. Построены аналитические и графические зависимости погрешности гарантированного срока службы от коэффициентов крутизны дрейфа для линейной, квадратичной и кубической аппроксимации экспоненциальной модели дрейфа ОП и проведен анализ возможностей их применения. Метод, базирующийся на основе теории выбросов, заключается в определении количества и длительностей выбросов случайного процесса дрейфа ОП и предназначен для прогнозирования перемежающихся отказов РЭА при квазистационарном и стационарном процессах дрейфов. Построены графические модели характеристик выбросов определяющего параметра за допусковый уровень для разных моделей его дрейфа и проведена качественная оценка работоспособности метода. Проведено исследование влияния дефектов на надежность, разработана аналитическая модель для ее расчета, которая позволяет оценивать влияние допущенной дефектности и вероятности контроля на интенсивность отказов, а, следовательно, является полезной при проведении оптимизации процесса производства. Построены графики и номограмма для наглядного отображения этого влияния и возможности его быстрого определения без использования компьютерных средств. Проведено экспериментальное исследование работоспособности методов прогнозирования надежности РЭА по статистическим данным о дрейфе ОП. Подтверждены работоспособность и эффективность разработанных методов прогнозирования. Время работы, рассчитанное по методу квантильних зон при индивидуальном прогнозировании параметрической надежности кварцевых генераторов с дрейфом частоты, составляет 1,156∙104 ч. и 4,78∙103 ч., что соответствует нормам для устройств такого класса. При групповом прогнозировании методом квантильних зон рассчитанные значения времени наработки на отказ усилителей на основе ОП составляют: по квантильным уровням 5600 ч., а по математическому ожиданию – 26000 ч., что подтверждается отказом одного из усилителей через 6400 ч. Показано соответствие рассчитанных параметров выбросов случайного процесса дрейфа коэффициента усиления усилителя низкой частоты (30 выбросов продолжительностью 1140 ч. за период 8000 ч.) экспериментально полученным данным (28 выбросов продолжительностью 1136 ч. за период 6456 ч.). Работоспособность разработанных методов проверена и подтверждена на этапе первого запуска и приработки РЭА на судоремонтном предприятии «ASABA» в особой климатической зоне (тропический климат, Экваториальная Гвинея). Представлен алгоритм применения разработанных методов и методик в общем процессе обеспечения надежности РЭА. Предложенные шаги позволяют спрогнозировать надежность и, соответственно, начать обеспечивать ее еще до начала производства, рассчитать влияние дефектов на надежность аппаратуры при производстве и уменьшить уровень дефектности или затраты на производство, спрогнозировать параметрическую надежность готового устройства и осуществить коррективы в начале эксплуатации, или же повлиять на этап производства при изготовлении серийной аппаратуры. Для упрощения использования предложенных методов и номограммы разработано программное средство. The thesis is devoted to the development of parametrical reliability (PR) prediction methods of radio electronic apparatus (REA) considering the drift of the defining parameters (DP) and the influence of defects on it. Predicting methods of PR for different characters of DP drift have been developed. There are the quantile zones method for quasi-deterministic DP drift processes; the method based on the theory of emission for quasi-stationary and stationary drift process. The influence of defects on the reliability, namely, on the failure rate has been researched. The analytical model and nomogram for calculating failure rate have been built. The experimental research of capacity of REA reliability prediction methods have been done and it`s performance has been confirmed. Algorithm of using and respective program realization for using of the developed methods and techniques in the overall process of REA reliability ensuring have been proposed.