摘要：本文給出了一種電子系統的貯存可靠性預計的算法，并通過(guò)實(shí)例說(shuō)明了算法的步驟。

   關(guān)鍵詞：貯存可靠性；預計；算法

   1 引言

   武器系統中復雜電子設備造價(jià)昂貴，從批產(chǎn)到使用大部分時(shí)間處于貯存、維護和檢測等非工作狀態(tài)。在長(cháng)期貯存過(guò)程中會(huì )受到來(lái)自周?chē)母鞣N環(huán)境的影響，從而引起設備的性能參數變化，導致系統的功能異?；蚩煽慷冉档?。

    非工作狀態(tài)是指電子設備沒(méi)有承受工作應力或僅承受低水平工作應力下，不起規定功能作用的狀態(tài)，貯存是廣義非工作狀態(tài)中最基本的類(lèi)型。依據目前國際形勢和電子設備系統應用的需求，電子設備必須適應長(cháng)期貯存、隨時(shí)可用和能用的特點(diǎn)，因此迫切要求元器件能夠滿(mǎn)足最少貯存壽命。尤其對長(cháng)期貯存、一次使用的電子設備系統，元器件的貯存可靠性更是非常重要。目前有關(guān)元器件長(cháng)期貯存可靠性的考核還沒(méi)有成熟的方法和標準，開(kāi)展貯存可靠性及其評價(jià)技術(shù)方面的研究，是有重要意義的。

    結合工程實(shí)際，在研制階段早期對貯存可靠性預計不是很精確的情況下，本文給出一種近似的貯存可靠性預計算法。

    2 常用可靠性預計方法

   可靠性預計方法的選擇，其主要依據是預計方法的適用性。預計方法的適用性主要指方法適用的產(chǎn)品類(lèi)型(電子或機械)、工程研制階段、預計的參數類(lèi)型(基本可靠性或任務(wù)可靠性)、方法的精確程度和所要求的信息量。例如，對于電子產(chǎn)品，在方案論證階段，只有產(chǎn)品的總體情況、功能要求和結構設想等粗略的信息，只能用相似產(chǎn)品法等粗略的估計產(chǎn)品可能達到的可靠性水平；在初步設計階段，已有了產(chǎn)品的工程圖或草圖，產(chǎn)品的組成已基本確定，可用元器件計數法、專(zhuān)家評分法等方法進(jìn)行預計；而在詳細設計階段，則可以采用故障率預計法或應力分析法。各種方法的適用范圍如表1所示。
           
                            表1 可靠性預計方法的適用范圍 

                   

   3 可靠性數學(xué)模型

   預計出各單元的可靠度后計算系統的可靠度須知道系統的可靠性數學(xué)模型。典型可靠性模型中，串聯(lián)、簡(jiǎn)單并聯(lián)、多數表決、n中取r和旁聯(lián)模型是基本模型，大型復雜的系統和設備用到的混聯(lián)模型是由這幾種基本模型組合而成的。

   （1） 串聯(lián)模型

   當產(chǎn)品組成單元中任一單元的故障均會(huì )導致產(chǎn)品故障或分析產(chǎn)品的基本可靠性時(shí)，所建立的可靠性模型即是串聯(lián)模型。

   串聯(lián)模型的數學(xué)模型為：
  
             

    式中：n為產(chǎn)品組成單元的個(gè)數；R_i(t) 為各組成單元的可靠度。

   （2） 并聯(lián)模型

    在組成產(chǎn)品的所有單元中，只要有一個(gè)單元能正常工作，產(chǎn)品就能工作，或當組成產(chǎn)品的所有單元都故障時(shí)，產(chǎn)品才發(fā)生故障，所建立的可靠性模型為并聯(lián)模型。

    并聯(lián)模型的數學(xué)模型為：

            

  式中：n為產(chǎn)品組成單元的個(gè)數；R_i (t) 為各組成單元的可靠度。

   （3）n中取r模型

   由n個(gè)單元組成的產(chǎn)品，如果只要有r(r取1到n的整數)個(gè)單元能正常工作，則產(chǎn)品就能正常工作，此時(shí)建立的模型即為n中取r模型，記為(G) nr 。當 r =1時(shí)，該模型為并聯(lián)模型；當r = n時(shí)，該模型為串聯(lián)模型。n中取r模型的數學(xué)模型為：
  
        

  式中：R為各單元的可靠度。

    （4） 旁聯(lián)模型

    在組成產(chǎn)品的單元中，只有一個(gè)單元工作，當該單元發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)對運行狀況的實(shí)時(shí)監測發(fā)現故障，用切換裝置接到另一個(gè)單元繼續工作，在這種情況下所建立的可靠性模型即為旁聯(lián)模型。該模型也稱(chēng)冷貯備模型。其數學(xué)模型為：
 
    
   
   式中： R₁ (t) 為單元單獨工作到規定時(shí)間的可靠度；R _D  為切換裝置的可靠度；f₁(t₁ )  為單元工作到 t ₁時(shí)刻的失效密度函數； R ₂ (  t − t ₁ ) 為單元從 t ₁ 工作到規定時(shí)間的可靠度。

    4 貯存可靠性近似計算方法

   貯存任務(wù)剖面內系統主要是非工作狀態(tài)失效，為此可以用GJBZ_108A-2006(電子設備非工作狀態(tài)可靠性預計手冊)查閱相關(guān)零部件、元器件的非工作失效率，進(jìn)而計算出系統的貯存可靠度；工程上方便起見(jiàn)，也可以采取下述折算方法近似計算系統的貯存可靠度。

   第一步：先用計算系統中各分系統、組部件、零部件、元器件的工作失效率（參見(jiàn)文中第1節）；第二步：再折算出非工作失效率，一般取工作失效率的0.01倍～0.1倍，保守起見(jiàn)取0.1倍，可據實(shí)際調整。第三步：經(jīng)過(guò)折算后，由近似計算公式R e t = − 算出各分系統、組部件的貯存可靠度。第四步：系統的可靠性模型算出系統貯存可靠度的預計值（參見(jiàn)文中第2節）。

   5 實(shí)例

   某電子系統由四個(gè)組件串聯(lián)組成，分別記為組件A、B、C、D，貯存時(shí)間是4年，即35040小時(shí)，環(huán)境為良好地面(GBGC)，環(huán)境溫度20℃。采用應力分析法，通過(guò)可靠性預計軟件計算工作失效率，按上述方法折算出非工作失效率（此處折算系統取0.02），進(jìn)而預計出貯存可靠度，結果如表2所示。
                                    
                            表2   系統貯存可靠性預計結果
             
   注：表2中失效率單位為10-6/h。

   6 結論

  本文通過(guò)工作失效率折算非工作失效率的方法近似預計貯存可靠性，該方法比較符合工程實(shí)際需要，操作性強，有一定參考價(jià)值。

  參考文獻

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   屈進(jìn)軍（1978-）

    男，湖北恩施人，畢業(yè)于華中理工大學(xué)，現就職于中國船舶重工集團公司第七一○研究所，主要從事無(wú)源干擾控制系統設計方面的研究。   

   摘自《自動(dòng)化博覽》2012年第二期