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     摘要：本文給出了一種電子系統(tǒng)的貯存可靠性預(yù)計(jì)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(yù)計(jì)；算法

   1 引言

   武器系統(tǒng)中復(fù)雜電子設(shè)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(hù)和檢測(cè)等非工作狀態(tài)。在長(zhǎng)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(shè)備的性能參數(shù)變化，導(dǎo)致系統(tǒng)的功能異常或可靠度降低。

    非工作狀態(tài)是指電子設(shè)備沒(méi)有承受工作應(yīng)力或僅承受低水平工作應(yīng)力下，不起規(guī)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(jù)目前國(guó)際形勢(shì)和電子設(shè)備系統(tǒng)應(yīng)用的需求，電子設(shè)備必須適應(yīng)長(zhǎng)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(duì)長(zhǎng)期貯存、一次使用的電子設(shè)備系統(tǒng)，元器件的貯存可靠性更是非常重要。目前有關(guān)元器件長(zhǎng)期貯存可靠性的考核還沒(méi)有成熟的方法和標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)展貯存可靠性及其評(píng)價(jià)技術(shù)方面的研究，是有重要意義的。

    結(jié)合工程實(shí)際，在研制階段早期對(duì)貯存可靠性預(yù)計(jì)不是很精確的情況下，本文給出一種近似的貯存可靠性預(yù)計(jì)算法。

    2 常用可靠性預(yù)計(jì)方法

   可靠性預(yù)計(jì)方法的選擇，其主要依據(jù)是預(yù)計(jì)方法的適用性。預(yù)計(jì)方法的適用性主要指方法適用的產(chǎn)品類(lèi)型(電子或機(jī)械)、工程研制階段、預(yù)計(jì)的參數(shù)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(duì)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(jié)構(gòu)設(shè)想等粗略的信息，只能用相似產(chǎn)品法等粗略的估計(jì)產(chǎn)品可能達(dá)到的可靠性水平；在初步設(shè)計(jì)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(jì)數(shù)法、專(zhuān)家評(píng)分法等方法進(jìn)行預(yù)計(jì)；而在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，則可以采用故障率預(yù)計(jì)法或應(yīng)力分析法。各種方法的適用范圍如表1所示。
           
                            表1 可靠性預(yù)計(jì)方法的適用范圍 

                   

   3 可靠性數(shù)學(xué)模型

   預(yù)計(jì)出各單元的可靠度后計(jì)算系統(tǒng)的可靠度須知道系統(tǒng)的可靠性數(shù)學(xué)模型。典型可靠性模型中，串聯(lián)、簡(jiǎn)單并聯(lián)、多數(shù)表決、n中取r和旁聯(lián)模型是基本模型，大型復(fù)雜的系統(tǒng)和設(shè)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(dāng)產(chǎn)品組成單元中任一單元的故障均會(huì)導(dǎo)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(shù)學(xué)模型為：
  
             

    式中：n為產(chǎn)品組成單元的個(gè)數(shù)；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(dāng)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(shù)學(xué)模型為：

            

  式中：n為產(chǎn)品組成單元的個(gè)數(shù)；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(shù))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(dāng) r =1時(shí)，該模型為并聯(lián)模型；當(dāng)r = n時(shí)，該模型為串聯(lián)模型。n中取r模型的數(shù)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(dāng)該單元發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)對(duì)運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)故障，用切換裝置接到另一個(gè)單元繼續(xù)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(shù)學(xué)模型為：
 
    
   
   式中： R₁ (t) 為單元單獨(dú)工作到規(guī)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(shù)； R ₂ (  t − t ₁ ) 為單元從 t ₁ 工作到規(guī)定時(shí)間的可靠度。

    4 貯存可靠性近似計(jì)算方法

   貯存任務(wù)剖面內(nèi)系統(tǒng)主要是非工作狀態(tài)失效，為此可以用GJBZ_108A-2006(電子設(shè)備非工作狀態(tài)可靠性預(yù)計(jì)手冊(cè))查閱相關(guān)零部件、元器件的非工作失效率，進(jìn)而計(jì)算出系統(tǒng)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(jì)算系統(tǒng)的貯存可靠度。

   第一步：先用計(jì)算系統(tǒng)中各分系統(tǒng)、組部件、零部件、元器件的工作失效率（參見(jiàn)文中第1節(jié)）；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(jù)實(shí)際調(diào)整。第三步：經(jīng)過(guò)折算后，由近似計(jì)算公式R e t = − 算出各分系統(tǒng)、組部件的貯存可靠度。第四步：系統(tǒng)的可靠性模型算出系統(tǒng)貯存可靠度的預(yù)計(jì)值（參見(jiàn)文中第2節(jié)）。

   5 實(shí)例

   某電子系統(tǒng)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(yīng)力分析法，通過(guò)可靠性預(yù)計(jì)軟件計(jì)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(tǒng)取0.02），進(jìn)而預(yù)計(jì)出貯存可靠度，結(jié)果如表2所示。
                                    
                            表2   系統(tǒng)貯存可靠性預(yù)計(jì)結(jié)果
             
   注：表2中失效率單位為10-6/h。

   6 結(jié)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(yù)計(jì)貯存可靠性，該方法比較符合工程實(shí)際需要，操作性強(qiáng)，有一定參考價(jià)值。

  參考文獻(xiàn)

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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(xiàn)就職于中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一○研究所，主要從事無(wú)源干擾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的研究。   

   摘自《自動(dòng)化博覽》2012年第二期