Анализ надежности конструкции

Анализ надежности конструкции включает в себя целый ряд функций, выполняемых службой надежности. Наиболее важными из них являются анализ конструкции, связанный с прогнозированием надежности, и составление отчета о ходе разработки с точки зрения надежности.

Анализ, связанный с прогнозированием надежности, проводится для оценки потенциальной, внутренне присущей, конструкции надежности. К нему приступают, как только появляются конструктивные варианты. По мере совершенствования конструкции отчетные материалы обновляются. Типичный отчет по анализу и прогнозированию надежности функционального электронного узла на начальном этапе конструирования может содержать следующие разделы.

• 1.

  Введение

  . Во введении дается физическое и функциональное описание устройства. Объясняется практическое применение устройства с использованием графических иллюстраций.

• 2. Сводка основных выводов и рекомендаций. Это одна из основных частей отчета. Целью анализа надежности является определение тех мест конструкции, которые нуждаются в улучшении, и предложение соответствующих корректировочных мер.
• 3. Блок-схема надежности. Схема показывает роль разрабатываемого устройства при функционировании его в составе всей системы, а также основные функции самого устройства. В блоксхеме должны быть отражены все случаи схемного и функционального резервирования.
• 4. Оценка надежности системы. Анализ должен быть направлен на получение количественной оценки надежности устройства. В качестве исходных материалов используются данные о требуемой продолжительности работы устройства, интенсивности износовых отказов, характеристики старения и надежности нестандартных деталей.
• 5. Надежность схемных элементов. В этом разделе отчета указываются источники данных по интенсивностям отказов схемных элементов, приводятся данные для конкретных элементов разрабатываемого устройства и допущения, принятые при оценках интенсивностей отказов элементов. Кроме того, здесь может приводиться информация, необходимая для обоснования выбора типов элементов и режимов их использования, сводка данных об анализе механических и других нагрузок на элементы изделия, описание используемого метода определения надежности элементов одноразового действия, перечни изделий, которые могут работать только в течение определенного календарного времени, указания по методике приработки и тренировки элементов, а также указания по входному контролю элементов внешней поставки.
• 6. Анализ видов отказов. Идентифицируются и описываются все вероятные первичные виды отказов, а также оценивается возможное влияние каждого из них на характеристики системы. Делаются замечания относительно предусмотренных в схеме и конструкции мер, направленных на предупреждение «цепных» отказов, т. е. отказов, которые в свою очередь вызывают новые отказы.
• 7. Анализ надежности в процессе производства. В этом разделе отчета описываются специальные меры и требования, необходимые для сохранения потенциальной надежности изделия в процессе производства. В него включаются требования по проверке чертежей, методы контроля за выполнением требований относительно производственных условий, например поддержания требуемой чистоты помещений, способы проверки выполнения технологических процессов, специальные требования и ограничения, связанные с испытаниями и контролем на разных стадиях производства, а также требования по обращению с изделием и упаковке.
• 8. Анализ ремонтопригодности. В этом разделе приводятся данные о методиках, предназначенных для обнаружения и устранения неисправностей, сведения о доступе к элементам с ограниченным сроком службы, требования к периодичности и объему профилактических осмотров, инструкции по обслуживанию и рекомендации по обеспечению запасными частями и материалами.
• 9. Выводы и рекомендации. В этом разделе приводится сводка всех рекомендаций, содержащихся в других разделах отчета, со ссылками на конкретные параграфы, в которых имеется подробная информация.

Показатель надежности, предварительно рассчитанный для разрабатываемой конструкции, приобретает особую ценность при сравнении различных конструктивных концепций. Часто отчет об анализе и прогнозировании надежности является одним из основных источников описания проекта на ранней стадии конструирования наряду с циклограммами процесса функционирования, схемами, теорией процесса работы, указаниями о выполняемых функциях, прогнозируемыми видами отказов и подобной важной информации. Отчет с изложением материалов анализа и прогнозирования надежности вместе с информацией, заложенной в технической конструкторской документации, являются основными данными для суждения о качестве конструкции. Третьим основным источником данных служат составленные конструктором отчеты о ходе разработки с точки зрения надежности. По комплексным системам анализ конструкции нужно проводить, по крайней мере, три раза (на начальном, промежуточном и окончательном этапах разработки).

Анализ конструктивных вариантов на начальном этапе разработки потенциально влияет на конструкцию, а последующие промежуточные и окончательный анализы имеют относительно меньшее влияние. В случаях когда это возможно, анализ конструкции в отношении надежности должен сочетаться с анализом конструкции с других точек зрения, например технологичности и ремонтопригодности. Это диктуется необходимостью свести к минимуму затраты рабочего времени конструктора и разрешить вопросы, связанные с противоречивыми рекомендациями. Далее приводятся положения отчета о ходе разработки: анализ требований к работе устройства; анализ требований к условиям окружающей среды; разрешение на применение апробированных деталей; анализ схем и прогнозирование надежности; меры по обеспечению виброустойчивости и ударостойкости; меры по обеспечению теплоотвода;

правильное применение неоднородных металлов для сведения к минимуму коррозионных процессов;

правильное применение органических материалов для уменьшения ограничений срока службы;

исследование условий, способствующих образованию участков местного перегрева;

сведение к минимуму требований по регулировкам и подгонкам отдельных устройств при сборке их в систему, а также требований по подгонке параметров элементов в процессе производства;

меры по обеспечению возможности проведения испытаний и контроля;

меры по обеспечению ремонтопригодности; анализ потенциальных видов отказов и их влияния на работоспособность системы.

Таким образом, анализ надежности конструкции представляет собой аналитический метод оценки или предсказания внутренне присущей конструкции надежности путем (в случае электронных устройств) выбора показателей надежности для схемных элементов, оценки влияния облегченных режимов работы, резервирования и других факторов. К анализу надежности конструкции необходимо приступать, как только появляются промежуточные варианты конструкции или разработанные схемы. Материалы анализа должны пересматриваться каждый раз после внесения значительных конструктивных изменений.

Анализ надежности конструкции можно рассматривать как мероприятие по контролю качества выполнения конструкторских работ в целях оценки и определения соответствия разработки основным требованиям и оправдавшим себя принципам и практическим методам конструирования. В этом смысле анализ надежности конструкции связан с качеством проекта (внутренне присущая надежность), как контроль и испытания в процессе производства связаны с качеством изготовления (соответствие конструктивным требованиям) изделия. Высокая внутренне присущая надежность является фундаментальным требованием, предъявляемым к изделиям, которые должны обладать высокой надежностью в эксплуатационных условиях.

К сожалению, конструкция с высокой внутренне присущей надежностью легко теряет заметную часть потенциальной надежности вследствие некачественного контроля конструктивных параметров, небрежного контроля вносимых изменений и использования чертежей и технических условий, в которых содержится неоднозначно истолковываемая информация. Проведенный анализ конструкции передается персоналу технологов и изготовителей, а также аппарату контроля качества, которые должны осуществлять проверку качества и однозначности документации. Эта проверка вместе с постоянной проверкой выпускаемых чертежей, конструктивных изменений и системой авторского контроля за правильностью изготовления разработанной конструкции играет существенную роль в предотвращении ухудшения надежности конструкции, обладающей потенциально высоким уровнем надежности.