《自动化博览》

     摘要：本文给出了一种电子系统的贮存可靠性预计的算法，并通过实例说明了算法的步骤。

   关键词：贮存可靠性；预计；算法

   1 引言

   武器系统中复杂电子设备造价昂贵，从批产到使用大部分时间处于贮存、维护和检测等非工作状态。在长期贮存过程中会受到来自周围的各种环境的影响，从而引起设备的性能参数变化，导致系统的功能异常或可靠度降低。

    非工作状态是指电子设备没有承受工作应力或仅承受低水平工作应力下，不起规定功能作用的状态，贮存是广义非工作状态中最基本的类型。依据目前国际形势和电子设备系统应用的需求，电子设备必须适应长期贮存、随时可用和能用的特点，因此迫切要求元器件能够满足最少贮存寿命。尤其对长期贮存、一次使用的电子设备系统，元器件的贮存可靠性更是非常重要。目前有关元器件长期贮存可靠性的考核还没有成熟的方法和标准，开展贮存可靠性及其评价技术方面的研究，是有重要意义的。

    结合工程实际，在研制阶段早期对贮存可靠性预计不是很精确的情况下，本文给出一种近似的贮存可靠性预计算法。

    2 常用可靠性预计方法

   可靠性预计方法的选择，其主要依据是预计方法的适用性。预计方法的适用性主要指方法适用的产品类型(电子或机械)、工程研制阶段、预计的参数类型(基本可靠性或任务可靠性)、方法的精确程度和所要求的信息量。例如，对于电子产品，在方案论证阶段，只有产品的总体情况、功能要求和结构设想等粗略的信息，只能用相似产品法等粗略的估计产品可能达到的可靠性水平；在初步设计阶段，已有了产品的工程图或草图，产品的组成已基本确定，可用元器件计数法、专家评分法等方法进行预计；而在详细设计阶段，则可以采用故障率预计法或应力分析法。各种方法的适用范围如表1所示。
           
                            表1 可靠性预计方法的适用范围 

                   

   3 可靠性数学模型

   预计出各单元的可靠度后计算系统的可靠度须知道系统的可靠性数学模型。典型可靠性模型中，串联、简单并联、多数表决、n中取r和旁联模型是基本模型，大型复杂的系统和设备用到的混联模型是由这几种基本模型组合而成的。

   （1） 串联模型

   当产品组成单元中任一单元的故障均会导致产品故障或分析产品的基本可靠性时，所建立的可靠性模型即是串联模型。

   串联模型的数学模型为：
  
             

    式中：n为产品组成单元的个数；R_i(t) 为各组成单元的可靠度。

   （2） 并联模型

    在组成产品的所有单元中，只要有一个单元能正常工作，产品就能工作，或当组成产品的所有单元都故障时，产品才发生故障，所建立的可靠性模型为并联模型。

    并联模型的数学模型为：

            

  式中：n为产品组成单元的个数；R_i (t) 为各组成单元的可靠度。

   （3）n中取r模型

   由n个单元组成的产品，如果只要有r(r取1到n的整数)个单元能正常工作，则产品就能正常工作，此时建立的模型即为n中取r模型，记为(G) nr 。当 r =1时，该模型为并联模型；当r = n时，该模型为串联模型。n中取r模型的数学模型为：
  
        

  式中：R为各单元的可靠度。

    （4） 旁联模型

    在组成产品的单元中，只有一个单元工作，当该单元发生故障时，通过对运行状况的实时监测发现故障，用切换装置接到另一个单元继续工作，在这种情况下所建立的可靠性模型即为旁联模型。该模型也称冷贮备模型。其数学模型为：
 
    
   
   式中： R₁ (t) 为单元单独工作到规定时间的可靠度；R _D  为切换装置的可靠度；f₁(t₁ )  为单元工作到 t ₁时刻的失效密度函数； R ₂ (  t − t ₁ ) 为单元从 t ₁ 工作到规定时间的可靠度。

    4 贮存可靠性近似计算方法

   贮存任务剖面内系统主要是非工作状态失效，为此可以用GJBZ_108A-2006(电子设备非工作状态可靠性预计手册)查阅相关零部件、元器件的非工作失效率，进而计算出系统的贮存可靠度；工程上方便起见，也可以采取下述折算方法近似计算系统的贮存可靠度。

   第一步：先用计算系统中各分系统、组部件、零部件、元器件的工作失效率（参见文中第1节）；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，保守起见取0.1倍，可据实际调整。第三步：经过折算后，由近似计算公式R e t = − 算出各分系统、组部件的贮存可靠度。第四步：系统的可靠性模型算出系统贮存可靠度的预计值（参见文中第2节）。

   5 实例

   某电子系统由四个组件串联组成，分别记为组件A、B、C、D，贮存时间是4年，即35040小时，环境为良好地面(GBGC)，环境温度20℃。采用应力分析法，通过可靠性预计软件计算工作失效率，按上述方法折算出非工作失效率（此处折算系统取0.02），进而预计出贮存可靠度，结果如表2所示。
                                    
                            表2   系统贮存可靠性预计结果
             
   注：表2中失效率单位为10-6/h。

   6 结论

  本文通过工作失效率折算非工作失效率的方法近似预计贮存可靠性，该方法比较符合工程实际需要，操作性强，有一定参考价值。

  参考文献

   [1]赵河明,徐建军,周春桂.基于BP神经网络的引信贮存可靠性预计[J].测试技术学,2005,(19):95-97.

   [2]章国栋,陆廷孝,屠庆慈等.系统可靠性与维修性的分析与设计[M].北京:北京航天航空大学出版社,1990.

   [3]单鑫,董文洪,曹阳.导弹设备贮存可靠性灰色预计模型[J].弹箭与制导学报,2007,(1):308-310.

   [4]杨丹,恩云飞,黄云.电子元器件的贮存可靠性及评价技术[Z].中国电子学会可靠性分会第十二届学术年会,2004,287-292.

   屈进军（1978-）

    男，湖北恩施人，毕业于华中理工大学，现就职于中国船舶重工集团公司第七一○研究所，主要从事无源干扰控制系统设计方面的研究。   

   摘自《自动化博览》2012年第二期