|
| |
|
Слаботочка Книги четко определенный термин. Отказ может быть полным или частичным, в зависимости от того, до какой степени теряется способность объекта выполнять требуемые функции. Если проследить функционирование определенного объекта во времени до отказа, то можно убедиться, что отказы имеют либо внезапный, либо постепенный характер. Внезапные отказы характеризуются одновременно тем, что они являются полными и случайными. Полными они являются в том смысле, что изменение выходной характеристики объекта столь значительно, что вызывает полную утрату возможности выполнения требуемой функций, а случайность понимается в том смысле, что такие отказы нельзя заранее достоверно предсказать. Например, на системном уровне событие, связанное с резким снижением до нуля коэффициента усиления усилителя, будет внезапным отказом. Авторы не ограничатся рассмотрением только внезапных отказов. Наоборот, в последующих главах будут рассмотрены отказы, связанные с постепенным ухудшением свойств, а также вопросы прогнозирования таких отказов. Будут представлены методы проектирования систем и схем, позволяющие минимизировать вероятности возникновения отказов, связанных с постепенным ухудшением свойств. Отказы, связанные с ухудшением свойств, часто называемые постепенными отказами или отказами из-за изменения (дрейфа) характеристик, требуют дальнейшей классификации (Томпсон и Крон, 1964). хЧожно привести различие между монотонным и немонотонным дрейфом характеристик. Монотонный дрейф характеризуется тем, что выходная переменная непрерывно изменяется в одном и том же направлении, как показано на рис. 2.1. В некоторый момент времени выходная переменная выходит за пределы поля допусков, что и вызывает отказ. На рис. 2.2 отражена ситуация, когда выходные характеристики ансамбля или совокупности объектов, изготовленных одинаковым способом, проявляют склонность к монотонному изменению. Немонотонный дрейф характеризуется положительными и отрицательными изменениями выходной переменной, как показано на рис. 2,3,а. Эти изменения в некотором отношении напоминают броуновское движение. Для электронных систем немонотонный дрейф вызывается процессами, которые можно описать статистически (например, процессами возникновения шума). Определение показателей неудовлетворительного функционирования (в частности, отказа) в случае немонотонного дрейфа характеристик не столь просто, как для моно-  Область допустимых гначеиий  Рис. 2.1. Три примера MOfioTOHHoro кзмеиения .характеристики, в двух из которых происходит отказ. тонного Дрейфа. Конечно, нарушение установленных ограничений в любой момент может, строго говоря, быть классифицировано как отказ. Однако при наличии немонотонного Дрейфа может случиться так, что выходная переменная вернется на короткое время в область приемлемых значений. Таким образом, кратковременное попадание выходной переменной в область неудовлетворительного функционирования может и не причинить заметного вреда качеству процесса функционирования системы. В зависимости от типа системы это последствие дрейфа характеристик можно более правильно определить в терминах величины результирующего ухудшения свойств. В качестве примера рассмотрим некоторую функцию v{f) для измерения совокупного ухудшения свойств, показанную па рис. 2.3,6. Только тогда, когда совокупная величина ухудшения свойств, определяемая этой функцией, превышает некоторый установленный уровень у/, считается, что система функционирует неудовлетворительно. Другие признаки неудовлетворительной работы также возможны в случае немонотонного изменения характеристик. Например, можно использовать область, ограниченную функцией выше или ниже пределов приемлемой работы. Неудовлетворительное функционирование или неудовлетворительное качество выполнения 16 продукции будет наблюдаться тогда, когда эта область превосходит установленную величину. В книге не будут специально рассматриваться случаи немонотонного изменения характеристик, хотя приведенные методы оптимизации в принципе применимы и для этих ситуаций. Фйкт.тснсг шчеииз дыходного пйрвиетрп Область аоттимых  Рис. S.2. Ухудшение выходного параметра во времени для совокупности изделиГг, изготовленных одинаковым методом.  Рис. 2.3. Немонотонный дрейф выходной характеристики (а) и общее время, которое характеристика y{V\ находится в области допустимых изменении (б). (В момент времени t=tpii функционирование изделия становится неудовлетворительным.) Читатель может справедливо заметить, что ему безразлично, какой именно из типов отказов стал причиной выхода объекта из строя; ему важно, чтобы никакой тип отказов не нарушал работу устройства. Читателя интересует вопрос, как нужно разработать проект, чтобы результирующая вероятность безотказной работы была максимальной. Дать исчерпывающий ответ на этот вопрос весьма трудно, и о нем редко можно встретить упоминание в литературе (Беккер и Уорр, 1963). Однако мы вернемся к этому вопросу в § 4.1. Теперь же укажем, что трудность общего ответа на данный вопрос заключается в том, что методы, защищающие от одного типа отказов, обычно способствуют возникновению другого типа отказов, причем следует иметь в виду, что допустимый уровень стоимости устройства устанавливается заранее. 2-897 17 1 2 [3] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 |