Приложение В (справочное). Упрощенный метод оценки MTTF dC

Приложение В
(справочное)

Упрощенный метод
оценки MTTF _dC

В.1 Общие положения

В настоящем приложении описывается метод для расчета MTTF _dC канала.

Для двухканальной архитектуры (категории 3 и 4) предусмотрена формула MTTF _dC для расчета симметричного канала.

Для этих расчетов используется динамическое моделирование, когда обеспечен доступ к базе данных частоты отказов компонентов. Проблемы проектирования, программного обеспечения и изготовления не учитываются.

При рассмотрении причин возникновения отказов некоторых компонентов может представиться возможность исключения отдельных отказов. В этом случае должны быть представлены соответствующие результаты анализа или данные (например, проводник с избыточными показателями).

В.2 Значения MTTF _d компонента

В.2.1 Определение значений MTTF _d компонента

В следующих стандартах/базах данных (см. библиографию) приведены значения MTTF для отдельных компонентов:

- MIL-HDBK-217F;

- SN 29500;

- RDF 2000;

- IEC/TR 62380;

- FIDES Guide 2004.

Для доступа к таким базам данных применяются инструменты программного обеспечения. При извлечении данных конструктор должен определить рабочий цикл и уровень стрессовых нагрузок компонента (температурный, мощностный и т.д.). Для соединителей, контакторов, предохранителей и подобных компонентов особое внимание следует уделить определению рабочего цикла, так как эти компоненты часто оцениваются в количестве циклов (B _10d). Проводники не включаются.

При этом конструктору E/E/PES настоятельно рекомендуется в первую очередь использовать достоверные данные об используемых компонентах, при наличии, и только затем сведения, предоставляемые указанными выше базами данных.

При преобразовании MTTF в MTTF _d применяется общепринятое положение, что 50 % всех отказов опасны. Также можно оценить вид отказа каждого компонента и определить фактический процент опасных отказов.

MTTF _d = MTTF/процент опасных отказов (см. таблицу В.1).

Компоненты не должны эксплуатироваться без учета ограничений, установленных изготовителем.

Если для выбранного компонента данные по MTTF _d отсутствуют, для определения MTTF _d следует использовать один из следующих способов или их комбинацию:

a) практическое доказательство возможности их использования при установленных условиях окружающей среды и эксплуатационных требованиях;

b) испытание;

c) анализ.

При испытаниях электронный компонент подвергается воздействию эксплуатационных условий и условий окружающей среды, для которых он спроектирован, подтверждение его соответствия требованиям верифицируется.

В.2.2 MTTF _d для компонентов из В ₁₀

Для электромеханических компонентов (например, реле, контакторы, переключатели и т.п.) может быть сложно рассчитать среднее время наработки на опасный отказ MTTF _d. Часто изготовители указанных компонентов указывают только среднее число циклов наработки 10 % испытываемых компонентов до наступления отказа (В ₁₀) или до наступления опасного отказа (В _10d). Далее описывается метод для расчета MTTF _d для компонентов с использованием В ₁₀, указанного изготовителем.

Если изготовитель не указал B _10d, в данном случае при преобразовании В ₁₀ в B _10d применяется общепринятое положение, что 50 % всех отказов опасны:

.

(1)

Приблизительное значение MTTF _d рассчитывается по формуле

.

(2)

Для того чтобы рассчитать количество операций n _ор, необходимо сделать ряд предположений, связанных с применением компонента:

,

(3)

где h _op - средняя наработка, ч/день;

d _op - средняя наработка, день/год;

t _cycle - среднее время между началом двух последовательных циклов компонента (например, переключение клапана), с.

В.3 Метод расчета элементов

Общая формула для N компонентов:

,

(4)

где MTTF _dC - для всего канала;

MTTF _di - MTTF _d для каждого компонента канала.

Следует включать только компоненты, которые влияют на функцию, связанную с обеспечением безопасности.

Пример расчета MTTF _dC приведен в таблице В.1.

Таблица В.1 - Пример расчета MTTF _dC печатной платы

Номер элемента	Описание элемента	MTTF i (из базы данных), год	Опасные отказы, %	MTTF di, год	1/MTTF di, 1/год	Количество элементов	Всего
1	Транзистор, биполярный, маломощный	1 142	50	2 284	0,000 438	2	0,000 876
2	Резистор, пленочный, угольный	1 1416	50	22 832	0,000 043 8	5	0,000 219
3	Конденсатор, эталонный, несиловой	5 708	50	11 416	0,000 087 6	4	0,000 350
4	Реле (данные получены от изготовителя)	1 256	30	4 187	0,000 239	4	0,000 956
5	Контактор	32	20	160	0,006 25	1	0,006 25
(1/MTTF di)							0,008 65
MTTF dC = 1/(1/MTTF di), год							115,6

По примеру, приведенному в таблице В.1, MTTF _dC получается 115,6 лет.

В.4 Расчет симметричного MTTF _dC для двухканальных архитектур

Для расчета симметричного MTTF _dC для систем с двухканальной архитектурой (категории 3 и 4) используется следующая формула:

,

(5)

где MTTF _dC1 и MTTF _dC2 - значения для двух разных резервных (избыточных) каналов.