проведения испытаний на надежность, позволяющих определить значения параметров надежности по установленной методике с целью оценки их соответствия требованиям ТУ. Как указывалось ранее, одним из источников информации о работоспособности и надежности приборов являются лабораторные испытания, имитирующие внешние воздействия, соответствующие реальным условиям эксплуатации. Поэтому разработка программы испытаний (ПИ) на надежность и методика их проведения являются ответственным мероприятием.
Основной целью программы испытаний является получение данных для, введения необходимых изменений в конструкцию, обеспечивающих повышение качества аппаратуры, а также получение оценки фактической надежности прибора и системы.
Когда необходимо получить справочные данные о количественных показателях надежности и об их зависимости от времени и степени жесткости воздействующих факторов, производят специальные испытания на надежность, получившие название определительных. Точность оценки показателей надежности зависит от объема испытаний (количества испытываемых образцов и продолжительности испытаний). При разработке программы испытаний необходимо учитывать, в каком виде желательно получить результат испытаний: либо в виде случайного события – положительный исход или отказ, либо в виде количественной величины, характеризующей определенные электрические параметры прибора. Также необходимо учитывать, является ли испытываемая аппаратура однократного или многократного действия.
В основу разработки программы испытаний должны быть положены вероятностные и статистические методы, позволяющие обеспечить научно обоснованное планирование испытаний и оценку их результатов. Для определения количества испытываемых образцов и продолжительности испытаний необходимо знание законов распределения
56
отказов. Принято считать, что для сложной аппаратуры многократного действия внезапные и постепенные отказы следуют экспоненциальному закону распределения, а для аппаратуры однократного действия биноминальному закону.
При разработке программы испытаний необходимо исходить из классификации изделий по функциональноконструктивному признаку, в соответствии с которым все изделия делятся на классы деталей, узлов, приборов, комплектов и систем. С точки зрения испытаний указанные классы изделий можно объединить в две группы: I или низшая группа, объединяющая изделия, не имеющие самостоятельного эксплуатационного назначения (детали, узлы, блоки), и II или высшая, группа, объединяющая изделия, имеющие самостоятельное эксплуатационное назначение - это приборы (радиоприемники, телевизоры и т. п.) и системы (установки, станции и т. д.).
Решение вопроса о том, подвергать ли испытаниям изделия низшей или высшей группы, принимается конкретно для каждого случая.
Испытания изделий низшей группы требуют применения более простой, дешевой и менее габаритной испытательной аппаратуры, а также позволяют более быстро обнаружить слабые места изделий, так как на результаты испытаний не оказывают влияния другие взаимодействующие с ним элементы приборы. При этом возможно более быстрое принятие необходимых мер по усовершенствованию этих изделий и устранению обнаруженных неисправностей до момента окончания проектирования и изготовления всей системы.
В ряде случаев возможно использование для испытаний уже имеющейся контрольно-измерительной аппаратуры, предназначенной для испытаний идентичных изделий.
Испытания высшей группы изделий обеспечивают получение результатов учитывающих возможные взаимодействия различных блоков и частей прибора при меньшем объеме работ, так как для испытаний требуется
57
меньшее время и число образцов. Однако при выборе группы изделий для испытаний следует учитывать, что вероятность безотказной работы сложной системы равна произведению вероятностей безотказной работы ее элементов:
|
N |
|
Pc P1P2 ...PN |
P, |
(1.22) |
i 1
где Pi – вероятность безотказной работы i-го элемента; N – число элементов системы.
Отсюда следует, что для получения большого значения вероятности безотказной работы системы необходимо, чтобы входящие в нее элементы имели значительно более высокую вероятность безотказной работы. Таким образом, получение при испытаниях устойчивых значений P1, Р2, ..., PN изделий низшей группы приводит к необходимости увеличения числа испытуемых изделий, а также продолжительности испытаний.
Решив вопрос об объекте испытаний, разрабатывают программу испытаний, которая должна предусматривать: 1) количество испытываемых изделий; 2) общую продолжительность испытаний и продолжительность испытаний при различных внешних воздействиях; 3) периодичность проведения испытаний; 4) состав и последовательность испытаний на внешние воздействия; 5) параметры испытательных режимов; 6) пределы изменения питающих напряжений и продолжительность работы изделий при этих напряжениях.
Периодичность проведения испытаний изделий зависит от того, к какой группе оно принадлежит. Периодичность проведения испытаний низшей группы обычно меньше, чем у высшей группы, но в обоих случаях она зависит от вида производства и количества изделий, выпускаемых за контролируемый период. Периодичность испытаний следует указывать в ТУ на изделие. К примеру, периодичность испытаний радиоизмерительных приборов определяется при
58
серийном производстве 3 – 5 годами, а для вновь внедряемых 1 – 2 годами. Отбор изделий для испытаний производится в порядке, предусмотренном ТУ из числа прошедших приемосдаточные испытания.
Состав и последовательность испытаний на внешние воздействия находятся в зависимости от условий эксплуатации и хранения. Очевидно, что не все внешние воздействия возможно имитировать, и они не всегда могут быть приложены совместно, как это бывает в реальных условиях. Поэтому необходимо установить, каким внешним воздействиям и в каких комбинациях должна подвергаться аппаратура, каков уровень их воздействия (целесообразно, чтобы он несколько превышал реальные воздействия), периодичность и последовательность смены указанных воздействий, продолжительность работы аппаратуры в различных режимах.
При определении последовательности испытаний следует исключать случаи, когда одни и те же изделия будут последовательно подвергаться различным уровням внешних воздействий, вызывающим необратимые ухудшения параметров, что затрудняет определение причины возникновения отказа. В ряде случаев может предусматриваться проведение на некоторых изделиях ускоренных или граничных испытаний, а иногда проведение испытаний в эксплуатационных условиях.
При определении состава испытаний необходимо учитывать возможности моделирования условий испытаний: наличие испытательных средств, расходы, связанные с проведением испытаний, наличие квалифицированного состава испытателей и т. д.
Параметры испытательных режимов устанавливают в соответствии с действующими ГОСТ, нормалями и техническими условиями на испытываемое изделие. Следует отметить, что на практике пользуются тремя видами норм на параметры. Предельные нормы, на которые рассчитывают изделия, приводятся в техническом отчете и по ним
59
испытания не производятся. Испытательные нормы, которые указывают в ТУ, отличаются от предельных на величину производственного допуска и по ним производят испытания в процессе производства. Эксплуатационные нормы, ниже испытательных указываются в ТУ, и только в пределах этих норм разрешается эксплуатация изделий. По этим нормам производятся испытания в процессе эксплуатации.
К программе испытаний должна прилагаться методика их проведения. При разработке методик проведения испытаний необходимо указывать, как должны производиться измерения, чтобы результаты были наиболее надежны и показательны.
В процессе проведения испытаний нужно вести учет и анализ отказов. При этом необходимо выяснить, чем объясняются отступления экспериментальных данных и характеристик от ожидаемых на основании теоретических расчетов. По результатам испытаний определяют предусмотренные в ТУ параметры прибора, количественные характеристики надежности, оценивают их соответствие заданным и разрабатывают рекомендации по их повышению. Все материалы по проведенным испытаниям оформляют в виде отчета, который должен содержать: программу и методику испытаний, и протокол испытаний с приложением.
Примерная форма протокола с характеристикой содержания его разделов приводится ниже.
Протокол испытаний (наименование объекта) I. Объект испытаний:
Наименование объекта. Чертежный номер (шифр). Заводской номер.
Дата выпуска.
II. Цель испытаний:
1.Определение соответствия прибора и системы установленным в ТУ требованиям.
2.Определение количественных характеристик надежности и установление их соответствия заданным
60