Контрольные и определительные испытания на ремонтопригодность

Для определения комплексных показателей надёжности ремонтируемых изделий (коэффициента готовности, коэффициента оперативной готовности коэффициента технического использования и др.) требуется знание численного значения средней продолжительности ремонта Т _Р, равного среднему времени восстановления Т _В при ремонте. Зная среднее время восстановления, легко определить остальные показатели ремонтопригодности: вероятность восстановления, гамма-процентное время восстановления, интенсивность восстановления, средняя трудоёмкость восстановления. Поэтому при испытаниях на ремонтопригодность достаточно определить численное значение средней продолжительности ремонта Т _Р, а остальные вышеупомянутые показатели найти расчётным путём.

Методы и планы контроля надёжности, рассмотренные в предыдущих разделах, применяют и для испытаний на ремонтопригодность (РП). При этом под отрицательным исходом наб­людений следует понимать события, когда продолжительность восстановления превышает заданную. Испытания изделий на РП заключаются в выполнении на испытуемых образцах операций технического обслуживания (ТО) и ремонтов в соответст­вии с требованиями эксплуатационной и ремонтной документации, регистрации значений всех величин, необходимых для определения и контроля показателей РП и оценки совершенства указанной документации по полноте и порядку из­ложения.

Цели испытаний на РП:

- определение значений количественных показателей РП;

- контроль соответствия требованиям по РП, заданным в нормативно-техни­ческой документации (НТД) на изделия;

- выявление конструктивных недостатков, снижающихРП и разработка мероприятий по их устранению;

- оценка полноты и качества эксплуатационной и ремонтной документации;

- выявление схемно-конструктивных недостатков, снижающих уровеньРП, и разработка рекомендаций по их устранению.

Испытания на РП проводят, как правило, экспериментальными методами, но иногда и расчетно-экспериментальными методами (РЭМ). Возможность использования априорной информации для кон­троля показателей РП и ее источники должны быть согласованы до начала контроля и указаны в программе (методике) испытаний.

При испытании изделий на РП применяют методы:

- испытания с возникающей необходимостью восстановления;

- испытания с моделированием отказов;

- комбинированные испытания.

Метод испытания на ремонтопригодность с возникающей необходи­мостью восстановления заключается в том, что изделия подвергают нормаль­ным или ускоренным испытаниям на безотказность и долговечность в условиях и объеме, установленных программой испытаний, а необходимую для оценки ремонтопригодности информацию получают при выполнении операции техничес­кого обслуживания и плановых ремонтов, предусмотренных эксплуатационной и ремонтной документацией, а также неплановых ремонтов по выявлению и уст­ранению отказов и повреждений, возникающих в процессе испытаний.

Метод испытания на РП с моделированием отказов заключается в том, что отказы изделия имитируют или преднамеренно создают в соответствии с программой испытаний, а информацию получают при выполнении операции техничес­кого обслуживания и плановых ремонтов.

Метод комбинированных испытаний на РП заключается в использова­нии перечисленных выше методов в любом их сочетании, установленном в ме­тодиках испытаний. При контроле РП используют данные хронометрических наблюдений за выполнением всех операции по ремонту изделий, данные о затратах времени, труда и средств, установленные при проведе­нии подобных операций на аналогах или прототипах и результаты анализа выявленных конструктивных недостатков, ухудшаю­щих РП, и принятых по ним мероприятий [20].

Основные формулы и примеры расчёта ремонтопригодности по результатам испытания на ремонтопригодность приведены в [4].

Наиболее точная формула для определения среднего времени ремонта имеет вид:

(6.8)

где m число групп элементов в аппаратуре; Т _{р i} – активное время ремонта при отказе элемента i –ой группы. Это время слагается из среднего время поиска неисправного элемента t _{0 i}, среднего времени замены элемента t _{з i} и среднего времени проверки исправности аппаратуры после замены отказавшего элемента t _{пр i} :

Т _{р i} = t _{0 i} + t _{з i} + t _{пр i} ; (6.9)

q _i - условная вероятность появления отказа элементов i –группы при простейшем потоке отказов:

(6.10)

где λ_i – интенсивность отказов элементов i –ой группы.

Метод расчета оценок времени ремонта по точности и достоверности зависит от закона распределения времени ремонта. Как правило, это распределение экспоненциальное или Эрланга. Обычно среднюю продолжительность ремонта при испытаниях на РП определяют не по по формуле (6.8), а по формуле:

(6.11)

где T _{p i} – среднее время ремонта при i –ом отказе, n –число отказов.

Эта формула менее точна, чем формула (6.8), т.к. в ней все отказы считают равновероятными. Если аппаратура модульного типа и ремонт производят заменой модуля, то закон распределения времени ремонта экспоненциальный:

f (t _Р)=(1 / Т_Р) × ехр (- t _Р / Т _Р), (6.12)

При экспоненциальном распределении верхнюю границу T _pв и нижнюю T _pн границу времени ремонта находят из выражений:

T _pн = T _p · r ₂, (6.13)

T _pв = T _p · r ₁. (6.14)

Коэффициенты r ₁ и r ₂, связанные с квантилями распределения c² Пирсона, можно определить из таблицы 6.4 в зависимости от значений числа отказов n и доверительной вероятности Р (Î).

Таблица 6.4 - Значение коэффициентов r ₁ и r ₂

n	Вероятность Р (Î)
r 1	r 2
0.99	0.95	0.9	0.8	0.99	0.95	0.9	0.8
	13.5	5.63	3.77	2.42	0.30	0.42	0.51	0.67
	4.35	2.93	2.29	1.74	0.40	0.52	0.60	0.73
	3.36	2.29	1.90	1.54	0.46	0.57	0.65	0.76
	2.75	2.01	1.72	1.43	0.50	0.61	0.60	0.78
	2.42	1.83	1.61	1.37	0.53	0.64	0.70	0.80
	2.01	1.62	1.46	1.28	0.59	0.68	0.74	0.83
	1.81	1.51	1.37	1.24	0.63	0.72	0.77	0.85
	1.43	1.28	1.21	1.14	0.74	0.80	0.84	0.89
	1.28	1.19	1.14	1.09	0.80	0.86	0.88	0.92

Пример 6.4 [4].

Из-за возникших в системе n = 10 отказов на восстановления работоспособности было затрачено 20 часов. Определить доверительный интервал средней продолжительности ремонта Т _р с доверительной вероятностью Р (Î) = 0.95 при экспоненциальном распределении времени ремонта.

Решение:

а) по формуле (6.11) определяем среднюю продолжительность ремонта

= 20 / 10 =2 ч;

б) по таблице 6.4 определяем при числе отказов n = 10 и доверительной вероятности Р (Î) = 0.95 коэффициенты r ₁ = 1.83 и r ₂ = 0.64, а затем по формулам (6.13) и (6.14) определяем доверительные границы и интервал I Î изменения Т _р:

T _pн = T _p· r ₂ = 2 · 0.64 = 1.28 ч;

T _pв = T _p· r ₁ = 2 · 1.83 = 3.66 ч;

I Î = 1.28 ¸ 3.66 ч.

При поиске отказов вручную время текущего ремонта, как правило, распределено по закону Эрланга:

f (t _Р) = (4 × t _Р / Т _Р²) × ехр(-2× t _Р / Т _Р). (6.15)

При распределении Эрланга:

T _pн = T _p / d ₂; (6.16)

T _pв = T _p / d ₁. (6.17)

Значение коэффициентов d ₁ и d ₂ можно определить из таблицы 6.5 в зависимости от значений числа отказов n и доверительной вероятности Р (Î).

Таблица 6.5 - Значение коэффициентов d ₁ и d ₂

N	Вероятность Р (Î)
d 1	d 2
0.99	0.95	0.9	0. 8	0.99	0.95	0. 9	0. 8
	0.362	0.500	0.581	0.700	2.00	1.64	1. 47	1. 28
	0.464	0.620	0.688	0.785	1.66	1.43	1. 34	1. 20
	0.473	0.650	0.713	0.813	1.53	1.35	1. 29	1. 19
	0.570	0.700	0.766	0.850	1.43	1. 30	1. 23	1. 15
	0.629	0.740	0.800	0.870	1.37	1. 26	1. 20	1. 13
	0.697	0.788	0.835	0.892	1.30	1. 22	1. 16	1. 11
	0.765	0.830	0.870	0.916	1.23	1. 17	1. 13	1. 08
	0.835	0.880	0.910	0.940	1.16	1. 12	1. 09	1. 06

Пример 6.5 [4].

При эксплуатации устройства было зарегистрировано n = 30 отказов. Распределение отказов по группам элементов и время, затраченное на ремонт, приведены в таблице 6.6. Найти среднее время ремонта устройства и доверительный интервал при Р (Î) = 0.9 и распределение времени ремонта по закону Эрланга.

Таблица 6.6 - Распределение отказов по группам элементов и время, затраченное на ремонт

Группы элементов	Количество отказов по группе ni	Вес отказов по группе qi = ni / n	Время ремонта T p i, мин	Суммарное время ремонта по группе Тå i, мин
Полупроводниковые приборы		0.2	80; 59; 108; 45; 73; 91
ЭВП		0.333	56; 36; 44; 42; 33; 32; 23; 75; 61; 28
Микромодули		0.14	26; 34; 19; 23
Резисторы и конденсаторы		0.23	60; 73; 91; 58; 44; 82; 54
Прочие элементы		0.1	125; 133; 108

Решение:

а) по формуле (6.11)

определяем среднее время ремонта для полупроводниковых приборов

Т _{Р 1} = (80 + 59 + 108 + 45 + 73 + 91) / 6 = 76 мин.,

для ЭВП

Т _{Р 2} = 430 / 10 = 43 мин.,

для микромодулей

Т _{Р 3} = 102 / 4 = 25.5 мин.,

для резисторов и конденсаторов

Т _{Р 4} = 462 / 7 = 66 мин.,

для прочих элементов

Т _{Р 5} = 366 / 3 = 122 мин.

б) по формуле (6.8) рассчитаем среднее время ремонта устройства

где T _{p i} – среднее время ремонта элементов i –ой группы; q_i = n_i / n -условная вероятность появления отказа элементов i –группы (вес отказов по группе).

Подставляя числовые данные, получим

T _p = (76·0.2 + 43·0.33 + 25.5·0.14 + 66·0.23 + 122·0.1)» 60 мин.

в) по таблице 6.5 при числе отказов n = 30 и доверительной вероятности Р Î = 0.9 находим коэффициенты d ₁ = 0.835 и d ₂ = 1.22 и с учётом формул (6.16) и (6.17) определяем нижнюю и верхнюю доверительные границы времени ремонта и интервал I Î изменения Т _р:

T _pн = T _p / d ₂ = 60 / 1.22 = 51.5 мин.,

T _pв = T _p / d ₁ = 60 / 0.835 = 71.85 мин.,

I Î = 51.5 ¸ 71.85 мин.