Надёжность технических систем (группа 283221)

ПРОГРАММА, РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
И КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ
по дисциплине
«НАДЁЖНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ»
Осенний семестр 2015-2016 учебного года
Специальность 1-39 03 01 «Электронные системы безопасности»
(группа 283221)
Программа учебной дисциплины
ВВЕДЕНИЕ
Проблема надёжности электронных устройств и систем обеспечения
безопасности, её возникновение и сущность. Цель и задачи учебной
дисциплины, её место и значение в подготовке специалиста. Рекомендации
по использованию литературных источников и по технологии изучения
дисциплины.
Раздел 1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАДЁЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ
ИЗДЕЛИЙ
Тема 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ТЕОРИИ НАДЁЖНОСТИ
Основные понятия и определения, используемые в теории и практике
надёжности технических изделий. Надёжность и её составляющие:
безотказность, ремонтопригодность, долговечность, сохраняемость. Отказы и
их классификация. Причины отказов электронных устройств. Законы
распределения времени до отказа (наработки до отказа) и времени
восстановления
изделий
радиоэлектроники,
электромеханики
и
приборостроения. Характеристика экспоненциального распределения и
закона Вейбулла. Схемы соединения элементов в электронных устройствах и
системах с точки зрения надёжности. Системы со сложной структурой.
Тема 2. ПОКАЗАТЕЛИ НАДЁЖНОСТИ НЕВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ
И ВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ
Составные части технических объектов с точки зрения задания
требований к надёжности: системы, подсистемы (устройства), элементы.
Показатели надёжности невосстанавливаемых и восстанавливаемых
устройств и систем. Группы показателей надёжности устройств и систем.
Показатели безотказности. Экспоненциальный закон надёжности. λхарактеристика устройств. Показатели ремонтопригодности. Показатели
долговечности. Ресурс и срок службы. Предельное состояние изделий,
критерии предельных состояний. Технико-экономические показатели
технических изделий и систем, связанные с долговечностью. Комплексные
показатели надёжности. Эксплуатационные коэффициенты надёжности.
Раздел 2. НАДЁЖНОСТЬ ЭЛЕКТРОННЫХ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
КОМПОНЕНТОВ ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ
Тема 3. ХАРАКТЕРИСТИКА НАДЁЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ
УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ
Интенсивность отказов как основная характеристика безотказности
элементов изделий радиоэлектроники, электромеханики и приборостроения.
Определение интенсивности отказов: расчёт с использованием результатов
испытаний, учёт данных из опыта эксплуатации, использование
прогнозирования. Коэффициенты электрической нагрузки элементов.
Определение коэффициентов электрической нагрузки электрических и
электронных элементов. Характеристика уровня надёжности (безотказности)
типовых элементов изделий радиоэлектроники, электромеханики и
приборостроения.
Тема 4. МОДЕЛИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ
НАДЁЖНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОННЫХ
КОМПОНЕНТОВ
Учёт влияния на надёжность элементов электрического режима,
условий работы, конструкторско-технологических и других особенностей
элементов. Модели прогнозирования эксплуатационной безотказности
электрических и электронных компонентов устройств и систем обеспечения
безопасности. Модели пересчёта справочных показателей долговечности
элементов с учётом электрического режима и условий работы (температуры).
Раздел 3. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ НАДЁЖНОСТИ УСТРОЙСТВ
И СИСТЕМ
Тема 5. РАСЧЁТНО-АНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ
НАДЁЖНОСТИ УСТРОЙСТВ
Расчёт норм надёжности на составные части технических систем.
Оценка показателей надёжности проектируемых невосстанавливаемых и
восстанавливаемых
электронных
устройств.
Основные
расчётные
соотношения для вероятности безотказной работы и среднего времени
восстановления. Предварительный и окончательный расчёты показателей
надёжности электронных устройств. Физическая трактовка результатов
расчёта. Определение показателей
сохраняемости электронных устройств.
долговечности
и
показателей
Тема 6. РАСЧЁТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЁЖНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ
ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Выбор показателей надёжности (эффективности функционирования)
технических систем обеспечения безопасности. Влияние на надёжность
технической системы её структуры и взаимосвязи составных частей. Оценка
надёжности невосстанавливаемых и восстанавливаемых систем. Порядок
оценки надёжности (эффективности функционирования) технических систем
обеспечения безопасности. Системы (устройства) с резервированием их
составных частей. Расчёт надёжности систем (устройств) при наличии
резервирования. Определение надёжности технических систем безопасности
методом статистического моделирования.
Раздел 4. ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЁЖНОСТИ УСТРОЙСТВ
И ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ
Тема 7. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЁЖНОСТИ ЭЛЕКТРОННЫХ
УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ НА ЭТАПАХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ,
ПРОИЗВОДСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ
Общая характеристика методов повышения надёжности электронных
устройств и систем на этапе проектирования. Программа обеспечения
надёжности. Схемные методы повышения надёжности электронных
устройств. Квазирезервирование и область его применения. Общая
характеристика методов повышения надёжности электронных устройств на
этапе производства. Отбраковка потенциально ненадёжных элементов
методами электротермотренировки. Использование технологического
прогона для повышения надёжности устройств. Характеристика методов
повышения надёжности устройств на этапе эксплуатации. Прогнозирование
надёжности устройств и систем.
Тема. 8. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НАДЁЖНОСТИ ЭЛЕКТРОННЫХ
УСТРОЙСТВ СИСТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ
Общая характеристика прогнозирования и его использование для
оценки надёжности электронных устройств и систем. Индивидуальное
прогнозирование надёжности элементов и устройств по информативным
параметрам. Прогнозирующее правило и процедура его применения.
Индивидуальное прогнозирование надёжности устройств и систем методом
экстраполяции функционального параметра. Обратное прогнозирование и его
использование для предсказания отказов электронных устройств.
Литература
1. Боровиков, С. М. Расчёт показателей надёжности радиоэлектронных
средств : учеб.-метод. пособие / С. М. Боровиков, И. Н. Цырельчук, Ф. Д. Троян ;
под ред. С. М. Боровикова. – Минск : БГУИР, 2010. – 68 с.
2. Боровиков, С. М. Теоретические основы конструирования,
технологии и надёжности : учебник для инж.-техн. спец. вузов / С. М.
Боровиков. – Минск : Дизайн ПРО, 1998. – 336 с.
3. Шишмарёв, В.Ю. Надёжность технических систем : учебник для
вузов / В. Ю. Шишмарёв. – М. : Изд. Центр «Академия», 2010. – 304 с.
4. Надёжность технических систем : справочник / Ю. К. Беляев [и др.] ;
под ред. И. А. Ушакова. – М. : Радио и связь, 1985. – 608 с.
5. Половко, А.М. Основы теории надёжности : учеб. пособ. для студ.
вузов / А.М. Половко, С.В. Гуров // 2-е изд. перераб. и доп. – СПб.: БХВПетербург, 2006. – 704 с.
6. Теоретические основы проектирования электронных устройств.
Лабораторный практикум : пособие / С.М. Боровиков [и др.] ; под ред.
С. М. Боровикова. – Минск : БГУИР, 2013. – 63 с.
7. Надёжность в технике. Основные понятия, термины и определения.
ГОСТ 27.002–89. – М. : Изд-во стандартов, 1990.
8. Состав и общие правила задания требований по надёжности.
ГОСТ 27.003–90. – М.: Изд–во стандартов, 1991.
9. Надёжность в технике. Расчёт надёжности. Основные положения.
ГОСТ 27.301-95. – Изд–во стандартов, 1996.
10. European Organization of the Quality Control Glassary. – Bern : EOQC,
1988. – 24 p.
11. Голиков, В. Ф. Безопасность информации и надёжность
компьютерных систем : пособие. В 2 ч. Ч. 1 / В. Ф. Голиков. – Минск : БНТУ,
2010. – 86 с.
11. Прытков, С. Ф. Надёжность электрорадиоизделий, 2006 : справочник
/ С. Ф. Прытков, В. М. Горбачева, А. А. Борисов [и др.]. – М. : ФГУП
«22 ЦНИИИ МО РФ», 2008. – 641 с.
12. Reliability prediction of electronic equipment : Military Handbook MIL–
HDBK-217F. – Washington : Department of defense DC 20301, 1995. – 205 p.
13. A universal model for reliability prediction of Electronics components,
PCBs and equipment. RDF 2000 : reliability data handbook. – Paris :
UTE C 80-810. 2000. – 99 p.
14. Теоретические основы проектирования электронных систем
безопасности. Лабораторный практикум : пособие / С. М. Боровиков [и др.] ;
под ред. С. М. Боровикова. – Минск : БГУИР, 2014. – 70 с.
15. Надёжность и эффективность в технике : справочник. В 10 т. Т. 2 :
Математические методы в теории надёжности и эффективности / под ред.
В. Б. Гнеденко. – М. : Машиностроение, 1987. – 280 с.
16. Широков, А. М. Надёжность радиоэлектронных устройств : учеб.
пособие для вузов / А. М. Широков. – М. : Высш. шк., 1972. – 272 с.
17. Улинич, Р. Б.
Практическое обеспечение надёжности при
проектировании / Р. Б. Улинич. – М. : Радио и связь, 1985. – 112 с.
18. Литвинский, И. Е. Обеспечение безотказности микроэлектронной
аппаратуры на этапе производства / И. Е. Литвинский, В. А. Прохоренко,
А. Н. Смирнов. – Минск : Беларусь, 1989. – 191 с.
19. Гаскаров, Д. В. Прогнозирование технического состояния и
надёжности радиоэлектронной аппаратуры / Д. В. Гаскаров, Т. А. Голинкевич,
А. В. Мозгалевский. – М. : Сов. радио, 1974. – 222 с.
Контрольные вопросы
К разделу 1
1. Причины обострения проблемы надёжности электронных
устройств и систем.
2. Основные понятия и определения теории надёжности технических
изделий.
3. Понятия отказа, классификация отказов.
4. Причины отказов электронных устройств и систем.
5. Схемы соединения элементов в устройстве и устройств в системе
с точки зрения надёжности.
6. Модели законов распределения времени до отказа.
7. Характеристика экспоненциальной модели.
8. Характеристика модели Вейбулла.
9. Характеристика нормальной модели.
10. Характеристика логарифмически нормальной модели.
11. Показатели надёжности электронных устройств и их элементов.
12. Показатели безотказности.
13. Вероятность безотказной работы и вероятность отказа.
14. Интенсивность отказов.
15. Лямбда-характеристика электронных устройств.
16. Гамма-процентная наработка до отказа.
17. Среднее время безотказной работы.
18. Наработка на отказ.
19. Параметр потока отказов.
20. Минимальная наработка (до отказа, на отказ).
21. Показатели ремонтопригодности электронных устройств и
систем.
22. Среднее время восстановления и вероятность восстановления.
23. Гамма-процентное время восстановления и трудоёмкость
восстановления.
24. Показатели долговечности элементов, электронных устройств и
систем.
25.
Инженерный
пересчёт
гамма-процентных
показателей
долговечности и сохраняемости устройств и систем.
26. Комплексные показатели надёжности электронных устройств и
систем.
К разделу 2
1. Интенсивность отказов как основная характеристика надёжности
элементов изделий радиоэлектроники и приборостроения.
2. Коэффициенты электрической нагрузки элементов.
3. Определение коэффициентов электрической нагрузки типовых
элементов:
– резисторы;
– конденсаторы;
– транзисторы;
– диоды;
– п/п знакосинтезирующие индикаторы, оптопары, п/п излучатели;
– тиристоры;
– элементы коммутации низковольтные;
– низкочастотные соединители;
– трансформаторы;
– дроссели;
– реле;
– кабели, шнуры, провода.
4. Краткая характеристика надёжности элементов.
5. Учёт влияния на надёжность элементов электрического режима,
условий работы, конструктивно-технических и др. особенностей.
6. Характеристика общих поправочных коэффициентов моделей
расчёта эксплуатационной надёжности элементов.
7.
Модели
расчёта
эксплуатационной
надёжности
ИМС
отечественного производства.
8. Модели расчёта эксплуатационной надёжности ИМС иностранного
производства.
9.
Модели
расчёта
эксплуатационной
надёжности
ППП
отечественного производства.
10. Модели расчёта эксплуатационной надёжности элементов
коммутации отечественного производства.
11. Модели расчёта эксплуатационной надёжности кабелей, шнуров
и монтажных проводов.
12. Пересчёт ресурса элементов с учётом электрического режима и
температуры.
К разделу 3
1. Расчёт норм надёжности на составные части устройств и систем.
2. Оценка показателей надёжности проектируемых электронных
устройств .
3. Характеристика методов расчёта надёжности электронных
устройств.
4. Предварительные: ориентировочные (приближённые) расчёты
показателей надёжности проектируемых электронных устройств.
5. Окончательные (уточнённые) расчёты показателей надёжности
электронных устройств.
6. Принципы расчёта безотказности электронных устройств с учётом
цикличности работы.
7. Физическая трактовка результатов расчёта надёжности
электронных устройств.
8. Резервирование как метод повышения надёжности устройств и
систем.
9. Характеристика постоянного резервирования.
10. Оценка показателей безотказности электронных устройств и
систем при наличии постоянного резервирования.
11. Характеристика резервирования замещением.
12. Оценка показателей безотказности электронных устройств и
технических систем при наличии резервирования замещением.
13. Расчёт надёжности технической системы по схеме расчёта
надёжности (СРН).
14. Расчёт вероятности безотказной работы технической системы
методом прямого перебора.
15. Расчёт эффективности функционирования технической системы
безопасности: определение вероятности защиты объекта системой.
К разделу 4
1. Общая характеристика методов обеспечения надёжности
электронных устройств на этапе проектирования.
2. Априорное ограничение нагрузки элементов как метод повышения
надёжности электронных устройств.
3. Выбор коэффициентов нагрузки с учётом производственного
разброса параметров элементов и питающих напряжений.
4. Схематические методы повышения надёжности электронных
устройств.
5. Квазирезервирование как метод повышения надёжности
электронных устройств.
6. Основные принципы проектирования электронных устройств и
систем с учётом обеспечения ремонтопригодности.
7. Общая характеристика методов обеспечения надёжности
электронных устройств и технических систем на этапе производства.
8. Тренировка как способ отбраковки потенциально ненадёжных
элементов.
9. Технологический прогон электронный устройств.
10. Понятие прогнозирования и его классификация.
11. Показатели качества процедуры прогнозирования.
12. Эвристическое прогнозирование.
13.
Характеристика
индивидуального
прогнозирования
с
использованием метода экстраполяции параметра.
14. Обратное прогнозирование.
15. Приёмы решения задач индивидуального прогнозирования с
использованием метода экстраполяции параметра.
16. Общая характеристика
индивидуального прогнозирования
распознаванием образов.
17. Метод пороговой логики и его использование для
индивидуального прогнозирования надёжности элементов и электронных
устройств.
Вопросы составили:
БОРОВИКОВ Сергей Максимович − канд.техн.наук, доцент
ГОНОВ Александр Николаевич – канд.техн.наук, доцент