Вопросы и ответы

Ответ:

Средняя наработка на отказ (англ. Mean time between failures, MTBF) — вероятностная величина времени, характеризующая надёжность восстанавливаемого прибора, устройства или технической системы.

При вычислении параметра MTBF завод-изготовитель проводит испытания на надежность своей продукции в пределах гарантийного срока и при нормально-климатических условиях (НКУ, +25°С).

По результатам испытаний вычисляется параметр «интенсивность отказов λ(t)» — это число отказов n(t) элементов продукта в единицу времени, отнесенное к среднему числу элементов N_t продукта, работоспособных к моменту времени t:

Затем, зная интенсивность отказов, можно вычислить MTBF:

γ(t)  — вероятность, что продукт будет работать в течение некоторого времени t без отказа.

В свою очередь, гамма-процентная наработка до отказа Тγ определяется как наработка, в течение которой отказ прибора не возникает с вероятностью γ, выраженной в процентах.

Параметры надежности прогнозируют в соответствии с ГОСТ Р 27.301 п.6.7. и рассчитывают в соответствии с ГОСТ Р 27.004. Контроль соответствия требованиям надежности производится квалификационными и периодическими испытаниями.

Значение гамма-процентной наработки до отказа Тγ можно вычислить:

Тогда можно через λ выразить формулу отношения MTBF и Тγ:

Теперь путем подстановки значений Тγ и γ можно рассчитать значения MTBF для модулей электропитания серий МДМ:

MTBF ≈ 3 млн. ч при Тγ = 75000 ч (γ =97,5%);

MTBF ≈ 2 млн. ч при Тγ = 50000 ч (γ =97,5%);

MTBF ≈ 0,6 млн. ч при Тγ = 15000 ч (γ =97,5%)

Согласно п.4.5. технических условий на модули серий МДМ:

Значение гамма-процентной наработки на отказ при γ=97,5%, в облегченном режиме работы Тγ = 75000 ч, в типовом режиме работы   Тγ = 50000 ч, в предельно-допустимом режиме Тγ = 15000 ч.

Облегченный режим работы: Uвх.=Uном., Pвых.=0,5*Pмакс., Tкорп≤0,5*Ткорп.макс;

Типовой режим работы: Uвх.=Uном., Pвых.=0,7*Pмакс., Tкорп≤0,7*Ткорп.макс;

Предельно-допустимый  режим работы: Pвых.=Pмакс., Tкорп≤Ткорп.макс. 

Важно! При сравнении двух значений MTBF для разных производителей учитывать при каких климатических условиях проводились испытания, т.к. значение этого параметра для модулей серий МДМ в облегченных и предельно-допустимых температурных режимах отличается в 5 раз. Следует иметь ввиду, что зарубежные производители обычно приводят данное значение испытанное только при НКУ.

Также важно учитывать и гарантийный срок. Согласно формулам (1) и (2), значение MTBF обратно пропорционально гарантийному сроку (сроку в течении которого проводят испытания). Таким образом, чем ниже гарантийный срок, тем больше значение MTBF при одинаковой надежности изделий.

Рассмотрим примеры:

Для модулей серий МДМ — гарантийный срок 20 лет и, согласно гамма-процентной наработки на отказ (75 000 часов в облегченных режимах), модуль проработает без остановки более 8,5 лет. В данном случае, как мы уже подсчитали MTBF составит около 3 млн. часов. Но гарантия на изделия зарубежного производства обычно равна 3 года, что гарантирует только работу в течении 3-х лет с вероятностной величиной MTBF. 

Для простоты понимания допустим, что функция зависимости вероятности выхода из строя относительно гарантийного срока зависит по экспоненциальному закону распределения.

Таким образом, для наглядности в таблице приведено сравнение показателей надежности по системе MTBF и по ГОСТ Р 27.004 с учетом, гарантийного срока 20 лет и гарантии 3 года, соответственно.

Кроме того, согласно ГОСТ 20.39.309 п.10. для изделий ВВСТ допускается ориентироваться только на методики и показатели надежности российских ГОСТ.

Таблица. Перевод величины Тγ в MTBF.

Условия:

- облегченный режим: Ткорп менее 0,5Тмакс, Рвых менее 0,5Рмакс.

- типовой режим: Ткорп в диапазоне (0,5...0,7)Тмакс, Рвых в диапазоне (0,5...0,7)Рмакс.

- предельно-допустимый режим: Ткорп в диапазоне (0,7...1)Тмакс, Рвых в диапазоне (0,7...1)Рмакс.

Ткорп - температура корпуса модуля

Тмакс - максимально допустима ятемпература корпуса модуля

Рвых - выходная мощность

Рмакс - максимальная (номинальная) мощность модуля