Первый  из показателей V_A необходимо использовать для оценки состояния оконечных устройств, систем сбора и обработки данных, которые не включаются в цепь обратной связи системы. V_A служит мерой готовности устройства, находящегося в ждущем режиме (до появления сигнала пуска) начинать работу в произвольный момент времени и выполнять ее в определенном интервале времени. V_N характеризует обслуженные объекты с т.зр. их готовности к работе, в том числе при необходимости устранения отказов, если на это требуется незначительное время.

    

t_B – среднее время эксплуатации объекта (наработка на отказ)

t_R –время ремонта

t_V – суммарная продолжительность простоя до ремонта и после него

t_st – среднее время простоя

    Продолжительность состояния готовности представляет собой комплексный показатель, который  отражает возможность безотказного функционирования и готовность к  обслуживанию (в том числе и  к профилактическому), немедленно восстанавливаемых  объектов, а так же затраты на их обслуживание. Этот показатель по существу есть вероятность готовности объекта  к включению в работу в произвольный момент времени. Определяется:

    

    V_N и продолжительность готовности отличаются лишь показателем среднего времени ремонта t_R и средним временем восстановления объекта t_A. Пренебрегая t_V можно определить коэффициент готовности контролируемых в процессе эксплуатации и немедленного восстанавливаемых объектов, с помощью выражения:

    

 
 
 
 
 
 

Прогнозирование показателей надежности

    объектов  основано на приближенных расчетах и получении приближенных значений показателей надежности путем исследования моделей или с учетом статистических оценок показателей надежности компонентов соответствующих технических средств. Вероятность безотказной работы системы или прибора во многом зависит от структуры их построения: последовательной или параллельной.

    Полный  отказ последовательной системы  наступит в случае отказа хотя бы одного из ее компонентов. Полный отказ параллельной структуры наступит при отказе всех ее компонентов.

    Здесь речь идет о логических моделях реальных систем, отличных от пространственно-геометрических построений и электрических схем этих систем. При расчетах надежности комбинированно-логической структуры (последовательно-параллельная, мостовая…) она приводится к одной из двух основных структур параллельной или  последовательной. Для расчетов приближенных оценок показателей надежности и  упрощения самих расчетов, используются постоянные во времени значения интенсивностей отказов компонентов: l(t) = l₀ = const. При этом отказы получаются независящими друг от друга.

Расчеты показателей надежности систем с последовательной структурой

    Вероятность P_s(t) безотказной работы системы, исходя из независимости отказов, определяется как произведение вероятностей отдельных событий

                           (1)

т.к. то вероятность безотказной работы системы P_s(t) будет .

    Используя формулу связи P_s(t) и ИО P(t)=e^-lt и формулу (1) можно записать, что ИО системы  l_s(t) =        (2)

Принимая  во внимание, что среднее время  наработки до отказа равно Т= t_B= 1/l, получаем что среднее время до отказа для системы запишется:

                           (3)

оценки, получаемые по (1) (2) (3) являются заниженными. В этих выражениях не учитывается  мероприятия, выполняемые для повышенной надежности систем. Например возможный контроль и компенсация погрешностей отдельных компонентов. При расчетах эти факторы м.б. учтены путем введения соответствующих поправочных коэффициентов. Для повышения точности расчетов оценок показателей надежности учитываются известные из опыта эксплуатации временные ресурсы, которые обозначим T_Fi, - работы i-тых отдельных компонентов. Поправочные коэффициенты t_i в этом случае вычисляются по формуле:

                               (4)

где – это среднее время реализации системой функции с участием i-того компонента. Тогда ИО  =  l_i t_i       (5)

    Тогда более точное прогнозируемая оценка ИО системы запишется:

                             (6)

значение l_i представляет собой номинальную оценку ИО i-того компонента. Оценки показателей надежности полученные по (1) (2) (3) можно скорректировать с учетом (5) при использовании (6) предполагая, что если компонент системы не участвует в реализации данной функции, то в заданном интервале времени он не выходит из строя, т.е. ИО в паузе = 0. Такое допущение приемлемо для некоторых типов электромеханических элементов. Для активных полупроводниковых элементов ИО в паузе можно обозначить l_Р и во время функциональной загрузки (реализация задач, функций) l_F примерно равны l_Р l_F. При их использовании для оценки ИО системы необходимо использовать (2). В реальных условиях эксплуатации электронной аппаратуры, функциональная загрузка отдельных компонентов оказывается различной, поэтому l_F < l_Р. Если при реализации функции (задачи) i-тый компонент характеризуется ИО  l_i, то с учетом пауз, в его загрузке эта интенсивность снижается в K_Pi раз.  l_Pi = K_Pi l_i  причем 0 K_Pi 1.

    Реальная  продолжительность функционирования i-того элемента определяется выражением (4) с учетом которого можно записать выражение для вычисления более точной оценки ИО отдельного элемента:

                        = l_i [t_i + K_Pi (1 - t_i)]     (7а)

    ИО  для системы из r элементов:

                          (7б)

    Более точные оценки вероятности безотказной работы и среднего времени наработки до отказа можно получить из выражений (1) и (3) с учетом (7).

    Поправочные коэффициенты K_Pi определяют опытным путем или по результатам эксплуатации. Они зависят от характера функционирования элементов зависимости ИО компонентов системы, учитывающие влияние перечисленных факторов или функциональную загрузку компонентов.

Расчеты показателей надежности систем с параллельной структурой

    Такие системы, благодаря резервированию компонентов, характеризуются повышенной избыточностью, а, следовательно, более высокой стоимостью, большими габаритными размерами и т.д.

    Такие структуры, для построения систем сбора  и обработки данных, применяются  в случае необходимости их длительной безотказной работы. Вероятность  безотказной работы системы с  параллельной структурой запишется:

                             (1)

если  P_i (t) 1 то для системы P_s(t)  P_i (t).

    Расчеты ИО и среднего времени наработки  до отказа вычисляются:

                       

    ИО  параллельной системы принимается  постоянной, если постоянными являются ИО ее компонентов. Функция P(t) для системы с параллельным соединением (r-1 резервных компонентов)

    

    На  рисунке изображены зависимости  вероятностей отказов в параллельной системе с различным количеством  резервных компонентов. Эти зависимости  и (1) отражают активное резервирование. В этом случае резервные каналы работают параллельно с основными. Вероятность безотказной работы с увеличением резерва возрастает. При пассивном резервировании дополнительные каналы включаются в работу только после отказа основного. Такое резервирование требует высоко-надежного контроля в сочетании с наличием средств включения резервных компонентов. Показатель надежности системы с пассивным резервированием определяются:

                       P(t) = (1 + lt) e^-lt       (2)

                               (3)

                                (4)

Показатели  надежности систем с  комбинированной  структурой

    

    Системы с мостовой структурой

    

    

    Надежность  систем централизованного сбора  и обработки данных с радиальной структурой может оценивать случай системы с последовательной структурой, если отказы отдельных внешних устройств  не влияют на отказ системы в целом. В других случаях необходимо учитывать  влияние информационных связей и  потоков.

Определение параметров готовности аппаратуры

    Техническое обслуживание аппаратуры д.б. направлено на быстрое устранение неисправностей и приведения аппаратуры в состояние  готовности, которая является одним  из показателей – тождественным  показателем надежности. Степень готовности аппаратуры V_G возрастает с уменьшением среднего времени ее восстановления t_A, что достигается совершенствованием организационно-технических мероприятий по обслуживанию техники. t_A определяется временем ожидания ремонта t_W и средним уровнем ремонта t_R. t_R зависит от уровня технического оснащения базы обслуживания и квалификации обслуживающего персонала. t_W определяется организационными мероприятиями по обслуживанию и зависит от ряда факторов: от времени доставки ремонтников к месту установки оборудования и т.д.

    Уменьшая  t_W можно повысить эффективность обслуживания оборудования при одном и том же численном составе ремонтной службы. При определении действительного времени ремонта оборудования нужно учитывать время t_L, требуемое на подготовку к ремонту самих технических ремонтных средств. Т.об. действительное время ремонта: t_r = t_R + t_L      (5)

    C учетом (5) определяется коэффициент обслуживания:    r = t_r/ t_В  (6)

    Существует  оптимальное число объектов обслуживаемых  специалистами, при котором требуемые  коэффициенты обслуживания и коэффициенты готовности определяются с учетом V_G = t_В/(t_В + t_A) по выражению:

                              (7)

    Для оценки эффективности работы обслуживающего персонала используют так называемый коэффициент загрузки одного ремонтника: