CC BY
45
2007
НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА серия Радиофизика и радиотехника
№126
УДК 621.37
ВЫБОР СТРАТЕГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РАДИОЭЛЕКТРОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
К.В. ЛЫТНЯ
Статья представлена профессором, доктором технических наук Логвиным А.И.
Проводится сравнительный анализ выбора стратегий восстановления работоспособности радиоэлектронного оборудования.
Резервирование является одним из наиболее используемых методов повышения надежности радиоэлектронного оборудования (РЭО) и его элементов, в первую очередь, для невосста-навливаемой радиоэлектронной аппаратуры*. Однако не всегда использование резервирования является целесообразным, так как в этом случае, особенно для авиационного РЭО, могут возникать проблемы между резервированием и массогабаритными и стоимостными ограничениями. Если даже в каком-то конкретном случае эти проблемы могут быть решены, то с неизбежностью возникает вопрос об эффективности таких решений. Здесь имеется в виду фактическая возможность резервирования только на уровне блоков, узлов и аппаратуры в целом, т.е. иными словами, дополнительный комплект резервирует слабое звено основного комплекта.
Представляется, что в качестве наиболее общего критерия целесообразности использования резервирования может выступать экономический критерий.
Рассмотрим простейшую и наиболее распространенную форму резервирования - дублирование.
Дублированное устройство - это два идентичных устройства, каждое из которых заменяет другое в случае его отказа. При этом отказ основного или дублирующего основное устройства не является отказом дублированного устройства в целом. Если дублирующее устройство находится в дежурном (нагруженном) режиме, то вероятность безотказной работы дублированного устройства Рд(1) определяется по известной формуле:
Вл (I ) = 1 -(1 - В)2 = В( 2 - В), (1)
где Р(1)°Р - вероятность безотказной работы основного или дублирующего устройств.
Естественно, что дублирование изделия РЭО повышает его надежность, т.к. Рд>Р. При этом очевидно, что стоимость дублированного устройства, по крайней мере, в два раза превышает стоимость основного или резервирующего устройства, то есть следует ожидать, что общие затраты будут в два раза выше по сравнению с затратами, связанными с использованием нерезервированного устройства. Однако этот, казалось бы, очевидный вывод требует определенного сравнительного анализа. Рассмотрим этот вопрос более подробно.
Пусть, например, вероятность безотказной работы некоторого устройства с учетом надежности существующей элементной базы оценивается на уровне Р=0,9, а требуемое значение этой вероятности должно быть Рт=0,99.
Очевидны два пути решения вопроса.
Первый путь - повышение значения вероятности безотказной работы устройства за счет повышения надежности его составляющих без резервирования составляющих или аппаратуры в целом, т.е. за счет приобретения более дорогой и более надежной элементной базы или более строго и требующего дополнительных затрат отбора элементов и т. д.
Второй путь - это дублирование аппаратуры, которое также решает поставленную задачу, т.к. вероятность безотказной работы дублированного устройства с нагруженным резервом Рд в соответствии с формулой (1) составит именно 0,99, т.е. Рт=Рд.
* Основы эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры; Под. Ред. В.Ю. Лавриненко. - М.: Высшая школа, 1978.
Если при этом количество требуемых изделий с вероятностью безотказной работы Рд=0,99 равно Ы, то их общее количество должно составлять:
т.к. количество изделий (1 -ВА )N с вероятностью безотказной работы Рд в процессе эксплуатации за время I могут отказать.
С другой стороны, одно дублированное изделие - это два идентичных нерезервированных устройства, поэтому стоимость каждого дублированного устройства составляет 28, где 5- стоимость нерезервированного устройства. С учетом соотношений (1) и (2) общие суммарные затраты на восстановление N дублированных изделий составляет:
Если пойти по пути повышения надежности изделия без его дублирования, т.е. по первому варианту, то общие затраты могут быть записаны в следующем виде:
где а = 51/ 5 , 51 - новая стоимость изделия после повышения вероятности его безотказной работы от значения Р до значения РТ , к=РТ/Р.
Используя выражения (3) и (4), определим взаимоотношение коэффициентов а и к, характеризующих стоимость повышения безотказности работы устройства, при котором 5^ = 5^,
т. е. затраты на повышение надежности устройства без дублирования и затраты на повышение надежности устройства путем дублирования одинаковы. Это приводит к равенству:
Если принять некоторое известное значение вероятности безотказной работы Р и требуемое значение коэффициента к, то получим некоторое конкретное значение коэффициента ак . Этот результат означает, что при стоимости повышения надежности изделия без резервирования, оцениваемой величиной ак , общие суммарные затраты на восстановление изделия РЭО и последующую эксплуатацию дублированных изделий или нерезервированных изделий с повышением их надежности без дублирования, одинаковы, т.е. 51А = 5^ .
При а>ак дублирование устройства требует меньших общих затрат, т.е. 51А < 5^ .
При других значениях вероятности безотказной работы Р и РТ стоимость повышения надежности изделия определяемая соотношением (6), будет иной.
Таким образом, экономическая целесообразность дублирования изделия РЭО зависит от фактического уровня надежности изделия РЭО (номинальное значение вероятности безотказной работы Р), требуемого уровня надежности (требуемое значение вероятности безотказной работы Рт) и, особенно, от стоимости повышения надежности РЭО, оцениваемой коэффициентом а.
Сведения об авторе
Лытня Константин Владимирович, 1979 г.р., окончил МАТИ (2001), аспирант кафедры технической эксплуатации радиотехнического оборудования и связи МГТУ ГА, автор 3 научных работ, область научных интересов - радиотехника.
(2)
SSA = 2 Г N + (1 - DA ) N ] S = 2 [ N + (1 - P (2 - P)) N ] S = 2SN (2 - 2P + P2)
(3)
(4)
В итоге получим:
2SN (2 - 2P + P2 ) = aSN (2 - kP) a = 2 - P (2 - k) + P2.
(5)
(6)
CHOICE OF STRATEGY OF RESTORATION OF SERVICEABILITY OF THE RADIOELECTRONIC EQUIPMENT
Litnia K.V.
The comparative analysis of a choice of strategy of restoration of serviceability of the radioelectronic equipment will be carried out
