Ремонтопридатність електронних апаратів

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕМОНТОПРИДАТНІСТЬ ЕЛЕКТРОННИХ АПАРАТІВ (ЕА)

1. Фактори, які впливають на ремонтопридатність

У сучасній ЕА зростання кількості комплектуючих елементів випереджає зростання їх безвідмовної роботи, що спричиняє зменшення середнього часу безвідмовної роботи та збільшення часу змушеного простою ЕА. А тому доводиться приділяти особливу увагу ремонтопридатності як одній з найбільших важких проблем забезпечення надійності ЕА.

Надійність ЕА найбільш повно визначається безвідмовностю та ремонтопридатністю

(1)

де Т_о - напрацювання на відмову;

Т_п.р - середня тривалість поточного ремонту.

Безвідмовність характеризується закономірностями появи відмов, а ремонтопридатність - закономірностями їх попередження та ліквідації. Ремонтопридатність так само, як і безвідмовність, залежить від організації експлуатації та від властивостей апаратури. Низька ремонтопридатність ЕА знижує коефіцієнт готовності і технічного обслуговування, а також може привести до великих витрат на її обслуговування. А тому виникають проблеми: як досягти заданого напрацювання на відмову? Який шлях найбільш економічний? Чи потрібно використовувати більш безвідмовні елементи в апаратурі, застосовувати резервування, або зменшити середній час ремонту?

Размещено на http://www.allbest.ru/

На рис. 1 наведена структурна схема технічно-економічного аналізу порівняння безвідмовності, ремонтопридатності та вартості.

Для правильного техніко-економічного аналізу необхідно мати додаткову інформацію для блоків, наведених на рис. 1.

Ремонтопридатність ЕА визначається рядом факторів, які можна розділити на чотири основні групи: конструктивні, організаційні, умови експлуатації та матеріально-технічне забезпечення.

До конструктивних факторів насамперед відноситься складність апаратури. Не зважаючи на складність ЕА, яка збільшується, при її проектуванні та виготовленні можна здійснити заходи щодо підвищення ремонтопридатності. До цих заходів можна віднеси:

- маркування елементів та місця їх встановлення;

- індикацію несправностей у модулі, блоці;

- наявність контрольних точок для замірювання параметрів апаратури;

- доступ до всіх контрольних точок, блоків, елементів;

- вбудовану контрольно-вимірювальну апаратуру.

Від конструктивних особливостей апаратури залежить не тільки час пошуку елемента, який відмовив, а і час його заміни, який, в основному, залежить від доступності до елемента тощо.

До організаційних факторів відносяться: підготовка обслуговуючого персоналу; наявність і якість технічної документації експлуатації апаратури; організація технічного обслуговування та засоби використання ЕА.

До факторів умов експлуатації відносяться: навколишнє середовище; умови розміщення апаратури (вібрація, удари, прискорення); умови роботи обслуговуючого персоналу (шуми, освітлення тощо).

Група факторів матеріально-технічного забезпечення (наявність інструменту, приладів, запасних елементів, допоміжних належностей) значною мірою впливає на час технічного обслуговування і, отже, на ремонтопридатність.

При ремонті ЕА розрізняють чотири методи:

- ремонт методом заміни і подальшого відновлення;

- ремонт методом заміни неремонтованих елементів;

- ремонт за наявності резервування;

- заміна поточного ремонту профілактичним обслуговуванням.

Ремонт методом заміни і подальшого відновлення модуля, блока застосовується для підвищення готовності апаратури. При цьому значно скорочується час непрацездатного стану ЕА, оскільки він зводиться до часу заміни блока за умови відшукання несправності.

Ремонт методом заміни неремонтованих елементів знайшов широке застосування. Цей метод має такі переваги: менші витрати часу на відшукання і заміну елемента, який відмовив, зменшення кількості несправностей, забезпечення доступності при ремонті, використання менш кваліфікованого обслуговуючого персоналу, зменшення витрат експлуатації.

Ремонт за наявності резервування можна розглядати як різновид ремонту без зняття функцій, які виконує апаратура. При цьому ремонт апарата, який відмовив, може проводитися пізніше виникнення відмови.

Заміна поточного ремонту профілактичним обслуговуванням знайшла широке застосування при експлуатації електронної апаратури, в тому числі і побутової.

Але для оцінки можливостей профілактичного обслуговування необхідно мати дані за профілактичними і непрофілактичними відмовами. Профілактичними відмовами є ті, які можна відвернути у процесі профілактики, останні - непрофілактичні.

До профілактичних відмов відносяться майже всі постійні та частина раптових, закон розподілу часу безвідмовної роботи яких є функцією напрацювання елемента. Без знання закону розподілу часу безвідмовної роботи елемента (модуля) неможливо обґрунтовано приймати рішення на профілактичну його заміну. Профілактичне обслуговування не може повністю замінити поточний ремонт, але може підвищити напрацювання Т_о до поточного ремонту.

ремонт електронний апарат безвідмовність

2. Розподіл часу поточного ремонту

Під час здійснення поточного ремонту апаратури розрізняють чотири етапи:

- встановлення наявності несправності;

- встановлення характеру відмови і відшукання несправного елемента;

- усунення несправності;

- перевірка апаратури після ремонту.

Ремонтопридатність на кожному етапі поточного ремонту забезпечується такими факторами:

- на етапі встановлення факту несправності - наявністю системи контролю працездатності, можливість швидкого автоматичного або візуального виявлення несправності;

- на етапі відшукання несправності - наявністю контрольних точок, маркування всіх контрольних точок, системою автоматичного контролю
(з ПОЕМ), наявністю функціональних, принципових схем та інструкцій з відшукання несправностей, забезпечення контрольно-вимірювальною апарату-
рою, кваліфікацією обслуговуючого персоналу;

- на етапі усунення несправності - швидким доступом до всіх блоків, маркуванням кожного елемента, блока, позначенням регулювань, наявністю запасних елементів, приладів, інструментів, умовами праці обслуговуючого персоналу;

- на етапі перевірки апаратури - наявністю контрольно-вимірювальної апаратури, інструкцій з регулювання і перевірки апаратури із зазначенням контрольованих параметрів і припусків на них, кваліфікацією обслуговуючого персоналу.

Зазначені етапи є загальними для всіх раніше розглянутих методів ремонту незалежно від методу відшукання несправності (автоматичного або ручного). При ручному пошуку елементів, які відмовили, для блочної (модульної) конструкції апаратури співвідношення часу за етапами ремонту приблизно такі:

- встановлення наявності несправності - 3% загального часу ремонту;

- встановлення характеру відмови та відшукання несправного елемента - 61%;

- усунення несправності - 15%;

- перевірка апаратури після ремонту -21%.

З точки зору використання часу ремонту його можна поділити на активний, адміністративний та час постачання.

Активний час ремонту - це частина часу поточного ремонту, який витрачається на операції, які проводяться безпосередньо з апаратурою. Згідно з документом, яким треба керуватися Р-50-84-88. «Апаратура радіоелектронна побутова. Показники і оцінка ремонтопридатності та контролепридатності», активний час називається середньою оперативною тривалістю ремонту - Т_Р.

Адміністративний час складає час очікування ремонту - Т_А. Час постачання визначається операціями, які пов'язані з отриманням матеріалів, обладнання, приладів, елементів, та інструментів - Т_ПОС. Тоді

. (2)

Ми розглядатимемо тільки Т_Р - середню оперативну тривалість ремонту.

Для побутової електронної апаратури блочно-модульної конструкції Т_Р потрібно задавати для двох рівнів ремонту окремо:

- для ремонту першого рівня, який виконується заміною уніфікованих блоків, вузлів, модулів;

- для ремонту другого рівня, який виконується заміною елементів у блоках, вузлах, модулях, які відмовили.

У загальному випадку час усунення несправності є випадковою величиною, яка найбільш повно описується законом її розподілу.

Якщо апаратура модульного типу і ремонту виконується заміною модуля, то закон розподілу часу ремонту експоненціальний, де щільність ймовірності часу ремонту

(3)

(4)

де - математичне сподівання часу ремонту.

У випадках, коли пошук елементів, які відмовили, проводиться ручним способом, закон розподілу часу поточного ремонту відрізняється від експоненціального і час ремонту розподілений за законом Ерланга:

(5)

(6)

У випадку, коли функція розподілу часу ремонту

На рис. 2 наведені залежності щільності розподілу часу поточного ремонту f(t_P) і функція розподілу F(t_P) за законом Ерланга, які побудовані за формулами (5) і (6). При цьому середньоквадратичне відхилення ,

3. Методи пошуків несправних елементів

Практика показує, що знайти причину несправності в сучасній побутовій ЕА часто буває значно складніше, ніж усунути її. Знання найбільш розповсюд-жених практичних засобів пошуку місця знаходження відмови дозволяє провести ремонт з найменшими витратами часу і коштів.

Коротко розглянемо методи пошуку несправностей.

3.1 Метод аналізу монтажу

Цей метод дозволяє з допомогою зору, слуху, нюху та сприймання дотиком визначити місце знаходження дефекту або напрямок його пошуку. Метод доцільно застосувати на ранніх етапах пошуку несправностей, а також при аварійному режимі роботи пристроїв. Схема електрична принципова не відображає всі компоненти, які впливають на загальну працездатність. При візуальному огляді можуть бути знайдені електрорадіоелементи, які згоріли, тріщини, відшарування друкованих дротів, неякісне паяння тощо. При цьому користуються лінзою.

3.2 Метод вимірювання

Метод заснований на використанні у процесі пошуку несправностей вимірювальних приладів (вольтметрів, осцилографів, частотомірів тощо). Метод є найбільш ефективним у випадках, коли маємо попередню інформацію про місце знаходження несправності в блоці або модулі.

3.3 Метод заміни

Цей метод дуже простий і дозволяє досить швидко визначити місце несправності в апаратурі. Достатньо мати явно справжній блок або модуль, яким можна замінити сумнівний модуль.

3.4 Метод еквівалентів

Цей метод подібний попередньому і полягає у заміні частини схеми ремонтованої апаратури подібним її вузлом, модулем, який в результаті так само впливає на решту частини схеми.

3.5 Метод вилучення

Метод полягає в тому, щоб вилучити на деякий час із схеми несправної апаратури окремі елементи, вузли і провести аналіз роботи пристрою в цілому. Цей спосіб припускає тимчасове відключення або перемикання виводів підозрілих елементів, що інколи дозволяє визначити несправний елемент. Наприклад, дроселів, конденсаторів фільтрів тощо.

3.6 Метод електричного впливу

Метод дозволяє отримати інформацію про місцезнаходження несправ-ності в результаті аналізу реакції схеми на різні маніпуляції, які проводить спеціаліст, який ремонтує ЕА. До таких маніпуляцій відносяться:

- встановлення перемичок;

- зміна напруги споживання схеми;

- зміна положення повзунків змінних і підстроювальних резисторів;

- замикання контрольних точок на корпус;

- підключення працездатного конденсатора паралельно іншому електро-радіоелементу (ЕРЕ);

- подавання сигналів до різних дільниць схеми тощо.

3.7 Метод механічного впливу

Метод простукування дозволяє виявити дефекти монтажу і зазвичай застосовується за відмов, які перемежовуються. Причинами таких несправностей є:

- наявність «холодного» паяння в платах;

- замикання близько розташованих ЕРЕ між собою;

- замикання сусідніх доріжок на друкованій платі каплями припою, обрізками виводів ЕРЕ;

- зменшення пружності, забруднення або деформація контактів у з`єднувачах, держака запобіжника, змінних резисторів;

- порушення фізичної структури матеріалу та утворення ненадійного контакту в місцях паяння.

Пошук несправностей за допомогою цього методу проводиться при включеному живленні. Це - охотне згинання друкованих плат у різних площинах, тягання за дроти, джгути тощо.

3.8 Метод електропрогону

Цей метод використовується у випадках, коли несправність має нестійкий характер, а метод механічного впливу не дозволяє її виявити. Електропрогін здійснюється шляхом включення ЕА на довгий термін з підвищеною напругою живлення, в межах, припустимих ТУ. Кінцевою метою електропрогону є перетворення зворотних несправностей у схемі в незворотні, а в подальшому -визначення дефектного елемента.

3.9 Метод послідовного контролю

Цей метод контролю полягає у послідовній перевірці проходження електричного сигналу від блока до блока, від каскада до каскада до виявлення несправності. Цей спосіб доцільно застосовувати для пошуку несправностей у пристроях з невеликою кількістю каскадів, які виконані на новій елементній базі. Одночасно з перевіркою проходження сигналу контролюється значення постійних напруг на виводах мікросхем, після чого вони порівнюються із значеннями, які наведені в таблицях інструкцій з експлуатації, технічних описах.

Метод послідовного контролю проходження сигналу зазвичай застосовують за принципом «від кінця до початку», тобто спочатку контроль наявності потрібного сигналу здійснюється на виході, потім поступово переміщується у бік входу, поки не буде виявлений нормальній сигнал.

На рис 3 наведений приклад послідовності перевірок за пошуком несправностей у низькочастотному тракті аудіоапаратури.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 3 - Схема пошуку несправності методом послідовного контролю

3.10 Метод половинного поділу схеми

Цей метод зазвичай використовують для контролю проходження сигналу у багатокаскадних ЕА, що дозволяє значно скоротити час пошуку місця несправності.

Суть методу полягає в уявному розподілі схеми пристрою на дві половини. В подальшому перевіряється наявність сигналу на виході каскаду, розташованого приблизно в середині тієї частини, де знайдена несправність. Якщо дефект не виявлений, то частина, що залишилась, знов поділяється навпіл, і так далі, поки не буде виявлений несправний каскад. На рис. 4 наведена схема послідовності перевірок при використанні методу половинного поділу схеми.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 4 - Схема послідовності перевірок при використанні методу половинного поділу схеми

4. Розрахунки ремонтопридатності

При аналітичному розрахунку та найпростішому потоці відмов умовну імовірність відмов елемента і-ї групи можна зобразити у вигляді:

, (7)

де - інтенсивність відмов елементів і-ї групи;

m - кількість груп елементів в апаратурі.

Якщо позначити активний час ремонту апаратури при відмові елементів і-ї групи як , то середній час ремонту апаратури визначаться як математичне сподівання:

(8)

Для визначення за формулою (8) необхідно мати дані про час ремонту, при відмові елементів різних груп.

Час ремонту залежить від типу елемента, який відмовив, блока, мікросхеми. Крім того, він залежить від розташування елементів апаратури. На стадії проектування для орієнтованих розрахунків середнього часу ремонту використовують дані про середнє значення часу, яке отримано при експлуатації або випробуванні аналогічної апаратури.

Середня оперативна тривалість ремонту Т_р складається з часу пошуку несправного елемента t₀, середнього часу заміни елемента t₃ та середнього часу перевірки справності апаратури після заміни елемента, який відмовив t_np, таким чином:

Т_р=t_o+t₃+t_пр. (9)

Експериментальна оцінка ремонтопридатності проводиться за даними експлуатації або спеціальних випробувань на ремонтопридатність апаратури. Отримання дослідних даних за реальної експлуатації пов'язано з великою тривалістю.

При проведенні спеціальних випробувань обсяг випробувань визначається необхідною вірогідністю оцінки ремонтопридатності. Зазвичай вважається, що достатньо мати дані з 20 відмовами. За статистичними випробуваннями визначається вибірка імітованих відмов, які по черзі вводять в апаратуру, за умов, максимально близьких до експлуатаційних. У результаті випробувань необхідно отримати t_о, t₃ i t_пр.

На основі отриманих статистичних даних за результатами випробувань або експлуатації розраховують значення ремонтопридатності із заданою точністю і вірогідністю.

Метод розрахунку оцінок часу ремонту з урахуванням заданих вимог за точністю і вірогідністю залежить від закону розподілу часу ремонту. Як правило, це закони експоненціальний та Ерланга.

Середня тривалість ремонту апаратури дорівнює:

(10)

де - час ремонту апаратури за і-ю відмовою;

n - кількість відмов апаратури за вибраний відрізок часу.

При цьому:

 (11)

де t_Pі - середній час роботи при виконанні j-ої операції при і-му ремонті;

m_P - кількість операцій при виконанні і-го ремонту.

За експоненціальним розподілом часу ремонту нижню та верхню границі середнього часу ремонту знаходять за виразами;

(12)

Тут коефіцієнти r₁ і r₂ визначаються за формулами:

r₁=2n/²[P(), 2n]; (13)

r₂=2n/²[1-P(),2n], (14)

де ²[P(), 2n] - квантилі розподілу ² за довірчою імовірністю P() та кількістю ступенів свободи r=2n. Значення коефіцієнтів r₁ і r₂ табульовані.

Якщо час ремонту підпорядкований закону Ерланга, розподіл щільності ймовірності ш(t) статистичної оцінки для невідомого часу має вигляд;

(15)

За цією формулою розраховують ймовірність потрапляння величини у задані границі, тобто розраховується довірча ймовірність.

Для різних значень довірчої ймовірності P() і кількості дослідів n розраховані коефіцієнти ₁ і ₂ для параметра , які також табульовані.

Значення нижчої границі середнього часу ремонту T_Р.Н. та верхньої границі середнього часу ремонту визначаються за формулами:

(16)

Размещено на Allbest.ru