c。
假设系统在并行冗余或后备冗余的两种情况下运行,有如下两个结论:
1 假设整机元件均存在并行冗余结构,即当有某一元件或模块失效时,可由另一并行工作的元件或模块替代,保证整机的正常工作状态。
根据可靠性原理得:
2 假设整机元件均存在后备冗余结构,即工作单元数是不变的,当有某一元件或模块失效时,有完全的可靠检查和转换装置自动把转换开关导向后备的元器件或模块,也可以通过维修的方式,快速更换性能良好的元件或模块。在所用元件相同,失效检查和转换装置百分之百的可靠,而且备用失效率又为零的情况下,两个单元(一个备用单元)的系统的可靠度为:
从以上三种工作模式:串联、并行冗余、后备冗余得出的平均无故障工作时间(式(4)(5)(6))可以看出,系统采用不同的结构对系统的工作可靠性有很大影响。实际设计中,很少把整个系统都设计成具有冗余的结构。因为尽管冗余设计可以提高任务可靠度,但会降低基本可靠度并增加维修和后勤保障的负担,所以,只能针对很重要的组成模块或失效率较高的模块将其设计成具有冗余的结构。
针对本实例中对可靠性影响较大的显示驱动板,采用后备冗余设计来重新预计系统的可靠性。在实际设计中,把显示屏设计成模块化结构,即整个显示屏由126×4块8×8的显示方块组成。当显示屏中有若干个发光点损坏时,只需要把这些点所在的显示方块取下,替代上完好的显示模块即可。
根据式(6)有:
λ驱动=7414.898×10-6/2=3707.449×10-6
MTBF =134.864h×2=269.728h
λ电源=λ数传+λ控制+λ驱动+λ电源=3782.782×10-6
MTBF=264.36h
从上述的预计的可靠性指标可以看出,把系统中关键的单元设计成具有冗余的结构,可以极大地提高系统的可靠性。特别需要指出的是,系统在实际使用中当有若干个元器件失效时,并不影响系统的正常工作。LED显示屏通用规范规定,整个电子屏的失控点应小于3‰[4],而上述计算的系统平均无故障时间是指系统中没有一个元器件失效的情况。考虑到LED电子显示屏允许3‰的失控点,实际应用时系统正常工作的时间通常比计算的数值高得多,MTBF可达10000小时以上(满足《LED显示屏通用规范》中的要求[4])。
参考文献
[1] 徐维新、秦英孝,可靠性工程。北京:电子工业出版社,1988
[2] 杨家坚、徐赛英,国家军用标准电子设备可靠性手册,北京:国防工业出版社,1990
[3] Bertram L. Amstadter. Reliability Mathematics. McGraw-Hill, 1987
[4] LED显示屏通用规范,SJ/T11141-1997,中华人民共和国电子行业标准,1997