c。
假設系統在并行冗余或后備冗余的兩種情況下運行,有如下兩個結論:
1 假設整機元件均存在并行冗余結構,即當有某一元件或模塊失效時,可由另一并行工作的元件或模塊替代,保證整機的正常工作狀態。
根據可靠性原理得:
2 假設整機元件均存在后備冗余結構,即工作單元數是不變的,當有某一元件或模塊失效時,有完全的可靠檢查和轉換裝置自動把轉換開關導向后備的元器件或模塊,也可以通過維修的方式,快速更換性能良好的元件或模塊。在所用元件相同,失效檢查和轉換裝置百分之百的可靠,而且備用失效率又為零的情況下,兩個單元(一個備用單元)的系統的可靠度為:
從以上三種工作模式:串聯、并行冗余、后備冗余得出的平均無故障工作時間(式(4)(5)(6))可以看出,系統采用不同的結構對系統的工作可靠性有很大影響。實際設計中,很少把整個系統都設計成具有冗余的結構。因為盡管冗余設計可以提高任務可靠度,但會降低基本可靠度并增加維修和后勤保障的負擔,所以,只能針對很重要的組成模塊或失效率較高的模塊將其設計成具有冗余的結構。
針對本實例中對可靠性影響較大的顯示驅動板,采用后備冗余設計來重新預計系統的可靠性。在實際設計中,把顯示屏設計成模塊化結構,即整個顯示屏由126×4塊8×8的顯示方塊組成。當顯示屏中有若干個發光點損壞時,只需要把這些點所在的顯示方塊取下,替代上完好的顯示模塊即可。
根據式(6)有:
λ驅動=7414.898×10-6/2=3707.449×10-6
MTBF =134.864h×2=269.728h
λ電源=λ數傳+λ控制+λ驅動+λ電源=3782.782×10-6
MTBF=264.36h
從上述的預計的可靠性指標可以看出,把系統中關鍵的單元設計成具有冗余的結構,可以極大地提高系統的可靠性。特別需要指出的是,系統在實際使用中當有若干個元器件失效時,并不影響系統的正常工作。LED顯示屏通用規范規定,整個電子屏的失控點應小于3‰[4],而上述計算的系統平均無故障時間是指系統中沒有一個元器件失效的情況。考慮到LED電子顯示屏允許3‰的失控點,實際應用時系統正常工作的時間通常比計算的數值高得多,MTBF可達10000小時以上(滿足《LED顯示屏通用規范》中的要求[4])。
參考文獻
[1] 徐維新、秦英孝,可靠性工程。北京:電子工業出版社,1988
[2] 楊家堅、徐賽英,國家軍用標準電子設備可靠性手冊,北京:國防工業出版社,1990
[3] Bertram L. Amstadter. Reliability Mathematics. McGraw-Hill, 1987
[4] LED顯示屏通用規范,SJ/T11141-1997,中華人民共和國電子行業標準,1997