ГОСТ Р 60.0.7.3-2020 Роботы и робототехнические устройства. Метод математического моделирования показателей надежности и виртуализации испытаний на надежность базовых элементов робототехнических комплексов при проектировании

Приложение Б
(справочное)

Пример комплексного анализа надежности

В качестве примера анализа показателей безотказности ПУ на основе комплексного моделирования физических процессов рассматривают процесс разработки ПУ, в ТЗ на который предусмотрено обеспечение безотказной работы ПУ в течение 10000 ч с вероятностью не менее 0,95.

Вначале разрабатывают электрическую схему и проводят анализ электрических характеристик в системе PSpice. Затем в системе P-CAD формируют конструкцию ПУ.

В подсистеме АСОНИКА-ТМ конструкция ПУ конвертируется из системы P-CAD (рисунок Б.1) и проводят моделирование тепловых и механических характеристик ПУ.

Результаты моделирования тепловых режимов показаны на рисунке Б.2. По данным результатам автоматически формируются КРР ЭРИ в подсистеме АСОНИКА-Р (рисунки Б.3-Б.5). При этом температуры и ускорения ЭРИ переносятся в подсистему АСОНИКА-Р из подсистемы АСОНИКА-ТМ, а токи и напряжения - из системы PSpice. Кроме того, конвертор PSpice - АСОНИКА-Р рассчитывает мощности тепловыделения каждого электронного компонента.

В подсистеме АСОНИКА-Б конструкция ПУ извлекается из системы P-CAD (перечень ЭРИ), а значения токов, напряжений, температур импортируются из подсистем АСОНИКА-Р и АСОНИКА-ТМ.

С учетом реальных режимов работы рассчитывают показатели безотказности ПУ (рисунок Б.6). По результатам этого расчета в подсистеме АСОНИКА-Б было определено, что вероятность безотказной работы ПУ в течение 10000 ч составляет 0,92, что не отвечает требованиям ТЗ.

Из диаграмм вкладов ЭРИ в общую безотказность ПУ (рисунки Б.7 и Б.8) видно, что наименьшей надежностью обладают диод V1 и резистор R2.

Чтобы повысить отказоустойчивость ПУ, было решено понизить нагрузки на диод V1 и внести соответствующие изменения в схему ПУ. Для повышения отказоустойчивости резистора были приняты два решения: понизить температуру путем перекомпоновки ЭРИ, а также ввести резервирование (рисунок Б.9).

Рисунок Б.1 - Конструкция ПУ, конвертированная из системы P-CAD

Рисунок Б.2 - Результаты моделирования тепловых режимов

Рисунок Б.3 - Диалоговое окно для формирования КРР