對可靠性工程技術(shù)應(yīng)用的分析.doc

對可靠性工程技術(shù)應(yīng)用的分析 徐擁軍 0629404043【 摘要 】 本文是對在可靠性工程技術(shù)中 可靠性的定義 可靠性指標(biāo)的選用 可靠性預(yù)測 可靠性分配 可靠性預(yù)計 分配工作流程 等內(nèi)容的介紹及初步分析【 關(guān)鍵詞】 可靠性 設(shè)計技術(shù) 管理技術(shù) 工程應(yīng)用 Application of reliability analysis of engineering and technologyAbstract This paper is a reliability engineering technology in the definition of the reliability of selected indicators of the reliability of the reliability of the reliability of the distribution of the reliability of the forecast is expected to work flow, such as the distribution of content presentation and preliminary analysisKey words reliability design engineering technical management techniques【 引言 】 可靠性是產(chǎn)品的重要質(zhì)量指標(biāo)，對軍用、工業(yè)用及民用 產(chǎn)品的正常工作作都有決定性影響。機(jī)電產(chǎn)品的可靠性一直是 困擾我國機(jī)電工業(yè)發(fā)展的主要問題之一。 機(jī)電個工業(yè)的發(fā)展正面臨著產(chǎn)品可靠性的挑戰(zhàn)，在當(dāng)前一些重大機(jī)電設(shè)備的國際招標(biāo)中，產(chǎn)品的可靠性已經(jīng)成為競爭的焦點1. 可靠性設(shè)計技術(shù)現(xiàn)狀及應(yīng)用 一直以來，人們認(rèn)為產(chǎn)品性能好則質(zhì)量好。單純追求性能。而對產(chǎn) 品的可靠性、維修性及壽命周期費用未予重視。產(chǎn)品性能的先進(jìn)性是至關(guān)重要的，而可靠性、維修性是性能先進(jìn)性得以持久保持保證。 通過設(shè)計奠定產(chǎn)品的可靠性礎(chǔ)，研究在設(shè)計階段如何預(yù)測和預(yù)防各種可能發(fā)生的故障和隱患，使其達(dá)到規(guī)定的定性或定量的可靠性目標(biāo)值。 1.1 可靠性要求 產(chǎn)品可靠性要求分為定量要求和定性要求兩種。它是 進(jìn)行可靠性設(shè)計的依據(jù)，應(yīng)在有關(guān)的文件中加以明確。 ( 1 )可靠性定性要求 一般可分為兩類： 設(shè)計要求和分析要求。在定量設(shè)計和分析缺乏大量數(shù)據(jù)支持的情況下， 提出定性設(shè)計和定性分析要求，并加以實現(xiàn)。 a )定性設(shè)計要求 一般是指在產(chǎn)品研究過程中要求采取的可靠性措施，以保證提高產(chǎn)品的可靠性。如：制定貫徹可靠性設(shè)計準(zhǔn)則、簡化設(shè)計、冗余設(shè)計、降額設(shè)計等。 b )定性分析要求一般是指在產(chǎn)品研制過程中要求采取的可靠性分析手段，以保證提高產(chǎn)品的可靠性。如故障模式和影響分析 ( F M E A) 、故障樹分析( F T A ) 。 ( 2 )可靠性定量要求 可靠性定量要求是確定產(chǎn)品的可靠性參數(shù)、指標(biāo)及驗證時機(jī)和驗證方法，以便在設(shè)計、生產(chǎn)、試驗驗證、使用過程中用量化方法評價或驗證產(chǎn)品可靠性水平。 技術(shù)指標(biāo)的重要組成部分，應(yīng)存系統(tǒng)或產(chǎn)品的研制任務(wù)書或技術(shù)合同中明確規(guī)定。同時也要合理而明確地確定產(chǎn)品的敞障判據(jù)才能使可靠性定量要求得以正確實施。( 3 )理解要求 a )設(shè)計目標(biāo)要求：設(shè)計必須滿足的要求。在合同中規(guī)定的可靠性定量要求 ( 如R n 、M T BF )b )驗證要求：即最小接受值。按標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)計試驗方案必須達(dá)到的要求 ( 如M T B F L 、R L )。驗證可以是試驗驗證、使用驗證或綜合評估。 c )故障判據(jù)：即什么是故障，合同雙方要明確。 1 2 選擇和確定可靠性參數(shù)及指標(biāo)的依據(jù)和要求( 1 )選擇可靠性參數(shù)的依據(jù) 工作性質(zhì)維修特點產(chǎn)品對象可靠性參數(shù)連續(xù)或間歇重復(fù)性工作可維修復(fù)雜的系統(tǒng)、設(shè)備、民用產(chǎn)品 可靠度、平均壽命 ( M T B F 、 M T T F ) 、故障率可用壽命、維修度、平均故 障停機(jī)時間M D T 、平均維修時間M T T R 、平均大修間隔M T B O 、平均維修間 隔 M T B M、可用度等不能維修 設(shè)備中的耗損零件、材料可靠度、故障率、故障時間的分布 ( 標(biāo)準(zhǔn)偏差、威 爾參數(shù)等) 、M T T F 特性值的穩(wěn)定性 ( 均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差的隨時間變化特性一次性使用可維修或不可維修火火器、保險絲、超負(fù)荷繼電器、緊急用發(fā)電機(jī)、信笮可靠度、成功率、命【 f l 率等，不町靠度、誤動作率等、平均大修間隔 M T P , O、平均維修間隔 M T B( 2 )確定可靠性指標(biāo)的依據(jù) 應(yīng)根據(jù)需要與可能，經(jīng)綜合權(quán)衡后確定 a )需要：指考慮使用方的需求，產(chǎn)品的重要程度。 b )可能：指考慮國內(nèi)外類似產(chǎn)品實際達(dá)到的可靠性水平，當(dāng)前研究中所采取的技術(shù)對可靠性的影響，國內(nèi)的技術(shù)基礎(chǔ)和生產(chǎn)水平以及研制裝備的費用、進(jìn)度、預(yù)期的使用和 保障等約束條件。( 3)參數(shù)、指標(biāo)確定的程序 產(chǎn)品可靠性參數(shù)、指標(biāo)確定的程序序號壽命周期階段 主要工作內(nèi)容 責(zé)任者1技術(shù)指標(biāo)論證階段a 、對新研產(chǎn)品進(jìn)行實用需求分析 b 、對柑似正使用產(chǎn)品的可靠性狀況分析 C 、初步確定新產(chǎn)品的壽命剖面、任務(wù)剖面、使用 保障等方面的約束條件 d 、經(jīng)綜合權(quán)衡后，選擇可靠性使用參數(shù)，提出成 熟期的使用指標(biāo) e 、評審 f 、納入產(chǎn)品技術(shù)要求文件中 定購方 定購方 定購辦定購 為主與有關(guān)部門協(xié)商 定購方為豐，承制方、專家參加定購方2方案論證及確定階段 a 、根據(jù)使用指標(biāo)，進(jìn)行 町靠性設(shè)計方案 設(shè)計與分析 b、根據(jù)成熟期的指標(biāo)，確定工程研制、牛產(chǎn)階段的 使用指標(biāo) C 、評審 d 、納入研制任務(wù)書或合同書 e 、根據(jù)產(chǎn)品可靠性指標(biāo)分配結(jié)果，確定轉(zhuǎn)承制產(chǎn) 品的合同指標(biāo) 承制方定購方與承制方協(xié)商 承制方、定購方、專家承制方、定購方 承制為主與轉(zhuǎn)承制方協(xié)商3工程研制階段( 含設(shè)計定型a 、使用、維修、保障方案變動時，修訂 靠性指標(biāo) b 、 嚴(yán)格履行有關(guān)審批手續(xù) 定購方為豐與承制方協(xié)商 2 可靠性預(yù)計 2 1可靠性預(yù)計目的 ( 1 ) 將可靠性預(yù)計結(jié)果與可靠性指標(biāo)要求進(jìn)行比較 ，審查設(shè)計是否能達(dá)到任務(wù)書要求 的可靠性指標(biāo)或確定可靠性要求是否合理。 ( 2 )在產(chǎn)品可靠性論證階段，通過可靠性預(yù)計，可對不同的設(shè)計方案進(jìn)行比較，選擇最優(yōu)方案。 ( 3 )在產(chǎn)品設(shè)計階段，通過可靠性預(yù)計，發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的簿弱環(huán)節(jié)，改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計，提高其可靠性。 ( 4 )為可靠性增長試驗、驗證試驗提供依據(jù)。 ( 5 )為產(chǎn)品可靠性分配和權(quán)衡提供依據(jù)。 2 。2可靠性預(yù)計程序 ( 1 )明確產(chǎn)品可靠性結(jié)構(gòu)的定義，即產(chǎn)品功能、任務(wù)、 結(jié)構(gòu)組成等。 ( 2 )明確產(chǎn)品工作條件和故障判據(jù)。 ( 3)畫出可靠性框圖、建立產(chǎn)品可靠性數(shù)學(xué)模型。 ( 4)預(yù)計各功能單元可靠性 R i 。 ( 5 ) 按產(chǎn)品可靠性數(shù)學(xué)模型預(yù)計產(chǎn)品的可靠性 R ( t ) 。 2 3電子設(shè)備可靠性預(yù)計方法 電子設(shè)備最大的特點是壽命服從指數(shù)分布，即故障率是常數(shù)，( 1 )元器件計數(shù)法 是 一 種簡單而又快速的預(yù)計方法。適用于電子設(shè)備方案 論證和初步設(shè)計階段。具體計算過程是：先計算設(shè)備中每一類元器件的數(shù)量和型號， 再用該類元器件的通用故障率乘以 元器件數(shù)目和該類元器件的質(zhì)量等級系數(shù)， 最后把各類元件的乘積累加起來，即得到部件( 或設(shè)各) 的故障率。( 2 )元器件應(yīng)力分析法 適用于電子設(shè)備詳細(xì)設(shè)計階段，已具備了詳細(xì)的元器件清單、電應(yīng)力比、環(huán)境溫度等信息。應(yīng)力分析法的基本原理是通過元器件應(yīng)力分析出的溫度及負(fù)荷系數(shù)呈函數(shù)關(guān)系的 基本故障率 九 ，考慮各種因數(shù)的影響，引進(jìn)系數(shù) ，將其與基本失效率相乘，得出實際故障率。再根據(jù)實際故障率,元器件的種類、數(shù)量及可靠性框圖，計算出設(shè)備的可靠性。 應(yīng)力分析法具體步驟如下： a )將所有元器件按功能單元分類，全部列入元器件應(yīng) 力分析計算表； b)確定所列的元器件的電應(yīng)力； c )確定元器件的工作環(huán)境溫度( ) ； d)確定元器件的質(zhì)量等級： e)計算元器件基本失效率； f )根據(jù)元器件的種類、質(zhì)量、應(yīng)用條件、環(huán)境選定修 正系數(shù)； g)根據(jù)元器件失效率模型計算元器件的應(yīng)用失效率h )根據(jù)功能單元的可靠性數(shù)學(xué)模型確定功能單元的失效率； i )用功能單元的可靠度代入部件( 或系統(tǒng)) 的可靠性數(shù)學(xué)模型，求得部件( 或系統(tǒng)) 的可靠度。有關(guān)電子元器件可靠性預(yù)計詳細(xì)資料可查閱國家標(biāo)準(zhǔn)G J B 2 9 9 A( B 、C) 。 注意：要求一般預(yù)計值0 = l .2 5 o Q 表示設(shè)計目標(biāo)值：0指平均壽命，即M T B F ) 。3 可靠性分配 3 1可靠性分配 目的 將系統(tǒng)的可靠性目標(biāo)值合理地分配給各構(gòu)成單元。例如，對于電子產(chǎn)品是將總的可靠性指標(biāo)按系統(tǒng)裝置 (子系統(tǒng))一 模塊 ( 組件)一元器件這樣的層次進(jìn)行分配。對于機(jī)械產(chǎn)品是將整機(jī)的可靠性指標(biāo)分配到各總成，再將總成的指標(biāo)分配到各部件、零件。分配到每一部分的指標(biāo)即是這一部分的可靠性設(shè)計目標(biāo)值。 3 2研制階段不同時期可靠性分配方法的選擇 具體進(jìn)行可靠性分配時， 首先必須明確設(shè)計目標(biāo)、限制條件， 系統(tǒng)的可靠性模型及有關(guān)同類產(chǎn)品的可靠性預(yù)測數(shù)據(jù)等信息。隨著設(shè)計工作的不斷深入。可靠性模型的逐步細(xì)化，則采用的可靠性分配模型也應(yīng)有所不同。具體可參見下 表 ： 不同研制階段可靠性分配方法的選取 研制階段可靠性分配模型 方案論證初步設(shè)計詳細(xì)設(shè)計 等分配法 評分分配法、比例組合法 考慮重要度和復(fù)雜度分配法、可靠度再分配法、 直接尋查法 3 3可靠性分配準(zhǔn)則 ( 1 )對于復(fù)雜度高的子系統(tǒng)、設(shè)備等，應(yīng)分配較低的可 靠性指標(biāo)； ( 2)對于技術(shù)上不成熟的產(chǎn)品，分配較低的可靠性指 標(biāo)；對于技術(shù)上成熟的產(chǎn)品，分配較高的可靠性指標(biāo)； ( 3 ) 對于處于惡劣環(huán)境條件下工作的產(chǎn)品， 分配較低的 可靠性指標(biāo)； ( 4 )當(dāng)把可靠度作為分配參數(shù)時，對于需要長期工作的 產(chǎn)品，分配較低的可靠性指標(biāo)； ( 5 )對于重要度高的產(chǎn)品，分配較高的可靠性指標(biāo)； ( 6 )對于可達(dá)性差的組件，分配較高的可靠性指標(biāo)。 3 4可靠性分配注意事項 ( 1 )可靠性分配應(yīng)在研制階段初期進(jìn)行； ( 2 )可靠性分配應(yīng)反復(fù)多次進(jìn)行； ( 3 )為減少可靠性分配的重復(fù)次數(shù)，在規(guī)定的可靠性指 標(biāo)的基礎(chǔ)上，可考慮留出一定的余量； ( 4 )必須按產(chǎn)品成熟期規(guī)定值 ( 或目標(biāo)值)進(jìn)行分配。 4 可靠性預(yù)計、分配工作流程 ( 見下圖) 1，王隆太.先進(jìn)制造技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2003，92，F(xiàn)eng Peian，Qiu Ojngying，乳a1Research onGeneralized