可靠性預(yù)測(cè)與分配

1、1 可靠性工程基礎(chǔ)可靠性工程基礎(chǔ) 20142014年秋季年秋季 2 4 4 人機(jī)系統(tǒng)的可靠性人機(jī)系統(tǒng)的可靠性 6 6 可靠性應(yīng)用可靠性應(yīng)用 1 1 可靠性概論可靠性概論 2 2 系統(tǒng)可靠性模型系統(tǒng)可靠性模型 3 3 可靠性預(yù)測(cè)與分配可靠性預(yù)測(cè)與分配 5 5 系統(tǒng)可靠性實(shí)效分析系統(tǒng)可靠性實(shí)效分析 可靠性工程基礎(chǔ)可靠性工程基礎(chǔ) 3 3.1 3.1 可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì) 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 3.3 3.3 可靠性分配可靠性分配 3 3 可靠性預(yù)測(cè)與分配可靠性預(yù)測(cè)與分配 一、產(chǎn)品壽命周期一、產(chǎn)品壽命周期 n 產(chǎn)品的全壽命周期包括產(chǎn)品的全壽命周期包括設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)、研制研制、開發(fā)、試驗(yàn)和評(píng)價(jià)

2、、開發(fā)、試驗(yàn)和評(píng)價(jià)、 生產(chǎn)、使用、維護(hù)、報(bào)廢等階段。生產(chǎn)、使用、維護(hù)、報(bào)廢等階段。 n 產(chǎn)品壽命周期各階段都將影響產(chǎn)品的可靠性水平，產(chǎn)品的產(chǎn)品壽命周期各階段都將影響產(chǎn)品的可靠性水平，產(chǎn)品的 可靠性本質(zhì)上取決于可靠性本質(zhì)上取決于設(shè)計(jì)和研制設(shè)計(jì)和研制階段，而可靠性設(shè)計(jì)奠定階段，而可靠性設(shè)計(jì)奠定 了產(chǎn)品可靠性的基礎(chǔ)。了產(chǎn)品可靠性的基礎(chǔ)。 4 3.1 3.1 可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì) 二、可靠性設(shè)計(jì)的重要性二、可靠性設(shè)計(jì)的重要性 表表3-1 3-1 各種因素對(duì)產(chǎn)品可靠性的影響各種因素對(duì)產(chǎn)品可靠性的影響 5 影響因素影響因素影響程度影響程度/% 可靠性可靠性 固有可靠性固有可靠性 零、部件材料零、部件材料3

3、0 設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)40 制造技術(shù)制造技術(shù)10 使用可靠性使用可靠性 使用（運(yùn)輸、操作安使用（運(yùn)輸、操作安 裝、維修、環(huán)境等）裝、維修、環(huán)境等） 20 3.1 3.1 可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì) 三、可靠性設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)三、可靠性設(shè)計(jì)的目的和任務(wù) n可靠性設(shè)計(jì)的目的可靠性設(shè)計(jì)的目的: : 是使系統(tǒng)在滿足是使系統(tǒng)在滿足規(guī)定的可靠性指標(biāo)規(guī)定的可靠性指標(biāo)前提下，產(chǎn)品的技前提下，產(chǎn)品的技 術(shù)性能、重量指標(biāo)、費(fèi)用及使用壽命等取得協(xié)調(diào)并達(dá)到最術(shù)性能、重量指標(biāo)、費(fèi)用及使用壽命等取得協(xié)調(diào)并達(dá)到最 優(yōu)化的結(jié)果，優(yōu)化的結(jié)果，或在性能、重量、費(fèi)用、使用壽命或在性能、重量、費(fèi)用、使用壽命和其他要和其他要 求的約束條件下，

4、通過采用相應(yīng)的技術(shù)，設(shè)計(jì)出可靠性符求的約束條件下，通過采用相應(yīng)的技術(shù)，設(shè)計(jì)出可靠性符 合要求的產(chǎn)品。合要求的產(chǎn)品。 6 3.1 3.1 可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì) 可靠性設(shè)計(jì)的任務(wù)：可靠性設(shè)計(jì)的任務(wù)： 就是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)的目的，就是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)的目的，預(yù)測(cè)和預(yù)防預(yù)測(cè)和預(yù)防產(chǎn)品所產(chǎn)品所 有可能發(fā)生的各種故障。通過各種手段辨識(shí)產(chǎn)品潛在的隱有可能發(fā)生的各種故障。通過各種手段辨識(shí)產(chǎn)品潛在的隱 患和薄弱環(huán)節(jié)，通過患和薄弱環(huán)節(jié)，通過預(yù)防性設(shè)計(jì)和更改設(shè)計(jì)預(yù)防性設(shè)計(jì)和更改設(shè)計(jì)，有效地消除，有效地消除 產(chǎn)品中的隱患及薄弱環(huán)節(jié)，從而使產(chǎn)品可靠性符合規(guī)定的產(chǎn)品中的隱患及薄弱環(huán)節(jié)，從而使產(chǎn)品可靠性符合規(guī)定的 要求

5、。要求。 7 3.1 3.1 可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì) 可靠性設(shè)計(jì)任務(wù)一般有兩種情況：可靠性設(shè)計(jì)任務(wù)一般有兩種情況： 一種是按照給定的目標(biāo)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，通常用于一種是按照給定的目標(biāo)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，通常用于新產(chǎn)品新產(chǎn)品的的 研制和開發(fā)；研制和開發(fā)； 另一種是對(duì)另一種是對(duì)現(xiàn)有定型產(chǎn)品現(xiàn)有定型產(chǎn)品的隱患和薄弱環(huán)節(jié)，的隱患和薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)用可靠性應(yīng)用可靠性 的設(shè)計(jì)方法加以改進(jìn)、提高的設(shè)計(jì)方法加以改進(jìn)、提高，達(dá)到使產(chǎn)品可靠性增長的目，達(dá)到使產(chǎn)品可靠性增長的目 的。的。 8 3.1 3.1 可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì) 四、可靠性設(shè)計(jì)的基本原則四、可靠性設(shè)計(jì)的基本原則 （1 1）進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)前，應(yīng)明確可靠性指標(biāo)和可靠性

6、評(píng)估）進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)前，應(yīng)明確可靠性指標(biāo)和可靠性評(píng)估 方案。方案。 （2 2）可靠性設(shè)計(jì)必須）可靠性設(shè)計(jì)必須貫穿于產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)貫穿于產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，在，在 滿足產(chǎn)品基本功能的同時(shí)，應(yīng)全面考慮滿足產(chǎn)品基本功能的同時(shí)，應(yīng)全面考慮影響可靠性的各種影響可靠性的各種 因素因素。例如溫度對(duì)電子元器件可靠性的影響。例如溫度對(duì)電子元器件可靠性的影響。 9 3.1 3.1 可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì) （3 3）應(yīng)針對(duì)故障模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，最大限度地消除或控制產(chǎn)）應(yīng)針對(duì)故障模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，最大限度地消除或控制產(chǎn) 品在壽命周期內(nèi)可能出現(xiàn)的故障模式。品在壽命周期內(nèi)可能出現(xiàn)的故障模式。 （4 4）在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在繼

7、承以往成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，積極采）在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在繼承以往成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，積極采 用先進(jìn)的設(shè)計(jì)原理和可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)。用先進(jìn)的設(shè)計(jì)原理和可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)。但在采用新技術(shù)、但在采用新技術(shù)、 新工藝、新材料或新型元器件之前，必須經(jīng)過嚴(yán)格的試驗(yàn)新工藝、新材料或新型元器件之前，必須經(jīng)過嚴(yán)格的試驗(yàn) ，并嚴(yán)格論證各方面因素對(duì)可靠性產(chǎn)生的影響。，并嚴(yán)格論證各方面因素對(duì)可靠性產(chǎn)生的影響。 10 3.1 3.1 可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì) （5 5）在進(jìn)行產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)時(shí)，）在進(jìn)行產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)產(chǎn)品的性能、可靠應(yīng)對(duì)產(chǎn)品的性能、可靠 性、費(fèi)用、時(shí)間性、費(fèi)用、時(shí)間等各方面因素進(jìn)行綜合權(quán)衡，以做出最等各方面因素進(jìn)行綜合權(quán)

8、衡，以做出最 優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。 11 3.1 3.1 可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì) 五、可靠性設(shè)計(jì)方法五、可靠性設(shè)計(jì)方法 1.1.預(yù)防故障設(shè)計(jì)法預(yù)防故障設(shè)計(jì)法 由經(jīng)驗(yàn)積累產(chǎn)生的一種機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)方法。由經(jīng)驗(yàn)積累產(chǎn)生的一種機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)方法。 2.2.簡化設(shè)計(jì)簡化設(shè)計(jì) 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，滿足產(chǎn)品預(yù)定功能的情況下，力在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，滿足產(chǎn)品預(yù)定功能的情況下，力 求使設(shè)計(jì)簡單，盡量減少零部件、元器件等的規(guī)格、品種求使設(shè)計(jì)簡單，盡量減少零部件、元器件等的規(guī)格、品種 和數(shù)量。和數(shù)量。 12 3.1 3.1 可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì) 13 例例 6 - 1如有數(shù)字邏輯電路見圖所示，將其簡化成功能相同如有

9、數(shù)字邏輯電路見圖所示，將其簡化成功能相同 的數(shù)字邏輯電路。的數(shù)字邏輯電路。 解：解： (1)使用布爾代數(shù)簡化圖：使用布爾代數(shù)簡化圖： DCABDCADBCCABE / 3.1 3.1 可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì) 14 因此可簡化成下圖。因此可簡化成下圖。 則大大提高了其可靠度則大大提高了其可靠度 。 圖圖 簡化簡化數(shù)字邏輯線路數(shù)字邏輯線路 3.1 3.1 可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì) 3.3.余度設(shè)計(jì)余度設(shè)計(jì) 余度設(shè)計(jì)也稱為冗余設(shè)計(jì)。它是以功能的重復(fù)結(jié)構(gòu)確余度設(shè)計(jì)也稱為冗余設(shè)計(jì)。它是以功能的重復(fù)結(jié)構(gòu)確 保局部發(fā)生故障時(shí)，整機(jī)或系統(tǒng)仍不喪失規(guī)定功能的設(shè)計(jì)保局部發(fā)生故障時(shí)，整機(jī)或系統(tǒng)仍不喪失規(guī)定功能的設(shè)計(jì) 方法

10、。例如一般民航飛機(jī)采用雙發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。方法。例如一般民航飛機(jī)采用雙發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。 4.4.降額設(shè)計(jì)和安全裕度設(shè)計(jì)降額設(shè)計(jì)和安全裕度設(shè)計(jì) 降額設(shè)計(jì)是為了改進(jìn)零部件可靠性，使其使用應(yīng)力低降額設(shè)計(jì)是為了改進(jìn)零部件可靠性，使其使用應(yīng)力低 于其額定應(yīng)力，從而降低產(chǎn)品工作故障率的設(shè)計(jì)方法。于其額定應(yīng)力，從而降低產(chǎn)品工作故障率的設(shè)計(jì)方法。 15 3.1 3.1 可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì) 以電子元器件為例。以電子元器件為例。 降額降額就是使元器件在就是使元器件在低于其額定值低于其額定值的應(yīng)力條件下工作。的應(yīng)力條件下工作。 針對(duì)電子產(chǎn)品，降額主要是指電子元器件使用時(shí)，針對(duì)電子產(chǎn)品，降額主要是指電子元器件使用時(shí)， 實(shí)際的

11、溫升、機(jī)械應(yīng)力、功率實(shí)際的溫升、機(jī)械應(yīng)力、功率等應(yīng)低于器件的額定值。等應(yīng)低于器件的額定值。 具體的降額標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)參考相應(yīng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)具體的降額標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)參考相應(yīng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo) 準(zhǔn)，是分降額等級(jí)的。準(zhǔn)，是分降額等級(jí)的。 16 3.1 3.1 可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì) 17 3.1 3.1 可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì) TS：應(yīng)力降額點(diǎn)應(yīng)力降額點(diǎn) TA：周圍溫度周圍溫度 ABC折線為降額折線為降額 開始的基準(zhǔn)線。開始的基準(zhǔn)線。 Tmax：應(yīng)力最大值應(yīng)力最大值 TC：管殼溫度管殼溫度 5.5.耐環(huán)境設(shè)計(jì)法耐環(huán)境設(shè)計(jì)法 當(dāng)產(chǎn)品在沖擊、振動(dòng)、潮濕、高低溫、鹽霧、霉菌、當(dāng)產(chǎn)品在沖擊、振動(dòng)、潮濕、高低溫、鹽霧、霉菌、

12、 核輻射等惡劣環(huán)境下工作、安裝、維修、貯存和運(yùn)輸時(shí)，核輻射等惡劣環(huán)境下工作、安裝、維修、貯存和運(yùn)輸時(shí)， 其中部分單元難以承受這種環(huán)境應(yīng)力的影響而產(chǎn)生故障。其中部分單元難以承受這種環(huán)境應(yīng)力的影響而產(chǎn)生故障。 因此，需要采取環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)降低產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的敏感性以因此，需要采取環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)降低產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的敏感性以 提高其可靠性。提高其可靠性。 18 3.1 3.1 可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì) 6.6.人機(jī)工程設(shè)計(jì)法人機(jī)工程設(shè)計(jì)法 7.7.容錯(cuò)設(shè)計(jì)容錯(cuò)設(shè)計(jì) 能自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并診斷出系統(tǒng)故障，然后采取對(duì)故障能自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并診斷出系統(tǒng)故障，然后采取對(duì)故障 的控制后處理的策略。的控制后處理的策略。 8.8.安全保護(hù)設(shè)

13、計(jì)安全保護(hù)設(shè)計(jì) 19 3.1 3.1 可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì) 六、可靠性設(shè)計(jì)內(nèi)容六、可靠性設(shè)計(jì)內(nèi)容 1.1.建立可靠性模型，進(jìn)行可靠性指標(biāo)的建立可靠性模型，進(jìn)行可靠性指標(biāo)的預(yù)計(jì)和分配預(yù)計(jì)和分配以及選擇以及選擇 和控制部件指標(biāo)，確定可靠性關(guān)鍵部件等。和控制部件指標(biāo)，確定可靠性關(guān)鍵部件等。 2. 2. 進(jìn)行各種可靠性分析。進(jìn)行各種可靠性分析。 例如失效模式、后果與嚴(yán)重度分析；故障樹分析；例如失效模式、后果與嚴(yán)重度分析；故障樹分析； 熱分析和容差分析等。熱分析和容差分析等。 3. 3. 采取各種有效的可靠性設(shè)計(jì)方法。采取各種有效的可靠性設(shè)計(jì)方法。 20 3.1 3.1 可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì) 七、可靠性

14、設(shè)計(jì)程序七、可靠性設(shè)計(jì)程序 21 明確可靠性要求明確可靠性要求 掌握產(chǎn)品使用要求掌握產(chǎn)品使用要求 確定可靠性目標(biāo)確定可靠性目標(biāo)可靠性特征量可靠性特征量 明確設(shè)計(jì)條件明確設(shè)計(jì)條件 初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì) 技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì) 可靠性預(yù)計(jì)（評(píng)價(jià)性）可靠性預(yù)計(jì)（評(píng)價(jià)性） 可靠性設(shè)計(jì)完成可靠性設(shè)計(jì)完成 收集數(shù)據(jù)信息基礎(chǔ)收集數(shù)據(jù)信息基礎(chǔ) 可靠性預(yù)計(jì)、分配、各種可靠性可靠性預(yù)計(jì)、分配、各種可靠性 設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法 可靠性試驗(yàn)、各種可靠性預(yù)計(jì)、可靠性試驗(yàn)、各種可靠性預(yù)計(jì)、 可靠性分析（可靠性分析（FMEA、FTA）、）、 設(shè)計(jì)評(píng)審設(shè)計(jì)評(píng)審 各種可靠性設(shè)計(jì)方法各種可靠性設(shè)計(jì)方法 反反 饋饋 3.1 3.1 可靠性設(shè)計(jì)可

15、靠性設(shè)計(jì) 22 3.1 3.1 可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì) 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 3.3 3.3 可靠性分配可靠性分配 3 3 可靠性預(yù)測(cè)與分配可靠性預(yù)測(cè)與分配 可靠性預(yù)測(cè)的目的：可靠性預(yù)測(cè)的目的： （1 1）評(píng)估產(chǎn)品可靠性評(píng)估產(chǎn)品可靠性，審查其是否能達(dá)到要求的可靠性指，審查其是否能達(dá)到要求的可靠性指 標(biāo)。標(biāo)。 （2 2）在確定任務(wù)和方案論證階段，可靠性預(yù)計(jì)是論證使用）在確定任務(wù)和方案論證階段，可靠性預(yù)計(jì)是論證使用 方案所提出的可靠性指標(biāo)是否合理、是否可以實(shí)現(xiàn)的重要方案所提出的可靠性指標(biāo)是否合理、是否可以實(shí)現(xiàn)的重要 手段。也是手段。也是擇優(yōu)選定滿足可靠性要求的總體設(shè)計(jì)方案的依擇優(yōu)選定

16、滿足可靠性要求的總體設(shè)計(jì)方案的依 據(jù)。據(jù)。 23 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) （3 3）通過可靠性預(yù)計(jì)，發(fā)現(xiàn)影響產(chǎn)品可靠性的主要因素，）通過可靠性預(yù)計(jì)，發(fā)現(xiàn)影響產(chǎn)品可靠性的主要因素， 找出工程設(shè)計(jì)中的找出工程設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)及存在的問題薄弱環(huán)節(jié)及存在的問題，及時(shí)采取有效，及時(shí)采取有效 的改進(jìn)措施，提高產(chǎn)品可靠性。的改進(jìn)措施，提高產(chǎn)品可靠性。 （4 4）為可靠性增長試驗(yàn)、驗(yàn)證及費(fèi)用核算等的研究提供依）為可靠性增長試驗(yàn)、驗(yàn)證及費(fèi)用核算等的研究提供依 據(jù)。據(jù)。 （5 5）可靠性預(yù)計(jì)是）可靠性預(yù)計(jì)是可靠性分配可靠性分配的基礎(chǔ)，避免可靠性設(shè)計(jì)的的基礎(chǔ)，避免可靠性設(shè)計(jì)的 盲目性。盲目性。 24

17、3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 可靠性預(yù)測(cè)的一般程序：可靠性預(yù)測(cè)的一般程序： （1 1）明確系統(tǒng)定義，包括功能、任務(wù)和系統(tǒng)的組成及）明確系統(tǒng)定義，包括功能、任務(wù)和系統(tǒng)的組成及 其接口其接口. . （2 2）明確系統(tǒng)的故障判據(jù)。）明確系統(tǒng)的故障判據(jù)。 （3 3）明確系統(tǒng)的工作條件。）明確系統(tǒng)的工作條件。 （4 4）繪制可靠性框圖，可靠性框圖需繪制到產(chǎn)品最低）繪制可靠性框圖，可靠性框圖需繪制到產(chǎn)品最低 一級(jí)功能層。一級(jí)功能層。 25 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) （5 5）建立系統(tǒng)可靠性數(shù)學(xué)模型。）建立系統(tǒng)可靠性數(shù)學(xué)模型。 （6 6）預(yù)計(jì)各單元的可靠性。）預(yù)計(jì)各單元的可靠性。 （7

18、7）根據(jù)系統(tǒng)可靠性數(shù)學(xué)模型預(yù)計(jì)系統(tǒng)的基本可靠性）根據(jù)系統(tǒng)可靠性數(shù)學(xué)模型預(yù)計(jì)系統(tǒng)的基本可靠性 或任務(wù)可靠性?；蛉蝿?wù)可靠性。 （8 8）可靠性預(yù)計(jì)結(jié)果為可靠性分配提供依據(jù)。當(dāng)實(shí)際）可靠性預(yù)計(jì)結(jié)果為可靠性分配提供依據(jù)。當(dāng)實(shí)際 系統(tǒng)有變動(dòng)時(shí)，進(jìn)行可靠性再預(yù)計(jì)。系統(tǒng)有變動(dòng)時(shí)，進(jìn)行可靠性再預(yù)計(jì)。 26 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 可靠性預(yù)計(jì)方法：可靠性預(yù)計(jì)方法： 元器件計(jì)數(shù)預(yù)計(jì)法元器件計(jì)數(shù)預(yù)計(jì)法 應(yīng)力分析法應(yīng)力分析法 故障率預(yù)計(jì)法故障率預(yù)計(jì)法 評(píng)分預(yù)計(jì)法評(píng)分預(yù)計(jì)法 上下限預(yù)計(jì)法上下限預(yù)計(jì)法 27 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 1.1.元器件計(jì)數(shù)預(yù)計(jì)法元器件計(jì)數(shù)預(yù)計(jì)法 28 產(chǎn)品所有通用元

19、器件的產(chǎn)品所有通用元器件的種類及數(shù)量種類及數(shù)量； 元器件的元器件的質(zhì)量等級(jí)質(zhì)量等級(jí)； 產(chǎn)品的產(chǎn)品的環(huán)境環(huán)境。 （1）需要預(yù)先）需要預(yù)先采集的信息采集的信息 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 29 (2) 基本基本數(shù)學(xué)公式數(shù)學(xué)公式 1 () ii n iGQ i N 設(shè)備 （31） 式中：式中： 第第i種通用元器件的通用失效率；種通用元器件的通用失效率； 第第i種通用元器件的質(zhì)量系數(shù)；種通用元器件的質(zhì)量系數(shù)； 第第i種通用元器件數(shù)量；種通用元器件數(shù)量； 不同的通用元器件種類數(shù)不同的通用元器件種類數(shù)。 i G i Q i N n 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 30 因?yàn)橹挥型ㄓ迷骷?/p>

20、能在有關(guān)手冊(cè)中因?yàn)橹挥型ㄓ迷骷拍茉谟嘘P(guān)手冊(cè)中 查到它的查到它的 和和 ，可見這種估算方法是，可見這種估算方法是 預(yù)測(cè)其可靠性最好情況。預(yù)測(cè)其可靠性最好情況。 i G i Q 為什么為什么只統(tǒng)計(jì)通用元器件？只統(tǒng)計(jì)通用元器件？ 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 31 (3) ) 示例示例 ：某一電子設(shè)備，用五類元件，元件情：某一電子設(shè)備，用五類元件，元件情 況如下表所示，請(qǐng)預(yù)測(cè)該設(shè)備工作況如下表所示，請(qǐng)預(yù)測(cè)該設(shè)備工作50小時(shí)的可靠性。小時(shí)的可靠性。 (1,5)i 環(huán)境類別為地面良好，查表得各類元件環(huán)境類別為地面良好，查表得各類元件 的的 質(zhì)量系數(shù)質(zhì)量系數(shù) ， i Q =1 種類種類AB C

21、D E 數(shù)量數(shù)量11620030050 通用失通用失 效率效率 5 10-6/h 20 10-6/h 1.5 10-6/h 110- 6/h 100 10-6/h 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 32 求：該設(shè)備的可靠性求：該設(shè)備的可靠性 解：解： 式（式（31） 666 1 100 101 16 5 101 200 20 101 66 300 1.5 101 50 1 101 6 (100 16 5200 20300 1.550) 10 2 0.4681 10 5 5 11 5 1 )( QGQG iQG i i NN N 設(shè)備 種類種類AB CD E 數(shù)量數(shù)量11620030050

22、通用通用 失效失效 率率 5 10- 6/h 20 10- 6/h 1.5 10-6/h 110 -6/h 100 10 -6/h 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 33 0 ( ) t dt Rte 設(shè)備 設(shè)備 2 0 0.4681 10 t dt e 2 0.4681 10 t e 2 0.4681 1050 (50)Re 設(shè)備 0.79132 即預(yù)測(cè)該設(shè)備在工作即預(yù)測(cè)該設(shè)備在工作50小時(shí)的時(shí)候小時(shí)的時(shí)候 可靠概率為可靠概率為: : 79.132% 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 2.2.應(yīng)力分析法應(yīng)力分析法 u用于用于產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)階段產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的的電子元器件故障率電子元器

23、件故障率預(yù)計(jì)。預(yù)計(jì)。 u對(duì)某種電子元器件在對(duì)某種電子元器件在實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力與環(huán)境條件下實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力與環(huán)境條件下，通，通 過大量的試驗(yàn)，并對(duì)其結(jié)果統(tǒng)計(jì)而得出該種元器件的過大量的試驗(yàn)，并對(duì)其結(jié)果統(tǒng)計(jì)而得出該種元器件的“基基 本故障率本故障率”。 34 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 如分立半導(dǎo)體工作失效率計(jì)算模型（如分立半導(dǎo)體工作失效率計(jì)算模型（GJB/Z299C） )( 2 CSARQEbP 元器件工作故障率元器件工作故障率 元器件基本故障率元器件基本故障率 環(huán)境系數(shù)環(huán)境系數(shù)質(zhì)量系數(shù)質(zhì)量系數(shù) 額定電流系額定電流系 數(shù)數(shù) 應(yīng)用系數(shù)應(yīng)用系數(shù) 配置系數(shù)配置系數(shù) 電壓應(yīng)力系電壓應(yīng)力系 數(shù)數(shù)

24、3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 3.3.故障率預(yù)計(jì)法故障率預(yù)計(jì)法 u主要主要用于用于非電子產(chǎn)品非電子產(chǎn)品的可靠性預(yù)計(jì)，其原理與電子元器件的可靠性預(yù)計(jì)，其原理與電子元器件 的應(yīng)力分析法基本相似，都是對(duì)基本故障率的修正，以獲的應(yīng)力分析法基本相似，都是對(duì)基本故障率的修正，以獲 得產(chǎn)品的實(shí)際故障率。得產(chǎn)品的實(shí)際故障率。 u于非電子產(chǎn)品可考慮于非電子產(chǎn)品可考慮降額因子降額因子D D 和環(huán)境因子和環(huán)境因子K K 對(duì)失效率對(duì)失效率 的影響。的影響。 36 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 非電子產(chǎn)品的工作失效率為：非電子產(chǎn)品的工作失效率為： 工作故障率（工作故障率（h h-1 -1） ） 基本故障

25、率（基本故障率（h h-1 -1） ） K,DK,D 取值由工程經(jīng)驗(yàn)確定取值由工程經(jīng)驗(yàn)確定 其中，環(huán)境因子其中，環(huán)境因子K K可參考電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)可參考電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì) 手冊(cè)中所列的各種環(huán)境系數(shù)。手冊(cè)中所列的各種環(huán)境系數(shù)。 DK b b 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 例：用故障率法預(yù)計(jì)某系統(tǒng)各單元可靠性。系統(tǒng)單元組例：用故障率法預(yù)計(jì)某系統(tǒng)各單元可靠性。系統(tǒng)單元組 成及故障率數(shù)據(jù)見下表所示。成及故障率數(shù)據(jù)見下表所示。 （1）根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料獲得單元基本故障率見下表。）根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料獲得單元基本故障率見下表。 （2）根據(jù)系統(tǒng)的使用環(huán)境確定各單元的環(huán)境因子）根據(jù)系統(tǒng)的使用環(huán)境確定各單

26、元的環(huán)境因子Ki。 （3）根據(jù)各單元的實(shí)際應(yīng)力情況，確定降額因子）根據(jù)各單元的實(shí)際應(yīng)力情況，確定降額因子Di。 （4）計(jì)算得各單元工作故障率，見下表。）計(jì)算得各單元工作故障率，見下表。 單元單元 名稱名稱 KiDi 基本故障率基本故障率 10-6/h 工作故障率工作故障率 10-6/h 液壓油箱液壓油箱 1.51.034.051.0 節(jié)流閥節(jié)流閥 1.50.910.013.5 泵泵 2.00.71070.01500.0 快卸接頭快卸接頭 1.51.080.0120.0 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 4.4.評(píng)分預(yù)計(jì)法評(píng)分預(yù)計(jì)法 在在可靠性數(shù)據(jù)非常缺乏可靠性數(shù)據(jù)非常缺乏的情況下的情況下（

27、可以得到個(gè)別產(chǎn)品可以得到個(gè)別產(chǎn)品 可靠性數(shù)據(jù)可靠性數(shù)據(jù)），通過，通過有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員或?qū)＜矣薪?jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員或?qū)＜覍?duì)影響可靠對(duì)影響可靠 性的幾種性的幾種因素評(píng)分因素評(píng)分，對(duì)評(píng)分進(jìn)行，對(duì)評(píng)分進(jìn)行綜合分析綜合分析而獲得各單元產(chǎn)而獲得各單元產(chǎn) 品之間的可靠性品之間的可靠性相對(duì)比值相對(duì)比值，再以某一個(gè)，再以某一個(gè)已知可靠性數(shù)據(jù)的已知可靠性數(shù)據(jù)的 產(chǎn)品為基準(zhǔn)產(chǎn)品為基準(zhǔn)，預(yù)計(jì)其他產(chǎn)品的可靠性。，預(yù)計(jì)其他產(chǎn)品的可靠性。 39 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 評(píng)分原則如下：評(píng)分原則如下： 1 1）復(fù)雜程度）復(fù)雜程度 它是根據(jù)組成系統(tǒng)的單元元部件數(shù)量以及它們組裝的它是根據(jù)組成系統(tǒng)的單元元部件數(shù)量以及它們組裝

28、的 難易程度來評(píng)定，難易程度來評(píng)定，最簡單的評(píng)為最簡單的評(píng)為1 1分，最復(fù)雜的為分，最復(fù)雜的為1010分。分。 2 2）技術(shù)水平）技術(shù)水平 根據(jù)單元目前的技術(shù)水平的成熟程度來評(píng)定，根據(jù)單元目前的技術(shù)水平的成熟程度來評(píng)定，水平最水平最 高的給高的給1 1分，水平最低的給分，水平最低的給1010分。分。 40 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 3 3）工作時(shí)間）工作時(shí)間 根據(jù)單元工作的時(shí)間來評(píng)定。應(yīng)用此方法預(yù)計(jì)是以系根據(jù)單元工作的時(shí)間來評(píng)定。應(yīng)用此方法預(yù)計(jì)是以系 統(tǒng)工作時(shí)間為基準(zhǔn)的，如果單元工作時(shí)間和系統(tǒng)工作時(shí)間統(tǒng)工作時(shí)間為基準(zhǔn)的，如果單元工作時(shí)間和系統(tǒng)工作時(shí)間 相同，評(píng)為相同，評(píng)為1010分

29、，而工作時(shí)間最短的評(píng)為分，而工作時(shí)間最短的評(píng)為1 1分。分。此處需要此處需要 注意的是如果系統(tǒng)中所有單元故障率以單元自身工作時(shí)間注意的是如果系統(tǒng)中所有單元故障率以單元自身工作時(shí)間 為基準(zhǔn)，則不考慮此因素。為基準(zhǔn)，則不考慮此因素。 4 4）環(huán)境條件）環(huán)境條件 根據(jù)單元所處的環(huán)境來評(píng)定，如果單元在極其惡劣根據(jù)單元所處的環(huán)境來評(píng)定，如果單元在極其惡劣 和嚴(yán)酷的環(huán)境條件工作則評(píng)為和嚴(yán)酷的環(huán)境條件工作則評(píng)為1010分，環(huán)境條件最好的評(píng)為分，環(huán)境條件最好的評(píng)為 1 1分。分。 41 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 計(jì)算步驟：計(jì)算步驟： 1 1）設(shè)計(jì)人員及專家打分后，求）設(shè)計(jì)人員及專家打分后，求 。

30、42 i 4 1 i j ij r 式中式中 rij ij 第第i i個(gè)單元，第個(gè)單元，第j j個(gè)因素的評(píng)分?jǐn)?shù)；個(gè)因素的評(píng)分?jǐn)?shù)； j j=1=1 復(fù)雜度；復(fù)雜度；j j=2=2 技術(shù)水平；技術(shù)水平； j j=3=3 工作時(shí)間；工作時(shí)間； j j=4=4 環(huán)境條件。環(huán)境條件。 第第i i個(gè)單元評(píng)分?jǐn)?shù)。個(gè)單元評(píng)分?jǐn)?shù)。 i 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 2 2）求評(píng)分系數(shù)求評(píng)分系數(shù)C Ci i 43 Ci=i= i i /* 式中 i i第i個(gè)單元評(píng)分?jǐn)?shù)； * 故障率為*的單元的評(píng)分?jǐn)?shù)。 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 3 3）求單元故障率）求單元故障率 44 i ii C i 待求的

31、某單元的故障率（待求的某單元的故障率（h-1h-1）。）。 已知的某單元的故障率（已知的某單元的故障率（h-1h-1）。）。 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 某飛行器由動(dòng)力裝置、武器等六個(gè)分系統(tǒng)組成。已某飛行器由動(dòng)力裝置、武器等六個(gè)分系統(tǒng)組成。已 知制導(dǎo)裝置故障率知制導(dǎo)裝置故障率284.510-6/h，試用評(píng)分法求得，試用評(píng)分法求得 其它分系統(tǒng)的故障率。其它分系統(tǒng)的故障率。 序序 號(hào)號(hào) 單元名稱單元名稱 復(fù)雜度復(fù)雜度技術(shù)水 技術(shù)水 平平 工作時(shí)工作時(shí) 間間 環(huán)境環(huán)境 條件條件 各單元各單元 評(píng)分?jǐn)?shù)評(píng)分?jǐn)?shù) 各單元評(píng)各單元評(píng) 分系數(shù)分系數(shù) 單元的故障單元的故障 率率10-6 1動(dòng)力裝置動(dòng)力裝

32、置56557500.385.4 2武器武器761028400.33695.6 3制導(dǎo)裝置制導(dǎo)裝置10105525001.0284.5 4 飛行控制飛行控制 裝置裝置 885722400.896254.9 5機(jī)體機(jī)體421086400.25672.8 6 輔助動(dòng)力輔助動(dòng)力 裝置裝置 65557500.385.4 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 46 5、上下限法、上下限法-（1）基本思路：基本思路： ( )m R 上限 對(duì)研究系統(tǒng)分別逐步做一些假設(shè)簡化對(duì)研究系統(tǒng)分別逐步做一些假設(shè)簡化; ; 分別計(jì)算分別計(jì)算 出各步（上限出各步（上限m步和下限步和下限n步）的簡化系統(tǒng)的可靠性步）的簡化系統(tǒng)的

33、可靠性 上、下限可靠性數(shù)值上、下限可靠性數(shù)值 ( )n R下限 上下限法圖解上下限法圖解 )( )()(nm S RRfR 下限上限 ， 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 47 （2）數(shù)學(xué)公式）數(shù)學(xué)公式 設(shè)有一系統(tǒng)由設(shè)有一系統(tǒng)由 個(gè)串聯(lián)單元和個(gè)串聯(lián)單元和 個(gè)個(gè) 非串聯(lián)單元組成。其系統(tǒng)可靠性非串聯(lián)單元組成。其系統(tǒng)可靠性R RS S計(jì)算公式計(jì)算公式 見式見式(3-11)(3-11) 。 1 k 2 k （n=1，2，3 nk2 ） ( )( ) 1(1)(1) mn s RRR 下限上限 （311） （m=1，2，3 mk2-1） 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 48 ： 第第 m 次假

34、設(shè)簡化后計(jì)算的系統(tǒng)可靠性上次假設(shè)簡化后計(jì)算的系統(tǒng)可靠性上 限限 。 ()m R 上 限 ()(1)(2)(3)()mm RRQQQ 上限上限上限上限上限 （35） (1) R 上限 第一次假設(shè)簡化后計(jì)算的可靠性上限第一次假設(shè)簡化后計(jì)算的可靠性上限 值，系統(tǒng)可靠性值，系統(tǒng)可靠性保險(xiǎn)不能超過的值，保險(xiǎn)不能超過的值， 但又但又1 , 是何值？是何值？ 上式為上式為系統(tǒng)串聯(lián)單元可靠性系統(tǒng)串聯(lián)單元可靠性計(jì)算式，計(jì)算式， （非串聯(lián)單元認(rèn)為可靠性為（非串聯(lián)單元認(rèn)為可靠性為1）。）。 1 (1) 1 k i i RR 上限1 1ik (1) 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 系統(tǒng)串聯(lián)單元可靠性確定的系統(tǒng)串

35、聯(lián)單元可靠性確定的 情況下，在實(shí)際系統(tǒng)中情況下，在實(shí)際系統(tǒng)中非串聯(lián)單元中任何非串聯(lián)單元中任何2個(gè)個(gè) 單元同時(shí)失效引起系統(tǒng)失效的概率單元同時(shí)失效引起系統(tǒng)失效的概率，（注意，（注意 此時(shí)其他非串聯(lián)單元可靠度仍均為此時(shí)其他非串聯(lián)單元可靠度仍均為1），設(shè)該），設(shè)該 種組合有種組合有 種。種。 (2) Q 上限 2 n )( 221 1,11 )2( n kj kj kj k j j k i i RR qq RRQ上限 (2) 計(jì)算式為：計(jì)算式為： (2) Q 上限 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 50 系統(tǒng)串聯(lián)單元可靠性確定的系統(tǒng)串聯(lián)單元可靠性確定的 情況下，在實(shí)際系統(tǒng)中情況下，在實(shí)際系統(tǒng)中非串

36、聯(lián)單元中任何非串聯(lián)單元中任何 3個(gè)單元同時(shí)失效引起系統(tǒng)失效的概率個(gè)單元同時(shí)失效引起系統(tǒng)失效的概率， （注意此時(shí)其他非串聯(lián)單元可靠度仍均為（注意此時(shí)其他非串聯(lián)單元可靠度仍均為 1），設(shè)該種組合有），設(shè)該種組合有 種。種。 )3( 上限 Q 3 n 計(jì)算式為：計(jì)算式為： )3( 上限 Q )( 321 1,11 )3( n nkj nkj nkj k j J k i i RRR qqq RRQ上限 (3) 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 51 ()m Q 上限 系統(tǒng)串聯(lián)單元可靠性確定的情系統(tǒng)串聯(lián)單元可靠性確定的情 況下，在實(shí)際系統(tǒng)況下，在實(shí)際系統(tǒng)中非串聯(lián)單元中任何中非串聯(lián)單元中任何m 個(gè)個(gè)

37、單元同時(shí)失效引起系統(tǒng)失效的概率單元同時(shí)失效引起系統(tǒng)失效的概率，設(shè)該種，設(shè)該種 組合有組合有 種。種。 m n ) . . ( 1.,11 )( 21 m n mkj mkj mkj k j j k i i m RRR qqq RRQ上限 (4) 計(jì)算式為：計(jì)算式為： ()m Q 上限 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 52 取取 m = 2 時(shí)時(shí) , 則則 122 111, 21 2 1 k i k j n kj kj kj ji RR qq RR QR R ）（ 上限 ）（ 上限 ）（ 上限 (3-7) 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 53 第第n次假設(shè)簡化后計(jì)算的系統(tǒng)可靠性下限次

38、假設(shè)簡化后計(jì)算的系統(tǒng)可靠性下限 ()n R 下 限 第一次假設(shè)簡化后計(jì)算，系統(tǒng)可靠第一次假設(shè)簡化后計(jì)算，系統(tǒng)可靠 性保險(xiǎn)超過的值（但性保險(xiǎn)超過的值（但0），是何值？顯然是：），是何值？顯然是： (1) R 下限 是系統(tǒng)的全部單元是系統(tǒng)的全部單元( ( 串聯(lián)串聯(lián) ) )。 12 1ikk （38.） . )1 - 211) n n R RRRR （ 下限 ）（ 下限 ）（ 下限 ）（ 下限 （ 下限 (5) 21 1 1 1 21 kkiRR kk i i ）（ 下限 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 54 在系統(tǒng)串聯(lián)單元可靠性確定的情況下，在系統(tǒng)串聯(lián)單元可靠性確定的情況下， 在實(shí)際在實(shí)際系

39、統(tǒng)中非串聯(lián)單元中任意系統(tǒng)中非串聯(lián)單元中任意1 1個(gè)單元失效系統(tǒng)仍個(gè)單元失效系統(tǒng)仍 可靠的概率可靠的概率，設(shè)非串聯(lián)單元中第，設(shè)非串聯(lián)單元中第j個(gè)單元失效，系統(tǒng)個(gè)單元失效，系統(tǒng) 仍工作，此時(shí)有仍工作，此時(shí)有n1種組合。種組合。 (1) R 下限 121 (1) 11 () kkn j i ji j q RR R 下 限 (6) 若非串聯(lián)單元中第若非串聯(lián)單元中第j個(gè)單元失效系統(tǒng)仍工作個(gè)單元失效系統(tǒng)仍工作, 該系統(tǒng)工作概率為：該系統(tǒng)工作概率為： 21 211 1 21 kk ij j ikkjk R q RRqRRR 有有n1種時(shí)種時(shí), ,則：則： 55 在系統(tǒng)串聯(lián)單元可靠性確定的在系統(tǒng)串聯(lián)單元可靠性

40、確定的 情況下，在實(shí)際情況下，在實(shí)際系統(tǒng)中非串聯(lián)單元中任意系統(tǒng)中非串聯(lián)單元中任意2 2個(gè)單個(gè)單 元失效系統(tǒng)仍可靠的概率元失效系統(tǒng)仍可靠的概率，設(shè)非串聯(lián)單元中第，設(shè)非串聯(lián)單元中第j 個(gè)和第個(gè)和第k k單元失效，系統(tǒng)仍工作，此時(shí)有單元失效，系統(tǒng)仍工作，此時(shí)有n2種組種組 合，則合，則 ： )2( 下限 R )( 221 1,1 )2( n kj KJ kj kk i i RR qq RR下限 (7) 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 56 在串聯(lián)單元可靠性確定的情況下，在串聯(lián)單元可靠性確定的情況下， 在實(shí)際系統(tǒng)中非串聯(lián)單元中任何（在實(shí)際系統(tǒng)中非串聯(lián)單元中任何（n-1）單元個(gè)單元個(gè) 失效系統(tǒng)仍可

41、靠的概率，設(shè)此種組合有失效系統(tǒng)仍可靠的概率，設(shè)此種組合有 種，種， 則則 ： (1)n R 下限 1n n 12 1 1(1) , ,11 1 () kk n jknn i j kni jkn q qq RR R RR 下限 (8) 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 57 取取 n = 3 時(shí)時(shí),則：則： 2112 111, 2113 1 kk i n j n kj kj kj j j i RR qq R q R RRRR ）（ 下限 ）（ 下限 ）（ 下限 ）（ 下限 (3-10) 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 58 注意：上式中，一般取注意：上式中，一般取 ，n 的取的取 值根

42、據(jù)算出的可靠性下限值與上限值是否接近值根據(jù)算出的可靠性下限值與上限值是否接近 （即區(qū)間是否小到可以保證精度）而定之（即區(qū)間是否小到可以保證精度）而定之 。 2m ) 111 nm S RRR （ 下限 （ 上限 (3-11) 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 59 例例 31設(shè)有一系統(tǒng)可靠性框圖見下圖所示。設(shè)有一系統(tǒng)可靠性框圖見下圖所示。 用上、下限法求系統(tǒng)可靠性（用上、下限法求系統(tǒng)可靠性（m=2 n=3） H G CD EF AB 圖例圖例3-1圖圖 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 60 解：解： （1）求）求 ()m R 上限 (1) AB RR R 上限 2m 一般一般 ) 2

43、() 1 () 2( 上限上限上限 QRR 由式由式(3-7) (2) R上限即求即求 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 61 系統(tǒng)系統(tǒng)A、B單元可靠情況下，上圖單元可靠情況下，上圖 非串聯(lián)系統(tǒng)，任何非串聯(lián)系統(tǒng)，任何2個(gè)個(gè)單元失效引起系統(tǒng)失效的概單元失效引起系統(tǒng)失效的概 率。率。 (2) Q 上限 根據(jù)上圖可得（根據(jù)上圖可得（CE），（），（CF），（），（DE），）， （DF），（），（GH）(5(5個(gè)二階個(gè)二階MCS)MCS)任何一組失效引任何一組失效引 起系統(tǒng)失效。起系統(tǒng)失效。 H G CD EF AB HGFEDCBA FDHGECBAEDHGFCBA FCHGEDBAECHGFD

44、BA QQRRRRRR QQRRRRRRQQRRRRRR QQRRRRRRQQRRRRRRQ )2( 上限 62 (2)(1)(2) RRQ 上限上限上限 FCHGEDECHGFDBA QQRRRRQQRRRRRR1 ) HGFEEDC FDHGECEDHGFC QQRRRRR QQRRRRQQRRRR (1) 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 63 （2）求）求 設(shè)求到設(shè)求到 n = 3 ( )n R下限 根據(jù)式根據(jù)式(3-10)： )2()1()1()3( 下限下限下限下限 RRRR (1) ABCDEFGH RR R R R R R R R 下限 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè)

45、 64 ：因?yàn)樯蠄D在串聯(lián)單元：因?yàn)樯蠄D在串聯(lián)單元A、B正常正常 的時(shí)候的時(shí)候非串聯(lián)單元中的任何一個(gè)失效系統(tǒng)仍正非串聯(lián)單元中的任何一個(gè)失效系統(tǒng)仍正 常，這種概率為常，這種概率為： (1) R 下限 (1) ABCDEFGHABCDEFGH RR R Q R R R R RR R R Q R R R R 下限 ABCDEFGHABCDEFGH R R R R Q R R RR R R R R Q R R ABCDEFGHABCDEFGH R R R R R R Q RR R R R R R R Q H G CD EF AB 65 ：上圖：上圖非串聯(lián)單元中，兩個(gè)失效系統(tǒng)非串聯(lián)單元中，兩個(gè)失效系統(tǒng) 正

46、常的集合：正常的集合：(CD)，（，（CG），（），（CH），）， （DG），（），（DH），（），（EF），（），（EG），（），（EH），）， （FG），（），（FH） 此時(shí)概率為：此時(shí)概率為： (2) R 下限 ABCDEFGHABCDEFGH R R Q R R R R QR R R Q R R Q R ABCDEFGHABCDEFGH R R R Q R R R QR R R R Q Q R R ABCDEFGHABCDEFGH R R R R Q R Q RR R R R Q R R Q ABCDEFGHABCDEFGH R R R R R Q Q RR R R R R Q R Q

47、 HGFEDCBAHGFEDCBA RQRRRQRRRRRRQQRRR )2( 下限 H G CD EF AB 66 (3)(1)(1)(2) RRRR 下限下限下限下限 1 () cGDEFH ABCDEFGH cDEFGH QQQQQQ R R R R R R R R RRRRRR cDCGCHDGEGDHEFEH cDCGCHD GDHEFEGEH QQQQQQQ QQQQ QQQQQ RRR RR RR RR RR RR RR R FGFH FGFG Q QQ Q R RR R （2） 12 11, .1 n j n kj k k j j j j HGFEDCBA R Q R Q R

48、Q RRRRRRRR 67 式中：式中： 是非串聯(lián)單元可靠性，是非串聯(lián)單元可靠性， 是非是非 串聯(lián)單元數(shù)，圖串聯(lián)單元數(shù)，圖例例3-1圖圖中中 =6，（，（j，k） 非串聯(lián)單元對(duì)，圖非串聯(lián)單元對(duì)，圖例例3-1圖圖中中 =10 。 j R 1 n 1 n 2 n （3）求）求R系統(tǒng) (2)(3) 1(1)(1)RRR 下限系統(tǒng)上限 將（將（1）、（）、（2）式分別代入得之。）式分別代入得之。 H G CD EF AB 圖例圖例3-1圖圖 68 本例題（串并聯(lián)系統(tǒng)）本本例題（串并聯(lián)系統(tǒng)）本應(yīng)用概率法應(yīng)用概率法 求最簡單求最簡單，此處舉出是，此處舉出是為了簡易的說明上下為了簡易的說明上下 限法的使用限

49、法的使用。書中例。書中例31為為一般網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一般網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)， 用上、下限法計(jì)算例子。用上、下限法計(jì)算例子。 (4) 補(bǔ)充說明：補(bǔ)充說明： （a）上、下限上、下限接近到一定程滿足要求接近到一定程滿足要求即即 可，是近似值?？?，是近似值。 （b）便于使用計(jì)算機(jī)。便于使用計(jì)算機(jī)。 為什么說為什么說上、下限法上、下限法預(yù)測(cè)復(fù)雜系統(tǒng)預(yù)測(cè)復(fù)雜系統(tǒng) 的可靠性是的可靠性是省力？省力？這是因?yàn)椋哼@是因?yàn)椋?69 3.1 3.1 可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì) 3.2 3.2 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 3.3 3.3 可靠性分配可靠性分配 3 3 可靠性預(yù)測(cè)與分配可靠性預(yù)測(cè)與分配 系統(tǒng)系統(tǒng)可靠性分配可靠性分配就是將就是將使用方提

50、出使用方提出的，在的，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 任務(wù)書任務(wù)書( (或合同或合同) )中規(guī)定的可靠性指標(biāo)，從上而下，由大到中規(guī)定的可靠性指標(biāo)，從上而下，由大到 小，以整體到局部，逐步分解，分配到各分系統(tǒng)，設(shè)備和小，以整體到局部，逐步分解，分配到各分系統(tǒng)，設(shè)備和 元器件。元器件。 70 3.2 3.2 可靠性分配可靠性分配 可靠性分配的目的：可靠性分配的目的： 是使各級(jí)設(shè)計(jì)人員明確產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)要求，根據(jù)是使各級(jí)設(shè)計(jì)人員明確產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)要求，根據(jù) 可靠性設(shè)計(jì)要求估計(jì)所需的技術(shù)、人力、時(shí)間和資源，并可靠性設(shè)計(jì)要求估計(jì)所需的技術(shù)、人力、時(shí)間和資源，并 研究達(dá)到要求和實(shí)現(xiàn)任務(wù)的可能性及其辦法。研究達(dá)到要

51、求和實(shí)現(xiàn)任務(wù)的可能性及其辦法。 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書任務(wù)書中規(guī)定的可靠性指標(biāo)，按一定的中規(guī)定的可靠性指標(biāo)，按一定的 方法分配給組成系統(tǒng)的分系統(tǒng)、設(shè)備和元器件，并寫入與方法分配給組成系統(tǒng)的分系統(tǒng)、設(shè)備和元器件，并寫入與 之相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)任務(wù)書。之相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)任務(wù)書。 71 3.2 3.2 可靠性分配可靠性分配 可靠性預(yù)計(jì)和分配的關(guān)系可靠性預(yù)計(jì)和分配的關(guān)系 l 預(yù)計(jì)預(yù)計(jì)是根據(jù)系統(tǒng)的是根據(jù)系統(tǒng)的 元件、部件和分系統(tǒng)元件、部件和分系統(tǒng) 的可靠性來推測(cè)系統(tǒng)的可靠性來推測(cè)系統(tǒng) 的可靠性。的可靠性。 l 是一個(gè)局部到整體、是一個(gè)局部到整體、 由小到大、由下到上由小到大、由下到上 的過程，是一種的過程

52、，是一種綜合綜合 的過程。的過程。 分配分配是是把系統(tǒng)規(guī)定的把系統(tǒng)規(guī)定的 可靠性指標(biāo)分給分系可靠性指標(biāo)分給分系 統(tǒng)、部件及元件，使統(tǒng)、部件及元件，使 整體和部分協(xié)調(diào)一致。整體和部分協(xié)調(diào)一致。 是一個(gè)由整體到是一個(gè)由整體到 局部、由大到小、由局部、由大到小、由 上到下的過程，是一上到下的過程，是一 種種分解分解過程。過程。 3.2 3.2 可靠性分配可靠性分配 可靠性目標(biāo)可靠性目標(biāo) 比比 較較 更更 改改 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 系統(tǒng)可靠性指標(biāo)系統(tǒng)可靠性指標(biāo) 分配給分系統(tǒng)分配給分系統(tǒng) 分配給設(shè)備分配給設(shè)備 技術(shù)條件技術(shù)條件 系統(tǒng)可靠性預(yù)計(jì)系統(tǒng)可靠性預(yù)計(jì) 分系統(tǒng)可靠性預(yù)計(jì)分系統(tǒng)可靠性預(yù)計(jì) 設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)設(shè)備可

53、靠性預(yù)計(jì) 調(diào)研調(diào)研 單元可靠性預(yù)計(jì)單元可靠性預(yù)計(jì) 確定可靠性指標(biāo)和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則確定可靠性指標(biāo)和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 3.2 3.2 可靠性分配可靠性分配 （系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)）（系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)） （對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的綜合約束條件）（對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的綜合約束條件） 可靠性分配的原理可靠性分配的原理 系統(tǒng)可靠性分配是求解下面的基本不等式系統(tǒng)可靠性分配是求解下面的基本不等式 對(duì)于簡單串聯(lián)系統(tǒng)而言，上式就轉(zhuǎn)換為對(duì)于簡單串聯(lián)系統(tǒng)而言，上式就轉(zhuǎn)換為 如果對(duì)分配沒有任何約束條件，則上兩式可以有無數(shù)個(gè)解；如果對(duì)分配沒有任何約束條件，則上兩式可以有無數(shù)個(gè)解； 有約束條件，也可能有多個(gè)解。因此，有約束條件，也可能有多個(gè)解。因此，可靠性分配

54、的關(guān)鍵在于可靠性分配的關(guān)鍵在于 要確定一個(gè)方法，通過它能得到合理的可靠性分配值的唯一解或有要確定一個(gè)方法，通過它能得到合理的可靠性分配值的唯一解或有 限數(shù)量解。限數(shù)量解。 * 21 ),( SniS RRRRRR * 21 ),( SniS gRRRRg )()()()()( * 21 tRtRtRtRtR Sni 3.2 3.2 可靠性分配可靠性分配 可靠性分配準(zhǔn)則：可靠性分配準(zhǔn)則： （1 1）復(fù)雜的分系統(tǒng)和部件，可分配較低的可靠性指標(biāo)。）復(fù)雜的分系統(tǒng)和部件，可分配較低的可靠性指標(biāo)。因因 為產(chǎn)品越復(fù)雜，其組成單元就越多，要達(dá)到高可靠性就越為產(chǎn)品越復(fù)雜，其組成單元就越多，要達(dá)到高可靠性就越 困

55、難并且費(fèi)用更高。困難并且費(fèi)用更高。 （2 2）對(duì)于技術(shù)上不成熟的產(chǎn)品，分配較低的可靠性指標(biāo)。）對(duì)于技術(shù)上不成熟的產(chǎn)品，分配較低的可靠性指標(biāo)。 對(duì)于這種產(chǎn)品提出高可靠性要求會(huì)延長研制時(shí)間，增加研對(duì)于這種產(chǎn)品提出高可靠性要求會(huì)延長研制時(shí)間，增加研 制費(fèi)用。制費(fèi)用。 75 3.2 3.2 可靠性分配可靠性分配 （3 3）對(duì)于處于惡劣環(huán)境條件下工作的產(chǎn)品，應(yīng)分配較低的）對(duì)于處于惡劣環(huán)境條件下工作的產(chǎn)品，應(yīng)分配較低的 可靠性指標(biāo)?？煽啃灾笜?biāo)。因?yàn)閻毫拥沫h(huán)境會(huì)增加產(chǎn)品的故障率。因?yàn)閻毫拥沫h(huán)境會(huì)增加產(chǎn)品的故障率。 （4 4）當(dāng)把可靠度作為分配參數(shù)時(shí)，對(duì)于需要長期工作的產(chǎn)）當(dāng)把可靠度作為分配參數(shù)時(shí)，對(duì)于需要長

56、期工作的產(chǎn) 品，分配較低的可靠性指標(biāo)。品，分配較低的可靠性指標(biāo)。因?yàn)楫a(chǎn)品的可靠性隨著工作因?yàn)楫a(chǎn)品的可靠性隨著工作 時(shí)間的增加而降低。時(shí)間的增加而降低。 （5 5）對(duì)于重要度高的產(chǎn)品，應(yīng)分配較高的可靠性指標(biāo)。）對(duì)于重要度高的產(chǎn)品，應(yīng)分配較高的可靠性指標(biāo)。因因 為重要度高的產(chǎn)品的故障會(huì)影響人身安全或任務(wù)的完成。為重要度高的產(chǎn)品的故障會(huì)影響人身安全或任務(wù)的完成。 76 3.2 3.2 可靠性分配可靠性分配 產(chǎn)品可靠性分配方法產(chǎn)品可靠性分配方法-串聯(lián)系統(tǒng)串聯(lián)系統(tǒng) 1.1.等分配法等分配法 77 將系統(tǒng)的可靠度平均分配給各單元的方法。將系統(tǒng)的可靠度平均分配給各單元的方法。 對(duì)于對(duì)于n n個(gè)子系統(tǒng)組成的串

57、聯(lián)系統(tǒng)，設(shè)子系統(tǒng)的可靠度為個(gè)子系統(tǒng)組成的串聯(lián)系統(tǒng)，設(shè)子系統(tǒng)的可靠度為RiRi， 則系統(tǒng)的可靠度為：則系統(tǒng)的可靠度為： n S n Si RRR 1 n i n i S RRR 1 n si / * 3.2 3.2 可靠性分配可靠性分配 l等分配法適用設(shè)計(jì)初期，方案論證階段，當(dāng)產(chǎn)品沒有繼承等分配法適用設(shè)計(jì)初期，方案論證階段，當(dāng)產(chǎn)品沒有繼承 性，產(chǎn)品定義并不十分清晰時(shí)所采用的最簡單的分配方法。性，產(chǎn)品定義并不十分清晰時(shí)所采用的最簡單的分配方法。 l可用于基本可靠性和任務(wù)可靠性的分配?？捎糜诨究煽啃院腿蝿?wù)可靠性的分配。 3.2 3.2 可靠性分配可靠性分配 例例5-1 5-1 某型抗荷服是由衣面、

58、膠囊、拉鏈三個(gè)部分串聯(lián)組成，某型抗荷服是由衣面、膠囊、拉鏈三個(gè)部分串聯(lián)組成， 若要求該抗荷服的可靠度指標(biāo)為若要求該抗荷服的可靠度指標(biāo)為0.99870.9987，試用等分配法確定衣，試用等分配法確定衣 面、膠囊、拉鏈的可靠度指標(biāo)。面、膠囊、拉鏈的可靠度指標(biāo)。 解：由題意知該系統(tǒng)為串聯(lián)系統(tǒng)，解：由題意知該系統(tǒng)為串聯(lián)系統(tǒng)， 應(yīng)用等分配法確定可靠度指標(biāo)：應(yīng)用等分配法確定可靠度指標(biāo)： 99957. 09987. 0 3 3 * S RRRR 拉鏈膠囊衣面 9987. 0 * s R 3.2 3.2 可靠性分配可靠性分配 80 例如某一有例如某一有4 4個(gè)單元組成的系統(tǒng)為例來個(gè)單元組成的系統(tǒng)為例來 說明串

59、聯(lián)系統(tǒng)說明串聯(lián)系統(tǒng)可靠性分配可靠性分配，見圖，見圖3 33 3。 2.利用預(yù)計(jì)值的分配法利用預(yù)計(jì)值的分配法 3.2 3.2 可靠性分配可靠性分配 81 (1) (1) 當(dāng)各單元的當(dāng)各單元的失效概率很小時(shí)失效概率很小時(shí) （即（即 很小，很小， ），因?yàn)椋?，因?yàn)?預(yù)測(cè)值有：預(yù)測(cè)值有： , ABCD QQQQ 0.1 sABCD RR R R R DCBAS QQQQQ11111 DCBA QQQQ1 DCDBCBDACABA QQQQQQQQQQQQ DCBDCADBACBA QQQQQQQQQQQQ DCBA QQQQ 3.2 3.2 可靠性分配可靠性分配 82 、 、 、 很小，則很小，則兩個(gè)

60、或兩兩個(gè)或兩 個(gè)以上其值的乘積可忽略不計(jì)個(gè)以上其值的乘積可忽略不計(jì)，可有：，可有： A Q B Q C Q D Q 11 sABCD QQQQQ sABCD QQQQQ 因是預(yù)測(cè)值，加上腳標(biāo)注明得因是預(yù)測(cè)值，加上腳標(biāo)注明得 ： sABCD QQQQQ 預(yù)測(cè)預(yù)預(yù)預(yù)預(yù) 等式兩邊同時(shí)乘以等式兩邊同時(shí)乘以 s s Q Q 要 求 預(yù) ssss As ssss QQQQ QQQQQ QQQQ 求求求求 預(yù)B預(yù)C預(yù)D預(yù)要求 預(yù)預(yù)預(yù)預(yù) 83 ssss As ssss QQQQ QQQQQ QQQQ 求求求求 預(yù)B預(yù)C預(yù)D預(yù)要求 預(yù)預(yù)預(yù)預(yù) 分配分配分配分配DCBA QQQQ 單元分配失效概率單元分配失效概率