系統(tǒng)可靠性基本知識

1、2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 0 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 I.可靠性的基本知識可靠性的基本知識 高嵩 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 1 可靠性的基本概念可靠性的基本概念 可靠性的參數(shù)體系可靠性的參數(shù)體系 提高系統(tǒng)可靠性的途徑提高系統(tǒng)可靠性的途徑 系統(tǒng)可靠性設(shè)計的內(nèi)容系統(tǒng)可靠性設(shè)計的內(nèi)容 本章內(nèi)容本章內(nèi)容 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 2 1.可靠性的基本概念可靠性的基本概念 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 3 可靠性定義可靠性定義 可靠性可靠性 產(chǎn)品產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功 能的能力。能的能力。 產(chǎn)

2、品可靠性定義的要素是三個產(chǎn)品可靠性定義的要素是三個“規(guī)定規(guī)定” 。 “規(guī)定條件規(guī)定條件”包括使用時的環(huán)境條件和工作條件。包括使用時的環(huán)境條件和工作條件。 “規(guī)定時間規(guī)定時間”是指產(chǎn)品規(guī)定了的任務(wù)時間。是指產(chǎn)品規(guī)定了的任務(wù)時間。 “規(guī)定功能規(guī)定功能”是指產(chǎn)品規(guī)定了的必須具備的功能及是指產(chǎn)品規(guī)定了的必須具備的功能及 其技術(shù)指標。其技術(shù)指標。 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 4 故障及其分類故障及其分類 產(chǎn)品或產(chǎn)品的一部分不能或?qū)⒉荒芡瓿深A(yù)產(chǎn)品或產(chǎn)品的一部分不能或?qū)⒉荒芡瓿深A(yù) 定功能的事件或狀態(tài)，稱之為定功能的事件或狀態(tài)，稱之為故障故障（即產(chǎn)（即產(chǎn) 品喪失了規(guī)定的功能）品喪失了規(guī)定的功能）

3、 。 對于不可修產(chǎn)品（如電子元器件）：對于不可修產(chǎn)品（如電子元器件）：失效。失效。 故障的表現(xiàn)形式，叫做故障的表現(xiàn)形式，叫做故障模式故障模式。 引起故障的物理化學變化等內(nèi)在原因，稱引起故障的物理化學變化等內(nèi)在原因，稱 故障機理故障機理。 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 5 故障及其分類故障及其分類 產(chǎn)品的故障按其故障規(guī)律分為兩大類：產(chǎn)品的故障按其故障規(guī)律分為兩大類： 偶然故障偶然故障 漸變故障漸變故障 產(chǎn)品的故障按其故障后果分為兩大類：產(chǎn)品的故障按其故障后果分為兩大類： 致命性故障致命性故障 非致命性故障非致命性故障 產(chǎn)品的故障按其統(tǒng)計特性分為兩大類：產(chǎn)品的故障按其統(tǒng)計特性分為兩大類

4、： 獨立故障獨立故障 從屬故障從屬故障 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 6 壽命剖面壽命剖面 壽命剖面壽命剖面 產(chǎn)品從制造到壽命終結(jié)或退出使用這段時間內(nèi)所經(jīng)歷產(chǎn)品從制造到壽命終結(jié)或退出使用這段時間內(nèi)所經(jīng)歷 的全部事件和環(huán)境的時序描述。它包含一個或多個任的全部事件和環(huán)境的時序描述。它包含一個或多個任 務(wù)剖面。務(wù)剖面。 通常把產(chǎn)品的壽命剖面分為后勤和使用兩個階段。通常把產(chǎn)品的壽命剖面分為后勤和使用兩個階段。 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 7 壽命剖面示例壽命剖面示例 事件事件 （使用（使用 方法）方法） 生生 產(chǎn)產(chǎn) 驗驗 收收 裝卸和裝卸和 公路運公路運 輸輸 裝卸和裝卸和

5、鐵路運鐵路運 輸輸 裝卸裝卸 和空和空 運運 裝卸和裝卸和 船運船運 裝卸和后勤裝卸和后勤 支援運輸支援運輸 （最壞路線）（最壞路線） 有遮蔽存貯，有遮蔽存貯， 帳篷，圓屋帳篷，圓屋 頂頂 無遮蔽無遮蔽 存儲存儲 工作準工作準 備階段備階段 發(fā)射發(fā)射 階段階段 調(diào)整調(diào)整 狀態(tài)狀態(tài) 導(dǎo)彈處導(dǎo)彈處 于戰(zhàn)斗于戰(zhàn)斗 位置位置 發(fā)射后第發(fā)射后第 一個動作一個動作 飛行階段飛行階段 命中命中 目標目標 生產(chǎn)生產(chǎn) 階段階段 后后 勤勤 階階 段段 運運 輸輸儲存儲存/ /后勤階段后勤階段 使用階段使用階段 準備階段準備階段任務(wù)階段任務(wù)階段 發(fā)射段發(fā)射段 慣性飛行段慣性飛行段 下降段下降段 主主 動動 段段

6、某導(dǎo)彈的壽命剖面 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 8 任務(wù)剖面任務(wù)剖面 產(chǎn)品在完成規(guī)定任務(wù)這段時間內(nèi)所經(jīng)歷的產(chǎn)品在完成規(guī)定任務(wù)這段時間內(nèi)所經(jīng)歷的 事件和環(huán)境的時序描述。任務(wù)剖面一般應(yīng)事件和環(huán)境的時序描述。任務(wù)剖面一般應(yīng) 包括：包括： 產(chǎn)品的工作狀態(tài)；產(chǎn)品的工作狀態(tài)； 維修方案；維修方案； 產(chǎn)品工作的時間與順序；產(chǎn)品工作的時間與順序； 產(chǎn)品所處的環(huán)境產(chǎn)品所處的環(huán)境( (外加的與誘發(fā)的外加的與誘發(fā)的) )的時間與的時間與 順序；順序； 任務(wù)成功或致命故障的定義。任務(wù)成功或致命故障的定義。 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 9 任務(wù)剖面示例任務(wù)剖面示例 2021-7-20 可靠性設(shè)

7、計可靠性設(shè)計 10 可靠度可靠度 產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī) 定功能的定功能的概率概率稱為可靠度。依定義可知，系統(tǒng)稱為可靠度。依定義可知，系統(tǒng) 的可靠度是時間的函數(shù)，表示為：的可靠度是時間的函數(shù)，表示為： 式中，式中，R(t)可靠度函數(shù)；可靠度函數(shù)； 產(chǎn)生故障前的工作時間；產(chǎn)生故障前的工作時間； t 規(guī)定的時間規(guī)定的時間 )()(tPtR 可靠性的度量可靠性的度量可靠度可靠度 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 11 可靠度函數(shù)可靠度函數(shù) 依定義可知，可靠度函數(shù)依定義可知，可靠度函數(shù)R(t)為：為： 式中，式中， N0 t = 0時，

8、在規(guī)定條件下進行工作的產(chǎn)品時，在規(guī)定條件下進行工作的產(chǎn)品 數(shù)；數(shù)； r(t) 在在0到到 t 時刻的工作時間內(nèi)，產(chǎn)品的累時刻的工作時間內(nèi)，產(chǎn)品的累 計故障數(shù)。計故障數(shù)。 0 0 )( )( N trN tR 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 12 累積故障分布函數(shù)累積故障分布函數(shù) 產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，喪產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，喪 失規(guī)定功能的概率稱為失規(guī)定功能的概率稱為累積故障概率累積故障概率（又（又 叫叫不可靠度不可靠度）。）。 依定義可知，產(chǎn)品的累積故障概率是時間的函依定義可知，產(chǎn)品的累積故障概率是時間的函 數(shù)，即數(shù)，即 顯然，以下關(guān)系成立：顯然，以下關(guān)系成

9、立： 0 )( )( N tr tF 1)()( tFtR 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 13 可靠度函數(shù)與累積故障分布函數(shù)的性質(zhì)可靠度函數(shù)與累積故障分布函數(shù)的性質(zhì) 對偶性對偶性 非減函數(shù)非減函數(shù) 非增函數(shù)非增函數(shù) 單調(diào)性單調(diào)性 00，1 1 00，1 1 取值范圍取值范圍 )(tR)(tF )(1tF)(1tR R(t)與與F(t)的性質(zhì)如下表所示：的性質(zhì)如下表所示： 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 14 可靠度函數(shù)與累積故障分布函數(shù)的性質(zhì)可靠度函數(shù)與累積故障分布函數(shù)的性質(zhì) 由密度函數(shù)的性質(zhì)由密度函數(shù)的性質(zhì)1)( 0 dttf可知：可知： t t dttfdttftFt

10、R)()(1)(1)( 0 因此，因此， R(t)、F(t) 與與 f(t) 之間的關(guān)系如圖所示。之間的關(guān)系如圖所示。 、 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 15 故障率函數(shù)故障率函數(shù) 故障率故障率 工作到某時刻工作到某時刻尚未發(fā)生故障尚未發(fā)生故障的產(chǎn)品，在該時刻的產(chǎn)品，在該時刻 后單位時間內(nèi)發(fā)生故障的概率，稱之為產(chǎn)品的后單位時間內(nèi)發(fā)生故障的概率，稱之為產(chǎn)品的 故障率故障率。 用數(shù)學符號表示為：用數(shù)學符號表示為： 式中，式中， (t) 故障率；故障率； dr(t) t 時刻后，時刻后，dt 時間內(nèi)故障的產(chǎn)品數(shù)；時間內(nèi)故障的產(chǎn)品數(shù)； Ns(t) 殘存產(chǎn)品數(shù)，即到殘存產(chǎn)品數(shù)，即到t 時刻尚

11、未故障的產(chǎn)時刻尚未故障的產(chǎn) 品數(shù)。品數(shù)。 dttN tdr t s )( )( )( 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 16 故障率函數(shù)故障率函數(shù) 可按下式進行工程計算可按下式進行工程計算： 式中，式中，r(t) t 時刻后，時刻后，t 時間內(nèi)故障的產(chǎn)品數(shù)；時間內(nèi)故障的產(chǎn)品數(shù)； t 所取時間間隔；所取時間間隔； Ns(t) 殘存產(chǎn)品數(shù)。殘存產(chǎn)品數(shù)。 對于低故障率的元部件常以對于低故障率的元部件常以 10-9/h 為故障率的為故障率的 單位，稱之為菲特（單位，稱之為菲特（Fit）。）。 ttN tr t s )( )( )( 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 17 問題問題 故障

12、率是概率值么？故障率是概率值么？ 故障率有量綱么？故障率有量綱么？ 故障率和累積故障密度之間有什么關(guān)系？故障率和累積故障密度之間有什么關(guān)系？ 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 18 故障率實例故障率實例 例例右表為右表為 某產(chǎn)品某產(chǎn)品 10 萬個在萬個在 18 年 內(nèi) 的 故年 內(nèi) 的 故 障 數(shù) 據(jù) ，障 數(shù) 據(jù) ， 試 計 算 這試 計 算 這 批產(chǎn)品批產(chǎn)品1年、年、 2年年的故的故 障率。障率。 t（年）（年）r(t) 1000個個 r(t) 1000個個 (t)(%/年年) 00 101 211 321 431 543 676 71310 82314 93715 17991 1

13、8100/ 0 1.00 1.01 1.02 1.03 3.12 6.45 11.49 18.18 23.81 100.0 / 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 19 人類健康的曲線人類健康的曲線 圖 人類典型的健康曲線 t ( (t) ) 為革命健康工作五十年 年幼體弱 年富力強年老體衰 AB 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 20 產(chǎn)品故障浴盆曲線產(chǎn)品故障浴盆曲線 浴盆曲線浴盆曲線 大多數(shù)產(chǎn)品的故障率隨時間的變化曲線形似浴盆，稱大多數(shù)產(chǎn)品的故障率隨時間的變化曲線形似浴盆，稱 之為浴盆曲線。由于產(chǎn)品故障機理的不同，產(chǎn)品的故之為浴盆曲線。由于產(chǎn)品故障機理的不同，產(chǎn)品的故 障率隨

14、時間的變化大致可以分為三個階段：障率隨時間的變化大致可以分為三個階段： 產(chǎn)品典型的故障率曲線產(chǎn)品典型的故障率曲線 t t 使用壽命使用壽命 早期早期 故障故障 偶然故障偶然故障耗損故障耗損故障 A AB B 規(guī)定的規(guī)定的 故障率故障率 維修后故障維修后故障率下降率下降 (t) 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 21 對故障發(fā)生規(guī)律認識的變化對故障發(fā)生規(guī)律認識的變化 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 22 故障發(fā)生規(guī)律的六種模式故障發(fā)生規(guī)律的六種模式 六種模式所占的比率六種模式所占的比率 （美國聯(lián)合航空公司統(tǒng)計）（美國聯(lián)合航空公司統(tǒng)計） 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計

15、23 我國的情況我國的情況 ? 我國海軍、裝甲兵、通訊裝備的一些統(tǒng)計我國海軍、裝甲兵、通訊裝備的一些統(tǒng)計 資料都證明了許多產(chǎn)品都沒有明顯的耗損資料都證明了許多產(chǎn)品都沒有明顯的耗損 故障區(qū)的結(jié)論。故障區(qū)的結(jié)論。 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 24 )( )( )( )( )( )( )( )( )( 0 0 tR tf tN tN dttN tdr dttN tdr t ss ，所所以以由由于于 dt tdR tf )( )( t t tRdtt tR tdR dtt 0 0 | )(ln)( )( )( )( t dtt etRetR t o )()( )( 故障率與可靠度、故障密

16、度函數(shù)的關(guān)系故障率與可靠度、故障密度函數(shù)的關(guān)系 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 25 故障率與可靠度、故障密度函數(shù)的關(guān)系故障率與可靠度、故障密度函數(shù)的關(guān)系 （系統(tǒng)）產(chǎn)品典型的故障率、可靠度和故障密度函數(shù)曲線 t (t) 早期早期 故障故障 偶然故障偶然故障耗損故障耗損故障 f(t) R(t) 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 26 平均故障前時間（平均故障前時間（MTTF） 設(shè)設(shè)N0個不可修復(fù)的產(chǎn)品在同樣條件下進行試驗，測個不可修復(fù)的產(chǎn)品在同樣條件下進行試驗，測 得其全部故障時間為得其全部故障時間為t1,t2, tN0。其平均故障前時間。其平均故障前時間 （用符號（用符號TT

17、F表示）為：表示）為： 當當N0趨向無窮時，趨向無窮時，TTF為產(chǎn)品故障時間這一隨機變量的為產(chǎn)品故障時間這一隨機變量的 數(shù)學期望，因此，數(shù)學期望，因此， 當產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布時，當產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布時， 00 )()(dttRdtttfTTF 1 0 dteT t TF 0 1 0 1 N i iTF t N T 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 27 平均故障間隔時間（平均故障間隔時間（MTBF） 一個可修系統(tǒng)在使用過程中發(fā)生了一個可修系統(tǒng)在使用過程中發(fā)生了N0 次故障，次故障， 每次故障修復(fù)后又重新投入使用，測得其每次每次故障修復(fù)后又重新投入使用，測得其每次 工作持續(xù)時間為

18、工作持續(xù)時間為t1,t2,tN0 。其平均故障間隔時。其平均故障間隔時 間為間為 式中，式中，T 產(chǎn)品總的工作時間。產(chǎn)品總的工作時間。 顯然，系統(tǒng)的平均故障間隔時間與系統(tǒng)的維修顯然，系統(tǒng)的平均故障間隔時間與系統(tǒng)的維修 效果有關(guān)。效果有關(guān)。 0 1 0 0 1 N T t N T N i iBF 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 28 平均故障間隔時間（平均故障間隔時間（MTBF） 產(chǎn)品典型的修復(fù)狀態(tài)有基本修復(fù)和完全修產(chǎn)品典型的修復(fù)狀態(tài)有基本修復(fù)和完全修 復(fù)兩種。復(fù)兩種。 基本修復(fù)與完全修復(fù) t )(t 基本修復(fù) 完全修復(fù) t1 0 1 產(chǎn)品修復(fù)后瞬間的故 障率與故障前瞬間的 故障率相同

19、 產(chǎn)品修復(fù)后瞬間的故 障率與新產(chǎn)品剛投入 使用時的故障率相同 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 29 問題問題 某微型計算機的某微型計算機的MTBF=10000小時，是否意味著小時，是否意味著 該計算機每工作該計算機每工作10000小時才出一次故障？小時才出一次故障？ 有一計算機系統(tǒng)的有一計算機系統(tǒng)的MTBF為為2000h，試求失效，試求失效 （故障）率和可靠性。（故障）率和可靠性。 越小、越小、MTBF越長的機器就是好機器?？稍介L的機器就是好機器?？?靠性已經(jīng)成為衡量系統(tǒng)或產(chǎn)品（計算機）性能的靠性已經(jīng)成為衡量系統(tǒng)或產(chǎn)品（計算機）性能的 主要指標之一，并且通常用主要指標之一，并且通常用

20、MTBF或或MTTF來直來直 接表示其可靠性的大小。接表示其可靠性的大小。 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 30 壽命特征壽命特征 可靠壽命可靠壽命: :指給定的可靠度所對應(yīng)的產(chǎn)品工作時指給定的可靠度所對應(yīng)的產(chǎn)品工作時 間。間。 使用壽命使用壽命: :指產(chǎn)品在規(guī)定的使用條件下，具有可指產(chǎn)品在規(guī)定的使用條件下，具有可 接受的故障率的工作時間區(qū)間。接受的故障率的工作時間區(qū)間。 可靠壽命可靠壽命使用壽命使用壽命 (t) * t t )(tR * R t r t 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 31 壽命特征壽命特征 首次翻修期限（首翻期）首次翻修期限（首翻期）: :指在規(guī)定條件下

21、，產(chǎn)品從指在規(guī)定條件下，產(chǎn)品從 開始使用到首次翻修的工作時間和（或）日歷持續(xù)時開始使用到首次翻修的工作時間和（或）日歷持續(xù)時 間。翻修是指把產(chǎn)品分解成零部件，清洗、檢查，并間。翻修是指把產(chǎn)品分解成零部件，清洗、檢查，并 通過修復(fù)或替換故障零部件，恢復(fù)產(chǎn)品壽命通過修復(fù)或替換故障零部件，恢復(fù)產(chǎn)品壽命, ,等于或等于或 接近其首翻期的修理。接近其首翻期的修理。 翻修間隔期限翻修間隔期限: :指在規(guī)定條件下，產(chǎn)品兩次相繼翻修指在規(guī)定條件下，產(chǎn)品兩次相繼翻修 間的工作時間、循環(huán)次數(shù)和（或）日歷持續(xù)時間。間的工作時間、循環(huán)次數(shù)和（或）日歷持續(xù)時間。 總壽命總壽命: :指在規(guī)定條件下，產(chǎn)品從開始使用到規(guī)定報

22、指在規(guī)定條件下，產(chǎn)品從開始使用到規(guī)定報 廢的工作時間、循環(huán)次數(shù)和（或）日歷持續(xù)時間。廢的工作時間、循環(huán)次數(shù)和（或）日歷持續(xù)時間。 貯存期限貯存期限: :在規(guī)定條件下，產(chǎn)品能夠貯存的日歷持續(xù)在規(guī)定條件下，產(chǎn)品能夠貯存的日歷持續(xù) 時間，在此時間內(nèi)，產(chǎn)品啟封使用能滿足規(guī)定要求。時間，在此時間內(nèi)，產(chǎn)品啟封使用能滿足規(guī)定要求。 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 32 首翻期、翻修間隔期和使用壽命首翻期、翻修間隔期和使用壽命 ( (t) ) t 首次翻修期 規(guī)定的 故障率 AB (=1/MTBF) 翻修間隔期 使用壽命使用壽命 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 33 壽命分布壽命分布 壽命

23、分布（或故障分布、失效分布）是可靠性工程壽命分布（或故障分布、失效分布）是可靠性工程 應(yīng)用和可靠性研究的基礎(chǔ)。壽命分布的類型各種各應(yīng)用和可靠性研究的基礎(chǔ)。壽命分布的類型各種各 樣，某一類分布適用于具有共同故障機理的某類產(chǎn)樣，某一類分布適用于具有共同故障機理的某類產(chǎn) 品，它與裝備的故障機理、故障模式以及施加的應(yīng)品，它與裝備的故障機理、故障模式以及施加的應(yīng) 力類型有關(guān)。力類型有關(guān)。 壽命分布是將工程問題抽象簡化后，在理論上對其壽命分布是將工程問題抽象簡化后，在理論上對其 特性進行深入研究。特性進行深入研究。產(chǎn)品的壽命分布是產(chǎn)品故障規(guī)產(chǎn)品的壽命分布是產(chǎn)品故障規(guī) 律的具體體現(xiàn)；分析壽命分布的過程，實際

24、上是從律的具體體現(xiàn)；分析壽命分布的過程，實際上是從 可靠性角度對產(chǎn)品進行分類的過程，達到在理論上可靠性角度對產(chǎn)品進行分類的過程，達到在理論上 對可靠性研究的深化，在工程上對可靠性的分析、對可靠性研究的深化，在工程上對可靠性的分析、 試驗、驗證、評估等的定量化。試驗、驗證、評估等的定量化。 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 34 壽命分布壽命分布 確定產(chǎn)品的壽命分布類型有重要意義，但要判斷其屬于確定產(chǎn)品的壽命分布類型有重要意義，但要判斷其屬于 哪種分布類型仍很困難。目前常用方法有兩種，一種是哪種分布類型仍很困難。目前常用方法有兩種，一種是 通過失效物理分析來證實該產(chǎn)品的故障模式或失效機理

25、通過失效物理分析來證實該產(chǎn)品的故障模式或失效機理 近似地符合于某種類型分布的物理背景。另一種方法是近似地符合于某種類型分布的物理背景。另一種方法是 通過可靠性試驗，利用數(shù)理統(tǒng)計中的判斷方法來確定其通過可靠性試驗，利用數(shù)理統(tǒng)計中的判斷方法來確定其 分布。分布。 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 35 離散型隨機變量的常見分布離散型隨機變量的常見分布 二項分布（二項分布（XB(n,p)） 二項分布又稱為柏努利分布。以二項分布又稱為柏努利分布。以X表示在表示在n重獨立試驗重獨立試驗 中事件中事件A發(fā)生的次數(shù)，則發(fā)生的次數(shù)，則X是一個隨機變量，它的可能是一個隨機變量，它的可能 取值為取值為0,

26、1,2,k,n,共（共（n+1種），這時種），這時X服從的概服從的概 率分布稱為二項分布。率分布稱為二項分布。 數(shù)學期望、方差、可靠度分別為數(shù)學期望、方差、可靠度分別為 n k knkk n qpCXR pnpnpqXD npXE 1 )( )1 ()( )( 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 36 離散型隨機變量的常見分布離散型隨機變量的常見分布 二項分布（二項分布（XB(n,p)） 二項分布的用途很廣泛。如在可靠性設(shè)計中，二項分布的用途很廣泛。如在可靠性設(shè)計中， 可用來解決冗余部件的可靠度分配問題。如果可用來解決冗余部件的可靠度分配問題。如果 要使系統(tǒng)中的全部元件工作正常時系統(tǒng)工作

27、才要使系統(tǒng)中的全部元件工作正常時系統(tǒng)工作才 正常，則二項式展開式的第一項便是系統(tǒng)成功正常，則二項式展開式的第一項便是系統(tǒng)成功 的概率，這種情況實際上沒有冗余度；如果系的概率，這種情況實際上沒有冗余度；如果系 統(tǒng)中全部元件都正常或只容許有一個元件失效統(tǒng)中全部元件都正?；蛑蝗菰S有一個元件失效 的系統(tǒng)，則系統(tǒng)成功的概率為二項式展開式的的系統(tǒng)，則系統(tǒng)成功的概率為二項式展開式的 前兩項之和；如果容許兩個元件失效，則前三前兩項之和；如果容許兩個元件失效，則前三 項之和便為系統(tǒng)成功的概率。一般說來，若容項之和便為系統(tǒng)成功的概率。一般說來，若容 許許k個元件失效，則系統(tǒng)成功的概率便為前個元件失效，則系統(tǒng)成功的

28、概率便為前k+1 項之和。項之和。 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 37 離散型隨機變量的常見分布離散型隨機變量的常見分布 泊松分布泊松分布 二項分布在抽樣數(shù)二項分布在抽樣數(shù)n很大而很大而p較小時，可趨近于泊松分較小時，可趨近于泊松分 布，即布，即 稱概率分布稱概率分布 為泊松分布。為泊松分布。 其數(shù)學期望、方差、可靠度為其數(shù)學期望、方差、可靠度為 0, ! lim npe k qpC k knkk n n ,.2 , 1 , 0, 0, ! )( ke k kXP k n xk k e k XR XD XE ! )( )( )( 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 38 連續(xù)

29、型隨機變量的常見分布連續(xù)型隨機變量的常見分布 正態(tài)分布（正態(tài)分布（XN(,2)） 正態(tài)分布即高斯分布，是電子產(chǎn)品可靠性計算中常正態(tài)分布即高斯分布，是電子產(chǎn)品可靠性計算中常 用的系統(tǒng)壽命分布類型。其失效率函數(shù)可以描述浴用的系統(tǒng)壽命分布類型。其失效率函數(shù)可以描述浴 盆曲線中耗損失效區(qū)的失效率隨時間的變化情況。盆曲線中耗損失效區(qū)的失效率隨時間的變化情況。 若隨機變量若隨機變量X 的分布函數(shù)為的分布函數(shù)為 則稱則稱X服從正態(tài)分布。服從正態(tài)分布。 2 2 2 )( 2 1 )( t etf 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 39 連續(xù)型隨機變量的常見分布連續(xù)型隨機變量的常見分布 正態(tài)分布（正態(tài)分

30、布（XN(,2)） dte e tR tf t dtetFtR dtedttftF t t t t t t t t 22 22 2 2 2 2 2)( 2)( 2 )( 0 2 )( 0 )( )( )( 2 1 )(1)( 2 1 )()( 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 40 連續(xù)型隨機變量的常見分布連續(xù)型隨機變量的常見分布 對數(shù)正態(tài)分布對數(shù)正態(tài)分布 若若X是一個隨機變量，且隨機變量是一個隨機變量，且隨機變量Y =lnX 服從正態(tài)分服從正態(tài)分 布布N(,2) 則稱則稱X是一個對數(shù)正態(tài)隨機變量。是一個對數(shù)正態(tài)隨機變量。 眾所周知，用對數(shù)變換可將較大的數(shù)縮小為較小的眾所周知，用對數(shù)變

31、換可將較大的數(shù)縮小為較小的 數(shù)，且愈大的數(shù)縮小得愈甚，這一特性可使較為分散的數(shù)，且愈大的數(shù)縮小得愈甚，這一特性可使較為分散的 數(shù)據(jù)通過對數(shù)變換相對地集中起來，所以常把跨數(shù)據(jù)通過對數(shù)變換相對地集中起來，所以常把跨n n個量級個量級 的數(shù)據(jù)用對數(shù)正態(tài)分布去擬合。在機械零件及材料的疲的數(shù)據(jù)用對數(shù)正態(tài)分布去擬合。在機械零件及材料的疲 勞壽命研究中，對數(shù)正態(tài)分布應(yīng)用較多。勞壽命研究中，對數(shù)正態(tài)分布應(yīng)用較多。 2 2 2 )(ln 2 1 )( t e t tf 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 41 連續(xù)型隨機變量的常見分布連續(xù)型隨機變量的常見分布 指數(shù)分布指數(shù)分布 若若X是一個非負的隨機變量，

32、且密度函數(shù)為是一個非負的隨機變量，且密度函數(shù)為 則稱則稱X服從參數(shù)為服從參數(shù)為的指數(shù)分布，記為的指數(shù)分布，記為e()，式，式 中中為常數(shù)，是指數(shù)分布的失效率。為常數(shù)，是指數(shù)分布的失效率。 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 42 連續(xù)型隨機變量的常見分布連續(xù)型隨機變量的常見分布 指數(shù)分布指數(shù)分布 可靠性特征量如下：可靠性特征量如下： 可靠度可靠度 失效率失效率 平均壽命平均壽命 壽命方差壽命方差 0,)(1)( tetFtR t 0, )( )( )( t tR tf t 1 0 dteMTTFMTBF t 或 ( () ) 2 2 2 1 )()( ETTETD 2021-7-20 可

33、靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 43 連續(xù)型隨機變量的常見分布連續(xù)型隨機變量的常見分布 指數(shù)分布的重要特征指數(shù)分布的重要特征 當失效率為常數(shù)時，其壽命服從指數(shù)分布；當失效率為常數(shù)時，其壽命服從指數(shù)分布； 平均壽命與失效率互為倒數(shù)；平均壽命與失效率互為倒數(shù)； 平均壽命在數(shù)值上等于特征壽命。平均壽命在數(shù)值上等于特征壽命。 “無記憶性無記憶性”，即，即“永遠年輕的性質(zhì)永遠年輕的性質(zhì)”。它的。它的 含義是，如果某產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布，那含義是，如果某產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布，那 末在它經(jīng)過一段時間末在它經(jīng)過一段時間t0的工作以后如果仍然正的工作以后如果仍然正 常，則它仍然和新的一樣，在常，則它仍然和新的一樣，在t

34、0以后的剩余壽以后的剩余壽 命仍然服從原來的指數(shù)分布。命仍然服從原來的指數(shù)分布。 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 44 連續(xù)型隨機變量的常見分布連續(xù)型隨機變量的常見分布 威布爾（威布爾（Weibull）分布）分布 威布爾分布是瑞典物理學家在分析材料強度及鏈條強威布爾分布是瑞典物理學家在分析材料強度及鏈條強 度時推導(dǎo)出的一種分布函數(shù)。由于威布爾分布對于各度時推導(dǎo)出的一種分布函數(shù)。由于威布爾分布對于各 種類型的試驗數(shù)據(jù)擬合的能力強，例如，指數(shù)分布只種類型的試驗數(shù)據(jù)擬合的能力強，例如，指數(shù)分布只 能適應(yīng)于偶然失效期，而威布爾分布對于浴盆曲線的能適應(yīng)于偶然失效期，而威布爾分布對于浴盆曲線的

35、三個失效期都能適應(yīng)；又由于在各個領(lǐng)域中有許多現(xiàn)三個失效期都能適應(yīng)；又由于在各個領(lǐng)域中有許多現(xiàn) 象近似地符合于威布爾分布，因此，它的使用范圍很象近似地符合于威布爾分布，因此，它的使用范圍很 廣，是在可靠性工程中廣泛使用的連續(xù)型分布。如果廣，是在可靠性工程中廣泛使用的連續(xù)型分布。如果 說指數(shù)分布常用來描述系統(tǒng)壽命的話，那末威布爾分說指數(shù)分布常用來描述系統(tǒng)壽命的話，那末威布爾分 布則常用來描述零件的壽命，例如零件的疲勞失效、布則常用來描述零件的壽命，例如零件的疲勞失效、 軸承失效等壽命分布。軸承失效等壽命分布。 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 45 連續(xù)型隨機變量的常見分布連續(xù)型隨機變量的

36、常見分布 威布爾（威布爾（Weibull）分布）分布 若若X是一個非負的隨機變量，且密度函數(shù)為是一個非負的隨機變量，且密度函數(shù)為 則稱則稱X服從三參數(shù)為（服從三參數(shù)為（m,）的威布爾分布，并記）的威布爾分布，并記 為為XW(m,x)。式中，式中，m是形狀參數(shù)；是形狀參數(shù)；是尺度參是尺度參 數(shù)；數(shù)；是位置參數(shù)。是位置參數(shù)。 t tm t tetFtR xexF m m x m x 1 )( )(1)( 1)( 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 46 常用的產(chǎn)品壽命分布常用的產(chǎn)品壽命分布 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 47 常用的產(chǎn)品壽命分布常用的產(chǎn)品壽命分布 2021-7-2

37、0 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 48 可維性可維性 可維性可維性 對于可修復(fù)產(chǎn)品，只考慮其發(fā)生故障的概率顯然是不對于可修復(fù)產(chǎn)品，只考慮其發(fā)生故障的概率顯然是不 合適的，還應(yīng)考慮被修復(fù)的可能性。合適的，還應(yīng)考慮被修復(fù)的可能性。 維修（維修（Service）是指為保持和恢復(fù)產(chǎn)品完成規(guī)定的是指為保持和恢復(fù)產(chǎn)品完成規(guī)定的 功能而采取的技術(shù)和管理措施。功能而采取的技術(shù)和管理措施。 所謂所謂“可維性可維性”（Serviceability），），是指系統(tǒng)在給是指系統(tǒng)在給 定時間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法進行維修時，保持或定時間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法進行維修時，保持或 恢復(fù)到能完成規(guī)定功能的能力。它通常是從判定故障恢復(fù)

38、到能完成規(guī)定功能的能力。它通常是從判定故障 到排除故障所需要的時間，包括故障診斷、故障定位、到排除故障所需要的時間，包括故障診斷、故障定位、 系統(tǒng)校正和恢復(fù)等時間，是系統(tǒng)維護效率的度量。系統(tǒng)校正和恢復(fù)等時間，是系統(tǒng)維護效率的度量。 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 49 可維性可維性 可維性可維性 “可保持性可保持性”（Maintainability）是指系統(tǒng)在給是指系統(tǒng)在給 定時間內(nèi)，可隔離故障或修復(fù)的概率。它表征了定時間內(nèi)，可隔離故障或修復(fù)的概率。它表征了 系統(tǒng)可以正常運行的概率。它是自動故障處理系系統(tǒng)可以正常運行的概率。它是自動故障處理系 統(tǒng)中的一個重要指標，也是反映維護人員對系

39、統(tǒng)統(tǒng)中的一個重要指標，也是反映維護人員對系統(tǒng) 保養(yǎng)好壞程度的一個重要指標。保養(yǎng)好壞程度的一個重要指標。 維修率維修率是指修理時間已達到某一時刻，但尚未修是指修理時間已達到某一時刻，但尚未修 復(fù)的產(chǎn)品，在該時刻后的單位時間內(nèi)完成修理的復(fù)的產(chǎn)品，在該時刻后的單位時間內(nèi)完成修理的 概率，通常用概率，通常用表示。表示。 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 50 可維性可維性 可維性可維性 平均修復(fù)時間（平均修復(fù)時間（MTTR）是指產(chǎn)品修復(fù)時間的）是指產(chǎn)品修復(fù)時間的 平均值。修復(fù)時間是隨機變量。平均值。修復(fù)時間是隨機變量。 MTTR可理解為產(chǎn)品修復(fù)時間的數(shù)學期望。當可理解為產(chǎn)品修復(fù)時間的數(shù)學期望。

40、當 維修時間服從指數(shù)分布時，維修時間服從指數(shù)分布時， 系統(tǒng)的系統(tǒng)的MTTR和和MTBF有關(guān)。從提高系統(tǒng)可用有關(guān)。從提高系統(tǒng)可用 性角度來看，提高性角度來看，提高MTTR比減少故障數(shù)更為有比減少故障數(shù)更為有 效。效。 1 0 dtetMTTR t 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 51 可用性可用性 可用性可用性 可用性可用性（Availability）也叫有效性或利用率。它是可）也叫有效性或利用率。它是可 維系統(tǒng)在某時刻具有或維持規(guī)定功能的能力，即系統(tǒng)維系統(tǒng)在某時刻具有或維持規(guī)定功能的能力，即系統(tǒng) 在執(zhí)行任務(wù)的任意時刻能正常工作的概率。在執(zhí)行任務(wù)的任意時刻能正常工作的概率。 對可修復(fù)系

41、統(tǒng)，當考慮到可靠性和維修性時，綜合評對可修復(fù)系統(tǒng)，當考慮到可靠性和維修性時，綜合評 價的尺度就是價的尺度就是有效度有效度A(t)，它表示產(chǎn)品在規(guī)定條件下，它表示產(chǎn)品在規(guī)定條件下 保持規(guī)定功能的能力?？捎孟率接嬎悖罕３忠?guī)定功能的能力。可用下式計算： MTBF反映了可靠性的含義；反映了可靠性的含義；MTTR反映維修活動的反映維修活動的 一種能力。兩者結(jié)合即為固有有效度一種能力。兩者結(jié)合即為固有有效度A(t)。 MTTRMTBF MTBF tA )( 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 52 2.可靠性參數(shù)體系可靠性參數(shù)體系 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 53 可靠性參數(shù)體系可靠性

42、參數(shù)體系 可靠性參數(shù)是描述系統(tǒng)可靠性的度量。它直接與可靠性參數(shù)是描述系統(tǒng)可靠性的度量。它直接與 戰(zhàn)備完好、任務(wù)成功、維修人力費用和保障資源戰(zhàn)備完好、任務(wù)成功、維修人力費用和保障資源 費用有關(guān)。費用有關(guān)。 可靠性指標是可靠性參數(shù)要求的量值?？煽啃灾笜耸强煽啃詤?shù)要求的量值。 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 54 可靠性參數(shù)值可靠性參數(shù)值 TMFHBF 平均故障間隔飛行小時平均故障間隔飛行小時 （M FHBF） T B M 平 均 維 修 間 隔 時 間平 均 維 修 間 隔 時 間 （MTBM）：在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時）：在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時 間內(nèi)，產(chǎn)品壽命單位總數(shù)與該產(chǎn)品計劃和

43、間內(nèi)，產(chǎn)品壽命單位總數(shù)與該產(chǎn)品計劃和 非計劃維修時間總數(shù)之比。非計劃維修時間總數(shù)之比。 P M C 完 成 任 務(wù) 的 成 功 概 率完 成 任 務(wù) 的 成 功 概 率 （MCSP）：在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時）：在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時 間內(nèi)，系統(tǒng)能完成規(guī)定任務(wù)的概率。間內(nèi)，系統(tǒng)能完成規(guī)定任務(wù)的概率。 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 55 可靠性參數(shù)值可靠性參數(shù)值 TBCF致命故障間的任務(wù)時間（致命故障間的任務(wù)時間（MTBCF）：）： 在規(guī)定的一系列任務(wù)剖面中，產(chǎn)品任務(wù)總時間與在規(guī)定的一系列任務(wù)剖面中，產(chǎn)品任務(wù)總時間與 致命性故障數(shù)之比。致命性故障數(shù)之比。 TTR平均修復(fù)時間（平均修

44、復(fù)時間（MTTR）：在規(guī)定的條）：在規(guī)定的條 件下和規(guī)定的時間內(nèi)，產(chǎn)品在任一規(guī)定的維修級件下和規(guī)定的時間內(nèi)，產(chǎn)品在任一規(guī)定的維修級 別上，修復(fù)性維修總時間與該級別上被修復(fù)產(chǎn)品別上，修復(fù)性維修總時間與該級別上被修復(fù)產(chǎn)品 的故障總數(shù)之比。的故障總數(shù)之比。 TBR平均拆卸間隔時間（平均拆卸間隔時間（MTBR）：在規(guī)定）：在規(guī)定 的時間內(nèi)，系統(tǒng)壽命單位總數(shù)與從該系統(tǒng)上拆下的時間內(nèi)，系統(tǒng)壽命單位總數(shù)與從該系統(tǒng)上拆下 的產(chǎn)品總次數(shù)之比。的產(chǎn)品總次數(shù)之比。 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 56 可靠性參數(shù)分類可靠性參數(shù)分類 可靠性設(shè)計需要綜合權(quán)衡完成規(guī)定功能和可靠性設(shè)計需要綜合權(quán)衡完成規(guī)定功能和

45、減少用戶費用兩方面的需求，可靠性參數(shù)減少用戶費用兩方面的需求，可靠性參數(shù) 分為基本可靠性參數(shù)和任務(wù)可靠性參數(shù)分為基本可靠性參數(shù)和任務(wù)可靠性參數(shù) 基本可靠性基本可靠性反映了產(chǎn)品對維修人力費用和后勤保反映了產(chǎn)品對維修人力費用和后勤保 障資源的需求。障資源的需求。 確定基本可靠性指標時應(yīng)統(tǒng)計產(chǎn)品的所有壽命單位和所確定基本可靠性指標時應(yīng)統(tǒng)計產(chǎn)品的所有壽命單位和所 有的故障。有的故障。常見參數(shù)有常見參數(shù)有 TBF、TBM、TMFHBF、 、 TBR。 。 任務(wù)可靠性任務(wù)可靠性是產(chǎn)品在規(guī)定的任務(wù)剖面中完成規(guī)定是產(chǎn)品在規(guī)定的任務(wù)剖面中完成規(guī)定 功能的能力。功能的能力。 確定任務(wù)可靠性指標時僅考慮在任務(wù)期間那

46、些影響任務(wù)確定任務(wù)可靠性指標時僅考慮在任務(wù)期間那些影響任務(wù) 完成的故障完成的故障(即即致命性故障致命性故障)。常見參數(shù)有任務(wù)可靠度、常見參數(shù)有任務(wù)可靠度、 PMC、TBCF。 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 57 反映目標說明示例 戰(zhàn)備完好性戰(zhàn)備完好性 軍事單位接到命令時，實施其作軍事單位接到命令時，實施其作 戰(zhàn)計劃的能力戰(zhàn)計劃的能力 TBF、TBM、TMFHBF 任務(wù)成功性任務(wù)成功性 任務(wù)開始時給定的可用性下，系任務(wù)開始時給定的可用性下，系 統(tǒng)在規(guī)定的任務(wù)剖面內(nèi)任意時刻統(tǒng)在規(guī)定的任務(wù)剖面內(nèi)任意時刻 能夠工作和完成規(guī)定功能的能力能夠工作和完成規(guī)定功能的能力 PMC、TBCF 維修人力

47、費用維修人力費用系統(tǒng)需要維修人力的頻度與多寡系統(tǒng)需要維修人力的頻度與多寡TBF、TBM、TMFHBF TTR 保障資源費用保障資源費用 系統(tǒng)對備件、維修工具、維修設(shè)系統(tǒng)對備件、維修工具、維修設(shè) 備等的要求備等的要求 TBR 可靠性參數(shù)分類可靠性參數(shù)分類 據(jù)反映目標的不同可細分據(jù)反映目標的不同可細分4 4類類 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 58 可靠性參數(shù)分類可靠性參數(shù)分類 使用參數(shù)、合同參數(shù)使用參數(shù)、合同參數(shù) 使用可靠性參數(shù)使用可靠性參數(shù)及指標反映了系統(tǒng)及其保障因及指標反映了系統(tǒng)及其保障因 素在計劃的使用和保障環(huán)境中的可靠性要求，素在計劃的使用和保障環(huán)境中的可靠性要求， 它是從最終

48、用戶的角度來評價產(chǎn)品的可靠性水它是從最終用戶的角度來評價產(chǎn)品的可靠性水 平的。平的。 如如TMFHBF、PMC、TBM等。等。 合同可靠性參數(shù)合同可靠性參數(shù)及指標反映了合同中使用的易及指標反映了合同中使用的易 于考核度量的可靠性要求，它更多地是從承制于考核度量的可靠性要求，它更多地是從承制 方的角度來評價產(chǎn)品的可靠性水平。方的角度來評價產(chǎn)品的可靠性水平。 如如TBF、TBCF等。等。 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 59 可靠性參數(shù)的相關(guān)性可靠性參數(shù)的相關(guān)性 平均故障間隔時間平均故障間隔時間(M TBF)與平均故障間隔與平均故障間隔 飛行小時飛行小時(MFHBF) 任務(wù)成功概率與致命

49、任務(wù)成功概率與致命 故障間的任務(wù)時間故障間的任務(wù)時間 MTBF與故障率與故障率 平均維修間隔時間與平均維修間隔時間與 MTBF 平均拆卸間隔時間與平均拆卸間隔時間與 MTBF FSTT MFHBFBF / 飛飛行行時時間間 產(chǎn)產(chǎn)品品工工作作時時間間 MCBCFMC PtTeP BCF T t ln 或 /1 BF T )( BFBM TKT KTT BRBF / 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 60 關(guān)于目標值關(guān)于目標值 GJB1909.1-94將目標值定義為：期望裝備達到的將目標值定義為：期望裝備達到的 使用指標，它既能滿足裝備的使用需求，又可使使用指標，它既能滿足裝備的使用需求，

50、又可使 裝備達到最佳的效費比，是確定規(guī)定值的依據(jù)。裝備達到最佳的效費比，是確定規(guī)定值的依據(jù)。 美軍防務(wù)采辦術(shù)語美軍防務(wù)采辦術(shù)語-98將目標值定義為：用戶所將目標值定義為：用戶所 期望的和項目經(jīng)理企圖獲得的性能值，目標值表期望的和項目經(jīng)理企圖獲得的性能值，目標值表 示比每個項目參數(shù)的性能門限值大一個量值。該示比每個項目參數(shù)的性能門限值大一個量值。該 量值在使用上是有意義的，時間上是關(guān)鍵的而且量值在使用上是有意義的，時間上是關(guān)鍵的而且 費用上是有效的。費用上是有效的。 美空軍美空軍AFR80-5-78將目標值定義為：既滿足使將目標值定義為：既滿足使 用要求又具有增長能力或保障費用最佳的用要求又具有

51、增長能力或保障費用最佳的R&M 值。值。 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 61 關(guān)于目標值關(guān)于目標值 從上述定義可以發(fā)現(xiàn)，從上述定義可以發(fā)現(xiàn)，R&M目標值首先表目標值首先表 示系統(tǒng)投入外場使用，經(jīng)過一段期間的使示系統(tǒng)投入外場使用，經(jīng)過一段期間的使 用，發(fā)現(xiàn)問題并進行改進后達到成熟狀態(tài)用，發(fā)現(xiàn)問題并進行改進后達到成熟狀態(tài) 的的R&M水平，這種水平，這種R&M水平必須滿足預(yù)水平必須滿足預(yù) 定的未來環(huán)境下的使用要求，同時，定的未來環(huán)境下的使用要求，同時，R&M 的目標值應(yīng)使系統(tǒng)在外場的使用和保障費的目標值應(yīng)使系統(tǒng)在外場的使用和保障費 用最低，而且應(yīng)是通過增長可以達到的用最低，而且應(yīng)是通過增

52、長可以達到的 R&M值。值。 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 62 門限值門限值-1 GJB1909.1-94將門限值定義為：裝備必須達到的將門限值定義為：裝備必須達到的 使用指標，它能滿足裝備的使用要求，是確定最使用指標，它能滿足裝備的使用要求，是確定最 低可接受值的依據(jù)。低可接受值的依據(jù)。 美軍防務(wù)采辦術(shù)語美軍防務(wù)采辦術(shù)語-98將門限值定義為：為滿足將門限值定義為：為滿足 用戶需求、所必須達到的最低可接受值。如果沒用戶需求、所必須達到的最低可接受值。如果沒 有達到門限值，那么項目性能就會嚴重下降，項有達到門限值，那么項目性能就會嚴重下降，項 目費用可能太高，項目進度可能拖延。目費

53、用可能太高，項目進度可能拖延。 美空軍美空軍AFR80-5-78將門限值定義為：完成任務(wù)將門限值定義為：完成任務(wù) （即滿足使用要求）所必需的最低的（即滿足使用要求）所必需的最低的R&M水平。水平。 R&M門限值是制定合同最低要求的基礎(chǔ)。門限值是制定合同最低要求的基礎(chǔ)。 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 63 門限值門限值-2 R&M門限值是滿足系統(tǒng)使用要求所必須的門限值是滿足系統(tǒng)使用要求所必須的 最低的水平，即最低的要求值。最低的水平，即最低的要求值。 它是外場使用試驗進行驗證的依據(jù)。它是外場使用試驗進行驗證的依據(jù)。 其驗證時機可根據(jù)不同類型的系統(tǒng)及不同其驗證時機可根據(jù)不同類型的系統(tǒng)及

54、不同 的要求來確定。的要求來確定。 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 64 可靠性參數(shù)指標特性可靠性參數(shù)指標特性 綜合性綜合性 某些可靠性參數(shù)是其它可靠性、維修性參數(shù)的某些可靠性參數(shù)是其它可靠性、維修性參數(shù)的 綜合表示。如固有可用度表示為：綜合表示。如固有可用度表示為： 即產(chǎn)品的平均故障間隔時間與平均故障間隔時間、平即產(chǎn)品的平均故障間隔時間與平均故障間隔時間、平 均修復(fù)時間的和之比。均修復(fù)時間的和之比。 相關(guān)性相關(guān)性 使用參數(shù)與合同參數(shù)之間相互關(guān)聯(lián)，可以按照使用參數(shù)與合同參數(shù)之間相互關(guān)聯(lián)，可以按照 一定的規(guī)律進行轉(zhuǎn)換。一定的規(guī)律進行轉(zhuǎn)換。 TRBF BF i TT T A 2021-7

55、-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 65 可靠性參數(shù)指標特性可靠性參數(shù)指標特性 階段性階段性 產(chǎn)品可靠性，在研制階段具有增長性。產(chǎn)品可靠性，在研制階段具有增長性。 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 66 可靠性參數(shù)指標可靠性參數(shù)指標 使使 用用 指指 標標 合合 同同 指指 標標 目標值目標值 門限值門限值 規(guī)定值規(guī)定值 最低可接受值最低可接受值 期望期望裝備達到裝備達到 的使用指標，的使用指標， 它既能它既能滿足滿足裝裝 備使用需求，備使用需求， 又可使裝備達又可使裝備達 到最佳的效費到最佳的效費 比，是比，是確定規(guī)確定規(guī) 定值的依據(jù)定值的依據(jù) 裝備裝備必須達到必須達到 的使用指標，的使用

56、指標， 它能它能滿足滿足裝備裝備 的使用需求，的使用需求， 是是確定最低可確定最低可 接受值的依據(jù)接受值的依據(jù) 合同和研制任合同和研制任 務(wù)書中規(guī)定的務(wù)書中規(guī)定的 期望期望裝備達到裝備達到 的合同指標，的合同指標， 它是承制方進它是承制方進 行行可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 的依據(jù)的依據(jù) 合同和研制任合同和研制任 務(wù)書中規(guī)定的、務(wù)書中規(guī)定的、 裝備裝備必須達到必須達到 的合同指標，的合同指標， 它是進行它是進行考核考核 或驗證的依據(jù)或驗證的依據(jù) 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 67 表表 F-4、F-15、F-16與與F-22(ATF)的的RMS比較比較 機種機種 MFHBF （h） MMH

57、/FH 非計劃非計劃 維修工時維修工時 每架飛機的維每架飛機的維 修人力（人）修人力（人） 使用可用使用可用 度度A0(%) 再次出動準再次出動準 備時間備時間TAT (min) F-4E1.026.024.550 F-15A3.5(1.68)11.27(22)20.680(68)12 F-15C2.61516.68625 F-16A2.9(3.3)12(10)19.690(84)27 F-22 (ATF) 5.04.58.59318 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 68 序序 號號 產(chǎn)品類型產(chǎn)品類型參數(shù)名稱參數(shù)名稱門限值門限值目標值目標值 門限值與門限值與 目標值之比目標值之比 備

58、注備注 1F-16A戰(zhàn)斗機戰(zhàn)斗機MFHBF1.75h2.9h0.6 2F/A-18A戰(zhàn)斗機戰(zhàn)斗機MFHBF1.44h5.0h0.29 3UH-60A直升機直升機MFHBF3.5h4.0h0.88“黑鷹黑鷹”直升機直升機 4CH-53E直升機直升機MFHBF0.71h0.92h0.75 5B-1B轟炸機轟炸機MTBM0.250.28h1.0h0.250.28 6B-2轟炸機轟炸機MFHBUM0.2h0.36h0.55 7F/A-18A戰(zhàn)斗機戰(zhàn)斗機MSCP0.26h0.90.29 8B-1B轟炸機轟炸機MSCP0.780.920.85 9彈道導(dǎo)彈彈道導(dǎo)彈飛行可靠度飛行可靠度0.60.90.67 1

59、0巡航導(dǎo)彈巡航導(dǎo)彈飛行可靠度飛行可靠度0.580.880.66為為AGM-86B型型 11空空-空導(dǎo)彈空導(dǎo)彈MCHBM200h450h0.44為為AIM-120型型 12導(dǎo)航吊艙導(dǎo)航吊艙MTBF29.6h50h0.59 目標值與門限值的示例目標值與門限值的示例 2021-7-20 可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計 69 目標值與門限值的示例目標值與門限值的示例 序號序號產(chǎn)品類型產(chǎn)品類型參數(shù)名稱參數(shù)名稱門限值門限值目標值目標值 門限值與門限值與 目標值之比目標值之比 備注備注 13直升機照明系統(tǒng)直升機照明系統(tǒng)MTBOMF280h750h0.37陸軍直升機陸軍直升機 14航空動力裝置航空動力裝置MFHBF27

60、.0h66.0h0.41用于用于F-16戰(zhàn)斗機戰(zhàn)斗機 15航空電子系統(tǒng)航空電子系統(tǒng)MFHBF5.7h8.3h0.69用于用于F-16戰(zhàn)斗機戰(zhàn)斗機 16飛行控制系統(tǒng)飛行控制系統(tǒng)MFHBF18.0h30.0h0.60用于用于F-16戰(zhàn)斗機戰(zhàn)斗機 17機載武器系統(tǒng)機載武器系統(tǒng)MFHBF65.0h85.0h0.76用于用于F-16戰(zhàn)斗機戰(zhàn)斗機 18機載雷達機載雷達MTBF60.0h100h0.60用于用于F-16戰(zhàn)斗機戰(zhàn)斗機 19機載雷達顯示器機載雷達顯示器MTBF130h475h0.27用于用于F-16戰(zhàn)斗機戰(zhàn)斗機 20平視儀平視儀MTBF150h500h0.30用于用于F-16戰(zhàn)斗機戰(zhàn)斗機 21飛