可靠性工程可靠性分配

可靠性工程可靠性分配第1頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三學(xué)習(xí)內(nèi)容可靠性分配目的、用途與分類(lèi)可靠性分配與可靠性預(yù)計(jì)的關(guān)系可靠性分配程序可靠性分配的原理與準(zhǔn)則可靠性分配方法可靠性分配的注意事項(xiàng)第2頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三可靠性分配概念可靠性分配概念系統(tǒng)可靠性分配就是將使用方提出的，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)(或合同)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)備和元器件。第3頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三可靠性分配目的、用途與分類(lèi)可靠性分配目的與用途可靠性分配的目的是使各級(jí)設(shè)計(jì)人員明確其可靠性設(shè)計(jì)要求，根據(jù)要求估計(jì)所需的人力、時(shí)間和資源，并研究實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求的可能性及辦法。如同性能指標(biāo)一樣，是設(shè)計(jì)人員在可靠性方面的一個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)。第4頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三可靠性分配目的、用途與分類(lèi)可靠性分配的分類(lèi)可靠性分配包括基本可靠性分配任務(wù)可靠性分配特點(diǎn)這兩者有時(shí)是相互矛盾的，提高產(chǎn)品的任務(wù)可靠性，可能合降低是基本可靠性，反之亦然。在可靠性分配時(shí)，要兩者之間的符合權(quán)衡，或采取其他不相互影響的措施。返回第5頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三可靠性分配與可靠性預(yù)計(jì)的關(guān)系可靠性分配與可靠性預(yù)計(jì)的關(guān)系可靠性分配結(jié)果是可靠性預(yù)計(jì)的依據(jù)和目標(biāo)，可靠性預(yù)計(jì)相對(duì)結(jié)果是可靠性分配與指標(biāo)調(diào)整的基礎(chǔ)。返回第6頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三返回可靠性分配程序可靠性分配程序明確系統(tǒng)可靠性參數(shù)指標(biāo)要求分析系統(tǒng)特點(diǎn)選取分配方法（同一系統(tǒng)可選多種方法）準(zhǔn)備輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠性分配驗(yàn)算可靠性指標(biāo)要求第7頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三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對(duì)于簡(jiǎn)單串聯(lián)系統(tǒng)而言，上式就轉(zhuǎn)換為如果對(duì)分配沒(méi)有任何約束條件，則上兩式可以有無(wú)數(shù)個(gè)解，有約束條件，也可能有多個(gè)解。因此，可靠性分配的關(guān)鍵在于要確定一個(gè)方法，通過(guò)它能得到合理的可靠性分配值的唯一解或有限數(shù)量解。第8頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三可靠性分配的準(zhǔn)則分配準(zhǔn)則可靠性分配的要求值應(yīng)是成熟期的規(guī)定值。為了減少分配的反復(fù)次數(shù)，并考慮到分配中存在忽略不計(jì)的其他因素項(xiàng)目，因此可靠性分配時(shí)應(yīng)該留出15%~20%的余量。某些非電子組件故障率很低時(shí)，可以不直接參加可靠性分配，而歸并在其他因素項(xiàng)目中一并考慮。進(jìn)行可靠性指標(biāo)分配時(shí)，應(yīng)保證基本可靠性指標(biāo)分配值與任務(wù)可靠性指標(biāo)分配值的協(xié)調(diào)，使系統(tǒng)的基本可靠性和任務(wù)可靠性指標(biāo)同時(shí)得到滿足。可靠性分配應(yīng)在研制階段早期即開(kāi)始進(jìn)行。根據(jù)不同研制階段，選定分配方法進(jìn)行分配。第9頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三可靠性分配的準(zhǔn)則分配準(zhǔn)則對(duì)于復(fù)雜度高的分系統(tǒng)、設(shè)備等，應(yīng)分配較低的可靠性指標(biāo)，因?yàn)楫a(chǎn)品越復(fù)雜，其組成單元就越多，要達(dá)到高可靠性就越困難并且更為費(fèi)錢(qián)。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(zhǎng)研制時(shí)間，增加研制費(fèi)用。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)，因?yàn)閻毫拥沫h(huán)境會(huì)增加產(chǎn)品的故障率。當(dāng)把可靠度作為分配參數(shù)時(shí)，對(duì)于需要長(zhǎng)期工作的產(chǎn)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時(shí)間的增加而降低。第10頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三可靠性分配的準(zhǔn)則分配準(zhǔn)則對(duì)于重要度高的產(chǎn)品，應(yīng)分配較高的可靠性指標(biāo)，因?yàn)橹匾雀叩漠a(chǎn)品的故障會(huì)影響人身安全或任務(wù)的完成。分配時(shí)還應(yīng)結(jié)合維修性、保障性，如可達(dá)性差的產(chǎn)品，分配較高的可靠性指標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)較好的綜合效能等。對(duì)于已有可靠性指標(biāo)、貨架產(chǎn)品，不再進(jìn)行可靠性分配，同時(shí)，在進(jìn)行可靠性分配時(shí)，要從總指標(biāo)中剔除這些單元的可靠性值。返回第11頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三可靠性分配方法可靠性分配方法無(wú)約束分配法等分配法評(píng)分分配法比例組合法考慮重要度和復(fù)雜度的分配方法余度系統(tǒng)的比例組合法可靠性分配可靠度的再分配法有約束分配法拉格朗日乘數(shù)法動(dòng)態(tài)規(guī)劃法直接尋查法第12頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三等分配法等分配法的原理串聯(lián)系統(tǒng)中各單元的可靠性水平相同第13頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三等分配法等分配法舉例某型抗荷服是由衣面、膠囊、接鏈三個(gè)部分串聯(lián)組成。若要求該抗荷服的可靠度指標(biāo)為0.9987，試用等分配法確定衣面、膠囊、拉鏈的可靠度指標(biāo)。第14頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三評(píng)分分配法評(píng)分分配法含義在可靠性數(shù)據(jù)非常缺乏的情況下，通過(guò)有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員或?qū)＜覍?duì)影響可靠性的幾種因素評(píng)分，對(duì)評(píng)分進(jìn)行綜合分析而獲得各單元產(chǎn)品之間的可靠性相對(duì)比值，根據(jù)評(píng)分情況給每個(gè)分系統(tǒng)或設(shè)備分配可靠性指標(biāo)。第15頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三評(píng)分分配法評(píng)分因素復(fù)雜度，技術(shù)發(fā)展水平，工作時(shí)間，環(huán)境條件評(píng)分原則復(fù)雜度最復(fù)雜的評(píng)10分，最簡(jiǎn)單的評(píng)1分。技術(shù)發(fā)展水平水平最低的評(píng)10分，水平最高的評(píng)1分。工作時(shí)間單元工作時(shí)間最長(zhǎng)的評(píng)10分，最短的評(píng)1分。環(huán)境條件單元工作過(guò)程中會(huì)經(jīng)受極其惡劣而嚴(yán)酷的環(huán)境條件的評(píng)10分，環(huán)境條件最好的評(píng)1分。第16頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三評(píng)分分配法評(píng)分分配法原理第17頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三評(píng)分分配法分配步驟確定系統(tǒng)的基本可靠性指標(biāo)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，確定評(píng)分因素。確定該系統(tǒng)中“貨架”產(chǎn)品或已單獨(dú)給定可靠性指標(biāo)的產(chǎn)品。聘請(qǐng)?jiān)u分專(zhuān)家，專(zhuān)家人數(shù)不宜過(guò)少（至少5人）。產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員向評(píng)分專(zhuān)家介紹產(chǎn)品及其組成部分的構(gòu)成、工作原理、功能流程、任務(wù)時(shí)間、工作環(huán)境條件、研制生產(chǎn)水平等情況；或?qū)＜彝ㄟ^(guò)查閱相關(guān)技術(shù)文件獲得相關(guān)信息。第18頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三評(píng)分分配法分配步驟評(píng)分。首先由專(zhuān)家按照評(píng)分原則給各單元打分，填寫(xiě)評(píng)分表格。再由負(fù)責(zé)可靠性分配的人員，將各專(zhuān)家對(duì)產(chǎn)品的各項(xiàng)評(píng)分總和，即每個(gè)單元的4個(gè)因素評(píng)分為各專(zhuān)家評(píng)分的平均值，填寫(xiě)表格。按公式分配各單元可靠性指標(biāo)。第19頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三評(píng)分分配法評(píng)分分配法舉例某飛機(jī)共由18個(gè)分系統(tǒng)組成，其中五個(gè)分系統(tǒng)是已使用過(guò)的成件并已知其MFHBF，見(jiàn)下表。規(guī)定飛機(jī)的可靠性指標(biāo)MFHBF=2.9(飛行小時(shí))。試用評(píng)分分配法對(duì)其余13個(gè)分系統(tǒng)進(jìn)行分配。分系統(tǒng)名稱(chēng)已知的MFHBF發(fā)動(dòng)機(jī)50前緣襟懵80應(yīng)急系統(tǒng)500飛控系統(tǒng)142彈射救生系統(tǒng)280總計(jì)22．166第20頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三評(píng)分分配法評(píng)分分配法舉例分系統(tǒng)名稱(chēng)復(fù)雜度技術(shù)水平工作時(shí)間環(huán)境條件各單元評(píng)分?jǐn)?shù)各單元評(píng)分系數(shù)分配給各單元的MFHBF結(jié)構(gòu)8410412800．127626.15動(dòng)力裝置811086400．063852.30發(fā)動(dòng)機(jī)接口32841920．0191174.71燃油系統(tǒng)521088000．079741.87液壓系統(tǒng)52875600．055859.80前輪結(jié)構(gòu)45834800．047869.81………….…………航空電子978735280．35169.49其他25552500．0249134.02總計(jì)100341.03.337第21頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三比例組合法比例組合法原理一個(gè)新設(shè)計(jì)的系統(tǒng)與老的系統(tǒng)非常相似，也就是組成系統(tǒng)的各單元類(lèi)型相同。對(duì)這個(gè)新系統(tǒng)只是提出新的可靠性要求。可以根據(jù)老系統(tǒng)中各單元的故障率，按新系統(tǒng)可靠性的要求，給新系統(tǒng)的各單元分配故障率。如果有老系統(tǒng)中各分系統(tǒng)故障數(shù)占系統(tǒng)故障數(shù)百分比的統(tǒng)計(jì)資料，可以按下式進(jìn)行分配第22頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三比例組合法比例組合法舉例一一個(gè)液壓動(dòng)力系統(tǒng)，原故障率為256.0×10-6/h，改進(jìn)設(shè)計(jì)要求故障率為200.0×10-6/h，試把這指標(biāo)分配給各分系統(tǒng)。序號(hào)分系統(tǒng)名稱(chēng)原故障率(10-6/h)新故障率(10-6/h)1油箱3.02.32拉緊裝置1.00.783油泵75.059.0..………8聯(lián)軸節(jié)1.00.789導(dǎo)管3.02.310啟動(dòng)器67.052.0總計(jì)(系統(tǒng))256.0199.6第23頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三比例組合法比例組合法舉例二要求設(shè)計(jì)一種飛機(jī)，在5h的飛行任務(wù)時(shí)間內(nèi)可靠度為0.9。根據(jù)這種類(lèi)型飛機(jī)各分系統(tǒng)故障百分比的統(tǒng)計(jì)資料，將指標(biāo)分配給各分系統(tǒng)。序號(hào)分系統(tǒng)名稱(chēng)按歷史資料占飛機(jī)故障數(shù)的百分比新飛機(jī)分系統(tǒng)分配的故障率(1/h)分配給分系統(tǒng)的可靠度指標(biāo)1機(jī)身與貨艙12.00.0025290.98742起落架7.00.0014750.99273操縱系統(tǒng)5.00.0010540.99474動(dòng)力裝置26.00.0054790.9930……………13通訊、導(dǎo)航5.00.0010540.994714其他各項(xiàng)5.00.0010540.9947總計(jì)100.00.021072≈0.90第24頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三考慮重要度和復(fù)雜度分配法重要度和復(fù)雜度概念示例說(shuō)明第25頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三考慮重要度和復(fù)雜度分配法重要度關(guān)系分析第26頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三考慮重要度和復(fù)雜度分配法復(fù)雜度關(guān)系分析第27頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三考慮重要度和復(fù)雜度分配法綜合考慮重要度和復(fù)雜度分配分配給第i個(gè)分系統(tǒng)(第j個(gè)設(shè)備)的可靠性指標(biāo)與該分系統(tǒng)的重要度成正比，與它的復(fù)雜度成反比。第28頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三考慮重要度和復(fù)雜度分配法考慮重要度和復(fù)雜度分配法舉例某機(jī)載電子設(shè)備要求工作12h的可靠度0.923，這臺(tái)設(shè)備的各分系統(tǒng)(設(shè)備)的有關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表，試對(duì)各分系統(tǒng)(設(shè)備)進(jìn)行可靠度分配。序號(hào)分系統(tǒng)(設(shè)備)名稱(chēng)分系統(tǒng)構(gòu)成部件數(shù)工作時(shí)間重要度1發(fā)動(dòng)機(jī)10212.01.02接收機(jī)9112.01.03起飛用自動(dòng)裝置953.00.34控制設(shè)備24212.01.05電源4012.01.0共計(jì)570第29頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三考慮重要度和復(fù)雜度分配法考慮重要度和復(fù)雜度分配法舉例計(jì)算結(jié)果第30頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三余度系統(tǒng)的比例組合法可靠性分配方法說(shuō)明常規(guī)的比例組合法只適用于基本可靠性指標(biāo)的分配，即只適用于串聯(lián)模型。對(duì)于簡(jiǎn)單的冗余系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可采用的分配方法有：考慮重要度、復(fù)雜度的分配法；拉格朗日乘數(shù)法；動(dòng)態(tài)規(guī)劃法；直接尋查法等。這些方法多是從數(shù)學(xué)優(yōu)化的角度并考慮某些約束條件來(lái)研究系統(tǒng)的冗余問(wèn)題，在工程上往往不是簡(jiǎn)易可行的，而且不能應(yīng)用于含有冷貯備等多種模型的情況。下面介紹如何把比例組合法應(yīng)用于含有串、并、旁聯(lián)等混和模型的方法。第31頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三余度系統(tǒng)的比例組合法可靠性分配可靠性分配原理新系統(tǒng)各組成單元故障率的分配值與老系統(tǒng)相似單元的故障率之比值相等系統(tǒng)各組成單元的壽命服從指數(shù)分布第32頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期三余度系統(tǒng)的比例組合法可靠性分配分配舉例某系統(tǒng)由A、B、C、D、E5個(gè)單元組成，如下圖所示，由相似系統(tǒng)可得各單元故障率如圖中所示，若要