通用的可靠性設(shè)計分析方法

1通用的牢靠性設(shè)計分析方法識別任務(wù)剖面、壽命剖面和環(huán)境剖面剖面。任務(wù)剖面“剖面”一詞是英語profile的直譯，其含義是對所發(fā)生的大事、過程、狀態(tài)、功能及所處環(huán)境的描述。明顯，大事、狀態(tài)、功能及所處環(huán)境都與時間有關(guān)，因此，這種描述事實(shí)上是一種時序的描述。任務(wù)剖面的定義為：產(chǎn)品在完成規(guī)定任務(wù)這段時間內(nèi)所經(jīng)受的大事和環(huán)境的時序描述。它包括任務(wù)成功或致命故障的推斷準(zhǔn)則。對于完成一種或多種任務(wù)的產(chǎn)品產(chǎn)品的工作狀態(tài)；修理方案；產(chǎn)品工作的時間與程序；產(chǎn)品所處環(huán)境〔外加有誘發(fā)的〕時間與程序。任務(wù)剖面在產(chǎn)品指標(biāo)論證時就應(yīng)提出根本的信息。任務(wù)剖面必需建立在有效的數(shù)據(jù)的根底上。1表示了一個典型的任務(wù)剖面。壽命剖面壽命剖面的定義為：產(chǎn)品從制造到壽命終結(jié)或退出訪用這段時間內(nèi)所經(jīng)受的全部大事和環(huán)境的時序描述。壽命剖面包括任務(wù)剖面。壽命剖面說明產(chǎn)品在整個壽命期經(jīng)受的大事，如：裝卸、運(yùn)輸、儲存、檢修、修理、任務(wù)剖面等以及每個大事的持續(xù)時間、挨次、環(huán)境和工作方式。壽命剖面同樣是建立產(chǎn)品技術(shù)要求不行缺少的信息。2表示了壽命剖面所經(jīng)受的大事。的環(huán)境特性，如溫度、濕度、壓力、鹽霧、輻射、砂塵以及振動沖擊、噪聲、電磁干擾等及其強(qiáng)度的時序說明。產(chǎn)品的工作時間與程序所對應(yīng)的環(huán)境時間與程序不盡一樣務(wù)剖面的一個組成局部。明確牢靠性定性定量要求明確產(chǎn)品的牢靠性要求是產(chǎn)品開發(fā)過程中首先要做的一件事牢靠性設(shè)計分析的最重要的依據(jù)。法。牢靠性定性要求通常以要求開展的一系列定性設(shè)計分析工作工程表達(dá)1。牢靠性定量要求是指：選擇和確定產(chǎn)品的故障定義和判據(jù)、牢靠性指標(biāo)以及驗(yàn)證時機(jī)和驗(yàn)證方法，以便在研制品的牢靠性水平。確定牢靠性指標(biāo)主要考慮以下因素：國內(nèi)外同類產(chǎn)品的牢靠性水平；用戶的要求或合同的規(guī)定；本企業(yè)同類產(chǎn)品的牢靠性水平；進(jìn)度和經(jīng)費(fèi)的考慮與權(quán)衡。應(yīng)當(dāng)指出，上述各項(xiàng)有關(guān)的根底數(shù)據(jù)并非很簡潔得到。它有一個逐步積存的過程。當(dāng)前，多數(shù)民用機(jī)械產(chǎn)品的牢靠性定量要求。但潛在的要求是的確實(shí)確客觀存在的，制造方有責(zé)任進(jìn)展必要的市場調(diào)研，征求用戶的意見，使競爭力。牢靠性指標(biāo)不是越高越好，它要和技術(shù)可能性、研制開發(fā)周期、本錢效益等幾方面進(jìn)展綜合分析和權(quán)衡。一般狀況下，有定量牢靠性要求的產(chǎn)品在研制過程中有一個牢靠性增長的過程。此外，還需要考慮數(shù)字指標(biāo)34制定和貫徹牢靠性設(shè)計準(zhǔn)則制定和貫徹靠性設(shè)計準(zhǔn)則是一項(xiàng)重要的牢靠性定性設(shè)計方法，它可以在進(jìn)展產(chǎn)品設(shè)計的同時把牢靠性設(shè)計到產(chǎn)品中去。這種方法的有用性強(qiáng)，效費(fèi)比高，應(yīng)予優(yōu)先承受。牢靠性設(shè)計準(zhǔn)則一般都是針對某個型號或產(chǎn)品的，但也可以把各個型號或產(chǎn)品的牢靠性設(shè)計準(zhǔn)則的共性內(nèi)容，綜合成某類產(chǎn)品的牢靠性設(shè)計準(zhǔn)則，例如：柴油機(jī)設(shè)計準(zhǔn)則、載貨汽車設(shè)計準(zhǔn)則、拖拉機(jī)設(shè)計準(zhǔn)則等。固然，這些共性的牢靠性設(shè)計準(zhǔn)則經(jīng)剪裁、補(bǔ)充后又可成為專用產(chǎn)品的牢靠性設(shè)計準(zhǔn)則。產(chǎn)品主管設(shè)計師應(yīng)組織有關(guān)專家編制牢靠性設(shè)計準(zhǔn)則。該準(zhǔn)則將同類產(chǎn)品的成熟閱歷和失敗教訓(xùn)以設(shè)計指令的形式要求設(shè)計人員貫徹落實(shí)，使每條設(shè)計準(zhǔn)則均有相應(yīng)的設(shè)計保證措施。設(shè)計準(zhǔn)則應(yīng)提出設(shè)計準(zhǔn)則貫徹實(shí)施報告。和牢靠性設(shè)計準(zhǔn)則相像的一種牢靠性設(shè)計文件是“牢靠性設(shè)計檢查表”。它用向設(shè)計人員提問題的方式促使設(shè)計人員考慮產(chǎn)品牢靠性要求和消退可能存在的設(shè)計隱患。系統(tǒng)牢靠性模型的建立和牢靠性安排系統(tǒng)牢靠性模型的建立建立牢靠性模型是為了定量安排、估算和評估產(chǎn)品的牢靠性。為了建模，要在產(chǎn)品工作原理圖的根底上畫出產(chǎn)品的牢靠性框圖。產(chǎn)品的工作原理圖是表示產(chǎn)品各單元之間的功能聯(lián)系，而牢靠性框圖則是以各種串-并-旁聯(lián)的方框組合表示系統(tǒng)各組成單元之間的完成規(guī)定功能中的關(guān)系。這兩者是不能混淆的。表2是最常見的牢靠性框圖模型及其數(shù)學(xué)表達(dá)式。其中串聯(lián)模型是指組成產(chǎn)品的全部單元中的r/n模型是指組成產(chǎn)品的全部單元都工作，但至少r個正常，產(chǎn)品才能正常工作。r/n模型亦稱表決模型。在建立產(chǎn)品的牢靠性框圖模型時，應(yīng)從系統(tǒng)級向分系統(tǒng)、設(shè)備、部件極細(xì)化，但不肯定細(xì)化到零部件，這要視具體狀況而定。序號牢靠性框圖數(shù)學(xué)表達(dá)式串聯(lián)模型序號牢靠性框圖數(shù)學(xué)表達(dá)式串聯(lián)模型1假設(shè)各單元失效間隔時間聽從指數(shù)分布并聯(lián)模型〔工作貯備模型〕2r/n模型〔表決模型〕3假設(shè)各單元一樣s注：Rs—系統(tǒng)牢靠度；Ri—單元牢靠度；λs—系統(tǒng)失效率；λi—單元失效率；MTBF—系統(tǒng)平s均失效平均間隔時間。牢靠性安排工程中常用的牢靠性安排方法有比例安排法和加權(quán)安排法。i比例安排法。如系統(tǒng)各單元的相對失效率比k，則可按下式進(jìn)展牢靠性安排：i式中λi——i個單元的失效率；λs——系統(tǒng)的失效率。

λ=λki si此方法以相像產(chǎn)品的失效率統(tǒng)計數(shù)據(jù)為根底。加權(quán)安排法。此方法是對各子系統(tǒng)與完成規(guī)定任務(wù)的有關(guān)因素進(jìn)展評分，得出各子系統(tǒng)的加權(quán)系數(shù)，據(jù)此進(jìn)展牢靠性安排。評分時考慮的因素：①簡單程度；②技術(shù)水平和成熟程度；③工作時間；④重要程度。故障模式、影響〔危害度〕分析〔FailtModes，Effects〔andCriticality〕Analysis——FME〔C〕A〕FME〔C〕A分析是另一個重要的牢靠性定性設(shè)計分析方法。此方法爭論產(chǎn)品的每個組成局部可能存在的故障模式，并確定各個故障模式對產(chǎn)品其他組成局部和產(chǎn)品要求功能的影響。它亦能同時考慮故障發(fā)生的概率和危害度的等級。系統(tǒng)的牢靠性指標(biāo)是多個故障模式綜合影響的結(jié)果，而要提高系統(tǒng)的牢靠性就必需具體分析各組成單元的故障模式對系統(tǒng)的影響和危害程度。FME〔C〕A分析可用于設(shè)計的各個階段，即方案設(shè)計、技術(shù)設(shè)計和施工設(shè)計，亦可用于工藝設(shè)計和工藝裝備設(shè)計。FME〔C〕A3。此表可隨設(shè)計階段、產(chǎn)品對象、分析要求的不同而作必要的調(diào)整，分析者可酌情適當(dāng)增減欄目。嚴(yán)酷度的等級舉例見表4。79FME〔C〕A分析肯定要由有閱歷的設(shè)計人員去做，否則會流于形式。企業(yè)的牢靠性工程師可賜予指導(dǎo)和幫助。FME〔C〕A分析的效果表達(dá)在：對影響產(chǎn)品牢靠性的設(shè)計、工藝等因素有所改進(jìn)；否則就是無效的分析。FTA分析是以故障樹的形式進(jìn)展分析的方法。它用于確定哪些組成局部的故障模式或外界大事或它們的組合可能導(dǎo)致產(chǎn)品的一種已給定的故障模式。它以系統(tǒng)的故障為頂大事，自上而下地逐層查找故障緣由，直至找出全部直接緣由〔根本大事，即硬件和軟件故障、人為過失和環(huán)境因素等障樹。FTA分析既可用于設(shè)計階段作潛在故障發(fā)生緣由的深入分析，亦可用事中階段的故障診斷和事后的失效分析。既可用于定性分析，也可用于定量分析。在安全分析和風(fēng)險評價中也是常用的方法。確定牢靠性關(guān)鍵件和重要件在FMEA濟(jì)地利用有限資源的治理途徑。確定牢靠性關(guān)鍵件和重要件的原則如下：故障會導(dǎo)致人員傷亡、財產(chǎn)嚴(yán)峻損失的產(chǎn)品；從壽命周期費(fèi)用來說是昂貴的產(chǎn)品；只要它發(fā)生故障就會引起系統(tǒng)故障的產(chǎn)品；嚴(yán)峻影響系統(tǒng)可用性，增加了修理費(fèi)用和備件數(shù)量的產(chǎn)品；難以選購的或用工藝制造的產(chǎn)品；需進(jìn)展特別處理、儲存或防護(hù)的產(chǎn)品。要對關(guān)鍵件和重要件的牢靠性改進(jìn)措施和有效性予以特別的重視。設(shè)計評審要在產(chǎn)品研制的各個階段，設(shè)置設(shè)計評審點(diǎn)，對牢靠性工作打算和實(shí)施狀況進(jìn)展有效的監(jiān)視治理。設(shè)計評審是對牢靠性設(shè)計分析實(shí)施有效治理的主要途徑。對設(shè)計評審的主要要求是：審大綱和評審檢查清單，并確定應(yīng)提交評審的全部文件資料；評審組成員應(yīng)有足夠的時間批閱有關(guān)的文件和資料，實(shí)事求是地賜予評價；對評審中提出的問題，產(chǎn)品設(shè)計單位應(yīng)制定相應(yīng)措施，限期改進(jìn)。牢靠性設(shè)計牢靠性設(shè)計分析文件提出不同的要求。講求實(shí)效，切忌走過場。建立故障報告、分析和訂正措施系統(tǒng)〔FailureReporting，AnalysisandCorrectiveActionSystems——FRACAS〕建立FRACAS系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)牢靠性增長和獵取牢靠性信息的重要手段。F