北航可靠性預(yù)計(jì).ppt

1、可靠性預(yù)測(cè)，1，可靠性預(yù)測(cè)，可靠性預(yù)測(cè)，2，課程內(nèi)容，目的，用途和可靠性預(yù)測(cè)程序的分類單元可靠性預(yù)測(cè)系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)不同發(fā)展階段的可靠性預(yù)測(cè)方法的選擇，可靠性預(yù)測(cè)，3，目的，用途，可靠性預(yù)測(cè)目的和用途評(píng)估系統(tǒng)可靠性并檢查其是否滿足要求的可靠性指標(biāo)。在方案論證階段，通過可靠性預(yù)測(cè)比較不同方案的可靠性水平，為最佳方案的選擇和優(yōu)化提供依據(jù)。在設(shè)計(jì)中，通過可靠性預(yù)測(cè)，找出影響系統(tǒng)可靠性的主要因素，找出薄弱環(huán)節(jié)，采取設(shè)計(jì)措施提高系統(tǒng)可靠性。為可靠性分配奠定基礎(chǔ)?？煽啃灶A(yù)測(cè)，4，按戰(zhàn)術(shù)技術(shù)中可靠性的定量要求分類，基本可靠性預(yù)測(cè)，任務(wù)可靠性預(yù)測(cè)(任務(wù)概況、工作時(shí)間和功能特性等)。)，從產(chǎn)品構(gòu)成的角度分析了可修

2、產(chǎn)品：?jiǎn)卧煽啃灶A(yù)測(cè)系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)，返回，可靠性預(yù)測(cè)，5，系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)程序，明確系統(tǒng)定義，明確系統(tǒng)故障準(zhǔn)則，明確系統(tǒng)工作條件，繪制系統(tǒng)可靠性框圖，建立系統(tǒng)可靠性數(shù)學(xué)模型，根據(jù)系統(tǒng)可靠性模型預(yù)測(cè)各單元的可靠性，返回，可靠性預(yù)測(cè)，6，單元可靠性預(yù)測(cè)，說明系統(tǒng)可靠性是各單元可靠性的概率。機(jī)組綜合可靠性預(yù)測(cè)是系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)。直接預(yù)測(cè)系統(tǒng)每個(gè)單元的故障率或可靠性。常用的單元可靠性預(yù)測(cè)方法有：相似產(chǎn)品法、評(píng)分預(yù)測(cè)法、應(yīng)力分析法、故障率預(yù)測(cè)法、機(jī)械產(chǎn)品可靠性預(yù)測(cè)法、退貨、可靠性預(yù)測(cè)、7、相似產(chǎn)品法。該方法表明，相似產(chǎn)品法利用與該產(chǎn)品相似的現(xiàn)有成熟產(chǎn)品的可靠性數(shù)據(jù)來估計(jì)該產(chǎn)品的可靠性。成熟產(chǎn)品的可靠性

3、數(shù)據(jù)主要來自現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果。相似產(chǎn)品方法考慮的相似性因素一般包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能的相似性、設(shè)計(jì)的相似性、材料和制造過程的相似性、使用剖面(保證、使用和環(huán)境條件)的相似性、可靠性預(yù)測(cè)、8、相似產(chǎn)品方法、預(yù)測(cè)過程、相似產(chǎn)品的確定、相似因素對(duì)可靠性影響的分析、相似系數(shù)的確定、新產(chǎn)品可靠性預(yù)測(cè)、可靠性預(yù)測(cè)、9、相似產(chǎn)品方法、射程為3500公里的導(dǎo)彈實(shí)例。 已知的飛行可靠性指標(biāo)為0.8857，各子系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)為彈頭：0.99，安全自毀系統(tǒng)：0.98，彈體結(jié)構(gòu)：0.99，控制系統(tǒng)：0.98，發(fā)動(dòng)機(jī)：0.9409。 為了將導(dǎo)彈射程提高到5000公里，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)采取了三項(xiàng)改進(jìn)措施：使用更高能量的裝藥

4、；發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度增加1米；發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的壁厚從5毫米減少到4.5毫米.嘗試預(yù)測(cè)改進(jìn)導(dǎo)彈的飛行可靠性。相似產(chǎn)品法、實(shí)例分析和計(jì)算表明，壁厚減薄會(huì)降低殼體的強(qiáng)度和燃燒室的可靠性，從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性。相似系數(shù)d=9.412106/(9.806106)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性R=0.9409d=0.9033，返回，可靠性預(yù)測(cè)，11，得分預(yù)測(cè)法，該方法表明當(dāng)可靠性數(shù)據(jù)非常稀缺時(shí)(可以獲得單個(gè)產(chǎn)品的可靠性數(shù)據(jù))，有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者或?qū)＜覍?duì)影響可靠性的幾個(gè)因素進(jìn)行評(píng)分，并綜合分析得分，得到每一個(gè)單元產(chǎn)品之間的相對(duì)可靠性比。然后，基于具有已知可靠性數(shù)據(jù)的某個(gè)產(chǎn)品，預(yù)測(cè)其他產(chǎn)品的可靠性。時(shí)間基準(zhǔn)：系統(tǒng)工作時(shí)間(平均)、可靠性預(yù)測(cè)

5、、12、評(píng)分預(yù)測(cè)方法、評(píng)分因素和評(píng)分原則以產(chǎn)品失敗率為預(yù)測(cè)參數(shù)，各因素的評(píng)分值范圍為110。分?jǐn)?shù)越高，可靠性越差。復(fù)雜性是根據(jù)組成一個(gè)單元的組件數(shù)量和它們的組裝容易程度來評(píng)估的。技術(shù)水平是根據(jù)機(jī)組當(dāng)前技術(shù)水平的成熟度來評(píng)估的。工作時(shí)間根據(jù)單位的工作時(shí)間進(jìn)行評(píng)估(提供環(huán)境條件根據(jù)裝置所處的環(huán)境進(jìn)行評(píng)估?？煽啃灶A(yù)測(cè)，13，評(píng)分預(yù)測(cè)法，方法原理，可靠性預(yù)測(cè)，14，評(píng)分預(yù)測(cè)法，一架飛機(jī)的例子是由六個(gè)子系統(tǒng)組成的，如動(dòng)力裝置和武器。給定制導(dǎo)裝置的故障率為284.510-6/h，其他子系統(tǒng)的故障率用計(jì)分法計(jì)算。計(jì)算表，返回，可靠性預(yù)測(cè)，15，應(yīng)力分析方法，解釋在產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)階段使用的電子元件故障率預(yù)測(cè)的方

6、法。電子元件的“基本故障率”是通過在實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力和環(huán)境條件下的大量試驗(yàn)獲得的。在預(yù)測(cè)電子元器件的工作故障率時(shí)，應(yīng)根據(jù)元器件的質(zhì)量等級(jí)、應(yīng)力水平和環(huán)境條件修正基本故障率。電子元件的應(yīng)力分析有成熟的預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和手冊(cè)?？煽啃灶A(yù)測(cè)，16，應(yīng)力分析，故障率模型，晶體管和二極管的故障率計(jì)算模型(GJB 299)，可靠性預(yù)測(cè)，17，應(yīng)力分析，應(yīng)力分析表，可靠性預(yù)測(cè)，18，應(yīng)力分析，預(yù)測(cè)要求的預(yù)測(cè)基礎(chǔ)選擇預(yù)測(cè)環(huán)境選擇預(yù)測(cè)溫度TJ=TA 20(二極管)TJ=TA 30(三極管)TJ=TA 30(集成電路)降額系數(shù)的選擇質(zhì)量系數(shù)，可靠性預(yù)測(cè)，19，應(yīng)力分析方法，例如， 數(shù)字電路54LS00是一臺(tái)質(zhì)量等級(jí)為B1、環(huán)

7、境類別為AIF的家用設(shè)備，該設(shè)備的工作故障率是按家用設(shè)備的計(jì)算步驟計(jì)算的，采用GJB/Z 299B-98雙極數(shù)字電路，查GJB/Z 299B-98的表5.1.1.1-1，增益和損耗效率模型的質(zhì)量等級(jí)為B1，查GJB/Z 299B-98的表5 . 1 . 1-3，得到質(zhì)量因子Q=0.5如下，得到環(huán)境系數(shù)E 回到應(yīng)力分析方法，以GJB/Z 299B-98的表5.1.1.1-4為例計(jì)算步驟，得到成熟度系數(shù)L=1.0，檢查GJB/Z 299B-98的表5.1.1.1-8。 查GJB/Z 299B-98表5.1.1.1-15溫度系數(shù)T=1.35，查電路復(fù)雜度失敗率C1=0.074，C2=0.005，查G

8、JB/Z 299B-98表5.1.1.1-28封裝復(fù)雜度C3=0.083，查GJB/Z 299B-98表5.1.1.1-12，發(fā)現(xiàn)電壓應(yīng)力系數(shù)V=1.0對(duì)于非電子產(chǎn)品，可以考慮降額因子D和環(huán)境因子K對(duì)故障率的影響。非電子產(chǎn)品的工作失敗率是：目前沒有正式的數(shù)據(jù)手冊(cè)。機(jī)械產(chǎn)品的可靠性預(yù)測(cè)23法表明，機(jī)械產(chǎn)品具有不同于電子產(chǎn)品的一些特點(diǎn)，如：許多機(jī)械產(chǎn)品是為特定目的而設(shè)計(jì)的，不具有通用性和標(biāo)準(zhǔn)化；機(jī)械產(chǎn)品的故障率通常不是恒定的，其設(shè)備的故障往往是由磨損、疲勞等應(yīng)力相關(guān)的失效機(jī)制引起的；與電子產(chǎn)品的可靠性相比，機(jī)械產(chǎn)品的可靠性對(duì)負(fù)載、使用方式和利用率更為敏感?？煽啃灶A(yù)測(cè)，24，機(jī)械產(chǎn)品的可靠性預(yù)測(cè)方法

9、，它表明看起來非常相似的機(jī)械零件的故障率往往非常分散。利用數(shù)據(jù)庫中已有的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)無法保證預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。目前，預(yù)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品的可靠性不像電子產(chǎn)品那樣普遍和可接受。現(xiàn)階段參考：機(jī)械設(shè)備可靠性預(yù)測(cè)程序手冊(cè)(草案)，非電子零件可靠性數(shù)據(jù)(NPRD-3)，可靠性預(yù)測(cè)，25，修正系數(shù)法，基本思想是將機(jī)械產(chǎn)品分解為零件級(jí)，許多基礎(chǔ)零件是通用的。機(jī)械零件分為十大類，如密封件、彈簧、電磁鐵、閥門、軸承、齒輪和花鍵、致動(dòng)器、泵、過濾器、制動(dòng)器和離合器。分析了多種零件的失效模式和影響，找出了主要失效模式以及影響這些模式的主要設(shè)計(jì)和應(yīng)用參數(shù)。通過數(shù)據(jù)采集、處理和回歸分析，可以建立各部件故障率與上述參數(shù)之間的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系

10、?？煽啃灶A(yù)測(cè)，26，相似產(chǎn)品的類比論證方法，基本思路根據(jù)已知的國內(nèi)外相似產(chǎn)品復(fù)制或修改的失敗率，分析它們?cè)谝韵聨讉€(gè)方面的差異，組成結(jié)構(gòu)，利用環(huán)境原材料、元器件和制造技術(shù)水平，通過專家打分給出各個(gè)修正因子，綜合權(quán)衡后得到失敗率的綜合修正因子。返回，可靠性預(yù)測(cè)，27，系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)的概念和分類，系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)是基于系統(tǒng)每個(gè)單元產(chǎn)品的預(yù)測(cè)值，并根據(jù)系統(tǒng)可靠性模型預(yù)測(cè)系統(tǒng)的基本/任務(wù)可靠性。系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)必須注意時(shí)間參考。系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)分類基本可靠性預(yù)測(cè)任務(wù)可靠性預(yù)測(cè)任務(wù)可靠性預(yù)測(cè)可修復(fù)系統(tǒng)在任務(wù)預(yù)測(cè)期間的可靠性預(yù)測(cè)，可靠性預(yù)測(cè)，28，基本可靠性預(yù)測(cè)的一般方法，系列模型關(guān)系系統(tǒng)組件相互獨(dú)立，每個(gè)單元服

11、從指數(shù)分布，可靠性預(yù)測(cè)，29，組件計(jì)數(shù)法，方法描述適用于電子設(shè)備方案的論證階段和初步設(shè)計(jì)階段。當(dāng)部件的類型和數(shù)量已經(jīng)大致確定，但是具體的工作應(yīng)力和環(huán)境還不清楚時(shí)，就可以預(yù)測(cè)系統(tǒng)的基本可靠性?；驹瓌t是糾正組件的“一般故障率”。計(jì)算模型pi=giqini，可靠性預(yù)測(cè)，30，元件計(jì)數(shù)法預(yù)測(cè)表，元件計(jì)數(shù)法預(yù)測(cè)表，可靠性預(yù)測(cè)，31，元件計(jì)數(shù)法。例如，一個(gè)電子設(shè)備由4個(gè)調(diào)整二極管、2個(gè)合成電阻和4個(gè)云母電容器組成，所有這些都是中國制造，質(zhì)量等級(jí)為B1。設(shè)備的工作環(huán)境是戰(zhàn)斗機(jī)駕駛艙。計(jì)算設(shè)備的基本可靠性。對(duì)于家用設(shè)備的計(jì)算步驟，使用GJB/Z 299B-98確定設(shè)備的工作環(huán)境類別：AIF確定組件類型：調(diào)節(jié)

12、二極管、合成電阻和云母電容器；確定組件的質(zhì)量等級(jí)，所有這些都是B1，可靠性預(yù)測(cè)，32。以組件計(jì)數(shù)方法為例。有關(guān)示例計(jì)算步驟，請(qǐng)查看GJB/Z 299B-98中的表5.2-15、表5.2-17和表5.2-18。查看GJB/Z 299B-98中的表5.2-24和表5.2-18，了解組件的一般故障率。確定部件的質(zhì)量系數(shù)，確定部件的數(shù)量。計(jì)算設(shè)備的基本可靠性。設(shè)備=n 11 q1n 22 q2n 3q 3=4.78(10-6/h)MTBF設(shè)備=1/設(shè)備=209205h。返回，可靠性預(yù)測(cè)，33，任務(wù)可靠性預(yù)測(cè)的概念，任務(wù)可靠性預(yù)測(cè)的概念。任務(wù)可靠性預(yù)測(cè)是對(duì)系統(tǒng)完成指定任務(wù)的成功概率的估計(jì)。任務(wù)可靠性是針

13、對(duì)某一特定的任務(wù)特性而進(jìn)行的。在任務(wù)可靠性預(yù)測(cè)中，單元的可靠性數(shù)據(jù)應(yīng)該是從影響系統(tǒng)安全和任務(wù)完成的故障統(tǒng)計(jì)中獲得的數(shù)據(jù)。然而，當(dāng)缺少單元任務(wù)的可靠性數(shù)據(jù)時(shí)，可以用基本可靠性的預(yù)測(cè)值來代替，但系統(tǒng)的預(yù)測(cè)結(jié)果是保守的。返回，可靠性預(yù)測(cè)，34，任務(wù)可靠性預(yù)測(cè)的概念，系統(tǒng)的任務(wù)可靠性預(yù)測(cè)過程如下：建立系統(tǒng)的任務(wù)可靠性框圖，確定飛行時(shí)間t；確定系統(tǒng)中各電子設(shè)備的工作時(shí)間t；計(jì)算電子設(shè)備的運(yùn)行比率s/f；將設(shè)備的平均故障間隔時(shí)間單位轉(zhuǎn)換為平均故障間隔時(shí)間單位：平均故障間隔時(shí)間單位=平均故障間隔時(shí)間單位/(信噪比)電子設(shè)備的可靠性為r單位(T)=EXP(-T/平均故障間隔時(shí)間單位)。返回，可靠性預(yù)測(cè)，35，

14、不可修復(fù)系統(tǒng)的任務(wù)可靠性預(yù)測(cè)?？煽啃钥驁D法基于系統(tǒng)部件的預(yù)測(cè)值，根據(jù)建立的可靠性框圖和數(shù)學(xué)模型計(jì)算系統(tǒng)任務(wù)的可靠性。根據(jù)任務(wù)概要建立系統(tǒng)任務(wù)可靠性框圖；預(yù)計(jì)單位故障率或平均故障轉(zhuǎn)移系數(shù)；確定本單位的工作時(shí)間；計(jì)算系統(tǒng)任務(wù)可靠性符合可靠性預(yù)測(cè)，36，可靠性框圖方法，一個(gè)示例飛機(jī)有六個(gè)任務(wù)剖面，而完成復(fù)雜特殊效果的任務(wù)可靠性框圖如下圖所示，可靠性預(yù)測(cè)，37，可靠性框圖方法，該示例假設(shè)每個(gè)單元產(chǎn)品呈指數(shù)分布，工作時(shí)間為1.0小時(shí)，其故障率如下表所示。例如，可靠性預(yù)測(cè)，38，可靠性框圖法，其任務(wù)可靠性預(yù)測(cè)如下：?jiǎn)卧?串聯(lián)，由A和B組成，單元2并聯(lián)，由1和C組成，其可靠性為，可靠性預(yù)測(cè)，39，例如，其任務(wù)可靠性預(yù)測(cè)如下：?jiǎn)卧?串聯(lián)，它由D，E，F(xiàn)，G，H，I，J，K組成，其可靠性為，可靠性預(yù)測(cè)，40。例如，其任務(wù)可靠性預(yù)測(cè)如下：并聯(lián)單元4由L和M組成，其可靠性為，則燃料系統(tǒng)任務(wù)可靠性為、可靠性預(yù)測(cè)，41，不可修復(fù)系統(tǒng)的任務(wù)。在飛機(jī)和其他武器裝備的可靠性指標(biāo)要求中，一個(gè)重要指標(biāo)是完成任務(wù)的成功概率(MCSP)，即整機(jī)的總?cè)蝿?wù)可靠性。它是各種任務(wù)剖面的綜合任務(wù)可靠性指標(biāo)。如前所述，在任務(wù)可靠性預(yù)測(cè)中，有必要根據(jù)不同的任務(wù)剖面預(yù)測(cè)各自的任務(wù)可靠性。有必要綜合每個(gè)任務(wù)剖面的任務(wù)可靠性，并預(yù)測(cè)整個(gè)機(jī)器的總?cè)蝿?wù)可靠性。返回，可靠