可靠性技術(shù)培訓(xùn)材料(共56頁(yè))

1、PAGE 64可靠性維修性設(shè)計(jì)與分析(fnx)技術(shù)培訓(xùn)材料hw第一章 可靠性工程(gngchng)概述1基本概念 可靠性產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定的功能的能力，可靠性的概率度量(dling)稱可靠度。產(chǎn)品用來(lái)泛指可靠性的對(duì)象，它可以指任何元器件、零部件、組件、設(shè)備(shbi)、分系統(tǒng)、系統(tǒng)，可以是硬件、軟件或兩者的結(jié)合。規(guī)定的條件指產(chǎn)品所處的環(huán)境條件、負(fù)荷大小及工作方式。環(huán)境條件包括氣候環(huán)境（溫度、濕度、霧、風(fēng)、沙等）和機(jī)械環(huán)境（振動(dòng)、沖擊、碰撞、搖擺、跌落等）；負(fù)荷條件包括所加的電壓、電流、功率及所處的電場(chǎng)條件等；工作方式分為連續(xù)工作或間斷工作等。規(guī)定的時(shí)間是指規(guī)定（預(yù)期）產(chǎn)品

2、完成規(guī)定功能的時(shí)間，任何產(chǎn)品的可靠性總是隨時(shí)間的增長(zhǎng)而下降的，不同產(chǎn)品下降的速度不同，產(chǎn)品可靠性是時(shí)間的函數(shù)定義中“時(shí)間”是廣義的，一般指日歷時(shí)間或鐘表時(shí)間，也可用與時(shí)間相當(dāng)?shù)墓ぷ鞔螖?shù)或距離表示，如開關(guān)、繼電器的動(dòng)作次數(shù)，艦炮發(fā)射炮彈的“發(fā)數(shù)”，車、船的行駛或航行距離等。規(guī)定的功能是指由用戶提出的或能滿足用戶需要的技術(shù)性能指標(biāo)和要求。產(chǎn)品的規(guī)定功能包括兩個(gè)方面：一是要求產(chǎn)品執(zhí)行什么任務(wù)，二是產(chǎn)品執(zhí)行這些任務(wù)的程度。能力是指產(chǎn)品在前面兩個(gè)“規(guī)定”（條件、時(shí)間）制約下，達(dá)到第三個(gè)“規(guī)定”（功能）的可能性的大小，它可以用數(shù)學(xué)上的“概率”來(lái)表示。 基本可靠性 產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，無(wú)故障的持續(xù)時(shí)間或概率

3、。 任務(wù)可靠性 產(chǎn)品在規(guī)定的任務(wù)剖面內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。 固有可靠性 產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造過程中所確定了的內(nèi)在可靠性，是產(chǎn)品的固有屬性。 使用可靠性考慮(kol)了使用、維護(hù)對(duì)產(chǎn)品可靠性的影響。 可靠性工程(gngchng)為達(dá)到產(chǎn)品可靠性要求而進(jìn)行的有關(guān)設(shè)計(jì)(shj)、試驗(yàn)和生產(chǎn)等一系列工作。2可靠性工程的主要內(nèi)容2.1組成可靠性要求可靠性分析可靠性設(shè)計(jì)可靠性試驗(yàn)與評(píng)估可靠性信息可靠性管理2.2 可靠性要求 兩種，定量要求，定性要求。2.2.1定量要求2.2.1.1使用參數(shù)與指標(biāo) 使用指標(biāo)有兩種值，一是門限值(使用中可接受的)，另一個(gè)是目標(biāo)值(使用中應(yīng)能達(dá)到的)。艦船常用的兩種主要參數(shù)：使用

4、可用度、任務(wù)可靠度。2.2.1.2合同參數(shù)與指標(biāo)也有兩種值，規(guī)定值和最低可接收值。在方案階段，將門限值轉(zhuǎn)換為最低可接收值，將目標(biāo)值轉(zhuǎn)換為規(guī)定值。艦船常用的兩種主要參數(shù)：固有可用度、任務(wù)可靠度。在提出可靠性定量要求時(shí)，軍方同時(shí)應(yīng)明確如下事項(xiàng)： 壽命剖面 任務(wù)剖面 故障判別準(zhǔn)則 維修保障方案 指標(biāo)的驗(yàn)證時(shí)機(jī)和方法 何時(shí)(h sh)或何階段的指標(biāo) 其它(qt)假設(shè)或約束條件。2.2.2定性(dng xng)要求 兩種，分為定性設(shè)計(jì)要求和定性設(shè)計(jì)分析要求2.2.2.1定性分析要求表1 定性分析要求項(xiàng)目表序號(hào)分析項(xiàng)目分析方法目 的1功能危險(xiǎn)分析綜合的、系統(tǒng)的演繹方法檢查系統(tǒng)功能故障，確定設(shè)計(jì)方案的可行性

5、，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中潛在的問題，提出改進(jìn)措施2故障模式和影響分析系統(tǒng)的、自下而上的歸納分析法評(píng)價(jià)每個(gè)零部件或設(shè)備的故障模式對(duì)裝備或系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，確定其嚴(yán)酷度，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)，提出改進(jìn)措施3故障樹分析系統(tǒng)的、自上而下的演繹分析法分析造成產(chǎn)品某種故障狀態(tài)的各種原因和條件，以確定各種原因或原因的組合。發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)，提出改進(jìn)措施4區(qū)域安全性分析按裝備的安裝部位進(jìn)行分析、檢查法判斷是否會(huì)由于系統(tǒng)、設(shè)備安裝不當(dāng)而產(chǎn)生不可接受的風(fēng)險(xiǎn)，或是否會(huì)由于該區(qū)域中某些系統(tǒng)的設(shè)備故障而引起另一系統(tǒng)的故障2.2.2.2定性設(shè)計(jì)要求表2 定性設(shè)計(jì)要求項(xiàng)目表序號(hào)要求項(xiàng)目名稱目的1制定和實(shí)施可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，將可靠性要求

6、及使用中的約束條件轉(zhuǎn)換為設(shè)計(jì)邊界條件，給設(shè)計(jì)人員規(guī)定了專門的技術(shù)要求和設(shè)計(jì)原則，以提高產(chǎn)品的可靠性2簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)減少產(chǎn)品的復(fù)雜性，提高其基本可靠性3余度設(shè)計(jì)用多于一種的途徑來(lái)完成規(guī)定的功能，以提高產(chǎn)品任務(wù)可靠性和安全性4降額設(shè)計(jì)降低元器件、零部件的故障率，提高產(chǎn)品的基本、任務(wù)可靠性和安全性5制定和實(shí)施元器件大綱對(duì)電子元器件、機(jī)構(gòu)零部件進(jìn)行控制與管理，提高產(chǎn)品可靠性，降低保障費(fèi)用6確定關(guān)鍵件、重要件把有限的資源用于關(guān)鍵產(chǎn)品的可靠性續(xù)表2 定性設(shè)計(jì)(shj)要求項(xiàng)目表序號(hào)要求項(xiàng)目名稱目的7環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)選擇能抵消環(huán)境作用或影響的設(shè)計(jì)方案和材料，或提出一些能改變環(huán)境的方案，或把環(huán)境應(yīng)力控制在可按受的極限范

7、圍內(nèi)8熱設(shè)計(jì)通過元器件選擇、電路設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、布局來(lái)減少溫度對(duì)產(chǎn)品可靠性的影響，使產(chǎn)品能在較寬的溫度范圍內(nèi)可靠地工作9軟件可靠性設(shè)計(jì)通過采用N版本編程法、恢復(fù)塊法和貫徹執(zhí)行軟件工程規(guī)范等來(lái)提高軟件的可靠性10包裝、裝卸、運(yùn)輸、儲(chǔ)存等設(shè)計(jì)通過對(duì)產(chǎn)品在包裝、裝卸、運(yùn)輸、儲(chǔ)存期間性能變化情況的分析，確定應(yīng)采取的保護(hù)措施，從而提高可靠性11工程保證及生產(chǎn)質(zhì)量保證采用工程方法及生產(chǎn)質(zhì)量保證方法來(lái)保證產(chǎn)品的可靠性3可靠性管理(gunl)表3 可靠性管理(gunl)的主要工作項(xiàng)目序號(hào)工作項(xiàng)目類別研制生產(chǎn)階段論證方案工程研制生產(chǎn)1制定可靠性工作計(jì)劃管理2對(duì)轉(zhuǎn)承制方和供應(yīng)方的監(jiān)督和控制管理3可靠性大綱評(píng)審管理

8、4建立故障報(bào)告、分析和糾正措施系統(tǒng)管理5故障審查及組織管理4可靠性分析(fnx)表4 可靠性分析(fnx)的主要工作項(xiàng)目序號(hào)工作項(xiàng)目類別研制生產(chǎn)階段論證方案工程研制生產(chǎn)1故障模式、影響及危害度分析工程2潛在電路分析工程3故障樹分析工程4電子元器件和電路的容差分析工程5可靠性設(shè)計(jì)(shj)表5 可靠性設(shè)計(jì)工作項(xiàng)目序號(hào)工作項(xiàng)目類別研制生產(chǎn)階段論證方案工程研制生產(chǎn)1建立可靠性模型工程2可靠性分配工程3可靠性預(yù)計(jì)工程4可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則工程5制定元器件大綱工程6確定可靠性關(guān)鍵件、重要件工程7確定功能測(cè)試、包裝、貯存、運(yùn)輸、維修對(duì)可靠性的影響工程6可靠性試驗(yàn)與評(píng)估表6 可靠性試驗(yàn)與評(píng)估主要工作項(xiàng)目序號(hào)工作項(xiàng)

9、目類別研制生產(chǎn)階段論證方案工程研制生產(chǎn)1環(huán)境應(yīng)力篩選工程2可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)工程3可靠性鑒定試驗(yàn)計(jì)算4可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)計(jì)算5可靠性評(píng)估計(jì)算第二章 研制各階段(jidun)的主要可靠性工作1論證(lnzhng)階段提出(t ch)可靠性定量、定性要求并納入研制總要求。2方案階段承制方根據(jù)使用方提出的可靠性大綱要求編制并逐步完善可靠性保證大綱。方案階段結(jié)束時(shí)，完成可靠性保證大綱的編制并經(jīng)批準(zhǔn)。1)主要工作 a)組織可靠性(含維修性，下同)方案的論證； b)編制可靠性保證大綱； c)可靠性方案評(píng)審。2)要點(diǎn)應(yīng)明確可靠性定性、定量要求，并將其納入研制任務(wù)書。完整的可靠性定量要求應(yīng)包括： 可靠性參數(shù)、可靠性指

10、標(biāo)(規(guī)定值和最低可接受值，也可只提出最低可接 受值，并說明是任務(wù)可靠性還是基本可靠性)； 相應(yīng)的任務(wù)剖面和壽命剖面； 置信水平； 可靠性定量要求的驗(yàn)證方法設(shè)想等。應(yīng)明確為達(dá)到可靠性定性、定量要求需要開展的可靠性基本工作項(xiàng)目及所需要的保障。 c)研制方案論證報(bào)告應(yīng)當(dāng)包括： 達(dá)到可靠性與維修性指標(biāo)及相關(guān)要求必須采取的技術(shù)方案分析； 與技術(shù)方案相適應(yīng)的可靠性與維修性工作項(xiàng)目； 可靠性與維修性經(jīng)費(fèi)預(yù)算的依據(jù)。3初步設(shè)計(jì)階段1)主要工作 a)完善可靠性保證大綱，制定和實(shí)施可靠性工作計(jì)劃； b)實(shí)施可靠性保證大綱中規(guī)定的工作項(xiàng)目； c)對(duì)外協(xié)配套產(chǎn)品提出合理的可靠性要求； d)對(duì)轉(zhuǎn)承單位的可靠性工作情況(

11、qngkung)進(jìn)行監(jiān)督。2)要點(diǎn)(yodin) 可靠性工作計(jì)劃(jhu)應(yīng)具體可操，應(yīng)明確各工作項(xiàng)目的進(jìn)度、保障條件等。應(yīng)設(shè)置評(píng)審點(diǎn)，對(duì)此階段所進(jìn)行的可靠性工作進(jìn)行審查。4詳細(xì)設(shè)計(jì)階段1)主要工作 a)全面開展可靠性設(shè)計(jì)與分析工作，解決可靠性技術(shù)關(guān)鍵； b)進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)評(píng)審；2)要點(diǎn) 應(yīng)將完善、明確的可靠性要求納入技術(shù)規(guī)格書，設(shè)置評(píng)審點(diǎn)進(jìn)行可靠性工作審查。5設(shè)計(jì)定型階段1)主要工作 a)進(jìn)行設(shè)備的可靠性與維修性考核。 b)在各種試驗(yàn)開展過程中，收集與可靠性有關(guān)的信息； c)建立并有效運(yùn)行故障報(bào)告、分析、糾正措施系統(tǒng)(FRACAS)。2)要點(diǎn) a)設(shè)備設(shè)計(jì)定型評(píng)審應(yīng)包括可靠性與維修性評(píng)審，提

12、交的設(shè)計(jì)定型材料應(yīng)包括可靠性與維修性設(shè)計(jì)資料。 b)制定可靠性考核計(jì)劃。第三章 幾項(xiàng)重要的可靠性設(shè)計(jì)與分析(fnx)工作1可靠性模型(mxng)的建立1.1概述(i sh) 定義：可靠性模型是指為預(yù)計(jì)或估算系統(tǒng)和設(shè)備等的可靠性所建立的可靠性框圖和數(shù)學(xué)模型，它反映系統(tǒng)或設(shè)備及其組成單元之間的可靠性邏輯關(guān)系和數(shù)量關(guān)系。 建模目的：建立可靠性模型的目的和用途在于對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行可靠性分析，特別是定量分配、估算產(chǎn)品的可靠性，它是產(chǎn)品研制過程中，進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)和分配的基礎(chǔ)。 內(nèi)涵：一個(gè)可靠性模型包括一個(gè)可靠性框圖和一個(gè)相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。 可靠性框圖與其它框圖的關(guān)系：與產(chǎn)品的工作原理圖、功能框圖等相協(xié)調(diào)，但也有所

13、區(qū)別：工作原理圖：表示產(chǎn)品各組成單元之間的物理關(guān)系功能框圖：表示產(chǎn)品各組成單元之間的功能關(guān)系或工作流程可靠性框圖：表示產(chǎn)品各組成單元的故障或它們的組合如何導(dǎo)致產(chǎn)品故障的邏輯圖。 模型分類：按用途劃分，可靠性模型分為基本可靠性模型和任務(wù)可靠性模型?；究煽啃阅Ｐ停河靡怨烙?jì)產(chǎn)品及其組成單元引起的維修和保障要求。由于產(chǎn)品中的任一組成單元(包括貯備單元)發(fā)生故障后都要進(jìn)行維修或更換，因此即使存在冗余單元，也按串聯(lián)情況處理，因而基本可靠性模型是一個(gè)包含所有組成單元的全串聯(lián)模型。任務(wù)可靠性模型：用以估計(jì)產(chǎn)品在執(zhí)行任務(wù)過程中完成規(guī)定功能的概率。模型中只包括與產(chǎn)品(chnpn)完成任務(wù)有關(guān)的組成單元，用于冗余

14、的單元反映為并聯(lián)或其他貯備模式。復(fù)雜產(chǎn)品的任務(wù)可靠性模型往往是由串聯(lián)、并聯(lián)、及旁聯(lián)等形式構(gòu)成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)?；究煽啃阅Ｐ团c任務(wù)可靠性模型不能相互代替，只有在無(wú)冗余或替代工作模式(msh)時(shí)，基本可靠性模型與任務(wù)可靠性模型才一致。1.2典型(dinxng)的可靠性模型 根據(jù)產(chǎn)品各組成單元之間的功能關(guān)系和邏輯關(guān)系，典型的可靠性模型有多種類型，圖1-1為分類關(guān)系圖?？煽啃阅Ｐ头琴A備工 作 貯 備非工作貯備并 聯(lián)串 聯(lián)多數(shù)表決混 聯(lián)旁 聯(lián)n中取r簡(jiǎn)單混合網(wǎng)絡(luò)模型 圖1-1 典型可靠性模型的分類 在上述典型可靠性模型中，串聯(lián)、簡(jiǎn)單并聯(lián)、多數(shù)表決、n中取r和旁聯(lián)模型是基本模型，大型復(fù)雜的系統(tǒng)和設(shè)備用到的混聯(lián)

15、模型是由這幾種基本模型組合而成的。1.2.1串聯(lián)模型 當(dāng)產(chǎn)品組成單元中任一單元的故障均會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品故障或分析產(chǎn)品的基本可靠性時(shí)，所建立的可靠性模型即是串聯(lián)模型。 串聯(lián)模型的可靠性框圖如圖1-2所示：?jiǎn)卧猲單元2單元1 圖1-2 串聯(lián)模型的可靠性圖 串聯(lián)模型的數(shù)學(xué)模型為： 式中：為產(chǎn)品組成(z chn)單元的個(gè)數(shù)； 為各組成單元(dnyun)的可靠度。1.2.2并聯(lián)(bnglin)模型 在組成產(chǎn)品的所有單元中，只要有一個(gè)單元能正常工作，產(chǎn)品就能工作，或當(dāng)組成產(chǎn)品的所有單元都故障時(shí)，產(chǎn)品才發(fā)生故障，所建立的可靠性模型為并聯(lián)模型。 并聯(lián)模型的可靠性框圖如圖1-3所示：?jiǎn)?元 1單 元 2單 元 n圖1

16、-3 并聯(lián)模型的可靠性框圖 并聯(lián)模型的數(shù)學(xué)模型為： 式中：為產(chǎn)品組成單元的個(gè)數(shù)； 為各組成單元的可靠度。1.2.3 n中取r模型 由n個(gè)單元組成的產(chǎn)品，如果只要有r(r取1到n的整數(shù))個(gè)單元能正常工作，則產(chǎn)品就能正常工作，此時(shí)建立的模型即為n中取r模型，記為。當(dāng)時(shí)，該模型為并聯(lián)模型；當(dāng)時(shí)，該模型為串聯(lián)模型。工程實(shí)際中，這樣的模型較常見，此模型還有另一種定義：若有r個(gè)單元故障，則產(chǎn)品故障，記為，這種定義等同于。 n中取r模型的可靠性框圖如圖1-4所示。單元1單元2單元n 圖1-4 n中取r模型(mxng)的可靠性框圖 n中取r模型(mxng)的數(shù)學(xué)模型為：式中：R為各單元(dnyun)的可靠度。

17、1.2.4旁聯(lián)模型 在組成產(chǎn)品的單元中，只有一個(gè)單元工作，當(dāng)該單元發(fā)生故障時(shí)，通過對(duì)運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)故障，用切換裝置接到另一個(gè)單元繼續(xù)工作，在這種情況下所建立的可靠性模型即為旁聯(lián)模型。該模型也稱冷貯備模型，其可靠性框圖如圖1-6所示。單 元 1單 元 2單 元 n 圖1-5 旁聯(lián)模型的可靠性框圖 在建立旁聯(lián)模型的數(shù)學(xué)模型時(shí)要考慮兩種情況：一種情況是單元單獨(dú)工作到規(guī)定的時(shí)間而不發(fā)生故障，另一種情況是單元工作到時(shí)刻發(fā)生故障，切換裝置接通到另一個(gè)單元工作到規(guī)定的時(shí)間。綜合兩種情況，建立旁聯(lián)模型的數(shù)學(xué)模型為： 式中：為單元單獨(dú)工作到規(guī)定時(shí)間的可靠度； 為切換裝置的可靠度； 為單元工作到時(shí)刻的失效

18、密度函數(shù)； 為單元從工作到規(guī)定時(shí)間的可靠度。1.3建立可靠性模型的程序和步驟1.3.1程序 建立可靠性模型的一般程序?yàn)椋?1)產(chǎn)品定義； 2)確定可靠性框圖； 3)建立可靠性數(shù)學(xué)模型。1.3.2詳細(xì)(xingx)步驟1.3.2.1產(chǎn)品(chnpn)定義 對(duì)產(chǎn)品定義的理解是建立可靠性模型的前提(qint)，這里提及的產(chǎn)品定義是指對(duì)與產(chǎn)品可靠性定義有關(guān)的產(chǎn)品功能、工作模式、故障判據(jù)、任務(wù)剖面和壽命剖面等的描述。通常情況下，對(duì)產(chǎn)品的定義包括以下幾個(gè)步驟： 1)明確產(chǎn)品的功能、任務(wù)及組成 準(zhǔn)確地描述產(chǎn)品的功能和任務(wù)，若該產(chǎn)品有多種功能和任務(wù)，則要將各種功能和任務(wù)詳細(xì)地一一列出。 2)確定工作模式 工作

19、模式包括正常功能工作模式和代替工作模式，對(duì)可以用多種方法完成某一功能的產(chǎn)品，必須詳細(xì)列出每一種實(shí)現(xiàn)該功能的方法。例如，某通信系統(tǒng)，正常情況下需要用甚高頻發(fā)射機(jī)發(fā)射的信息，在一些特殊的情況下，可以用超高頻發(fā)射機(jī)來(lái)代替發(fā)射，這就是一種代替工作模式。由于在硬件上二者并不是貯備的關(guān)系，因此在任務(wù)可靠性模型中應(yīng)畫為旁聯(lián)模型。 3)確定任務(wù)成功或失敗的判別準(zhǔn)則 明確影響產(chǎn)品完成任務(wù)的條件，除了產(chǎn)品及其組成單元的硬、軟件故障外，性能參數(shù)的超限也會(huì)導(dǎo)致任務(wù)失敗，因此也要明確產(chǎn)品的性能參數(shù)和及其上、下限。如某船動(dòng)力系統(tǒng)在某一工況下不能提供應(yīng)有的推力和電力，或電力的電壓、頻率超過上、下限等。 4)確定任務(wù)時(shí)間模型

20、 在產(chǎn)品完成規(guī)定任務(wù)的這一段時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)品的一些組成單元并不是一直工作的，在建立與之有關(guān)的可靠性數(shù)學(xué)模型時(shí)，可以用占空系數(shù)修正。在此給出兩種情況下可參照使用的處理方法： a單元(指數(shù)分布情況下)不工作時(shí)期內(nèi)故障率可以不計(jì) 式中：?jiǎn)卧目煽慷龋?單元的故障率； 產(chǎn)品的工作時(shí)間 占空系數(shù)，。 b單元不工作時(shí)期內(nèi)故障率與工作時(shí)不同 式中：?jiǎn)卧?dnyun)工作時(shí)間的故障率； 單元(dnyun)不工作時(shí)期內(nèi)的故障率； 其它(qt)符號(hào)意義同前。5)確定環(huán)境條件多數(shù)產(chǎn)品可以在不同的環(huán)境條件下使用，環(huán)境條件可能差異較大，產(chǎn)品在完成某種任務(wù)時(shí)，該任務(wù)可能由幾個(gè)階段組成，不同任務(wù)階段所處的環(huán)境條件也會(huì)有所區(qū)別。

21、在建立可靠性模型必須考慮環(huán)境條件的影響，為此可分下述兩種情況處理：a產(chǎn)品用于多個(gè)環(huán)境條件下的情況：此時(shí)產(chǎn)品的任務(wù)可靠性模型不變，而要用環(huán)境因子去修正故障率。b任務(wù)的幾個(gè)階段所處環(huán)境不同的情況：可按每個(gè)任務(wù)階段建立可靠性模型，然后將結(jié)果綜合到一個(gè)總的可靠性模型中。1.3.2.2確定可靠性框圖在明確了產(chǎn)品定義后，便可在一些假設(shè)條件下，依據(jù)基本的規(guī)則，按步驟繪制可靠性框圖。 1)框圖的假設(shè) 在繪制可靠性框圖時(shí)，工程上通常要作一些假設(shè)。所作的假設(shè)分為兩種，一種是一般假設(shè)，另一種是技術(shù)假設(shè)。技術(shù)假設(shè)與產(chǎn)品的特點(diǎn)、工作模式、限制條件密切相關(guān)，而一般假設(shè)適用于所有的可靠性框圖。工程上常用的一般假設(shè)如下： a

22、在分析產(chǎn)品的可靠性時(shí)，必須考慮方框所代表的單元或功能的可靠性特征值； b所有方框之間的連線沒有可靠性值，不代表與產(chǎn)品有關(guān)的導(dǎo)線和連接器。導(dǎo)線和連接器就單獨(dú)放入一個(gè)方框或作為另一個(gè)單元或功能的一部分。 c產(chǎn)品的所有輸入均在規(guī)定的范圍內(nèi)。 d在沒有替代工作模式的情況下，用框圖中一個(gè)方框表示的單元或功能失效會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品失效。 e就失效的概率而言，用一個(gè)方框表示的單元或功能的失效概率是相互獨(dú)立的。 f當(dāng)軟件可靠性沒有納入產(chǎn)品的可靠性模型時(shí)，應(yīng)該假設(shè)軟件是完全可靠的； g當(dāng)人員的可靠性沒有納入產(chǎn)品可靠性模型時(shí)，應(yīng)假設(shè)人員是完全可靠的，且人員與產(chǎn)品之間沒有相互作用的問題。 2)繪制可靠性框圖的基本規(guī)則 在繪

23、制可靠性框圖時(shí)，應(yīng)遵循以下基本規(guī)則： a框圖的標(biāo)題(biot)和任務(wù)每個(gè)可靠性框圖應(yīng)有一個(gè)標(biāo)題，該標(biāo)題應(yīng)包括產(chǎn)品(chnpn)的標(biāo)志、任務(wù)說明等。 b限制(xinzh)條件每個(gè)可靠性框圖應(yīng)包括所有規(guī)定的限制條件，這些條件包括用于分析的可靠性參數(shù)或可靠性變量，以及作用的假設(shè)或簡(jiǎn)化形式。 c框圖的順序和標(biāo)志框圖中的方框按邏輯順序排列，此順序代表產(chǎn)品操作過程中事件發(fā)生的順序。每個(gè)方框都應(yīng)該加以標(biāo)志，當(dāng)方框較多時(shí)，應(yīng)統(tǒng)一編碼，并將編碼標(biāo)志填入方框內(nèi)。 d方框的代表性和可靠性變量每一個(gè)方框應(yīng)只代表一個(gè)單元或功能，應(yīng)對(duì)每個(gè)方框確定可靠性變量。 e未列入模型的單元對(duì)產(chǎn)品中沒有被包括在可靠性模型內(nèi)的硬件或功能

24、單元，必須以單獨(dú)的一張清單說明其理由。1.3.2.3建立可靠性數(shù)學(xué)模型 在完成了可靠性框圖的繪制后，接下來(lái)的工作便是建立可靠性數(shù)學(xué)模型。建立可靠性數(shù)學(xué)模型的方法很多，可以根據(jù)產(chǎn)品的復(fù)雜程度和特點(diǎn)，用不同的方法建立可靠性數(shù)學(xué)模型，工程上常見的方法有以下幾種： 1)普通概率法利用普通的概率關(guān)系式，根據(jù)產(chǎn)品的可靠性框圖建立可靠性數(shù)學(xué)模型； 2)布爾真值表法利用布爾代數(shù)法，根據(jù)產(chǎn)品的可靠性框圖建立可靠性數(shù)學(xué)模型； 3)邏輯圖法利用邏輯圖，根據(jù)產(chǎn)品的可靠性框圖建立可靠性數(shù)學(xué)模型； 4)蒙特卡洛法利用隨機(jī)抽樣方法，根據(jù)產(chǎn)品各單元的概率和可靠性框圖，計(jì)算產(chǎn)品完成任務(wù)的概率，不能產(chǎn)生可靠性數(shù)學(xué)模型的顯式公式。

25、 上述四種方法都適用于單一功能和多功能的產(chǎn)品，就方法的復(fù)雜程度而言，普通概率法最為簡(jiǎn)單。多數(shù)的產(chǎn)品都采用普通概率法作為建立可靠性數(shù)學(xué)模型的方法。1.4工作要點(diǎn)與應(yīng)注意的事項(xiàng) 工作要點(diǎn)： 1)可靠性模型的建立應(yīng)在研制階段的早期進(jìn)行。建立可靠性模型主要為進(jìn)行可靠性定量設(shè)計(jì)與分析提供基礎(chǔ)，因此，此項(xiàng)工作開展的時(shí)機(jī)應(yīng)與可靠性預(yù)計(jì)、分配的時(shí)機(jī)相一致。 2)隨著(su zhe)產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作的進(jìn)展，產(chǎn)品定義應(yīng)不斷的補(bǔ)充、修改和完善，以適應(yīng)產(chǎn)品當(dāng)前的設(shè)計(jì)結(jié)果，保證所建立可靠性模型的精確程度；3)隨著產(chǎn)品設(shè)計(jì)的深化，可靠性框圖應(yīng)按級(jí)展開，直到滿足(mnz)所要求的層次。大型復(fù)雜的系統(tǒng)應(yīng)先建立分系統(tǒng)之間的可靠性模

26、型，然后按分系統(tǒng)再逐次展開，直到要求的層次。 應(yīng)注意(zh y)的事項(xiàng)： 1)為了提高產(chǎn)品任務(wù)可靠性，首先應(yīng)努力提高元器件、零部件和組件的可靠性水平，只有在采取了這種方法仍不奏效時(shí)，才使用貯備模型； 2)若要采用貯備模型，應(yīng)首先在低層次的部位上采用貯備，這樣做的效果要比在高層次上采用貯備的效果好； 3)在某些條件下，如電源功率不足、單元發(fā)熱問題較大、故障單元不易有效隔離等的情況下，不能采用工作貯備模型； 4)當(dāng)不能對(duì)產(chǎn)品故障進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)或切換裝備可靠度不高，以及工作需要有繼承性時(shí)，不能采用非工作貯備模型； 5)采用貯備模型雖然可以提高任務(wù)可靠性，但卻以降低基本可靠性為代價(jià)。因此，在選擇模型時(shí)必

27、須進(jìn)行綜合權(quán)衡；6)若要選擇簡(jiǎn)單并聯(lián)模型，單元并非越多越好。一方面，當(dāng)并聯(lián)單元超過一定的數(shù)量時(shí)，可靠性提高的速度大大減慢，影響單元并聯(lián)的效率；另一方面，會(huì)大大降低產(chǎn)品的基本可靠性。1.5示例(shl)某艦電力(dinl)系統(tǒng)可靠性建模產(chǎn)品(chnpn)定義系統(tǒng)組成：由3臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組、2臺(tái)變壓器、主配電板（包括前、后主配電板）、電站監(jiān)控裝置等設(shè)備，前主配電板由2屏發(fā)電機(jī)控制屏，1屏負(fù)載屏及1屏并車屏組成，安裝于輔機(jī)艙。后主配電板由1屏發(fā)電機(jī)控制屏，1屏負(fù)載組成，安裝于主機(jī)艙。工作模式：用3臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組中任意2臺(tái)發(fā)電機(jī)組供電，余下一臺(tái)發(fā)電機(jī)組作為備用機(jī)組，2臺(tái)變壓器分別安裝于主、輔機(jī)艙，一臺(tái)工

28、作，一臺(tái)備用。任務(wù)：完成發(fā)電、輸配電，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)保護(hù)，全艦照明和通訊聯(lián)絡(luò)用電。 故障判據(jù)：不能完成上述任務(wù)之一，則系統(tǒng)故障。任務(wù)時(shí)間：累計(jì)工作時(shí)間74小時(shí)。繪制可靠性框圖柴油發(fā)電機(jī)組1柴油發(fā)電機(jī)組2柴油發(fā)電機(jī)組32/3電站監(jiān)控裝置前主配電板后主配電板變壓器1變壓器2電力系統(tǒng)任務(wù)可靠性模型建立可靠性數(shù)學(xué)模型 2 可靠性分配(fnpi)2.1概述(i sh) 定義(dngy)： 可靠性分配是把產(chǎn)品的可靠性定量要求(可靠性指標(biāo)的規(guī)定值，如MTBF=2000小時(shí))，按照一定的原則和方法分配給各組成部分而進(jìn)行的工作。它是一個(gè)由整體到局部、由上到下的分解過程。 目的：一是將產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)分配到單元中去，使

29、各級(jí)設(shè)計(jì)人員明確其可靠性設(shè)計(jì)要求，并根據(jù)要求估計(jì)所需要的時(shí)間、人力和資源，研究實(shí)現(xiàn)該可靠性要求的可行性和方法。二是為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)而進(jìn)行的綜合權(quán)衡決策提供依據(jù)。 2.2常用的可靠性分配方法 按除可靠性指標(biāo)外，是否還具有費(fèi)用、重量、體積、消耗功率等限制條件，可靠性分配可分為無(wú)約束條件的可靠性分配方法和有約束條件的可靠性分配方法。前者主要包括等分配法、評(píng)分分配法、比例分配法、考慮重要度和復(fù)雜度的分配方法；后者主要包括拉格朗日乘數(shù)法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法、直接查尋法等。此外，還有介于二者之間的可靠度再分配法。2.2.1無(wú)約束的可靠性分配法2.2.1.1等分配法 本方法將產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)平均分配給產(chǎn)品各組

30、成單元，其分配的模型為： 1)串聯(lián)模型 或 式中： 產(chǎn)品的可靠度； 分配給第個(gè)功能單元的可靠度； 產(chǎn)品中功能單元的個(gè)數(shù) 2)并聯(lián)模型 、或 式中各符號(hào)(fho)的意義同前。2.2.1.2評(píng)分(png fn)分配法 本方法的思路是：當(dāng)缺乏產(chǎn)品中各功能單元的統(tǒng)計(jì)信息時(shí)，邀請(qǐng)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的專家按給定的評(píng)定因子對(duì)功能單元進(jìn)行評(píng)分，根據(jù)評(píng)分結(jié)果給每個(gè)單元分配(fnpi)可靠度，一般要求參加評(píng)分的專家不少于6個(gè)。 1)分配模型 產(chǎn)品由個(gè)功能單元串聯(lián)組成，有個(gè)評(píng)定因子，有位專家對(duì)各功能單元進(jìn)行評(píng)分，由有： 式中：第位專家對(duì)第個(gè)單元第個(gè)評(píng)定因子的評(píng)分值； 第個(gè)功能單元第個(gè)評(píng)定因子的評(píng)分值，它是各專家評(píng)分值的平均

31、值； 第個(gè)功能單元的評(píng)分值； 產(chǎn)品總的評(píng)分值； 要分配的產(chǎn)品的故障率； 分配給第功能單元的故障率； 第個(gè)功能單元的工作時(shí)間； 分配給第個(gè)功能單元的可靠度。 2)評(píng)定因子及數(shù)值范圍 工程上常用的評(píng)定因子及其取值范圍如下： a)重要性因子(ynz)：取值范圍110，越重要的功能(gngnng)單元分值越低； b)復(fù)雜性因子(ynz)：取值范圍110，越復(fù)雜的功能單元分值越高； c)成熟性因子：取值范圍110，越成熟的功能單元分值越低； d)維修性因子：取值范圍110，越便于維修的功能單元分值越高； e)環(huán)境條件因子：取值范圍110，環(huán)境條件越惡劣的功能單元分值越高； f)工作時(shí)間因子：取值范圍11

32、0，工作時(shí)間越長(zhǎng)的功能單元分值越高。 對(duì)于以上的評(píng)定因子，可根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際情況全部或部分的選用，也可以增加其它適合產(chǎn)品特點(diǎn)的評(píng)定因子。2.2.1.3比例分配法 本方法是將要分配的產(chǎn)品的故障率按預(yù)計(jì)的故障率比例分配給產(chǎn)品的各組成單元，其先決條件是可靠性模型為串聯(lián)模型，各功能單元的故障率相互獨(dú)立且故障率為常數(shù)，產(chǎn)品的一次任務(wù)的工作時(shí)間與各功能單元的一次任務(wù)工作時(shí)間相同，分配模型為： 式中：要分配的新產(chǎn)品的故障率； 老產(chǎn)品中第個(gè)功能單元的故障率； 分配給新產(chǎn)品中第個(gè)功能單元的故障率； 產(chǎn)品中功能單元的個(gè)數(shù)。2.2.1.4考慮重要度和復(fù)雜度的分配法 本方法將產(chǎn)品各組成單元的復(fù)雜程度和重要程度綜合考慮，

33、將較復(fù)雜的功能單元分配較低的可靠度，而給重要的組成功能單元分配較高的可靠度，其分配模型為： 式中：第個(gè)功能單元的基本構(gòu)成部件數(shù)； 產(chǎn)品的基本構(gòu)成部件數(shù)； 第個(gè)功能單元(第個(gè)分單元)的工作時(shí)間； 分配給第個(gè)功能單元(第個(gè)分單元)的平均故障間隔時(shí)間； 要分配的產(chǎn)品的可靠度。 第個(gè)功能(gngnng)單元(第個(gè)分單元(dnyun)的重要(zhngyo)度，其計(jì)算方法為： 式中：第個(gè)功能單元(第個(gè)分單元)的故障次數(shù)； 由于第個(gè)功能單元(第個(gè)分單元)的故障引起產(chǎn)品故障的次數(shù)。 值得注意的是當(dāng)功能單元沒有冗余的時(shí)候，上述公式中的下標(biāo)就是指第個(gè)功能單元。2.2.2可靠度再分配法 在產(chǎn)品預(yù)計(jì)的可靠度不能滿足規(guī)

34、定的可靠度指標(biāo)要求時(shí)，必須改進(jìn)原設(shè)計(jì)，提高一些功能單元的可靠度。根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)可靠度低的功能單元的設(shè)計(jì)相對(duì)要容易。本分配方法的基本思想是：把原來(lái)可靠度較低的功能單元的可靠度提高到某個(gè)值，而原來(lái)可靠度較高的功能單元可靠度保持不變，即： 式中的是按下式示出的最大值： 式中，于是有： 重新分配后的產(chǎn)品的可靠度為： 在上述各式中：產(chǎn)品要分配的可靠度； 各功能單元的可靠度預(yù)計(jì)值； 各功能單元(dnyun)的可靠度分配值。2.2.3有約束(yush)的可靠性分配法 相比較而言，有約束的可靠性分配方法比較復(fù)雜，但卻更符合實(shí)際情況，而且有些方法的分配結(jié)果(ji gu)是經(jīng)過最優(yōu)化的。工程上常見的有約

35、束的可靠性分配方法主要有以下三種。2.2.3.1拉格朗日乘數(shù)法本方法的基本思路是：對(duì)于給定的約束條件和目標(biāo)函數(shù)，通過構(gòu)造拉氏函數(shù)，將有約束條件情況下求極值的問題轉(zhuǎn)換成無(wú)約束條件下求極值的問題，然后利用拉氏函數(shù)對(duì)各變量的偏微分值為零的條件，建立一組聯(lián)立方程并求解，得到優(yōu)化的結(jié)果。2.2.3.2動(dòng)態(tài)規(guī)劃化法本方法的基本思路是：在現(xiàn)有設(shè)計(jì)不能滿足可靠度要求的情況下，通過對(duì)功能單元采取余度設(shè)計(jì)的方法，使得新的設(shè)計(jì)滿足產(chǎn)品的可靠度要求，并在此情況下，使得組成產(chǎn)品的各功能單元為達(dá)到分配的可靠度所用的花費(fèi)最小。2.2.3.3直接查尋法本方法的基本思路是：對(duì)由個(gè)功能單元組成的串聯(lián)模型，每個(gè)單元可以有不同的冗余

36、度，每次在串聯(lián)模型中不可靠性最大的一級(jí)上并聯(lián)一個(gè)冗余單元，并檢查約束條件，在約束條件允許的范圍內(nèi)，通過一系列的試探，可以使產(chǎn)品的可靠性接近最大值。本方法得到的結(jié)果是近似最優(yōu)的2.3可靠性分配的原則和方法的選用 2.3.1可靠性分配的原則 在不考慮約束條件的情況下進(jìn)行可靠性分配，一般應(yīng)遵循以下準(zhǔn)則： 1)復(fù)雜程度高的功能單元分配較低的可靠性指標(biāo)； 2)重要程度高的功能單元分配較高的可靠性指標(biāo)； 3)技術(shù)上繼承性好、較成熟的功能單元分配較高的可靠性指標(biāo)； 4)處于惡劣環(huán)境的功能單元分配較低的可靠性指標(biāo)； 5)難于維修、更換的功能單元分配較高的可靠性指標(biāo)； 6)任務(wù)時(shí)間長(zhǎng)的功能單元分配較低的可靠性指

37、標(biāo)。2.3.2可靠性分配方法(fngf)的選取 在選擇可靠性分配方法時(shí)，除了考慮產(chǎn)品本身的特點(diǎn)外，還應(yīng)考慮對(duì)產(chǎn)品可靠性信息的擁有程度，分配方法的適用性等。不同(b tn)的分配方法適用于不同的工程研制階段。根據(jù)分配方法的精確程度和所要求的信息量，工程研制各階段可用的分配方法如表2-1所示。表2-1 研制各階段(jidun)適用的可靠性分配方法研制階段可選擇的可靠性分配方法方案階段等分配法初步設(shè)計(jì)評(píng)分分配法、比例分配法技術(shù)設(shè)計(jì)考慮重要度和復(fù)雜度的分配法、可靠度再分配法、有約束條件的可靠性分配法 此外，在選擇可靠性分配方法時(shí)，要考慮可靠性指標(biāo)類型(基本可靠性或任務(wù)可靠性)，不同的可靠性指標(biāo)類型也需

38、要不同的可靠性分配方法，詳見表2-2。表2-2 各分配方法適用的指標(biāo)類型序號(hào)分配方法適用指標(biāo)類型1等分配法基本或任務(wù)可靠性分配2評(píng)分分配法基本或任務(wù)可靠性分配3比例分配法基本可靠性分配4考慮重要度和復(fù)雜度分配法基本或任務(wù)可靠性分配5可靠度再分配法基本可靠性分配6拉格朗日分配法任務(wù)可靠性分配7動(dòng)態(tài)規(guī)劃化任務(wù)可靠性分配8直接尋查法任務(wù)可靠性分配2.4可靠性分配的程序與步驟2.4.1可靠性分配的一般程序 產(chǎn)品的可靠性分配通常按以下程序進(jìn)行： 1)明確分配的可靠性參數(shù)和指標(biāo) 確定分配的指標(biāo)是基本可靠性還是任務(wù)可靠性，分配的參數(shù)是可靠度、MTBF還是其它，并明確與參數(shù)和指標(biāo)相關(guān)的約束條件。 2)建立(j

39、inl)可靠性模型 按建模要求、方法和步驟建立(jinl)與可靠性指標(biāo)分配相適應(yīng)的可靠性模型。 3)明確可靠性分配(fnpi)的原則 確定在進(jìn)行可靠性分配時(shí)的原則和一些必要的工程假設(shè)。 4)選擇適當(dāng)?shù)目煽啃苑峙浞椒?根據(jù)所擁有的信息量、分配方法的精確程度、分配的時(shí)機(jī)、分配方法適用的指標(biāo)類型和約束條件等，選擇可靠性分配方法。 5)按各分配方法的實(shí)施步驟進(jìn)行分配，以表格等較明顯的形式給出分配的結(jié)果。 6)驗(yàn)證分配的結(jié)果 在完成一次分配后，對(duì)分配結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，若不能滿足要求，則應(yīng)重新進(jìn)行可靠性分配或修改設(shè)計(jì)。2.4.2分配方法的實(shí)施步驟 不同的可靠性分配方法有各自的步驟，結(jié)合可靠性分配的實(shí)際，在此給

40、工程上常用的三種無(wú)約束條件下可靠性分配方法的實(shí)施步驟。2.4.2.1評(píng)分分配法 評(píng)分分配方法的詳細(xì)步驟職下： 1)組成專家評(píng)分小組，介紹產(chǎn)品的詳細(xì)情況 2)確定評(píng)分因子 3)評(píng)分專家按經(jīng)驗(yàn)和產(chǎn)品情況按評(píng)分因子給出評(píng)分值 4)計(jì)算專家評(píng)分值的平均值 5)計(jì)算產(chǎn)品及其組成單元的評(píng)分值和單元的相對(duì)評(píng)分值 6)分配故障率2.4.2.2可靠度再分配法 可靠度再分配的步驟如下： 1)將各功能單元可靠性按由低至高依次排序 2)確定需提高可靠度的單元數(shù)目 3)計(jì)算需提高可靠度單元應(yīng)提高至的可靠度水平 4)驗(yàn)算是否達(dá)到要求的可靠度。2.4.2.3比例組合法 比例組合法的步驟如下： 1)確定相似(xin s)產(chǎn)品

41、及其組成單元的故障率 2)計(jì)算相似產(chǎn)品(chnpn)組成單元故障率占相似產(chǎn)品故障率的比例 3)確定(qudng)新產(chǎn)品的故障率4)按第2步計(jì)算出的比例將新產(chǎn)品的故障率分配給各組成單元。2.5應(yīng)注意的事項(xiàng) 1)在進(jìn)行產(chǎn)品的可靠性分配時(shí)，必須按規(guī)定值分配。如果在合同中僅規(guī)定了最低可接收值，則應(yīng)根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)選擇含有一定余量的規(guī)定值作為分配值； 2)產(chǎn)品的可靠性分配應(yīng)在研制階段早期開始進(jìn)行，以便使設(shè)計(jì)人員盡早明確設(shè)計(jì)要求，研究實(shí)現(xiàn)要求的可能性，為提出外購(gòu)件和外協(xié)件的可靠性指標(biāo)提供初步依據(jù)，同時(shí)便于估算所須人力和費(fèi)用等。在方案階段就應(yīng)該進(jìn)行初步的分配工作； 3)可靠性分配應(yīng)隨著研制工作進(jìn)展和可靠性模型的

42、細(xì)化由粗到細(xì)地深入進(jìn)行，以增強(qiáng)分配的合理性。如果技術(shù)設(shè)計(jì)階段的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與初步設(shè)計(jì)階段有所不同，則應(yīng)根據(jù)技術(shù)設(shè)計(jì)階段的產(chǎn)品設(shè)計(jì)狀態(tài)重新進(jìn)行可靠性分配，不能用初步設(shè)計(jì)階段的可靠性分配替代；4)進(jìn)行產(chǎn)品的可靠性分配時(shí)，為了減少可靠性分配的重復(fù)次數(shù)，可在可靠性指標(biāo)規(guī)定值的基礎(chǔ)上，適當(dāng)?shù)牧粲幸欢ǖ挠嗔?，保證分配下去的指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)算時(shí)能滿足要求。2.6示例分配對(duì)象：某艦電力系統(tǒng)任務(wù)可靠度0.9635分配方法：評(píng)分分配法評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)： 1）復(fù)雜性根據(jù)組成系統(tǒng)的分系統(tǒng)或設(shè)備下一層次產(chǎn)品的數(shù)量來(lái)評(píng)定。取評(píng)分基數(shù)為5分，評(píng)分范圍列方程組求解確定：即為復(fù)雜度因子評(píng)分范圍(fnwi)。如果，則修正(xizhng)為。根據(jù)線

43、性內(nèi)插法求出各單元(dnyun)的評(píng)分?jǐn)?shù)。 2）維修性設(shè)備維修困難程度最低的評(píng)2分，困難程度最高的評(píng)8分。評(píng)分參照的等級(jí)為：難78分，較難46分，一般23分。 3）成熟性經(jīng)常發(fā)生故障78分，偶爾發(fā)生故障46分，很少發(fā)生故障23分。 4）重要性重要度最高的評(píng)2分，最低的評(píng)8分。評(píng)分參照的等級(jí)為：重要23分，較重要46分，一般78分。 5）環(huán)境條件環(huán)境條件最差的評(píng)7分，環(huán)境條件最好的評(píng)2分。評(píng)分參照的等級(jí)為：艙外和主機(jī)艙67分，輔機(jī)艙5分，無(wú)溫控艙室4分，有溫控艙室23分。 6）時(shí)間因子給出任務(wù)剖面內(nèi)系統(tǒng)或分系統(tǒng)和設(shè)備的工作時(shí)間。具體評(píng)分方法與復(fù)雜度的計(jì)算方法相同。各分系統(tǒng)或設(shè)備評(píng)分：說明：各分系

44、統(tǒng)或設(shè)備任務(wù)時(shí)間相同序號(hào)分系統(tǒng)或設(shè)備名稱復(fù)雜性維修性成熟性重要性環(huán)境條件Ci1柴油發(fā)電機(jī)組4257514000.35642前主配電板434726720.17113后主配電板434726720.17114電站監(jiān)控裝置654249600.24445變壓器422722240.057063928各分系統(tǒng)或設(shè)備可靠度分配：說明：電力系統(tǒng)可靠性模型見建模示例序號(hào)分系統(tǒng)或設(shè)備名稱計(jì)算值分配值1柴油發(fā)電機(jī)組0.98680.93212前主配電板0.99370.99373后主配電板0.99370.99374電站監(jiān)控裝置0.99100.99105變壓器0.99790.95403 可靠性預(yù)計(jì)(yj)3.1概述(i s

45、h) 定義(dngy)： 為了估計(jì)產(chǎn)品在給定條件下的可靠性而進(jìn)行的工作。預(yù)計(jì)時(shí)根據(jù)組成單元的可靠性來(lái)推測(cè)產(chǎn)品的可靠性，是一個(gè)由局部到整體、由下到上的綜合過程。 產(chǎn)品的可靠性預(yù)計(jì)是一種重要的可靠性定量設(shè)計(jì)方法，預(yù)計(jì)結(jié)果可為各階段的設(shè)計(jì)決策提供依據(jù)。 目的： 1)將預(yù)計(jì)的結(jié)果與可靠性指標(biāo)要求相比較，審查設(shè)計(jì)是否滿足要求； 2)在方案階段，根據(jù)可靠性預(yù)計(jì)結(jié)果的相對(duì)性進(jìn)行方案比較，選擇最優(yōu)設(shè)計(jì)方案； 3)在設(shè)計(jì)階段，通過可靠性預(yù)計(jì)可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的薄弱環(huán)節(jié)，以便改進(jìn)設(shè)計(jì)； 4)可靠性預(yù)計(jì)可為產(chǎn)品開展可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)、驗(yàn)證試驗(yàn)及費(fèi)用估算等方面的研究提供依據(jù)； 5)通過可靠性預(yù)計(jì)，為可靠性分配奠定基礎(chǔ)。3

46、.2常用的可靠性預(yù)計(jì)方法常用的可靠性預(yù)計(jì)方法可分為通用的預(yù)計(jì)方法、電子和電器設(shè)備特殊的預(yù)計(jì)方法及機(jī)械產(chǎn)品特殊的預(yù)計(jì)方法三種類型。3.2.1通用的可靠性預(yù)計(jì)法3.2.1.1相似產(chǎn)品法 本方法利用成熟的相似產(chǎn)品所取得的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)新產(chǎn)品的可靠性，預(yù)計(jì)的精度取決于成熟產(chǎn)品的可靠性數(shù)據(jù)和產(chǎn)品的相似程度，相似程度可從產(chǎn)品的作用、功能、特征參數(shù)、設(shè)計(jì)、制造、使用和管理等方面比較，其預(yù)計(jì)的模型為： 或 式中：新產(chǎn)品(chnpn)的故障率； 成熟(chngsh)產(chǎn)品第個(gè)功能(gngnng)單元的故障率； 修正系數(shù)； 新產(chǎn)品的平均故障間隔時(shí)間； 成熟產(chǎn)品第個(gè)功能單元的平均故障間隔時(shí)間； 產(chǎn)品中功能單元的個(gè)數(shù)。

47、3.2.1.2專家評(píng)分法本方法的思路是：依靠有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的專家按幾種因素進(jìn)行評(píng)分，按評(píng)分結(jié)果，由已知的某單元故障率根據(jù)評(píng)分系數(shù)算出其它單元的故障率。評(píng)分時(shí)考慮的因素根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)確定，常用的評(píng)分因素有以下四種： 1)復(fù)雜度根據(jù)組成單元的元部件數(shù)量以及組裝的難易程度來(lái)評(píng)定，最簡(jiǎn)單的評(píng)1分，最復(fù)雜的評(píng)10分； 2)技術(shù)發(fā)展水平根據(jù)組成單元目前的技術(shù)水平和成熟程度來(lái)評(píng)定，水平最低的評(píng)10分，最高的評(píng)1分； 3)工作時(shí)間根據(jù)組成單元的工作時(shí)間來(lái)評(píng)定，產(chǎn)品工作時(shí)，單元一直工作的評(píng)10分，工作時(shí)間最短的評(píng)1分。 4)環(huán)境條件根據(jù)組成單元所處的環(huán)境來(lái)評(píng)定，單元工作過程處于惡劣和嚴(yán)酷的環(huán)境條件的評(píng)10分，環(huán)境條

48、件最好的評(píng)1分。 本方法的預(yù)計(jì)模型為： 式中：產(chǎn)品中已知的某單元故障率； 產(chǎn)品中其它單元的故障率； 第個(gè)單元的評(píng)分系數(shù)，用下式計(jì)算： 式中：故障率已知單元(dnyun)的評(píng)分?jǐn)?shù)； 第個(gè)功能單元(dnyun)的評(píng)分?jǐn)?shù)，用下式計(jì)算： 式中：第個(gè)功能(gngnng)單元第個(gè)因素的評(píng)分?jǐn)?shù)，它是各專家評(píng)分值的平均值，計(jì)算方法為： 式中：第位專家對(duì)第個(gè)單元第個(gè)評(píng)分因素的評(píng)分?jǐn)?shù)； 復(fù)雜度； 技術(shù)發(fā)展水平； 工作時(shí)間； 環(huán)境條件。2.2.1.3故障率預(yù)計(jì)法本方法又稱可靠性模型預(yù)計(jì)法，是在各級(jí)組成單元故障率已知的情況下，利用產(chǎn)品的可靠性模型來(lái)預(yù)計(jì)產(chǎn)品的可靠性方法。在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，已建立起詳細(xì)的可靠性模型，并已知

49、各單元的類型、數(shù)量、環(huán)境和使用應(yīng)力情況，并由此獲得了各單元的故障率后，可采用此方法，利用可靠性數(shù)學(xué)模型預(yù)計(jì)產(chǎn)品的故障率。本方法使用的預(yù)計(jì)模型與所建立可靠性模型中的可靠性數(shù)學(xué)模型相同。3.2.2電子和電器產(chǎn)品特殊的可靠性預(yù)計(jì)方法 電子和電器產(chǎn)品的主要特點(diǎn)有兩個(gè)，第一是故障率可近似認(rèn)為是常數(shù)，第二是產(chǎn)品均由分立元器件、集成電路等標(biāo)準(zhǔn)化程度高的單元組成，對(duì)于這些標(biāo)準(zhǔn)件，已積累了大量的試驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)故障數(shù)據(jù)。針對(duì)以上特點(diǎn)，工程上有兩種常用的可靠性預(yù)計(jì)方法，元器件計(jì)數(shù)法和元器件應(yīng)力分析法。3.2.2.1元器件計(jì)數(shù)法 本方法根據(jù)產(chǎn)品中各類元器件的數(shù)量和該類元器件的通用失效率、元器件質(zhì)量等級(jí)以及產(chǎn)品的應(yīng)用環(huán)境類

50、別，來(lái)估算產(chǎn)品的可靠性，其通用預(yù)計(jì)模型為： 式中：產(chǎn)品(chnpn)的故障率； 第種類(zhngli)元器件的通用失效率； 第種類(zhngli)元器件的通用質(zhì)量系數(shù)； 第種類元器件的數(shù)量； 產(chǎn)品所用元器件的種類數(shù)目。 在使用本方法時(shí)，需要掌握三方面的信息，第一方面是產(chǎn)品所用元器件的種類及每類元器件的數(shù)量；第二方面是各類元器件的質(zhì)量等級(jí)；第三方面是產(chǎn)品應(yīng)用的環(huán)境類別。不同電子元器件的質(zhì)量等級(jí)可在GJB/Z299B中查到。用此方法時(shí)，環(huán)境類別這一項(xiàng)并不出現(xiàn)在計(jì)算公式內(nèi)，而主要是依據(jù)環(huán)境類別和通用工作環(huán)境溫度來(lái)查通用失效率。3.2.2.2元器件應(yīng)力(yngl)分析法本方法是通過分析電子產(chǎn)品中元器件

51、所承受的應(yīng)力、計(jì)算元器件在該應(yīng)力條件下的工作失效率，并按所建立的產(chǎn)品可靠性模型來(lái)預(yù)計(jì)產(chǎn)品可靠性，各類元器件有其各自的可靠性預(yù)計(jì)模型，詳細(xì)的模型參見GJB/Z299B。在使用本方法時(shí)，需要掌握產(chǎn)品中各元器件工作時(shí)所承受的電、熱應(yīng)力及其額定值、元器件的質(zhì)量等級(jí)、工藝結(jié)構(gòu)參數(shù)和應(yīng)用環(huán)境等信息。在確定元器件的環(huán)境溫度(wnd)時(shí)，若有類似產(chǎn)品的實(shí)船測(cè)試數(shù)據(jù)，則首先應(yīng)認(rèn)這些數(shù)據(jù)為依據(jù)，當(dāng)無(wú)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，可用估算的方法，一般情況下，元器件的環(huán)境溫度可用設(shè)備所在艙室的溫度加溫升的方法估計(jì)。若無(wú)特殊情況，溫升值可取10至20度。3.2.3機(jī)械產(chǎn)品特殊(tsh)的可靠性預(yù)計(jì)方法 與電子類產(chǎn)品相比，機(jī)械產(chǎn)品具有這樣

52、的特點(diǎn)：機(jī)械零部件通用性不強(qiáng)，標(biāo)準(zhǔn)化程度不高；機(jī)械部件的故障不是常值；對(duì)載荷、使用方式和利用率更敏感。以上特點(diǎn)決定了目前尚沒有電子產(chǎn)品那樣通用、被廣泛接受的預(yù)計(jì)方法，相比較而言，修正系數(shù)法和相似產(chǎn)品類比論證法這兩種方法使用較多。3.2.3.1修正系數(shù)法本方法的思路是：將機(jī)械產(chǎn)品分解到零件級(jí)，則在此級(jí)別上有許多基礎(chǔ)零件是通用的，將這些通用件分成若干類，通過數(shù)據(jù)收集、處理與回歸分析，建立零部件故障率與設(shè)計(jì)、使用等參數(shù)的數(shù)學(xué)關(guān)系，利用此數(shù)學(xué)模型進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)。目前已有一些文獻(xiàn)給出了常用零部件的可靠性預(yù)計(jì)模型，如機(jī)械設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)程序手冊(cè)、非電子零部件可靠性數(shù)據(jù)等，可以作為預(yù)計(jì)時(shí)的參考。3.2.3.2

53、相似產(chǎn)品類比論證法本方法的思路是：根據(jù)仿制或改型的類似產(chǎn)品已知的故障率，從結(jié)構(gòu)、使用環(huán)境、原材料、元器件水平、工藝水平等方面分析產(chǎn)品之間的差異，通過專家評(píng)分給出修正系數(shù)，綜合成一個(gè)修正系數(shù)，對(duì)產(chǎn)品的可靠性水平進(jìn)行預(yù)計(jì)。3.3可靠性預(yù)計(jì)方法的選用可靠性預(yù)計(jì)方法的選擇，其主要依據(jù)是預(yù)計(jì)方法的適用性。預(yù)計(jì)方法的適用性主要指方法適用的產(chǎn)品類型(電子或機(jī)械)、工程研制階段、預(yù)計(jì)的參數(shù)類型(基本可靠性或任務(wù)可靠性)、方法的精確程度和所要求的信息量。例如，對(duì)于電子產(chǎn)品，在方案論證階段，只有產(chǎn)品的總體情況、功能要求和結(jié)構(gòu)設(shè)想等粗略的信息，只能用相似產(chǎn)品法等粗略的估計(jì)產(chǎn)品可能達(dá)到的可靠性水平；在初步設(shè)計(jì)階段，已

54、有了產(chǎn)品的工程圖或草圖，產(chǎn)品的組成已基本確定，可用元器件計(jì)數(shù)法、專家評(píng)分法等方法進(jìn)行預(yù)計(jì)；而在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，則可以采用故障率預(yù)計(jì)法或應(yīng)力分析法。各種方法的適用范圍如表3-1。表3-1 可靠性預(yù)計(jì)(yj)方法的適用范圍序號(hào)預(yù)計(jì)方法適用范圍適用階段1相似產(chǎn)品法電子、機(jī)電、機(jī)械類產(chǎn)品，基本可靠性或任務(wù)可靠性預(yù)計(jì)方案論證階段2故障率預(yù)計(jì)法電子、機(jī)電、機(jī)械類產(chǎn)品，基本可靠性或任務(wù)可靠性預(yù)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)階段3專家評(píng)分法機(jī)電、機(jī)械類產(chǎn)品，基本可靠性或任務(wù)可靠性預(yù)計(jì)初步設(shè)計(jì)階段4元器件計(jì)數(shù)法電子類產(chǎn)品，基本可靠性的預(yù)計(jì)初步設(shè)計(jì)階段5元器件應(yīng)力分析法電子類產(chǎn)品，基本可靠性的預(yù)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)階段6相似產(chǎn)品類比論證法機(jī)械類

55、產(chǎn)品，基本可靠性的預(yù)計(jì)初步設(shè)計(jì)階段7修正系數(shù)機(jī)械類產(chǎn)品，基本可靠性的預(yù)計(jì)初步設(shè)計(jì)階段3.4可靠性預(yù)計(jì)(yj)的程序與步驟3.4.1可靠性預(yù)計(jì)(yj)的一般程序 可靠性預(yù)計(jì)通常按以下程序進(jìn)行： 1)明確預(yù)計(jì)的可靠性參數(shù)和指標(biāo) 確定預(yù)計(jì)的指標(biāo)是基本可靠性還是任務(wù)可靠性，預(yù)計(jì)的參數(shù)是可靠度、MTBF還是其它，并明確與參數(shù)和指標(biāo)相關(guān)的約束條件。 2)建立可靠性模型 按第一章的建模要求、方法和步驟建立與指標(biāo)相適應(yīng)的可靠性模型。 3)編制元器件目錄 根據(jù)產(chǎn)品的組成和可靠性模型中所涉及的功能單元，編制預(yù)計(jì)時(shí)所用到的元器件目錄。 4)預(yù)計(jì)的假設(shè)和工程(gngchng)簡(jiǎn)化； 簡(jiǎn)述進(jìn)行產(chǎn)品可靠性預(yù)計(jì)時(shí)所作的假設(shè)

56、(jish)和為了便于工程計(jì)算所作出的簡(jiǎn)化。 5)預(yù)計(jì)方法(fngf)的選擇 明確所選擇的可靠性預(yù)計(jì)方法及選擇該方法的理由。 6)預(yù)計(jì)的數(shù)據(jù)來(lái)源及說明 簡(jiǎn)述進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)時(shí)所用數(shù)據(jù)的來(lái)源和依據(jù)。 7)按各預(yù)計(jì)方法的步驟進(jìn)行預(yù)計(jì) 8)預(yù)計(jì)結(jié)果及分析對(duì)預(yù)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析，找出設(shè)計(jì)的薄弱環(huán)節(jié)，分析提高產(chǎn)品可靠性的措施。3.4.2預(yù)計(jì)方法的實(shí)施步驟 在此給工程上常用的三種通用預(yù)計(jì)方法和電子產(chǎn)品特殊預(yù)計(jì)方法的實(shí)施步驟。3.4.2.1相似法（相似產(chǎn)品法、相似電路法） 1)確定與新設(shè)計(jì)產(chǎn)品最相似的現(xiàn)有產(chǎn)品 2)確定相似產(chǎn)品的可靠性水平（若已知其可靠性水平，可省略此步） 3)比較新、老產(chǎn)品的差別程度，確定適當(dāng)?shù)?/p>

57、修正量3.4.2.2故障率預(yù)計(jì)法 1)畫出可靠性框圖 2)按可靠性框圖建立可靠性模型 3)確定各方框中單元的故障率 4)根據(jù)模型計(jì)算系統(tǒng)的故障率3.4.2.3專家評(píng)分法 1)確定已知故障率的單元 2)確定評(píng)分因子 3)組成評(píng)分專家組，介紹產(chǎn)品情況 4)評(píng)分專家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和產(chǎn)品情況給出評(píng)分值 5)計(jì)算各組成單元的評(píng)分系數(shù) 6)計(jì)算各組成單元的故障率3.4.2.4元器件計(jì)數(shù)法 1)列出元器件種類及每類元器件的數(shù)量、質(zhì)量等級(jí)及設(shè)備的應(yīng)用環(huán)境類別 2)查找各種類元器件在該環(huán)境類別下的通用失效率及通用質(zhì)量系數(shù) 3)將以上兩個(gè)步驟得到的數(shù)據(jù)填入規(guī)范化的預(yù)計(jì)表 4)計(jì)算不同應(yīng)用環(huán)境條件下的分機(jī)的故障率 5)將

58、分機(jī)故障率相加，得到(d do)設(shè)備的故障率3.4.2.5元器件應(yīng)力(yngl)分析法 1)建立產(chǎn)品可靠性模型，確定(qudng)預(yù)計(jì)單元 2)分析產(chǎn)品中各元器件的工作應(yīng)力 3)編制產(chǎn)品的元器件的工作應(yīng)力清單 4)計(jì)算各單元內(nèi)各元器件的工作失效率 5)將單元內(nèi)元器件工作失效率相加，得到單元的故障率 6)按產(chǎn)品的可靠性模型預(yù)計(jì)產(chǎn)品的故障率3.5應(yīng)注意的事項(xiàng) 1)產(chǎn)品的可靠性預(yù)計(jì)應(yīng)盡早進(jìn)行，以便當(dāng)任一級(jí)別上的可靠性預(yù)計(jì)值沒有達(dá)到可靠性分配值時(shí)，能及早采取必要的措施。早在方案階段，就應(yīng)該在對(duì)相似產(chǎn)品各種數(shù)據(jù)收集與分析的基礎(chǔ)上，用相似產(chǎn)品法進(jìn)行比較粗略的預(yù)計(jì)，為方案的選擇提供參考； 2)為了便于定量比

59、較，可靠性預(yù)計(jì)的層次一般應(yīng)與可靠性分配的層次相一致； 3)可靠性預(yù)計(jì)應(yīng)隨著研制工作進(jìn)展、可靠性模型的細(xì)化和可靠性分配工作的深入由粗到細(xì)地深入進(jìn)行，以增強(qiáng)預(yù)計(jì)的合理性。例如對(duì)于某一個(gè)電子產(chǎn)品，在初步階段采用元器件計(jì)數(shù)法進(jìn)行預(yù)計(jì)是合理的，而在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段則應(yīng)采用應(yīng)力分析法進(jìn)行更為準(zhǔn)確的預(yù)計(jì)； 4)可靠性預(yù)計(jì)結(jié)果的相對(duì)意義比預(yù)計(jì)的值更重要，其主要的目的是找出產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)并加以改進(jìn)，在對(duì)不同的方案間進(jìn)行優(yōu)選時(shí)，作為重要的依據(jù)之一?？煽啃灶A(yù)計(jì)時(shí)，所使用的各種系數(shù)、失效率是由大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到的平均值，加上預(yù)計(jì)公式的近似性，在某此情況下預(yù)計(jì)結(jié)果與真值相差一、二倍也是正常的，因此不能將預(yù)計(jì)結(jié)果作為產(chǎn)品驗(yàn)收時(shí)

60、是否達(dá)到可靠性指標(biāo)的依據(jù)，而應(yīng)將重點(diǎn)放在發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)并加以改進(jìn)的工作中。5)可靠性預(yù)計(jì)的值應(yīng)大于成熟期的規(guī)定值，若果不能滿足這一要求，則應(yīng)考慮重新選擇質(zhì)量規(guī)格高的元器件或更改設(shè)計(jì)。3.6示例1 故障率預(yù)計(jì)法示例對(duì)象：某船電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)(shj)來(lái)源：數(shù)據(jù)的來(lái)源主要是分系統(tǒng)(xtng)和設(shè)備的可靠性預(yù)計(jì)值，在缺少預(yù)計(jì)值的情況下，選用了有關(guān)相似設(shè)備的可靠性指標(biāo)，在既沒有預(yù)計(jì)值也沒有相似設(shè)備的數(shù)據(jù)時(shí)，采用了系統(tǒng)、設(shè)備的研制總要求、技術(shù)規(guī)格書等有關(guān)技術(shù)文件中的可靠性指標(biāo)數(shù)據(jù)。預(yù)計(jì)(yj)數(shù)據(jù)：柴油發(fā)電機(jī)組MTBF1000hMTTR24h前主配電板MTBF10000hMTTR0.5h后主配電板MTBF10