04可靠性工程-可靠性分配

可靠靠性性工工程程專專題題———可可靠靠性性分分配配現(xiàn)代代航航天天企企業(yè)業(yè)制制造造信信息息化化技技術術學習習內(nèi)內(nèi)容容可靠靠性性分分配配目目的的、、用用途途與與分分類類可靠靠性性分分配配與與可可靠靠性性預預計計的的關關系系可靠靠性性分分配配程程序序可靠靠性性分分配配的的原原理理與與準準則則可靠靠性性分分配配方方法法可靠靠性性分分配配的的注注意意事事項項可靠靠性性分分配配概概念念可靠靠性性分分配配概概念念系統(tǒng)統(tǒng)可可靠靠性性分分配配就就是是將將使使用用方方提提出出的的，，在在系系統(tǒng)統(tǒng)設設計計任任務務書書(或或合合同同)中中規(guī)規(guī)定定的的可可靠靠性性指指標標，，從從上上而而下下，，由由大大到到小小，，以以整整體體到到局局部部，，逐逐步步分分解解，，分分配配到到各各分分系系統(tǒng)統(tǒng)，，設設備備和和元元器器件件。?？煽靠啃孕苑址峙渑淠磕康牡摹?、用用途途與與分分類類可靠靠性性分分配配目目的的與與用用途途可靠靠性性分分配配的的目目的的是是使使各各級級設設計計人人員員明明確確其其可可靠靠性性設設計計要要求求，，根根據(jù)據(jù)要要求求估估計計所所需需的的人人力力、、時時間間和和資資源源，，并并研研究究實實現(xiàn)現(xiàn)這這個個要要求求的的可可能能性性及及辦辦法法。。如同同性性能能指指標標一一樣樣，，是是設設計計人人員員在在可可靠靠性性方方面面的的一一個個設設計計目目標標。。可靠靠性性分分配配目目的的、、用用途途與與分分類類可靠靠性性分分配配的的分分類類可靠靠性性分分配配包包括括基本本可可靠靠性性分分配配任務務可可靠靠性性分分配配特點點這兩兩者者有有時時是是相相互互矛矛盾盾的的，，提提高高產(chǎn)產(chǎn)品品的的任任務務可可靠靠性性，，可可能能合合降降低低是是基基本本可可靠靠性性，，反反之之亦亦然然。。在可可靠靠性性分分配配時時，，要要兩兩者者之之間間的的符符合合權權衡衡，，或或采采取取其其他他不不相相互互影影響響的的措措施施。。返回回可靠靠性性分分配配與與可可靠靠性性預預計計的的關關系系可靠靠性性分分配配與與可可靠靠性性預預計計的的關關系系可靠靠性性分分配配結結果果是是可可靠靠性性預預計計的的依依據(jù)據(jù)和和目目標標，，可可靠靠性性預預計計相相對對結結果果是是可可靠靠性性分分配配與與指指標標調(diào)調(diào)整整的的基基礎礎。。返回回返回回可靠靠性性分分配配程程序序可靠靠性性分分配配程程序序明確確系系統(tǒng)統(tǒng)可可靠靠性性參參數(shù)數(shù)指指標標要要求求分析析系系統(tǒng)統(tǒng)特特點點選取取分分配配方方法法（（同同一一系系統(tǒng)統(tǒng)可可選選多多種種方方法法））準備備輸輸入入數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)進行行可可靠靠性性分分配配驗算算可可靠靠性性指指標標要要求求可靠靠性性分分配配的的原原理理可靠靠性性分分配配的的原原理理系統(tǒng)統(tǒng)可可靠靠性性分分配配是是求求解解下下面面的的基基本本不不等等式式對于于簡簡單單串串聯(lián)聯(lián)系系統(tǒng)統(tǒng)而而言言，，上上式式就就轉轉換換為為如果果對對分分配配沒沒有有任任何何約約束束條條件件，，則則上上兩兩式式可可以以有有無無數(shù)數(shù)個個解解，，有有約約束束條條件件，，也也可可能能有有多多個個解解。。因因此此，，可可靠靠性性分分配配的的關關鍵鍵在在于于要要確確定定一一個個方方法法，，通通過過它它能能得得到到合合理理的的可可靠靠性性分分配配值值的的唯唯一一解解或或有有限限數(shù)數(shù)量量解解。?？煽啃苑峙涞牡臏蕜t分配準則可靠性分配的的要求值應是是成熟期的規(guī)規(guī)定值。為了減少分配配的反復次數(shù)數(shù)，并考慮到到分配中存在在忽略不計的的其他因素項項目，因此可可靠性分配時時應該留出15%~20%的余量。。某些非電子組組件故障率很很低時，可以以不直接參加加可靠性分配配，而歸并在在其他因素項項目中一并考考慮。進行可靠性指指標分配時，，應保證基本本可靠性指標標分配值與任任務可靠性指指標分配值的的協(xié)調(diào)，使系系統(tǒng)的基本可可靠性和任務務可靠性指標標同時得到滿滿足?？煽啃苑峙鋺獞谘兄齐A段段早期即開始始進行。根據(jù)不同研制制階段，選定定分配方法進進行分配?？煽啃苑峙涞牡臏蕜t分配準則對于復雜度高高的分系統(tǒng)、、設備等，應應分配較低的的可靠性指標標，因為產(chǎn)品品越復雜，其其組成單元就就越多，要達達到高可靠性性就越困難并并且更為費錢錢。對于技術上不不成熟的產(chǎn)品品，分配較低低的可靠性指指標。對于這這種產(chǎn)品提出出高可靠性要要求會延長研研制時間，增增加研制費用用。對于處于惡劣劣環(huán)境條件下下工作的產(chǎn)品品，應分配較較低的可靠性性指標，因為為惡劣的環(huán)境境會增加產(chǎn)品品的故障率。。當把可靠度作作為分配參數(shù)數(shù)時，對于需需要長期工作作的產(chǎn)品，分分配較低的可可靠性指標，，因為產(chǎn)品的的可靠性隨著著工作時間的的增加而降低低?？煽啃苑峙涞牡臏蕜t分配準則對于重要度高高的產(chǎn)品，應應分配較高的的可靠性指標標，因為重要要度高的產(chǎn)品品的故障會影影響人身安全全或任務的完完成。分配時還應結結合維修性、、保障性，如如可達性差的的產(chǎn)品，分配配較高的可靠靠性指標，以以實現(xiàn)較好的的綜合效能等等。對于已有可靠靠性指標、貨貨架產(chǎn)品，不不再進行可靠靠性分配，同同時，在進行行可靠性分配配時，要從總總指標中剔除除這些單元的的可靠性值。。返回可靠性分配方方法可靠性分配方方法無約束分配法法等分配法評分分配法比例組合法考慮重要度和和復雜度的分分配方法余度系統(tǒng)的比比例組合法可可靠性分配可靠度的再分分配法有約束分配法法拉格朗日乘數(shù)數(shù)法動態(tài)規(guī)劃法直接尋查法等分配法等分配法的原原理串聯(lián)系統(tǒng)中各各單元的可靠靠性水平相同同等分配法等分配法舉例例某型抗荷服是是由衣面、膠膠囊、接鏈三三個部分串聯(lián)聯(lián)組成。若要要求該抗荷服服的可靠度指指標為0.9987，試試用等分配法法確定衣面、、膠囊、拉鏈鏈的可靠度指指標。評分分配法評分分配法含含義在可靠性數(shù)據(jù)據(jù)非常缺乏的的情況下，通通過有經(jīng)驗的的設計人員或或?qū)＜覍τ绊戫懣煽啃缘膸讕追N因素評分分，對評分進進行綜合分析析而獲得各單單元產(chǎn)品之間間的可靠性相相對比值，根根據(jù)評分情況況給每個分系系統(tǒng)或設備分分配可靠性指指標。評分分配法評分因素復雜度，技術術發(fā)展水平，，工作時間，，環(huán)境條件評分原則復雜度最復雜的評10分，最簡簡單的評1分分。技術發(fā)展水平平水平最低的評評10分，水水平最高的評評1分。工作時間單元工作時間間最長的評10分，最短短的評1分。。環(huán)境條件單元工作過程程中會經(jīng)受極極其惡劣而嚴嚴酷的環(huán)境條條件的評10分，環(huán)境條條件最好的評評1分。評分分配法評分分配法原原理評分分配法分配步驟確定系統(tǒng)的基基本可靠性指指標，對系統(tǒng)統(tǒng)進行分析，，確定評分因因素。確定該系統(tǒng)中中“貨架”產(chǎn)產(chǎn)品或已單獨獨給定可靠性性指標的產(chǎn)品品。聘請評分專家家，專家人數(shù)數(shù)不宜過少（（至少5人））。產(chǎn)品設計人員員向評分專家家介紹產(chǎn)品及及其組成部分分的構成、工工作原理、功功能流程、任任務時間、工工作環(huán)境條件件、研制生產(chǎn)產(chǎn)水平等情況況；或?qū)＜彝ㄍㄟ^查閱相關關技術文件獲獲得相關信息息。評分分配法分配步驟評分。首先由由專家按照評評分原則給各各單元打分，，填寫評分表表格。再由負負責可靠性分分配的人員，，將各專家對對產(chǎn)品的各項項評分總和，，即每個單元元的4個因素素評分為各專專家評分的平平均值，填寫寫表格。按公式分配各各單元可靠性性指標。評分分配法評分分配法舉舉例某飛機共由18個分系統(tǒng)統(tǒng)組成，其中中五個分系統(tǒng)統(tǒng)是已使用過過的成件并已已知其MFHBF，見下下表。規(guī)定飛飛機的可靠性性指標MFHBF=2.9(飛行小小時)。試用用評分分配法法對其余13個分系統(tǒng)進進行分配。分系統(tǒng)名稱已知的MFHBF發(fā)動機50前緣襟懵80應急系統(tǒng)500飛控系統(tǒng)142彈射救生系統(tǒng)280總計22．166評分分配法評分分配法舉舉例分系統(tǒng)名稱復雜度技術水平工作時間環(huán)境條件各單元評分數(shù)各單元評分系數(shù)分配給各單元的MFHBF結構8410412800．127626.15動力裝置811086400．063852.30發(fā)動機接口32841920．0191174.71燃油系統(tǒng)521088000．079741.87液壓系統(tǒng)52875600．055859.80前輪結構45834800．047869.81………….…………航空電子978735280．35169.49其他25552500．0249134.02總計100341.03.337比例組合法比例組合法原原理一個新設計的的系統(tǒng)與老的的系統(tǒng)非常相相似，也就是是組成系統(tǒng)的的各單元類型型相同。對這個新系統(tǒng)統(tǒng)只是提出新新的可靠性要要求?？梢愿鶕?jù)老系系統(tǒng)中各單元元的故障率，，按新系統(tǒng)可可靠性的要求求，給新系統(tǒng)統(tǒng)的各單元分分配故障率。。如果有老系統(tǒng)統(tǒng)中各分系統(tǒng)統(tǒng)故障數(shù)占系系統(tǒng)故障數(shù)百百分比的統(tǒng)計計資料，可以以按下式進行行分配比例組合法比例組合法舉舉例一一個液壓動力力系統(tǒng)，原故故障率為256.0×10-6/h，改進設設計要求故障障率為200.0×10-6/h，試把這這指標分配給給各分系統(tǒng)。。序號分系統(tǒng)名稱原故障率(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導管3.02.310啟動器67.052.0總計(系統(tǒng))256.0199.6比例組合法比例組合法舉舉例二要求設計一種種飛機，在5h的飛行任任務時間內(nèi)可可靠度為0.9。根據(jù)這這種類型飛機機各分系統(tǒng)故故障百分比的的統(tǒng)計資料，，將指標分配配給各分系統(tǒng)統(tǒng)。序號分系統(tǒng)名稱按歷史資料占飛機故障數(shù)的百分比新飛機分系統(tǒng)分配的故障率(1/h)分配給分系統(tǒng)的可靠度指標1機身與貨艙12.00.0025290.98742起落架7.00.0014750.99273操縱系統(tǒng)5.00.0010540.99474動力裝置26.00.0054790.9930……………13通訊、導航5.00.0010540.994714其他各項5.00.0010540.9947總計100.00.021072≈0.90考慮重要度和和復雜度分配配法重要度和復雜雜度概念示例例說明考慮重要度和和復雜度分配配法重要度關系分分析考慮重要度和和復雜度分配配法復雜度關系分分析考慮重要度和和復雜度分配配法綜合考慮重要要度和復雜度度分配分配給第i個個分系統(tǒng)(第第j個設備)的可靠性指指標與該分系系統(tǒng)的重要度度成正比，與與它的復雜度度成反比。考慮重要度和和復雜度分配配法考慮重要度和和復雜度分配配法舉例某機載電子設設備要求工作作12h的可可靠度0.923，這臺臺設備的各分分系統(tǒng)(設備備)的有關數(shù)數(shù)據(jù)見下表，，試對各分系系統(tǒng)(設備)進行可靠度度分配。序號分系統(tǒng)(設備)名稱分系統(tǒng)構成部件數(shù)工作時間重要度1發(fā)動機10212.01.02接收機9112.01.03起飛用自動裝置953.00.34控制設備24212.01.05電源4012.01.0共計570考慮重要度和和復雜度分配配法考慮重要度和和復雜度分配配法舉例計算結果余度系統(tǒng)的比比例組合法可可靠性分配方法說明常規(guī)的比例組組合法只適用用于基本可靠靠性指標的分分配，即只適適用于串聯(lián)模模型。對于簡單的冗冗余系統(tǒng)來說說，可采用的的分配方法有有：考慮重要要度、復雜度度的分配法；；拉格朗日乘乘數(shù)法；動態(tài)態(tài)規(guī)劃法；直直接尋查法等等。這些方法多是是從數(shù)學優(yōu)化化的角度并考考慮某些約束束條件來研究究系統(tǒng)的冗余余問題，在工工程上往往不不是簡易可行行的，而且不不能應用于含含有冷貯備等等多種模型的的情況。下面介紹如何何把比例組合合法應用于含含有串、并、、旁聯(lián)等混和和模型的方法法。余度系統(tǒng)的比比例組合法可可靠性分配可靠性分配原原理新系統(tǒng)各組成成單元故障率率的分配值與與老系統(tǒng)相似似單元的故障障率之比值相相等系統(tǒng)各組成單單元的壽命服服從指數(shù)分布布余度系統(tǒng)的比比例組合法可可靠性分配分配舉例某系統(tǒng)由A、、B、C、D、E5個個單元組成，，如下圖所示示，由相似系系統(tǒng)可得各單單元故障率如如圖中所示，，若要求的系系統(tǒng)可靠度為為0.9(在在任務時間內(nèi)內(nèi))，試將此此指標分配給給各單元。余度系統(tǒng)的比比例組合法可可靠性分配分配舉例計算