可靠性工程可靠性分配

可靠性工程專題——可靠性分配現(xiàn)代航天企業(yè)制造信息化技術學習內(nèi)容可靠性分配目的、用途與分類可靠性分配與可靠性預計的關系可靠性分配程序可靠性分配的原理與準則可靠性分配方法可靠性分配的注意事項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)設計任務書(或合同)中規(guī)定的可靠性指標，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)，設備和元器件。可靠性分配目的、用途與分類可靠性分配目的與用途可靠性分配的目的是使各級設計人員明確其可靠性設計要求，根據(jù)要求估計所需的人力、時間和資源，并研究實現(xiàn)這個要求的可能性及辦法。如同性能指標一樣，是設計人員在可靠性方面的一個設計目標?？煽啃苑峙淠康摹⒂猛九c分類可靠性分配的分類可靠性分配包括基本可靠性分配任務可靠性分配特點這兩者有時是相互矛盾的，提高產(chǎn)品的任務可靠性，可能合降低是基本可靠性，反之亦然。在可靠性分配時，要兩者之間的符合權衡，或采取其他不相互影響的措施。返回可靠性分配與可靠性預計的關系可靠性分配與可靠性預計的關系可靠性分配結果是可靠性預計的依據(jù)和目標，可靠性預計相對結果是可靠性分配與指標調(diào)整的基礎。返回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)指標要求分析系統(tǒng)特點選取分配方法（同一系統(tǒng)可選多種方法）準備輸入數(shù)據(jù)進行可靠性分配驗算可靠性指標要求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于簡單串聯(lián)系統(tǒng)而言，上式就轉(zhuǎn)換為如果對分配沒有任何約束條件，則上兩式可以有無數(shù)個解，有約束條件，也可能有多個解。因此，可靠性分配的關鍵在于要確定一個方法，通過它能得到合理的可靠性分配值的唯一解或有限數(shù)量解?？煽啃苑峙涞臏蕜t分配準則可靠性分配的要求值應是成熟期的規(guī)定值。為了減少分配的反復次數(shù)，并考慮到分配中存在忽略不計的其他因素項目，因此可靠性分配時應該留出15%~20%的余量。某些非電子組件故障率很低時，可以不直接參加可靠性分配，而歸并在其他因素項目中一并考慮。進行可靠性指標分配時，應保證基本可靠性指標分配值與任務可靠性指標分配值的協(xié)調(diào)，使系統(tǒng)的基本可靠性和任務可靠性指標同時得到滿足。可靠性分配應在研制階段早期即開始進行。根據(jù)不同研制階段，選定分配方法進行分配?？煽啃苑峙涞臏蕜t分配準則對于復雜度高的分系統(tǒng)、設備等，應分配較低的可靠性指標，因為產(chǎn)品越復雜，其組成單元就越多，要達到高可靠性就越困難并且更為費錢。對于技術上不成熟的產(chǎn)品，分配較低的可靠性指標。對于這種產(chǎn)品提出高可靠性要求會延長研制時間，增加研制費用。對于處于惡劣環(huán)境條件下工作的產(chǎn)品，應分配較低的可靠性指標，因為惡劣的環(huán)境會增加產(chǎn)品的故障率。當把可靠度作為分配參數(shù)時，對于需要長期工作的產(chǎn)品，分配較低的可靠性指標，因為產(chǎn)品的可靠性隨著工作時間的增加而降低。可靠性分配的的準則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。對于已有可可靠性指標標、貨架產(chǎn)產(chǎn)品，不再再進行可靠靠性分配，，同時，在在進行可靠靠性分配時時，要從總總指標中剔剔除這些單單元的可靠靠性值。返回可靠性分配配方法可靠性分配配方法無約束分配配法等分配法評分分配法法比例組合法法考慮重要度度和復雜度度的分配方方法余度系統(tǒng)的的比例組合合法可靠性性分配可靠度的再再分配法有約束分配配法拉格朗日乘乘數(shù)法動態(tài)規(guī)劃法法直接尋查法法等分配法等分配法的的原理串聯(lián)系統(tǒng)中中各單元的的可靠性水水平相同等分配法等分配法舉舉例某型抗荷服服是由衣面面、膠囊、、接鏈三個個部分串聯(lián)聯(lián)組成。若若要求該抗抗荷服的可可靠度指標標為0.9987，，試用等分分配法確定定衣面、膠膠囊、拉鏈鏈的可靠度度指標。評分分配法法評分分配法法含義在可靠性數(shù)數(shù)據(jù)非常缺缺乏的情況況下，通過過有經(jīng)驗的的設計人員員或?qū)＜覍τ绊懣煽靠啃缘膸追N種因素評分分，對評分分進行綜合合分析而獲獲得各單元元產(chǎn)品之間間的可靠性性相對比值值，根據(jù)評評分情況給給每個分系系統(tǒng)或設備備分配可靠靠性指標。。評分分配法法評分因素復雜度，技技術發(fā)展水水平，工作作時間，環(huán)環(huán)境條件評分原則復雜度最復雜的評評10分，，最簡單的的評1分。。技術發(fā)展水水平水平最低的的評10分分，水平最最高的評1分。工作時間單元工作時時間最長的的評10分分，最短的的評1分。。環(huán)境條件單元工作過過程中會經(jīng)經(jīng)受極其惡惡劣而嚴酷酷的環(huán)境條條件的評10分，環(huán)環(huán)境條件最最好的評1分。評分分配法法評分分配法法原理評分分配法法分配步驟確定系統(tǒng)的的基本可靠靠性指標，，對系統(tǒng)進進行分析，，確定評分分因素。確定該系統(tǒng)統(tǒng)中“貨架架”產(chǎn)品或或已單獨給給定可靠性性指標的產(chǎn)產(chǎn)品。聘請評分專專家，專家家人數(shù)不宜宜過少（至至少5人））。產(chǎn)品設計人人員向評分分專家介紹紹產(chǎn)品及其其組成部分分的構成、、工作原理理、功能流流程、任務務時間、工工作環(huán)境條條件、研制制生產(chǎn)水平平等情況；；或?qū)＜彝ㄍㄟ^查閱相相關技術文文件獲得相相關信息。。評分分配法法分配步驟評分。首先先由專家按按照評分原原則給各單單元打分，，填寫評分分表格。再再由負責可可靠性分配配的人員，，將各專家家對產(chǎn)品的的各項評分分總和，即即每個單元元的4個因因素評分為為各專家評評分的平均均值，填寫寫表格。按公式分配配各單元可可靠性指標標。評分分配法法評分分配法法舉例某飛機共由由18個分分系統(tǒng)組成成，其中五五個分系統(tǒng)統(tǒng)是已使用用過的成件件并已知其其MFHBF，見下下表。規(guī)定定飛機的可可靠性指標標MFHBF=2.9(飛行行小時)。。試用評分分分配法對對其余13個分系統(tǒng)統(tǒng)進行分配配。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評分分配法法評分分配法法舉例分系統(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比例組合法法比例組合法法原理一個新設計計的系統(tǒng)與與老的系統(tǒng)統(tǒng)非常相似似，也就是是組成系統(tǒng)統(tǒng)的各單元元類型相同同。對這個新系系統(tǒng)只是提提出新的可可靠性要求求?？梢愿鶕?jù)老老系統(tǒng)中各各單元的故故障率，按按新系統(tǒng)可可靠性的要要求，給新新系統(tǒng)的各各單元分配配故障率。。如果有老系系統(tǒng)中各分分系統(tǒng)故障障數(shù)占系統(tǒng)統(tǒng)故障數(shù)百百分比的統(tǒng)統(tǒng)計資料，，可以按下下式進行分分配比例組合法法比例組合法法舉例一一個液壓動動力系統(tǒng)，，原故障率率為256.0×10-6/h，改進進設計要求求故障率為為200.0×10-6/h，試把把這指標分分配給各分分系統(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比例組合法法比例組合法法舉例二要求設計一一種飛機，，在5h的的飛行任務務時間內(nèi)可可靠度為0.9。根根據(jù)這種類類型飛機各各分系統(tǒng)故故障百分比比的統(tǒng)計資資料，將指指標分配給給各分系統(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考慮重要度度和復雜度度分配法重要度和復復雜度概念念示例說明明考慮重要度度和復雜度度分配法重要度關系系分析考慮重要度度和復雜度度分配法復雜度關系系分析考慮重要度度和復雜度度分配法綜合考慮重重要度和復復雜度分配配分配給第i個分系統(tǒng)統(tǒng)(第j個個設備)的的可靠性指指標與該分分系統(tǒng)的重重要度成正正比，與它它的復雜度度成反比。?？紤]慮重重要要度度和和復復雜雜度度分分配配法法考慮慮重重要要度度和和復復雜雜度度分分配配法法舉舉例例某機機載載電電子子設設備備要要求求工工作作12h的的可可靠靠度度0.923，，這這臺臺設設備備的的各各分分系系統(tǒng)統(tǒng)(設設備備)的的有有關關數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)見見下下表表，，試試對對各各分分系系統(tǒng)統(tǒng)(設設備備)進進行行可可靠靠度度分分配配。。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考慮慮重重要要度度和和復復雜雜度度分分配配法法考慮慮重重要要度度和和復復雜雜度度分分配配法法舉舉例例計算算結結果果余度度系系統(tǒng)統(tǒng)的的比比例例組組合合法法可可靠靠性性分分配配方法法說說明明常規(guī)規(guī)的的比比例例組組合合法法只只適適用用于于基基本本可可靠靠性性指指標標的的分分配配，，即即只只適適用用于于串串聯(lián)聯(lián)模模型型。。對于于簡簡單單的的冗冗余余系系統(tǒng)統(tǒng)來來說說，，可可采采用用的的分分配配方方法法有有：：考考慮慮重重要要度度、、復復雜雜度度的的分分配配法法；；拉拉格格朗朗日日乘乘數(shù)數(shù)法法；；動動態(tài)態(tài)規(guī)規(guī)劃劃法法；；直直接接尋尋查查法法等等。。這些些方方法法多多是是從從數(shù)數(shù)學學優(yōu)優(yōu)化化的的角角度度并并考考慮慮某某些些約約束束條條件件來來研研究究系系統(tǒng)統(tǒng)的的冗冗余余問問題題，，在在工工程程上上往往往往不不是是簡簡易易可可行行的的，，而而且且不不能能應應用用于于含含有有冷冷貯貯備備等等多多種種模模型型的的情情況況。。下面面介介紹紹如如何何把把比比例例組組合合法法應應用用于于含含有有串串、、并并、、旁旁聯(lián)聯(lián)等等混混和和模模型型的的方方法法。。余度度系系統(tǒng)統(tǒng)的的比比例例組組合合法法可可靠靠性性分分配配可靠靠性性分分配配原原理理新系系統(tǒng)統(tǒng)各各組組成成單單元元故故障障率率的的分分配配值值與與老老系系統(tǒng)統(tǒng)相相似似單單元元的的故故障障率率之之比比值值相相等等系統(tǒng)統(tǒng)各各組組成成單單元元的的壽壽命命服服從從指指數(shù)數(shù)分分布布余度度系系統(tǒng)統(tǒng)的的比比例例組組合合法法可可靠靠性性分分配配分配配舉舉例例某系系統(tǒng)統(tǒng)由由A、、B、、C、、D、、E5個個單單元元組組成成，，如如下下圖圖所所示示，，由由相相似似系系統(tǒng)統(tǒng)可可得得各各單單元元故故障障率率如如圖圖中中所所示示，，若若要要求求的的系系統(tǒng)統(tǒng)可可靠靠度度為為0.9(在在任任務務時時間間內(nèi)內(nèi))，，試試將將此此指指標標分分配配給給各各單單元元。。余度系系統(tǒng)的的比例例組合合法可可靠性性分配配分配舉舉例計算結結果Kt=14.78可靠性性分配配注意意事項項可靠性性分配配應在在研制制階段段早期期即開開始進進行使設計計人員員盡早早明確確其設設計要要求，，研究究實現(xiàn)現(xiàn)這個個要求求的可可能性性。為外購購件及及外協(xié)協(xié)件提提出可可靠性性指標標提供供初步步依據(jù)據(jù)。根據(jù)所所分配配的可可靠性性要求求估算算所須須人力力和資資源等等管理理信息息。可靠性性分配配注意意事項項可靠性性分配配應反反復多多次進進行在方案案論證證和初初步設設計工工作中中，分分配是是較粗粗略的的，經(jīng)經(jīng)粗略略分配配后，，應與與經(jīng)驗驗數(shù)據(jù)據(jù)進行行比較較、權權衡。。與不依依賴于于最初初分配配的可可靠性性預測測結果果相比比較，，確定定分