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(shù)學(xué)習(xí)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(yù)計(jì)的關(guān)系可靠性分配程序可靠性分配的原理與準(zhǔn)則可靠性分配方法可靠性分配的注意事項(xiàng)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(shè)計(jì)任務(wù)書(或合同)中規(guī)定的可靠性指標(biāo)，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(shè)備和元器件?？煽啃苑峙淠康?、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(jí)設(shè)計(jì)人員明確其可靠性設(shè)計(jì)要求，根據(jù)要求估計(jì)所需的人力、時(shí)間和資源，并研究實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求的可能性及辦法。如同性能指標(biāo)一樣，是設(shè)計(jì)人員在可靠性方面的一個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)。可靠性分配目的、用途與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(wù)可靠性分配特點(diǎn)這兩者有時(shí)是相互矛盾的，提高產(chǎn)品的任務(wù)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(shí)，要兩者之間的符合權(quán)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(yù)計(jì)的關(guān)系可靠性分配與可靠性預(yù)計(jì)的關(guān)系可靠性分配結(jié)果是可靠性預(yù)計(jì)的依據(jù)和目標(biāo)，可靠性預(yù)計(jì)相對(duì)結(jié)果是可靠性分配與指標(biāo)調(diào)整的基礎(chǔ)。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(biāo)要求分析系統(tǒng)特點(diǎn)選取分配方法（同一系統(tǒng)可選多種方法）準(zhǔn)備輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠性分配驗(yàn)算可靠性指標(biāo)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(duì)于簡(jiǎn)單串聯(lián)系統(tǒng)而言，上式就轉(zhuǎn)換為如果對(duì)分配沒(méi)有任何約束條件，則上兩式可以有無(wú)數(shù)個(gè)解，有約束條件，也可能有多個(gè)解。因此，可靠性分配的關(guān)鍵在于要確定一個(gè)方法，通過(guò)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?zhǔn)則分配準(zhǔn)則可靠性分配的要求值應(yīng)是成熟期的規(guī)定值。為了減少分配的反復(fù)次數(shù)，并考慮到分配中存在忽略不計(jì)的其他因素項(xiàng)目，因此可靠性分配時(shí)應(yīng)該留出15%~20%的余量。某些非電子組件故障率很低時(shí)，可以不直接參加可靠性分配，而歸并在其他因素項(xiàng)目中一并考慮。進(jìn)行可靠性指標(biāo)分配時(shí)，應(yīng)保證基本可靠性指標(biāo)分配值與任務(wù)可靠性指標(biāo)分配值的協(xié)調(diào)，使系統(tǒng)的基本可靠性和任務(wù)可靠性指標(biāo)同時(shí)得到滿足?？煽啃苑峙鋺?yīng)在研制階段早期即開始進(jìn)行。根據(jù)不同研制階段，選定分配方法進(jìn)行分配?？煽啃苑峙涞臏?zhǔn)則分配準(zhǔn)則對(duì)于復(fù)雜度高的分系統(tǒng)、設(shè)備等，應(yīng)分配較低的可靠性指標(biāo)，因?yàn)楫a(chǎn)品越復(fù)雜，其組成單元就越多，要達(dá)到高可靠性就越困難并且更為費(fèi)錢。對(duì)于技術(shù)上不成熟的產(chǎn)品，分配較低的可靠性指標(biāo)。對(duì)于這種產(chǎn)品提出高可靠性要求會(huì)延長(zhǎng)研制時(shí)間，增加研制費(fèi)用。對(duì)于處于惡劣環(huán)境條件下工作的產(chǎn)品，應(yīng)分配較低的可靠性指標(biāo)，因?yàn)閻毫拥沫h(huán)境會(huì)增加產(chǎn)品的故障率。當(dāng)把可靠度作為分配參數(shù)時(shí)，對(duì)于需要長(zhǎng)期工作的產(chǎn)品，分配較低的可靠性指標(biāo)，因?yàn)楫a(chǎn)品的可靠性隨著工作時(shí)間的增加而降低?？煽啃苑峙涞牡臏?zhǔn)則分配準(zhǔn)則對(duì)于重要度高高的產(chǎn)品，應(yīng)應(yīng)分配較高的的可靠性指標(biāo)標(biāo)，因?yàn)橹匾雀叩漠a(chǎn)品品的故障會(huì)影影響人身安全全或任務(wù)的完完成。分配時(shí)還應(yīng)結(jié)結(jié)合維修性、、保障性，如如可達(dá)性差的的產(chǎn)品，分配配較高的可靠靠性指標(biāo)，以以實(shí)現(xiàn)較好的的綜合效能等等。對(duì)于已有可可靠性指標(biāo)標(biāo)、貨架產(chǎn)產(chǎn)品，不再再進(jìn)行可靠靠性分配，，同時(shí)，在在進(jìn)行可靠靠性分配時(shí)時(shí)，要從總總指標(biāo)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(wú)約束分配配法等分配法評(píng)分分配法法比例組合法法考慮重要度度和復(fù)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(dòng)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(gè)個(gè)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(biāo)標(biāo)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(biāo)。評(píng)分分配法法評(píng)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(guò)過(guò)有經(jīng)驗(yàn)的的設(shè)計(jì)人員員或?qū)＜覍?duì)對(duì)影響可靠靠性的幾種種因素評(píng)分分，對(duì)評(píng)分分進(jìn)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(duì)比值值，根據(jù)評(píng)評(píng)分情況給給每個(gè)分系系統(tǒng)或設(shè)備備分配可靠靠性指標(biāo)。。評(píng)分分配法法評(píng)分因素復(fù)雜度，技技術(shù)發(fā)展水水平，工作作時(shí)間，環(huán)環(huán)境條件評(píng)分原則復(fù)雜度最復(fù)雜的評(píng)評(píng)10分，，最簡(jiǎn)單的的評(píng)1分。。技術(shù)發(fā)展水水平水平最低的的評(píng)10分分，水平最最高的評(píng)1分。工作時(shí)間單元工作時(shí)時(shí)間最長(zhǎng)的的評(píng)10分分，最短的的評(píng)1分。。環(huán)境條件單元工作過(guò)過(guò)程中會(huì)經(jīng)經(jīng)受極其惡惡劣而嚴(yán)酷酷的環(huán)境條條件的評(píng)10分，環(huán)環(huán)境條件最最好的評(píng)1分。評(píng)分分配法法評(píng)分分配法法原理評(píng)分分配法法分配步驟確定系統(tǒng)的的基本可靠靠性指標(biāo)，，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)行分析，，確定評(píng)分分因素。確定該系統(tǒng)統(tǒng)中“貨架架”產(chǎn)品或或已單獨(dú)給給定可靠性性指標(biāo)的產(chǎn)產(chǎn)品。聘請(qǐng)?jiān)u分專專家，專家家人數(shù)不宜宜過(guò)少（至至少5人））。產(chǎn)品設(shè)計(jì)人人員向評(píng)分分專家介紹紹產(chǎn)品及其其組成部分分的構(gòu)成、、工作原理理、功能流流程、任務(wù)務(wù)時(shí)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^(guò)查閱相相關(guān)技術(shù)文文件獲得相相關(guān)信息。。評(píng)分分配法法分配步驟評(píng)分。首先先由專家按按照評(píng)分原原則給各單單元打分，，填寫評(píng)分分表格。再再由負(fù)責(zé)可可靠性分配配的人員，，將各專家家對(duì)產(chǎn)品的的各項(xiàng)評(píng)分分總和，即即每個(gè)單元元的4個(gè)因因素評(píng)分為為各專家評(píng)評(píng)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(biāo)標(biāo)。評(píng)分分配法法評(píng)分分配法法舉例某飛機(jī)共由由18個(gè)分分系統(tǒng)組成成，其中五五個(gè)分系統(tǒng)統(tǒng)是已使用用過(guò)的成件件并已知其其MFHBF，見下下表。規(guī)定定飛機(jī)的可可靠性指標(biāo)標(biāo)MFHBF=2.9(飛行行小時(shí))。。試用評(píng)分分分配法對(duì)對(duì)其余13個(gè)分系統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)行分配配。分系統(tǒng)名稱已知的MFHBF發(fā)動(dòng)機(jī)50前緣襟懵80應(yīng)急系統(tǒng)500飛控系統(tǒng)142彈射救生系統(tǒng)280總計(jì)22．166評(píng)分分配法法評(píng)分分配法法舉例分系統(tǒng)名稱復(fù)雜度技術(shù)水平工作時(shí)間環(huán)境條件各單元評(píng)分?jǐn)?shù)各單元評(píng)分系數(shù)分配給各單元的MFHBF結(jié)構(gòu)8410412800．127626.15動(dòng)力裝置811086400．063852.30發(fā)動(dòng)機(jī)接口32841920．0191174.71燃油系統(tǒng)521088000．079741.87液壓系統(tǒng)52875600．055859.80前輪結(jié)構(gòu)45834800．047869.81………….…………航空電子978735280．35169.49其他25552500．0249134.02總計(jì)100341.03.337比例組合法法比例組合法法原理一個(gè)新設(shè)計(jì)計(jì)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(duì)這個(gè)新系系統(tǒng)只是提提出新的可可靠性要求求。可以根據(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(jì)資料，，可以按下下式進(jìn)行分分配比例組合法法比例組合法法舉例一一個(gè)液壓動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，，原故障率率為256.0×10-6/h，改進(jìn)進(jìn)設(shè)計(jì)要求求故障率為為200.0×10-6/h，試把把這指標(biāo)分分配給各分分系統(tǒng)。序號(hào)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(dǎo)管3.02.310啟動(dòng)器67.052.0總計(jì)(系統(tǒng))256.0199.6比例組合法法比例組合法法舉例二要求設(shè)計(jì)一一種飛機(jī)，，在5h的的飛行任務(wù)務(wù)時(shí)間內(nèi)可可靠度為0.9。根根據(jù)這種類類型飛機(jī)各各分系統(tǒng)故故障百分比比的統(tǒng)計(jì)資資料，將指指標(biāo)分配給給各分系統(tǒng)統(tǒng)。序號(hào)分系統(tǒng)名稱按歷史資料占飛機(jī)故障數(shù)的百分比新飛機(jī)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(biāo)1機(jī)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(dòng)力裝置26.00.0054790.9930……………13通訊、導(dǎo)航5.00.0010540.994714其他各項(xiàng)5.00.0010540.9947總計(jì)100.00.021072≈0.90考慮重要度度和復(fù)雜度度分配法重要度和復(fù)復(fù)雜度概念念示例說(shuō)明明考慮重要度度和復(fù)雜度度分配法重要度關(guān)系系分析考慮重要度度和復(fù)雜度度分配法復(fù)雜度關(guān)系系分析考慮重要度度和復(fù)雜度度分配法綜合考慮重重要度和復(fù)復(fù)雜度分配配分配給第i個(gè)分系統(tǒng)統(tǒng)(第j個(gè)個(gè)設(shè)備)的的可靠性指指標(biāo)與該分分系統(tǒng)的重重要度成正正比，與它它的復(fù)雜度度成反比。?？紤]慮重重要要度度和和復(fù)復(fù)雜雜度度分分配配法法考慮慮重重要要度度和和復(fù)復(fù)雜雜度度分分配配法法舉舉例例某機(jī)機(jī)載載電電子子設(shè)設(shè)備備要要求求工工作作12h的的可可靠靠度度0.923，，這這臺(tái)臺(tái)設(shè)設(shè)備備的的各各分分系系統(tǒng)統(tǒng)(設(shè)設(shè)備備)的的有有關(guān)關(guān)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)見見下下表表，，試試對(duì)對(duì)各各分分系系統(tǒng)統(tǒng)(設(shè)設(shè)備備)進(jìn)進(jìn)行行可可靠靠度度分分配配。。序號(hào)分系統(tǒng)(設(shè)備)名稱分系統(tǒng)構(gòu)成部件數(shù)工作時(shí)間重要度1發(fā)動(dòng)機(jī)10212.01.02接收機(jī)9112.01.03起飛用自動(dòng)裝置953.00.34控制設(shè)備24212.01.05電源4012.01.0共計(jì)570考慮慮重重要要度度和和復(fù)復(fù)雜雜度度分分配配法法考慮慮重重要要度度和和復(fù)復(fù)雜雜度度分分配配法法舉舉例例計(jì)算算結(jié)結(jié)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(shuō)說(shuō)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(biāo)標(biāo)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(duì)于于簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的的冗冗余余系系統(tǒng)統(tǒng)來(lái)來(lái)說(shuō)說(shuō)，，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(fù)復(fù)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(dòng)動(dòng)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(xué)學(xué)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(lái)來(lái)研研究究系系統(tǒng)統(tǒng)的的冗冗余余問(wèn)問(wèn)題題，，在在工工程程上上往往往往不不是是簡(jiǎn)簡(jiǎn)易易可可行行的的，，而而且且不不能能應(yīng)應(yīng)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(yīng)應(yīng)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(gè)個(gè)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(wù)務(wù)時(shí)時(shí)間間內(nèi)內(nèi))，，試試將將此此指指標(biāo)標(biāo)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(jì)算結(jié)結(jié)果Kt=14.78可靠性性分配配注意意事項(xiàng)項(xiàng)可靠性性分配配應(yīng)在在研制制階段段早期期即開開始進(jìn)進(jìn)行使設(shè)計(jì)計(jì)人員員盡早早明確確其設(shè)設(shè)計(jì)要要求，，研究究實(shí)現(xiàn)現(xiàn)這個(gè)個(gè)要求求的可可能性性。為外購(gòu)購(gòu)件及及外協(xié)協(xié)件提提出可可靠性性指標(biāo)標(biāo)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?？煽啃孕苑峙渑渥⒁庖馐马?xiàng)項(xiàng)可靠性性分配配應(yīng)反反復(fù)多多次進(jìn)進(jìn)行在方案案論證證和初初步設(shè)設(shè)計(jì)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(yīng)與與經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)行行比較較、權(quán)權(quán)衡。。與不依依賴于于最初初分配配的可可靠性性預(yù)測(cè)測(cè)結(jié)果果相比比較，，確定定分