04可靠性工程-可靠性分配

可靠靠性性工工程程专专题题———可可靠靠性性分分配配现代代航航天天企企业业制制造造信信息息化化技技术术学习习内内容容可靠靠性性分分配配目目的的、、用用途途与与分分类类可靠靠性性分分配配与与可可靠靠性性预预计计的的关关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与与准准则则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项项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统统可可靠靠性性分分配配就就是是将将使使用用方方提提出出的的，，在在系系统统设设计计任任务务书书(或或合合同同)中中规规定定的的可可靠靠性性指指标标，，从从上上而而下下，，由由大大到到小小，，以以整整体体到到局局部部，，逐逐步步分分解解，，分分配配到到各各分分系系统统，，设设备备和和元元器器件件。。可靠靠性性分分配配目目的的、、用用途途与与分分类类可靠靠性性分分配配目目的的与与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级级设设计计人人员员明明确确其其可可靠靠性性设设计计要要求求，，根根据据要要求求估估计计所所需需的的人人力力、、时时间间和和资资源源，，并并研研究究实实现现这这个个要要求求的的可可能能性性及及办办法法。。如同同性性能能指指标标一一样样，，是是设设计计人人员员在在可可靠靠性性方方面面的的一一个个设设计计目目标标。。可靠靠性性分分配配目目的的、、用用途途与与分分类类可靠靠性性分分配配的的分分类类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务务可可靠靠性性分分配配特点点这两两者者有有时时是是相相互互矛矛盾盾的的，，提提高高产产品品的的任任务务可可靠靠性性，，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时时，，要要两两者者之之间间的的符符合合权权衡衡，，或或采采取取其其他他不不相相互互影影响响的的措措施施。。返回回可靠靠性性分分配配与与可可靠靠性性预预计计的的关关系系可靠靠性性分分配配与与可可靠靠性性预预计计的的关关系系可靠靠性性分分配配结结果果是是可可靠靠性性预预计计的的依依据据和和目目标标，，可可靠靠性性预预计计相相对对结结果果是是可可靠靠性性分分配配与与指指标标调调整整的的基基础础。。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确确系系统统可可靠靠性性参参数数指指标标要要求求分析析系系统统特特点点选取取分分配配方方法法（（同同一一系系统统可可选选多多种种方方法法））准备备输输入入数数据据进行行可可靠靠性性分分配配验算算可可靠靠性性指指标标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统统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对于于简简单单串串联联系系统统而而言言，，上上式式就就转转换换为为如果果对对分分配配没没有有任任何何约约束束条条件件，，则则上上两两式式可可以以有有无无数数个个解解，，有有约约束束条条件件，，也也可可能能有有多多个个解解。。因因此此，，可可靠靠性性分分配配的的关关键键在在于于要要确确定定一一个个方方法法，，通通过过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数数量量解解。。可靠性分配的的准则分配准则可靠性分配的的要求值应是是成熟期的规规定值。为了减少分配配的反复次数数，并考虑到到分配中存在在忽略不计的的其他因素项项目，因此可可靠性分配时时应该留出15%~20%的余量。。某些非电子组组件故障率很很低时，可以以不直接参加加可靠性分配配，而归并在在其他因素项项目中一并考考虑。进行可靠性指指标分配时，，应保证基本本可靠性指标标分配值与任任务可靠性指指标分配值的的协调，使系系统的基本可可靠性和任务务可靠性指标标同时得到满满足。可靠性分配应应在研制阶段段早期即开始始进行。根据不同研制制阶段，选定定分配方法进进行分配。可靠性分配的的准则分配准则对于复杂度高高的分系统、、设备等，应应分配较低的的可靠性指标标，因为产品品越复杂，其其组成单元就就越多，要达达到高可靠性性就越困难并并且更为费钱钱。对于技术上不不成熟的产品品，分配较低低的可靠性指指标。对于这这种产品提出出高可靠性要要求会延长研研制时间，增增加研制费用用。对于处于恶劣劣环境条件下下工作的产品品，应分配较较低的可靠性性指标，因为为恶劣的环境境会增加产品品的故障率。。当把可靠度作作为分配参数数时，对于需需要长期工作作的产品，分分配较低的可可靠性指标，，因为产品的的可靠性随着着工作时间的的增加而降低低。可靠性分配的的准则分配准则对于重要度高高的产品，应应分配较高的的可靠性指标标，因为重要要度高的产品品的故障会影影响人身安全全或任务的完完成。分配时还应结结合维修性、、保障性，如如可达性差的的产品，分配配较高的可靠靠性指标，以以实现较好的的综合效能等等。对于已有可靠靠性指标、货货架产品，不不再进行可靠靠性分配，同同时，在进行行可靠性分配配时，要从总总指标中剔除除这些单元的的可靠性值。。返回可靠性分配方方法可靠性分配方方法无约束分配法法等分配法评分分配法比例组合法考虑重要度和和复杂度的分分配方法余度系统的比比例组合法可可靠性分配可靠度的再分分配法有约束分配法法拉格朗日乘数数法动态规划法直接寻查法等分配法等分配法的原原理串联系统中各各单元的可靠靠性水平相同同等分配法等分配法举例例某型抗荷服是是由衣面、胶胶囊、接链三三个部分串联联组成。若要要求该抗荷服服的可靠度指指标为0.9987，试试用等分配法法确定衣面、、胶囊、拉链链的可靠度指指标。评分分配法评分分配法含含义在可靠性数据据非常缺乏的的情况下，通通过有经验的的设计人员或或专家对影响响可靠性的几几种因素评分分，对评分进进行综合分析析而获得各单单元产品之间间的可靠性相相对比值，根根据评分情况况给每个分系系统或设备分分配可靠性指指标。评分分配法评分因素复杂度，技术术发展水平，，工作时间，，环境条件评分原则复杂度最复杂的评10分，最简简单的评1分分。技术发展水平平水平最低的评评10分，水水平最高的评评1分。工作时间单元工作时间间最长的评10分，最短短的评1分。。环境条件单元工作过程程中会经受极极其恶劣而严严酷的环境条条件的评10分，环境条条件最好的评评1分。评分分配法评分分配法原原理评分分配法分配步骤确定系统的基基本可靠性指指标，对系统统进行分析，，确定评分因因素。确定该系统中中“货架”产产品或已单独独给定可靠性性指标的产品品。聘请评分专家家，专家人数数不宜过少（（至少5人））。产品设计人员员向评分专家家介绍产品及及其组成部分分的构成、工工作原理、功功能流程、任任务时间、工工作环境条件件、研制生产产水平等情况况；或专家通通过查阅相关关技术文件获获得相关信息息。评分分配法分配步骤评分。首先由由专家按照评评分原则给各各单元打分，，填写评分表表格。再由负负责可靠性分分配的人员，，将各专家对对产品的各项项评分总和，，即每个单元元的4个因素素评分为各专专家评分的平平均值，填写写表格。按公式分配各各单元可靠性性指标。评分分配法评分分配法举举例某飞机共由18个分系统统组成，其中中五个分系统统是已使用过过的成件并已已知其MFHBF，见下下表。规定飞飞机的可靠性性指标MFHBF=2.9(飞行小小时)。试用用评分分配法法对其余13个分系统进进行分配。分系统名称已知的MFHBF发动机50前缘襟懵80应急系统500飞控系统142弹射救生系统280总计22．166评分分配法评分分配法举举例分系统名称复杂度技术水平工作时间环境条件各单元评分数各单元评分系数分配给各单元的MFHBF结构8410412800．127626.15动力装置811086400．063852.30发动机接口32841920．0191174.71燃油系统521088000．079741.87液压系统52875600．055859.80前轮结构45834800．047869.81………….…………航空电子978735280．35169.49其他25552500．0249134.02总计100341.03.337比例组合法比例组合法原原理一个新设计的的系统与老的的系统非常相相似，也就是是组成系统的的各单元类型型相同。对这个新系统统只是提出新新的可靠性要要求。可以根据老系系统中各单元元的故障率，，按新系统可可靠性的要求求，给新系统统的各单元分分配故障率。。如果有老系统统中各分系统统故障数占系系统故障数百百分比的统计计资料，可以以按下式进行行分配比例组合法比例组合法举举例一一个液压动力力系统，原故故障率为256.0×10-6/h，改进设设计要求故障障率为200.0×10-6/h，试把这这指标分配给给各分系统。。序号分系统名称原故障率(10-6/h)新故障率(10-6/h)1油箱3.02.32拉紧装置1.00.783油泵75.059.0..………8联轴节1.00.789导管3.02.310启动器67.052.0总计(系统)256.0199.6比例组合法比例组合法举举例二要求设计一种种飞机，在5h的飞行任任务时间内可可靠度为0.9。根据这这种类型飞机机各分系统故故障百分比的的统计资料，，将指标分配配给各分系统统。序号分系统名称按历史资料占飞机故障数的百分比新飞机分系统分配的故障率(1/h)分配给分系统的可靠度指标1机身与货舱12.00.0025290.98742起落架7.00.0014750.99273操纵系统5.00.0010540.99474动力装置26.00.0054790.9930……………13通讯、导航5.00.0010540.994714其他各项5.00.0010540.9947总计100.00.021072≈0.90考虑重要度和和复杂度分配配法重要度和复杂杂度概念示例例说明考虑重要度和和复杂度分配配法重要度关系分分析考虑重要度和和复杂度分配配法复杂度关系分分析考虑重要度和和复杂度分配配法综合考虑重要要度和复杂度度分配分配给第i个个分系统(第第j个设备)的可靠性指指标与该分系系统的重要度度成正比，与与它的复杂度度成反比。考虑重要度和和复杂度分配配法考虑重要度和和复杂度分配配法举例某机载电子设设备要求工作作12h的可可靠度0.923，这台台设备的各分分系统(设备备)的有关数数据见下表，，试对各分系系统(设备)进行可靠度度分配。序号分系统(设备)名称分系统构成部件数工作时间重要度1发动机10212.01.02接收机9112.01.03起飞用自动装置953.00.34控制设备24212.01.05电源4012.01.0共计570考虑重要度和和复杂度分配配法考虑重要度和和复杂度分配配法举例计算结果余度系统的比比例组合法可可靠性分配方法说明常规的比例组组合法只适用用于基本可靠靠性指标的分分配，即只适适用于串联模模型。对于简单的冗冗余系统来说说，可采用的的分配方法有有：考虑重要要度、复杂度度的分配法；；拉格朗日乘乘数法；动态态规划法；直直接寻查法等等。这些方法多是是从数学优化化的角度并考考虑某些约束束条件来研究究系统的冗余余问题，在工工程上往往不不是简易可行行的，而且不不能应用于含含有冷贮备等等多种模型的的情况。下面介绍如何何把比例组合合法应用于含含有串、并、、旁联等混和和模型的方法法。余度系统的比比例组合法可可靠性分配可靠性分配原原理新系统各组成成单元故障率率的分配值与与老系统相似似单元的故障障率之比值相相等系统各组成单单元的寿命服服从指数分布布余度系统的比比例组合法可可靠性分配分配举例某系统由A、、B、C、D、E5个个单元组成，，如下图所示示，由相似系系统可得各单单元故障率如如图中所示，，若要求的系系统可靠度为为0.9(在在任务时间内内)，试将此此指标分配给给各单元。余度系统的比比例组合法可可靠性分配分配举例计算