可靠性作业-侯海彬

1、长沙理工大学硕士论文 题 目：对Reliasoft及Weiball+的了解 作 者： 侯海彬 指导老师： 蒋仁言教授 专 业： 交通运输工程 时 间： 二一六年九月 摘 要随着航空、航天、船舶、核工业、电子、机械、汽车、通讯、铁路、石油、石化、电力、钢铁等行业的高速发展，可靠性已成为相关行业的产品质量、安全和生产保障等指标的重要参考依据。可靠性是指产品在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的能力，狭义的“可靠性”是产品在使用期间没有发生故障的性质，从广义上讲，“可靠性”是指使用者对产品的满意程度或对企业的信赖程度。本文对已经成为可靠性分析领域的工业标准的可靠性软件产品Reliasoft及其

2、寿命数据分析软件Weibull+进行了一定的了解。通过对其相关内容及运用的学习，进一步加深对可靠性及国际质量控制的认识。关键词：可靠性； Reliasoft ；Weibull+ AbstractWith the rapid development of aviation, aerospace, shipbuilding, nuclear industry, electronics,machinery, automobile, communication, railway, petroleum, petrochemical, electric power, iron and steel and

3、other industries,reliability has become an important reference for the quality of products, safety and production security and other indicators of the relevant industry.Reliability refers to the ability of the product to complete the specified function within the prescribed time under specified cond

4、itions.Narrow sense of "reliability" is the property of products during using without the occurrence of failure.In a broad sense, "reliability" refers to the degree to which users are satisfied with the product or the degree of confidence in the enterprise.In this paper,we have l

5、earned about the reliability software product "Reliasoft" and its service life date analysis software "Weibull+" which has become an industry standard in the field of reliability analysis.Through the learning of related content and the use , to further deepen the understanding of

6、 reliability and international quality control.Key words: reliability ； Reliasoft ； Weibull+ 1. 引言对于学习“汽车可靠性工程”来说，广泛摄取可靠性的相关知识及熟悉软件运用是非常有必要的。国际专业可靠性工程服务企业Reliasoft公司所开发的Reliasoft可靠性软件产品及寿命数据分析软件(Weibull分析) Weibull+在实际生产中运用十分广泛，这些软件产品由于结合了先进的可靠性工程理论和分析方法，且操作简便，受到使用者的广泛好评，也是需要我们重点了解的对象之一。本文利用在网上搜集可靠性的

7、概念、发展趋势和两个软件的相关使用方式及用途进行了整理和归纳，方便读者对可靠性的概念有基本的了解。2. 可靠性相关概念及发展趋势2.1 可靠性的概念 可靠性是指产品在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的能力。这里的产品可以泛指任何系统、设备和元器件。产品可靠性定义的要素是三个“规定”：“规定条件”、“规定时间”和“规定功能”。 “规定条件”包括使用时的环境条件和工作条件；例如同一型号的汽车在高速公路和在崎岖的山路上行驶，其可靠性的表现就不大一样，要谈论产品的可靠性必须指明规定的条件是什么。 “规定时间”是指产品规定了的任务时间；随着产品任务时间的增加，产品出现故障的概率将增加，而产品的可

8、靠性将是下降的。因此，谈论产品的可靠性离不开规定的任务时间。例如，一辆汽车在在刚刚开出厂子，和用了5年后相比，它出故障的概率显然大了很多。 “规定功能”是指产品规定了的必须具备的功能及其技术指标。所要求产品功能的多少和其技术指标的高低，直接影响到产品可靠性指标的高低。例如，电风扇的主要功能有转叶，摇头，定时，那么规定的功能是三者都要，还是仅需要转叶能转能够吹风，所得出的可靠性指标是大不一样的。 可靠性是指在预期寿命期中一项产品功能连续性和重复性的能力。如同安全一样，可靠性只有在一项产品频频失效的经历中才被认识。也如同安全一样，这项特性不可能在采购或运送时被检查出来。因此，需要制造者承担产品可靠

9、性这一责任。因为，没有可靠性的产品，一旦消费者使用时造成不幸，将影响制造商的质量信誉。 简单的说，狭义的“可靠性”是产品在使用期间没有发生故障的性质。例如一次性注射器，在使用的时间内没有发生故障，就认为是可靠的；再如某些一旦发生故障就不能再次使用的产品，日光灯管就是这类型的产品，一般损坏了只能更换新的。 从广义上讲，“可靠性”是指使用者对产品的满意程度或对企业的信赖程度。而这种满意程度或信赖程度是从主观上来判定的。为了对产品可靠性做出具体和定量的判断，可将产品可靠性可以定义为在规定的条件下和规定的时间内，元器件（产品）、设备或者系统稳定完成功能的程度或性质。例如，汽车在使用过程中，当某个零件发

10、生了故障，经过修理后仍然能够继续驾驶。 产品实际使用的可靠性叫做工作可靠性。工作可靠性又可分为固有可靠性和使用可靠性。固有可靠性是产品设计制造者必须确立的可靠性，即按照可靠性规划，从原材料和零部件的选用，经过设计、制造、试验，直到产品出产的各个阶段所确立的可靠性。使用可靠性是指已生产的产品，经过包装、运输、储存、安装、使用、维修等因素影响的可靠性。2. 2可靠性的发展趋势 随机可靠性、模糊可靠性、非概率可靠性均用来处理工程中的不确定现象, 它们有着各自的适用条件和应用范围。 模糊可靠性理论包含了传统可靠性。理论, 后者是前者的基础。 模糊可靠性理论应用在系统中有不容忽视的模糊现象(信息)时,

11、是对传统可靠性理论的丰富和发展。 而非概率可靠性理论为小样本、贫信息情况下进行结构的可靠度分析提供了可能, 是对可靠性理论的有益补充。 如今, 可靠性理论与优化理论结合的可靠性优化技术已成功地应用在结构和产品的设计之中, 并产生了明显的经济和社会效益。 可以预言, 随着科技的进步和社会的发展, 结构可靠性理论必将有着广阔的发展前景【1】。3. 对Reliasoft的认识 Reliasoft公司成立于1992年，是国际质量与可靠性工程领域的专业机构和领军企业，Reliasoft在欧洲、南美洲、中国、新加坡、印度、中东等国家和地区设有分支机构，位于美国亚利桑那州的可靠性工程研发中心是全球最出色的可

12、靠性领域技术中心之一。Reliasoft的产品和服务均结合了最先进的可靠性理论和实用工具，涉及可靠性工程的各个领域，能够满足企业在产品质量与可靠性分析方面的需要。客户遍及航空、航天、船舶、核工业、电子、机械、汽车、通讯、铁路、石油、石化、电力、钢铁等行业。 Reliasoft（中国）有限公司提供面向多个行业的可靠性工程解决方案，可以满足客户面向可靠性工程应用的各种需求，包括可靠性培训服务、企业级系统解决方案设计以及专业咨询等等。Reliasoft的可靠性分析软件集成了可靠性技术的最新研发成果，已经成为工业界、科学界广泛认可的可靠性分析标准平台。 瑞蓝的可靠性软件结合了先进的可靠性工程理论 和分

13、析方法，且操作简便，受到使用者的广泛好 评。先进的理论基础不仅来源于工业和学术领域 的发展，也与瑞蓝研发团队的努力工作密不可 分，拥有多位可靠性理论研究方面的顶级专家。4. 对Weibull+的认识4.1 Weibull+概况 Weibull+ 是全球数千家公司可靠性和寿命数据 分析(Weibull分析)的标准。多个寿命分布(包括 Weibull分布的所有形式)、清晰精确的界面支持可靠性工程分析工作。 完全重新设计的Weibull+ 7.0版本,集成了许多全 新的和增强的功能，包括大幅度改善的用户界面、 扩展的返修分析工具、集成的可靠性框图、递归数据分析以及更多的功能。4.2 Weibull+

14、功能 a.标准寿命数据分析的所有选项； b.一键计算和绘图； C.一系列完整的相关分析 ； d.返修分析，退化分析，可靠性框图 ； 递归数据分析、非参数寿命数据分析、风险分析和概 率设计、SimuMatic等 e.其它工具和向导。电子表格、报告向导、快速统计参考、可靠性测试设 计、比较检验等；事件日志界面、非线性方程求根器、数据导入、与其它软件的集成等。4.3 Weibull+应用实例：基于 weibull + + 的变压器寿命评估【2】对国内一台 120 000 kVA 的变压器寿命进行评估。具体参数如下。散热方式: ONAF; 额定电流: 943 A;空载损耗: 58 5 kW;负载损耗:

15、 294 kW;相对环境的最大温升: 热点温度: 53 9，绕组：65;油时间常数: 6 8 小时。4.3.1忽略负载及环境温度的增长对变压器的寿命损失进行仿真，仿真结果如图 1 所示。图 1变压器绝缘寿命损失由图 1可得知，当变压器达到其绝缘寿命的终点180 000 h 时，其使用时间大约为 270000 h。重复模拟 50 次，得到变压器的实际运行寿命在 252 000 288 000 h 之间变化，利用 weibull + + 软件统计绝缘寿命的分布得到其满足正态分布，均值为 267 856 h，标准方差为 5 964 2 h。如图 2所示。图 2基于weibull + + 软件变压器运

16、行寿命分布图4.3.2 考虑负载及环境温度的增长 设负载系数平均每年增加 0 001，环境温度平均每年增加 0 1 °C。再次对变压器的寿命损失进行仿真，其仿真结果如图 3 所示。图 3变压器绝缘寿命损失由图 3可得知，当变压器达到其绝缘寿命的终点180 000 h 时，其使用时间大约为 210 000 h。重复模拟 50 次，得到变压器的实际运行寿命在 191 000 229 000 h 之间变化，利用 weibull + + 软件统计得到此时变压器寿命分布图如图 4 所示，变压器实际寿命均值为 209 658 h，标准方差为6 5234 h。图 4 基于 weibull + + 软件考虑负载及环境温度增加时变压器寿命分布图因此，可以看出，由于负载及环境温度的增长，变压器寿命缩短了大约 60 000 h。4.3.3只考虑环境温度的增长如果只考虑环境温度的增长，即H = A + A + TO + H( 3)其中，A 为环境温度的增加。设 = ( 考虑温升后的变压器寿命损失 未考虑温升的变压器寿命损失) / 未考虑温升的变压器寿命损失× 100%那么， 与环境温度增加的关系图如图 5所示。图 8环境温度对变压器寿命的影响由图