可靠性工程可靠性分配

可靠性工程专题——可靠性分配现代航天企业制造信息化技术学习内容可靠性分配目的、用途与分类可靠性分配与可靠性预计的关系可靠性分配程序可靠性分配的原理与准则可靠性分配方法可靠性分配的注意事项可靠性分配概念可靠性分配概念系统可靠性分配就是将使用方提出的，在系统设计任务书(或合同)中规定的可靠性指标，从上而下，由大到小，以整体到局部，逐步分解，分配到各分系统，设备和元器件。可靠性分配目的、用途与分类可靠性分配目的与用途可靠性分配的目的是使各级设计人员明确其可靠性设计要求，根据要求估计所需的人力、时间和资源，并研究实现这个要求的可能性及办法。如同性能指标一样，是设计人员在可靠性方面的一个设计目标。可靠性分配目的、用途与分类可靠性分配的分类可靠性分配包括基本可靠性分配任务可靠性分配特点这两者有时是相互矛盾的，提高产品的任务可靠性，可能合降低是基本可靠性，反之亦然。在可靠性分配时，要两者之间的符合权衡，或采取其他不相互影响的措施。返回可靠性分配与可靠性预计的关系可靠性分配与可靠性预计的关系可靠性分配结果是可靠性预计的依据和目标，可靠性预计相对结果是可靠性分配与指标调整的基础。返回返回可靠性分配程序可靠性分配程序明确系统可靠性参数指标要求分析系统特点选取分配方法（同一系统可选多种方法）准备输入数据进行可靠性分配验算可靠性指标要求可靠性分配的原理可靠性分配的原理系统可靠性分配是求解下面的基本不等式对于简单串联系统而言，上式就转换为如果对分配没有任何约束条件，则上两式可以有无数个解，有约束条件，也可能有多个解。因此，可靠性分配的关键在于要确定一个方法，通过它能得到合理的可靠性分配值的唯一解或有限数量解。可靠性分配的准则分配准则可靠性分配的要求值应是成熟期的规定值。为了减少分配的反复次数，并考虑到分配中存在忽略不计的其他因素项目，因此可靠性分配时应该留出15%~20%的余量。某些非电子组件故障率很低时，可以不直接参加可靠性分配，而归并在其他因素项目中一并考虑。进行可靠性指标分配时，应保证基本可靠性指标分配值与任务可靠性指标分配值的协调，使系统的基本可靠性和任务可靠性指标同时得到满足。可靠性分配应在研制阶段早期即开始进行。根据不同研制阶段，选定分配方法进行分配。可靠性分配的准则分配准则对于复杂度高的分系统、设备等，应分配较低的可靠性指标，因为产品越复杂，其组成单元就越多，要达到高可靠性就越困难并且更为费钱。对于技术上不成熟的产品，分配较低的可靠性指标。对于这种产品提出高可靠性要求会延长研制时间，增加研制费用。对于处于恶劣环境条件下工作的产品，应分配较低的可靠性指标，因为恶劣的环境会增加产品的故障率。当把可靠度作为分配参数时，对于需要长期工作的产品，分配较低的可靠性指标，因为产品的可靠性随着工作时间的增加而降低。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。对于已有可可靠性指标标、货架产产品，不再再进行可靠靠性分配，，同时，在在进行可靠靠性分配时时，要从总总指标中剔剔除这些单单元的可靠靠性值。返回可靠性分配配方法可靠性分配配方法无约束分配配法等分配法评分分配法法比例组合法法考虑重要度度和复杂度度的分配方方法余度系统的的比例组合合法可靠性性分配可靠度的再再分配法有约束分配配法拉格朗日乘乘数法动态规划法法直接寻查法法等分配法等分配法的的原理串联系统中中各单元的的可靠性水水平相同等分配法等分配法举举例某型抗荷服服是由衣面面、胶囊、、接链三个个部分串联联组成。若若要求该抗抗荷服的可可靠度指标标为0.9987，，试用等分分配法确定定衣面、胶胶囊、拉链链的可靠度度指标。评分分配法法评分分配法法含义在可靠性数数据非常缺缺乏的情况况下，通过过有经验的的设计人员员或专家对对影响可靠靠性的几种种因素评分分，对评分分进行综合合分析而获获得各单元元产品之间间的可靠性性相对比值值，根据评评分情况给给每个分系系统或设备备分配可靠靠性指标。。评分分配法法评分因素复杂度，技技术发展水水平，工作作时间，环环境条件评分原则复杂度最复杂的评评10分，，最简单的的评1分。。技术发展水水平水平最低的的评10分分，水平最最高的评1分。工作时间单元工作时时间最长的的评10分分，最短的的评1分。。环境条件单元工作过过程中会经经受极其恶恶劣而严酷酷的环境条条件的评10分，环环境条件最最好的评1分。评分分配法法评分分配法法原理评分分配法法分配步骤确定系统的的基本可靠靠性指标，，对系统进进行分析，，确定评分分因素。确定该系统统中“货架架”产品或或已单独给给定可靠性性指标的产产品。聘请评分专专家，专家家人数不宜宜过少（至至少5人））。产品设计人人员向评分分专家介绍绍产品及其其组成部分分的构成、、工作原理理、功能流流程、任务务时间、工工作环境条条件、研制制生产水平平等情况；；或专家通通过查阅相相关技术文文件获得相相关信息。。评分分配法法分配步骤评分。首先先由专家按按照评分原原则给各单单元打分，，填写评分分表格。再再由负责可可靠性分配配的人员，，将各专家家对产品的的各项评分分总和，即即每个单元元的4个因因素评分为为各专家评评分的平均均值，填写写表格。按公式分配配各单元可可靠性指标标。评分分配法法评分分配法法举例某飞机共由由18个分分系统组成成，其中五五个分系统统是已使用用过的成件件并已知其其MFHBF，见下下表。规定定飞机的可可靠性指标标MFHBF=2.9(飞行行小时)。。试用评分分分配法对对其余13个分系统统进行分配配。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评分分配法法评分分配法法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比例组合法法比例组合法法原理一个新设计计的系统与与老的系统统非常相似似，也就是是组成系统统的各单元元类型相同同。对这个新系系统只是提提出新的可可靠性要求求。可以根据老老系统中各各单元的故故障率，按按新系统可可靠性的要要求，给新新系统的各各单元分配配故障率。。如果有老系系统中各分分系统故障障数占系统统故障数百百分比的统统计资料，，可以按下下式进行分分配比例组合法法比例组合法法举例一一个液压动动力系统，，原故障率率为256.0×10-6/h，改进进设计要求求故障率为为200.0×10-6/h，试把把这指标分分配给各分分系统。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比例组合法法比例组合法法举例二要求设计一一种飞机，，在5h的的飞行任务务时间内可可靠度为0.9。根根据这种类类型飞机各各分系统故故障百分比比的统计资资料，将指指标分配给给各分系统统。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考虑重要度度和复杂度度分配法重要度和复复杂度概念念示例说明明考虑重要度度和复杂度度分配法重要度关系系分析考虑重要度度和复杂度度分配法复杂度关系系分析考虑重要度度和复杂度度分配法综合考虑重重要度和复复杂度分配配分配给第i个分系统统(第j个个设备)的的可靠性指指标与该分分系统的重重要度成正正比，与它它的复杂度度成反比。。考虑虑重重要要度度和和复复杂杂度度分分配配法法考虑虑重重要要度度和和复复杂杂度度分分配配法法举举例例某机机载载电电子子设设备备要要求求工工作作12h的的可可靠靠度度0.923，，这这台台设设备备的的各各分分系系统统(设设备备)的的有有关关数数据据见见下下表表，，试试对对各各分分系系统统(设设备备)进进行行可可靠靠度度分分配配。。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考虑虑重重要要度度和和复复杂杂度度分分配配法法考虑虑重重要要度度和和复复杂杂度度分分配配法法举举例例计算算结结果果余度度系系统统的的比比例例组组合合法法可可靠靠性性分分配配方法法说说明明常规规的的比比例例组组合合法法只只适适用用于于基基本本可可靠靠性性指指标标的的分分配配，，即即只只适适用用于于串串联联模模型型。。对于于简简单单的的冗冗余余系系统统来来说说，，可可采采用用的的分分配配方方法法有有：：考考虑虑重重要要度度、、复复杂杂度度的的分分配配法法；；拉拉格格朗朗日日乘乘数数法法；；动动态态规规划划法法；；直直接接寻寻查查法法等等。。这些些方方法法多多是是从从数数学学优优化化的的角角度度并并考考虑虑某某些些约约束束条条件件来来研研究究系系统统的的冗冗余余问问题题，，在在工工程程上上往往往往不不是是简简易易可可行行的的，，而而且且不不能能应应用用于于含含有有冷冷贮贮备备等等多多种种模模型型的的情情况况。。下面面介介绍绍如如何何把把比比例例组组合合法法应应用用于于含含有有串串、、并并、、旁旁联联等等混混和和模模型型的的方方法法。。余度度系系统统的的比比例例组组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统统各各组组成成单单元元故故障障率率的的分分配配值值与与老老系系统统相相似似单单元元的的故故障障率率之之比比值值相相等等系统统各各组组成成单单元元的的寿寿命命服服从从指指数数分分布布余度度系系统统的的比比例例组组合合法法可可靠靠性性分分配配分配配举举例例某系系统统由由A、、B、、C、、D、、E5个个单单元元组组成成，，如如下下图图所所示示，，由由相相似似系系统统可可得得各各单单元元故故障障率率如如图图中中所所示示，，若若要要求求的的系系统统可可靠靠度度为为0.9(在在任任务务时时间间内内)，，试试将将此此指指标标分分配配给给各各单单元元。。余度系系统的的比例例组合合法可可靠性性分配配分配举举例计算结结果Kt=14.78可靠性性分配配注意意事项项可靠性性分配配应在在研制制阶段段早期期即开开始进进行使设计计人员员尽早早明确确其设设计要要求，，研究究实现现这个个要求求的可可能性性。为外购购件及及外协协件提提出可可靠性性指标标提供供初步步依据据。根据所所分配配的可可靠性性要求求估算算所须须人力力和资资源等等管理理信息息。可靠性性分配配注意意事项项可靠性性分配配应反反复多多次进进行在方案案论证证和初初步设设计工工作中中，分分配是是较粗粗略的的，经经粗略略分配配后，，应与与经验验数据据进行行比较较、权权衡。。与不依依赖于于最初初分配配的可可靠性性预测测结果果相比比较，，确定定分