第4章 系统可靠性分配及预计

系统可靠性分配与预计

SystemsReliabilityAllocationandPrediction1可靠性与智能维护-第四章主要内容可靠性要求及确定系统可靠性分配系统可靠性预计2可靠性与智能维护-第四章可靠性要求可靠性要求产品使用方从可靠性角度向承制方(或生产方)提出的研制目标。是进行可靠性设计、分析、制造、试验和验收的依据。只有在透彻地了解这些要求后，才能将可靠性正确地设计、生产到产品中去，并按要求有计划地实施有关的组织、监督、控制及验证工作。3可靠性与智能维护-第四章可靠性要求可靠性要求分类定性要求即用一种非量化的形式来设计、评价和保证产品的可靠性。定量要求规定产品的可靠性参数、指标和相应的验证方法。用定量方法进行设计分析，进行可靠性验证，从而保证产品的可靠性。4可靠性与智能维护-第四章可靠性定性要求可靠性定性要求概念是一种为获得可靠的产品，对产品设计、工艺、软件及其他方面提出的非量化要求。例如：采用成熟技术、简化、冗余和模块化等设计要求，或有关元器件使用、降额和热设计方面要求。在定量化设计分析缺乏大量数据支持的情况下，提出定性设计分析要求并加以实现则更为重要。可靠性定性要求分类定性设计要求定性分析要求5可靠性与智能维护-第四章可靠性定性设计要求定性设计要求概念定性设计要求一般是在产品研制过程中要求采取的可靠性设计措施，以保证与提高产品可靠性。这些要求都是概要性的设计措施，在具体实施时，需要根据产品的实际情况而细化。主要的定性设计要求示例制定和贯彻可靠性设计准则简化设计余度设计降额设计制定和实施元器件大纲6可靠性与智能维护-第四章可靠性设计准则可靠性设计准则含义在研制过程中应尽可能充分挖掘研制单位已有的工程经验，把设计人员多年积累的设计经验与教训加以总结提高，形成的可靠性设计标准和指令性文件。指导工程设计人员如何把产品的可靠性设计到产品中去。用可靠性设计准则逐条审查设计的符合性，完成设计准则符合性报告，供设计评审时使用。7可靠性与智能维护-第四章可靠性设计准则可靠性设计准则作用可靠性设计准则是进行可靠性定性设计的重要依据。贯彻可靠性设计准则可以提高产品的固有可靠性。可靠性设计准则是把可靠性设计和性能设计有机结合的有效方法。可靠性设计准则是一个单位产品设计经验的总结与升华。8可靠性与智能维护-第四章可靠性设计准则主要内容概述说明产品名称、型号、功能和配套关系；产品合同规定的可靠性定性、定量要求等。目的说明编制可靠性设计准则的目的。适用范围应说明编制的可靠性设计准则适用于何产品或何系列产品。9可靠性与智能维护-第四章可靠性设计准则主要内容依据应说明编制可靠性设计准则的主要依据。合同规定的可靠性定性、定量要求；合同规定引用的有关规范、标准、手册等提出的可靠性设计准则；同类型产品的可靠性设计经验以及可供参考的通用可靠性设计准则。详细设计准则将产品的可靠性设计准则以“XX可靠性设计准则”条款形式输出。10可靠性与智能维护-第四章可靠性定性分析要求定性分析要求定性分析要求一般是在产品研制过程中要求采取的可靠性分析工作，以保证与提高产品可靠性。这些可靠性分析工作需要在产品研制的各个阶段根据产品的实际情况和分析方法的特点，具体组织实施。定性分析要求主要项目功能危险分析(FHA)故障模式和影响分析(FMEA)故障树分析(FTA)区域安全性分析(ZSA)11可靠性与智能维护-第四章可靠性定量要求可靠性定量要求概念是指选择和确定产品的可靠性参数、指标以及验证时机和验证方法，以便在设计、生产、试验验证、使用过程中用量化方法评价或验证装备的可靠性水平。可靠性参数要反映战备完好性，任务成功性，维修人力费用及保障资源费用等四个方面的要求。12可靠性与智能维护-第四章可靠性定量要求可靠性定量要求分类基本可靠性要求基本可靠性反映了产品对维修人力费用和后勤保障资源的需求。确定基本可靠性指标时应统计产品的所有寿命单位和所有的故障。任务可靠性要求任务可靠性是产品在规定的任务剖面中完成规定功能的能力。确定任务可靠性指标时仅考虑在任务期间那些影响任务完成的故障(即致命性故障)。13可靠性与智能维护-第四章可靠性参数与指标可靠性参数是描述系统可靠性的度量可靠性指标是可靠性参数要求的量值定量给出了产品可靠性的度量，是进行可靠性设计的基础和决定产品合格与否的基本判据之一，也是科学使用和管理装备的重要依据之一。14可靠性与智能维护-第四章常用可靠性参数举例平均故障间隔时间MTBF在规定的条件下和规定的时间内，产品的寿命单位总数与故障总次数之比。任务可靠度MR产品在规定的任务剖面内完成规定功能的概率。工作寿命产品从开始工作到报废为止的全部工作时间。15可靠性与智能维护-第四章常用可靠性参数举例首次翻修期限在规定条件下，产品从交付（或开始使用）到首次经基地或工厂大修（或翻修）的工作时间和（或）日历持续时间。贮存期限即储存寿命，指产品在规定的条件下储存时，仍能满足规定质量要求的时间长度。16可靠性与智能维护-第四章卫星可靠性参数举例任务可靠度卫星从发射准备到在轨工作到规定时间或回收的成功概率。发射准备指卫星进入发射阵地到运载火箭点火前这段时间。在轨测试交付可靠度卫星发射入轨道或定点后，在交付使用之前对其功能（例如通信或遥感能力等）进行在轨测试的成功概率。17可靠性与智能维护-第四章卫星可靠性参数举例在轨工作可靠度卫星在轨工作期间的成功概率。在轨工作寿命卫星在轨工作时间。也称为在轨服务寿命、在轨任务时间。返回型卫星返回可靠度18可靠性与智能维护-第四章卫星可靠性参数举例平均任务持续时间（MMD）综合反映卫星在轨工作可靠性和在轨工作寿命的一个参数。单点失效概率卫星上单点失效项目在轨工作寿命终期的失效概率。贮存寿命贮存期测试周期贮存可靠性19可靠性与智能维护-第四章可靠性定量要求参数类别可靠性参数类别可靠性使用参数直接反映对装备使用需求的可靠性参数，一般不同于合同使用可靠性参数及指标反映了系统及其保障因素在计划的使用和保障环境中的可靠性要求，它是从最终用户的角度来评价产品的可靠性水平。MFHBF(平均故障间隔飞行小时)、MCSP(任务成功概率)、MTBM(平均维修间隔时间)可靠性合同参数在合同的研制任务书中表达订购方对装备可靠性的要求，并且承制方在研制和生产过程中能够控制的参数。合同可靠性参数及指标反映了合同中使用的易于考核度量的可靠性要求，它更多的是从承制方的角度来评价产品的可靠性水平。MTBF(平均故障间隔时间)、MTBCF（严重故障平均时间间隔）20可靠性与智能维护-第四章可靠性定量要求特性目标值订购方在权衡分析后期望装备在成熟期达到的使用目标。门限值订购方根据目标值及其有关因素，如装备的复杂程度、现有技术水平、投入的经费等经综合分析后，要求装备在成熟期达到的使用目标。规定值是合同和研制任务书中规定的对装备期望达到的合同目标，是承制方进行设计的依据。最低可接受值是合同和研制任务书中规定的装备必须达到的合同目标，是考核或验证装备的依据21可靠性与智能维护-第四章可靠性定量要求特性目标值和门限值随产品所处阶段的变化情况22可靠性与智能维护-第四章可靠性参数值设计时序图23可靠性与智能维护-第四章可靠性参数值时序图论证阶段由使用方根据装备的使用需求和可能，经过论证提出装备的“目标值”，并依据此确定“门限值”，一般是针对使用参数的。方案阶段由使用方与承制方协调，确定最终的“目标值”和“门限值”，并确定研制结束时的门限值——“研制结束门限值”。将其转化为合同参数对应的“规定值”、“最低可接受值”及“研制结束最低可接受值”。24可靠性与智能维护-第四章可靠性参数值时序图工程研制阶段进行可靠性分配确定装备各层次产品的设计目标——“设计值”(即与装备成熟期的“目标值”对应的“规定值”，而非研制结束时的最低可接受值)，经过可靠性设计分析及可靠性增长，实现设计目标。设计定型经过验证获得“验证值”，用以验证是否达到研制结束时的最低可接受值。使用阶段经过验证获得此阶段的“验证值”，用以验证装备可靠性是否达到使用方要求的“目标值”，最低不能低于“门限值”。25可靠性与智能维护-第四章可靠性定量要求制定概念可靠性定量要求的制定，即是对定量描述产品可靠性参数的选择及其指标的确定。不同的装备类型或在不同环境条件下使用的装备，描述产品可靠性定量要求的可靠性参数与指标是有所不同的，应根据具体装备的实际情况而定。GJB1909中详细规定了各类武器装备可靠性参数选择与指标确定的要求。26可靠性与智能维护-第四章可靠性定量要求制定参数选择依据装备类型、复杂程度、可修复和不可修等坦克选择平均故障间隔里程(MMBF)飞机可选用平均故障间隔飞行小时(MFHBF)设备则选取平均故障间隔时间(MTBF)装备使用要求战时或平时、一次性使用或重复使用一次性使用的产品(如导弹)可选成功率27可靠性与智能维护-第四章可靠性定量要求制定参数选择依据预期的维修方案即对维修和约束条件的考虑，包括维修级别、维修工作要求、维修资源要求。装备可靠性的验证方法厂内试验验证一般选合同参数。外场使用验证则选用使用参数。28可靠性与智能维护-第四章可靠性定量要求制定参数选择要求可靠性使用参数的选择应反映战备完好性、任务成功性、维修人力费用和保障资源费用等四个方面的要求。可靠性合同参数应根据使用参数确定。使用参数一般不应直接用于合同中，但如果参数的所有限定条件明确，也可用于合同中。29可靠性与智能维护-第四章可靠性定量要求制定指标确定的依据应根据需要与可能，经综合权衡后确定指标。所谓“需要”是指：考虑使用方的需求、装备的重要程度。所谓“可能”是指：考虑国内外类似装备实际达到的可靠性水平，当前研制中所采取的技术对可靠性的影响，国内的技术基础和生产水平以及研制装备的费用、进度、预期的使用和保障等约束条件。30可靠性与智能维护-第四章可靠性定量要求制定指标确定的要求可靠性指标应根据装备的类型在论证时提出目标值和门限值。在制订合同和研制任务书时提出规定值和最低可接受值，也可以只提出门限值和最低可接受值。对于相互关联的可靠性参数，所确定的指标应相互协调。可靠性指标与维修性、安全性、保障性等有关指标也应相互协调。装备中系统或设备的可靠性指标也可单独提出，但必须与装备总体的指标相协调。合同指标根据使用指标转换确定。31可靠性与智能维护-第四章可靠性定量要求制定指标确定的要求同时还应明确寿命剖面任务剖面故障判别准则维修方案验证方法在何时或在何阶段应达到其它假设和约束条件32可靠性与智能维护-第四章可靠性定量要求制定可靠性参数指标制定的程序战术技术指标论证阶段对研制装备进行使用需求分析对相似现役装备的可靠性状况分析初步确定新装备的寿命剖面、任务剖面及使用保障等方面的约束条件经综合权衡后，选择可靠性使用参数，提出成熟期的使用指标评审纳入战技要求文件33可靠性与智能维护-第四章可靠性定量要求制定可靠性参数指标制定的程序方案论证及确认阶段根据使用指标，进行可靠性方案设计与分析根据成熟期的使用指标，确定工程研制、生产阶段的使用指标，并将它们转换为合同指标评审纳入研制任务书或合同中根据装备可靠性指标分配结果，确定转承制产品的合同指标34可靠性与智能维护-第四章可靠性定量要求制定可靠性参数指标制定的程序工程研制阶段(含设计定型)使用、维修、保障方案变动时，修订可靠性指标严格履行有关审批手续35可靠性与智能维护-第四章可靠性定量要求制定定量要求制定的流程36可靠性与智能维护-第四章可靠性定量要求制定定量要求制定的流程37可靠性与智能维护-第四章可靠性定量要求制定确定指标时应明确的问题产品的寿命剖面描述产品从制造到退役(或报废)这段时间内所经历的事件和环境。产品的任务剖面描述产品在执行任务过程中所经历的事件和环境。38可靠性与智能维护-第四章可靠性定量要求制定确定指标时应明确的问题故障判据应根据装备的类型及其任务要求，提出各层次产品的故障判据。对容许降级使用的要求做出规定。何时或何阶段应达到某一规定的指标由于可靠性指标具有“阶段性”的特点，因此在确定指标时应加以说明；39可靠性与智能维护-第四章可靠性定量要求制定确定指标时应明确的问题验证时机与验证方法应根据阶段性的指标确定验证时机，并根据装备的类别、产品的层次、重要程度、经费、进度等条件明确验证方法。维修、保障条件及人员素质它们是影响产品使用可靠性指标的重要因素。其他假设和约束条件40可靠性与智能维护-第四章可靠性定性要求制定可靠性定性要求制定程序41可靠性与智能维护-第四章可靠性定性要求制定可靠性定性要求制定程序42可靠性与智能维护-第四章可靠性定性要求制定可靠性定性要求制定程序可靠性定性要求一般在战术技术指标论证和方案论证两个阶段制定，根据产品使用需求及经费、进度的实际情况由使用方提出产品研制中应开展的可靠性设计与分析工作要求。在方案论证和工程研制阶段，由承制方制定具体细致的可靠性定性要求。在产品研制各阶段组织实施。43可靠性与智能维护-第四章系统可靠性分配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，自上而下，从大到小，从系统到分系统，分机、部件，也就是将上一级产品可靠性定量要求合理地分配到下一级产品的过程。是一个由粗到细的过程。44可靠性与智能维护-第四章可靠性分配的目的、用途与分类可靠性分配目的和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。45可靠性与智能维护-第四章可靠性分配目的、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，可能会降低基本可靠性，反之亦然。在可靠性分配时，要两者之间彼此权衡，或采取其他不相互影响的措施。返回46可靠性与智能维护-第四章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47可靠性与智能维护-第四章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目标函数：约束条件：

式中：是给第i个分系统分配的可靠性参数；是系统可靠性要求参数；f是分系统和系统可靠性间的函数关系。是分系统的可靠性和资源或约束间的函数关系，是约束值或资源值。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。48可靠性与智能维护-第四章可靠性分配的准则可靠性分配准则对于改进潜力大的分系统或部件，分配的指标可以高点。关键件的可靠性指标应分配得高一点，因为关键件一出故障，将使整个系统的功能受到影响。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。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。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。49可靠性与智能维护-第四章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。对于易于维修的分系统或部件可靠性指标可以分配得低一点。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。对于新研制的、采用新工艺和新材料的产品、可靠性指标也应分配得低一些。50可靠性与智能维护-第四章可靠性分配方法常用的可靠性分配方法：等分配法比例分配法评分分配法考虑重要度和复杂度的分配法其它方法51可靠性与智能维护-第四章等分配法等分配法的概念它不考虑各单元（或元件）的重要程度，而把系统总的可靠度平均分配给各个单元（或元件）。基本原理由串联系统中各单元的可靠性水平相同，即有：故：（4.2）52可靠性与智能维护-第四章等分配法（续）例：某型炮弹由5个部件组成串联系统，要求该炮弹的可靠度为0.99，使用等分配法给每个部件的可靠度有多少？ 解：依据式（4.2），有：

5353可靠性与智能维护-第四章54可靠性与智能维护-第四章55可靠性与智能维护-第四章比例分配法比例分配法的含义是一种假设所有单元具有相同的关键性，有同样改进潜力的可靠性分配方法。首先，预测出各个单元的任务失效率（为未工作失效率与工作失效率之和）；计算系统的可靠度；已知可靠度，求出失效概率；可靠性比例分配。56可靠性与智能维护-第四章比例分配法—串联系统串联系统该系统由n个串联的分系统组成，每个分系统的失效都会导致系统的失效。则系统的预计可靠度为：其中：表示第i个分系统的预计可靠度。系统的故障概率为：如给定可靠性指标为：假如，则可靠性指标就按各个分系统的预计值分配下去，并做适当调整，使其更合理；假如，这时系统本身的可靠度已经不能满足要求，需按比例分配法提高各分系统的可靠度，其具体的步骤如下：57可靠性与智能维护-第四章比例分配法—串联系统（续）比例分配法的步骤：（1）求系统的比例因子K设（2）计算各个分系统的可靠性指标，即：58可靠性与智能维护-第四章比例分配法—串联系统（续）比例分配法的步骤：（3）计算系统的可靠度，并和系统的可靠性指标相比较，即59可靠性与智能维护-第四章比例分配法—串联系统（续）例：有一个串联系统由三个分系统组成，他们的可靠度预测值分别为，，，则，当要求系统的可靠性指标提高到时，求各个分系统所分配到的可靠度。解：计算系统的比例因子，即60可靠性与智能维护-第四章比例分配法—串联系统（续） 计算各分系统的可靠性指标，即 计算系统的可靠度，即此系统的可靠度大于所给的可靠性指标，系统的可靠度留有裕度。这是因为在计算比例因子K时所采用的大于。61可靠性与智能维护-第四章比例分配法—指数分布的串联系统指数分布的串联系统各分系统的故障率为常数时，其分配步骤如下：（1）预计出各个分系统的故障率（2）确定每个分系统的比例因子Ki，即（2）根据所给的可靠度指标或故障率指标计算各个分系统的λi（i=1,2,3,…n），即：62可靠性与智能维护-第四章比例分配法—指数分布的串联系统（续）例4.3在例4.2中，如要求系统工作200h，求各分系统所分配的可靠度。 解：求系统故障率的指标，当时，有

求各分系统的预计故障率，即6363可靠性与智能维护-第四章比例分配法—指数分布的串联系统（续） 求各个分系统的比例因子，即 求各个分系统的故障率指标，即6464可靠性与智能维护-第四章比例分配法—指数分布的串联系统（续） 求各个分系统的可靠性指标，即 由经验可知即满足分配的指标要求。6565可靠性与智能维护-第四章评分分配法评分分配法含义

是一种当缺乏有关可靠性数据时，可由有经验的工程技术人员或专家对影响可靠性的几种因素评分，对评分进行综合分析而获得各单元产品之间的可靠性相对比值，根据评分情况给每个分系统或设备分配可靠性指标的分配方法。66可靠性与智能维护-第四章评分分配法评分因素复杂度，技术水平，工作时间，环境条件评分原则复杂度最复杂的评10分，最简单的评1分。技术水平（成熟程度）水平最低的评10分，水平最高的评1分。工作时间单元工作时间最长的评10分，最短的评1分。环境条件单元工作过程中会经受极其恶劣而严酷的环境条件的评10分，环境条件最好的评1分。67可靠性与智能维护-第四章评分分配法评分分配法的实施设系统的故障率为，算出的其他分系统故障率可表示为：式中Ci为第i个分系统评分系数。式中：ωi为第i个分系统的评分数；ω为分系统的评分数。68可靠性与智能维护-第四章评分分配法评分分配法的实施其中：

式中：rij为第i个分系统第j个因素的评分数，j=1代表复杂程度，j=2代表技术发展水平，j=3代表工作时间，j=4代表环境条件。式中：i=1，2，….n为分系统个数69可靠性与智能维护-第四章评分分配法分配步骤确定系统的基本可靠性指标，对系统进行分析，确定评分因素。确定该系统中“货架”产品或已单独给定可靠性指标的产品。聘请评分专家，专家人数不宜过少（至少5人）。产品设计人员向评分专家介绍产品及其组成部分的构成、工作原理、功能流程、任务时间、工作环境条件、研制生产水平等情况；或专家通过查阅相关技术文件获得相关信息。70可靠性与智能维护-第四章评分分配法分配步骤评分。首先由专家按照评分原则给各单元打分，填写评分表格。再由负责可靠性分配的人员，将各专家对产品的各项评分总和，即每个单元的4个因素评分为各专家评分的平均值，填写表格。按公式分配各单元可靠性指标。71可靠性与智能维护-第四章评分分配法评分分配法举例

例：某型飞机由动力装置、武器、制导装置、飞行控制系统、机体及辅助动力装置六个分系统组成。聘请专家为各个系统进行了评分，具体分值如下表所列。系统的可靠性指标，工作时间为150h，试给各系统分配可靠性指标。72可靠性与智能维护-第四章评分分配法评分分配法举例分系统名称复杂度ri1技术水平ri2工作时间ri3环境条件ri4各单元评分数ωi各单元评分系数Ci分配给各单元的可靠性指标动力装置56557500.0970.995武器761028400.10880.994制导装置10105525000.32400.983飞行控制系统885722400.02900.985机体421086400.08320.996辅助动力装置65557500.09700.993总计772010.9573可靠性与智能维护-第四章考虑重要度的分配法考虑重要度的分配法

假定系统由n个分系统组成，且各个分系统均由独立的标准元件构成，分系统的故障概率服从指数分布。则第i个分系统的平均寿命为：式中：Rs—系统的可靠度指标；ti—系统需要第i个分系统工作的时间；ωi—第i个分系统的重要度，它定义为第i个分系统故障而引起整个系统发生故障的概率；N—表示整个系统的单元数，等于各个分系统单元数ni的总和。74可靠性与智能维护-第四章考虑重要度的分配法考虑重要度的分配法

当确定了分系统的平均故障时间，就可以利用可靠度的计算公式，直接计算系统的可靠度。对于故障率符合指数分布的分系统而言，分系统的可靠度Ri为：式中：ti—系统需要第i个分系统工作的时间；75可靠性与智能维护-第四章可靠性分配时的注意事项可靠性分配应在研制阶段早期即开始进行使设计人员尽早明确其设计要求，研究实现这个要求的可能性。为外购件及外协件的可靠性指标提供初步依据。根据所分配的可靠性要求估算所需人力和资源等管理信息。可靠性分配应反复多次进行在方案论证和初步设计工作中，分配是较粗略的，经粗略分配后，应与经验数据进行比较、权衡。与不依赖于最初分配的可靠性预测结果相比较，确定分配的合理性，并根据需要重新进行分配。随着设计工作的不断深入，可靠性模型逐步细化，可靠性分配亦须随之反复进行。76可靠性与智能维护-第四章可靠性分配时的注意事项（续）为了尽量减少可靠性分配的重要次数，在规定的可靠性指标的基础上，可考虑留出一定的余量。这种做法为在设计过程中增加新的功能单元留下余地，因而可以避免为适应附加的设计而必须进行的反复分配。可靠性分配的主要目的是使各级设计人员明确其可靠性设计目标，因此必须按成熟期规定值（或目标值）进行分配77可靠性与智能维护-第四章可靠性预计可靠性预计是一个在系统设计的方案论证阶段，对系统的可靠性进行分析和预测，估计系统可能达到的可靠性指标，以发现问题，提出改进措施，并修改设计方案，从而使系统可靠性指标达到最佳的过程。是可靠性研制的关键工作，是可靠性的重要内容之一。78可靠性与智能维护-第四章可靠性预计的目的和用途可靠性预计目的与用途评估系统可靠性，审查是否能达到要求的可靠性指标。在方案论证阶段，通过可靠性预计，比较不同方案的可靠性水平，为最优方案的选择及方案优化提供依据。在设计中，通过可靠性预计，发现影响系统可靠性的主要因素，找出薄弱环节，采取设计措施，提高系统可靠性。为可靠性增长试验、验证试验及费用核算等方面提供依据为可靠性分配奠定基础。79可靠性与智能维护-第四章可靠性预计的分类从产品构成角度分析：元件、部件、设备等单元可靠性预计系统可靠性预计根据战术技术中可靠性的定量要求基本可靠性预计任务可靠性预计（任务剖面、工作时间及功能特性等）不可修产品可修产品按预计的时间不同：方案论证阶段的可靠性预计设计阶段的可靠性预计返回80可靠性与智能维护-第四章系统可靠性预计程序系统可靠性预计程序明确系统定义明确系统的故障判据明确系统的工作条件绘制系统的可靠性框图建立系统可靠性数学模型预计各单元的可靠性根据系统可靠性模型预计基本可靠性或任务可靠性81可靠性与智能维护-第四章常用的可靠性预计方法常用的单元可靠性预计方法：元器件计数法应力分析法相似产品法故障率预计法专家评分法相似产品类比论证法功能预计法上下限法82可靠性与智能维护-第四章元器件计数法方法说明适用于电子类产品的基本可靠性预计，主要用于方案论证阶段和初步设计阶段。假定故障分布类型为指数分布。用于初步设计，大致知道各种等级和类型的元器件的数目，不需要了解每个元器件的工作应力。基本原理是对元器件“通用失效率”的修正。83可靠性与智能维护-第四章元器件计数法计算模型

式中：

λs为设备总的故障率；λGi为第i个元器件的通用故障率；πQi为第i个元器件的质量系数；Ni为第i个元器件的质量数量；n为不同的元器件种类的数目通用故障率：是指电子元器件在不同的环境中，在通用工作环境温度和常用工作应力条件下的故障率。

84可靠性与智能维护-第四章元器件计数法举例例4.7某雷达的元器件数量、质量系数、故障率如下表所示，求其MTBF及工作500h的可靠度。85元器件类型数量通用故障率/h质量系数总故障率/h单片双极电路201硅NPN晶体管1200.4通用硅二极管3401碳膜电阻4200.6线绕电位器800.5云母电容1701电感器600.7连接器600.8开关41总合85可靠性与智能维护-第四章元器件计数法举例（续）注意：

元器件的通用失效率，是通过查阅GJB/Z299B-98中的表5.2-15、表5.2-17、表5.2-18得；元器件的质量系数，是通过查阅查GJB/Z299B-98中的表5.2-24、表5.2-25得。解:

工作500h的可靠度为86可靠性与智能维护-第四章应力分析法方法说明用于产品详细设计阶段的电子元器件失效率预计。对某种电子元器件在实验室的标准应力与环境条件下，通过大量的试验，并对其结果统计而得出该种元器件的“基本失效率”。在预计电子元器件工作失效率时，应根据元器件的质量等级、应力水平、环境条件等因素对基本失效率进行修正。电子元器件的应力分析法已有成熟的预计标准和手册。87可靠性与智能维护-第四章应力分析法故障率模型晶体管和二极管的失效率计算模型（GJB/Z299B）式中：

λp为工作故障率；λb为基本故障率；πE为环境系数；πQ为质量系数，πn为其他的影响系数。88可靠性与智能维护-第四章应力分析法基本步骤（1）将所有元器件按功能单元分类，分别列入元器件应力分析计算表中。89可靠性与智能维护-第四章应力分析法基本步骤（续）（2）确定各个元器件的应力（电应力、机械应力、热应力等）（3）查处各种元器件应用故障率的数学模型。（4）查出元器件的基本故障率。（5）根据元器件的类型、质量、应力等查出修正系统，并计算出元器件的工作故障率。（6）根据设备的可靠性框图，建立数学模型，求出设备总的故障率注：所有系数查阅GJB/Z299B（国内元器件）或MIL-HDBK-217（国外元器件）90可靠性与智能维护-第四章相似产品法方法说明相似产品法是根据功能相似产品（含相似电路、相似设备）在使用中所得经验（数据），对新设计产品的可靠性参数进行估计。适合于机械、电子、机电类产品。相似产品法考虑的相似因素一般包括产品结构、性能的相似性设计的相似性材料和制造工艺的相似性使用剖面(保障、使用和环境条件)的相似性91可靠性与智能维护-第四章相似产品法预计的步骤：确定与新产品最相似的现有产品；对相似产品在使用期间所有的数据进行可靠性分析；确定相似系数；根据相似产品的可靠性，经过一定修正后作出新产品可具有的可靠性；预计的公式为92可靠性与智能维护-第四章故障率预计法方法说明它是将元器件、零件的故障率代入所预测的系统的可靠性数学模型中进行计算而得到系统可靠性预测值的方法。适用于机械、电子、机电类产品，且要求组成产品的所有单元均有故障率数据。用在产品详细设计阶段。预计的三要素：已知所预测系统的设计图或草图；能够建立可靠性数学模型；已知设备所用的各种元器件零件的可靠性数据。93可靠性与智能维护-第四章专家评分预计法方法说明在可靠性数据非常缺乏的情况下(可以得到个别产品的可靠性数据)，通过有经验的设计人员或专家对影响可靠性的几种因素评分，对评分进行综合分析而获得各单元产品之间的可靠性相对比值，再以某一个已知可靠性数据的产品为基准，预计其他产品的可靠性。时间基准：系统工作时间（一般）。用于产品方案论证及初步设计中。94可靠性与智能维护-第四章评分预计法评分因素、评分原则以产品故障率为预计参数，各种因素评分值范围为1~10，评分越高说明可靠性越差。复杂度——它是根据组成单元的元部件数量以及它们组装的难易程度来评定。技术发展水平——根据单元目前技术水平的成熟程度来评定。工作时间——根据单元工作的时间来评定（前提是以系统的工作时间为时间基准）。环境条件——根据单元所处的环境来评定。95可靠性与智能维护-第四章评分预计法方法原理由某一分系统故障率λ*，算出其他分系统的故障率λi为：

式中：

i=1，2，…，n，n为分系统数，Ci为第i个分系统的评分数。ωi为第i个分系统的评分数；ω*为故障率为λ*得分系统的评分数。rij为第i个分系统第j个因素的评分数，j=1，2，3，4分别表示复杂度、技术发展水平、工作条件、环境条件96可靠性与智能维护-第四章评分预计法例：某飞行器由动力装置、武器等六个分系统组成。已知制导装置故障率284.5×10-6/h，试用评分法求得其它分系统的故障率。计算表格

把最右列即预计的各分系统故障率相加即为飞行器故障率878.6×10-6/h返回序号分系统名称复杂度ri1技术水平ri2工作时间ri3环境条件ri4各单元评分数ωi各单元评分系数Ci=ωi/ω*单元的故障率×10-6λi=λ*.Ci1动力装置56557500.384.42武器761028400.33694.63制导装置10105525001.0284.54飞行控制装置885722400.896254.95机体421086400.25672.86辅助动力装置65557500.384.497可靠性与智能维护-第四章修正系数法基本思路将机械产品分解到零件级，有许多基础零件是通用的。将机械零件分成密封件、弹簧、电磁铁、阀门、轴承、齿轮和花键、作动器、泵、过滤器、制动器和离合器等十类。对诸多零件进行失效模式及影响分析，找出其主要失效模式及影响这些模式的主要设计、使用参数，通过数据收集、处理及回归