通用的可靠性设计分析方法

1通用的牢靠性设计分析方法识别任务剖面、寿命剖面和环境剖面剖面。任务剖面“剖面”一词是英语profile的直译，其含义是对所发生的大事、过程、状态、功能及所处环境的描述。明显，大事、状态、功能及所处环境都与时间有关，因此，这种描述事实上是一种时序的描述。任务剖面的定义为：产品在完成规定任务这段时间内所经受的大事和环境的时序描述。它包括任务成功或致命故障的推断准则。对于完成一种或多种任务的产品产品的工作状态；修理方案；产品工作的时间与程序；产品所处环境〔外加有诱发的〕时间与程序。任务剖面在产品指标论证时就应提出根本的信息。任务剖面必需建立在有效的数据的根底上。1表示了一个典型的任务剖面。寿命剖面寿命剖面的定义为：产品从制造到寿命终结或退出访用这段时间内所经受的全部大事和环境的时序描述。寿命剖面包括任务剖面。寿命剖面说明产品在整个寿命期经受的大事，如：装卸、运输、储存、检修、修理、任务剖面等以及每个大事的持续时间、挨次、环境和工作方式。寿命剖面同样是建立产品技术要求不行缺少的信息。2表示了寿命剖面所经受的大事。的环境特性，如温度、湿度、压力、盐雾、辐射、砂尘以及振动冲击、噪声、电磁干扰等及其强度的时序说明。产品的工作时间与程序所对应的环境时间与程序不尽一样务剖面的一个组成局部。明确牢靠性定性定量要求明确产品的牢靠性要求是产品开发过程中首先要做的一件事牢靠性设计分析的最重要的依据。法。牢靠性定性要求通常以要求开展的一系列定性设计分析工作工程表达1。牢靠性定量要求是指：选择和确定产品的故障定义和判据、牢靠性指标以及验证时机和验证方法，以便在研制品的牢靠性水平。确定牢靠性指标主要考虑以下因素：国内外同类产品的牢靠性水平；用户的要求或合同的规定；本企业同类产品的牢靠性水平；进度和经费的考虑与权衡。应当指出，上述各项有关的根底数据并非很简洁得到。它有一个逐步积存的过程。当前，多数民用机械产品的牢靠性定量要求。但潜在的要求是的确实确客观存在的，制造方有责任进展必要的市场调研，征求用户的意见，使竞争力。牢靠性指标不是越高越好，它要和技术可能性、研制开发周期、本钱效益等几方面进展综合分析和权衡。一般状况下，有定量牢靠性要求的产品在研制过程中有一个牢靠性增长的过程。此外，还需要考虑数字指标34制定和贯彻牢靠性设计准则制定和贯彻靠性设计准则是一项重要的牢靠性定性设计方法，它可以在进展产品设计的同时把牢靠性设计到产品中去。这种方法的有用性强，效费比高，应予优先承受。牢靠性设计准则一般都是针对某个型号或产品的，但也可以把各个型号或产品的牢靠性设计准则的共性内容，综合成某类产品的牢靠性设计准则，例如：柴油机设计准则、载货汽车设计准则、拖拉机设计准则等。固然，这些共性的牢靠性设计准则经剪裁、补充后又可成为专用产品的牢靠性设计准则。产品主管设计师应组织有关专家编制牢靠性设计准则。该准则将同类产品的成熟阅历和失败教训以设计指令的形式要求设计人员贯彻落实，使每条设计准则均有相应的设计保证措施。设计准则应提出设计准则贯彻实施报告。和牢靠性设计准则相像的一种牢靠性设计文件是“牢靠性设计检查表”。它用向设计人员提问题的方式促使设计人员考虑产品牢靠性要求和消退可能存在的设计隐患。系统牢靠性模型的建立和牢靠性安排系统牢靠性模型的建立建立牢靠性模型是为了定量安排、估算和评估产品的牢靠性。为了建模，要在产品工作原理图的根底上画出产品的牢靠性框图。产品的工作原理图是表示产品各单元之间的功能联系，而牢靠性框图则是以各种串-并-旁联的方框组合表示系统各组成单元之间的完成规定功能中的关系。这两者是不能混淆的。表2是最常见的牢靠性框图模型及其数学表达式。其中串联模型是指组成产品的全部单元中的r/n模型是指组成产品的全部单元都工作，但至少r个正常，产品才能正常工作。r/n模型亦称表决模型。在建立产品的牢靠性框图模型时，应从系统级向分系统、设备、部件极细化，但不肯定细化到零部件，这要视具体状况而定。序号牢靠性框图数学表达式串联模型序号牢靠性框图数学表达式串联模型1假设各单元失效间隔时间听从指数分布并联模型〔工作贮备模型〕2r/n模型〔表决模型〕3假设各单元一样s注：Rs—系统牢靠度；Ri—单元牢靠度；λs—系统失效率；λi—单元失效率；MTBF—系统平s均失效平均间隔时间。牢靠性安排工程中常用的牢靠性安排方法有比例安排法和加权安排法。i比例安排法。如系统各单元的相对失效率比k，则可按下式进展牢靠性安排：i式中λi——i个单元的失效率；λs——系统的失效率。

λ=λki si此方法以相像产品的失效率统计数据为根底。加权安排法。此方法是对各子系统与完成规定任务的有关因素进展评分，得出各子系统的加权系数，据此进展牢靠性安排。评分时考虑的因素：①简单程度；②技术水平和成熟程度；③工作时间；④重要程度。故障模式、影响〔危害度〕分析〔FailtModes，Effects〔andCriticality〕Analysis——FME〔C〕A〕FME〔C〕A分析是另一个重要的牢靠性定性设计分析方法。此方法争论产品的每个组成局部可能存在的故障模式，并确定各个故障模式对产品其他组成局部和产品要求功能的影响。它亦能同时考虑故障发生的概率和危害度的等级。系统的牢靠性指标是多个故障模式综合影响的结果，而要提高系统的牢靠性就必需具体分析各组成单元的故障模式对系统的影响和危害程度。FME〔C〕A分析可用于设计的各个阶段，即方案设计、技术设计和施工设计，亦可用于工艺设计和工艺装备设计。FME〔C〕A3。此表可随设计阶段、产品对象、分析要求的不同而作必要的调整，分析者可酌情适当增减栏目。严酷度的等级举例见表4。79FME〔C〕A分析肯定要由有阅历的设计人员去做，否则会流于形式。企业的牢靠性工程师可赐予指导和帮助。FME〔C〕A分析的效果表达在：对影响产品牢靠性的设计、工艺等因素有所改进；否则就是无效的分析。FTA分析是以故障树的形式进展分析的方法。它用于确定哪些组成局部的故障模式或外界大事或它们的组合可能导致产品的一种已给定的故障模式。它以系统的故障为顶大事，自上而下地逐层查找故障缘由，直至找出全部直接缘由〔根本大事，即硬件和软件故障、人为过失和环境因素等障树。FTA分析既可用于设计阶段作潜在故障发生缘由的深入分析，亦可用事中阶段的故障诊断和事后的失效分析。既可用于定性分析，也可用于定量分析。在安全分析和风险评价中也是常用的方法。确定牢靠性关键件和重要件在FMEA济地利用有限资源的治理途径。确定牢靠性关键件和重要件的原则如下：故障会导致人员伤亡、财产严峻损失的产品；从寿命周期费用来说是昂贵的产品；只要它发生故障就会引起系统故障的产品；严峻影响系统可用性，增加了修理费用和备件数量的产品；难以选购的或用工艺制造的产品；需进展特别处理、储存或防护的产品。要对关键件和重要件的牢靠性改进措施和有效性予以特别的重视。设计评审要在产品研制的各个阶段，设置设计评审点，对牢靠性工作打算和实施状况进展有效的监视治理。设计评审是对牢靠性设计分析实施有效治理的主要途径。对设计评审的主要要求是：审大纲和评审检查清单，并确定应提交评审的全部文件资料；评审组成员应有足够的时间批阅有关的文件和资料，实事求是地赐予评价；对评审中提出的问题，产品设计单位应制定相应措施，限期改进。牢靠性设计牢靠性设计分析文件提出不同的要求。讲求实效，切忌走过场。建立故障报告、分析和订正措施系统〔FailureReporting，AnalysisandCorrectiveActionSystems——FRACAS〕建立FRACAS系统是实现牢靠性增长和猎取牢靠性信息的重要手段。F