北航可靠性预计.ppt

1、可靠性预测，1，可靠性预测，可靠性预测，2，课程内容，目的，用途和可靠性预测程序的分类单元可靠性预测系统可靠性预测不同发展阶段的可靠性预测方法的选择，可靠性预测，3，目的，用途，可靠性预测目的和用途评估系统可靠性并检查其是否满足要求的可靠性指标。在方案论证阶段，通过可靠性预测比较不同方案的可靠性水平，为最佳方案的选择和优化提供依据。在设计中，通过可靠性预测，找出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。为可靠性分配奠定基础。可靠性预测，4，按战术技术中可靠性的定量要求分类，基本可靠性预测，任务可靠性预测(任务概况、工作时间和功能特性等)。)，从产品构成的角度分析了可修

2、产品：单元可靠性预测系统可靠性预测，返回，可靠性预测，5，系统可靠性预测程序，明确系统定义，明确系统故障准则，明确系统工作条件，绘制系统可靠性框图，建立系统可靠性数学模型，根据系统可靠性模型预测各单元的可靠性，返回，可靠性预测，6，单元可靠性预测，说明系统可靠性是各单元可靠性的概率。机组综合可靠性预测是系统可靠性预测的基础。直接预测系统每个单元的故障率或可靠性。常用的单元可靠性预测方法有：相似产品法、评分预测法、应力分析法、故障率预测法、机械产品可靠性预测法、退货、可靠性预测、7、相似产品法。该方法表明，相似产品法利用与该产品相似的现有成熟产品的可靠性数据来估计该产品的可靠性。成熟产品的可靠性

3、数据主要来自现场统计和实验室测试结果。相似产品方法考虑的相似性因素一般包括产品结构和性能的相似性、设计的相似性、材料和制造过程的相似性、使用剖面(保证、使用和环境条件)的相似性、可靠性预测、8、相似产品方法、预测过程、相似产品的确定、相似因素对可靠性影响的分析、相似系数的确定、新产品可靠性预测、可靠性预测、9、相似产品方法、射程为3500公里的导弹实例。 已知的飞行可靠性指标为0.8857，各子系统的可靠性指标为弹头：0.99，安全自毁系统：0.98，弹体结构：0.99，控制系统：0.98，发动机：0.9409。 为了将导弹射程提高到5000公里，对发动机采取了三项改进措施：使用更高能量的装药

4、；发动机长度增加1米；发动机壳体的壁厚从5毫米减少到4.5毫米.尝试预测改进导弹的飞行可靠性。相似产品法、实例分析和计算表明，壁厚减薄会降低壳体的强度和燃烧室的可靠性，从而影响发动机的可靠性。相似系数d=9.412106/(9.806106)发动机可靠性R=0.9409d=0.9033，返回，可靠性预测，11，得分预测法，该方法表明当可靠性数据非常稀缺时(可以获得单个产品的可靠性数据)，有经验的设计者或专家对影响可靠性的几个因素进行评分，并综合分析得分，得到每一个单元产品之间的相对可靠性比。然后，基于具有已知可靠性数据的某个产品，预测其他产品的可靠性。时间基准：系统工作时间(平均)、可靠性预测

5、、12、评分预测方法、评分因素和评分原则以产品失败率为预测参数，各因素的评分值范围为110。分数越高，可靠性越差。复杂性是根据组成一个单元的组件数量和它们的组装容易程度来评估的。技术水平是根据机组当前技术水平的成熟度来评估的。工作时间根据单位的工作时间进行评估(提供环境条件根据装置所处的环境进行评估。可靠性预测，13，评分预测法，方法原理，可靠性预测，14，评分预测法，一架飞机的例子是由六个子系统组成的，如动力装置和武器。给定制导装置的故障率为284.510-6/h，其他子系统的故障率用计分法计算。计算表，返回，可靠性预测，15，应力分析方法，解释在产品详细设计阶段使用的电子元件故障率预测的方

6、法。电子元件的“基本故障率”是通过在实验室标准应力和环境条件下的大量试验获得的。在预测电子元器件的工作故障率时，应根据元器件的质量等级、应力水平和环境条件修正基本故障率。电子元件的应力分析有成熟的预测标准和手册。可靠性预测，16，应力分析，故障率模型，晶体管和二极管的故障率计算模型(GJB 299)，可靠性预测，17，应力分析，应力分析表，可靠性预测，18，应力分析，预测要求的预测基础选择预测环境选择预测温度TJ=TA 20(二极管)TJ=TA 30(三极管)TJ=TA 30(集成电路)降额系数的选择质量系数，可靠性预测，19，应力分析方法，例如， 数字电路54LS00是一台质量等级为B1、环

7、境类别为AIF的家用设备，该设备的工作故障率是按家用设备的计算步骤计算的，采用GJB/Z 299B-98双极数字电路，查GJB/Z 299B-98的表5.1.1.1-1，增益和损耗效率模型的质量等级为B1，查GJB/Z 299B-98的表5 . 1 . 1-3，得到质量因子Q=0.5如下，得到环境系数E 回到应力分析方法，以GJB/Z 299B-98的表5.1.1.1-4为例计算步骤，得到成熟度系数L=1.0，检查GJB/Z 299B-98的表5.1.1.1-8。 查GJB/Z 299B-98表5.1.1.1-15温度系数T=1.35，查电路复杂度失败率C1=0.074，C2=0.005，查G

8、JB/Z 299B-98表5.1.1.1-28封装复杂度C3=0.083，查GJB/Z 299B-98表5.1.1.1-12，发现电压应力系数V=1.0对于非电子产品，可以考虑降额因子D和环境因子K对故障率的影响。非电子产品的工作失败率是：目前没有正式的数据手册。机械产品的可靠性预测23法表明，机械产品具有不同于电子产品的一些特点，如：许多机械产品是为特定目的而设计的，不具有通用性和标准化；机械产品的故障率通常不是恒定的，其设备的故障往往是由磨损、疲劳等应力相关的失效机制引起的；与电子产品的可靠性相比，机械产品的可靠性对负载、使用方式和利用率更为敏感。可靠性预测，24，机械产品的可靠性预测方法

9、，它表明看起来非常相似的机械零件的故障率往往非常分散。利用数据库中已有的统计数据无法保证预测的准确性。目前，预计机械产品的可靠性不像电子产品那样普遍和可接受。现阶段参考：机械设备可靠性预测程序手册(草案)，非电子零件可靠性数据(NPRD-3)，可靠性预测，25，修正系数法，基本思想是将机械产品分解为零件级，许多基础零件是通用的。机械零件分为十大类，如密封件、弹簧、电磁铁、阀门、轴承、齿轮和花键、致动器、泵、过滤器、制动器和离合器。分析了多种零件的失效模式和影响，找出了主要失效模式以及影响这些模式的主要设计和应用参数。通过数据采集、处理和回归分析，可以建立各部件故障率与上述参数之间的数学函数关系

10、。可靠性预测，26，相似产品的类比论证方法，基本思路根据已知的国内外相似产品复制或修改的失败率，分析它们在以下几个方面的差异，组成结构，利用环境原材料、元器件和制造技术水平，通过专家打分给出各个修正因子，综合权衡后得到失败率的综合修正因子。返回，可靠性预测，27，系统可靠性预测的概念和分类，系统可靠性预测是基于系统每个单元产品的预测值，并根据系统可靠性模型预测系统的基本/任务可靠性。系统可靠性预测必须注意时间参考。系统可靠性预测分类基本可靠性预测任务可靠性预测任务可靠性预测可修复系统在任务预测期间的可靠性预测，可靠性预测，28，基本可靠性预测的一般方法，系列模型关系系统组件相互独立，每个单元服

11、从指数分布，可靠性预测，29，组件计数法，方法描述适用于电子设备方案的论证阶段和初步设计阶段。当部件的类型和数量已经大致确定，但是具体的工作应力和环境还不清楚时，就可以预测系统的基本可靠性。基本原则是纠正组件的“一般故障率”。计算模型pi=giqini，可靠性预测，30，元件计数法预测表，元件计数法预测表，可靠性预测，31，元件计数法。例如，一个电子设备由4个调整二极管、2个合成电阻和4个云母电容器组成，所有这些都是中国制造，质量等级为B1。设备的工作环境是战斗机驾驶舱。计算设备的基本可靠性。对于家用设备的计算步骤，使用GJB/Z 299B-98确定设备的工作环境类别：AIF确定组件类型：调节

12、二极管、合成电阻和云母电容器；确定组件的质量等级，所有这些都是B1，可靠性预测，32。以组件计数方法为例。有关示例计算步骤，请查看GJB/Z 299B-98中的表5.2-15、表5.2-17和表5.2-18。查看GJB/Z 299B-98中的表5.2-24和表5.2-18，了解组件的一般故障率。确定部件的质量系数，确定部件的数量。计算设备的基本可靠性。设备=n 11 q1n 22 q2n 3q 3=4.78(10-6/h)MTBF设备=1/设备=209205h。返回，可靠性预测，33，任务可靠性预测的概念，任务可靠性预测的概念。任务可靠性预测是对系统完成指定任务的成功概率的估计。任务可靠性是针

13、对某一特定的任务特性而进行的。在任务可靠性预测中，单元的可靠性数据应该是从影响系统安全和任务完成的故障统计中获得的数据。然而，当缺少单元任务的可靠性数据时，可以用基本可靠性的预测值来代替，但系统的预测结果是保守的。返回，可靠性预测，34，任务可靠性预测的概念，系统的任务可靠性预测过程如下：建立系统的任务可靠性框图，确定飞行时间t；确定系统中各电子设备的工作时间t；计算电子设备的运行比率s/f；将设备的平均故障间隔时间单位转换为平均故障间隔时间单位：平均故障间隔时间单位=平均故障间隔时间单位/(信噪比)电子设备的可靠性为r单位(T)=EXP(-T/平均故障间隔时间单位)。返回，可靠性预测，35，

14、不可修复系统的任务可靠性预测。可靠性框图法基于系统部件的预测值，根据建立的可靠性框图和数学模型计算系统任务的可靠性。根据任务概要建立系统任务可靠性框图；预计单位故障率或平均故障转移系数；确定本单位的工作时间；计算系统任务可靠性符合可靠性预测，36，可靠性框图方法，一个示例飞机有六个任务剖面，而完成复杂特殊效果的任务可靠性框图如下图所示，可靠性预测，37，可靠性框图方法，该示例假设每个单元产品呈指数分布，工作时间为1.0小时，其故障率如下表所示。例如，可靠性预测，38，可靠性框图法，其任务可靠性预测如下：单元1串联，由A和B组成，单元2并联，由1和C组成，其可靠性为，可靠性预测，39，例如，其任务可靠性预测如下：单元3串联，它由D，E，F，G，H，I，J，K组成，其可靠性为，可靠性预测，40。例如，其任务可靠性预测如下：并联单元4由L和M组成，其可靠性为，则燃料系统任务可靠性为、可靠性预测，41，不可修复系统的任务。在飞机和其他武器装备的可靠性指标要求中，一个重要指标是完成任务的成功概率(MCSP)，即整机的总任务可靠性。它是各种任务剖面的综合任务可靠性指标。如前所述，在任务可靠性预测中，有必要根据不同的任务剖面预测各自的任务可靠性。有必要综合每个任务剖面的任务可靠性，并预测整个机器的总任务可靠性。返回，可靠