《可靠性分配》PPT课件.ppt

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1、Company LOGO可靠性分配可靠性分配 Reliability AllocationCompany LOGO可靠性分配可靠性分配可靠性分配概念可靠性分配概念可靠性分配的目的、用途、分类可靠性分配的程序可靠性分配的原理与准则可靠性分配的方法可靠性分配的注意事项Company LOGO可靠性分配可靠性分配n可靠性要求可靠性要求 产品使用方从可靠性角度可靠性角度向生产方提出的研制目标研制目标，是进行可靠性设计分析、制造、试验和验收的依据。n分类 定性要求：一种非量化的形式来设计、评价和保 证产品可靠性。定量要求：规定产品可靠性参数、指标和相应的验证方法，以便在设计、生产、实验验证、使用过程中用

2、量化的方法评价或验证产品可靠性水平。一般地，把成熟期的目标值（或规定值）作为产品设计的目标，同时也是产品设计的依据；研制阶段的门限值作为该阶段必须达到的考核验证的指标。Company LOGO可靠性分配的概念可靠性分配的概念 可可靠靠性性分分配配就是在产产品品设设计计阶阶段段，由生产方与订货方共同协商确定整个系统的可靠度指标，根据已已给给条条件件及及预预测测数数据据，以以及及系系统统的的设设计计结结构构，采取一种分配方法，在组成系统的各各个个分分系系统统间进行分配，然后各分系统将所分配得到的可靠度再分配给各各个个部部件件，每个部件按所分配的可靠度进行设计，选取元件、零件，以确保系统可靠度指标的

3、要求。总体来说：是个自自上上而而下下，由由大大到到小小，从从整整体体到局部，逐步分解到局部，逐步分解的过程。Company LOGO可靠性分配可靠性分配可靠性分配概念可靠性分配的目的、用途、分类可靠性分配的目的、用途、分类可靠性分配的程序可靠性分配的原理与准则可靠性分配的方法可靠性分配的注意事项Company LOGO可靠性分配的目的、用途、分类可靠性分配的目的、用途、分类n可靠性分配的目的及用途可靠性分配的目的及用途 建立各分系统所要求的可靠度指标，而这个指标将为各部件、各分系统的设计、原材料的选择及产品检验提供重要的数据。可靠性分配主要在方案论证阶段及初步设计阶段进行，是一个反复迭代的过程

4、。n可靠性分配分类可靠性分配分类 基本可靠性分配 任务可靠性分配 Company LOGO可靠性分配可靠性分配可靠性分配概念可靠性分配的目的、用途、分类可靠性分配的程序可靠性分配的程序可靠性分配的原理与准则可靠性分配的方法可靠性分配的注意事项Company LOGO可靠性分配的程序可靠性分配的程序n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Company LOGO可靠性分配可靠性分配可靠性分配概念可靠性分配的目的、用途、分类可靠性分配的程序可靠性分配的原理与准则可靠性分配的原理与准则可靠性分

5、配的方法可靠性分配的注意事项Company LOGO可靠性分配的原理和准则可靠性分配的原理和准则n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 Rs(R1，R2,Ri，Rn)RS*（4-1）gs(R1，R2,Ri，Rn)gs*（4-2）附注：RS*系统可靠性指标 Ri 第 i 个单元的可靠性指标 gs s 对系统设计的综合约束条件 对于简单串联系统而言：式4-1转换为：R1(t).R2(t).Ri(t).Rn(t)RS*(t)Company LOGO可靠性分配的原理和准则可靠性分配的原理和准则n可靠性分配的原理可靠性分配的原理如果对分配没有任何约束条件，则上两式可以有

6、无数个解；有约束条件，也可能有多个解。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。另外，为提高可靠性分配结果的合理性和可行性，还可以选择故障率、可靠度参数进行可靠性分配。Company LOGO可靠性分配的原理和准则可靠性分配的原理和准则n可靠性分配的准则可靠性分配的准则对于复杂度高的分系统、设备等，应分配较低的可靠对于复杂度高的分系统、设备等，应分配较低的可靠性指标。性指标。对于技术上不成熟的产品，分配较低的可靠性指标。对于技术上不成熟的产品，分配较低的可靠性指标。对于处于恶劣环境条件下工作的产品，应分配较低的对于处于恶劣环境条件下工作的产品，应分

7、配较低的可靠性指标。可靠性指标。当把可靠度作为分配参数时，对于需要长期工作的产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。品，分配较低的可靠性指标。对于重要度比较高的产品，应分配较高的可靠性指标。对于重要度比较高的产品，应分配较高的可靠性指标。对于可达性差的产品，分配较高的可靠性指标，以实对于可达性差的产品，分配较高的可靠性指标，以实现较好的综合效能。现较好的综合效能。Company LOGO可靠性分配可靠性分配可靠性分配概念可靠性分配的目的、用途、分类可靠性分配的程序可靠性分配的原理与准则可靠性分配的方法可靠性分配的方法可靠性分配的注意事项Company LOGO

8、可靠性分配的方法可靠性分配的方法无约束分配法无约束分配法等分配法 评分分配法 比例组合法 考虑重要度和复杂度的分配方法 余度系统的比例组合法可靠性分配可靠度的再分配法 有约束分配法有约束分配法拉格朗日乘数法 动态规划法 直接寻查法 Company LOGO等分配法等分配法等分配法的原理串联系统中各单元的可靠性水平相同Company LOGO等分配法等分配法n例例 某型抗荷服是由衣面、胶囊、接链三个部分串联组成。若要求该抗荷服的可靠度指标为，试用等分配法确定衣面、胶囊、拉链的可靠度指标。Company LOGO评分分配法评分分配法n含义含义 在可靠性数据非常缺乏的情况下，通过有经验的设计人员或专

9、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。n评分因素评分因素 复杂度、技术水平、工作时间和环境条件Company LOGO评分分配法评分分配法n 评分原则评分原则p复杂程度复杂程度 最复杂的评10分，最简单的评1分p技术水平技术水平 水平最低的评10分，水平最高的评1分。p工作时间工作时间 单元工作时间最长的评10分，最短的评1分。p环境条件环境条件 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。Company LOGO评分分配法评分分配法n评分分配法原理评分分配法原理 C

10、ompany LOGO评分分配法评分分配法n例 某飞机共由18个分系统组成，其中五个分系统是已使用过的成品并已知其MFHBF，见下表。规定飞机的可靠性指标MFHBF=2.9(飞行小时)。试用评分分配法对其余13个分系统进行分配。分系统名称分系统名称已知的已知的MFHBF发动机发动机50前缘襟懵前缘襟懵80应急系统应急系统500飞控系统飞控系统142弹射救生系统弹射救生系统280总总 计计22166Company LOGO评分分配法评分分配法n解：分系统分系统名称名称复杂度复杂度技术技术水平水平工作工作时间时间环境条件环境条件各单元评各单元评分数分数各单元评各单元评分系数分系数分配给各单元的分配

11、给各单元的MFHBF结构结构8410412800127626.15动力装置动力装置811086400063852.30发动机接发动机接口口328419200191174.71燃油系统燃油系统521088000079741.87液压系统液压系统52875600055859.80前轮结构前轮结构45834800047869.81.航空电子航空电子97873528035169.49其他其他255525000249134.02总计总计100341.03.337Company LOGO比例组合法比例组合法比例组合法原理比例组合法原理一个新设计的系统与老的系统非常相似，也就是组成系统的各单元类型相同。对这

12、个新系统只是提出新的可靠性要求。可以根据老系统中各单元的故障率，按新系统可靠性的要求，给新系统的各单元分配故障率。如果有老系统中各分系统故障数占系统故障数百分比的统计资料，可以按下式进行分配Company LOGO比例组合法比例组合法n例例1 1 一个液压动力系统，原故障率为256.010-6/h，改进设计要求故障率为200.010-6/h，试把这指标分配给各分系统。序号序号分系统名称分系统名称原故障率原故障率(10-6/h)新故障率新故障率(10-6/h)1油箱油箱3.02.32拉紧装置拉紧装置1.00.783油泵油泵75.059.0.8联轴节联轴节1.00.789导管导管3.02.310启

13、动器启动器67.052.0总计总计(系统系统)256.0199.6Company LOGO比例组合法比例组合法比例组合法原理比例组合法原理一个新设计的系统与老的系统非常相似，也就是组成系统的各单元类型相同。对这个新系统只是提出新的可靠性要求。可以根据老系统中各单元的故障率，按新系统可靠性的要求，给新系统的各单元分配故障率。如果有老系统中各分系统故障数占系统故障数百分比的统计资料，可以按下式进行分配Company LOGO比例组合法比例组合法n例2 要求设计一种飞机，在5h的飞行任务时间内可靠度为。根据这种类型飞机各分系统故障百分比的统计资料，将指标分配给各分系统。序号序号分系统名称分系统名称按

14、历史资料占飞机按历史资料占飞机故障数的百分比故障数的百分比新飞机分系统分新飞机分系统分配的故障率配的故障率(1/h)分配给分系统的分配给分系统的可靠度指标可靠度指标1机身与货舱机身与货舱12.00.0025290.98742起落架起落架7.00.0014750.99273操纵系统操纵系统5.00.0010540.99474动力装置动力装置26.00.0054790.993013通讯、导航通讯、导航5.00.0010540.994714其他各项其他各项5.00.0010540.9947总计总计100.00.0210720.90Company LOGO比例组合法比例组合法特例 现实中，一般新老系统

15、构成不可能完全相似，某些单元可能属于已定型的“货架”产品或已单独给定可靠性指标的产品，即该单元的指标已确定，则其可靠性分配可以依据以下公式：Company LOGO考虑重要度和复杂度的分配方法考虑重要度和复杂度的分配方法 重要度的概念：重要度的概念：系统可以按系统级、设备级逐级展开。一般情况，系统可靠性框图是由各分系统串联组成，而分系统则由设备以串联、并联等组成混合模型。当串联部分串联部分一个分系统故障，系统就故障。如果分系统由两两台台设设备备并并联联组组成成，一台设备故障，该分系统还未故障。重重要要度度是第i个分系统（第j个设备）的故障引起的系统故障的概率。Company LOGO考虑重要度

16、和复杂度的分配方法考虑重要度和复杂度的分配方法 例例:要求设计一种飞机，在5h的飞行任务时间内可靠度为。根据这种类型飞机各分系统故障百分比的统计资料，将指标分配给各分系统。Company LOGO考虑重要度和复杂度的分配方法考虑重要度和复杂度的分配方法解：各个分系统是串联组成的，故系统可靠度Rs为：Rs=R1R2Ri Rn 重要度：w1=w2=wi=wn=Company LOGO考虑重要度和复杂度的分配方法考虑重要度和复杂度的分配方法Company LOGO考虑重要度和复杂度的分配方法考虑重要度和复杂度的分配方法n复杂度概念及关系分析复杂度概念及关系分析 复杂度Ci可以简单地用该分系统（设备）

17、的基本构成部件数来表示。分配时假设这些基本构成部件对整个串联系统的贡献是相同的，因此分系统i的可靠度为：Company LOGO考虑重要度和复杂度的分配方法考虑重要度和复杂度的分配方法n综合考虑分系统（设备）重要度和复杂度综合考虑分系统（设备）重要度和复杂度 n分配给第i个分系统(第j个设备)的可靠性指标与该分系统的重要度成正比，与它的复杂度成反比。Company LOGO考虑重要度和复杂度的分配方法考虑重要度和复杂度的分配方法例：例：某机载电子设备要求工作12h的可靠度，这台设备的各分系统(设备)的有关数据见下表，试对各分系统(设备)进行可靠度分配。序号序号分系统分系统(设备设备)名称名称分

18、系统构成部件数分系统构成部件数工作时间工作时间重要度重要度1发动机发动机10212.01.02接收机接收机9112.01.03起飞用自动装置起飞用自动装置953.00.34控制设备控制设备24212.01.05电源电源4012.01.0共计共计570Company LOGO考虑重要度和复杂度的分配方法考虑重要度和复杂度的分配方法n综合考虑分系统（设备）重要度和复杂度综合考虑分系统（设备）重要度和复杂度 n分配给第i个分系统(第j个设备)的可靠性指标与该分系统的重要度成正比，与它的复杂度成反比。Company LOGO考虑重要度和复杂度的分配方法考虑重要度和复杂度的分配方法求解过程：求解过程：C

19、ompany LOGO余度系统的比例组合法可靠性分配余度系统的比例组合法可靠性分配 余度系统的比例组合法是将比例组合法应用于含串、并、旁联等混和模型的方法。n可靠性分配原理新系统各组成单元故障率的分配值与老系统相似单元的故障率之比值相等系统各组成单元的寿命服从指数分布Company LOGO余度系统的比例组合法可靠性分配余度系统的比例组合法可靠性分配 例例 某系统由A、B、C、D、E 5个单元组成，如下图所示，由相似系统可得各单元故障率如图中所示，若要求的系统可靠度为0.9(在任务时间内)，试将此指标分配给各单元。Company LOGO余度系统的比例组合法可靠性分配余度系统的比例组合法可靠性

20、分配解：解：Kt=14.78 Company LOGO可靠度的再分配法可靠度的再分配法n可靠度再分配法的基本思想可靠度再分配法的基本思想 认为可靠性越低的分系统改进起来越容易，反之，则越困难。把原来可靠度较低的分系统的可靠度都提高到某个值，而对于原来的可靠度较高的分系统的可靠度保持不变。Company LOGO可靠度的再分配法可靠度的再分配法n可靠性再分配的方法可靠性再分配的方法根据各分系统可靠度大小，由低到高将它们依次排列为：R1 R2Rk0Rk0+1 Rn按可靠度再分配法的基本思想，把可靠度较低的 R1，R2，Rk0，都提高到某个值R0，而原可靠度较高的Rk0+1，Rn 保持不变，则系统可

21、靠度Rs.令：令：Company LOGO可靠度的再分配法可靠度的再分配法确定k0及R0，即确定哪些分系统的可靠度需要提高并提高到什么程度。得出：k0 就是满足不等式中j的最大值，则：Company LOGO可靠度的再分配法可靠度的再分配法 例：例：一个系统由三个分系统串联组成，通过预计得到它们的可靠度分别为：、0.9,则系统可靠度RS=，而规定的系统可靠度 =0.65,试对三个分系统进行可靠度再分配。解：1.已知：，n=3 2.把原分系统的可靠度由小到大排列为 R1=，R2=，R3=3.确定k0 由上式得出：=R4=Company LOGO可靠度的再分配法可靠度的再分配法3.j=1,R1 j

22、=2,R2 R3 得出：k0=24.计算R0 =Company LOGO可靠度的再分配法可靠度的再分配法6.验证系统可靠度 =0.65=经过可靠度再分配后，系统满则了规定的可靠度指标。Company LOGO可靠性分配可靠性分配可靠性分配概念可靠性分配的目的、用途、分类可靠性分配的程序可靠性分配的原理与准则可靠性分配的方法可靠性分配的注意事项可靠性分配的注意事项Company LOGO可靠性分配的注意事项可靠性分配的注意事项l可靠性分配应在研制阶段的早期即开始进可靠性分配应在研制阶段的早期即开始进行行。使设计人员尽早明确设计要求，研究实现这个要求的可能性并设计措施。为确定外购件及外协件可靠性指

23、标提供依据。根据所分配的可靠性要求估算所须人力和资源等管理信息。Company LOGO可靠性分配的注意事项可靠性分配的注意事项n可靠性应反复多次反复多次进行。在方案论证和初步设计工作中，分配时较粗略的，经粗略分配后，应与经验数据进行比较、权衡；也可与不依赖于最初分配的可靠性预计结果相比较，来确定分配的合理性，并根据需要重新进行分配。n为了尽量减少可靠性分配的重复次数，在规定的可靠性基础上，可考虑留出一定的余量留出一定的余量。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需进行的反复分配Company LOGO不同研制阶段可靠性分配方法选择不同研制阶段可靠性分配方法选择 首先，必须明确设计目标、约束条件、系统下属各级产品定义的清晰程度及有关类似产品可靠性数据等信息，随着研制的进展，产品定义越来越清晰，可靠性分配方法的选取如下表。研制阶段 可靠性分配方法 方案论证 等分配法 初步设计 评分分配法、比例组合法 详细设计考虑重要度和复杂度分配法、可靠度再分配法、直接寻查法 Company LOGOThank you!