系统可靠性基本知识幻灯片.ppt

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1、系统可靠性基本知识系统可靠性基本知识第1页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计21.可靠性的基本概念可靠性的基本概念2.可靠性的参数体系可靠性的参数体系3.提高系统可靠性的途径提高系统可靠性的途径4.系统可靠性设计的内容系统可靠性设计的内容本章内容本章内容第2页，共88页，编辑于2022年，星期二1.可靠性的基本概念可靠性的基本概念第3页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计4可靠性定义可靠性定义可靠性可靠性产品产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。能的能力。产品可靠性定义

2、的要素是三个产品可靠性定义的要素是三个“规定规定”。“规定条件规定条件”包括使用时的环境条件和工作条件。包括使用时的环境条件和工作条件。“规定时间规定时间”是指产品规定了的任务时间。是指产品规定了的任务时间。“规定功能规定功能”是指产品规定了的必须具备的功能及是指产品规定了的必须具备的功能及其技术指标。其技术指标。第4页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计5故障及其分类故障及其分类产产品品或或产产品品的的一一部部分分不不能能或或将将不不能能完完成成预预定定功功能能的的事事件件或或状状态态，称称之之为为故故障障（即即产产品丧失了规定的功能）品丧失了规定的功能

3、）。对于不可修产品（如电子元器件）：对于不可修产品（如电子元器件）：失效。失效。故障的表现形式，叫做故障的表现形式，叫做故障模式故障模式。引起故障的物理化学变化等内在原因，称引起故障的物理化学变化等内在原因，称故障故障机理机理。第5页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计6故障及其分类故障及其分类产品的故障按其故障规律分为两大类：产品的故障按其故障规律分为两大类：偶然故障偶然故障渐变故障渐变故障产品的故障按其故障后果分为两大类：产品的故障按其故障后果分为两大类：致命性故障致命性故障非致命性故障非致命性故障产品的故障按其统计特性分为两大类：产品的故障按其统计特

4、性分为两大类：独立故障独立故障从属故障从属故障第6页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计7寿命剖面寿命剖面寿命剖面寿命剖面产品从制造到寿命终结或退出使用这段时间内所经历产品从制造到寿命终结或退出使用这段时间内所经历的全部事件和环境的时序描述。它包含一个或多个任的全部事件和环境的时序描述。它包含一个或多个任务剖面。务剖面。通常把产品的寿命剖面分为后勤和使用两个阶段。通常把产品的寿命剖面分为后勤和使用两个阶段。第7页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计8寿命剖面示例寿命剖面示例事件事件（使用方（使用方法）法）生生 产产验验

5、 收收装卸和公路装卸和公路运输运输装卸和铁装卸和铁路运输路运输装卸和装卸和空运空运装卸和船装卸和船运运装卸和后勤装卸和后勤支援运输支援运输（最坏路线）（最坏路线）有遮蔽存贮，有遮蔽存贮，帐篷，圆屋顶帐篷，圆屋顶无遮蔽无遮蔽存储存储工作准工作准备阶段备阶段发射发射阶段阶段调整状调整状态态导弹处于导弹处于战斗位置战斗位置发射后第一个发射后第一个动作动作飞行阶段飞行阶段命中目命中目标标生产生产阶段阶段后后 勤勤 阶阶 段段运运 输输储存储存/后勤阶段后勤阶段使用阶段使用阶段准备阶段准备阶段任务阶段任务阶段发射段发射段惯性飞行段惯性飞行段下降段下降段主主动动段段某导弹的寿命剖面第8页，共88页，编辑于

6、2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计9任务剖面任务剖面产产品品在在完完成成规规定定任任务务这这段段时时间间内内所所经经历历的的事事件件和和环环境境的的时时序序描描述述。任任务务剖剖面面一一般般应应包括：包括：产品的工作状态；产品的工作状态；维修方案；维修方案；产品工作的时间与顺序；产品工作的时间与顺序；产品所处的环境产品所处的环境(外加的与诱发的外加的与诱发的)的时间与顺的时间与顺序；序；任务成功或致命故障的定义。任务成功或致命故障的定义。第9页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计10任务剖面示例任务剖面示例第10页，共88页，编辑于2

7、022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计11可靠度可靠度产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的定功能的概率概率称为可靠度。依定义可知，系统的称为可靠度。依定义可知，系统的可靠度是时间的函数，表示为：可靠度是时间的函数，表示为：式中，式中，R(t)可靠度函数；可靠度函数；产生故障前的工作生故障前的工作时间；t 规定的时间规定的时间 可靠性的度量可靠性的度量可靠度可靠度第11页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计12可靠度函数可靠度函数依定义可知，可靠度函数依定义可知，可靠度函数R(t)为：为：式

8、中，式中，N0 t=0时，在规定条件下进行工作的产品时，在规定条件下进行工作的产品数；数；r(t)在在0到到 t 时刻的工作时间内，产品的累时刻的工作时间内，产品的累计故障数。计故障数。第12页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计13累积故障分布函数累积故障分布函数产产品品在在规规定定的的条条件件下下和和规规定定的的时时间间内内，丧丧失失规规定定功功能能的的概概率率称称为为累累积积故故障障概概率率（又又叫叫不可靠度不可靠度）。）。依定义可知，产品的累积故障概率是时间的函依定义可知，产品的累积故障概率是时间的函数，即数，即 显然，以下关系成立：显然，以下关系

9、成立：第13页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计14可靠度函数与累积故障分布函数的性质可靠度函数与累积故障分布函数的性质对偶性对偶性 非减函数非减函数 非增函数非增函数 单调性单调性 00，1 1 00，1 1 取值范围取值范围 R(t)与与F(t)的性质如下表所示：的性质如下表所示：第14页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计15可靠度函数与累积故障分布函数的性质可靠度函数与累积故障分布函数的性质由密度函数的性质由密度函数的性质1)(0=dttf可知：可知：=-=-=ttdttfdttftFtR)()(1)(1)(

10、0因此，因此，R(t)、F(t)与与f(t)之间的关系如图所示。之间的关系如图所示。、第15页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计16故障率函数故障率函数故障率故障率工作到某时刻工作到某时刻尚未发生故障尚未发生故障的产品，在该时刻的产品，在该时刻后单位时间内发生故障的概率，称之为产品的后单位时间内发生故障的概率，称之为产品的故障率故障率。用数学符号表示为：用数学符号表示为：式中，式中，(t)故障率；故障率；dr(t)t 时刻后，时刻后，dt 时间内故障的产品数；时间内故障的产品数；Ns(t)残存产品数，即到残存产品数，即到t 时刻尚未故障的产品时刻尚未故障

11、的产品数。数。第16页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计17故障率函数故障率函数可按下式进行工程计算可按下式进行工程计算：式中，式中，r(t)t 时刻后，时刻后，t时间内故障的产品数；时间内故障的产品数；t 所取时间间隔；所取时间间隔；Ns(t)残存产品数。残存产品数。对于低故障率的元部件常以对于低故障率的元部件常以10-9/h为故障率的为故障率的单位，称之为菲特（单位，称之为菲特（Fit）。）。第17页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计19故障率实例故障率实例例例 右右 表表为为某某产产品品10万万个个在在18年

12、年 内内 的的故故障障数数据据，试试 计计 算算 这这批批产产品品1年年、2年年的的故故障率。障率。t（年）（年）r(t)1000个个 r(t)1000个个(t)(%/年年)001012113214315436767131082314937151799118100/01.001.011.021.033.126.4511.4918.1823.81100.0/第19页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计21产品故障浴盆曲线产品故障浴盆曲线浴盆曲线浴盆曲线大多数产品的故障率随时间的变化曲线形似浴盆，称之大多数产品的故障率随时间的变化曲线形似浴盆，称之为浴盆曲线。

13、由于产品故障机理的不同，产品的故障率为浴盆曲线。由于产品故障机理的不同，产品的故障率随时间的变化大致可以分为三个阶段：随时间的变化大致可以分为三个阶段：产品典型的故障率曲线产品典型的故障率曲线t t使用寿命使用寿命早期早期故障故障偶然故障偶然故障耗损故障耗损故障A AB B规定的规定的故障率故障率维修后故障维修后故障率下降率下降(t)第21页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计22对故障发生规律认识的变化对故障发生规律认识的变化第22页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计23故障发生规律的六种模式故障发生规律的六种模式

14、六种模式所占的比率六种模式所占的比率（美国联合航空公司统计）（美国联合航空公司统计）第23页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计25故障率与可靠度、故障密度函数的关系故障率与可靠度、故障密度函数的关系第25页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计26故障率与可靠度、故障密度函数的关系故障率与可靠度、故障密度函数的关系（系统）产品典型的故障率、可靠度和故障密度函数曲线t(t)早期早期故障故障偶然故障偶然故障耗损故障耗损故障f(t)R(t)第26页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计27

15、平均故障前时间（平均故障前时间（MTTF）设设N0个个不不可可修修复复的的产产品品在在同同样样条条件件下下进进行行试试验验，测测得得其其全全部部故故障障时时间间为为t1,t2,tN0。其其平平均均故故障障前前时时间间（用用符符号号TTF表示）为：表示）为：当当N0趋趋向向无无穷穷时时，TTF为为产产品品故故障障时时间间这这一一随随机机变变量量的的数数学学期期望，因此，望，因此，当产品的寿命服从指数分布时，当产品的寿命服从指数分布时，第27页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计28平均故障间隔时间（平均故障间隔时间（MTBF）一一个个可可修修系系统统在在使使

16、用用过过程程中中发发生生了了N0次次故故障障，每每次次故故障障修修复复后后又又重重新新投投入入使使用用，测测得得其其每每次次工工作作持持续续时时间间为为t1,t2,tN0。其其平平均均故故障障间间隔隔时间为时间为式中，式中，T 产品总的工作时间。产品总的工作时间。显显然然，系系统统的的平平均均故故障障间间隔隔时时间间与与系系统统的的维维修修效效果有关。果有关。第28页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计29平均故障间隔时间（平均故障间隔时间（MTBF）产产品品典典型型的的修修复复状状态态有有基基本本修修复复和和完完全全修修复两种。复两种。基本修复与完全修复

17、t)(tl基本修复完全修复t1l0l1产品修复后瞬间的故障率与故障前瞬间的故障率相同产品修复后瞬间的故障率与新产品刚投入使用时的故障率相同第29页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计30问题问题某某微微型型计计算算机机的的MTBF=10000小小时时，是是否否意意味味着着该计算机每工作该计算机每工作10000小时才出一次故障？小时才出一次故障？有有一一计计算算机机系系统统的的MTBF为为2000h，试试求求失失效效（故障）率和可靠性。（故障）率和可靠性。越越小小、MTBF越越长长的的机机器器就就是是好好机机器器。可可靠靠性性已已经经成成为为衡衡量量系系统统

18、或或产产品品（计计算算机机）性性能能的的主主要要指指标标之之一一，并并且且通通常常用用MTBF或或MTTF来来直直接表示其可靠性的大小。接表示其可靠性的大小。第30页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计34寿命分布寿命分布寿寿命命分分布布（或或故故障障分分布布、失失效效分分布布）是是可可靠靠性性工工程程应应用用和和可可靠靠性性研研究究的的基基础础。寿寿命命分分布布的的类类型型各各种种各各样样，某某一一类类分分布布适适用用于于具具有有共共同同故故障障机机理理的的某某类类产产品品，它它与与装装备备的的故故障障机机理理、故障模式以及施加的应力类型有关。故障模式以

19、及施加的应力类型有关。寿寿命命分分布布是是将将工工程程问问题题抽抽象象简简化化后后，在在理理论论上上对对其其特特性性进进行行深深入入研研究究。产产品品的的寿寿命命分分布布是是产产品品故故障障规规律律的的具具体体体体现现；分分析析寿寿命命分分布布的的过过程程，实实际际上上是是从从可可靠靠性性角角度度对对产产品品进进行行分分类类的的过过程程，达达到到在在理理论论上上对对可可靠靠性性研研究究的的深深化化，在在工程上对可靠性的分析、试验、验证、评估等的定量化。工程上对可靠性的分析、试验、验证、评估等的定量化。第34页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计35寿命分布

20、寿命分布确确定定产产品品的的寿寿命命分分布布类类型型有有重重要要意意义义，但但要要判判断断其其属属于于哪哪种种分分布布类类型型仍仍很很困困难难。目目前前常常用用方方法法有有两两种种，一一种种是是通通过过失失效效物物理理分分析析来来证证实实该该产产品品的的故故障障模模式式或或失失效效机机理理近近似似地地符符合合于于某某种种类类型型分分布布的的物物理理背背景景。另另一一种种方方法法是是通通过过可可靠靠性性试试验验，利利用用数数理理统统计计中中的的判判断断方方法法来确定其分布。来确定其分布。第35页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计47常用的产品寿命分布常用的

21、产品寿命分布第47页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计48常用的产品寿命分布常用的产品寿命分布第48页，共88页，编辑于2022年，星期二2.可靠性参数体系可靠性参数体系 第53页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计54可靠性参数体系可靠性参数体系可可靠靠性性参参数数是是描描述述系系统统可可靠靠性性的的度度量量。它它直直接接与与战战备备完完好好、任任务务成成功功、维维修修人人力力费费用用和和保保障障资资源源费用有关。费用有关。可靠性指标是可靠性参数要求的量值。可靠性指标是可靠性参数要求的量值。第54页，共88页，编辑

22、于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计55可靠性参数值可靠性参数值TMFHBF平平均均故故障障间间隔隔飞飞行行小小时时（MFHBF）TBM平平 均均 维维 修修 间间 隔隔 时时 间间 （MTBM）：在在规规定定的的条条件件下下和和规规定定的的时时间间内内，产产品品寿寿命命单单位位总总数数与与该该产产品品计计划划和和非非计划维修时间总数之比。计划维修时间总数之比。PMC完完成成任任务务的的成成功功概概率率（MCSP）：在在规规定定的的条条件件下下和和规规定定的的时时间间内，系统能完成规定任务的概率。内，系统能完成规定任务的概率。第55页，共88页，编辑于2022年，星期二2

23、023/1/13可靠性设计可靠性设计56可靠性参数值可靠性参数值TBCF致致命命故故障障间间的的任任务务时时间间（MTBCF）：在在规规定定的的一一系列任务剖面中，产品任务总时间与致命性故障数之比。系列任务剖面中，产品任务总时间与致命性故障数之比。TTR平平均均修修复复时时间间（MTTR）：在在规规定定的的条条件件下下和和规规定定的的时时间间内内，产产品品在在任任一一规规定定的的维维修修级级别别上上，修修复复性性维维修修总总时时间间与与该该级级别别上上被被修修复复产产品品的的故故障障总总数数之比。之比。TBR平平均均拆拆卸卸间间隔隔时时间间（MTBR）：在在规规定定的的时时间间内内，系系统统寿

24、寿命命单单位位总总数数与与从从该该系系统统上上拆拆下下的的产产品品总总次次数之比。数之比。第56页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计57可靠性参数分类可靠性参数分类可可靠靠性性设设计计需需要要综综合合权权衡衡完完成成规规定定功功能能和和减减少少用用户户费费用用两两方方面面的的需需求求，可可靠靠性性参参数数分为基本可靠性参数和任务可靠性参数分为基本可靠性参数和任务可靠性参数基本可靠性基本可靠性反映了产品对维修人力费用和后勤保障资反映了产品对维修人力费用和后勤保障资源的需求。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确定基本可靠性指标时应统

25、计产品的所有寿命单位和所有的故障。的故障。常见参数有常见参数有TBF、TBM、TMFHBF、TBR。任务可靠性任务可靠性是产品在规定的任务剖面中完成规定功能是产品在规定的任务剖面中完成规定功能的能力。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成的故障(即即致命性故障致命性故障)。常见参数有任务可靠度、常见参数有任务可靠度、PMC、TBCF。第57页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计58反映目标说明示例战备完好性战备完好性军军事事单单位位接接到到命命令令时时，实实施施其其作作战战计划

26、的能力计划的能力TBF、TBM、TMFHBF任务成功性任务成功性任任务务开开始始时时给给定定的的可可用用性性下下，系系统统在在规规定定的的任任务务剖剖面面内内任任意意时时刻刻能能够够工作和完成规定功能的能力工作和完成规定功能的能力PMC、TBCF维修人力费用维修人力费用系统需要维修人力的频度与多寡系统需要维修人力的频度与多寡TBF、TBM、TMFHBFTTR保障资源费用保障资源费用系系统统对对备备件件、维维修修工工具具、维维修修设设备备等的要求等的要求TBR可靠性参数分类可靠性参数分类据反映目标的不同可细分据反映目标的不同可细分4 4类类第58页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1

27、/13可靠性设计可靠性设计59可靠性参数分类可靠性参数分类使用参数、合同参数使用参数、合同参数使用可靠性参数使用可靠性参数及指标反映了系统及其保障因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，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它是从最终用户的角度来评价产品的可靠性水平的。平的。如如TMFHBF、PMC、TBM等。等。合同可靠性参数合同可靠性参数及指标反映了合同中使用的易及指标反映了合同中使用的易于考核度量的可靠性要求，它更多地是从承制于考核度量的可靠性要求，它更多地是从承制方的角度来评价产品的可靠性水平。方的角度来评价产品的可

28、靠性水平。如如TBF、TBCF等。等。第59页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计60可靠性参数的相关性可靠性参数的相关性平平 均均 故故 障障 间间 隔隔 时时 间间(MTBF)与与平平均均故故障障间间隔飞行小时隔飞行小时(MFHBF)任任务务成成功功概概率率与与致致命命故障间的任务时间故障间的任务时间MTBF与故障率与故障率平平均均维维修修间间隔隔时时间间与与MTBF平平均均拆拆卸卸间间隔隔时时间间与与MTBF第60页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计65可靠性参数指标特性可靠性参数指标特性综合性综合性某些可靠性

29、参数是其它可靠性、维修性参数的综合表某些可靠性参数是其它可靠性、维修性参数的综合表示。如固有可用度表示为：示。如固有可用度表示为：即产品的平均故障间隔时间与平均故障间隔时间、平即产品的平均故障间隔时间与平均故障间隔时间、平均修复时间的和之比。均修复时间的和之比。相关性相关性使用参数与合同参数之间相互关联，可以按照一定使用参数与合同参数之间相互关联，可以按照一定的规律进行转换。的规律进行转换。第65页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计66可靠性参数指标特性可靠性参数指标特性阶段性阶段性产品可靠性，在研制阶段具有增长性。产品可靠性，在研制阶段具有增长性。第6

30、6页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计67可靠性参数指标可靠性参数指标使使 用用 指指 标标 合合 同同 指指 标标 目标值目标值 门限值门限值 规定值规定值 最低可接受值最低可接受值 期期望望装装备备达达到到的的使使用用指指标标，它它既既能能满满足足装装备备使使用用需需求求，又又可可使使装装备备达达到到最最佳佳的的效效费费比比，是是确确定定规规定值的依据定值的依据 装装备备必必须须达达到到的的使使用用指指标标，它它能能满满足足装装备备的的使使用用需需求求，是是确确定定最最低低可可接受值的依据接受值的依据 合合同同和和研研制制任任务务书书中中规规定定的的

31、期期望望装装备备达达到到的的合合同同指指标标，它它是是承承制制方方进进行行可可靠靠性性设设计计的依据的依据 合合同同和和研研制制任任务务书书中中规规定定的的、装装备备必必须须达达到到的的合合同同指指标标，它它是是进进行行考考核核或验证的依据或验证的依据 第67页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计69序序号号产品类型产品类型参数名称参数名称门限值门限值目标值目标值门限值与门限值与目标值之比目标值之比备注备注1F-16A战斗机战斗机MFHBF1.75h2.9h0.62F/A-18A战斗机战斗机MFHBF1.44h5.0h0.293UH-60A直升机直升机MF

32、HBF3.5h4.0h0.88“黑鹰黑鹰”直升机直升机4CH-53E直升机直升机MFHBF0.71h0.92h0.755B-1B轰炸机轰炸机MTBM0.250.28h1.0h0.250.286B-2轰炸机轰炸机MFHBUM0.2h0.36h0.557F/A-18A战斗机战斗机MSCP0.26h0.90.298B-1B轰炸机轰炸机MSCP0.780.920.859弹道导弹弹道导弹飞行可靠度飞行可靠度0.60.90.6710巡航导弹巡航导弹飞行可靠度飞行可靠度0.580.880.66为为AGM-86B型型11空空-空导弹空导弹MCHBM200h450h0.44为为AIM-120型型12导航吊舱导航

33、吊舱MTBF29.6h50h0.59目标值与门限值的示例目标值与门限值的示例第69页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计70目标值与门限值的示例目标值与门限值的示例序号序号产品类型产品类型参数名称参数名称门限值门限值目标值目标值门限值与门限值与目标值之比目标值之比备注备注13直升机照明系统直升机照明系统MTBOMF280h750h0.37陆军直升机陆军直升机14航空动力装置航空动力装置MFHBF27.0h66.0h0.41用于用于F-16战斗机战斗机15航空电子系统航空电子系统MFHBF5.7h8.3h0.69用于用于F-16战斗机战斗机16飞行控制系统飞

34、行控制系统MFHBF18.0h30.0h0.60用于用于F-16战斗机战斗机17机载武器系统机载武器系统MFHBF65.0h85.0h0.76用于用于F-16战斗机战斗机18机载雷达机载雷达MTBF60.0h100h0.60用于用于F-16战斗机战斗机19机载雷达显示器机载雷达显示器MTBF130h475h0.27用于用于F-16战斗机战斗机20平视仪平视仪MTBF150h500h0.30用于用于F-16战斗机战斗机21飞行控制计算机飞行控制计算机MTBF100h400h0.25用于用于F-16战斗机战斗机22火控计算机火控计算机MTBF280h700h0.39用于用于F-16战斗机战斗机23

35、F-15MMH/FH19.9711.271.77第70页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计71目标值与门限值的示例目标值与门限值的示例序号序号产品类型产品类型参数名称参数名称门限值门限值目标值目标值门限值与门限值与目标值之比目标值之比备注备注24F-117MMH/FH37.022.01.6725A-7AMMH/FH17.09.61.7726UH-60AMMH/FH3.82.81.3627YA-64MMH/FH13.08.01.6328B-2MMH/FH62.950.01.2629F-15MTTR2.55h1.95h1.3030F-15AA070%80%0

36、.87531F-16AA085%90%0.94432AGM-86BA087%93%0.93533UH-60AA080%82%0.975第71页，共88页，编辑于2022年，星期二3.提高系统可靠性的途径提高系统可靠性的途径第76页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计77进行系统可靠性设计进行系统可靠性设计在在系系统统设设计计过过程程中中，从从可可靠靠性性工工程程出出发发，采采取取一一系系列列设设计计措措施施以以提提高高系系统统的的可可靠靠性性和安全性水平，使其达到预定的性能指标。和安全性水平，使其达到预定的性能指标。第77页，共88页，编辑于2022年，星

37、期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计781.总体设计总体设计总总体体设设计计时时，通通过过系系统统可可靠靠性性指指标标的的分分配配和和预预计计，进进行行优优化化设设计计，使使之之在在现现有有条条件件下具有一定的可靠性。下具有一定的可靠性。可靠性指标分配可靠性指标分配可靠性预计可靠性预计可靠性评估可靠性评估第78页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计792.电路设计电路设计电电路路设设计计、元元器器件件选选择择、容容差差和和降降额额设设计计，是是指指在在满满足足性性能能、价价格格等等要要求求的的前前提提下下，考考虑虑到到电电路路所所允允许许的的公公差差

38、，确确定定元元器器件件参参数数和和类类型型，设设计计电电路路组组成成方方案案，并并注注意意减减额使用。额使用。电电路路最最坏坏情情况况设设计计，要要考考虑虑到到所所有有元元器器件件的的容容差差和和漂漂移移，并并取取其其最最坏坏（最最不不利利）的的参参数数，核核算算审审查查电电路路的的每每一一个个规规定定的的特特性性，采采取取必必要要的的加加强强措措施施，并并在在有有关关部位设置报警和保护装置。部位设置报警和保护装置。第79页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计803.结构设计结构设计根根据据可可靠靠性性要要求求设设计计机机械械结结构构时时应应考考虑虑系系统

39、统的的应应用用安安装装方方式式以以及及必必要要的的散散热热、防防水水、抗干扰、防振动等措施。抗干扰、防振动等措施。第80页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计814.热设计热设计采采取取冷冷却却、保保温温、升升温温等等措措施施，保保证证系系统统在在规规定定的的温温度度范范围围内内正正常常工工作作的的一一种种可可靠靠性设计方法。主要途径：性设计方法。主要途径：选用合适的材料和元器件选用合适的材料和元器件采用有效的热传导方式采用有效的热传导方式第81页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计825.三防设计三防设计三三防防设设

40、计计是是防防潮潮、防防霉霉菌菌和和防防烟烟雾雾的的设设计计，其其中中也也包包括括防防尘尘及及其其他他腐腐蚀蚀性性气气体体。常常用用的措施有：的措施有：元器件灌封元器件灌封印制板的防护印制板的防护壳体防护涂层壳体防护涂层第82页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计836.抗冲击、振动设计抗冲击、振动设计为为进进一一步步减减少少冲冲击击振振动动应应力力的的影影响响，在在设设计计时时应应尽尽可可能能提提高高整整个个机机箱箱或或整整机机的的固固有有频频率率。由由于于机机器器固固有有频频率率与与结结构构刚刚度度成成正正比比，与与构构件件重重量量成成反反比比。因因此此

41、，设设计计时时应应提高结构的刚度和减轻机箱或整机的重量。提高结构的刚度和减轻机箱或整机的重量。抗振动设计抗振动设计抗冲击设计抗冲击设计隔冲装置隔冲装置减少机械本身所产生的冲击力对支撑周围电子设备的影响。减少机械本身所产生的冲击力对支撑周围电子设备的影响。减轻外部冲击所造成的影响，以防止引起电路或元器件断线、断脚，拉减轻外部冲击所造成的影响，以防止引起电路或元器件断线、断脚，拉脱焊点或短路故障的发生。脱焊点或短路故障的发生。第83页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计847.电磁兼容性设计电磁兼容性设计电电磁磁兼兼容容性性设设计计是是通通过过滤滤波波、屏屏蔽

42、蔽、隔隔离离、接接地地、避避雷雷电电、防防静静电电等等措措施施，使使系系统统与与同同一一时时空空环环境境中中的的电电子子设设备备融融洽洽相相处处，既既不不受受电电磁磁干干扰扰的的影影响响，也也不不去去干干扰扰其其它它设设备。备。场干扰场干扰（线）路干扰（线）路干扰第84页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计858.系统容错设计系统容错设计所所谓谓“容容错错设设计计”，就就是是在在系系统统结结构构上上通通过过增增加加冗冗余余资资源源的的方方法法来来掩掩盖盖故故障障造造成成的的影影响响，使使得得即即使使出出错错或或发发生生故故障障，系系统统的的功功能能仍仍不不

43、受受影影响响，仍仍然然能正确地执行预定算法的技术。能正确地执行预定算法的技术。因因此此，容容错错技技术术也也称称为为冗冗余余技技术术或或故故障障掩掩盖盖技技术术，是是用用冗冗余余资资源源来来换换取取高高可可靠靠性性。其其冗冗余余的的方方法法可可以以是是硬硬件件冗冗余余、软软件件冗冗余余、信信息息冗冗余余，也可以是时间冗余。也可以是时间冗余。信息冗余信息冗余软件冗余软件冗余硬件冗余硬件冗余时间冗余时间冗余系统冗余系统冗余功能单元冗余功能单元冗余组件多重化组件多重化部件冗余部件冗余电路冗余电路冗余程序冗余技术程序冗余技术编码译码技术编码译码技术软件保护技术软件保护技术重组合技术重组合技术指令复执指

44、令复执程序重试程序重试误差检测与校正技术误差检测与校正技术I/O操作复执操作复执第85页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计869.其他其他加固设计加固设计热设计技术热设计技术机箱设计机箱设计抗干扰和防泄露抗干扰和防泄露避错技术避错技术故障诊断及维护技术故障诊断及维护技术采用监测系统采用监测系统采用差错自检、校正和故障自动切换机构采用差错自检、校正和故障自动切换机构采用故障记录、显示、统计、分析及自动报警和保护装置采用故障记录、显示、统计、分析及自动报警和保护装置远程支持设施远程支持设施提供完整的随机维修资料提供完整的随机维修资料安全性技术安全性技术第86页，共88页，编辑于2022年，星期二4.系统可靠性设计的内容系统可靠性设计的内容第87页，共88页，编辑于2022年，星期二2023/1/13可靠性设计可靠性设计88可靠性设计的内容可靠性设计的内容元器件是基础，元器件是基础，设计是关键，设计是关键，环境是保证。环境是保证。迭代迭代选择方案，预计系统的可靠性水平，选择方案，预计系统的可靠性水平，找出薄弱环节找出薄弱环节提高系统可靠性提高系统可靠性可靠性预计可靠性预计和分配和分配故障模式分析故障模式分析采取各种设计方法采取各种设计方法第88页，共88页，编辑于2022年，星期二