数学和系统可靠性分配与预计.pptx

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1、4.1可靠性要求及确定可靠性要求及确定1.1.可靠性要求可靠性要求 产品使用方向承制方产品使用方向承制方(或生产方或生产方)从可靠性角度提出的研制目标。从可靠性角度提出的研制目标。进行可靠性设计、分析、制造、试验和验收的依据。进行可靠性设计、分析、制造、试验和验收的依据。只只有有在在透透彻彻地地了了解解这这些些要要求求后后，才才能能将将可可靠靠性性正正确确地地设设计计、生生产产到到产产品品中中去去，并按要求有计划地实施有关的组织、监督、控制及验证工作。并按要求有计划地实施有关的组织、监督、控制及验证工作。可靠性要求分类可靠性要求分类定性定性要求：用一种非量化的形式来设计、评价和保证产品的可靠性

2、。要求：用一种非量化的形式来设计、评价和保证产品的可靠性。定定量量要要求求：规规定定产产品品的的可可靠靠性性参参数数、指指标标和和相相应应的的验验证证方方法法。用用定定量量方方法法进进行设计分析，用增长或试验方法进行可靠性验证，从而保证产品的可靠性。行设计分析，用增长或试验方法进行可靠性验证，从而保证产品的可靠性。第1页/共95页4.1可靠性要求及确定可靠性要求及确定1.1.可靠性要求可靠性要求 确定要求时：确定要求时：需求需求可能性可能性权权衡衡分分析析客观使用需求客观使用需求当前技术水平当前技术水平研制经费研制经费进度进度可以达到的可以达到的明确的明确的可检验和验收的可检验和验收的第2页/

3、共95页4.1可靠性要求及确定可靠性要求及确定可靠性定性要求可靠性定性要求用用一一种种非非量量化化的的形形式式来来设设计计、评评价价和和保保证证产产品品的的可可靠靠性性。在在定定量量化化设设计计分分析析缺缺乏乏大大量量数数据据支支持持的的情情况况下下，提提出出定定性性设设计计分分析析要要求求并并加加以以实实现则更为重要。现则更为重要。要求的对象：产品设计、工艺、软件及其他方面要求的对象：产品设计、工艺、软件及其他方面例如：采用成熟技术、简化、冗余和模块化等设计例如：采用成熟技术、简化、冗余和模块化等设计可靠性定性要求分类可靠性定性要求分类定性设计要求定性设计要求定性分析要求定性分析要求 第3页

4、/共95页4.1可靠性要求及确定可靠性要求及确定定性设计要求定性设计要求定定性性设设计计要要求求一一般般是是在在产产品品研研制制过过程程中中要要求求采采取取的的可可靠靠性性设设计计措措施施，以保证提高产品可靠性。以保证提高产品可靠性。这这些些要要求求都都是是概概要要性性的的设设计计措措施施，在在具具体体实实施施时时，需需要要根根据据产产品品的的实实际情况而细化。际情况而细化。主要的定性设计要求示例主要的定性设计要求示例制定和贯彻可靠性设计准则制定和贯彻可靠性设计准则简化设计简化设计余度设计余度设计降额设计降额设计制定和实施元器件大纲制定和实施元器件大纲第4页/共95页4.1可靠性要求及确定可靠

5、性要求及确定定性设计要求定性设计要求主要的定性设计要求示例主要的定性设计要求示例确定关键件和重要件确定关键件和重要件环境防护设计环境防护设计热设计热设计软件可靠性设计软件可靠性设计包装、装卸、运输、储存等设计包装、装卸、运输、储存等设计工程保证及生产质量保证工程保证及生产质量保证第5页/共95页4.1可靠性要求及确定可靠性要求及确定定性分析要求定性分析要求 定定性性分分析析要要求求一一般般是是在在产产品品研研制制过过程程中中要要求求采采取取的的可可靠靠性性分分析析工工作作，以保证提高产品可靠性。以保证提高产品可靠性。这这些些可可靠靠性性分分析析工工作作需需要要在在产产品品研研制制的的各各个个阶

6、阶段段根根据据产产品品的的实实际际情情况况和分析方法的特点，具体组织实施。和分析方法的特点，具体组织实施。定性分析要求主要项目定性分析要求主要项目第6页/共95页4.1可靠性要求及确定可靠性要求及确定第7页/共95页4.1可靠性要求及确定可靠性要求及确定可靠性定量要求可靠性定量要求确确定定产产品品的的可可靠靠性性参参数数、指指标标以以及及验验证证时时机机和和验验证证方方法法，以以便便在在设设计计、生生产产、试试验验验验证证、使使用用过过程程中中用用量量化化方方法法评评价价或或验验证证装装备备的的可可靠靠性性水水平。平。可可靠靠性性定定量量要要求求主主要要反反映映战战备备完完好好性性，任任务务成

7、成功功性性，维维修修人人力力费费用用及及保障资源费用等四个方面的要求。保障资源费用等四个方面的要求。可靠性定量要求分类可靠性定量要求分类确确可可靠靠性性定定量量要要求求通通常常包包括括基基本本可可靠靠性性要要求求和和任任务务可可靠靠性性要要求求，储储存存可靠性要求和耐久可靠性要求。可靠性要求和耐久可靠性要求。第8页/共95页4.1可靠性要求及确定可靠性要求及确定可靠性定量要求分类可靠性定量要求分类基本可靠性要求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。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。确

8、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。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(即致命性故障即致命性故障)。第9页/共95页4.1可靠性要求及确定可靠性要求及确定可靠性定量要求分类可靠性定量要求分类基本可靠性要求基本可靠性要求可靠性使用要求可靠性使用要求任务可靠性要求任务可靠性要求可靠性合同要求可靠性合同要求产品设计产品设计质量监控质量监控反映产品反映产品使用要求使用

9、要求第10页/共95页4.1可靠性要求及确定可靠性要求及确定可靠性定量要求（参数）可靠性定量要求（参数）使用参数使用参数可可靠靠性性使使用用参参数数及及指指标标反反映映了了系系统统及及其其保保障障因因素素在在计计划划的的使使用用和和保保障障环环境境中中的的可可靠靠性性要要求求，它它是是从最终用户的角度来评价产品的可靠性水平。从最终用户的角度来评价产品的可靠性水平。MFHBF合同参数合同参数可可靠靠性性合合同同参参数数及及指指标标反反映映了了合合同同中中使使用用的的易易于于考考核核度度量量的的可可靠靠性性要要求求，它它更更多多的的是是从从承承制制方方的的角度来评价产品的可靠性水平。角度来评价产品

10、的可靠性水平。MTBF第11页/共95页4.1可靠性要求及确定可靠性要求及确定使 用 指 标 合 同 指 标 目标值 门限值 规定值 最低可接受值 期望装备达到的使用指标，它既能满足装备使用需求，又可使装备达到最佳的效费比，是确定门限值会和规定值的依据 装备必须达到的使用指标，它能满足装备的使用需求，是确定最低可接受值的依据 合同和研制任务书中规定的期望装备达到的合同指标，它是承制方进行可靠性设计的依据 合同和研制任务书中规定的、装备必须达到的合同指标，它是进行考核或验证的依据 第12页/共95页4.1可靠性要求及确定可靠性要求及确定可靠性定量要求（参数特点）可靠性定量要求（参数特点）综合性综

11、合性 综综合合表表现现了了产产品品的的耐耐久久性性、无无故故障障性性、维维修修性性、可可用用性性和和经经济济性性，有有些些参参数数是是其其他他R/M参参数数的的综综合表示，如固有可用度合表示，如固有可用度Ai平均故障间隔时间（平均故障间隔时间（MTBF）平均修复时间（平均修复时间（MTTR）第13页/共95页4.1可靠性要求及确定可靠性要求及确定可靠性定量要求（参数特点）可靠性定量要求（参数特点）可靠性参数的相关性可靠性参数的相关性使用可靠性参数与合同可靠性参数之间存在转换关系使用可靠性参数与合同可靠性参数之间存在转换关系平均故障间隔时间平均故障间隔时间环境因子环境因子平均故障间隔飞行小时平均

12、故障间隔飞行小时产品工作时间产品工作时间飞行时间飞行时间运行比运行比第14页/共95页4.1可靠性要求及确定可靠性要求及确定可靠性定量要求（参数特点）可靠性定量要求（参数特点）可靠性指标的阶段性可靠性指标的阶段性产产品品可可靠靠性性，在在研研制制阶阶段段具具有有增增长长性性，因因此此应应明明确确不不同同阶阶段段的的可可靠靠性性指指标标。在在产产品品研研制制、生生产产、使使用用过过程程中中，针针对对存存在在的的问问题题，采采取取改改进进措措施施，使可靠性不断增长，最终达到成熟期的目标值。使可靠性不断增长，最终达到成熟期的目标值。例例如如，某某航航空空电电子子系系统统设设计计定定型型时时，全全系系

13、统统的的MTBF为为9小小时时，生生产产定型时，定型时，MTBF为为18小时。小时。第15页/共95页4.1可靠性要求及确定可靠性要求及确定第16页/共95页4.1可靠性要求及确定可靠性要求及确定可靠性参数值时序图第17页/共95页4.1可靠性要求及确定可靠性要求及确定2.2.可靠性要求的确定可靠性要求的确定可靠性定量要求的确定可靠性定量要求的确定可可靠靠性性定定量量要要求求的的制制定定，即即是是对对定定量量描描述述产产品品可可靠靠性性参参数数的的选选择择及及其其指标的确定。指标的确定。不不同同的的装装备备类类型型或或在在不不同同环环境境条条件件下下使使用用的的装装备备，描描述述产产品品可可靠

14、靠性性定定量量要要求求的的可可靠靠性性参参数数与与指指标标是是有有所所不不同同的的，应应根根据据具具体体装装备备的的实实际际情情况而定。况而定。GJB1909中中详详细细规规定定了了各各类类武武器器装装备备可可靠靠性性参参数数选选择择与与指指标标确确定定的的要要求。求。第18页/共95页4.1可靠性要求及确定可靠性要求及确定可靠性定量要求的确定可靠性定量要求的确定1.参数选择依据参数选择依据装备类型装备类型坦克选择平均故障间隔里程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设备则选取平均故障间隔时间(M

15、TBF)装备使用要求装备使用要求战时或平时、一次性使用或重复使用战时或平时、一次性使用或重复使用.一次性使用的产品一次性使用的产品(如导弹如导弹)可选成功率可选成功率预期的维修方案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。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装备可靠性的验证方法厂内试验验证一般选合同参数。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。外场使用验证则选用使用参数。第19页/共95页4.1可靠性要求及确定可靠性要求及确定可靠性定量要求的确定可靠性定量要求的确定2.2.参数参数选择要

16、求选择要求可可靠靠性性使使用用参参数数的的选选择择应应反反映映战战备备完完好好性性、任任务务成成功功性性、维维修修人人力力费费用和保障资源费用等四个方面的要求。用和保障资源费用等四个方面的要求。应根据装备的类型，选择合适的参数。应根据装备的类型，选择合适的参数。可靠性合同参数应根据使用参数确定。可靠性合同参数应根据使用参数确定。使使用用参参数数一一般般不不应应直直接接用用于于合合同同中中，但但如如果果参参数数的的所所有有限限定定条条件件明明确确，也可用于合同中。也可用于合同中。第20页/共95页4.1可靠性要求及确定可靠性要求及确定可靠性定量要求的确定可靠性定量要求的确定3.3.可靠性定量要求

17、的流程可靠性定量要求的流程第21页/共95页4.1可靠性要求及确定可靠性要求及确定3.3.可靠性定量要求的流程可靠性定量要求的流程第22页/共95页4.1可靠性要求及确定可靠性要求及确定可靠性定性要求的确定可靠性定性要求的确定可可靠靠性性定定性性要要求求一一般般在在战战术术技技术术指指标标论论证证和和方方案案论论证证两两个个阶阶段段制制定定，根根据据产产品品使使用用需需求求及及经经费费、进进度度的的实实际际情情况况由由使使用用方方提提出出产产品品研研制制中中应开展的可靠性设计与分析工作要求。应开展的可靠性设计与分析工作要求。“制定和贯彻可靠性设计准则制定和贯彻可靠性设计准则”、“降额设计降额设

18、计”、“FMEA”在在方方案案论论证证和和工工程程研研制制阶阶段段，由由承承制制方方制制定定具具体体细细致致的的可可靠靠性性定定性性要要求。求。“可靠性设计准则可靠性设计准则”、“元器件大纲元器件大纲”在产品研制各阶段组织实施在产品研制各阶段组织实施第23页/共95页4.1可靠性要求及确定可靠性要求及确定可靠性定性要求制定程序可靠性定性要求制定程序第24页/共95页4.1可靠性要求及确定可靠性要求及确定可靠性定性要求制定程序可靠性定性要求制定程序第25页/共95页4.2系统可靠性分配系统可靠性分配可靠性分配概念可靠性分配概念系系统统可可靠靠性性分分配配就就是是将将使使用用方方提提出出的的，在在

19、系系统统设设计计任任务务书书(或或合合同同)中中规规定定的的可可靠靠性性指指标标，从从上上而而下下，由由大大到到小小，以以整整体体到到局局部部，逐逐步步分分解解，分配到各分系统，设备和元器件。分配到各分系统，设备和元器件。可靠性分配目的与用途可靠性分配目的与用途可可靠靠性性分分配配的的目目的的是是使使各各级级设设计计人人员员明明确确其其可可靠靠性性设设计计要要求求，根根据据要要求求估估计计所所需需的的人人力力、时时间间和和资资源源，并并研研究究实实现现这这个个要要求求的的可可能能性性及及办办法。法。如如同同性性能能指指标标一一样样，可可靠靠性性指指标标是是设设计计人人员员在在可可靠靠性性方方面

20、面的的一一个个设设计计目标。目标。第26页/共95页4.2系统可靠性分配系统可靠性分配可靠性分配原则可靠性分配原则“技术上合理技术上合理”、“经济上合算经济上合算”、“见效快见效快”可靠性分配包括可靠性分配包括基本可靠性分配基本可靠性分配任务可靠性分配任务可靠性分配 这这两两者者之之间间有有时时是是互互相相矛矛盾盾的的，因因此此在在进进行行可可靠靠性性分分配配时时，要要进进行行两两者者之之间间的的权权衡衡，或或采采取取其其他他不相互影响等措施。不相互影响等措施。第27页/共95页4.2系统可靠性分配系统可靠性分配可靠性分配的原理和准则可靠性分配的原理和准则可靠性分配问题就是最优化问题，基本可分

21、为三类：可靠性分配问题就是最优化问题，基本可分为三类：以以可可靠靠性性指指标标为为约约束束条条件件，目目标标函函数数是是在在满满足足可可靠靠性性下下限限的的条条件件下下，使成本、质量、体积最小且研制周期尽量短；使成本、质量、体积最小且研制周期尽量短；以成本为约束条件，要求可靠性尽量高；以成本为约束条件，要求可靠性尽量高；以研制周期为约束条件，要求成本尽量低，可靠性尽量高。以研制周期为约束条件，要求成本尽量低，可靠性尽量高。现有技术水平依研制周期长短具有不同的含义。现有技术水平依研制周期长短具有不同的含义。第28页/共95页4.2系统可靠性分配系统可靠性分配可靠性分配的原理可靠性分配的原理系统可

22、靠性分配是求解下面的基本不等式系统可靠性分配是求解下面的基本不等式 对于简单串联系统而言，上式就转换为对于简单串联系统而言，上式就转换为 如如果果对对分分配配没没有有任任何何约约束束条条件件，则则上上两两式式可可以以有有无无数数个个解解；有有约约束束条条件件，也也可可能能有有多多个个解解。因因此此，可可靠靠性性分分配配的的关关键键在在于于要要确确定定一一个个方方法法，通通过过它它能能得得到合理的可靠性分配值的唯一解或有限数量解。到合理的可靠性分配值的唯一解或有限数量解。第29页/共95页4.2系统可靠性分配系统可靠性分配分配准则分配准则可靠性分配的要求值应是成熟期的规定值。可靠性分配的要求值应

23、是成熟期的规定值。为为了了减减少少分分配配的的反反复复次次数数，并并考考虑虑到到分分配配中中存存在在忽忽略略不不计计的的其其他他因因素素项目，因此可靠性分配时应该留出项目，因此可靠性分配时应该留出15%20%的余量。的余量。某某些些非非电电子子组组件件故故障障率率很很低低时时，可可以以不不直直接接参参加加可可靠靠性性分分配配，而而归归并并在其他因素项目中一并考虑。在其他因素项目中一并考虑。进进行行可可靠靠性性指指标标分分配配时时，应应保保证证基基本本可可靠靠性性指指标标分分配配值值与与任任务务可可靠靠性性指指标标分分配配值值的的协协调调，使使系系统统的的基基本本可可靠靠性性和和任任务务可可靠靠

24、性性指指标标同同时时得得到到满足。满足。可靠性分配应在研制阶段早期即开始进行。可靠性分配应在研制阶段早期即开始进行。根据不同研制阶段，选定分配方法进行分配。根据不同研制阶段，选定分配方法进行分配。第30页/共95页4.2系统可靠性分配系统可靠性分配分配准则分配准则对对于于复复杂杂度度高高的的分分系系统统、设设备备等等，应应分分配配较较低低的的可可靠靠性性指指标标，因因为为产产品品越越复复杂杂，其其组组成成单单元元就就越越多多，要要达达到到高高可可靠靠性性就就越越困困难难并并且且更更为为费费钱。钱。对对于于技技术术上上不不成成熟熟的的产产品品，分分配配较较低低的的可可靠靠性性指指标标。对对于于这

25、这种种产产品品提提出高可靠性要求会延长研制时间，增加研制费用。出高可靠性要求会延长研制时间，增加研制费用。对对于于处处于于恶恶劣劣环环境境条条件件下下工工作作的的产产品品，应应分分配配较较低低的的可可靠靠性性指指标标，因因为恶劣的环境会增加产品的故障率。为恶劣的环境会增加产品的故障率。当当把把可可靠靠度度作作为为分分配配参参数数时时，对对于于需需要要长长期期工工作作的的产产品品，分分配配较较低低的的可靠性指标，因为产品的可靠性随着工作时间的增加而降低。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。第31页/共95页4.2系统可靠性分配系统可靠性分配分配准则分配准则对对于于重重要要度度高

26、高的的产产品品，应应分分配配较较高高的的可可靠靠性性指指标标，因因为为重重要要度度高高的的产产品的故障会影响人身安全或任务的完成。品的故障会影响人身安全或任务的完成。分分配配时时还还应应结结合合维维修修性性、保保障障性性，如如可可达达性性差差的的产产品品，分分配配较较高高可可靠靠性指标，以实现较好的综合效能等。性指标，以实现较好的综合效能等。对对于于已已有有可可靠靠性性指指标标的的货货架架产产品品或或使使用用成成熟熟的的成成品品，不不再再进进行行可可靠靠性性分分配配，同同时时，在在进进行行可可靠靠性性分分配配时时，要要从从总总指指标标中中剔剔除除这这些些单单元元的的可可靠性值。靠性值。第32页

27、/共95页4.2系统可靠性分配（方法）系统可靠性分配（方法）1.等分配法等分配法2.比例分配法比例分配法3.评分分配法评分分配法4.考虑重要度的分配法考虑重要度的分配法5.关键性的考虑关键性的考虑6.拉格朗日待定系数法拉格朗日待定系数法7.最少工作量法最少工作量法第33页/共95页4.2系统可靠性分配（方法）系统可靠性分配（方法）1.等分配法等分配法2.比例分配法比例分配法3.评分分配法评分分配法4.考虑重要度的分配法考虑重要度的分配法5.关键性的考虑关键性的考虑6.拉格朗日待定系数法拉格朗日待定系数法7.最少工作量法最少工作量法第34页/共95页4.2系统可靠性分配（方法）系统可靠性分配（方

28、法）1.等分配法等分配法串联系统中各单元的可靠性水平相同，复杂度相似。串联系统中各单元的可靠性水平相同，复杂度相似。某某型型抗抗荷荷服服是是由由衣衣面面、胶胶囊囊、接接链链三三个个部部分分串串联联组组成成。若若要要求求该该抗抗荷荷服服的的可可靠靠度度指指标标为为0.9987，试试用用等等分分配配法法确确定定衣衣面面、胶胶囊囊、拉拉链链的的可可靠度指标。靠度指标。第35页/共95页4.2系统可靠性分配（方法）系统可靠性分配（方法）2.比例分配法比例分配法假定各单元具有相同的关键性，有同样的改进潜力。假定各单元具有相同的关键性，有同样的改进潜力。预测出各个单元的任务失效率（指数分布）：预测出各个单

29、元的任务失效率（指数分布）：已知可靠度后，即可求出失效概率。已知可靠度后，即可求出失效概率。对对于于串串联联系系统统，比比例例分分配配法法是是按按总总的的可可靠靠性性指指标标（失失效效概概率率）与与各各个个单单元元的预测失效概率的比例来分配可靠度。的预测失效概率的比例来分配可靠度。第36页/共95页4.2系统可靠性分配（方法）系统可靠性分配（方法）2.比例分配法比例分配法1）串联系统）串联系统比例因子分系统系统给定的要求比较比较第37页/共95页4.2系统可靠性分配（方法）系统可靠性分配（方法）第38页/共95页4.2系统可靠性分配（方法）系统可靠性分配（方法）第39页/共95页4.2系统可靠

30、性分配（方法）系统可靠性分配（方法）2.比例分配法比例分配法2）指数分布的串联系统）指数分布的串联系统各各个个分分系系统统的的故故障障率率为为常常数数，串串联联系系统统可可以以以以故故障障率率指指标标来来分分配配给给各各个个分分系统，具体步骤：系统，具体步骤：（1）预计各个分系统的故障率）预计各个分系统的故障率（2）确定每个分系统的比例因子）确定每个分系统的比例因子Ki（3）根据给定的可靠度指标，或故障率指标，计算各分系统的故障率）根据给定的可靠度指标，或故障率指标，计算各分系统的故障率给定的要求分配后的故障率第40页/共95页4.2系统可靠性分配（方法）系统可靠性分配（方法）第41页/共95

31、页4.2系统可靠性分配（方法）系统可靠性分配（方法）第42页/共95页4.2系统可靠性分配（方法）系统可靠性分配（方法）2.比例分配法比例分配法3）串并联系统）串并联系统 对对于于具具有有并并联联和和串串联联的的复复合合系系统统，计计算算时时首首先先把把可可靠靠性性方方框框图图逐逐步步简简化化，最最后后化化成成一一个个串串联联系系统统，再再用用比比例例分分配配法法，求求出出串串联联系系统统中中各各分分系系统统的可靠度，再把各分系统的可靠度分配给并联系统中的各个单元。的可靠度，再把各分系统的可靠度分配给并联系统中的各个单元。第43页/共95页4.2系统可靠性分配（方法）系统可靠性分配（方法）2.

32、比例分配法比例分配法3）串并联系统）串并联系统第44页/共95页4.2系统可靠性分配（方法）系统可靠性分配（方法）2.比例分配法比例分配法3）串并联系统）串并联系统第45页/共95页4.2系统可靠性分配（方法）系统可靠性分配（方法）第46页/共95页4.2系统可靠性分配（方法）系统可靠性分配（方法）3.评分分配法评分分配法在在可可靠靠性性数数据据非非常常缺缺乏乏的的情情况况下下，通通过过有有经经验验的的设设计计人人员员或或专专家家对对影影响响可可靠靠性性的的几几种种因因素素评评分分，对对评评分分进进行行综综合合分分析析而而获获得得各各单单元元产产品品之之间间的的可靠性相对比值，根据评分情况给每

33、个分系统或设备分配可靠性指标。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。第47页/共95页4.2系统可靠性分配（方法）系统可靠性分配（方法）3.评分分配法评分分配法评分因素评分因素 u复杂度，技术水平，工作时间，环境条件复杂度，技术水平，工作时间，环境条件对对于于复复杂杂度度高高的的分分系系统统、设设备备等等，应应分分配配较较低低的的可可靠靠性性指指标标，因因为为产产品品越越复复杂，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。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。对对于于技技术术上上不不成成熟熟的的产产品品，分分配配较较低低的的可可靠靠性性指指

34、标标。对对于于这这种种产产品品提提出出高高可可靠性要求会延长研制时间，增加研制费用。靠性要求会延长研制时间，增加研制费用。当当把把可可靠靠度度作作为为分分配配参参数数时时，对对于于需需要要长长期期工工作作的的产产品品，分分配配较较低低的的可可靠靠性性指标，因为产品的可靠性随着工作时间的增加而降低。指标，因为产品的可靠性随着工作时间的增加而降低。对对于于处处于于恶恶劣劣环环境境条条件件下下工工作作的的产产品品，应应分分配配较较低低的的可可靠靠性性指指标标，因因为为恶恶劣劣的环境会增加产品的故障率。的环境会增加产品的故障率。第48页/共95页4.2系统可靠性分配（方法）系统可靠性分配（方法）3.评

35、分分配法评分分配法评分原则评分原则 复杂度复杂度最复杂的评最复杂的评1010分，最简单的评分，最简单的评1 1分。分。技术水平技术水平（成熟程度）（成熟程度）水平最低的评水平最低的评1010分，水平最高的评分，水平最高的评1 1分。分。工作时间工作时间单元工作时间最长的评单元工作时间最长的评1010分，最短的分，最短的评评1 1分。分。环境条件环境条件单元工作过程中会经受极其恶劣而严单元工作过程中会经受极其恶劣而严酷的环境条件的评酷的环境条件的评1010分，环境条件最分，环境条件最好的评好的评1 1分。分。第49页/共95页4.2系统可靠性分配（方法）系统可靠性分配（方法）第50页/共95页4

36、.2系统可靠性分配（方法）系统可靠性分配（方法）4.考虑重要度的分配法（指数分布）考虑重要度的分配法（指数分布）则，第i个分系统相对整个系统的实际可靠度为分配给第i个分系统的可靠性指标与该分系统的重要度成正比。分系统个数第51页/共95页4.2系统可靠性分配（方法）系统可靠性分配（方法）4.考虑重要度的分配法（指数分布，复杂度）考虑重要度的分配法（指数分布，复杂度）分配给第i个分系统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。分系统元件个数系统元件总个数第52页/共95页4.2系统可靠性分配（方法）系统可靠性分配（方法）4.考虑重要度的分配法考虑重要度的分配法第53页/共95页4

37、.2系统可靠性分配（方法）系统可靠性分配（方法）第54页/共95页4.2系统可靠性分配系统可靠性分配各研制阶段可靠性分配方法的选择各研制阶段可靠性分配方法的选择选择依据选择依据要要进进行行分分配配，首首先先必必须须明明确确设设计计目目标标、限限制制条条件件、系系统统下下属属各各级级定定义义的的清清晰晰程程度度及及有有关关类类似似产产品品可可靠靠性性数数据据等等信信息息。随随着着研研制制阶阶段段的的进进展展，产产品品定定义义起起来越清晰，则可靠性分配也有所不同。来越清晰，则可靠性分配也有所不同。方案论证阶段方案论证阶段等分配法等分配法初步设计阶段初步设计阶段评分分配法、比例分配法评分分配法、比例

38、分配法 详细设计阶段详细设计阶段评分分配法、考虑重要度和复杂度分配法等评分分配法、考虑重要度和复杂度分配法等第55页/共95页4.2系统可靠性分配系统可靠性分配可靠性分配注意事项可靠性分配注意事项使使设设计计人人员员尽尽早早明明确确其其设设计计要要求求，研研究究实实现现这这个个要要求求的的可可能性。能性。为外购件及外协件的可靠性指标提供初步依据。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。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。在在方方案案论论证证和和初初步步设设计计工工作作中中，分分配配是是较较粗粗略略的的，经经粗粗略略分配后，应

39、与经验数据进行比较、权衡。分配后，应与经验数据进行比较、权衡。与与不不依依赖赖于于最最初初分分配配的的可可靠靠性性预预测测结结果果相相比比较较，确确定定分分配配的合理性，并根据需要重新进行分配。的合理性，并根据需要重新进行分配。随随着着设设计计工工作作的的不不断断深深入入，可可靠靠性性模模型型逐逐步步细细化化，可可靠靠性性分配亦须随之反复进行。分配亦须随之反复进行。为为了了尽尽量量减减少少可可靠靠性性分分配配的的重重复复次次数数，在在规规定定的的可可靠靠性性指指标的基础上，可考虑留出一定的余量。标的基础上，可考虑留出一定的余量。第56页/共95页4.3系统可靠性预计系统可靠性预计可可靠靠性性预

40、预计计是是在在设设计计阶阶段段对对系系统统可可靠靠性性进进行行定定量量的的估估计计，是是根根据据历历史史的的产产品品可可靠靠性性数数据据、系系统统的的构构成成和和结结构构特特点点、系系统统的的工工作作环环境境等等因因素素估估计计组组成成系系统统的的部部件件及及系系统统可可靠靠性性，是是一一个个自自下下而而上上，从从局局部部到到整整体体、由由小小到到大大的的一种系统综合过程。一种系统综合过程。第57页/共95页4.3系统可靠性预计系统可靠性预计可靠性预计目的与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。评估系统可靠性，审查是否能达到要求的可靠性指标。在在方方案案论论证

41、证阶阶段段，通通过过可可靠靠性性预预计计，比比较较不不同同方方案案的的可可靠靠性性水水平平，为为最优方案的选择及方案优化提供依据。最优方案的选择及方案优化提供依据。在在设设计计中中，通通过过可可靠靠性性预预计计，发发现现影影响响系系统统可可靠靠性性的的主主要要因因素素，找找出出薄弱环节，采取设计措施，提高系统可靠性。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。为可靠性分配奠定基础。可靠性设计过程中，预计与修改设计是交替进行的。可靠性设计过程中，预计与修改设计是交替进行的。可靠性预计与修改的过程就是可靠性增长的过程。可靠性预计与修改的过程就是可靠性增长的过程。第58页/共95页

42、4.3系统可靠性预计系统可靠性预计分类分类根据战术技术中可靠性的定量要求根据战术技术中可靠性的定量要求 基本可靠性预计（产品不可靠给维修保障增加的负担）基本可靠性预计（产品不可靠给维修保障增加的负担）任务可靠性预计（产品成功完成规定任务的能力）任务可靠性预计（产品成功完成规定任务的能力）不可修产品不可修产品可修产品可修产品 从产品构成角度分析：从产品构成角度分析：单元可靠性预计单元可靠性预计系统可靠性预计系统可靠性预计第59页/共95页4.3系统可靠性预计系统可靠性预计分类分类根据预计的时间不同根据预计的时间不同 方案论证阶段的预计（方案满足可靠性指标的可能性）方案论证阶段的预计（方案满足可靠

43、性指标的可能性）预计预计MTBF预计预计MTTR设计阶段的预计（估计具体设计的可靠性）设计阶段的预计（估计具体设计的可靠性）设计初期的预计（粗略的预示系统最后可能达到的设计初期的预计（粗略的预示系统最后可能达到的 可靠性水平）可靠性水平）设计中期的预计（验证初期预示的程度并预示最后设计中期的预计（验证初期预示的程度并预示最后 能达到的可靠性水平）能达到的可靠性水平）设计最后的预计（较好预示系统可能达到的可靠性）设计最后的预计（较好预示系统可能达到的可靠性）第60页/共95页4.3系统可靠性预计系统可靠性预计可靠性分配结果是可靠性预计的依据和目标可靠性分配结果是可靠性预计的依据和目标可靠性预计相

44、对结果是可靠性分配与指标调整的基础可靠性预计相对结果是可靠性分配与指标调整的基础第61页/共95页4.3系统可靠性预计系统可靠性预计(方法方法)1.1.元件计数法元件计数法2.应力分析法应力分析法3.相似产品法相似产品法4.故障率预计法故障率预计法5.专家评分法专家评分法6.相似产品类比法相似产品类比法7.功能预计法功能预计法8.上下限法上下限法第62页/共95页4.3系统可靠性预计系统可靠性预计(方法方法)1.1.元件计数法（假定故障分布类型为指数分布）元件计数法（假定故障分布类型为指数分布）适适用用于于电电子子类类产产品品的的基基本本可可靠靠性性预预计计，用用于于方方案案论论证证阶阶段段和

45、和初初步步设设计计阶阶段段，元元器器件件的的种种类类和和数数量量大大致致已已确确定定，但但具具体体的的工工作作应应力力和和环环境境等等尚未明确时，对系统基本可靠性进行预计。尚未明确时，对系统基本可靠性进行预计。基本原理是对元器件基本原理是对元器件“通用失效率通用失效率”的修正。的修正。计算模型计算模型通用故障率通用故障率质量系数质量系数第第i种元器件的数量种元器件的数量不同的元器件种类的数目不同的元器件种类的数目设备总的故障率设备总的故障率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，通用工作环境温度是指在不同的环境条件下，各类器件在工作时通用的周围环

46、境温度。第63页/共95页4.3系统可靠性预计系统可靠性预计(方法方法)1.1.元件计数法元件计数法如如果果设设备备的的各各个个单单元元是是在在同同一一环环境境工工作作，则则直直接接使使用用公式（通用故障率不变）；公式（通用故障率不变）；如如果果设设备备是是由由几几个个单单元元组组成成的的，而而且且各各单单元元的的工工作作环环境也不同，则每一个环境中的单元按照境也不同，则每一个环境中的单元按照 进进行行计计算算，然然后后将将这这些些单单元元的的工工作作故故障障率率相相加加，求求出出设备的总故障率。设备的总故障率。各种系数可从手册中查得：各种系数可从手册中查得：电电 子子 设设 备备 可可 靠靠

47、 性性 预预 计计 手手 册册 （我我 国国 国国 军军 标标GJB/Z299B）电子设备可靠性预计电子设备可靠性预计（美国（美国MIL-NDBK-217）第64页/共95页4.3系统可靠性预计系统可靠性预计(方法方法)第65页/共95页4.3系统可靠性预计系统可靠性预计(方法方法)2.2.应力分析应力分析法法用于产品详细设计阶段的电子元器件失效率预计。用于产品详细设计阶段的电子元器件失效率预计。对对某某种种电电子子元元器器件件在在实实验验室室的的标标准准应应力力与与环环境境条条件件下下，通通过过大大量量的的试试验，并对其结果统计而得出该种元器件验，并对其结果统计而得出该种元器件 的的“基本失

48、效率基本失效率”。在在预预计计电电子子元元器器件件工工作作失失效效率率时时，应应根根据据元元器器件件的的质质量量等等级级、应应力力水水平、环境条件等因素对基本失效率进行修正。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。电子元器件的应力分析法已有成熟的预计标准和手册。工作故障率工作故障率基本故障率基本故障率环境系数环境系数质量系数质量系数。设计设计制造制造试验试验第66页/共95页4.3系统可靠性预计系统可靠性预计(方法方法)2.2.应力分析应力分析法法具体步骤：具体步骤：（1）将将所所有有元元器器件件按按功功能能单单元元分分类类，列列入入元元器器件件

49、应应力力分分析计算表；析计算表；（2）确确定定各各个个元元器器件件的的应应力力（电电应应力力、机机械械应应力力、热热应应力等）；力等）；（3）查出各种元器件应用故障率数学模型；）查出各种元器件应用故障率数学模型；（4）查出元器件的基本故障率；）查出元器件的基本故障率；（5）根根据据元元器器件件的的类类型型、质质量量、应应力力等等查查出出修修正正系系数数，并计算出元器件的工作故障率；并计算出元器件的工作故障率；（6）根根据据元元器器件件的的可可靠靠性性框框图图，建建立立数数学学模模型型，求求出出设设备总的故障率备总的故障率第67页/共95页4.3系统可靠性预计系统可靠性预计(方法方法)3.3.相

50、似产品法相似产品法相相似似产产品品法法是是根根据据功功能能相相似似产产品品在在使使用用中中所所得得到到的的经经验验，对对新新设设计计产产品品的的可可靠靠性性参参数数进进行行估估计计。适适用用于于机机械械、电电子子、机机电电类类产产品品（方方案案论论证证和和初初步步设计阶段）。步骤如下：设计阶段）。步骤如下：确定相似产品（设备类型、使用条件和可靠性特征等）确定相似产品（设备类型、使用条件和可靠性特征等）分析相似因素对可靠性的影响分析相似因素对可靠性的影响根据相似产品经验，对新产品可靠性进行预计根据相似产品经验，对新产品可靠性进行预计预计的基本公式为预计的基本公式为第68页/共95页4.3系统可靠