8.可靠性预计与分配1

10
可靠性预计
(1)根据产品功能画出可靠性框图。 (2)按可靠性框图建立相应的数学模型。 (3)确定各方框中元部件或设备的失效率，该失效 率应为基本失效率。

11
可靠性预计
非电子产品工作失效率为： p= b KD 式中： p——工作失效率； b——基本失效率； K（环境因子），D（降额因子）——取值由工 程经验确定。
n
i
进而得出各单元的可靠度。
30
可靠性分配 若系统的寿命服从指数分布,各单元的失效率为：
s* i
s i
i 1
n
i 1, 2,..., n
i*

i 1
n
i 1, 2,..., n
i
31
可靠性分配
为何依据不可靠度，采用按比例分配法进行分配， 32 获得的系统可靠度大于指标要求？
38
可靠性分配
39
可靠性分配 3.冗余系统可靠度分配
此类系统的可靠度分配方法如下:

1将每组并联单元适当组合成单个单元，并将此单 个单元看成是串联系统中并联部分的一个等效单 元。 2用串联系统可靠度分配方法，将系统的容许失效 率或失效概率分配给各个串联单元和等效单元。


3确定并联部分中每个单元的容许失效率或失效概率。

成结构、使用环境、原材料、原器件水 平、制造工艺水平等方面的差异，通过专
家评分给出各修正系数,综合权衡后得出一个 失效率综合修正因子D，如下式所示：

D=K1· K2· K3· K4
20
可靠性预计

D=K1· K2· K3· K4
K1——修正系数，表示我国原材料与先进国
家原材料的差距； K2——修正系数，表示我国基础工业(包括热 处理、表面处理、铸造质量控制等方面)与先进 国家的差距； K3 ——修正系数，表示生产厂现有工艺水平 与先进国家工艺水平的差距； K4——修正系数，表示生产厂在产品设计、 生产等方面的经验与先进国家的差距。
23
4.3可靠性分配
可靠性分配(reliability allocation)—— 是把系统的可靠性指标按一定的方法合理地分配给 分系统、设备、零部件(或元器件)的全过程。

24
可靠性分配
可靠性分配的目的是： (1)合理地确定系统中每个单元的可靠度指标，以便 在单元设计、制造、试验、验收时切实地加以保证， 反过来又将促进设计、制造、试验、验收方法和技 术的改进和提高。 (2)通过可靠性分配，帮助设计者了解零件、单元(子 系统)、系统(整体)间的可靠性的相互关系，明确设计 的基本问题。 (3)通过可靠性分配，使设计者更加全面地权衡系统 的性能、功能、费用及有效性等与时间的关系，以期 获得更为合理的系统设计，提高产品的设计质量。 (4)通过分配，使系统所获得的可靠度值比分配前 更加切合实际，可节省制造的时间及费用。 25

或者根据已掌握的可靠性资料，已能预测得新设计 系统各单元的Fi，或i ，但尚未满足新设计系统可靠 性要求。
29
可靠性分配 1.串联系统 若系统的可靠度已定，各单元的不可靠度为：
Fi* Fs* Fi (1 Rs* )Fi i 1, 2,..., n
F
i 1
n
i
F
i 1
1 n
i 1, 2,..., n
进而得出各单元的可靠度。 注意有：
37
可靠性分配

若各单元的寿命服从指数分布，若各单元的失效率为:
* * st i n i / t i i 1
1 n
i 1, 2,..., n
e it 1 i t, i t 0 Fi 1 Ri 1 e it i t i 1,2,..., n
40
可靠性分配
41
可靠性分配
42
可靠性分配
43
可靠性分配

复杂冗余系统的简化
44
可靠性分配
45
可靠性分配
46
可靠性分配
47
可靠性分配
48
可靠性分配
49
可靠性分配
若采用等分配法
50
3

可靠性预计
4
可靠性预计
5
4.2可靠性预计方法
4.2.1系统可靠性预计的一般方法
1.性能参数法

在统计了大量相似系统的性能参数与可靠性关系的基 础上，进行回归分析，得出一些经验公式及系数，以 便在方案论证及初步设计阶段，能根据初步确定的系 统性能及结构参数预计系统可靠性。 例如电子元件性能参数的退化与失效概率密度函数之 间的关系。
结温为：热阻×输入电力+环境温度
16
可靠性预计
17


4.2.3机械产品可靠性预计
1.特点 a)失效率为非常值； b)通用性不强、标准化程度低。 2.预计方法 a)修正系数法 b)相似产品类比论证法

18
可靠性预计
19
可靠性预计
其基本思想是根据仿制或改型的类似国 内和国外产品已知的失效率，分析两者在组
可靠性分配
n
Rs* (1
i 1
Fs* Fi
F
i 1
n
) 1
i 1
n
Fs* Fi
i
F
i 1
n
1 Fs* Rs* , i 1, 2,..., n
i
因此，按比例分配法得到的系统的可靠度，比希望的 略高。
33
可靠性分配
34
可靠性分配
35
可靠性分配
21
4.2.3不同研制阶段预计方法的选取
不同研制阶段预计方法的选取
研制阶段
可靠性预计方法
方案论证
初步设计
性能参数法、相似产品法
专家评分法、元件计数法、修 正系数法、相似产品类比论证 法 故障率预计法，应力预计法
详细设计
22
可靠性预计 4.2.4注意事项 1）应尽早进行可靠性预计； 2）研制的各个阶段应反复迭代进行； 3）预计结果的相对意义比绝对值更为重要； 4）预计值应大于成熟期的规定值。

6
可靠性预计
2.可靠性数学模型
7
可靠性品进行比较，设新 产品缺陷总数为nr，原产品缺陷总数为nb ，ni为新 引进的缺陷总数，ne为已排除的缺陷总数， 则：

nr=nb+ni-ne
新产品的失效率为:
r=knr
k是从旧产品上获得的产品失效率与其内部缺陷之间 8 的关系系数。
依据失效率按比例分配法进行分配，获得的系统可 靠度与指标要求相比，那个大？
36
可靠性分配 2.并联系统 若系统的不可靠度已定,各单元的不可靠度为:
n
Fs Fi
i 1
i 1, 2,..., n
F* * Fi n s Fi F i i 1
2


可靠性预计 可靠性预计的目的：

(1)检验所做设计是否能满足给定的可靠性目标,预 测产品的可靠度值； (2)在方案论证阶段,通过预计，根据结果的相对性 进行方案比较，找出最优方案。


(3)综合设计参数及性能指标要求，达到合理提高产 品可靠性的目的。
(4)发现主要因素，找出薄弱环节，采取措施提高可 靠度。 (5)为可靠性增长试验、验证试验及费用核算等研究 提供依据。
可靠性分配
26
4.3.1无约束条件的系统可靠性分配方法
4.3.1.1等分配法（equal apportionment technique）
用于设计初期，对产品定义不十分清晰时采用。
1,串联系统 各单元按等可靠度分配： 2,并联系统
Ri* n Rs* i 1, 2,..., n
1 * n s
可靠性预计 4. 相似电路法

若已知新老系统的电路相似，并知道老系统各种电 路的失效率和新系统的各种电路数，则可按经验公 式估计新系统的失效率：
9
可靠性预计 5. 失效率预计法

当研制工作进展到详细设计阶段，已有产品原理图和 结构图，选出了元部件，已知它们的类型、数量、使 用环境及应力，并已具有实验室常温条件测得的失效 率时，可采用失效率预计法。

12
4.2.2电子、电器设备可靠性预计
1.特点 a)服从指数分布； b)成熟、标准化程度高。

2.预计方法
a)元件计数法
b)元件应力分析法
c)简单枚举归纳推理的可靠性快速预计法
13
可靠性预计
14
可靠性预计
15
可靠性预计
结温是处于电子设备中实际半导体芯片（晶圆、裸
片）的最高温度。 它通常高于外壳温度和器件表面温度。 如果器件工作温度超过最高结温，器件中的晶体管 就可能会被破坏，器件也随即失效。
各单元按等不可靠度分配：
3,串并联系统
Ri* 1 (1 R )
i 1, 2,..., n
先将其简化为“等效串联系统”，再进行等分配。
27
可靠性分配
28
可靠性分配

4.3.1.2比例分配法 适用范围为： 新设计的系统与原有系统基本相同，已知原有系统 各单元不可靠度预测值Fi，或失效率预测值i且对 新设计的系统规定了新的可靠性要求；
作业：2-10
1
4. 可靠性预计与分配
4.1可靠性预计

可靠性预计是为了估计产品在给定工作条件下的可 靠性而进行的工作。 它运用以往的工程经验、故障数据、当前的技术水 平、尤其是以元器件、零部件的失效率作为依据， 预报产品(元器件、零部件、子系统或系统)实际可 能达到的可靠度。 是一个由局部到整体、由小到大、由下到上的过程， 是一个综合的过程。