可靠性工程20143教材
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5. 可靠性分配
5.1 概述 5.2 可靠性分配的准则 5.3 典型系统常用的可靠性分配方法
5.3.1 串联系统的可靠性分配 5.3.2 并联系统的可靠性分配 5.3.3 有约束条件的产品任务可靠性分配方法
5.4 可靠性分配注意事项
5.1 概述 1、可靠性分配的概念
系统可靠性分配就是将使用方提出的，在系 统设计任务书(或合同)中规定的可靠性指标， 从上而下，由大到小，以整体到局部，逐步 分解，分配到各分系统，设备和元器件。
评分因素和评分原则
复杂度——根据组成单元的元部件数量，以及它们 组装的难易程度来评定，最复杂的评10分，最简单 的评1分。 技术水平——根据目前的技术水平和成熟程度来评 定，水平最低的评10分，水平最高的评1分。 工作时间——单元工作时间最长的评10分，最短的 评1分。 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。
可靠性目标 调研
确 定 可 靠 性 指 标 和 设 计 准 则
可靠性 维修性 评 安全性 估 保障性
系统可靠性指标 分配给分系统
比 较
系统可靠性预计
分系统可靠性预计
更 改
分配给设备
设备可靠性预计 单元可靠性预计
技术条件
设 计
可靠性、维修性、安 全性和保障性分析
3、系统可靠性分配的目的和用途
目的是使各级设计人员明确其可靠性设计要求， 根据要求估计所需的人力、时间和资源，并研究 实现这个要求的可能性及办法。
•如果对分配没有任何约束条件，则上两式可以有无数个解； •有约束条件，也可能有多个解。因此，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。
2、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 低的可靠性指标，因为产品越复杂，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。 对于技术上不成熟的产品，分配较低的可靠 性指标，对于这种产品提出高可靠性要求会延 长研制时间，增加研制费用。 对于处于恶劣环境条件下工作的产品，应分配 较低的可靠性指标，因为恶劣的环境会增加产 品的故障率。
对于已有可靠性指标、货架产品或使用成熟的系统或产 品，不再进行可靠性分配，同时，在进行可靠性分配时， 要从总指标中剔除这些单元的可靠性值。
5.3 典型系统常用的可靠性分配方法
5.3 .1串联系统的可靠性分配 1.等分配法（平均分配法）
将系统的可靠度平均分配给各单元的方法。 对于n个子系统组成的串联系统，设子系统的可 靠度为Ri，则系统的可靠度为：
* RS ( R1 , R2 , Ri , Rn ) RS （系统的可靠性指标） * g S ( R1 , R2 , Ri , Rn ) g S （对系统设计的综合约束条件）
•对于简单串联系统而言，上式就转换为
* R1 (t ) R2 (t ) Ri (t ) Rn (t ) RS (t )
评分分配法原理
i rij
j 1
4Βιβλιοθήκη Baidu
i
i
n
Ci i /
Ci
* i * s
为第i个单元的评分数； 为系统的评分总数；
为第i个单元，第j个因素的评分数；
为第i个单元的评分系数；
分配给每个单元的故障率； 为系统的可靠性指标
分配步骤
•确定系统的基本可靠性指标，对系统进行分析，确定评分因 素。
•确定该系统中“货架”产品或已单独给定可靠性指标的产品。 •聘请评分专家，专家人数不宜过少（至少5人）。 •产品设计人员向评分专家介绍产品及其组成部分的构成、工 作原理、功能流程、任务时间、工作环境条件、研制生产水平 等情况或专家通过查阅相关技术文件获得相关信息。 •评分。首先由专家按照评分原则给各单元打分，填写评分表 格再由负责可靠性分配的人员，将各专家对产品的各项评分综 合，即每个单元的4个因素评分为各专家评分的平均值，填写 表格。 •按公式分配各单元可靠性指标。
当把可靠度作为分配参数时，对于需要长期工作的产品， 分配较低的可靠性指标，因为产品的可靠性随着工作时 间的增加而降低。 对于重要度高的产品，应分配较高的可靠性指标，因为 重要度高的产品的故障会影响人身安全或任务的完成。
分配时还应结合维修性、保障性，如可达性差的产品， 分配较高的可靠性指标，以实现较好的综合效能等。
RS Ri R n
i 1
n
即
Ri RS
* i * s
1 n
n RS
/n
等分配法适用设计初期，方案论证阶段， 当产品没有继承性，产品定义并不十分清 晰时所采用的最简单的分配方法。 可用于基本可靠性和任务可靠性的分配。
例5-1 某型抗荷服是由衣面、胶囊、拉链三个 部分串联组成，若要求该抗荷服的可靠度指标 为0.9987，试用等分配法确定衣面、胶囊、拉 链的可靠度指标。
•在可靠性分配时，要两者之间的权衡，或采取其他不 相互影响的措施。
6、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
5.2 可靠性分配的原理和准则
1、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
2、可靠性预计和分配的关系
预计是根据系统的 元件、部件和分系统 的可靠性来推测系统 的可靠性。 是一个局部到整体、 由小到大、由下到上 的过程，是一种综合 的过程。 分配是把系统规定 的可靠性指标分给分 系统、部件及元件， 使整体和部分协调一 致。 是一个由整体到局 部、由大到小、由上 到下的过程，是一种 分解过程。
根据系统设计任务书中规定的可靠性指标，按一 定的方法分配给组成系统的分系统、设备和元器 件，并写入与之相对应的设计任务书。如同性能 指标一样，可靠性指标是设计人员在可靠性方面 的一个设计目标。
基本可靠性分配
4、可靠性分配的分类
任务可靠性分配
5、可靠性分配的特点 •这两者有时是相互矛盾的，提高产品的任务可靠性， 可能会降低其基本可靠性，反之亦然。
R 0.9987 解：由题意知该系统为串联系统， 应用等分配法确定可靠度指标：
* s
* R衣面
* R胶囊
* R拉链
3
* RS
3 0.9987 0.99957
2.评分分配法
适用于方案论证阶段和初步设计阶段，缺乏可 靠性数据情况下，通过有经验的设计人员或专 家对影响可靠性的几种因素进行评分，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。 主要用于分配系统的基本可靠性和分配串联系 统的任务可靠性，一般假设产品服从指数分布
5.1 概述 5.2 可靠性分配的准则 5.3 典型系统常用的可靠性分配方法
5.3.1 串联系统的可靠性分配 5.3.2 并联系统的可靠性分配 5.3.3 有约束条件的产品任务可靠性分配方法
5.4 可靠性分配注意事项
5.1 概述 1、可靠性分配的概念
系统可靠性分配就是将使用方提出的，在系 统设计任务书(或合同)中规定的可靠性指标， 从上而下，由大到小，以整体到局部，逐步 分解，分配到各分系统，设备和元器件。
评分因素和评分原则
复杂度——根据组成单元的元部件数量，以及它们 组装的难易程度来评定，最复杂的评10分，最简单 的评1分。 技术水平——根据目前的技术水平和成熟程度来评 定，水平最低的评10分，水平最高的评1分。 工作时间——单元工作时间最长的评10分，最短的 评1分。 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。
可靠性目标 调研
确 定 可 靠 性 指 标 和 设 计 准 则
可靠性 维修性 评 安全性 估 保障性
系统可靠性指标 分配给分系统
比 较
系统可靠性预计
分系统可靠性预计
更 改
分配给设备
设备可靠性预计 单元可靠性预计
技术条件
设 计
可靠性、维修性、安 全性和保障性分析
3、系统可靠性分配的目的和用途
目的是使各级设计人员明确其可靠性设计要求， 根据要求估计所需的人力、时间和资源，并研究 实现这个要求的可能性及办法。
•如果对分配没有任何约束条件，则上两式可以有无数个解； •有约束条件，也可能有多个解。因此，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。
2、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 低的可靠性指标，因为产品越复杂，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。 对于技术上不成熟的产品，分配较低的可靠 性指标，对于这种产品提出高可靠性要求会延 长研制时间，增加研制费用。 对于处于恶劣环境条件下工作的产品，应分配 较低的可靠性指标，因为恶劣的环境会增加产 品的故障率。
对于已有可靠性指标、货架产品或使用成熟的系统或产 品，不再进行可靠性分配，同时，在进行可靠性分配时， 要从总指标中剔除这些单元的可靠性值。
5.3 典型系统常用的可靠性分配方法
5.3 .1串联系统的可靠性分配 1.等分配法（平均分配法）
将系统的可靠度平均分配给各单元的方法。 对于n个子系统组成的串联系统，设子系统的可 靠度为Ri，则系统的可靠度为：
* RS ( R1 , R2 , Ri , Rn ) RS （系统的可靠性指标） * g S ( R1 , R2 , Ri , Rn ) g S （对系统设计的综合约束条件）
•对于简单串联系统而言，上式就转换为
* R1 (t ) R2 (t ) Ri (t ) Rn (t ) RS (t )
评分分配法原理
i rij
j 1
4Βιβλιοθήκη Baidu
i
i
n
Ci i /
Ci
* i * s
为第i个单元的评分数； 为系统的评分总数；
为第i个单元，第j个因素的评分数；
为第i个单元的评分系数；
分配给每个单元的故障率； 为系统的可靠性指标
分配步骤
•确定系统的基本可靠性指标，对系统进行分析，确定评分因 素。
•确定该系统中“货架”产品或已单独给定可靠性指标的产品。 •聘请评分专家，专家人数不宜过少（至少5人）。 •产品设计人员向评分专家介绍产品及其组成部分的构成、工 作原理、功能流程、任务时间、工作环境条件、研制生产水平 等情况或专家通过查阅相关技术文件获得相关信息。 •评分。首先由专家按照评分原则给各单元打分，填写评分表 格再由负责可靠性分配的人员，将各专家对产品的各项评分综 合，即每个单元的4个因素评分为各专家评分的平均值，填写 表格。 •按公式分配各单元可靠性指标。
当把可靠度作为分配参数时，对于需要长期工作的产品， 分配较低的可靠性指标，因为产品的可靠性随着工作时 间的增加而降低。 对于重要度高的产品，应分配较高的可靠性指标，因为 重要度高的产品的故障会影响人身安全或任务的完成。
分配时还应结合维修性、保障性，如可达性差的产品， 分配较高的可靠性指标，以实现较好的综合效能等。
RS Ri R n
i 1
n
即
Ri RS
* i * s
1 n
n RS
/n
等分配法适用设计初期，方案论证阶段， 当产品没有继承性，产品定义并不十分清 晰时所采用的最简单的分配方法。 可用于基本可靠性和任务可靠性的分配。
例5-1 某型抗荷服是由衣面、胶囊、拉链三个 部分串联组成，若要求该抗荷服的可靠度指标 为0.9987，试用等分配法确定衣面、胶囊、拉 链的可靠度指标。
•在可靠性分配时，要两者之间的权衡，或采取其他不 相互影响的措施。
6、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
5.2 可靠性分配的原理和准则
1、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
2、可靠性预计和分配的关系
预计是根据系统的 元件、部件和分系统 的可靠性来推测系统 的可靠性。 是一个局部到整体、 由小到大、由下到上 的过程，是一种综合 的过程。 分配是把系统规定 的可靠性指标分给分 系统、部件及元件， 使整体和部分协调一 致。 是一个由整体到局 部、由大到小、由上 到下的过程，是一种 分解过程。
根据系统设计任务书中规定的可靠性指标，按一 定的方法分配给组成系统的分系统、设备和元器 件，并写入与之相对应的设计任务书。如同性能 指标一样，可靠性指标是设计人员在可靠性方面 的一个设计目标。
基本可靠性分配
4、可靠性分配的分类
任务可靠性分配
5、可靠性分配的特点 •这两者有时是相互矛盾的，提高产品的任务可靠性， 可能会降低其基本可靠性，反之亦然。
R 0.9987 解：由题意知该系统为串联系统， 应用等分配法确定可靠度指标：
* s
* R衣面
* R胶囊
* R拉链
3
* RS
3 0.9987 0.99957
2.评分分配法
适用于方案论证阶段和初步设计阶段，缺乏可 靠性数据情况下，通过有经验的设计人员或专 家对影响可靠性的几种因素进行评分，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。 主要用于分配系统的基本可靠性和分配串联系 统的任务可靠性，一般假设产品服从指数分布