系统可靠性理论与工程实践(ppt 50页)
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Cost/Penalty Function
b) 可靠度上限 Maximum Achievable Reliability
)
1.6 可靠性分配和可靠性优化
改进难度和可靠度上限的影响
)
1.6 可靠性分配和可靠性优化
建立系统可靠性优化的目标函数：
)
1.6 可靠性分配和可靠性优化
例：由三个单元组成的可靠性串联系统，在100小时内的 目标可靠度为0.90，考虑五种情况： Case 1—三个单元都服从β=1.318、η=312hrs的威布尔 分布，改进可行性中等。 Case 2—同Case 1，但改进可行性不同：单元1—易， 单元2—中，单元3—难。 Case 3—在100小时内，单元1、2、3的可靠度分别为 0.7、0.8、0.9，改进可行性相同：易。 Case 4—在100小时内，单元1、2、3的可靠度分别为 0.7、0.8、0.9，改进可行性分别为：易、中、难。 Case 5—在100小时内，单元1、2、3的可靠度分别为 0.7、0.8、0.9，改进可行性分别为：难、易、中。 假设在100小时内，MAR均为0.999，则优化结果如右表 1所示。
2. the Event Space Method.
3. the Path-Tracing Method.
图9 可靠性复杂系统模型示例
)
ຫໍສະໝຸດ Baidu 1.3 单元重要度
分析单元重要度，可以找出系统的薄弱环节。 单元i的概率结构重要度： 关键重要度 FV重要度 BP重要度
)
1.4 系统可靠性分析
(1) 系统可靠度估计
(1) 问题识别：获取改进可靠性的机会。工具：维修数据 分析、用户意见分析、可靠性试验、可靠性分析等。 (2) 失效分析。认识失效机理和发现改进措施。工具： FMECA，FTA等。 (3) 寿命周期费用和保修费用分析。 (4) 比较研究（Trade-off studies），可靠性优化，费 用—效益分析。 (5) 可靠性目标确定。工具：QFD等。 (6) 可靠性优化分配。
系统可靠性评估的第一 步是获取数据（寿命或 成功次数等），估计单 元的可靠性水平。
)
单元可靠性估计的流程
1.2 系统可靠性模型
(1) 串联系统 (2) 并联系统 (3) k/n表决系统 (4) 串并联混合系统 (5) 储备系统 (6)复杂系统
)
可靠性串联系统
系统可靠度为
n
Rs
Ri
i1
可靠性串联系统中，可 靠性最差的单元对系统 的可靠性影响最大。
)
1.6 可靠性分配和可靠性优化
有两个方法改进系统的
可靠性：故障避免和 故障容错。
避免故障，要求使用高 质量和高可靠性的元件， 通常比故障容错方法的 成本低些。而故障容错， 需要冗余，导致设计难 度加大，成本、重量、 体积等增加。
典型的可靠性增长曲线
)
1.6 可靠性分配和可靠性优化
优化前需要明确规定： a) 成本函数
)
1.7 可修复系统
对于可修复系统，须同时考虑可靠性和 维修性。类似于基于寿命数据的可靠性 建模方法，可以处理修复数据获得维修 性特征量，如：维修度、修复率、平均 修复时间等。可用性综合考虑可靠性和 维修性。
)
维修方式：事后维修和预防维修
事后维修的三个典型 步骤： a)问题诊断； b) 故 障 零 件 的 更 换 或 修理； c)维修确认。
系统可靠性理论与工程实践
2002年8月11日
)
内容安排
1 系统可靠性基础理论
理论体系探讨
2 工程实践
Intersil公司 、Ford公司
3 可靠性工程几个热点问题
发展趋势展望
)
可靠性
一个满意的顾客会告诉8个人， 一个不满意的顾客会告诉20个人， 只有可靠的产品才能带来长期效益和忠诚的顾客！
)
可靠性方块图 (RBDs—Reliability Block Diagrams)
可靠性方块图 是系统单元及其可靠 性意义下连接关系的 图形表达, 表示单元 的正常或失效状态对 系统状态的影响。在 一些情况下，它不同 于结构连接图。
计算机的简化可靠性方块图
)
可靠性方块
一个方块可以代表零件 （元件）、部件、子系 统或装配件，取决于它 选择的“黑箱”水平 （具体层次）。
)
可靠性串联系统
)
可靠性并联系统
系统可靠度为
n
Rs 1 (1Ri) i1
冗余最大 例：双工系统
图7 可靠性并联系统
)
可靠性并联系统
)
k/n表决系统
特例：1/n—串联系统
n/n—并联系统
系统可靠度：
)
k/n表决系统
)
复杂系统
分析方法：
1. 分解分析方法：选择关键单元， 先分解系统，再组合计算。
杂系统的可靠性分析。
其原理：基于the Monte
Carlo simulation method,
根据每个单元的失效分
布产生随机失效时间，
模拟系统的工作状态，
然后对系统可靠度作经
验估计。
)
1.5 可靠性设计
在产品开发阶段要尽 早考虑和构造可靠性。
将可靠性和性能一样 设计到产品中去。
)
1.5 可靠性设计
)
1 系统可靠性基础理论
系统可靠性基本术语
（1） 系统（System） 一个系统是由一组零
件（元件）、部件、子 系统或装配件（统称为 单元）构成的、完成期 望的功能、并具有可接 受的性能和可靠性水平 的一种特定设计。
)
系统实例
)
对系统可靠性的认识误区
1.在特定的时间内，已知系统所有单元的可靠度为 90%,则系统可靠度为90%。
2. Mechanical engineers know everything. 3. Reliability is a project. 4. The craftsman is only involved in repair, not in
reliability. 5. The key to high reliability is speedy repair.
引入单元可靠度函数， 运用上述模型即可计算 系统可靠度。
(2) 寿命预测
根据系统可靠度，可以计算 系统的平均寿命、保证寿命、 BX （ 如 ： B10 ） 、 可 靠 寿 命 等。此外，可以计算系统的 寿命分布规律、失效率。
)
1.4 系统可靠性分析
(3) 模拟分析
模拟分析可以克服
解析法的缺点，完成复
b) 可靠度上限 Maximum Achievable Reliability
)
1.6 可靠性分配和可靠性优化
改进难度和可靠度上限的影响
)
1.6 可靠性分配和可靠性优化
建立系统可靠性优化的目标函数：
)
1.6 可靠性分配和可靠性优化
例：由三个单元组成的可靠性串联系统，在100小时内的 目标可靠度为0.90，考虑五种情况： Case 1—三个单元都服从β=1.318、η=312hrs的威布尔 分布，改进可行性中等。 Case 2—同Case 1，但改进可行性不同：单元1—易， 单元2—中，单元3—难。 Case 3—在100小时内，单元1、2、3的可靠度分别为 0.7、0.8、0.9，改进可行性相同：易。 Case 4—在100小时内，单元1、2、3的可靠度分别为 0.7、0.8、0.9，改进可行性分别为：易、中、难。 Case 5—在100小时内，单元1、2、3的可靠度分别为 0.7、0.8、0.9，改进可行性分别为：难、易、中。 假设在100小时内，MAR均为0.999，则优化结果如右表 1所示。
2. the Event Space Method.
3. the Path-Tracing Method.
图9 可靠性复杂系统模型示例
)
ຫໍສະໝຸດ Baidu 1.3 单元重要度
分析单元重要度，可以找出系统的薄弱环节。 单元i的概率结构重要度： 关键重要度 FV重要度 BP重要度
)
1.4 系统可靠性分析
(1) 系统可靠度估计
(1) 问题识别：获取改进可靠性的机会。工具：维修数据 分析、用户意见分析、可靠性试验、可靠性分析等。 (2) 失效分析。认识失效机理和发现改进措施。工具： FMECA，FTA等。 (3) 寿命周期费用和保修费用分析。 (4) 比较研究（Trade-off studies），可靠性优化，费 用—效益分析。 (5) 可靠性目标确定。工具：QFD等。 (6) 可靠性优化分配。
系统可靠性评估的第一 步是获取数据（寿命或 成功次数等），估计单 元的可靠性水平。
)
单元可靠性估计的流程
1.2 系统可靠性模型
(1) 串联系统 (2) 并联系统 (3) k/n表决系统 (4) 串并联混合系统 (5) 储备系统 (6)复杂系统
)
可靠性串联系统
系统可靠度为
n
Rs
Ri
i1
可靠性串联系统中，可 靠性最差的单元对系统 的可靠性影响最大。
)
1.6 可靠性分配和可靠性优化
有两个方法改进系统的
可靠性：故障避免和 故障容错。
避免故障，要求使用高 质量和高可靠性的元件， 通常比故障容错方法的 成本低些。而故障容错， 需要冗余，导致设计难 度加大，成本、重量、 体积等增加。
典型的可靠性增长曲线
)
1.6 可靠性分配和可靠性优化
优化前需要明确规定： a) 成本函数
)
1.7 可修复系统
对于可修复系统，须同时考虑可靠性和 维修性。类似于基于寿命数据的可靠性 建模方法，可以处理修复数据获得维修 性特征量，如：维修度、修复率、平均 修复时间等。可用性综合考虑可靠性和 维修性。
)
维修方式：事后维修和预防维修
事后维修的三个典型 步骤： a)问题诊断； b) 故 障 零 件 的 更 换 或 修理； c)维修确认。
系统可靠性理论与工程实践
2002年8月11日
)
内容安排
1 系统可靠性基础理论
理论体系探讨
2 工程实践
Intersil公司 、Ford公司
3 可靠性工程几个热点问题
发展趋势展望
)
可靠性
一个满意的顾客会告诉8个人， 一个不满意的顾客会告诉20个人， 只有可靠的产品才能带来长期效益和忠诚的顾客！
)
可靠性方块图 (RBDs—Reliability Block Diagrams)
可靠性方块图 是系统单元及其可靠 性意义下连接关系的 图形表达, 表示单元 的正常或失效状态对 系统状态的影响。在 一些情况下，它不同 于结构连接图。
计算机的简化可靠性方块图
)
可靠性方块
一个方块可以代表零件 （元件）、部件、子系 统或装配件，取决于它 选择的“黑箱”水平 （具体层次）。
)
可靠性串联系统
)
可靠性并联系统
系统可靠度为
n
Rs 1 (1Ri) i1
冗余最大 例：双工系统
图7 可靠性并联系统
)
可靠性并联系统
)
k/n表决系统
特例：1/n—串联系统
n/n—并联系统
系统可靠度：
)
k/n表决系统
)
复杂系统
分析方法：
1. 分解分析方法：选择关键单元， 先分解系统，再组合计算。
杂系统的可靠性分析。
其原理：基于the Monte
Carlo simulation method,
根据每个单元的失效分
布产生随机失效时间，
模拟系统的工作状态，
然后对系统可靠度作经
验估计。
)
1.5 可靠性设计
在产品开发阶段要尽 早考虑和构造可靠性。
将可靠性和性能一样 设计到产品中去。
)
1.5 可靠性设计
)
1 系统可靠性基础理论
系统可靠性基本术语
（1） 系统（System） 一个系统是由一组零
件（元件）、部件、子 系统或装配件（统称为 单元）构成的、完成期 望的功能、并具有可接 受的性能和可靠性水平 的一种特定设计。
)
系统实例
)
对系统可靠性的认识误区
1.在特定的时间内，已知系统所有单元的可靠度为 90%,则系统可靠度为90%。
2. Mechanical engineers know everything. 3. Reliability is a project. 4. The craftsman is only involved in repair, not in
reliability. 5. The key to high reliability is speedy repair.
引入单元可靠度函数， 运用上述模型即可计算 系统可靠度。
(2) 寿命预测
根据系统可靠度，可以计算 系统的平均寿命、保证寿命、 BX （ 如 ： B10 ） 、 可 靠 寿 命 等。此外，可以计算系统的 寿命分布规律、失效率。
)
1.4 系统可靠性分析
(3) 模拟分析
模拟分析可以克服
解析法的缺点，完成复