可靠性工程20142
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似性
相似产品法预计过程
确定相似产品 分析相似因素对可靠性的影响 确定相似系数 新产品可靠性预计
相似产品法例题
某型号导弹射程为3500km，已知飞行可靠性指标为 0.8857，各分系统可靠性指标为： 战斗部 0.99 安全自毁系统 0.98 弹体结构 0.99 控制系统 0.98 发动机 0.9409 为了将导弹射程提高到5000km，对发动机采取了三 项改进措施： 采用能量更高的装药； 发动机长度增加1m； 发动机壳体壁厚由5mm减为4.5mm。 试预计改进后的发动机可靠性。
复杂度——它是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。
技术水平——根据单元目前的技术水平的成熟 来评定。
工作时间——根据单元工作的时间来评定（前 提是以系统的工作时间为时间基准）。
环境条件——根据单元所处的环境来评定。
复杂、技术水平低、单元一直工作、 环境恶劣?
评分预计法
4
1 动力装置 5
6
5
5
750
0.3
85.4
2 武器
7
6 10 2 840 0.336
95.6
3 制导装置 10 10 5
5 2500
1.0
284.5
4
飞行控制 装置
8
8
5
7 2240 0.896
254.9
5 机体
4
2 10 8 640 0.256
72.8
6
辅助动力 装置
6
5
5
.2.3 应力分析法
方法说明
用于产品详细设计阶段的电子元器件失效率预计 对某种电子元器件在实验室的标准应力与环境条
件下，通过大量的试验，并对其结果统计而得出 该种元器件的“基本失效率”。 应根据元器件的质量等级、应力水平、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。 GJB/Z299C-2006 ，MIL-HDBK-217F
i rij
j 1
式中 rij——第i个单元，第j个因素的评分数；
j=1 ——复杂度； j=2 ——技术水平；
j=3 ——工作时间； j=4 ——环境条件。
Ci= ωi /ω* 式中 ωi——第i个单元评分数；
ω* ——故障率为λ*的单元的评分数。
已知某单元的故障率为 λ*，则其它单元故障率为λi为
失效率模型
根据国产/进口选用标准
如分立半导体工作失效率计算模型（GJB/Z299C）
P b ( E Q R A S2 C )
元器件工作故障率 元器件基本故障率
额定电流系数
配置系数 电压应力系数
环境系数 质量系数 应用系数
举例
已知按GJB597A-1996的筛选要求进行筛选的 质量等级为B2的MOS型16位微处理器，含晶体 管数约50万个，有40个引出端的陶瓷扁平封装 用于平稳地面移动，是成熟产品，其实际工作 电压VS=5V,功耗P=1.5W,计算其工作失效率。 计算步骤
国产器件，使用GJB/Z 299C查表5.2.2-1,得 失效率模型
分析计算
壁厚减薄会使壳体强度下降，会使燃烧 室的可靠性下降，因而影响发动机的可靠性。
经计算原发动机壳体结构强度为9.806×106Pa 现在发动机壳体结构强度为9.412×106Pa。
相似系数 d = 9.412×106/（9.806×106） 发动机的可靠性
R= 0.9409×d = 0.9033
4.可靠性预计
4.1 概述
4.1.1 可靠性预计的目的和用途
评估产品可靠性，审查其是否能达到要求的可 靠性指标。
在方案论证阶段，为最优方案的选择及方案优 化提供依据。
在设计中，通过可靠性预计，发现影响产品可 靠性的主要因素，找出工程设计中的薄弱环节， 及时采取改进措施，提高产品可靠性。
为可靠性增长试验、验证及费用核算提供依据。
为可靠性分配奠定基础，避免可靠性设计的盲 目性。
4.1.2 可靠性预计的分类
基本可靠性预计 任务可靠性预计 单元可靠性预计（元件、部件或设备）
系统可靠性预计
4.1.3 系统可靠性的预计程序
明确系统定义，包括系统功能、系统任务和 系统组成及其接口等；
明确系统的故障判据；
明确系统的工作条件；
绘制系统的可靠性框图，可靠性框图绘制到 最低一层功能层；
建立系统可靠性数学模型；
预计各单元的可靠性；
根据系统可靠性模型预计系统的基本可靠性 或任务可靠性。
可靠性预计结果为可靠性分配提供依据。
4.1.4 电子设备及系统基本可靠性和任务可靠性 预计结果的权衡
当任务可靠性相同时，基本可靠性预计结果高的好。
若一个设计的基本可靠性比另一个高很多，即使任务 可靠性稍低也是可取的。
4.2.2 评分预计法
方法说明
在可靠性数据非常缺乏的情况下（可以得到 个别产品可靠性数据），通过有经验的设计人 员或专家对影响可靠性的几种因素评分，对评 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，再以某一个已知可靠性数据的产 品为基准，预计其他产品的可靠性。
评分因素、评分原则
以产品故障率为预计参数，各种因素评分值范围 为1~10，评分越高说明可靠性越差。
λi= λ* • Ci
式中 i=1，2，…，n——单元数；
Ci——第i个单元的评分系数。
评分预计法例题
示例 某飞行器由动力装置、武器等六个分系统组成。已 知制导装置故障率284.5×10-6/h，试用评分法求得 其它分系统的故障率。
序 号
单元名称
复杂度技术 平水工作 间时
环境 条件
各单元 评分数
各单元评 单元的故障 分系数 率×10-6
方法说明 相似产品法就是利用与该产品相似的已有成
熟产品的可靠性数据来估计该产品的可靠性。 成熟产品的可靠性数据主要来源于现场统计
和实验室的试验结果。 方法的优点
简单快捷，适应于各个阶段和各类产品的可 靠性预计。
相似产品法考虑的相似因素一般包括
产品结构、性能的相似性 设计的相似性 材料和制造工艺的相似性 使用剖面(保障、使用和环境条件) 的相
若一个设计的任务可靠性预计不能满足合同要求，往 往降低基本可靠性以获得提高任务可靠性。
4.2 单元可靠性预计
说明 系统可靠性是各单元可靠性的概率综合 单元可靠性预计是系统可靠性预计的基础
常用的单元可靠性预计方法 相似产品法
评分预计法 应力分析法 故障率预计法 机械产品可靠性预计法……
4.2.1 相似产品法
相似产品法预计过程
确定相似产品 分析相似因素对可靠性的影响 确定相似系数 新产品可靠性预计
相似产品法例题
某型号导弹射程为3500km，已知飞行可靠性指标为 0.8857，各分系统可靠性指标为： 战斗部 0.99 安全自毁系统 0.98 弹体结构 0.99 控制系统 0.98 发动机 0.9409 为了将导弹射程提高到5000km，对发动机采取了三 项改进措施： 采用能量更高的装药； 发动机长度增加1m； 发动机壳体壁厚由5mm减为4.5mm。 试预计改进后的发动机可靠性。
复杂度——它是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。
技术水平——根据单元目前的技术水平的成熟 来评定。
工作时间——根据单元工作的时间来评定（前 提是以系统的工作时间为时间基准）。
环境条件——根据单元所处的环境来评定。
复杂、技术水平低、单元一直工作、 环境恶劣?
评分预计法
4
1 动力装置 5
6
5
5
750
0.3
85.4
2 武器
7
6 10 2 840 0.336
95.6
3 制导装置 10 10 5
5 2500
1.0
284.5
4
飞行控制 装置
8
8
5
7 2240 0.896
254.9
5 机体
4
2 10 8 640 0.256
72.8
6
辅助动力 装置
6
5
5
.2.3 应力分析法
方法说明
用于产品详细设计阶段的电子元器件失效率预计 对某种电子元器件在实验室的标准应力与环境条
件下，通过大量的试验，并对其结果统计而得出 该种元器件的“基本失效率”。 应根据元器件的质量等级、应力水平、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。 GJB/Z299C-2006 ，MIL-HDBK-217F
i rij
j 1
式中 rij——第i个单元，第j个因素的评分数；
j=1 ——复杂度； j=2 ——技术水平；
j=3 ——工作时间； j=4 ——环境条件。
Ci= ωi /ω* 式中 ωi——第i个单元评分数；
ω* ——故障率为λ*的单元的评分数。
已知某单元的故障率为 λ*，则其它单元故障率为λi为
失效率模型
根据国产/进口选用标准
如分立半导体工作失效率计算模型（GJB/Z299C）
P b ( E Q R A S2 C )
元器件工作故障率 元器件基本故障率
额定电流系数
配置系数 电压应力系数
环境系数 质量系数 应用系数
举例
已知按GJB597A-1996的筛选要求进行筛选的 质量等级为B2的MOS型16位微处理器，含晶体 管数约50万个，有40个引出端的陶瓷扁平封装 用于平稳地面移动，是成熟产品，其实际工作 电压VS=5V,功耗P=1.5W,计算其工作失效率。 计算步骤
国产器件，使用GJB/Z 299C查表5.2.2-1,得 失效率模型
分析计算
壁厚减薄会使壳体强度下降，会使燃烧 室的可靠性下降，因而影响发动机的可靠性。
经计算原发动机壳体结构强度为9.806×106Pa 现在发动机壳体结构强度为9.412×106Pa。
相似系数 d = 9.412×106/（9.806×106） 发动机的可靠性
R= 0.9409×d = 0.9033
4.可靠性预计
4.1 概述
4.1.1 可靠性预计的目的和用途
评估产品可靠性，审查其是否能达到要求的可 靠性指标。
在方案论证阶段，为最优方案的选择及方案优 化提供依据。
在设计中，通过可靠性预计，发现影响产品可 靠性的主要因素，找出工程设计中的薄弱环节， 及时采取改进措施，提高产品可靠性。
为可靠性增长试验、验证及费用核算提供依据。
为可靠性分配奠定基础，避免可靠性设计的盲 目性。
4.1.2 可靠性预计的分类
基本可靠性预计 任务可靠性预计 单元可靠性预计（元件、部件或设备）
系统可靠性预计
4.1.3 系统可靠性的预计程序
明确系统定义，包括系统功能、系统任务和 系统组成及其接口等；
明确系统的故障判据；
明确系统的工作条件；
绘制系统的可靠性框图，可靠性框图绘制到 最低一层功能层；
建立系统可靠性数学模型；
预计各单元的可靠性；
根据系统可靠性模型预计系统的基本可靠性 或任务可靠性。
可靠性预计结果为可靠性分配提供依据。
4.1.4 电子设备及系统基本可靠性和任务可靠性 预计结果的权衡
当任务可靠性相同时，基本可靠性预计结果高的好。
若一个设计的基本可靠性比另一个高很多，即使任务 可靠性稍低也是可取的。
4.2.2 评分预计法
方法说明
在可靠性数据非常缺乏的情况下（可以得到 个别产品可靠性数据），通过有经验的设计人 员或专家对影响可靠性的几种因素评分，对评 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，再以某一个已知可靠性数据的产 品为基准，预计其他产品的可靠性。
评分因素、评分原则
以产品故障率为预计参数，各种因素评分值范围 为1~10，评分越高说明可靠性越差。
λi= λ* • Ci
式中 i=1，2，…，n——单元数；
Ci——第i个单元的评分系数。
评分预计法例题
示例 某飞行器由动力装置、武器等六个分系统组成。已 知制导装置故障率284.5×10-6/h，试用评分法求得 其它分系统的故障率。
序 号
单元名称
复杂度技术 平水工作 间时
环境 条件
各单元 评分数
各单元评 单元的故障 分系数 率×10-6
方法说明 相似产品法就是利用与该产品相似的已有成
熟产品的可靠性数据来估计该产品的可靠性。 成熟产品的可靠性数据主要来源于现场统计
和实验室的试验结果。 方法的优点
简单快捷，适应于各个阶段和各类产品的可 靠性预计。
相似产品法考虑的相似因素一般包括
产品结构、性能的相似性 设计的相似性 材料和制造工艺的相似性 使用剖面(保障、使用和环境条件) 的相
若一个设计的任务可靠性预计不能满足合同要求，往 往降低基本可靠性以获得提高任务可靠性。
4.2 单元可靠性预计
说明 系统可靠性是各单元可靠性的概率综合 单元可靠性预计是系统可靠性预计的基础
常用的单元可靠性预计方法 相似产品法
评分预计法 应力分析法 故障率预计法 机械产品可靠性预计法……
4.2.1 相似产品法