第四章_可靠性预计和分配
可靠性工程5-6可靠性分配-yjg
Example (Continued)
（2）计算各单元的失效率i 与系统预计的总失效率 之比 i
1
1
0.005 0.01
0.5
2
2
0.003 0.01
0.3
3
3
0.002 0.01
0.2
（3）计算各单元分配的可靠度,所要求的系统可靠度R* 0.98
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 为重要度高的产品一旦发生故障将会影响人身安全或 重要任务的完成。
系统可靠性等分配法
效）的数目ni ，i 1,2,n ，与系统中重要零、部件的总数 N
之比
Ki
ni N
重要度：指某个单元发生故障时对系统可靠性的影响程度，
用第i个单元故障引起的系统故障次数比单元故障总数表示：
Wi
Ns ri
AGREE分配法
考虑复杂度和重要度后，单元失效率与系统失效率的 比值可用下式表示： i ni 1 Ki
R1 48 e1t e0.00007*48 0.9966
R2 48 e2t e0.00014*48 0.99322 R3 10 e3t e0.0015*10 0.98498 R4 12 e4t e0.00167*12 0.98016
解：（1）由各单元的预计失效率可计算出系统的预计失效率为
1 2 3 0.005 0.003 0.002 0.01 h 1
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。
可靠性预计和分配的作用原理及预期效益
可靠性预计和分配的作用原理及预期效益为促进电子信息产业的发展，从根本上提高我国电子产品的整体可靠性水平，增强国际竞争力，务必开展与国防建设、国计民生密切相关的电子产品在方案论证、设计阶段的可靠性预计与分配工作。
其作用原理及预期效果体现在以下几个方面：一、可靠性预计、分配是产品可靠性指标得以实现的基本保证开展可靠性预计和分配工作，是确保设计、生产具备规定可靠性指标产品的指导性和基础性工作。
首先将产品可靠性指标自上而下逐级地分配到产品的各个层次，借此落实相应层次的可靠性要求，并使整个与各部分之间的可靠性相互协调。
尽量做到既避免出现薄弱环节又避免局部“质量过剩”而带来浪费。
可靠性预计则是自下到上地预计产品各层次的可靠性参数，判断各层次设计是否满足分配的可靠性指标。
只有各层次的可靠性分别达到分配的要求，才能保证产品可靠性指标得以实现。
对未达到分配指标要求的设计，则能发现其可靠性薄弱环节、设计上的隐患及提供选择纠正措施的指南，并依此改进设计直到满足指标要求为止。
二、可靠性预计是提高电子信息产品行业质量与可靠性水平，增强国际竞争力的需要显然，借助可靠性预计技术标明产品可靠性指标，将有利于创立名牌和增强国际竞争力。
不言而喻，用户不光需要物美价廉的产品，而且更要求产品安全可靠、经久耐用。
因此，产品标明可靠性指标则好让用户选购放心、使用安心。
八十年代以来，我国在电视机行业规定了创优的可靠性指标，它对促进电视机质量的提高和开拓市场方面成效卓著。
然而，对于贵重而复杂的设备或有很高可靠性指标要求的产品，由于技术、费用成本及时间方面的限制，则不可能像电视机那样可通过统计试验来验证其可靠性指标。
对此，必须尽早借助可靠性预计和分配技术，在产品设计阶段“设计进”规定的可靠性指标。
即必须通过开展可靠性预计和分配工作尽早来落实产品的可靠性指标，而不是靠产品既成之后的抽样统计试验结果。
出于市场竞争的需要，先进国家产品多标有可靠性指标，如美国的通信类设备都标明其可靠性指标，但此指标绝大多数不是试验结果，而是可靠性预计结果或现场统计结果。
【独家专栏】数控机床可靠性技术专题六：可靠性预计与分配技术
【独家专栏】数控机床可靠性技术专题六：可靠性预计与分配技术可靠性预计与分配技术可靠性预计与分配是可靠性设计的重要技术方法，通过可靠性分配可以将整机的可靠度分配到各个零部件，得到满足整机可靠性的零部件可靠度;通过可靠性预计可以从零部件的可靠度预测得到整机的可靠度。
可靠性预计和分配的结果也可以为设计方案优化、设计过程控制、进行可靠性试验等提供重要的依据。
在产品设计阶段，可靠性预计和可靠性分配相辅相成，相互支撑。
可靠性预计是自下而上地预测产品各层次的可靠性指标，判断整机和各部分的设计方案是否满足分配的可靠性要求。
可靠性分配则是指将整机可靠性指标自上而下逐级地分配到产品的各个部件甚至关键零件，借此落实相应层次的可靠性要求，并使整体与各部分之间的可靠性相互协调，尽量做到既避免出现薄弱环节又避免局部“可靠性过剩”而带来的浪费。
只有各层次的可靠性均分别达到分配的要求，才能保证产品可靠性指标得以实现。
对未达到分配指标要求的设计，则能发现其可靠性的薄弱环节、设计上的隐患及提供选择纠正措施的指南，并依此改进设计直到满足可靠性指标要求为止。
到目前为止，国内外学者已经对数控机床的可靠性预计和可靠性分配技术进行了大量的研究。
韩国工业技术研究所的Lee等人对无心磨床进行了可靠性预计。
Zenkin提出了在设计阶段的数控机床可靠性预计方法，主要对故障时间、每工作1000 h的平均修复时间、第一次大修时间等参数进行了预计。
张宏斌提出了数控机床可靠性分配的模糊决策法，在分配过程中通过模糊计算的方法能将一些不确定因素也考虑进来。
杜丽采用模糊综合评判和相似比例法相结合的综合方法对发动机产品进行了可靠性分配。
彭宝华针对可靠性影响因素中一些因素只能定性衡量的问题，提出了复杂系统可靠性分配的层次分析法，并结合实例进行了可靠性分配。
1?可靠性预计与分配的假设条件一般机电产品都非常复杂，为简化操作起见，一般需要确定一些假设条件。
在对数控机床产品进行可靠性预计和分配时，设定如下假设条件：(1)产品及所有组成单元只有故障与正常两种状态，而没有中间状态;(2)各单元是相互独立的，即某一单元的正常或故障不会对另一单元的正常或故障产生影响;(3)当有充分证据证明某零部件的可靠性水平很高时，可以在可靠性模型中将其忽略;(4)当软件可靠性没有纳入产品可靠性模型时，应假设整个系统软件是完全可靠的;(5)产品的所有输入在规定的要求之内，即不考虑由于输入错误而引起产品故障的情况;(6)整机中的部件不同时失效，机器运行时间、机器故障时间和维修时间服从参数为μi、fi和ri的指数分布，且各随机变量相互独立;(7)任一组成部件的故障将导致整个产品的故障。
《可靠性预计和分配》课件
可靠性预计的步骤
收集数据
收集与产品或系统可靠性相关的 各种数据，包括设计参数、材料 性能、制造工艺、使用环境等。
建立数学模型
根据产品或系统的特点，建立可 靠性预计的数学模型，以便进行 定量计算和分析。
优化产品开发流程
根据可靠性预计和分配的结果，优化产品开发流程，提高开发效率 和产品质量。
在产品维护中的应用
01
02
03
制定维护计划
根据产品的可靠性预计和 分配结果，制定合理的维 护计划，包括维护周期、 维护内容等。
预测产品寿命
通过可靠性预计和分配的 结果，预测产品的寿命， 为产品退役和更换提供依 据。
06
结论
对可靠性的理解
可靠性预计和分配是产品设计和生产中的重要环节，它涉及到产品的质 量和性能。
可靠性预计是对产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率的 预测，而可靠性分配则是将总体可靠性指标分配给各个组成部分，以确
保整个系统的可靠性。
可靠性预计和分配有助于提高产品的质量和性能，降低故障率，增强产 品的竞争力和用户满意度。
03
可靠性预计与分配的关 系
可靠性预计与分配的联系
可靠性预计和分配都是可靠性工 程的重要组成部分，旨在确保产 品或系统的可靠性达到预期水平
。
可靠性预计是对产品或系统可靠 性的预测，而可靠性分配则是将 总体可靠性目标分解到各个组成
部分或模块上。
可靠性预计的结果可以作为可靠 性分配的依据，而可靠性分配的 方案又可以为可靠性预计提供更
可靠性预计的方法
可靠性预计和分配
n
Rsy Riy
i（1 1）当各构成单元旳估计失效概率很小时旳可靠性分配
n
• 因为该系统为串联络统，故有 Rsy Riy ，因为 Rsy 1 qsy ，Riy 1 qiy
，则有
i 1
n
n
n2
1 qsy 1 qiy 1 qiy q jyq ky
1 n q1否需要进行可靠性分配
Rsy RAy RBy RCy RDy 0.9 0.92 0.94 0.96 0.747
因为
Rsy 0.747
不大于系统要求具有旳可靠度 Rsq 0.9
故对系统各构成单元必须进行可靠性分配。考虑此处估计公
式为近似公式，且构成单元中有旳失效概率不够小，为确保 一次分配成功，按 Rsq 0.9进1 行分配
分配旳含义： 给定系统可靠度 Rs* 要求 f (R1, R2,..., Rn ) Rs*
16
一、串联络统可靠性旳分配
1、等分分配法：把可靠度平均分给各个单元
n
Rs Ri i1
Ri
R1/ n s
i 1,2,...n
17
1-2利用估计值旳分配法
当对某一系统进行可靠性估计后，有时发觉该系统旳可 靠度估计值Rsy不大于要求该系统应该到达可靠度值Rsq。 此时必须重新拟定各构成单元（也涉及子系统）旳可靠度， 即对各单元旳可靠度进行重新分配。
R1 R2 R3 R4 R5
解：（1）判断对该系统是否要进行可靠度分配 因为在1000h时
R R R R R R (1000) (1000) (1000) (1000) (1000) (1000)
p
不影响系统失效旳并联单元l，k旳对数
3、上下限综合计算 系统可靠度旳预测值
4 可靠性预测和分配
例 某项设备由发射机、接收机、信息处理 与控制机、监控台监测信号源、射频分机、 天线等七部分组成，其中发射机所用的元 器件及失效率估计如下表所示。试估计发 射机的故障。
4．相似设备法
这种方法是根据与所研究的新设备相似的老设备的可靠性， 考虑到新设备在可靠性方面的特点，用比较的方法估计新 设备可靠性的方法。经验公式为
例： 系统可靠性逻辑框图如下图所示， 已知各单元的失效概率为：FA=0.0247; FB=0.0344; FC=0.062; FD=0.0488; FE=0.0979;FF=0.044; FG=0.0373; FH=0.0685;试用上下限法求系统的可靠 度，并与数学模型法的结果比较。
3．元件计数法
n
F j Fk R j Rk
n—系统中的单元总数； n1—系统中的并联单元数目； Rj，Fj—单元j，j＝1，2，…，nl，的可靠度，不可靠度； RjRk，FjFk—并联子系统中的单元对的可靠度，不可靠 度，这种单元对的两个单元同时失效时，系统仍能正 常工作； n2—上述单元对数。
(1)上限值的计算
当系统中的并联子系统可靠性很高时，可以
认为这些并联部件或冗余部分的可靠度都近 似于1，而系统失效主要是由串联单元引起的， 因此在计算系统可靠度的上限值时，只考虑 系统中的串联单元。
RU 0 R1 R2 Rm Ri
i 1
m
系统应取m=2，即 RU 0 R1R2 当系统中的并联子系统的可靠性较差时，若 只考虑串联单元则所算得的系统可靠度的上限值 会偏高，因而应当考虑并联子系统对系统可靠度 上限值的影响。但对于由3个以上的单元组成的并 联子系统，一般可认为其可靠性很高，也就不考 虑其影响。
可靠性预测与分配
可靠性
5
3.1 可靠性设计
三、可靠性设计的目的和任务
可靠性设计的目的:
是使系统在满足规定的可靠性指标前提下，产品的技
术性能、重量指标、费用及使用寿命等取得协调并达到最 优化的结果，或在性能、重量、费用、使用寿命和其他要 求的约束条件下，通过采用相应的技术，设计出可靠性符 合要求的产品。
6
3.1 可靠性设计
40
3.2 可靠性预测
3）工作时间
根据单元工作的时间来评定。应用此方法预计是以系
统工作时间为基准的，如果单元工作时间和系统工作时间
相同，评为10 分，而工作时间最短的评为 1 分。此处需要 注意的是如果系统中所有单元故障率以单元自身工作时间 为基准，则不考虑此因素。 4）环境条件
根据单元所处的环境来评定，如果单元在极其恶劣
Tmax：应力最大值 ABC折线为降额
开始的基准线。
17
3.1 可靠性设计
5.耐环境设计法
当产品在冲击、振动、潮湿、高低温、盐雾、霉菌、
核辐射等恶劣环境下工作、安装、维修、贮存和运输时，
其中部分单元难以承受这种环境应力的影响而产生故障。 因此，需要采取环境防护设计降低产品对环境的敏感性以 提高其可靠性。
20
3.1 可靠性设计
七、可靠性设计程序
明确可靠性要求 确定可靠性目标 明确设计条件 初步设计 反 馈 技术设计 可靠性预计（评价性） 可靠性设计完成
21
掌握产品使用要求 可靠性特征量 收集数据信息基础 可靠性预计、分配、各种可靠性 设计方法 各种可靠性设计方法 可靠性试验、各种可靠性预计、 可靠性分析（FMEA、FTA）、 设计评审
31
3.2 可靠性预测
求：该设备的可靠性
第四章 可靠性的预计与分配
36
可靠性分配
1 [ Rs (T )] ，i 1,2, Ri ( t i ) 1 分配给各单元的可靠度为： Ei
Ni N
1 0.96 R1 ( 48) 1 0.9966 1 20
故分配结果合格。
31
可靠性分配
（3）AGREE分配法 单元或子系统的复杂度定义为：单元中所含 的重要零件、组件的数目Ni与系统中重要零 件、组件的总数N之比，即第i个单元的复杂度 为：
Ni Ni N Ni i 1,2,
32
可靠性分配
单元或子系统的重要度定义为：该单元的失 效而引起系统失效的概率。按照AGREE分配 法，系统中第i个单元分配的失效率λi和分配 的可靠度Ri(t)分别为：
因为Rsy=0.747，小于系统要求的可靠度 Rsq=0.9，所以系统各组成单元的可靠性需要再 分配。为保证一次分配成功，取Rsq=0.91。 （2）求各单元的可靠度分配值
27
可靠性分配
q sy 1 Rsy 1 0.747 0.253 q sq 1 Rsq 1 0.91 0.09 q Ay 1 RAy 1 0.9 0.1 q By 1 RBy 1 0.92 0.08 qCy 1 RCy 1 0.94 0.06 q Dy 1 RDy 1 0.96 0.04
（2）对于技术上不够成熟的产品，分配较低 的可靠性指标，缩短研制时间，降低研制费 用。 （3）对于处于恶劣环境条件下工作的产品， 产品的失效率会增加，应分配较低的可靠性指 标。 （4）由于产品的可靠性随工作时间的增加而 降低，对于需要长期工作的产品，分配较低的 可靠性指标。
16
可靠性分配
（5）对于重要度高的产品，一旦发生故障， 对整个系统影响很大，应分配较高的可靠性指 标。 3 无约束条件的可靠性分配法 （1）等分配法 （2）利用预计值的分配法 （3）AGREE分配法
3 系统可靠性预计与分配详解
数学模型法
常
用
真值表法
方 法
上下限法
蒙特卡洛
上下限法
基本思想
首先根据系统内部各个单元的可靠度和失效率，逐步计算出 整个系统可靠度的上限和下限，然后将求得的上、下限值代 入适当的经验公式，最后求得整个系统的可靠度预测值。
上下限法
假设系统有k1个单元串联，n-k1个单元非串联。
上限计算：
R上m R上1 Q(2) Q(3) Q(m) m k2
吴思竹 2014.9.4
可靠性预计
定义与目的
在设计和研制阶段，根据产品的功能结 构、工作环境以及组成元器件相互关系和可 靠性数据，推测产品可靠性指标。
方法
І类：可行性预计－相似产品法、相似
电路法、有源组件法
Ⅱ类：初步预计－元器件计数法 Ш类：详细预计－元器件应力分析法
可靠性预计程序
可靠性预计的一般程序是：
下限计算
R下n R下1 R(1) R(2) R(n1)
7 i 1
Ri
7 i 1
Ri
(
q1 R1
q5 ) R5
7 i 1
Ri
(
q1q2 R1R2
q1q4 R1R4
)
0.4816895
系统的可靠度
RS 1
(1
R (m) 上
)(1
R下(n) )
0.5017797
例4-1
元器件应力分析可靠性预计法参考资料gjb2991998电子设备可靠性预计手册gjb2991998gjb2991998元器件在某一环境类别中在通用工作环境温度和常用工作应力下的失效率基本失效率设备设备求得各种元器件失效率后根据设备所用元器件数量和系统结构计算设备或系统的失效率和可靠度
第四章系统可靠性分析
t n
并联模型
• 与无贮备的单个单元相比，并联可明显提高系 统可靠性（特别是n=2时）
– 当并联过多时可靠性增加减慢
1.0 0.8 0.6 n=5 n=4 n=3 n=2 n=1 t
Rs(t)
0.4
0.2
并联单元数与系统可靠度的关系
并联系统小结
并联系统的失效概率低于各单元的失效概率 并联系统的平均寿命高于各单元的平均寿命 并联系统的可靠度大于单元可靠度的最大值 并联系统的各单元服从指数分布，该系统不再服 从指数分布 随着单元数的增加，系统的可靠度增大，系统的 平均寿命也随之增加，但随着数目的增加，新增 加单元对系统可靠性及寿命提高的贡献变得越来 越小
• 即使单元故障率都是常数，但并联系统的故障率不再是 常数，而是随着时间的增加而增大，且趋向于λ
当系统各单元的寿命分布为指数分布时，对于 n个相同 单元的并联系统，有
Rs (t ) 1 (1 e ) 1 1 1 Rs (t )dt 0 2 n
1t
e
2t
e
2 t
( 1 2 )t
1 2 t
s (t )
1e
1t
2e 1 2 e e 1t e 2t e 1 2 t
1
0
Rs (t )dt
1
1
2
1 1 2
并联模型
旁联系统
组成系统的各单元只有一个单元工作，当工作单 元故障时，通过转换装置接到另一个单元继续工 作，直到所有单元都故障时系统才故障，称为非 工作贮备系统，又称旁联系统
旁联系统与并联系统的区别
• 并联系统中每个单元一开始就同时处于工作状 态，旁联系统中仅用一个单元工作，其余单元 处于待机工作状态 • 并联系统在工作中可能失效，而旁联系统储备 单元可能在储备期内失效 • 旁联系统还取决于故障监测和转换装置的可靠 性
第四章-可靠性预计与分配
第四章 可靠性预计与分配可靠性预计与分配是可靠性设计与分析中的重要任务之一。
可靠性预计是根据历史的产品可靠性数据（检验或检修产品），系统的构成和机构特点等估计系统的可靠度。
可靠度预计是根据组成系统的元件，器件的可靠度来估计的，是一个自上而下的一种系统综合过程（元器件 组件系统）。
可靠性分配是指在可靠度预计的基础上，将通过初步论证确定了的可靠度指标合理的分配给系统的各组成部分（系统组件元器件）。
可靠度预计与分配是一种反复迭代，逐步求解的过程。
可靠度预计的目的：（1） 评价是否能够达到要求的可靠性指标（2） （方案论证阶段）通过预计，比较不同的方案的可靠性水平，为方案选择提供基础。
（3） （在设计中），通过预计，发现影响系统可靠度的主要因素，指出薄弱环节，采取设计措施，提高系统的可靠度。
（4） 为可靠性分配奠定基础。
4．1可靠性预计方法可靠度预计分为单元可靠度预计和系统可靠性预计。
1) 单元可靠性预计方法（实际上这里的单元也具有相对的概念） 系统是有许多单元组成的，系统可靠性是各单元可靠度的概念的综合。
因此，单元可靠度是系统可靠度预计的基础。
=λλGFKKF——修正系数λG——单元的基本失效率，可以从有关手册中查到2) 系统可靠性预计 i.数学模型法对于能直接给出可靠性数学模型的串联，并联，混联，表决，旁联系统，可以采用第二章介绍的有关公式进行可靠性预计，通常称为数学模型法。
ii.边值法（上下限法）主要用于不能用前述数学模型求解的复杂系统。
a) 上限法的计算（1） 只考虑系统中的串联单元R RU 10=R 2（认为并联部分可靠性很高，可靠度为1）（2） 只考虑系统中两个并联单元失效而引起系统失效的概率（认为有三个以上单元的并联系统可靠度为1）=P 1R 1R 2(F F F F F F F F F F 8764546353++++)此时，系统可靠性上限法为（修正为）P R RU U 101-=（3） 考虑系统中3个并联单元失效而引起系统失效的概率，方法同②中所述。
第四章 可靠性的预计与分配
可 靠 性 设 计
•
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
可靠度分配和可靠度预测互为逆过程。
•
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 种分解的过程。
第三步 求下限值
RL1 R （ i 1
i 1 j 1 n n1
Fj Rj
) RA ...RH (1
FC F ... H ) 0.8998 RC RH
可 靠 性 设 计
第四步 求系统可靠度
Rs 1 1 RU (1 RL )
=0.9236 利用串联、并联的公式计算上题与上述结果相比较。 3.元件计数法 元器件计数预计法是根据系统内包含的元器件数量及 其可靠性水平来预计系统可靠度或MTBF的方法。 该方法适用于在方案阶段用以初步、快速估计设备可 靠性水平的方法之一。
i 1 m
可 靠 性 设 计
（2）下限值的计算
把系统中所有单元都看成是串联的。得出系统可靠 度的下限初始值。
RL 0 R1R2 ...Rn Ri
i 1 n
系统中所有单元的 可靠度
考虑系统并联子系统中1个单元失效，系统正常工 系统中并联单元数 作的概率：
RL1 R （ i 1
（6）计算各单元的容许失效率
1 1s 0.5 0.001 0.0005h
1
1
2 2s 0.3 0.001 0.0003h
（7）计算各单元的可靠度
3 3s 0.2 0.001 0.0002h1
04可靠性工程-可靠性分配-39页文档资料
评分分配法
评分因素
复杂度，技术发展水平，工作时间，环境条件
评分原则
复杂度
最复杂的评10分，最简单的评1分。
技术发展水平
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
可靠性分配目的、用途与分类
可靠性分配目的与用途
可靠性分配的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。
如同性能指标一样，是设计人员在可靠性方面的一 个设计目标。
可靠性分配目的、用途与分类
可靠性分配的分类
可靠性分配包括
现代航天企业制造信息化技术
可靠性工程专题
——可靠性分配
学习内容
1. 可靠性分配目的、用途与分类 2. 可靠性分配与可靠性预计的关系 3. 可靠性分配程序 4. 可靠性分配的原理与准则 5. 可靠性分配方法 6. 可靠性分配的注意事项
可靠性分配概念
可靠性分配概念
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。
对于已有可靠性指标、货架产品，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。
返回
可靠性分配方法
可靠性分配方法
无约束分配法
等分配法 评分分配法 比例组合法 考虑重要度和复杂度的分配方法 余度系统的比例组合法可靠性分配 可靠度的再分配法
对于简单串联系统而言，上式就转换为
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RU0R1R2Rm Ri i1
2020/5/7
系统应取m=2，即 RU0 R1R2
当系统中的并联子系统的可靠性较差时，若只考 虑串联单元则所算得的系统可靠度的上限值会偏高， 因而应当考虑并联子系统对系统可靠度上限值的影 响。但对于由3个以上的单元组成的并联子系统，一 般可认为其可靠性很高，也就不考虑其影响。
1.取决因素：两方面 2.怎样预计单元的可靠度？
确定单元基本失效率 G 确定其应用失 效率 3.系统可靠性预计的方法主要有哪些？ 数学模型法、边值法、元件计数法、相 似设备法、应力分析法等。
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4.1.1单元的可靠性预测
• 首先要确定单元的基本失效率 G
• 它们是在一定的环境条件(包括一定的试验条 件、使用条件)下得出的，设计时可从手册、 资料中查得。
可靠性水平进行评估。
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可靠性预测的目的
• (1)了解设计任务所提的可靠性指标是否能满 足，是否已满足；即检验设计是否能满足给 定的可靠性目标，预计产品的可靠度值。
• (2)便于比较不同设计方案的特点及可靠度， 以选择最佳设计方案。
• (3)查明系统中可靠性薄弱环节。根据技术和 经济上的可能性，协调设计参数及性能指标 ，以便在给定性能、费用和寿命要求下，找 到可靠性指标最佳的设计方案，以求得合理 地提高产品的可靠性。
R 1 R 2 R 8 R F 3 3R F 4 4 R F 8 8
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写成一般形式为 P1
n i1
R
i
n1 j 1
F j R j
P 2
n i1
1
R
i
( j , k ) n 2
F jFk R jRk
• n—系统中的单元总数；
• n1—系统中的并联单元数目； • Rj，Fj—单元j，j＝1，2，…，nl，的可靠度，不可靠度； • RjRk，FjFk—并联子系统中的单元对的可靠度，不可靠度，这种
(F jF k)mR i 1
(F jF k)
i 1
i 1 (j,k ) s
i 1
(j,k ) s
m—系统中的串联单元数； FjFk—并联的两个单元同时失 效而导致系统失效时，该两单元的失效概率之积，s—一
对并联单元同时失效而导致系统失效的单元对数，
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(2)下限值的计算
• 首先是把系统中的所有单元，不管是串 联的还是并联的、贮备的，都看成是串 联的。
n
系统的可靠度下限初始值为 RL0 Ri i1
在系统的并联子系统中如果仅有1个单元失效，系统仍能 正常工作。有的并联子系统，甚至允许有2个、3个或更多 的单元失效而不影响整个系统的正常工作。
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如果在3与4，3与7，4与7，5与6，5与8，6与8的单元对中有一对(两个)
单元失效，或3，4，7和5，6，8单元组中有一组(3个)单元失效，系统
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• (4)发现影响产品可靠性的主要因素，找 出薄弱环节，以采取必要的措施，降低 产品的失效率，提高其可靠度。
• (5)确认和验证可靠性增长。 • (6)作为可靠性分配的基础。 • (7)评价系统的固有可靠性。 • (8)预测产品的维修性及有效度。
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4.1 可靠性预计
仍能正常工作。
则系统的可靠度下限值
R L1 RL2
RL0 RL0
P1 P2
P1—考虑系统的并联子系统中有1个单元失效，系统仍能正常工作的概率； P2—考虑系统的任一并联子系统中有2个单元失效，系统仍能正常工作的概 率。
P 1R 1 R 2(F 3R 4R 5R 6R 7R 8 R 3F 4R 5R 6R 7R 8 R 3R 4R 5R 6R 7F 8)
• 根据其使用条件确定其应用失效率，即 单元在现场使用中的失效率。它可以直接
使用现场实测的失效率数据，也可以根据不同 的使用环境选取相应的修正系数KF值，并按下 式计算求出该环境下的失效率
KFG
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由于单元多为元件或零、部件，而在机械产品中的零、 部件都是经过磨合阶段才正常工作的，因此其失效率基 本保持一定，处于偶然失效期，其可靠度函数服从指数 分布，即
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3．元件计数法
• 这种方法仅适用于方案论证和早期设计阶段，只需要 知道整个系统采用元器件种类和数量，就能很快地进 行可靠性预计，以便粗略地判断某设计方案的可行性 。若设系统所用元、器件的种类数为N，第i种元、器 件数量为ni，则系统的失效率为
第四章 可靠性设计优化
东北农业大学工程学院 葛宜元
geyiyuan124yahoo
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4.1 可靠性预计
4.2可靠性分配
1. 串联系统的可靠性分配 A等分配法 B利用预计值的分配法 C阿林斯分配法 D代数分配法
2.并联系统可靠性分配
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一、什么是可靠性预计 是在产品设计阶段到产品投入使用前，对其
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• 当系统中的单元3与5，3与6，4与5，4与6，7与8中任 一对并联单元失效，均将导致系统失效
R1R2 (F3F5+F3F6+F4F5+F4F6+F7F8)
RU= R1R2 - R1R2 (F3F5+F3F6+F4F5+F4F6+F7F8)
写成一般形式为 m m R U R iR i
单元对的两个单元同时失效时，系统仍能正常工作；
• n2—上述单元对数。
2020/5/7(3)按上、下限值综合预计系 Nhomakorabea的可靠度
• 上、下限值RU，RL的算术平均值
R s 11R U 1R L
采用边值法计算系统可靠度时，一定要注意使计 算上、下限的基点一致，即如果计算上限值时只 考虑了一个并联单元失效，则计算下限值时也必 须只考虑一个单元失效；如果上限值同时考虑了 一对并联单元失效，那么下限值也必须如此
R (t)e tex K p FG (t)
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4.1.2系统的可靠性预测
1. 数学模型法：对于能够直接给出可靠性模 型。
2.边值法（上下限法） ： 基本思想
应用举例 优点
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(1)上限值的计算
• 当系统中的并联子系统可靠性很高时， 可以认为这些并联部件或冗余部分的可 靠度都近似于1，而系统失效主要是由串 联单元引起的，因此在计算系统可靠度 的上限值时，只考虑系统中的串联单元 。