可靠性分配

第三章可靠性与维修性指标分配

3.1 概述

3.2 AGREE可靠性指标分配法

3.3 可靠性工程加权分配法

3.4 维修性工程加权分配法

3.5 进行可靠性与维修性指标分配在工程实施上应注意事项

第三章可靠性与维修性指标分配

3.1概述

可靠性与维修性指标分配是为了把系统的可靠性与维修性定量要求按照一定的准则分配给系统各组成单元而进行的工作。其目的是将整个系统的可靠性与维修性要求转换为每一个分系统或单元的可靠性与维修性要求，使之协调一致。它是一个由整体到局部，由上到下的分解过程。

通过可靠性与维修性指标分配，把设计目标落实到相应层次的设计人员身上。各相应层次的设计人员通过可靠性与维修性指标预计，当感到采用常规的设计不能达到系统的要求时，可以采取特殊设计措施。比如：采取降额设计、冗余设计、动态设计、热设计、优选元器件、最大的减少元器件数量等措施，以满足系统可靠性要求。采取可接近性设计、可更换性设计、模块化设计、故障定位（BIT）设计等措施以满足系统维修性要求。

通过可靠性与维修性指标分配，还可以暴露系统设计汇总的薄弱环节及关键单元和部位，为指标监控和改进措施提供依据，为管理提供所需的人力、时间和资源等信息。因而，可靠性与维修性指标分配是可靠性设计中不可靠缺少的工作项目，也是可靠性工程与维修性工程决策点。

可靠性与维修性指标分配应在系统研制的早期进行，可按可靠性结构模型进行分配，使各分系统、单元的可靠性与维修性指标分配值随着研制任务同时下达，在获得较充分的信息后进行再分配。随着系统研制的进展和设计的更动，可靠性与维修性分配要逐步完善和进行再分配。

可靠性与维修性指标分配方法很多，在这里仅将工程实用、科学合理方法予以介绍。

3.2AGREE 可靠性指标分配法

这是美国电子设备可靠性顾问组在一份报告中所推荐的分配方法。这种方法与等分配法不同的是同时考虑了各单元的相对重要度和复杂度，显得更为合理。

所谓重要度是指某一单元发生故障时对系统可靠性影响程度，用W i 表示：

式中N s ——由于第i 个单元故障引起系统故障的次数； r i ——第i 个单元的故障次数。

对于串联模型，各单元对于系统的重要度是相同的，W i =1，对于有冗余单元的系统，0

所谓复杂度是指某一单元所含基本组件数对系统可靠性的影响程度，用Ci

表示。

式中n i ——第i 个单元的基本组件数； N ——系统的总组件数 n ——单元数

可以证明，当同时考虑重要度W i 和复杂度C i 时，系统的可靠性分配公式为

验证分配结果公式为

式中n i ——第i 个单元的基本组件数

N ——系统的总组件数 t i ——第 i 个单元的工作时间 W i ——第 i 个单元的重要度 R s *——给定的系统可靠度

MTBF i ——分配给第 个单元的平均故障间隔时间； R i ——分配给第i 个单元的可靠度。

)(/*

s i i i i InR n t NW MTBF -=)

/(i i MTBF t i e

R -=和[]

∏=--=n

i i i R W Rs 1

)1(1

对于通讯产品，一般构成系统各单元与系统的工作时间是一致的，故可将AGREE 分配公式改写为：

3.3 可靠性工程加权分配法

尽管AGREE 分配法考虑了重要度和复杂度，较平均分配法合理，但由于一个系统中的各分系统和单元所处的环境不同及所采用的元器件质量、采用的标准件程度、维修的难易等因素不同，其所能达到的可靠性水平也不同。至少应考虑下述因素。

3.3.1 重要性因素

重要性即该分机、部件及元器件所发生失效对整机及分机的可靠性影响程度的大小。这里用所谓重要性因子K Ji 表示。

对于串联模型来说，各个分机每次失效都会引起整机的失效，因而K j1=1。

而在某些情况时，分系统失效并不一定影响到系统失效，因此K j1<1，重要性因子 K j1大的则分配个分机可靠性指标高些，反之低些。 3.3.2 复杂性因素

根据各分机复杂程度及包含元器件多少进行分配。复杂的分机，实现其可靠性指标较困难，因而分配其可靠性指标低些。复杂性程度用K j2表示。在新研制的产品方案确定阶段不可能详细知道各分系统究竟有多少元器件，但根据经验，可以概略知道各分系统复杂程度。 3.3.3 环境因素

在分配可靠性指标时，要考虑环境条件。环境条件不同，对设备的可靠性影响也就不同，分配给该设备的可靠性指标也就不同。处在恶劣环境的设备，分配给它的可靠性指标要低些。如有的系统由弹上设备与地面设备所组成。弹上设备较之地面设备的环境要恶劣得多，因此，对弹上设备可靠性提出过高的要求是不

S

i

i

i NTBF n NW MTBF =个分机失效数

第失效数

个分机失效引起的系统由第j j K j =

1

现实的。对于车载雷达设备，在大气温度为30℃的露天日光下关窗开机，车内最高温度可高达60℃以上。环境条件不仅仅是气候条件，还包括机械环境条件，诸如振动、碰撞、冲击和离心加速度等。需要指出的是，在同一类型的运载工具之不同部位，如飞机的发动机附近、机身、机翼和机尾，其振动、冲击等情况有所不同。在分配可靠性指标时，就要考虑这些环境条件的差异性，进行合理分配。为此，引入环境因子K j3。 3.3.4 标准化因素

大量采用成熟标准件的设备其可靠性高，而采用非标准件和新研制的不成熟的零部件多的设备，其可靠性就低。在分配时，应降低对后者的可靠性要求。为此，引入标准件因子K j4。 3.3.5 维修性因素

一个分机和部件，若能周期性地进行方便的维护，能方便有规律地进行监视和检查，或者当出现故障时，能方便的排除，则分配给该分机的可靠性指标可以低一些。如舰用火控雷达，控制台在舱室内，维护与修理较为方便，而天线馈线与收发机柜在桅杆的稳定球体内，平时维护修理不方便，而作战时又不允许上去修理，因而分配给天线馈线与收发机柜的可靠性指标要高些。同时还要考虑有无故障自动检测电路。为此，在分配时引入维修因子K j5。 3.3.6 元器件质量因素

在进行可靠性分配时，要了解各分系统（或分机）所采用的元器件质量 水平，有的分机不得不采用较多的可靠性水平低的元器件，对其提出过高的可靠性要求是不合理的,因而分配其可靠性指标要低些。像发射机采用了许多大功率元器件，如磁控管、电子管、速调管等，其可靠性水平必然较低。为此，在分配时引入元器件质量因子K j6。

在可靠性指标分配时，不仅上述因素要加以考虑，根据产品的特点和情况，可能还有其它因素要考虑，例如信号质量因素，干扰因素等。

在分配时，对于各因子（K ）的取值方法是这样的：以某单元为标准单元，其分配加权因子K ji =1时，其它单元与标准单元相比较，根据具体情况，按照经验进行选取。

3.3.7 可靠性工程加权分配法分配公式与示例

对于指数分布串联结构模型的系统，其分配公式为

式中MTBF j ——第j 个分机（或部件）平均故障间隔时间

s

n

i ji

N

j n

i ji

j MTBF K

K

MTBF ∏∑∏====

1

1

1