可靠性预计与分配(Day2-1)

A B C D 合计
8 5 5 6
6 6 6 8
8 8 5 5
3456 1680 900 1440 7476
0.462279 0.224719 0.120385 0.192616 1
0.00092456 0.00044944 0.00024077 0.00038523 0 002 0.002
1081.597 2225 4153.333 2595.833 500
λp = ∑ Ni λbiπqii
i =1
n
• n单元所用元器件的种类数目
可靠度预计
元器件计数法范例(GJBZ299)
标 元器件类别 号 1 调整二级管 数量 N 4 质量 等级 质量 系数πq 0.5
-6 /10 /h
λb
N λbπq
-6 /10 /h
B1 B1 B1
2.24
4.48
2
合成电阻器
可靠性预计
可靠性预计法选用之阶段与适用范围
预计 方法 相似产 品法 评分预 计法 元器件 计数法 应力分 析法 可靠性 框图法 方案 案 阶段 初步设 初步 计阶段 详细设 详细 计阶段 基本可靠 性预计 任务可靠 性预计 适 产 适用产品
√
√ √ √
√ √
√ √ √
√ √
所有产品
所有产品
电子产品
可靠度预计
元器件计数法: 适用于电子产品初步设计阶段的可靠性预计，此时元器件的 种类与数量已确定，但具体的工作应力与环境尚未明确。 基本原理：对元器件的通用故障率进行修正，预计模型为
• • • •
λp:产品总故障率 λbi :第i种元器件的通用故障率 πqi :第i种元器件的通用质量系数
Ni :第i种元器件的数量
可靠性预计
(3)找出影响系统可靠度的主要零件 ♦零件若对系统可靠性几乎不产生影响，如 此在总体可靠性预计中可忽略不计。 ♦零件较多或故障率较高的零部件，其对系 统可靠性影响较大 则必须有效控制 统可靠性影响较大，则必须有效控制。 (4) ( )确定各分系统零件的失效率 ♦先建立分系统BOM表 ♦依据BOM表内容查阅零件失效数据手册， 表内容查阅零件失效数据手册 作为基本失效数据。GJB299C
可靠性分配
目的： 将产 的 靠性 将产品的可靠性指针，由上到下，由整体到局部 体 逐级分配到规定的产品层次上。作为可靠性设计、 委外加工或外购产品的可靠性定量要求依据。 委外加工或外购产品的可靠性定量要求依据 适用范围与时机： • 方案阶段与初步设计阶段 • 反复迭代的过程 • 适用于产品、分系统、设备 适用于产品 分系统 设备 注意事项： • 明确设计目标、约束条件、系统下级各层次产品 明确设计目标 约束条件 系统下级各层次产品 的清晰定义、故障判断、相关类似产品可靠性数 据等。
可靠度分配
说明: （1）对四个部件（A/B/C/D）按四种因素评分，填入上表。 ）按四种因素评分 填入上表 （2）对A部份而言，最后评分为8*9*6*8＝3456；B的评分为 5*7*6*8 5 7 6 8＝1680；C的评分为900、D的评分为1440； A+B+C+D = 7476； （3）A评分系数为3456/7476＝0.46； B的评分系数为1680/7476＝0.22； C的评分系数为0.12；D的评分系数为0.19；。 （4）对整个系统而言，失效率为1/500＝0.002； 所以分配给A的失效率为：0.46*0.002＝0.0009， 对应的MTBF为1081.6H； 同理得B/C/D的失效率和MTBF。
可靠性分配
可靠性分配原则： • 依据产品组成單元可达的可靠性量值进行分配。 元可达的可靠性量值进行分配 • 对于复杂度高的分系统、设备，应分配较低的可靠性指标。 • 对技术较不成熟的产品，应分配较低的可靠性指标。 对技术较不成熟的产品，应分配较低的可靠性指标 • 对于处于较恶劣环境下运行的产品，应分配较低的可靠性 指标。 • 对于长期使用工作的产品，应分配较低的可靠性指标。 • 对于重要度高的产品，应分配较高的可靠性指标。 • 对于已经也可靠性指针的成熟产品，不必再进行可靠性分 配。 主要常用可靠性分配法： 主要常用可靠性分配法 等分配法、比例组合分配法、评分分配法
可靠性预计
(5)再依据使用环境条件计算该零件的失效率。 ♦计算分系统的失效率 ♦建立可靠性分析模型 ♦依据零件失效率计算出分系统的失效率。 (6)计算整体系统失效的基本数值 ♦依据各分系统所得的失效率，计算得出整 依据各分系统所得的失效率 计算得出整 体系统失效率 (7) 预计系统的可靠度 ♦依不同的分布函数，求出系统可靠度。
可靠性分配
等分配法： 在产品设计初期，往往对产品定义并不十分 清楚，可采取此方法。 设某系统由N个分系统串联组成。而系统可 靠度为 Rs，则分配至各下属系统或设备的可 则分配至各下属系统或设备的可 靠度为Ri Ri = Rs 1/ N
可靠性分配
AGREE分配法：
• 特性： ♥假设可靠性框图由n个独立的串联子系统组成， 且每个子系统i有ni个模块 ♥假设独立系统失效前时间分布服从指数分布 ♥使用权重因子wi(由工作經驗而來) ♥对系统中的每一个模块分配相等的可靠度。 • 第i子系统的失效概率为 Fi (ti) = (1- exp(-λi ti) • 第i子系统故障时，系统依然正常运行的概率为 Ri (ti) =1-wi [1- exp (-λi ti)]
可靠性预计
目的： 预计产品的基本可靠性与任务可靠性 评价设计方案是 预计产品的基本可靠性与任务可靠性，评价设计方案是 否满足规定可靠性定量要求。以发现设计薄弱环节，为 改进社计提供依据。 • 基本可靠性预计：为了估计由于产品不可靠性导致的对 维修与后勤保障的要求。 • 任务可靠性预计：是估计产品在执行任务过程中完成其 规定功能的机率。
分类: • I类可行性预计(方案论证阶段) • II类初步预计(工程研制阶段早期) • III类详细预计(工程研制阶段中期和后期)
可靠性预计
可靠性预计一般程序：
(1)对被预计的系统做出明确的定义 ♦系统的功能和功能容许极限，亦即工作条 件、工作性能和容许偏差为已知。就容易 判断系统是否出现故障。 判断系统是否出现故障 (2)确定分系统 ♦将复杂系统分为几个较简单的分系统，明 确区分而且不能有重复。 确区分而且不能有重复
可靠性分配
子系统i有ni个模块，其被分配的可靠度为
i/N Ri(t)=[R ( ) [R#(t)] ( )]ni/N
其中R#(t)是系统目标的可靠度 • 因此,对第i个子系统下式成立
√ √ √ √
√ √
√ √
电子产品
所有产品
可靠性预计
可靠性目标 调研
系统可靠性指标 分配给分系统
可靠性 维修型 安全性 评估
比 较
系统可靠性预计
分系统可靠性预计
更 改
分配给元部件
元件可靠性预计
技术条件
设 计
可靠性、维修型、 安全性分析
可靠性预计
从可靠性预计得出可靠性值，对如下研究有用： （1）能够设计符合必要的可靠度水平，了解在设 ）能够设计符合必要的可靠度水平 了解在设 计上能否与必要的可靠性水准取得一致。 （2）因为在对系统全体的可靠性进行预计前，要 ）因为在对系统全体的可靠性进行预计前 要 对各子系统进行预计，对发现由于特定了系 统的不适当设计和零部件的不当选择，提出 相应的对策。 （3）在设计初期阶段，显示出哪个部分比较弱， 制定相应的对策。 （4）在决定可靠度目标时，找出合理的可能实ຫໍສະໝຸດ Baidu 的目标。 的目标
可靠性预计
相似产品法： 利用与该产品相似已成熟产品可靠性来估计该产品 可靠性，成熟产品的可靠性数据主要来自现场使 用统计及实验室之试验结果 预计的准确程度取 用统计及实验室之试验结果。预计的准确程度取 决于产品的相似性及成熟产品可靠性数据的准确 度。 何谓相似产品，一般依据： (1)产品结构、性能的相似性 产品结构 性能的相似性 (2)设计的相似性 (3)材料和制造工艺的相似性 (4)使用概要(剖面)(保障、使用和环境条件) 的相似性
可靠性指标
重要度
• 若干个部件组成的系统中，每个部件并非等 同重要 在可靠性分析中 一般将各部件在系 同重要，在可靠性分析中， 般将各部件在系 统中所起的重要程度进行定量描述，用wj表示。
第j个部件故障而引起系统故障的次数 wj = 第j个部件故障总次数
• 显然， 然 0≤wj≤1。这个重要度是从系统的结构 个 要度是从系统的结构 来看部件的重要程度，因此它是结构重要度。
可靠性预计
相似产品法预计步骤： • 选择最相似的成熟产品且已具备可靠性数据。 • 分析新产品各种可能影响可靠性的因素及程 度。 • 分析新旧产品中的设计差异及这些差异对可 靠性的影响。 • 确定新老产品可靠性质的比值(建议由专家 指导) • 根据此比值订出新产品的可靠性。
可靠性预计
例：某产品是由代号A、B、C、D四个构件组成， TBF= 400h如下所示，为了提高产品可靠性，决定 如下所示 为了提高产品可靠性 决定 由原来的X材料改用Y材料。是预计改进后的TBF？ A :1000h B:1250h C:2000h D:5000h Sol:
2
0.6
0.05
0.06
3 总 计
云母电容器
4
0.5
0.12
0.24
λp
=4.78 4 78
可靠性预计
可靠性预计报告的要求： • 产品可靠性指標 产品 成与 作原 • 产品组成与工作原理 • 产品可靠性模型 • 预计的方法及选择此方法的理由 • 预计的假设条件 • 数据来源及有效性 • 可靠性预计的过程 • 预计结果、薄弱环节分析与结论
可靠性预计和分配的区别
可靠性预计 • 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。 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 由小到大、由下到上的 过程，是一种综合的过 程
可靠性分配 • 分配是把系统规定的可 分 是 系 规定 靠性指标分给分系统、 部件及元件，使整体和 部分协调 致。 部分协调一致 • 是一个由整体到局部、 由大到小 由上到下的 由大到小、由上到下的 过程，是一种分解的过 程。
可靠度预计
评分预计法:
在产品的可靠性数据缺乏的情况下，可以请熟悉产品、 在产品的可靠性数据缺乏的情况下 可以请熟悉产品 有工程实际经验的专家，按照影响产品可靠性的几种 主要因素（如：复杂度 技术成熟度 重要度及环境 主要因素（如：复杂度、技术成熟度、重要度及环境 条件）进行评分（每一种因素的分值在1~10之间， 难度越高评分越高） 然后根据评分的结果给各分系 难度越高评分越高），然后根据评分的结果给各分系 统或部件分配可靠性指标。 例如: 某个系统（要求的MTBF为500h）由/B/C/D 四个部件组成，各部件评分如下表：
可靠性指标
复杂度
复杂度ci可以简单地用分系统的基本构件数 来表示 即 来表示，即： n i n i c i = = n N ∑ n i
1
•
• 其中：ni——第i个分系统的构件数； N——系统的构件总数； 系统的构件总数 n——分系统数。
可靠度预计
部 件 复 杂 度 技 术 成 熟 度 9 7 6 6 重要 度 环 境 条 件 各部件 评分 各部件评 分系数Ci 分配给各 部件的故障率 分配给各 部件的 MTBF
比较分析结果，新旧产品的差异仅在材料，因此，对X、Y 材料做了抗拉试验、弹性模量、比刚度、比强度、热膨胀 系数 导热系数 密度 伸长率等分析 得出Y材料可使D 系数、导热系数、密度、伸长率等分析，得出 的TBF提高10%。所以， 新 TBF(D) = 5000 x (1 + 10%) = 5500 h 改进后的整体产品的 TBF = 1/(1/1000 + 1/1250 + 1/2000 + 1/5500) = 403 h
可靠性预计
（5）在对零部件的选择时有帮助。 （6）对可靠度和其它参数（重量、标准、成本、維 修库等 的折衷 择有用 修库等）的折衷选择有用。 （7）对非常大的系统，由于不可能对全部构造实施 可靠度试验 组合用于可靠度预计部分的试验 可靠度试验，组合用于可靠度预计部分的试验 数据，计算出总系统的可靠度，评价出于开发 阶段的最终的可靠度。 零 （8）根据零部件和子系统的可靠性，决定维修用在 库量。 （9）根据系统的可靠性，检讨事务维修体制。 ）根据系统的可靠性 检讨事务维修体制