系统可靠性预计与指标分配

2022-7-161可靠性设计可靠性设计III.系统可靠性预计系统可靠性预计与指标的分配与指标的分配高嵩2022-7-162本章内容本章内容系统可靠性要求系统可靠性要求制定制定系统可靠性要求系统可靠性要求分配分配系统的可靠性系统的可靠性预计预计2022-7-1631.可靠性要求制定可靠性要求制定2022-7-164内容提要内容提要可靠性要求的概念可靠性要求的概念可靠性定性要求可靠性定性要求可靠性定量要求可靠性定量要求可靠性定量要求制定可靠性定量要求制定可靠性定性要求制定可靠性定性要求制定2022-7-165可靠性要求可靠性要求可靠性要求可靠性要求产品使用方向承制方产品使用方向承制方(或生产方或生产方)从可靠性角从可靠性角度提出的度提出的研制目标研制目标,是进行可靠性设计、分析、是进行可靠性设计、分析、制造、试验和验收的依据。制造、试验和验收的依据。研制人员只有在透彻地了解这些要求后，才研制人员只有在透彻地了解这些要求后，才能将可靠性正确地设计、生产到产品中去，能将可靠性正确地设计、生产到产品中去，并按要求有计划地实施有关的组织、监督、并按要求有计划地实施有关的组织、监督、控制及验证工作。控制及验证工作。2022-7-166可靠性要求可靠性要求可靠性要求分类可靠性要求分类定性要求定性要求用一种非量化的形式来设计、评价和保证产品的用一种非量化的形式来设计、评价和保证产品的可靠性。可靠性。定量要求定量要求规定产品的可靠性参数、指标和相应的验证方法。规定产品的可靠性参数、指标和相应的验证方法。用定量方法进行设计分析，进行可靠性验证，从用定量方法进行设计分析，进行可靠性验证，从而保证产品的可靠性。而保证产品的可靠性。2022-7-167可靠性定性要求可靠性定性要求可靠性定性要求概念可靠性定性要求概念用一种非量化的形式来设计、评价和保证产用一种非量化的形式来设计、评价和保证产品的可靠性，对数值无确切要求。品的可靠性，对数值无确切要求。在定量化设计分析缺乏大量数据支持的情况在定量化设计分析缺乏大量数据支持的情况下，提出定性设计分析要求并加以实现更为下，提出定性设计分析要求并加以实现更为重要。重要。可靠性定性要求分类可靠性定性要求分类定性设计要求定性设计要求定性分析要求定性分析要求 2022-7-168可靠性定性设计要求可靠性定性设计要求定性设计要求定性设计要求概念概念定性设计要求一般是定性设计要求一般是在产品研制过程中要求采取的在产品研制过程中要求采取的可靠性设计措施可靠性设计措施，以保证与提高产品可靠性。，以保证与提高产品可靠性。这些要求都是概要性的设计措施，在具体实施时，这些要求都是概要性的设计措施，在具体实施时，需要根据产品的实际情况而细化。需要根据产品的实际情况而细化。主要的定性设计要求项目主要的定性设计要求项目制定和贯彻可靠性设计准则制定和贯彻可靠性设计准则确定关键件和重要件确定关键件和重要件简化设计简化设计环境防护设计环境防护设计余度设计余度设计热设计热设计降额设计降额设计软件可靠性设计软件可靠性设计制定和实施元器件大纲制定和实施元器件大纲包装、装卸、运输、储存等设计包装、装卸、运输、储存等设计2022-7-169可靠性设计准则可靠性设计准则含义含义在研制过程中尽可能充分挖掘研制单位已有在研制过程中尽可能充分挖掘研制单位已有的工程经验，把设计人员多年积累的设计经的工程经验，把设计人员多年积累的设计经验与教训加以总结提高，形成可靠性设计标验与教训加以总结提高，形成可靠性设计标准和指令性文件。准和指令性文件。指导工程设计人员如何把产品的可靠性设计指导工程设计人员如何把产品的可靠性设计到产品中去。到产品中去。用可靠性设计准则逐条审查设计的符合性，用可靠性设计准则逐条审查设计的符合性，完成设计准则符合性报告，供设计评审时使完成设计准则符合性报告，供设计评审时使用。用。2022-7-1610可靠性设计准则可靠性设计准则作用作用可靠性设计准则是进行可靠性定性设计的重可靠性设计准则是进行可靠性定性设计的重要依据。要依据。贯彻可靠性设计准则可以提高产品的固有可贯彻可靠性设计准则可以提高产品的固有可靠性。靠性。可靠性设计准则是把可靠性设计和性能设计可靠性设计准则是把可靠性设计和性能设计有机结合的有效方法。有机结合的有效方法。可靠性设计准则是一个单位产品设计经验的可靠性设计准则是一个单位产品设计经验的总结与升华。总结与升华。2022-7-1611可靠性设计准则可靠性设计准则主要内容主要内容 概述概述说明产品名称、型号、功能和配套关系；产品合说明产品名称、型号、功能和配套关系；产品合同规定的可靠性定性、定量要求等。同规定的可靠性定性、定量要求等。目的目的说明编制可靠性设计准则的目的。说明编制可靠性设计准则的目的。适用范围适用范围应说明编制的可靠性设计准则适用于何产品或何应说明编制的可靠性设计准则适用于何产品或何系列产品系列产品 。2022-7-1612可靠性设计准则可靠性设计准则主要内容主要内容 依据依据应说明编制可靠性设计准则的主要依据。应说明编制可靠性设计准则的主要依据。合同规定的可靠性定性、定量要求；合同规定的可靠性定性、定量要求；合同规定引用的有关规范、标准、手册等提出的可靠性合同规定引用的有关规范、标准、手册等提出的可靠性设计准则；设计准则；同类型产品的可靠性设计经验以及可供参考的通用可靠同类型产品的可靠性设计经验以及可供参考的通用可靠性设计准则。性设计准则。详细设计准则详细设计准则将产品的可靠性设计准则以将产品的可靠性设计准则以“XXXX可靠性设计准则可靠性设计准则”条款形式输出。条款形式输出。2022-7-1613可靠性定性分析要求可靠性定性分析要求定性分析要求定性分析要求 定性分析要求一般是定性分析要求一般是在产品研制过程中要求在产品研制过程中要求采取的可靠性分析工作采取的可靠性分析工作，以保证与提高产品，以保证与提高产品可靠性。可靠性。这些可靠性分析工作需要在产品研制的各个这些可靠性分析工作需要在产品研制的各个阶段根据产品的实际情况和分析方法的特点，阶段根据产品的实际情况和分析方法的特点，具体组织实施。具体组织实施。2022-7-1614可靠性定性分析要求可靠性定性分析要求定性分析要求的主要项目定性分析要求的主要项目功能危险分析功能危险分析(FHA)综合的、系统的演绎方法综合的、系统的演绎方法故障模式和影响分析故障模式和影响分析(FMEA)系统的，自下而上的归纳分析法系统的，自下而上的归纳分析法故障树分析故障树分析(FTA)系统的，自上而下的演绎分析法系统的，自上而下的演绎分析法区域安全性分析区域安全性分析(ZSA)按照装备的区域进行的分析、检查法按照装备的区域进行的分析、检查法2022-7-1615可靠性定量要求可靠性定量要求概念概念确定产品的确定产品的可靠性参数、指标以及验证时机可靠性参数、指标以及验证时机和验证方法和验证方法，以便在设计、生产、试验验证、，以便在设计、生产、试验验证、使用过程中用量化方法评价或验证装备的可使用过程中用量化方法评价或验证装备的可靠性水平。靠性水平。可靠性参数要反映可靠性参数要反映战备完好性战备完好性，任务成功性任务成功性，维修人力费用维修人力费用及及保障资源费用保障资源费用等四个方面的等四个方面的要求。要求。MTBFMFHBFMCSP2022-7-1616可靠性定量要求可靠性定量要求分类分类基本可靠性要求基本可靠性要求基本可靠性反映了产品对维修人力费用和后勤保基本可靠性反映了产品对维修人力费用和后勤保障资源的需求。障资源的需求。确定基本可靠性指标时确定基本可靠性指标时应统计产品的所有寿命单应统计产品的所有寿命单位和所有的故障位和所有的故障。任务可靠性要求任务可靠性要求任务可靠性是产品在规定的任务剖面中完成规定任务可靠性是产品在规定的任务剖面中完成规定功能的能力。功能的能力。确定任务可靠性指标时确定任务可靠性指标时仅考虑在任务期间那些影仅考虑在任务期间那些影响任务完成的故障响任务完成的故障(即致命性故障即致命性故障)。2022-7-1617常用可靠性参数常用可靠性参数平均故障间隔时间平均故障间隔时间MTBF 在规定的条件下和规定的时间内，产品的寿在规定的条件下和规定的时间内，产品的寿命单位总数与故障总次数之比。命单位总数与故障总次数之比。任务可靠度任务可靠度MR 产品在规定的任务剖面内完成规定功能的概产品在规定的任务剖面内完成规定功能的概率。率。工作寿命工作寿命 产品从开始工作到报废为止的全部工作时间。产品从开始工作到报废为止的全部工作时间。2022-7-1618常用可靠性参数常用可靠性参数首次翻修期限首次翻修期限 在规定条件下，产品从交付（或开始使用）在规定条件下，产品从交付（或开始使用）到首次经基地或工厂大修（或翻修）的工作到首次经基地或工厂大修（或翻修）的工作时间和（或）日历持续时间。时间和（或）日历持续时间。贮存期限贮存期限 即储存寿命，指产品在规定的条件下储存时，即储存寿命，指产品在规定的条件下储存时，仍能满足规定质量要求的时间长度。仍能满足规定质量要求的时间长度。2022-7-1619举例：卫星的可靠性参数举例：卫星的可靠性参数任务可靠度任务可靠度卫星从发射准备到在轨工作到规定时间或回收的成功卫星从发射准备到在轨工作到规定时间或回收的成功概率。发射准备指卫星进入发射阵地到运载火箭点火概率。发射准备指卫星进入发射阵地到运载火箭点火前这段时间。前这段时间。在轨测试交付可靠度在轨测试交付可靠度卫星发射入轨道或定点后，在交付使用之前对其功能卫星发射入轨道或定点后，在交付使用之前对其功能（例如通信或遥感能力等）进行在轨测试的成功概率。（例如通信或遥感能力等）进行在轨测试的成功概率。在轨工作可靠度在轨工作可靠度卫星在轨工作期间的成功概率。卫星在轨工作期间的成功概率。2022-7-1620举例：卫星的可靠性参数举例：卫星的可靠性参数在轨工作寿命在轨工作寿命卫星在轨工作时间。也称在轨服务寿命、在轨任务时间。卫星在轨工作时间。也称在轨服务寿命、在轨任务时间。返回型卫星返回可靠度返回型卫星返回可靠度平均任务持续时间（平均任务持续时间（MMDMMD）综合反映卫星在轨工作可靠性和在轨工作寿命的一个参综合反映卫星在轨工作可靠性和在轨工作寿命的一个参数。数。单点失效概率单点失效概率卫星上单点失效项目在轨工作寿命终期的失效概率。卫星上单点失效项目在轨工作寿命终期的失效概率。贮存寿命贮存寿命贮存期测试周期贮存期测试周期贮存可靠性贮存可靠性2022-7-1621可靠性定量要求参数类别可靠性定量要求参数类别使用参数使用参数使用可靠性参数及指标反映了系统及其保障因素在计使用可靠性参数及指标反映了系统及其保障因素在计划的使用和保障环境中的可靠性要求，它是从最终用划的使用和保障环境中的可靠性要求，它是从最终用户的角度来评价产品的可靠性水平。户的角度来评价产品的可靠性水平。MFHBF、MCSP、MTBM合同参数合同参数合同可靠性参数及指标反映了合同中使用的易于考核合同可靠性参数及指标反映了合同中使用的易于考核度量的可靠性要求，它更多的是从承制方的角度来评度量的可靠性要求，它更多的是从承制方的角度来评价产品的可靠性水平。价产品的可靠性水平。MTBF、MTBCF2022-7-1622含义含义可靠性指标是可靠性参数要求的量值。如可靠性指标是可靠性参数要求的量值。如 MTBF=1000h即为可靠性指标。即为可靠性指标。与使用、合同参数相对应，可靠性指标分为与使用、合同参数相对应，可靠性指标分为可靠性使用指标可靠性使用指标和和可靠性合同指标可靠性合同指标。可靠性指标可靠性指标2022-7-1623可靠性参数指标的特性可靠性参数指标的特性目标值目标值规定值；门限值规定值；门限值最低可接受值最低可接受值2022-7-1624可靠性参数值时序图可靠性参数值时序图2022-7-1625可靠性参数值时序说明可靠性参数值时序说明论证阶段论证阶段由使用方根据装备的使用需求和可能，经过由使用方根据装备的使用需求和可能，经过论证提出装备的论证提出装备的“目标值目标值”，并据此确定，并据此确定“门限值门限值”。方案阶段方案阶段由使用方与承制方协调，确定最终的由使用方与承制方协调，确定最终的“目标目标值值”和和“门限值门限值”，并确定研制结束时的门，并确定研制结束时的门限值限值“研制结束门限值研制结束门限值”。将其转化为合同参数对应的将其转化为合同参数对应的“规定值规定值”、“最低可接受值最低可接受值”及及“研制结束最低可接受研制结束最低可接受值值”。2022-7-1626可靠性参数值时序说明可靠性参数值时序说明工程研制阶段工程研制阶段进行可靠性分配确定装备各层次产品的设计目标进行可靠性分配确定装备各层次产品的设计目标“设计值设计值”(即与装备成熟期的即与装备成熟期的“目标值目标值”对应的对应的“规定值规定值”，而非研制结束时的最低可接受值，而非研制结束时的最低可接受值)，经，经过可靠性设计分析及可靠性增长，实现设计目标。过可靠性设计分析及可靠性增长，实现设计目标。设计定型设计定型经过验证获得经过验证获得“验证值验证值”，用以验证是否达到研制结，用以验证是否达到研制结束时的最低可接受值。束时的最低可接受值。使用阶段使用阶段经过验证获得此阶段的经过验证获得此阶段的“验证值验证值”，用以验证装备可，用以验证装备可靠性是否达到使用方要求的靠性是否达到使用方要求的“目标值目标值”，最低不能低，最低不能低于于“门限值门限值”。2022-7-1627可靠性定量要求制定可靠性定量要求制定概念概念可靠性定量要求的制定，即是可靠性定量要求的制定，即是对定量描述产对定量描述产品品可靠性参数的选择可靠性参数的选择及其及其指标的确定指标的确定。不同的装备类型或在不同环境条件下使用的不同的装备类型或在不同环境条件下使用的装备，描述产品可靠性定量要求的可靠性参装备，描述产品可靠性定量要求的可靠性参数与指标是有所不同的，应根据具体装备的数与指标是有所不同的，应根据具体装备的实际情况而定。实际情况而定。GJB1909中详细规定了各类武器装备可靠性中详细规定了各类武器装备可靠性参数选择与指标确定的要求。参数选择与指标确定的要求。2022-7-1628可靠性定量要求制定可靠性定量要求制定GJB1909装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求总则装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求总则装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求 导弹导弹武器系统和运载火箭武器系统和运载火箭装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求 核战核战斗部斗部装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求 卫星卫星装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求 军用军用飞机飞机2022-7-1629可靠性定量要求制定可靠性定量要求制定GJB1909装备可靠性维修性参数选择和指标确定要装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求求 舰船舰船装备可靠性维修性参数选择和指标确定要装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求求 装甲车辆和军用汽车装甲车辆和军用汽车装备可靠性维修性参数选择和指标确定要装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求求 火炮火炮装备可靠性维修性参数选择和指标确定要装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求求 弹药弹药2022-7-1630可靠性定量要求制定可靠性定量要求制定参数选择依据参数选择依据装备类型装备类型坦克选择平均故障间隔里程坦克选择平均故障间隔里程(MMBF)飞机可选用平均故障间隔飞行小时飞机可选用平均故障间隔飞行小时(MFHBF)设备则选取平均故障间隔时间设备则选取平均故障间隔时间(MTBF)装备使用要求装备使用要求战时或平时、一次性使用或重复使用战时或平时、一次性使用或重复使用一次性使用的产品一次性使用的产品(如导弹如导弹)可选成功率可选成功率预期的维修方案预期的维修方案即对维修和约束条件的考虑，包括维修级别、维修工作要求、维修即对维修和约束条件的考虑，包括维修级别、维修工作要求、维修资源要求。资源要求。装备可靠性的验证方法装备可靠性的验证方法厂内试验验证一般选合同参数。厂内试验验证一般选合同参数。外场使用验证则选用使用参数。外场使用验证则选用使用参数。2022-7-1631可靠性定量要求制定可靠性定量要求制定参数选择的要求参数选择的要求可靠性使用参数的选择应反映战备完好性、可靠性使用参数的选择应反映战备完好性、任务成功性、维修人力费用和保障资源费用任务成功性、维修人力费用和保障资源费用等四个方面的要求等四个方面的要求;应根据装备的类型，选择合适的参数应根据装备的类型，选择合适的参数;可靠性合同参数应根据使用参数确定可靠性合同参数应根据使用参数确定;使用参数一般不应直接用于合同中，但如果使用参数一般不应直接用于合同中，但如果参数的所有限定条件明确，也可用于合同中。参数的所有限定条件明确，也可用于合同中。2022-7-1632可靠性定量要求制定可靠性定量要求制定指标确定的依据指标确定的依据应根据应根据需要需要与与可能可能，经综合权衡后确定指标。，经综合权衡后确定指标。所谓所谓“需要需要”是指：考虑使用方的需求、装备的是指：考虑使用方的需求、装备的重要程度。重要程度。所谓所谓“可能可能”是指：考虑国内外类似装备实际达是指：考虑国内外类似装备实际达到的可靠性水平，当前研制中所采取的技术对可到的可靠性水平，当前研制中所采取的技术对可靠性的影响，国内的技术基础和生产水平以及研靠性的影响，国内的技术基础和生产水平以及研制装备的费用、进度、预期的使用和保障等约束制装备的费用、进度、预期的使用和保障等约束条件。条件。2022-7-1633可靠性定量要求制定可靠性定量要求制定指标确定的要求指标确定的要求可靠性指标应根据装备的类型在论证时提出目标值和可靠性指标应根据装备的类型在论证时提出目标值和门限值；在制订合同和研制任务书时提出规定值和最门限值；在制订合同和研制任务书时提出规定值和最低可接受值。也可以只提出门限值和最低可接受值。低可接受值。也可以只提出门限值和最低可接受值。同时还应明确：同时还应明确：寿命剖面寿命剖面任务剖面任务剖面故障判别准则故障判别准则维修方案维修方案验证方法验证方法在何时或在何阶段应达到在何时或在何阶段应达到其它假设和约束条件其它假设和约束条件2022-7-1634可靠性定量要求制定可靠性定量要求制定指标确定的要求指标确定的要求对于相互关联的可靠性参数，所确定的指标对于相互关联的可靠性参数，所确定的指标应相互协调。应相互协调。可靠性指标与维修性、安全性、可靠性指标与维修性、安全性、保障性等有关指标也应相互协调。保障性等有关指标也应相互协调。装备中系统或设备的可靠性指标也可单独提装备中系统或设备的可靠性指标也可单独提出，但必须与装备总体的指标相协调。出，但必须与装备总体的指标相协调。合同合同指标根据使用指标转换确定。指标根据使用指标转换确定。2022-7-1635可靠性定量要求制定可靠性定量要求制定可靠性参数、指标制定的可靠性参数、指标制定的程序程序战术技术指标论证阶段战术技术指标论证阶段对研制装备进行使用需求分析对研制装备进行使用需求分析对相似现役装备的可靠性状况分析对相似现役装备的可靠性状况分析初步确定新装备的初步确定新装备的寿命剖面、任务剖面及使用保寿命剖面、任务剖面及使用保障等方面的约束条件障等方面的约束条件经综合权衡后，选择可靠性使用参数，提出成熟经综合权衡后，选择可靠性使用参数，提出成熟期的使用指标期的使用指标评审评审纳入战技要求文件纳入战技要求文件2022-7-1636可靠性定量要求制定可靠性定量要求制定可靠性参数、指标制定的程序可靠性参数、指标制定的程序方案论证及确认阶段方案论证及确认阶段根据使用指标，进行可靠性方案设计与分析根据使用指标，进行可靠性方案设计与分析根据成熟期的使用指标，确定工程研制、生产阶根据成熟期的使用指标，确定工程研制、生产阶段的使用指标，并将它们转换为合同指标段的使用指标，并将它们转换为合同指标评审评审纳入研制任务书或合同中纳入研制任务书或合同中根据装备可靠性指标分配结果，确定转承制产品根据装备可靠性指标分配结果，确定转承制产品的合同指标的合同指标2022-7-1637可靠性定量要求制定可靠性定量要求制定可靠性参数、指标制定的程序可靠性参数、指标制定的程序工程研制阶段工程研制阶段(含设计定型含设计定型)使用、维修、保障方案变动时，修订可靠性指标使用、维修、保障方案变动时，修订可靠性指标严格履行有关审批手续严格履行有关审批手续2022-7-1638可靠性定量要求制定可靠性定量要求制定定量要求制定的流程定量要求制定的流程2022-7-1639可靠性定量要求制定可靠性定量要求制定定量要求制定的流程定量要求制定的流程2022-7-1640可靠性定量要求制定可靠性定量要求制定确定参数指标时，应同时明确以下问题确定参数指标时，应同时明确以下问题产品的寿命剖面产品的寿命剖面描述产品从制造到退役描述产品从制造到退役(或报废或报废)这段时间内所经历的这段时间内所经历的事件和环境。事件和环境。产品的任务剖面产品的任务剖面描述产品在执行任务过程中所经历的事件和环境。描述产品在执行任务过程中所经历的事件和环境。故障判据故障判据应根据装备的类型及其任务要求，提出各层次产品的应根据装备的类型及其任务要求，提出各层次产品的故障判据。故障判据。对容许降级使用的要求做出规定。对容许降级使用的要求做出规定。2022-7-1641可靠性定量要求制定可靠性定量要求制定确定指标时应明确的问题确定指标时应明确的问题何时或何阶段应达到某一规定的指标何时或何阶段应达到某一规定的指标由于可靠性指标具有由于可靠性指标具有“阶段性阶段性”的特点，因此在确定的特点，因此在确定指标时应加以说明。指标时应加以说明。验证时机与验证方法验证时机与验证方法应根据阶段性的指标确定验证时机，并根据装备的类应根据阶段性的指标确定验证时机，并根据装备的类别、产品的层次、重要程度、经费、进度等条件明确别、产品的层次、重要程度、经费、进度等条件明确验证方法。验证方法。维修、保障条件及人员素质维修、保障条件及人员素质它们是影响产品使用可靠性指标的重要因素。它们是影响产品使用可靠性指标的重要因素。其他假设和约束条件其他假设和约束条件2022-7-1642可靠性定性要求制定可靠性定性要求制定可靠性定性要求制定程序可靠性定性要求制定程序可靠性定性要求一般在战术技术指标论证和可靠性定性要求一般在战术技术指标论证和方案论证两个阶段制定，根据产品使用需求方案论证两个阶段制定，根据产品使用需求及经费、进度的实际情况及经费、进度的实际情况由使用方提出产品由使用方提出产品研制中应开展的可靠性设计与分析工作要求研制中应开展的可靠性设计与分析工作要求。在方案论证和工程研制阶段，在方案论证和工程研制阶段，由承制方制定由承制方制定具体细致的可靠性定性要求具体细致的可靠性定性要求。如制定。如制定“可靠可靠性设计准则性设计准则”，制定，制定“元器件大纲元器件大纲”。在产品研制各阶段组织实施。在产品研制各阶段组织实施。2022-7-1643可靠性定性要求制定可靠性定性要求制定可靠性定性要求制定的程序可靠性定性要求制定的程序2022-7-1644可靠性定性要求制定可靠性定性要求制定可靠性定性要求制定的程序可靠性定性要求制定的程序2022-7-16452.可靠性分配可靠性分配2022-7-1646内容提要内容提要可靠性分配概念可靠性分配概念可靠性分配目的、用途与分类可靠性分配目的、用途与分类可靠性分配的原理与准则可靠性分配的原理与准则可靠性分配程序可靠性分配程序可靠性分配方法可靠性分配方法可靠性分配注意事项可靠性分配注意事项不同研制阶段可靠性分配方法的选择不同研制阶段可靠性分配方法的选择2022-7-1647可靠性分配概念可靠性分配概念可靠性分配的概念可靠性分配的概念系统可靠性分配就是系统可靠性分配就是将使用方提出的，在将使用方提出的，在系统设计任务书系统设计任务书(或合同或合同)中规定的可靠性中规定的可靠性指标，自上而下，由大到小，从整体到局指标，自上而下，由大到小，从整体到局部，逐步分解，分配到各分系统，设备和部，逐步分解，分配到各分系统，设备和元器件元器件。返回2022-7-1648可靠性分配目的、用途与分类可靠性分配目的、用途与分类可靠性分配的目的与用途可靠性分配的目的与用途可靠性分配的可靠性分配的目的是使各级设计人员明确其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、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时间和资源，并研究实现这个要求的可能性及办法及办法。如同性能指标一样，是设计人员在可靠性方如同性能指标一样，是设计人员在可靠性方面的一个设计目标。面的一个设计目标。2022-7-1649可靠性分配目的、用途与分类可靠性分配目的、用途与分类可靠性分配的分类可靠性分配的分类可靠性分配包括可靠性分配包括基本可靠性分配基本可靠性分配任务可靠性分配任务可靠性分配特点特点这两者有时是相互矛盾的，提高产品的任务可靠这两者有时是相互矛盾的，提高产品的任务可靠性，可能会降低基本可靠性，反之亦然。性，可能会降低基本可靠性，反之亦然。在可靠性分配时，要进行两者之间的权衡，或采在可靠性分配时，要进行两者之间的权衡，或采取其他不相互影响的措施。取其他不相互影响的措施。返回2022-7-1650可靠性分配的原理可靠性分配的原理可靠性分配的原理可靠性分配的原理系统可靠性分配是求解下面的基本不等式系统可靠性分配是求解下面的基本不等式 对于简单串联系统而言，上式就转换为对于简单串联系统而言，上式就转换为 如果对分配没有任何约束条件，则上两式可以有无数如果对分配没有任何约束条件，则上两式可以有无数个解；有约束条件，也可能有多个解。个解；有约束条件，也可能有多个解。因此，可靠性因此，可靠性分配的关键在于要确定一个方法，通过它能得到合理分配的关键在于要确定一个方法，通过它能得到合理的可靠性分配值的唯一解或有限数量解的可靠性分配值的唯一解或有限数量解。*21),(SniSRRRRRR *21),(SniSgRRRRg )()()()()(*21tRtRtRtRtRSni 2022-7-1651可靠性分配的准则可靠性分配的准则分配准则分配准则可靠性分配的要求值应是成熟期的规定值。可靠性分配的要求值应是成熟期的规定值。为了减少分配的反复次数，并考虑到分配中存在忽略为了减少分配的反复次数，并考虑到分配中存在忽略不计的其他因素项目，因此可靠性分配时应该留出不计的其他因素项目，因此可靠性分配时应该留出 15%20%的余量。的余量。某些非电子组件故障率很低时，可以不直接参加可靠某些非电子组件故障率很低时，可以不直接参加可靠性分配，而归并在其他因素项目中一并考虑。性分配，而归并在其他因素项目中一并考虑。进行可靠性指标分配时，应保证基本可靠性指标分配进行可靠性指标分配时，应保证基本可靠性指标分配值与任务可靠性指标分配值的协调，使系统的基本可值与任务可靠性指标分配值的协调，使系统的基本可靠性和任务可靠性指标同时得到满足。靠性和任务可靠性指标同时得到满足。2022-7-1652可靠性分配的准则可靠性分配的准则分配准则分配准则对于复杂度高的分系统、设备等，应分配较低的可靠性指标。对于复杂度高的分系统、设备等，应分配较低的可靠性指标。因为产品越复杂，其组成单元就越多，要达到高可靠性就越困因为产品越复杂，其组成单元就越多，要达到高可靠性就越困难并且更为费钱。难并且更为费钱。对于技术上不成熟的产品，分配较低的可靠性指标。对于技术上不成熟的产品，分配较低的可靠性指标。对于这种对于这种产品提出高可靠性要求会延长研制时间，增加研制费用。产品提出高可靠性要求会延长研制时间，增加研制费用。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。标。因为恶劣的环境会增加产品的故障率。因为恶劣的环境会增加产品的故障率。当把可靠度作为分配参数时，对于需要长期工作的产品，分配当把可靠度作为分配参数时，对于需要长期工作的产品，分配较低的可靠性指标。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因为产品的可靠性随着工作时间的增加而降低。降低。对于重要度高的产品，应分配较高的可靠性指标。对于重要度高的产品，应分配较高的可靠性指标。因为重要度因为重要度高的产品的故障会影响人身安全或任务的完成。高的产品的故障会影响人身安全或任务的完成。2022-7-1653可靠性分配的准则可靠性分配的准则返回分配准则分配准则分配时还可以结合实际，考虑其他一些因素。分配时还可以结合实际，考虑其他一些因素。如可达性差的产品，分配较高的可靠性指标，如可达性差的产品，分配较高的可靠性指标，以实现较好的综合效能等。以实现较好的综合效能等。对于已有可靠性指标的货架产品或使用成熟对于已有可靠性指标的货架产品或使用成熟的成品，不再进行可靠性分配。的成品，不再进行可靠性分配。同时，在进同时，在进行可靠性分配时，要从总指标中剔除这些单行可靠性分配时，要从总指标中剔除这些单元的可靠性值元的可靠性值。2022-7-1654返回可靠性分配程序可靠性分配程序可靠性分配程序可靠性分配程序明确系统可靠性参数指标要求明确系统可靠性参数指标要求分析系统特点分析系统特点选取分配方法（同一系统可选多种方法）选取分配方法（同一系统可选多种方法）准备输入数据准备输入数据进行可靠性分配进行可靠性分配验算可靠性指标要求验算可靠性指标要求2022-7-1655可靠性分配方法可靠性分配方法无约束分配法无约束分配法等分配法等分配法 评分分配法评分分配法 比例组合法比例组合法 考虑重要度和复杂度的分配方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余度系统的比例组合法可靠性分配可靠度的再分配法可靠度的再分配法 有约束分配法有约束分配法拉格朗日乘数法拉格朗日乘数法 动态规划法动态规划法 直接寻查法直接寻查法2022-7-1656等分配法等分配法等分配法的原理等分配法的原理在设计初期，即方案论证阶段，当产品没有继承性，在设计初期，即方案论证阶段，当产品没有继承性，而且产品定义并不十分清楚时所采用的最简单的分配而且产品定义并不十分清楚时所采用的最简单的分配方法，可用于基本可靠性和任务可靠性的分配。方法，可用于基本可靠性和任务可靠性的分配。其原理是：对于简单的串联系统，认为其各组成单元其原理是：对于简单的串联系统，认为其各组成单元的可靠性水平均相同。的可靠性水平均相同。niniSRRR 1nSiRR*nsi/*系统可靠度为分配给各单元的可靠度指标为分配给第i个单元的故障率为2022-7-1657等分配法等分配法99957.09987.033*SRRRR拉拉链链胶胶囊囊衣衣面面等分配法举例等分配法举例某型抗荷服是由某型抗荷服是由衣面、胶囊、拉链衣面、胶囊、拉链三个部分三个部分串联组成。若要求该抗荷服的可靠度指标为串联组成。若要求该抗荷服的可靠度指标为 ，试用等分配法确定衣面、胶囊、拉链的可靠试用等分配法确定衣面、胶囊、拉链的可靠度指标。度指标。这种分配法虽简单，但不太合理。因为在实际系统中，一般这种分配法虽简单，但不太合理。因为在实际系统中，一般不可能存在各单元可靠性水平均等的情况，但对一个新系统，不可能存在各单元可靠性水平均等的情况，但对一个新系统，在方案论证阶段进行初步分配是可取的。在方案论证阶段进行初步分配是可取的。2022-7-1658评分分配法评分分配法 评分分配法含义评分分配法含义在可靠性数据非常缺乏的情况下，通过有经在可靠性数据非常缺乏的情况下，通过有经验的设计人员或专家对影响可靠性的几种因验的设计人员或专家对影响可靠性的几种因素评分，并对评分值进行综合分析以获得各素评分，并对评分值进行综合分析以获得各单元产品之间的可靠性相对比值，再根据该单元产品之间的可靠性相对比值，再根据该比值给每个分系统或设备分配可靠性指标。比值给每个分系统或设备分配可靠性指标。应用该方法时，应用该方法时，时间一般应以系统工作时间时间一般应以系统工作时间为基准。为基准。主要用于分配系统的基本可靠性，主要用于分配系统的基本可靠性，也可用于分配串联系统的任务可靠性，一般也可用于分配串联系统的任务可靠性，一般假设产品服从指数分布假设产品服从指数分布。适于方案论证和初。适于方案论证和初步设计阶段。步设计阶段。2022-7-1659评分分配法评分分配法 评分因素评分因素 复杂度，技术水平，工作时间，环境条件复杂度，技术水平，工作时间，环境条件评分原则评分原则分值越高说明可靠性越差分值越高说明可靠性越差 复杂度（复杂度（组成的元部件数量及组装的难易程度组成的元部件数量及组装的难易程度）最复杂的评最复杂的评10分，最简单的评分，最简单的评1分。分。技术水平（技术水平（单元目前的技术水平和成熟程度单元目前的技术水平和成熟程度）水平最低的评水平最低的评10分，水平最高的评分，水平最高的评1分。分。工作时间工作时间单元工作时间最长的评单元工作时间最长的评10分，最短的评分，最短的评1分。分。环境条件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单元工作过程中会经受极其恶劣而严酷的环境条件的评10分，分，环境条件最好的评环境条件最好的评1分。分。2022-7-1660评分分配法评分分配法 分配步骤分配步骤确定确定系统的基本可靠性指标系统的基本可靠性指标，对系统进行分析，确定评分因素。，对系统进行分析，确定评分因素。确定该系统中确定该系统中“货架货架”产品或已单独给定可靠性指标的产品。产品或已单独给定可靠性指标的产品。聘请评分专家聘请评分专家，专家人数不宜过少（至少，专家人数不宜过少（至少5人）。产品设计人员人）。产品设计人员向评分专家介绍产品及其组成部分的构成、工作原理、功能流向评分专家介绍产品及其组成部分的构成、工作原理、功能流程、任务时间、工作环境条件、研制生产水平等情况；或专家程、任务时间、工作环境条件、研制生产水平等情况；或专家通过查阅相关技术文件获得相关信息。通过查阅相关技术文件获得相关信息。评分评分。首先由专家按照评分原则给各单元打分，填写评分表格。首先由专家按照评分原则给各单元打分，填写评分表格。再由负责可靠性分配的人员，将各专家对产品的各项评分总和，再由负责可靠性分配的人员，将各专家对产品的各项评分总和，即每个单元的即每个单元的4个因素评分为各专家评分的平均值，填写表格。个因素评分为各专家评分的平均值，填写表格。按公式分配按公式分配各单元可靠性指标。各单元可靠性指标。2022-7-1661评分分配法评分分配法 评分分配法原理评分分配法原理 s*系统可靠性指标；系统可靠性指标；i*各单元的故障率各单元的故障率Ci 第第i个单元的评分系数个单元的评分系数 i 第第i个单元的评分数个单元的评分数 系统的评分数系统的评分数rij 第第i个单元，第个单元，第j个因素的评分数个因素的评分数*siiC /iiC 41jijir nii 2022-7-1662评分分配法评分分配法 分系统名称分系统名称已知的已知的MFHBF发动机发动机50前缘襟翼前缘襟翼80应急系统应急系统500飞控系统飞控系统142弹射救生系统弹射救生系统280总总 计计评分分配法举例评分分配法举例某飞机共由某飞机共由18个分系统组成，其中个分系统组成，其中5个分系统是个分系统是已使用过的成件并已知其已使用过的成件并已知其MFHBF，见下表。规，见下表。规定飞机的可靠性指标定飞机的可靠性指标MFHBF=2.9(飞行小时飞行小时)。试。试用评分分配法对其余用评分分配法对其余13个分系统进行分配。个分系统进行分配。2022-7-1663评分分配法评分分配法 评分分配法举例评分分配法举例337.3)166.2219.21(1*MFHBF分系统名称分系统名称 复杂度复杂度技术技术水平水平工作工作时间时间环境环境条件条件各单元各单元评分数评分数各单元评各单元评分系数分系数分配给各单元的分配给各单元的MFHBF结构结构8410412800.127626.15动力装置动力装置811086400.063852.30发动机接口发动机接口32841920.0191174.71燃油系统燃油系统521088000.079741.87液压系统液压系统52875600.055859.80前轮结构前轮结构45834800.047869.81.航空电子航空电子978735280.35169.49其他其他25552500.0249134.02总计总计100341.03.3372022-7-1664比例组合法比例组合法比例组合法原理比例组合法原理一个新设计的系统与老的系统非常相似，也就是组成一个新设计的系统与老的系统非常相似，也就是组成系统的各单元类型相同，对这个新系统只是提出新的系统的各单元类型相同，对这个新系统只是提出新的可靠性要求，那么就可以采用比例组合法可靠性要求，那么就可以采用比例组合法。根据老系统中各单元的故障率，按新系统可靠性的要根据老系统中各单元的故障率，按新系统可靠性的要求，给新系统的各单元分配故障率。求，给新系统的各单元分配故障率。如果有老系统中各分系统故障数占系统故障数百分比如果有老系统中各分系统故障数占系统故障数百分比的统计资料，可以按下式进行分配。的统计资料，可以按下式进行分配。老老老老新新新新SiSi *iSiK *新新新新 2022-7-1665比例组合法比例组合法比例组合法举例一比例组合法举例一一个液压动力系统，原故障率为一个液压动力系统，原故障率为256.010-6/h，改进，改进设计要求故障率为设计要求故障率为200.010-6/h，试把这指标分配给，试把这指标分配给各分系统。各分系统。序号序号 分系统名称分系统名称 原故障率原故障率(10-6/h)新故障率新故障率(10-6/h)1油箱油箱3.02拉紧装置拉紧装置1.03油泵油泵75.0.8联轴节联轴节1.09导管导管3.010启动器启动器67.0总计总计(系统系统)256.02.30.7859.00.782.352.0199.62022-7-1666比例组合法比例组合法比例组合法举例二比例组合法举例二要求设计一种飞机，在要求设计一种飞机，在5h的飞行任务时间内的飞行任务时间内可靠度为可靠度为。根据这种类型飞机各分系统故障百分比的统计资料，根据这种类型飞机各分系统故障百分比的统计资料，将指标分配给各分系统。将指标分配给各分系统。0.0025290.0014750.0010540.0054790.0010540.0010540.021072序号序号分系统名称分系统名称按历史资料占飞机按历史资料占飞机故障数的百分比故障数的百分比ki新飞机分系统分配新飞机分系统分配的故障率的故障率(1/h)分配给分系统分配给分系统的可靠度指标的可靠度指标1机身与货舱机身与货舱12.02起落架起落架7.03操纵系统操纵系统5.04动力装置动力装置26.013通讯、导航通讯、导航5.014其他各项其他各项5.0总计总计100.0021072.059.0ln5ln*SSR新新 0.98740.99270.99470.99300.99470.99470.902022-7-1667考虑重要度和复杂度分配法考虑重要度和复杂度分配法重要度和复杂度概念示例说明重要度和复杂度概念示例说明212121FR 21212FF 21202102021221221FFNFNFNFNrN nitjinijijinijijiniiSjijieRFRR1/)(1)()(1)()(1)1(1 )1(1)1()()(2022-7-1668考虑重要度和复杂度分配法考虑重要度和复杂度分配法重要度关系分析重要度关系分析 nijijijijijijitnitnijijijiSeetR1)()()()()()(/1/1)()()()/1()()()(*/*/ln1)()()(jijijiStnSitRneRRjijiji *)()()(lnSjijijiRtn 2022-7-1669考虑重要度和复杂度分配法考虑重要度和复杂度分配法复杂度关系分析复杂度关系分析 njjiiinnNnC1/NnSnNSiiiRRR/*/1*)()(2022-7-1670考虑重要度和复杂度分配法考虑重要度和复杂度分配法NnSnNStiiijijijiRReR/*/1*/*)()()()()(*)()()(ln/SijijijiRNnt )ln(*)()()(SijijijiRntN 综合考虑重要度和复杂度分配综合考虑重要度和复杂度分配分配给第分配给第i个分系统个分系统(第第j个设备个设备)的可靠性指标的可靠性指标与该分系统的重要度成正比，与它的复杂度与该分系统的重要度成正比，与它的复杂度成反比。成反比。2022-7-1671考虑重要度和复杂度分配法考虑重要度和复杂度分配法序号序号 分系统分系统(设备设备)名称名称分系统构成部件数分系统构成部件数 工作时间工作时间重要度重要度1发动机发动机10212.01.02接收机接收机9112.01.03起飞用自动装置起飞用自动装置953.00.34控制设备控制设备24212.01.05电源电源4012.01.0共计共计570考虑重要度和复杂度分配法举例考虑重要度和复杂度分配法举例某机载电子设备要求工作某机载电子设备要求工作12h的可靠度，这台设的可靠度，这台设备的各分系统备的各分系统(设备设备)的有关数据见下表，试对各的有关数据见下表，试对各分系统分系统(设备设备)进行可靠度分配。进行可靠度分配。2022-7-1672考虑重要度和复杂度分配法考虑重要度和复杂度分配法考虑重要度和复杂度分配法举例考虑重要度和复杂度分配法举例计算结果计算结果h)(2134923.0ln40120.1570h)(353923.0ln242120.1570h)(67923.0ln9533.0570h)(938923.0ln91120.1570)h(837923.0ln102120.1570543121 9944.09666.09562.09678.09858.02134/125353/12467/331938/122837/121 eReReReReR*51)()(9232.0)1(1(SijijiSRRR 2022-7-1673余度系统的比例组合法可靠性分配余度系统的比例组合法可靠性分配 方法说明方法说明常规的比例组合法只适用于基本可靠性指标的分配，常规的比例组合法只适用于基本可靠性指标的分配，即只适用于串联模型。即只适用于串联模型。对于简单的冗余系统来说，可采用的分配方法有：考对于简单的冗余系统来说，可采用的分配方法有：考虑重要度、复杂度的分配法；拉格朗日乘数法；动态虑重要度、复杂度的分配法；拉格朗日乘数法；动态规划法；直接寻查法等。规划法；直接寻查法等。这些方法多是从数学优化的角度并考虑某些约束条件这些方法多是从数学优化的角度并考虑某些约束条件来研究系统的冗余问题，在工程上往往不是简易可行来研究系统的冗余问题，在工程上往往不是简易可行的，而且不能应用于含有冷贮备等多种模型的情况。的，而且不能应用于含有冷贮备等多种模型的情况。下面介绍如何把比例组合法应用于含有串、并、旁联下面介绍如何把比例组合法应用于含有串、并、旁联等混和模型的方法。等混和模型的方法。2022-7-1674余度系统的比例组合法可靠性分配余度系统的比例组合法可靠性分配 可靠性分配原理可靠性分配原理新系统各组成单元故障率的分配值与老系统新系统各组成单元故障率的分配值与老系统相似单元的故障率之比值相等相似单元的故障率之比值相等系统各组成单元的寿命服从指数分布系统各组成单元的寿命服从指数分布Kii *tKiietR )(021|)(,*ttStKtKtKtReeefn iiK *2022-7-1675余度系统的比例组合法可靠性分配余度系统的比例组合法可靠性分配 分配举例分配举例某系统由某系统由A、B、C、D、E 5个单元组成，如个单元组成，如下图所示，由相似系统可得各单元故障率如下图所示，由相似系统可得各单元故障率如图中所示，若要求的系统可靠度为图中所示，若要求的系统可靠度为0.9(在任务在任务时间内时间内)，试将此指标分配给各单元。，试将此指标分配给各单元。2022-7-1676余度系统的比例组合法可靠性分配余度系统的比例组合法可靠性分配 ttttEBASeeeetRtRtRftR4321)1(1)(,),(),()(2 9.0)1(1*24321 SKtKtKtKtReeee 9426.09566.09709.09853.04321*78.14001.0*KtEtDCKtBKtAeReRReReeR Kt=14.78 分配举例分配举例计算结果计算结果2022-7-1677可靠性分配注意事项可靠性分配注意事项可靠性分配应在研制阶段早期即开始进行可靠性分配应在研制阶段早期即开始进行使设计人员尽早明确其设计要求，研究实现这个要求使设计人员尽早明确其设计要求，研究实现这个要求的可能性。的可能性。为外购件及外协件的可靠性指标提供初步依据。为外购件及外协件的可靠性指标提供初步依据。根据所分配的可靠性要求估算所需人力和资源等管理根据所分配的可靠性要求估算所需人力和资源等管理信息。信息。可靠性分配应反复多次进行可靠性分配应反复多次进行在方案论证和初步设计工作中，分配是较粗略的，经在方案论证和初步设计工作中，分配是较粗略的，经粗略分配后，应与经验数据进行比较、权衡。粗略分配后，应与经验数据进行比较、权衡。也可与也可与不依赖于最初分配的可靠性预计结果相比较不依赖于最初分配的可靠性预计结果相比较，来确定，来确定分配的合理性，并根据需要重新进行分配。分配的合理性，并根据需要重新进行分配。2022-7-1678可靠性分配注意事项可靠性分配注意事项为了尽量减少可靠性分配的重复次数，在为了尽量减少可靠性分配的重复次数，在规定的可靠性指标的基础上，可考虑留出规定的可靠性指标的基础上，可考虑留出一定的余量。一定的余量。这种做法为在设计过程中增加新的功能单元留下余地，这种做法为在设计过程中增加新的功能单元留下余地，因而可以避免为适应附加的设计而必需进行的反复分因而可以避免为适应附加的设计而必需进行的反复分配。配。必须按成熟期规定值（或目标值）进行分必须按成熟期规定值（或目标值）进行分配。配。返回2022-7-1679各研制阶段可靠性分配方法的选择各研制阶段可靠性分配方法的选择选择依据选择依据要进行分配，首先必须明确设计目标、限制条件、系统下要进行分配，首先必须明确设计目标、限制条件、系统下属各级产品定义的清晰程度及有关类似产品可靠性数据等属各级产品定义的清晰程度及有关类似产品可靠性数据等信息。随着研制的进展，产品定义越来越清晰，可靠性分信息。随着研制的进展，产品定义越来越清晰，可靠性分配方法也有所不同。配方法也有所不同。方法的选取方法的选取 方案论证阶段方案论证阶段等分配法等分配法初步设计阶段初步设计阶段评分分配法、比例组合法评分分配法、比例组合法 详细设计阶段详细设计阶段考虑重要度和复杂度分配法、可靠度再分配法考虑重要度和复杂度分配法、可靠度再分配法返回2022-7-1680练习练习1三台设备组成串联系统。采用等分配法，当系三台设备组成串联系统。采用等分配法，当系统可靠度统可靠度Rs*时，各设备的可靠度应如何分配？时，各设备的可靠度应如何分配？如果其中一台设备可靠度如果其中一台设备可靠度R1，其余设备的可靠，其余设备的可靠度应是多少？度应是多少？2022-7-1681练习练习2某一液压系统，其故障率某一液压系统，其故障率 老老=26510-6h-1，各分系，各分系统故障率如表所列。现设计一个新的液压系统，其统故障率如表所列。现设计一个新的液压系统，其组成与老的系统相似，只是油泵和油滤仍沿用老产组成与老的系统相似，只是油泵和油滤仍沿用老产品。要求新液压系统故障率为品。要求新液压系统故障率为 新新=20010-6h-1，试，试将指标分配给各分系统