《可靠性分配》PPT课件.ppt

可靠性分配 Reliability Allocation,可靠性分配,可靠性分配概念可靠性分配的目的、用途、分类可靠性分配的程序可靠性分配的原理与准则可靠性分配的方法可靠性分配的注意事项,可靠性分配,可靠性要求 产品使用方从可靠性角度向生产方提出的研制目标，是进行可靠性设计分析、制造、试验和验收的依据。分类 定性要求：一种非量化的形式来设计、评价和保 证产品可靠性。定量要求：规定产品可靠性参数、指标和相应的验证方法，以便在设计、生产、实验验证、使用过程中用量化的方法评价或验证产品可靠性水平。一般地，把成熟期的目标值（或规定值）作为产品设计的目标，同时也是产品设计的依据；研制阶段的门限值作为该阶段必须达到的考核验证的指标。,可靠性分配的概念,可靠性分配就是在产品设计阶段，由生产方与订货方共同协商确定整个系统的可靠度指标，根据已给条件及预测数据，以及系统的设计结构，采取一种分配方法，在组成系统的各个分系统间进行分配，然后各分系统将所分配得到的可靠度再分配给各个部件，每个部件按所分配的可靠度进行设计，选取元件、零件，以确保系统可靠度指标的要求。总体来说：是个自上而下，由大到小，从整体到局部，逐步分解的过程。,可靠性分配,可靠性分配概念可靠性分配的目的、用途、分类可靠性分配的程序可靠性分配的原理与准则可靠性分配的方法可靠性分配的注意事项,可靠性分配的目的、用途、分类,可靠性分配的目的及用途 建立各分系统所要求的可靠度指标，而这个指标将为各部件、各分系统的设计、原材料的选择及产品检验提供重要的数据。可靠性分配主要在方案论证阶段及初步设计阶段进行，是一个反复迭代的过程。可靠性分配分类 基本可靠性分配 任务可靠性分配,可靠性分配,可靠性分配概念可靠性分配的目的、用途、分类可靠性分配的程序可靠性分配的原理与准则可靠性分配的方法可靠性分配的注意事项,可靠性分配的程序,可靠性分配程序明确系统可靠性参数指标要求分析系统特点选取分配方法（同一系统可选多种方法）准备输入数据进行可靠性分配验算可靠性指标要求,可靠性分配,可靠性分配概念可靠性分配的目的、用途、分类可靠性分配的程序可靠性分配的原理与准则可靠性分配的方法可靠性分配的注意事项,可靠性分配的原理和准则,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 Rs(R1，R2,Ri，Rn)RS*（4-1）gs(R1，R2,Ri，Rn)gs*（4-2）附注：RS*系统可靠性指标 Ri 第 i 个单元的可靠性指标 gs 对系统设计的综合约束条件 对于简单串联系统而言：式4-1转换为：R1(t).R2(t).Ri(t).Rn(t)RS*(t),可靠性分配的原理和准则,可靠性分配的原理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。可靠性分配的关键在于要确定一个方法，通过它能得到合理的可靠性分配值的唯一解或有限数量解。另外，为提高可靠性分配结果的合理性和可行性，还可以选择故障率、可靠度参数进行可靠性分配。,可靠性分配的原理和准则,可靠性分配的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。对于技术上不成熟的产品，分配较低的可靠性指标。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。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。对于重要度比较高的产品，应分配较高的可靠性指标。对于可达性差的产品，分配较高的可靠性指标，以实现较好的综合效能。,可靠性分配,可靠性分配概念可靠性分配的目的、用途、分类可靠性分配的程序可靠性分配的原理与准则可靠性分配的方法可靠性分配的注意事项,可靠性分配的方法,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 有约束分配法拉格朗日乘数法 动态规划法 直接寻查法,等分配法,等分配法的原理串联系统中各单元的可靠性水平相同,等分配法,例 某型抗荷服是由衣面、胶囊、接链三个部分串联组成。若要求该抗荷服的可靠度指标为0.9987，试用等分配法确定衣面、胶囊、拉链的可靠度指标。,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，根据评分情况给每个分系统或设备分配可靠性指标。评分因素 复杂度、技术水平、工作时间和环境条件,评分分配法,评分原则复杂程度 最复杂的评10分，最简单的评1分技术水平 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10分，环境条件最好的评1分。,评分分配法,评分分配法原理,评分分配法,例 某飞机共由18个分系统组成，其中五个分系统是已使用过的成品并已知其MFHBF，见下表。规定飞机的可靠性指标MFHBF=2.9(飞行小时)。试用评分分配法对其余13个分系统进行分配。,评分分配法,解：,比例组合法,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。可以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。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,比例组合法,例1 一个液压动力系统，原故障率为256.010-6/h，改进设计要求故障率为200.010-6/h，试把这指标分配给各分系统。,比例组合法,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。可以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。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,比例组合法,例2 要求设计一种飞机，在5h的飞行任务时间内可靠度为0.9。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。,比例组合法,特例 现实中，一般新老系统构成不可能完全相似，某些单元可能属于已定型的“货架”产品或已单独给定可靠性指标的产品，即该单元的指标已确定，则其可靠性分配可以依据以下公式：,考虑重要度和复杂度的分配方法,重要度的概念：系统可以按系统级、设备级逐级展开。一般情况，系统可靠性框图是由各分系统串联组成，而分系统则由设备以串联、并联等组成混合模型。当串联部分一个分系统故障，系统就故障。如果分系统由两台设备并联组成，一台设备故障，该分系统还未故障。重要度是第i个分系统（第j个设备）的故障引起的系统故障的概率。,考虑重要度和复杂度的分配方法,例:要求设计一种飞机，在5h的飞行任务时间内可靠度为0.9。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。,考虑重要度和复杂度的分配方法,解：各个分系统是串联组成的，故系统可靠度Rs为：Rs=R1R2Ri Rn 重要度：w1=w2=wi=wn=1.0,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,复杂度概念及关系分析 复杂度Ci可以简单地用该分系统（设备）的基本构成部件数来表示。分配时假设这些基本构成部件对整个串联系统的贡献是相同的，因此分系统i的可靠度为：,考虑重要度和复杂度的分配方法,综合考虑分系统（设备）重要度和复杂度 分配给第i个分系统(第j个设备)的可靠性指标与该分系统的重要度成正比，与它的复杂度成反比。,考虑重要度和复杂度的分配方法,例：某机载电子设备要求工作12h的可靠度0.923，这台设备的各分系统(设备)的有关数据见下表，试对各分系统(设备)进行可靠度分配。,考虑重要度和复杂度的分配方法,综合考虑分系统（设备）重要度和复杂度 分配给第i个分系统(第j个设备)的可靠性指标与该分系统的重要度成正比，与它的复杂度成反比。,考虑重要度和复杂度的分配方法,求解过程：,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是将比例组合法应用于含串、并、旁联等混和模型的方法。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,余度系统的比例组合法可靠性分配,例 某系统由A、B、C、D、E 5个单元组成，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0.9(在任务时间内)，试将此指标分配给各单元。,余度系统的比例组合法可靠性分配,解：,Kt=14.78,可靠度的再分配法,可靠度再分配法的基本思想 认为可靠性越低的分系统改进起来越容易，反之，则越困难。把原来可靠度较低的分系统的可靠度都提高到某个值，而对于原来的可靠度较高的分系统的可靠度保持不变。,可靠度的再分配法,可靠性再分配的方法根据各分系统可靠度大小，由低到高将它们依次排列为：R1 R2Rk0Rk0+1 Rn按可靠度再分配法的基本思想，把可靠度较低的 R1，R2，Rk0，都提高到某个值R0，而原可靠度较高的Rk0+1，Rn 保持不变，则系统可靠度Rs.令：,可靠度的再分配法,确定k0及R0，即确定哪些分系统的可靠度需要提高并提高到什么程度。得出：k0 就是满足不等式中j的最大值，则：,可靠度的再分配法,例：一个系统由三个分系统串联组成，通过预计得到它们的可靠度分别为：0.7、0.8、0.9,则系统可靠度RS=0.6504，而规定的系统可靠度=0.65,试对三个分系统进行可靠度再分配。解：1.已知：=0.65，n=3 2.把原分系统的可靠度由小到大排列为 R1=0.7，R2=0.8，R3=0.9 3.确定k0 由上式得出：=R4=1.0,可靠度的再分配法,3.j=1,=0.903R1 j=2,=0.85 R2 j=3,=0.866 R3 得出：k0=24.计算R0=0.85,可靠度的再分配法,6.验证系统可靠度=0.65=经过可靠度再分配后，系统满则了规定的可靠度指标。,可靠性分配,可靠性分配概念可靠性分配的目的、用途、分类可靠性分配的程序可靠性分配的原理与准则可靠性分配的方法可靠性分配的注意事项,可靠性分配的注意事项,可靠性分配应在研制阶段的早期即开始进行。使设计人员尽早明确设计要求，研究实现这个要求的可能性并设计措施。为确定外购件及外协件可靠性指标提供依据。根据所分配的可靠性要求估算所须人力和资源等管理信息。,可靠性分配的注意事项,可靠性应反复多次进行。在方案论证和初步设计工作中，分配时较粗略的，经粗略分配后，应与经验数据进行比较、权衡；也可与不依赖于最初分配的可靠性预计结果相比较，来确定分配的合理性，并根据需要重新进行分配。为了尽量减少可靠性分配的重复次数，在规定的可靠性基础上，可考虑留出一定的余量。这种做法为在设计过程中增加新的功能单元留下余地，因而可以避免为适应附加的设计而必需进行的反复分配,不同研制阶段可靠性分配方法选择,首先，必须明确设计目标、约束条件、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，可靠性分配方法的选取如下表。,Thank you!,