可信性工程－金锄头文库

资源描述

《可信性工程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《可信性工程（162页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、可信性工程,北方交通大学崔贵章二三年二月北京,目录,第一部分基本概念第二部分可信性指标第三部分系统的可靠性第四部分可靠性分析第五部分可靠性试验第六部分可信性管理,第一部分基本概念,单元一术语单元二可信性工程,单元一术语,一、可信性（Dependability）用于表述可用性及其影响因素(可靠性、维修性和保障性)的集合术语注：可信性仅用于非定量的总体描述IEC60050-191：1990GB/T/9000-2000：3.5.3,二、可靠性（Reliability）定义产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率,可靠性（续一）对定义的诠释产品三个规

2、定/三个要件,可靠性（续二）可靠性的分类固有可靠性使用可靠性基本可靠性(BasicReliability)任务可靠性(MissionReliability),三、故障在规定的环境条件和使用条件下产品丧失或部分丧失规定功能的状态故障对规定条件而言，是个随机事件对于不可修复的产品而言，常称其故障为“失效”,故障（续一）故障的表现间歇性故障和永久性故障独立故障和从属故障局部故障和整体故障,故障（续二）意外故障突然故障和退化故障,四、维修性（Maintainability）可维修产品在规定条件和规定时间内，按规定程序和方法进行维修时，保持或恢复到规定状态的能力,维修性（续一）维修性包括两个方面维护也叫

3、预防性维修，是一种日常的可靠性控制过程，表现为预先检查和采用“边缘试验技术”修理产品发生故障后，使其恢复完成规定功能的工作,维修性（续二）维修性反映了可维修产品可以接受维修的能力，在产品的论证阶段、研制阶段、使用阶段和处理阶段的全寿命过程，都应重视维修性要求,五、保障性产品的设计特性和计划的保障资源等是完成规定功能的能力保障性包括两个方面与保障有关的设计特性保障资源的充足和适用性,保障性（续）产品同时具有可保障的特性和能保障的特性，才是具有完整保障性的产品,六、可用性（Availability）固有可用性在要求的外部资源得到满足的前提下，产品在规定的条件下和规定的时间内可以完成规定功能的能力外

4、部资源（不含维修资源）不影响固有可用性，使用可用性则受外部资源的影响,可用性（续）可用性综合反映了产品可靠性、维修性和保障性所达到的水平可靠性、维修性和可用性是可靠性的三个基本方面，简称为RAM问题/技术,单元二可信性工程,一、从可靠性工程到可信性工程成立于1952年的美国国防部电子设备可靠性咨询组（AGREE），在1957年发表了研究报告军用电子设备可靠性，标志着可靠性工程已成为一门独立的学科。经过60年代的发展阶段，70年代的成熟阶段，80年代更深广的发展阶段，以及90年代以来进入向综合化、自动化、智能化和实用化发展的阶段，可靠性工程已发展为包括可靠性设计、可靠性试验、可靠性维修、可靠性分

5、析和可靠性管理的可信性工程,二、可信性工程的意义产品结构日益复杂装配密度迅速提高产品用期急剧缩短使用环境空前严酷,可信性工程的意义（续）,降低总费用图1-2-1产品的可靠性与总费用,产品可靠性,总费用,生产费用,维修费用,第二部分可信性指标,单元一可靠性指标单元二维修性指标单元三可用性指标,单元一可靠性指标,一、可靠度函数,产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率，记为R（t）R(t)=P(Tt)其中T产品故障前的工作时间t规定的时间,可靠度函数（续一）R(t)=P(Tt),Ns(t)No,其中T产品故障前的工作时间N0t=0时，在规定条件下投入工作的产品数Ns(t)在0到t时刻的

6、工作时间内没有发生故障的产品数,可靠度函数（续二）例设t=0时，投入工作的10000只灯泡，当t=365天时，发现有30只灯泡坏了，求一年时的可靠度参考答案R（年）=0.997,二、不可靠度函数（累积故障分布函数）产品在规定条件下和规定时间内，丧失规定功能的概率，记为F(t)F(t)=P(Tt)=1-R(t)其中T产品故障前的工作时间N0t=0时，在规定条件下工作的产品数Nf(t)在0到t时刻的工作时间内，发生故障的产品数,Nf(t)N0,不可靠度函数示意图,四、故障率函数（瞬时故障率函数）产品工作到某时刻t尚未发生故障，在该时刻后单位时间内发生故障的概率，记为(t),其中t时刻t后所取时间间

7、隔Ns(t)到时刻t，未发生故障的产品数Nf(t)时刻t后，t时间内发生故障的产品数故障率的单位1菲特（Fit)=10-9/h,故障率函数（续一）例若年初投入的灯泡为9970只，若一年后坏了10只，求故障率参考答案（1年）=0.001/天100件产品工作三年有4件发生故障，设产品每天工作12小时，求故障率参考答案（3年）=0.31110-5/小时,故障率函数（续二）我国电子工业规定的故障率等级,故障率函数（续三）浴盆曲线,图2-1-2,故障率函数（续四）浴盆曲线的讨论没有偶然故障期或偶然故障期很短的产品，是不能投入使用的产品出厂前，要进行可靠性筛选,例设有5个不可修复产品进行寿命试验，它们发生

8、失效的时间分别是1000h、1500h、2000h、2200h、2300h，求它们MTTF的观测值参考答案1800h,例设有一电子产品工作1万小时，共发生故障5次，求该产品MTTF的观测值参考答案MTBF=2000h,七、产品的寿命特征可靠寿命给定的可靠度所对应的产品工作时间使用寿命产品在规定的条件下，具有规定的可接受的故障率的工作时间贮存寿命产品在规定的条件下贮存，仍能满足规定质量要求的时间长度,单元二维修性指标,一、平均修复时间在规定的条件下和规定的时间内，产品在任一规定的维修级别上，修复所需总时间的平均值记为，MTTR（Meantimetorepait）,MTTR=其中ti第i(i=1,

9、2,n)次修复时间n修复次数,特别地，当单位时间完成修理的瞬时概率u(t)u(常数)时MTTR=,1u,二、平均维护时间产品在任一规定的维护级别上，维护所需总时间的平均值，记为MTTM（Meantimetomaintenanne）,MTTM=其中ti第i(i=1,2,n)次维护时间n维护次数,MTTM=,1P,特别地，当单位时间内完成维护的瞬时概率P（t）P（常数）时,三、两点讨论,MTTR=和MTTM=越高，则维修时间越短，这将降低维修费用，减少停机损失MTBF高的产品，可以减少维修次数，但不一定就有良好的MTTR,1u,1p,例甲产品的MTBF=2000h，MTTR=200h；乙产品的MT

10、BF=1000h，MTTR=20h。显然后者反而更好些。可见，维修性必须作为可靠性的一个方面，予以足够的重视,单元三可用性指标,一、瞬时可用概率可修复产品是处在一个由规定状态到故障状态，又由故障状态到规定状态的不断转移的随机过程中，因而可以用在时刻t时产品处于规定状态的概率作为可用性指标,二、固有可用概率当长期使用某一产品时，A（t）趋于一个固定值A，称之为固有可用概率，也叫“可用度”或“役时率”,当,三、可靠性指标,四、可靠性指标示例,第三部分系统可靠性的计算,单元一概述单元二串联系统单元三并联系统单元四混合系统单元五分系统相互依赖的系统单元六可靠性分配单元七可靠性预计,一、系统可靠性计算的

11、意义在设计阶段，选择系统的结构和元器件在制造阶段，保证采购质量，不断改近工艺在使用阶段，加强维护，及时修理,单元一概述,二、可靠性模型用于预计或估计产品可靠性的模型应建立系统级和分系统级可靠性模型包括可靠性方框图和可靠性数学模型,三、可靠性框图可靠性框图表示产品中各单元之间的逻辑功能关系原理图表示产品中各单元之间的物理关系,例振荡电路的原理图与可靠性框图,四、加法公式互斥条件下的加法公式两条件A、B互斥C=A+B=ABP（C）=P（A+B）=P（A）+P（B）,加法公式（续）非互斥条件下的加法公式两条件A、B不互斥C=A+B=ABP（C）=P（A+B）=P（A）+P（B）-P（AB）,加法公式

12、（续）非互斥条件下的加法公式两条件A、B不互斥C=A+B=ABP（C）=P（A+B）=P（A）+P（B）-P（AB）,非独立条件下的乘法公式两条件A、B不独立C=AB=ABP（C）=P(AB)=P(A)P(BlA)=P(B)P(AlB),乘法公式（续）,单元二串联系统,一、可靠性框图只有各分系统都正常工作，系统才能正常工作,图3-2-1,二、可靠度的计算记分系统Si(i=1，2，n)正常工作的事件为Ai，可靠度为Ri(t),R(t)是系统的可靠度各分系统不相互独立时R(t)=P(A1)P(A2|A1)P(A3|A1A2)P(An|A1A2An-1)各系统相互独立时,特别地，当各分系统的故障率函

13、数i(t)(i=1,2，n)是常数i的指数分布时,例设在单元一的振荡电路电感和电容的故障率L=c=10-5/h，求振荡器的MTBFs参考答案MTBFs=50000h设产品由独立的10个部件串联组成，若每一个部件工作10000小时的可靠度都是0.9，求该产品工作10000小时的可靠度参考答案R（10000）=0.348,单元三并联系统,一、可靠性框图只要有一个分系统正常工作，系统就能正常工作,二、可靠度的计算记分系统Si(i=1,2,n)发生故障的事件为i，可靠度为Ri(t),不可靠度为Fi(t)。记系统的可靠度和不可靠度分别为R(t)、F(t)计算F(t)各分系统不相互独立时F(t)=P(1)

14、P(2|1)P(3|12)P(i|12i-1)P(n|12n-1)各分系统相互独立时N计算R(t),可靠度的计算（续）工程上，一般用二单元或三单元并联系统对于二单元并联系统R(t)=R1(t)+R2(t)-R1(t)R2(t)在单元故障率相等，即1=2=0（常数）时R(t)=(2-e-ot)e-ot,三、n中取r的并联系统n个分系统中，只要有r个系统正常工作，系统就能正常工作记各分系统的可靠度为R0，系统的可靠度为R（t）=CR(1-R0)n-k，nr+1,nk=r,kn,ko,单元四混合系统,一、可靠性框图各分系统先串联后并联，或者先并联后串联并串联系统,可靠性框图（续）串并联系统,图3-4

16、)P(E)+P(D)P()并联系统R(t)=p(A)+P(B)-P(A)P(B)P(E)+P(C)P(),二、负依赖只要有一个不正常，另一个肯定正常P(C|D)=P(D|C)=1串联系统R(t)=P(A)P(B)P(E)+P(C)+P(D)P()并联系统R(t)=P(A)+P(B)-P(A)P(B)P(E)+P(),P(D|C)=P(C)P(CD)=P(D)串联系统R(t)=P(A)P(B)P(E)+P(D)P()并联系统R(t)=P(A)+P(B)-P(A)P(B)P(E)+P(C)P(),三、链依赖,四、例按给定的P(A)=0.98，P(B)=0.97;P()=0.02,P(B)=0.03和P(C)=P(C)=P(D)=P(D)=0.5,计算系统的可靠度参考答案正依赖0.9481（串联），0.9944(并联)负依赖0.9411（串联），0.9994(并联)链依赖0.9461（串联），0.9944(并联),单元六可靠性分配,一、概念将系统可靠性的定量要求协调地分配到各个分系统，是一个由整体到局部，由上到下的分解过程主要方法有等

展开阅读全文