《可靠性設(shè)計(jì)》——可靠性預(yù)計(jì)與分配

在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)、要進(jìn)行系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)和可靠性分析，以使所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品能保證達(dá)到規(guī)定的可靠性指標(biāo)，因此要進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)和可靠性分配，而同時(shí)預(yù)計(jì)又是分配的基礎(chǔ)。

可靠性預(yù)計(jì):

為了估計(jì)產(chǎn)品在給定工作條件下的可靠性而進(jìn)行的工作。運(yùn)用以往的工程經(jīng)驗(yàn)、故障數(shù)據(jù)、當(dāng)前的技術(shù)水平，以元器件、零部件的失效率作為依據(jù)，預(yù)報(bào)產(chǎn)品(元器件、零部件、子系統(tǒng)或系統(tǒng))實(shí)際可能達(dá)到的可靠度。是一個(gè)由局部到整體、由小到大、由下到上的過(guò)程，是一個(gè)綜合的過(guò)程。

可靠性預(yù)計(jì)目的

(1)檢驗(yàn)所做設(shè)計(jì)是否能滿足給定的可靠性目標(biāo)，預(yù)測(cè)產(chǎn)品的可靠度值；

(2)在方案論證階段，通過(guò)可靠性預(yù)計(jì)，根據(jù)預(yù)計(jì)結(jié)果的相對(duì)性進(jìn)行方案比較，選擇Zui優(yōu)方案；

(3)綜合設(shè)計(jì)參數(shù)及性能指標(biāo)要求，以達(dá)到合理提高產(chǎn)品可靠性的目的；

(4)發(fā)現(xiàn)影響產(chǎn)品可靠性的主要因素，找出薄弱環(huán)節(jié)以采取必要的措施，降低產(chǎn)品的失效率．提高其可靠度；

(5)為可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)、驗(yàn)證試驗(yàn)及費(fèi)用核算等方面的研究提供依據(jù)；

(6)可靠性預(yù)計(jì)為可靠性分配基礎(chǔ)。

可靠性預(yù)計(jì)方法

（1）性能參數(shù)法

在統(tǒng)計(jì)相似系統(tǒng)的性能參數(shù)與可靠性關(guān)系的基礎(chǔ)上，進(jìn)行回歸分析，得出一些經(jīng)驗(yàn)公式及系數(shù)，以便在方案論證及初步設(shè)計(jì)階段，根據(jù)初步確定的系統(tǒng)性能及結(jié)構(gòu)參數(shù)預(yù)計(jì)系統(tǒng)可靠性。

（2）系統(tǒng)基本可靠性預(yù)計(jì)的數(shù)學(xué)模型

基本可靠性模型為串聯(lián)模型。設(shè)系統(tǒng)各組成單元之間相互獨(dú)立，則有

（3）相似設(shè)備法

用相似設(shè)備法獲得的經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)：將被評(píng)估的新產(chǎn)品與以往類似產(chǎn)品進(jìn)行比較，將舊設(shè)備(產(chǎn)品)暴露出來(lái)的缺點(diǎn)作為新產(chǎn)品改進(jìn)的重點(diǎn)。由于系統(tǒng)可靠性與其內(nèi)部缺陷密切相關(guān)；從舊產(chǎn)品上可以獲得產(chǎn)品失效率與其內(nèi)部缺陷之間的關(guān)系系數(shù)k，計(jì)算新產(chǎn)品的失效率。

（4）相似電路法

若已知新老系統(tǒng)的電路相似，已知老系統(tǒng)各種電路的失效率和新系統(tǒng)的各種電路數(shù)，則可按經(jīng)驗(yàn)公式估計(jì)新系統(tǒng)的失效率。

（5）失效率預(yù)計(jì)法

當(dāng)研制工作進(jìn)展到詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，已有了產(chǎn)品原理圖和結(jié)構(gòu)圖，選出了元部件，已知它們的類型、數(shù)量、使用環(huán)境及應(yīng)力，并已具有實(shí)驗(yàn)室常溫條件測(cè)得的失效率時(shí)，可采用失效率預(yù)計(jì)法。

可靠性分配

可靠性分配：把系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)按一定的方法合理地分配給分系統(tǒng)、設(shè)備、零部件(或元器件)的全過(guò)程。

可靠性分配目的

(1)通過(guò)可靠性分配，合理地確定系統(tǒng)中每個(gè)單元的可靠度指標(biāo)，以便在單元設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、驗(yàn)收時(shí)切實(shí)地加以保證，反過(guò)來(lái)又將促進(jìn)設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、驗(yàn)收方法和技術(shù)的改進(jìn)和提高。
(2)通過(guò)可靠性分配，幫助設(shè)計(jì)者了解零件、單元(子系統(tǒng))、系統(tǒng)(整體)間的可靠性的相互關(guān)系，減少盲目性，明確設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題。
(3)通過(guò)可靠性分配，使設(shè)計(jì)者更加全面地權(quán)衡系統(tǒng)的性能、功能、費(fèi)用及有效性等與時(shí)間的關(guān)系，以獲得合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量。
(4)通過(guò)可靠性分配，使系統(tǒng)所獲得的可靠度值比分配前更加切合實(shí)際，可節(jié)省制造的時(shí)間及費(fèi)用。

可靠性分配的原則

(1)技術(shù)水平 對(duì)技術(shù)成熟的單元，能夠保證實(shí)現(xiàn)較高的可靠性，預(yù)期投入使用時(shí)可靠性可增長(zhǎng)到較高水平，則可分配給較高的可靠度。
(2)復(fù)雜程度 考慮分機(jī)、部件的復(fù)雜程度，越復(fù)雜分配的可靠度指標(biāo)應(yīng)越低。
(3)重要程度 對(duì)重要的單元，失效將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，單元的失效常會(huì)導(dǎo)致全系統(tǒng)的失效，則應(yīng)分配給較高的可靠度。
(4)任務(wù)情況 整個(gè)任務(wù)時(shí)間內(nèi)，連續(xù)工作、工作條件惡劣、難以保證很高可靠性的單元，應(yīng)分配給較低的可靠度。

無(wú)約束條件的系統(tǒng)可靠性分配方法

1，等分配法

設(shè)計(jì)初期，產(chǎn)品定義并不十分清晰時(shí)，采用的Zui簡(jiǎn)單的分配方法，系統(tǒng)中全部單元分配以相等的可靠度的方法

(1)串聯(lián)系統(tǒng)可靠度分配

當(dāng)系統(tǒng)中n個(gè)單元具有近似的復(fù)雜程度、重要性、制造成本時(shí)，則用等分配法分配系統(tǒng)各單元的可靠度。

(2)并聯(lián)系統(tǒng)可靠度分配

當(dāng)系統(tǒng)的可靠度指標(biāo)要求很高(例如Rs＞0.99)，而選用已有的單元不能滿足要求時(shí)，則可選用n個(gè)相同單元的并聯(lián)系統(tǒng)。

(3)串并聯(lián)系統(tǒng)可靠度分配

利用等分配法對(duì)串并聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分配時(shí)，可先將串并聯(lián)系統(tǒng)化簡(jiǎn)為“等效串聯(lián)系統(tǒng)”和“等效單元”，再給同級(jí)等效單元分配以相同的可靠度。

例如，對(duì)于下圖(a)所示的串并聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行兩步化簡(jiǎn)后，則可先從圖(c)所示的Zui后的等效串聯(lián)

系統(tǒng)開(kāi)始按等分配法對(duì)各單元分配可靠度：

2 比例分配法

本法適用范圍：新設(shè)計(jì)系統(tǒng)與原有系統(tǒng)基本相同，已知原有系統(tǒng)各單元不可靠度預(yù)測(cè)值Fi或失效率預(yù)測(cè)值，但對(duì)新設(shè)計(jì)的系統(tǒng)規(guī)定了新的可靠性要求；或者根據(jù)已掌握的可靠性資料，己能預(yù)測(cè)得新設(shè)計(jì)系統(tǒng)各單元的Fi或λi，但未滿足新設(shè)計(jì)系統(tǒng)可靠性要求。

(1) 串聯(lián)系統(tǒng)

(2) 并聯(lián)系統(tǒng)

(3) 冗余系統(tǒng)可靠度分配

對(duì)于具有冗余部分的串并聯(lián)系統(tǒng)，要想把系統(tǒng)的可靠度指標(biāo)直接分配給各個(gè)單元,計(jì)算比較復(fù)雜。將每組并聯(lián)單元適當(dāng)組合成單個(gè)單元，并將此單個(gè)單元看成是串聯(lián)系統(tǒng)中的一個(gè)等效單元，用串聯(lián)系統(tǒng)可靠度分配方法，將系統(tǒng)的容許失效率或失效概率分配給各個(gè)串聯(lián)單元和等效單元；再確定并聯(lián)部分中每個(gè)單元的容許失效率或失效概率。

AGREE分配法

按復(fù)雜性分配

花費(fèi)Zui小的分配方法

拉格朗日(Largrangian)乘數(shù)法