对可靠性工程技术应用的分析.doc

对可靠性工程技术应用的分析 徐拥军 0629404043【 摘要 】 本文是对在可靠性工程技术中 可靠性的定义 可靠性指标的选用 可靠性预测 可靠性分配 可靠性预计 分配工作流程 等内容的介绍及初步分析【 关键词】 可靠性 设计技术 管理技术 工程应用 Application of reliability analysis of engineering and technologyAbstract This paper is a reliability engineering technology in the definition of the reliability of selected indicators of the reliability of the reliability of the reliability of the distribution of the reliability of the forecast is expected to work flow, such as the distribution of content presentation and preliminary analysisKey words reliability design engineering technical management techniques【 引言 】 可靠性是产品的重要质量指标，对军用、工业用及民用 产品的正常工作作都有决定性影响。机电产品的可靠性一直是 困扰我国机电工业发展的主要问题之一。 机电个工业的发展正面临着产品可靠性的挑战，在当前一些重大机电设备的国际招标中，产品的可靠性已经成为竞争的焦点1. 可靠性设计技术现状及应用 一直以来，人们认为产品性能好则质量好。单纯追求性能。而对产 品的可靠性、维修性及寿命周期费用未予重视。产品性能的先进性是至关重要的，而可靠性、维修性是性能先进性得以持久保持保证。 通过设计奠定产品的可靠性础，研究在设计阶段如何预测和预防各种可能发生的故障和隐患，使其达到规定的定性或定量的可靠性目标值。 1.1 可靠性要求 产品可靠性要求分为定量要求和定性要求两种。它是 进行可靠性设计的依据，应在有关的文件中加以明确。 ( 1 )可靠性定性要求 一般可分为两类： 设计要求和分析要求。在定量设计和分析缺乏大量数据支持的情况下， 提出定性设计和定性分析要求，并加以实现。 a )定性设计要求 一般是指在产品研究过程中要求采取的可靠性措施，以保证提高产品的可靠性。如：制定贯彻可靠性设计准则、简化设计、冗余设计、降额设计等。 b )定性分析要求一般是指在产品研制过程中要求采取的可靠性分析手段，以保证提高产品的可靠性。如故障模式和影响分析 ( F M E A) 、故障树分析( F T A ) 。 ( 2 )可靠性定量要求 可靠性定量要求是确定产品的可靠性参数、指标及验证时机和验证方法，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产品可靠性水平。 技术指标的重要组成部分，应存系统或产品的研制任务书或技术合同中明确规定。同时也要合理而明确地确定产品的敞障判据才能使可靠性定量要求得以正确实施。( 3 )理解要求 a )设计目标要求：设计必须满足的要求。在合同中规定的可靠性定量要求 ( 如R n 、M T BF )b )验证要求：即最小接受值。按标准的统计试验方案必须达到的要求 ( 如M T B F L 、R L )。验证可以是试验验证、使用验证或综合评估。 c )故障判据：即什么是故障，合同双方要明确。 1 2 选择和确定可靠性参数及指标的依据和要求( 1 )选择可靠性参数的依据 工作性质维修特点产品对象可靠性参数连续或间歇重复性工作可维修复杂的系统、设备、民用产品 可靠度、平均寿命 ( M T B F 、 M T T F ) 、故障率可用寿命、维修度、平均故 障停机时间M D T 、平均维修时间M T T R 、平均大修间隔M T B O 、平均维修间 隔 M T B M、可用度等不能维修 设备中的耗损零件、材料可靠度、故障率、故障时间的分布 ( 标准偏差、威 尔参数等) 、M T T F 特性值的稳定性 ( 均值、标准偏差的随时间变化特性一次性使用可维修或不可维修火火器、保险丝、超负荷继电器、紧急用发电机、信笮可靠度、成功率、命【 f l 率等，不町靠度、误动作率等、平均大修间隔 M T P , O、平均维修间隔 M T B( 2 )确定可靠性指标的依据 应根据需要与可能，经综合权衡后确定 a )需要：指考虑使用方的需求，产品的重要程度。 b )可能：指考虑国内外类似产品实际达到的可靠性水平，当前研究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制装备的费用、进度、预期的使用和 保障等约束条件。( 3)参数、指标确定的程序 产品可靠性参数、指标确定的程序序号寿命周期阶段 主要工作内容 责任者1技术指标论证阶段a 、对新研产品进行实用需求分析 b 、对柑似正使用产品的可靠性状况分析 C 、初步确定新产品的寿命剖面、任务剖面、使用 保障等方面的约束条件 d 、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 e 、评审 f 、纳入产品技术要求文件中 定购方 定购方 定购办定购 为主与有关部门协商 定购方为丰，承制方、专家参加定购方2方案论证及确定阶段 a 、根据使用指标，进行 町靠性设计方案 设计与分析 b、根据成熟期的指标，确定工程研制、牛产阶段的 使用指标 C 、评审 d 、纳入研制任务书或合同书 e 、根据产品可靠性指标分配结果，确定转承制产 品的合同指标 承制方定购方与承制方协商 承制方、定购方、专家承制方、定购方 承制为主与转承制方协商3工程研制阶段( 含设计定型a 、使用、维修、保障方案变动时，修订 靠性指标 b 、 严格履行有关审批手续 定购方为丰与承制方协商 2 可靠性预计 2 1可靠性预计目的 ( 1 ) 将可靠性预计结果与可靠性指标要求进行比较 ，审查设计是否能达到任务书要求 的可靠性指标或确定可靠性要求是否合理。 ( 2 )在产品可靠性论证阶段，通过可靠性预计，可对不同的设计方案进行比较，选择最优方案。 ( 3 )在产品设计阶段，通过可靠性预计，发现设计中的簿弱环节，改进产品设计，提高其可靠性。 ( 4 )为可靠性增长试验、验证试验提供依据。 ( 5 )为产品可靠性分配和权衡提供依据。 2 。2可靠性预计程序 ( 1 )明确产品可靠性结构的定义，即产品功能、任务、 结构组成等。 ( 2 )明确产品工作条件和故障判据。 ( 3)画出可靠性框图、建立产品可靠性数学模型。 ( 4)预计各功能单元可靠性 R i 。 ( 5 ) 按产品可靠性数学模型预计产品的可靠性 R ( t ) 。 2 3电子设备可靠性预计方法 电子设备最大的特点是寿命服从指数分布，即故障率是常数，( 1 )元器件计数法 是 一 种简单而又快速的预计方法。适用于电子设备方案 论证和初步设计阶段。具体计算过程是：先计算设备中每一类元器件的数量和型号， 再用该类元器件的通用故障率乘以 元器件数目和该类元器件的质量等级系数， 最后把各类元件的乘积累加起来，即得到部件( 或设各) 的故障率。( 2 )元器件应力分析法 适用于电子设备详细设计阶段，已具备了详细的元器件清单、电应力比、环境温度等信息。应力分析法的基本原理是通过元器件应力分析出的温度及负荷系数呈函数关系的 基本故障率 九 ，考虑各种因数的影响，引进系数 ，将其与基本失效率相乘，得出实际故障率。再根据实际故障率,元器件的种类、数量及可靠性框图，计算出设备的可靠性。 应力分析法具体步骤如下： a )将所有元器件按功能单元分类，全部列入元器件应 力分析计算表； b)确定所列的元器件的电应力； c )确定元器件的工作环境温度( ) ； d)确定元器件的质量等级： e)计算元器件基本失效率； f )根据元器件的种类、质量、应用条件、环境选定修 正系数； g)根据元器件失效率模型计算元器件的应用失效率h )根据功能单元的可靠性数学模型确定功能单元的失效率； i )用功能单元的可靠度代入部件( 或系统) 的可靠性数学模型，求得部件( 或系统) 的可靠度。有关电子元器件可靠性预计详细资料可查阅国家标准G J B 2 9 9 A( B 、C) 。 注意：要求一般预计值0 = l .2 5 o Q 表示设计目标值：0指平均寿命，即M T B F ) 。3 可靠性分配 3 1可靠性分配 目的 将系统的可靠性目标值合理地分配给各构成单元。例如，对于电子产品是将总的可靠性指标按系统装置 (子系统)一 模块 ( 组件)一元器件这样的层次进行分配。对于机械产品是将整机的可靠性指标分配到各总成，再将总成的指标分配到各部件、零件。分配到每一部分的指标即是这一部分的可靠性设计目标值。 3 2研制阶段不同时期可靠性分配方法的选择 具体进行可靠性分配时， 首先必须明确设计目标、限制条件， 系统的可靠性模型及有关同类产品的可靠性预测数据等信息。随着设计工作的不断深入。可靠性模型的逐步细化，则采用的可靠性分配模型也应有所不同。具体可参见下 表 ： 不同研制阶段可靠性分配方法的选取 研制阶段可靠性分配模型 方案论证初步设计详细设计 等分配法 评分分配法、比例组合法 考虑重要度和复杂度分配法、可靠度再分配法、 直接寻查法 3 3可靠性分配准则 ( 1 )对于复杂度高的子系统、设备等，应分配较低的可 靠性指标； ( 2)对于技术上不成熟的产品，分配较低的可靠性指 标；对于技术上成熟的产品，分配较高的可靠性指标； ( 3 ) 对于处于恶劣环境条件下工作的产品， 分配较低的 可靠性指标； ( 4 )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； ( 5 )对于重要度高的产品，分配较高的可靠性指标； ( 6 )对于可达性差的组件，分配较高的可靠性指标。 3 4可靠性分配注意事项 ( 1 )可靠性分配应在研制阶段初期进行； ( 2 )可靠性分配应反复多次进行； ( 3 )为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，可考虑留出一定的余量； ( 4 )必须按产品成熟期规定值 ( 或目标值)进行分配。 4 可靠性预计、分配工作流程 ( 见下图) 1，王隆太.先进制造技术.机械工业出版社，2003，92，Feng Peian，Qiu Ojngying，乳a1Research onGeneralized