可靠性要求制定.ppt

2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 1 第三讲可靠性要求制定ReliabilityRequirementDefinition 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 2 主要内容 可靠性定性要求可靠性定量要求可靠性定量要求制定参数选择 指标确定依据参数选择 指标确定要求定量要求制定的程序可靠性定性要求制定定性要求制定的程序可靠性要求的权衡分析 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 3 可靠性要求概念 可靠性要求是产品使用方向承制方 或生产方 从可靠性角度提出的研制目标 是进行可靠性设计 分析 制造 试验和验收的依据 研制人员只有在透彻地了解这些可靠性要求后 才能将可靠性合理地设计 生产到产品中去 方能按要求有计划地实施有关的组织 监督 控制及验证工作 分类 定性要求 定量要求 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 4 定性设计要求主要项目 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 5 可靠性定性分析要求 定性分析要求是在产品研制过程中要求采取的可靠性分析工作 以保证与提高产品可靠性 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 6 可靠性定量要求概念 可靠性定量要求是确定产品的可靠性参数 指标以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装备的可靠性水平 可靠性定量要求要反映战备完好性 任务成功性 维修人力费用及保障资源费用等四个方面的要求 例 MTBF MFHBF MCSP 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 7 可靠性定量要求反映目标 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 8 可靠性定量要求分类 可靠性定量要求分为基本可靠性要求和任务可靠性要求 基本可靠性反映了产品对维修人力费用和后勤保障资源的需求 确定基本可靠性指标时应统计产品的所有寿命单位和所有的故障 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 确定任务可靠性指标时仅考虑在任务期间那些影响任务完成的故障 即致命性故障 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 9 可靠性定量要求类别 使用参数 合同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 如MFHBF MCSP MTBM等 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价产品的可靠性水平 如MTBF MTBCF等 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 10 使用指标与合同指标 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 11 目标值 Objective Goal GJB1909 1 94将目标值定义为 期望装备达到的使用指标 它既能满足装备的使用需求 又可使装备达到最佳的效费比 是确定规定值依据 美军防务采办术语 98将目标值定义为 用户所期望的和项目经理企图获得的性能值 目标值表示比每个项目参数的性能门限值大一个量值 该量值在使用上是有意义的 时间上是关键的而且费用上是有效的 美空军AFR80 5 78将目标值定义为 既满足使用要求又具有增长能力或保障费用最佳的R M值 R M目标值首先表示系统投入外场使用 经过一段期间的使用 发现问题并进行改进后达到成熟状态的R M水平 这种R M水平必须满足预定的未来环境下的使用要求 同时 R M的目标值应使系统在外场的使用和保障费用最低 而且应是通过增长可以达到的 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 12 门限值 Thresholds GJB1909 1 94将门限值定义为 装备必须达到的使用指标 它能满足装备的使用要求 是确定最低可接受值的依据 美军防务采办术语 98将门限值定义为 为满足用户需求 所必须达到的最低可接受值 如果没有达到门限值 那么项目性能就会严重下降 项目费用可能太高 项目进度可能拖延 美空军AFR80 5 78将门限值定义为 完成任务 即满足使用要求 所必需的最低的R M水平 R M门限值是制定合同最低要求的基础 R M门限值是满足系统使用要求所必须的最低的水平 即最低的要求值 它是外场使用试验进行验证的依据 其验证时机可根据不同类型的系统及不同的要求来确定 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 13 可靠性定量要求的阶段性 目标值 门限值 规定值 最低可接受值 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 14 可靠性参数值时序图 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 15 可靠性参数值时序图 在战技指标论证阶段 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 目标值 并依据此确定 门限值 一般是针对使用参数的 对于歼击机来说 通常Ao MFHBF门限值取目标值的80 PMC门限值取目标值的90 在方案论证阶段 由使用方与承制方协调 确定最终的 目标值 和 门限值 并确定研制结束时的门限值 研制结束门限值 并将其转化为合同参数对应的 规定值 最低可接受值 及 研制结束最低可接受值 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 16 可靠性参数值时序图 在工程研制阶段 进行可靠性分配确定装备各层次产品的设计目标 设计值 即与装备成熟期的 目标值 对应的 规定值 而非研制结束时的最低可接受值 经过可靠性设计分析及可靠性增长 实现设计目标 在设计定型时 经过验证获得 验证值 用以验证是否达到研制结束时的最低可接受值 在使用阶段 经过验证获得此阶段的 验证值 用以验证装备可靠性是否达到使用方要求的 目标值 最低不能低于 门限值 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 17 可靠性定量要求制定 可靠性定量要求的制定 即是对定量描述产品可靠性参数的选择及其指标的确定 GJB1909详细规定各类武器装备可靠性参数选择与指标确定参数选择依据 装备的类型 坦克平均故障间隔里程 MMBF 飞机平均故障间隔飞行小时 MFHBF 设备平均故障间隔时间 MTBF 装备的使用要求 战时或平时 一次性使用或重复使用 如对一次性使用的导弹可选成功率 预期的维修方案 维修级别 维修工作要求 维修资源要求 装备可靠性的验证方法 采用厂内试验验证 则一般选合同参数 外场使用验证则选用使用参数 指标确定依据 根据需要与可能 综合权衡确定指标 进度 费用 技术水平等 需要 考虑使用方的需求 装备的重要程度 可能 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 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 18 确定可靠性指标的因素 根据使用方的需求和产品的重要程度来确定在经济技术条件允许的情况下 要满足使用方的要求 对重要的产品 如重要的战略武器装备等 要规定高的可靠性指标 2 根据同类产品的统计数据确定同类产品根据现场使用数据和试验数据等 已经知道了实际的可靠性水平 那么新设计的产品就要参照这个水平来确定可靠性指标 确定时也要结合当前的科技进步 技术情报 技术预测资料和与同类产品的差异等因素 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 19 3 根据售后维修服务能力来确定售后维修服务能力越弱 就应该规定高的可靠性指标 4 根据产品的社会责任来确定对于与人的生命财产息息相关的产品 要规定高的可靠性指标 如核电站 飞机 载人航天器等 确定可靠性指标的因素 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 20 5 根据经济性来确定可靠性指标定的越高 产品的制造成本越高 但使用时故障少 使用成本就会降低 因此使总成本最低的可靠性指标是最合理的 可靠性 费用 采购费用 使用费用 总费用 最优可靠性 确定可靠性指标的因素 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 21 参数选择要点 使用参数选择 反映战备完好性 任务成功性 维修人力费用和保障费用应根据装备的类型 选择合适的参数可靠性合同参数应根据使用参数确定 使用参数一般不应直接用于合同中 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 22 指标确定要点 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低可接受值 合同指标根据使用指标转换确定 寿命剖面任务剖面故障判别准则维修方案 保障方案验证方法 采用试验验证或使用验证 包括置信水平 接收和拒收判据等验证时机 在何时或在何阶段应达到相互关联的可靠性参数的指标应相互协调 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 系统或设备可靠性指标可单独提出 但必须与装备总体的指标协调 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 23 可靠性参数指标制定的程序 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 24 定量要求制定的程序 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 25 定性要求制定程序 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 26 RMS要求的权衡分析 在确定RMS要求时 应通过权衡分析来实现各RMS要求之间的相互协调 包括 RMS要求与性能 费用之间的协调 RM与S要求之间的协调 RMS要求与安全性要求之间的协调 基本可靠性与任务可靠性要求之间的协调 修复性维修与预防性维修之间的协调 合同要求与使用要求之间的协调 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 27 RMS要求与技术性能及费用的权衡 RMS要求与性能 费用的权衡一般通过效能与费用分析 备选方案分析以及寿命周期费用分析等工具来实现 美军在第二及第三代装备研制中 强调采用作战效能与费用分析作为定量权衡分析工具 近10年来美军强调采用备选方案分析 即更重视半定量的或定性与定量相结合的权衡分析 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 28 RM要求与S要求之间的协调 在确定RM的指标时 应根据战备完好性指标 如使用可用度Ao 采用保障性分析来导出RM的指标 如先由Ao导出AI AI再与MTBF与MTTR之间的权衡 进一步根据MTBF MTTR和Ao可导出MLDT 通过反复权衡得出协调的R M S指标 或者通过建模与仿真方法对RMS指标进行权衡 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 29 可靠性与安全性要求的协调 对于军用飞机 航天飞机或某些安全关键系统来说 规定了装备或系统的损失概率或安全可靠度指标 为了保证达到这些安全性指标 通常需要采用冗余 容错 隔离 监控 告警 逃逸等安全性设计技术 这将降低这些装备或系统的可靠性水平 因此 在规定安全性要求时 应进行权衡分析 来协调安全性与可靠性要求 2020 3 25 ReliabilityRequirementDefinition 30 基本可靠性与任务可靠性的协调 根据装备执行任务的要求以及保障费用的约束 在规定任务成功概率或MTBCF的要求时 应通过权衡分析来协调MTBF与MTBCF的要求 为了提高系统的任务可靠性 必须采用冗余技术 增加系统的零部件数目 这些措施降低了系统的基本可靠性MTBF 增加了备件数目和维修工作量 即提高了保障费用 通常应根据系统对完成任务的关键程度 在规定的保障费用约束下 即规定的MTBF 来选择优化的MTBCF 或者在规定的MTBCF下来选择优化