《可靠性预计和分配》PPT课件

1,第三节可靠性分配-（2）,一、可靠性分配的含义和原则-(7),第三章可靠性预计与分配(2),二、串联和串并联系统的可靠性分配-(8),三、可靠性分配的其他方法-(33),习题三答案-(43),例32-(11),例33-（23）,例3-4-（35）,例3-5-（41）,2,显然三个系统可靠性框图和可靠性分别为如下：,（1）发射1发，地对空导弹射中的可靠性框图和可靠性为,先举一例说明可靠性分配的含义：,例1如地对空导弹射击系统，要求其射中的可靠性RS为99%，若只需发射一发，该导弹射中的可靠性R为多少；若需发射二发，导弹射中的可靠性R为多少；若发射三发，导弹射中的可靠性R为多少。,第三节可靠性分配,3,（2）发射2发，地对空导弹射中的可靠性框图和可靠性为,（3）发射3发，地对空导弹射中的可靠性框图和可靠性为,4,此例显然这是一个可靠性分配问题，即已知系统的可靠度，求各组成单元的可靠度。此例系统为并联系统。,例2又如有一个产品由4个零件组成，这4个零件中只要有一个失效，这个产品就失效。假设我们要求组成该产品零件可靠度为95%。该产品的可靠性RS=？,对于工程中常用的串联系统也有可靠性分配的问题。,能等于95？,（1）由4个零件组成的系统可靠性框图为：,5,以上例中所有零件可靠度均为0.95，可系统可靠度不是0.95，而是0.8145。,在工程中显然关心的是系统的可靠度而不是组成单元的可靠度，因此工程关心的是如何根据系统的可靠性求所有组成单元的可靠性，即如何将系统的可靠性分配到每一个组成单元上？如同产品设计的精度分配一样。,（2）系统可靠性,6,这样分配对不对？从理论上讲完全正确，但在实际中不能平均分配，为什么？因为可靠性分配是一门科学。,(3)若系统可靠度为0.95，则组成该产品的零件可靠度为,可靠性分配实质上是一个优化问题。在可靠度分配时，必须明确要求和限制条件，因为分配的方法因要求和限制的条件而异。如有的系统以可靠性指标为限制条件，则在满足可靠度条件下，使成本、重量及体积等指标尽可能低。有的以成本为限制条件，要求做出使系统可靠度尽可能高的分配。还需考虑现有的技术水平能否实现的可能性。,7,1.可靠性分配的含义可靠性分配是在可靠性预测的基础上，把经过论证确定的系统可靠性指标，自上而下地分配到各个分系统整机元器件。,一、可靠性分配的含义和原则,2.可靠性分配的原则技术合理，经济合算，见效快。,可靠性分配一定要在可靠性预计的基础上进行。,最后工程实践用实现各组成部分的定量可靠性指标的方法来保证系统可靠性指标的实现。,由上述可知，系统可靠性预计是根据最基本单元的可靠度来推测系统可靠性（自下而上）的顺过程，则可靠性分配是根据系统要求的总指标自上而下规定最基本单元可靠度的逆过程。,第三节可靠性分配,8,二、串联和并联冗余系统的可靠性分配,1.串联系统单元的可靠性分配,例如某一有4个单元组成的系统为例来说明串联系统可靠性分配，见图33。,图3-3例3-2系统可靠性逻辑框图,当各单元的失效概率很小(即0.1)时,9,因是预计值，加上脚标注明得,10,系统中各组成单元的可靠性分配通用计算公式为,注意：教材中的计算公式单元失效概率用的是小写字母，角标用的是汉语拼音字母。,返回1,11,解：判断是否需要重新分配,图3-3例3-2系统可靠性逻辑框图,12,求各单元的可靠度分配值,图3-3例3-2系统可靠性逻辑框图,求系统和各单元的预计失效概率,13,根据式（3-15）可得各单元的分配失效概率为,求各单元的分配失效概率,求各单元的分配可靠度,14,检验,分配结果是合格的。,对各单元进行可靠性分配后系统的可靠度为,15,(2)当各单元失效概率很大时的可靠性分配（两个或两个以上单元失效概率的乘积不能省略）。,仅讨论单元的寿命分布是指数分布的情况，并仍以4个单元的串联系统为例（见图3-3），说明单元失效概率很大时的可靠性分配。,此时不能利用下式进行可靠性分配,图3-3例3-2系统可靠性逻辑框图,16,因为系统和单元的工作时间相同，所以系统失效率为,因是预计值，故需用脚标标明。,17,单元失效概率很大时,各组成单元的可靠度分配公式为,注意：教材中的计算公式角标用的是汉语拼音字母。,18,根据失效率进行可靠性分配的基本步骤：,这种情况应给出系统的工作时间t，只有t值确定，才能根据已知的可靠度求出失效率，即,19,如在例3-2中Q（0.1）还不够小，则可用式（3-16）进行可靠性分配。,图3-3例3-2系统可靠性逻辑框图,20,解：要求系统达到的失效率值和失效率预计值，即,21,求各单元的可靠度分配值,根据式（3-16）求各单元的失效率分配值,22,计算各单元1000h的可靠度分配值,检验分配结果,图3-3例3-2系统可靠性逻辑框图,基本符合要求,返回1,23,图3-4例3-3系统可靠性框图,24,解：（1）判断对该系统是否需要进行可靠度分配,系统在1000h时的可靠度预计值为,（2）求各单元的可靠度分配值,由已知条件可知，各单元的失效概率较大，故应用式（3-16）进行可靠性分配。,求系统要求的失效率值和系统预计值,25,求各单元失效率的预计值,图3-4例3-3系统可靠性框图,26,根据根据式（3-16）求各单元失效率的分配值,27,计算各单元1000h时的可靠度分配值,检验分配结果（按各单元的可靠度分配值计算系统该时刻的可靠度）,28,(3)式（3-15）和式（3-16）的适用范围,两式都是利用预计值对串联系统进行可靠性分配。,式（3-15）是近似的计算式（因为2个和2个以上的失效概率的乘积舍去了），适用于组成单元失效概率0.1的各种失效分布分布函数。,式（3-16）是精确计算式，适用于组成单元失效分布都必须是指数分布，但对各单元失效概率的大小没有限制。,29,2.并联冗余系统单元的可靠性分配,在实际中多数工程系统是基本串联系统，其中有些部件可靠性低，可采用并联冗余系统提高可靠性。其可靠性分配方法见例3-6.,30,解：(1）可将D、E看作一个单元u，且算出单元u的预计值,(2)求系统可靠度的预计值,图3-5例3-6系统可靠性逻辑框图,U,31,(3)用串联系统的可靠性分配方法进行分配,各单元失效概率很小(Q0.1)，按式（3-15）分配,32,各单元可靠性分配如下：,返回1,33,三、可靠性分配的其他方法,1.等分配法用于一些特殊情况,等分配法又称平均分配法，是指把需要总的可靠度平均地分给各小系统（或元器件）的方法。,若各小系统（或元器件）的可靠度大致相等，复杂程度又相差无几的情况下，可用等分配法。例如要组成多位计数器的计数单元，用等分配法最简单。,34,2.阿林斯分配法考虑重要度的一种分配方法,设有n个单元组成的串联系统，它们都服从指数分布，用阿林斯分配法的步骤为,（4）按下式计算分配单元的可靠度,（5）检验分配结果,返回1,（3）按下式计算分配的单元失效率,35,例3-4某收音机由高放、本机振荡、混频、中放、检波、功放及电源等部件组成，该收音机属于串联系统。现已知各单元的失效率分别为：,解：（1）计算收音机的失效率和工作1000h的可靠度,收音机的失效率为,36,收音机工作1000h的可靠度为,根据式（3-17）求各单元的重要度分配因子,37,根据式（3-18）求各单元分配到的失效率,根据式（3-19）求工作1000h各单元分配到的可靠度,38,(3)检验分配结果,检验分配后系统的失效率,检验分配后系统的可靠度,经验算均满足：,39,3.代数分配法,代数分配法是由美国电子设备可靠性顾问组(AGREE)在1957年6月退出的，故又称AGREE法。,代数分配法也适用于指数分布的串联系统。它考虑了单元的复杂性（各单元的数目）和重要性（权重），因此，比阿林斯分配法更完善。,(1)系统可靠性的计算式,设串联系统有k个分系统组成，则系统可靠度为,40,(2)分配元件的可靠度计算式,设第i个分系统由n个元件组成，整个系统共用N个元件，即,由式（3-21）和（3-23）可得近似式,返回1,41,解：（1）计算各分系统的平均寿命,按式（3-24）得各分系统的平均寿命为,42,（2）计算各分系统分配的可靠度,按式（3-21）得该系统工作12h各分系统的分配可靠度为,（3）检验分配结果,按式（2-9）得该系统工作12h的分配可靠度为,返回1,43,习题三答案,答案：,1.设有一串联系统由寿命分布均为指数分布的A、B、C、D四个分系统组成，工作1000h时，它们的（预计）可靠度A为0.96，B为0.92，C为0.98，D为0.94。若要求系统工作1000h时的可靠度为0.90，问分系统的可靠度指标能否满足系统要求？如要满足系统要求，四个分系统工作1000h时的可靠度各为多少？,44,答案：,45,3.某电子设备由5种元器件组成，5种元器件的有关数据见表3-2，该电子设备中任一元器件失效均导致系统失效，各元器件的失效分布均为指数分布。试预计该电子设备工作50h的可靠度及平均寿命（MTBF）。,答案：,46,4.某系统可靠性逻辑框图如图3-6所示。图中各单元的可靠度为：试用上、下限法预该系统的可靠度（m=2,n=3)。,图3-6习题4系统可靠性逻辑框图,答案：,47,5.一工厂生产某型黑白电视机用300个元器件制成，据以往生产统计发现：其中40个元器件（A组)单个失效不影响正常收看；58个元器件（B组)部分单个失效不影响正常收看；其余元器件（C组)单个失效将造成电视机不能正常收看。若取A、B、C组元器件的重要度分别为0.2,0.6,1.0，现要求用降低失效率的办法把整机的平均寿命（MTBF）