基本概念和参数体系.ppt

2020/5/17,1,可靠性基本概念与参数体系IntroductiontoReliability_Conception&Parameter,2020/5/17,IntroductiontoReliability_Conception&Parameter,2,主要内容,可靠性基本概念可靠性参数体系,2020/5/17,IntroductiontoReliabilityEngineering_Conception,3,可靠性基本概念可靠性,可靠性产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。产品可靠性定义的要素是三个“规定”:“规定条件”、“规定时间”、“规定功能”,2020/5/17,4,2020/5/17,5,故障及其分类,故障及其分类产品或产品的一部分不能或将不能完成预定功能的事件或状态，称之为故障。故障的表现形式，叫做故障模式。引起故障的物理化学变化等内在原因，叫做故障机理。不可修产品（如电子元器件）：失效产品的故障按其故障的规律可以分为两大类：偶然故障渐变故障,2020/5/17,6,可靠性基本概念,基本可靠性产品在规定的条件下，无故障的持续时间或概率。在没有后勤保障情况下系统工作能力的度量考虑所有需要维修保障的故障,采用冗余，降低基本可靠性通常等于或低于任务可靠性,2020/5/17,7,可靠性基本概念,任务可靠性产品在规定的任务剖面内完成规定功能的能力系统完成任务能力的度量只考虑引起任务失败的故障通过冗余提高任务可靠性通常高于基本可靠性,2020/5/17,8,可靠性基本概念,固有可靠性产品在设计、制造过程中赋予的固有属性。产品的开发者可以控制。使用可靠性产品在实际使用过程中表现出的可靠性。除固有可靠性的影响因素外，还要考虑安装、操作使用、维修保障等方面因素的影响。,2020/5/17,9,可靠度及可靠度函数,可靠度及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称为可靠度。依定义可知，可靠度函数R(t)为：,式中N0t=0时，在规定条件下进行工作的产品数；r(t)在0到t时刻的工作时间内，产品的累计故障数。,2020/5/17,10,累积故障分布函数,累积故障概率产品在规定的条件下和规定的时间内，丧失规定功能的概率称为累积故障概率（又叫不可靠度）。依定义可知，产品的累积故障概率是时间的函数，即,显然，以下关系成立：,2020/5/17,11,可靠度函数与累积故障分布函数的性质,与的性质如下表所示：,对偶性,非减函数,非增函数,单调性,0，1,0，1,取值范围,2020/5/17,12,累积故障分布函数,可靠度函数与累积故障分布函数的性质,2020/5/17,13,故障率函数,故障率工作到某时刻尚未故障的产品，在该时刻后单位时间内发生故障的概率，称之为产品的故障率。用数学符号表示为：,式中故障率；,t时刻后，时间内故障的产品数；,残存产品数，即到t时刻尚未故障的产品数。,2020/5/17,14,故障率函数,可按下式进行工程计算：,式中时刻后，时间内故障的产品数；,所取时间间隔；,残存产品数。,对于低故障率的元部件常以为故障率的单位，称之为菲特（Fit）。,2020/5/17,15,问题,故障率是概率值么？故障率有量纲么？故障率和累计故障密度之间有什么关系？,2020/5/17,16,故障率与可靠度、故障密度函数的关系,由于，所以,2020/5/17,17,故障率、可靠度与密度函数关系,2020/5/17,18,人类健康的曲线,2020/5/17,19,产品故障浴盆曲线,浴盆曲线大多数产品的故障率随时间的变化曲线形似浴盆，称之为浴盆曲线。由于产品故障机理的不同，产品的故障率随时间的变化大致可以分为三个阶段：,2020/5/17,20,对故障发生规律认识的变化,2020/5/17,21,故障发生规律的六种模式,六种模式所占的比率（美国联合航空公司统计）,2020/5/17,22,航天产品的统计数据,六种模式所占的比率（航天产品的统计数据）,2020/5/17,23,我国的情况,我国海军、装甲兵、通讯装备的一些统计资料都证明了许多产品都没有明显的耗损故障区的结论,?,2020/5/17,24,平均故障前时间(MeanTimeToFailureMTTF),一个可修复产品在使用过程中发生了N0次故障，每次故障修复后又重新投入使用测得其每次工作持续时间为t1,t2,tN0,2020/5/17,25,平均故障间隔时间(MeanTimeBetweenFailureMTBF),2020/5/17,26,平均故障间隔时间(MeanTimeBetweenFailureMTBF),2020/5/17,27,问题,某微型计算机的MTBF=10000小时，是否意味着该计算机每工作10000小时才出一次故障？MTTF=MTBF?,2020/5/17,28,寿命特征,2020/5/17,29,寿命特征,2020/5/17,30,首翻期、翻修间隔期和使用寿命,(t),t,首次翻修期,规定的故障率,A,B,(=1/MTBF),翻修间隔期,使用寿命,2020/5/17,31,可靠性参数体系,可靠性参数是描述系统可靠性的度量。它直接与战备完好、任务成功、维修人力和保障资源有关。可靠性指标是可靠性参数要求的量值。,2020/5/17,32,可靠性参数反映目标,2020/5/17,33,可靠性参数分为基本可靠性参数和任务可靠性参数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)。,可靠性参数分类,2020/5/17,34,可靠性参数的关系（相关性）,平均故障间隔时间(MTBF)与平均故障间隔飞行小时(MFHBF)任务成功概率PMC与致命故障间的任务时间TBCFMTBF与故障率平均维修间隔时间MTBM与MTBF平均拆卸间隔时间MTBR与MTBF,运行比,2020/5/17,35,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。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，它更多地是从承制方的角度来评价产品的可靠性水平。如MTBF、MTBCF等。,可靠性参数分类,2020/5/17,36,使用指标与合同指标,2020/5/17,37,目标值-1,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。,2020/5/17,38,目标值-2,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。从上述定义可以发现，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R&M值。,2020/5/17,39,门限值-1,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。,2020/5/17,40,门限值-2,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。,2020/5/17,41,可靠性参数指标特性,综合性固有可用度可靠性参数的相关性使用参数与合同参数之间存在转换关系阶段性产品可靠性，在研制阶段具有增长性,2020/5/17,42,阶段性,可靠性参数指标特性,表F-4、F-15、F-16与F-22(ATF)的RMS比较,目标值与门限值的示例,目标值与门限值的示例,目标值与门限值的示例,2020/5/17,47,某型飞机可靠性参数选择与确定,2020/5/17,48,运行比的确定,某飞机任务剖面及分系统工作,2020/5/17,49,各分系统时间表示,2020/5/17,50,各分系统飞行小时、工作小时和故障数,2020/5/17,51,谢谢,2020/5/17,52,TBF-平均故障间隔时间(MeanTimeBetweenFailures，以下简称MTBF)：在规定的条件下和规定的时间内，产品的寿命单位总数与故障总次数之比。,2020/5/17,53,TBM-平均维修间隔时间(MeanTimeBetweenMaintenance，以下简称MTBM)：一种与维修方针有关的可靠性参数，其度量方法为：在规定的条件下和规定的时间内，产品寿命单位总数与该产品计划和非计划维修时间总数之比；,2020/5/17,54,TMFHBF-平均故障间隔飞行小时(MeanflyhoursBetweenFailures，以下简称MFHBF)；,2020/5/17,55,PMC-完成任务的成功概率(MissionCompletionSuccessProbability，以下简称MCSP)：在规定的条件下和规定的时间内，系统能完成规定任务的概率。,2020/5/17,56,TBCF-致命故障间的任务时间(MissionTimeBetweenCriticalFailures，以下简称MTBCF)：在规定的一系列任务剖面中，产品任务总时间与致命性故障数之比；,2020/5/17,57,TTR-平均修复时间（MeanTimeToRepair，以下简称MTTR）：在规定的条件下和规定的时间内，产品在任一规定昀维修级别上，修复性维修总时间与该级别上被修复产品的故障总数之比；,2020/5/17,58,TBR-平均拆卸间隔时间(MeanTim