可靠性理论－ 系统的可靠性分配ppt课件

1、第第3章章 系统的可靠性分配系统的可靠性分配3.1可靠性分配概念和目的可靠性分配概念和目的3.1.1汽车可靠性分配的概念汽车可靠性分配的概念 根据系统设计所确定的汽车可根据系统设计所确定的汽车可靠性目的值，合理地将该目的分靠性目的值，合理地将该目的分配于系统各单元配于系统各单元 (总成、零部件总成、零部件)的设计过程，称为汽车可靠性分的设计过程，称为汽车可靠性分配。配。 在开发、研制汽车新产品之前，在开发、研制汽车新产品之前，对汽车期望到达的可靠性程度应对汽车期望到达的可靠性程度应有明确的目的。汽车系统的可靠有明确的目的。汽车系统的可靠性目的与其各子系统性目的与其各子系统 (总成、零总成、零部

2、件部件)的可靠性目的有着亲密的关的可靠性目的有着亲密的关系。为了保证汽车系统的可靠性系。为了保证汽车系统的可靠性程度，必需以严谨的态度，根据程度，必需以严谨的态度，根据汽车子系统汽车子系统 (零部件零部件)的量要程度、的量要程度、本身的失效率、运用环境、任务本身的失效率、运用环境、任务方式、实践要求，进展可靠性分方式、实践要求，进展可靠性分配。配。3.1.2汽车可靠性分配的目的和作用汽车可靠性分配的目的和作用 (1)经过可靠性分配，落实汽车系统的可靠性目经过可靠性分配，落实汽车系统的可靠性目的。汽车产品的可靠性程度，除制造、资料缘由的。汽车产品的可靠性程度，除制造、资料缘由以外，很大程度上依赖

3、于汽车的设计程度，它是以外，很大程度上依赖于汽车的设计程度，它是构成汽车固有可靠性的根底，应兼顾消费本钱和构成汽车固有可靠性的根底，应兼顾消费本钱和经济效益，及时经济效益，及时/合理地调整系统的可靠性。合理地调整系统的可靠性。 (2)经过可靠性分配，确定各子系统经过可靠性分配，确定各子系统 (总成、零总成、零部件部件)的可靠性目的。汽车是一个非常复杂的机的可靠性目的。汽车是一个非常复杂的机械电子产品。实现整体的可靠性目的械电子产品。实现整体的可靠性目的 必需依托必需依托各子系统、零部件的可靠性加以保证。没有子系各子系统、零部件的可靠性加以保证。没有子系统、零部件的可靠性目的，系统的可靠性目的再

4、统、零部件的可靠性目的，系统的可靠性目的再高也是徒劳的。高也是徒劳的。 (3)经过可靠性分配，有利于加强设计部门间的经过可靠性分配，有利于加强设计部门间的联络和配合。协助设计者了解汽车总成及零部件联络和配合。协助设计者了解汽车总成及零部件的可靠性与汽车系统可靠性之间的关系，使之心的可靠性与汽车系统可靠性之间的关系，使之心中有数，减少盲目性，明确设计的根本问题中有数，减少盲目性，明确设计的根本问题;经经过可靠性分配，容易暴露汽车系统的薄弱环节，过可靠性分配，容易暴露汽车系统的薄弱环节，为改良设计提供途径和根据。为改良设计提供途径和根据。 (4)经过可靠性分配，有利于加强设计者的全局经过可靠性分配

5、，有利于加强设计者的全局观念。全面衡量汽车系统的质量、费用及性能等观念。全面衡量汽车系统的质量、费用及性能等要素，以获得汽车系统设计的全局效果。要素，以获得汽车系统设计的全局效果。3.1.3汽车可靠性分配原那么和方法汽车可靠性分配原那么和方法 1顺序顺序 可靠性分配的过程是自上而下进展的，可靠性分配的过程是自上而下进展的， 2预测和分配的关系 可靠性分配以前，事先需进展可靠性预测，可靠性预测过程那么与可靠性分配相反，它是自下而上进展的。预测是为了分配，而分配过程中也会有预测。因此，可靠性分配是一个有预测分配再预测再分配的反复过程，是一个不断进化的过程。 3方法 可靠性分配的方法很多，有等可靠度

6、分配法、再分配法、相对失效率法、加权修正法、综合评分法、动态规划法等。 整车系统子系统部件零件整车系统子系统部件零件可靠性分配程序预测程序汽车可靠性分配原那么和方法汽车可靠性分配原那么和方法 4原那么 不是平均分摊，而是根据汽车各子系统 (总成、零部件)的失效率、重要性、本钱费用、消费可行性、工艺可行性、任务环境、维修运用情况和国家有关法规等多方面要素，进展统筹思索，合理分配。不论采用什么分配方法，必需满足以下不等式:snRRRRf),.,(21分配后系统的可靠度函数系统可靠度总体目的3.2等可靠度分配法等可靠度分配法3.2.1等可靠度分配法的特点等可靠度分配法的特点 将汽车系统需求到达的可靠

7、度程度，相等地分配到各子系统，将汽车系统需求到达的可靠度程度，相等地分配到各子系统，这种分配方法称为等可靠度分配法，也称平衡分配法。这种分配方法称为等可靠度分配法，也称平衡分配法。 分配中不思索本钱、失效率、平安性等实践情况，以一致分配中不思索本钱、失效率、平安性等实践情况，以一致规范分配可靠度。规范分配可靠度。 3.2.2等可靠度分配方法等可靠度分配方法 (1)串联络统等可靠度分配法串联络统等可靠度分配法 对串联络统的可靠度来说，普通取决于系统中最薄弱的子对串联络统的可靠度来说，普通取决于系统中最薄弱的子系统的可靠度。因此，其他分系统的可靠度取值再高也意义系统的可靠度。因此，其他分系统的可靠

8、度取值再高也意义不大。出于这种思索，各子系统应取一样的可靠度进展分配。不大。出于这种思索，各子系统应取一样的可靠度进展分配。对于串联络统，为使系统到达规定的可靠度程度对于串联络统，为使系统到达规定的可靠度程度Rs，各子系，各子系统也应具有相当的可靠性程度，其关系式为统也应具有相当的可靠性程度，其关系式为:nniinsRRRRRR0121.nsRR10等可靠度分配法等可靠度分配法例例1 1 一台汽车保修设备，由四部分串联组成，要求总体可靠度一台汽车保修设备，由四部分串联组成，要求总体可靠度到达到达Rs=0.85Rs=0.85，其中知某有一部分的可靠度为，其中知某有一部分的可靠度为0.980.98

9、，按等可靠度，按等可靠度分配法确定其他三部分的可靠度。分配法确定其他三部分的可靠度。 解解: :设知的可靠度设知的可靠度Rl=0.98Rl=0.98，其他三部分的可靠度为，其他三部分的可靠度为RoRo，按照，按照串联络统等可靠度分配法的计算公式有串联络统等可靠度分配法的计算公式有: :经过计算，得到其他三部分的可靠度为0.95301RRRs95. 098. 085. 03310RRRS等可靠度分配法等可靠度分配法(2)(2)并联络统的等可靠度分配法并联络统的等可靠度分配法并联络统的等可靠度分配法的公式为并联络统的等可靠度分配法的公式为式中 Fs系统要求的不可靠度；Fi第i个单元分配到的不可靠度

10、；Rs系统要求的可靠度；n并联单元数。),.,2 , 1(111niRFFnnssiiiFRR10等可靠度分配法等可靠度分配法并联络统的等可靠度分配法例例2 2 由由3 3个单元组成的并联络统，要求系统可靠度到达个单元组成的并联络统，要求系统可靠度到达0.980.98，求每个单元的可靠度。求每个单元的可靠度。解解: :知知Rs=0.98Rs=0.98，设每个单元可靠度为，设每个单元可靠度为RoRo，那么，那么计算可得271. 0)98. 01 (13111nnssiRFF729. 0271. 0110iFRn等可靠度分配法的优点：比较简单n 缺陷：是没有思索各子系统的重要性、本钱高低、修复的难

11、易程度、现有可靠性程度等等可靠度分配法等可靠度分配法3.3 相对失效率分配法相对失效率分配法3.3.1相对失效率分配法的定义相对失效率分配法的定义 以预测以预测(即原有失效率为根据，将分配于各子系统的即原有失效率为根据，将分配于各子系统的(允许允许)失效率正比于预测失效率正比于预测 (原有原有)失效率，这种分配方法称为相对失效失效率，这种分配方法称为相对失效率分配法率分配法. 3.3.2相对失效率分配法的特点相对失效率分配法的特点 这种分配方法是根据相对失效率分配方法的原那么，分配这种分配方法是根据相对失效率分配方法的原那么，分配于各子系统的于各子系统的(允许允许)失效率大小，与预测失效率有很

12、大关系。失效率大小，与预测失效率有很大关系。预测的失效率越大，分配给它的失效率也越大预测的失效率越大，分配给它的失效率也越大;反之亦然，可反之亦然，可靠性很高的产品，分配的靠性很高的产品，分配的 (允许允许)失效率也越小。这种分配方法，失效率也越小。这种分配方法，通常用于失效率为常数的单元组成的串联络统，单元和系统的通常用于失效率为常数的单元组成的串联络统，单元和系统的寿命均服从指数分布。分配过程中按照失效率作分配值。寿命均服从指数分布。分配过程中按照失效率作分配值。相对失效率分配法相对失效率分配法3.3.3相对失效率分配的步骤相对失效率分配的步骤 设系统是由设系统是由n子系统串联而成的，它们

13、分配到的失效子系统串联而成的，它们分配到的失效率分别为率分别为:1，2，.，n。系统失效率目的值为。系统失效率目的值为s，分，分配的结果该当满足配的结果该当满足:snii1可靠性分配的目的是确定i，详细步骤如下: (1) 根据现有的可靠性数据资料，推测或知原各子系统的失效率，假设分别为:di(i=1，2，.，n)。niiiidd1 (3) 计算分配于各子系统的允许失效率i (4) 检验分配结果能否满足下式 (2) 计算各子系统的失效率分配系数i一相对失效率。siissnsnssnii).(.21211相对失效率分配法相对失效率分配法(5) 计算各子系统的可靠度Ri(t)为了满足可靠度分配值之和

14、大于系统可靠度目的值，那么各子系统的可靠度该当满足关系式isiitReetRstti)()()()(1tRtRsnii例例3 3 知一个串联络统由四个子系统组成，预测的各子系统失效知一个串联络统由四个子系统组成，预测的各子系统失效率分别为率分别为d1=0.25%h-ld1=0.25%h-l、d2=0.16%h-ld2=0.16%h-l、d3=0.28%h-ld3=0.28%h-l、d4=0.18%h-ld4=0.18%h-l，要求系统的可靠度到达，要求系统的可靠度到达0.900.90，保证延续任务，保证延续任务60h60h以上。试用相对失效率法进展可靠度分配。以上。试用相对失效率法进展可靠度分

15、配。解解: : (1) (1)由知条件得到由知条件得到d1=0.25%h-ld1=0.25%h-l、d2=0.16%h-ld2=0.16%h-l、d3=0.28%h-d3=0.28%h-l l、d4=0.18%h-ld4=0.18%h-l 相对失效率分配法相对失效率分配法(1)由知条件得到d1=0.25%h-l、d2=0.16%h-l、d3=0.28%h-l、d4=0.18%h-l(2)计算失效率分配系数287. 018. 028. 016. 025. 025. 0111niidd184. 02322. 03207. 04(3)计算各子系统的失效率 由题意可知，Rs(60)=0.90，假设系统

16、的失效率为常数s，可经过下面公式求得tssetR)(00176. 090. 0ln601)(ln1tRtss相对失效率分配法相对失效率分配法同理得：)(ln(tRtss各子系统的(允许)失效率为)(000505. 000176. 0287. 0111hs)(000324. 000176. 0184. 0122hs)(000567. 000176. 0322. 0133hs)(000364. 000176. 0207. 0144hs4计算各子系统所得的可靠度970. 0)60()(60000505. 0111eRetRt981. 0)60()(60000324. 0222eRetRt966. 0

17、)60()(60000567. 0333eRetRt979. 0)60()(60000364. 0444eRetRt相对失效率分配法相对失效率分配法3.4加权修正分配法加权修正分配法 对于汽车来说，每个总成、部件的复杂对于汽车来说，每个总成、部件的复杂 (含零件含零件数、零件精度数、零件精度)程度、失效情况、对系统的影响程程度、失效情况、对系统的影响程度是不一样的，假设按照同样的分配指数进展可靠度是不一样的，假设按照同样的分配指数进展可靠性分配，显然是不合理的。如何综合思索这些问题，性分配，显然是不合理的。如何综合思索这些问题，求得略微完善的分配方法求得略微完善的分配方法?下面引见加权修正分配

18、下面引见加权修正分配法法3.4.1加权修正分配法的定义加权修正分配法的定义 对于组成系统的各单元对于组成系统的各单元 (含子系统、总成、部件含子系统、总成、部件)，在系统中的重要程度是不同的，反映其重要程度的在系统中的重要程度是不同的，反映其重要程度的目的就是重要度。单元的重要度就是该单元失效引目的就是重要度。单元的重要度就是该单元失效引起系统失效的次数与该单元失效次数的比值，它的起系统失效的次数与该单元失效次数的比值，它的意义是第意义是第i个单元失效呵斥系统发生缺点而不能运转个单元失效呵斥系统发生缺点而不能运转的概率，记作的概率，记作Wi。即。即 重要度重要度Wi=单元本身失效引起系统失效的

19、次数单元本身失效引起系统失效的次数单单元本身失效次数。元本身失效次数。 根据各单元重要度分配给不同的可靠度，这种可根据各单元重要度分配给不同的可靠度，这种可靠性分配的方法，称为加权修正分配法，也称靠性分配的方法，称为加权修正分配法，也称AGREE分配法分配法 (Advisory group on reliability of electronic equipment)。加权修正分配法加权修正分配法3.4.2加权修正分配法的特点加权修正分配法的特点 这种分配方法，适用于指数分布的串联络统，这种分配方法，适用于指数分布的串联络统，比前几种分配方法较为完善些，其中思索了单元比前几种分配方法较为完善些

20、，其中思索了单元的复杂程度，单元失效与系统失效之间的关系。的复杂程度，单元失效与系统失效之间的关系。加权修正分配法也是按串联络统的组合方式进展加权修正分配法也是按串联络统的组合方式进展分析，且以为各分系统的寿命时间均服从指数分分析，且以为各分系统的寿命时间均服从指数分布布 (失效率与时间无关失效率与时间无关)。3.4.3加权修正分配法的计算步骤加权修正分配法的计算步骤 加权修正分配法的计算步骤分二步进展加权修正分配法的计算步骤分二步进展:第一步，第一步，不思索各单元的重要度，按等可靠度分配法确定不思索各单元的重要度，按等可靠度分配法确定各单元的失效率各单元的失效率;第二步，根据各单元的重要度第

21、二步，根据各单元的重要度Wi，对按等可靠度分配法确定的失效率用加权，对按等可靠度分配法确定的失效率用加权的方式加以修正的方式加以修正 加权修正分配法加权修正分配法根据等可靠度分配法，经过公式推导求得单元允许失效率inTRtRsii1)()(iintseTR1)(iistTRn)(ln1isintTR)(ln 第一步:按等可靠度分配法初定失效率即在等分配的根底上考重要度。假设规定系统任务到时间T时，应具有的可靠度(目的值)为Rs(T)，在不思索重要度时，单元容答应靠度为iitiietR)(式中ti系统要求单元的任务时间; i单元允许的失效率。iisisiiiintWTRntTRWW)(ln)(l

22、n1即在原有根底上除以重要度，其意义在于。修正后的公式为iisintWTR)(ln 2思索复杂性后加权处置 假设单元是由Ni个重要零件组成，系统的重要零件总数为N=Ni，假设这些重要零件的可靠性对系统的影响是一样的，那么单元所包含的重要零件数占系统总的重要零件数的比率Ni/N，就表示单元的复杂度。 再一次对 进展复杂度加权处置，即将 中的1/n用Ni/N替代，其意义在于，单元复杂度高，对允许失效率适当放宽。于是得到公式为iiiisiitNWTRN)(ln 例例 某一设备是由某一设备是由6 6个单元组成的串联络统，要求任务个单元组成的串联络统，要求任务28h28h以上，其可靠度到达以上，其可靠度

23、到达Rs=0.90Rs=0.90，试用加权修正分配法确定各，试用加权修正分配法确定各单元的允许失效率和可靠度分配。详细数据见下表单元的允许失效率和可靠度分配。详细数据见下表解：根据题意，t=28h，Rs=0.90，N=160+81+55+58+78+125=557，各单元的失效率为)(000907. 0282 . 157090. 0ln160ln11111htNWRNs)(000558. 02898. 057090. 0ln81ln12222htNWRNs)(000372. 0280 . 157090. 0ln55ln13333htNWRNs)(0005378. 02485. 057090.

24、0ln58ln14444htNWRNs)(0006682. 02492. 057090. 0ln78ln15555htNWRNs)(0007037. 0282 . 157090. 0ln125ln16666htNWRNs9751. 0)28()(280009007. 0111eRtR9845. 0)28()(280005584. 0222eRtR9897. 0)28()(280003716. 0333eRtR987. 0)24()(2400053. 0444eRtR原书中5981. 0)28()(280006682. 0555eRtR9805. 0)28()(280007037. 0666eR

25、tR9 . 09006. 061iisRR验证9851. 0)28()(280005378. 0444eRtR小时以上的题意合系统工作，我认为错的，它不符注：原书中28988. 0)24()(2400051. 0555eRtR第3章 思索题(1)可靠性分配的目的是什么?(2)汽车可靠性分配有何原那么?(3)汽车可靠性分配通常有几种方法?各种方法有何特点? (4)由14个子系统组成的串联络统，要求系统的可靠度到达0.95，用等可靠度分配法确定各子分系统的可靠度。(5)某一设备是有6个单元组成的串联络统，要求任务36h以上，其可靠度到达Rs=0.90，试用加权修证分配法确定各单元的允许失效率和可靠度分配值。详细数据见下表:单元 i单元零件数 Ni每个单元的工作时间 ti单元的重要度1128361