《可靠性参数》课件.ppt

1、2020/7/30,Conception of the Reliability,1,第二讲 可靠性参数Reliability Parameters,2020/7/30,Conception of the Reliability,2,可靠性参数,基本概念 可靠性定义 故障及其分类 寿命剖面 任务剖面 一般产品通用的可靠性参数 可靠度和累积故障概率 累积故障分布函数 故障率 浴盆曲线 平均寿命和MTBF 可靠性参数之间关系 产品寿命参数 常用寿命分布类型 军品可靠性参数体系 导弹可靠性参数 航空发动机可靠性参数,2020/7/30,Conception of the Reliability,3,基

2、本概念,可靠性定义 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”）。 规定条件 包括使用时的环境条件和工作条件：如温度、湿度、振动、冲击、辐射等环境条件 使用时的应力条件，维护方法，贮存时的贮存条件，使用时对操作人员的技术等级要求等。 规定时间 指产品规定了的任务时间。随着产品任务时间的增加，产品出现故障的概率将增加，产品的可靠性是下降的 。 规定功能 指产品规定了的必须具备的功能及其技术指标。所要求的功能的多少和其技术指标的高低，直接影响到产品可靠性指标的高低。,2020/7/30,Conception of

3、 the Reliability,4,故障及其分类,故障定义 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。 故障模式 故障的表现形式，叫做故障模式。 故障机理 引起故障的物理化学变化等内在原因，叫做故障机理。,2020/7/30,Conception of the Reliability,5,机械产品故障模式类型,损坏型 如断裂、变形过大、塑性变形、裂纹等 退化型 如老化、腐蚀、磨损等 松脱型 如松动、脱焊等 失调型 如间隙不当、行程不当、压力不当等 堵塞或渗漏型 如堵塞、漏油、漏气等 功能型 如性能不稳定、性能下降、功能不正常等,2020/7/30,Conceptio

4、n of the Reliability,6,故障及其分类,偶然故障 由于偶然因素引起的故障，只能通过概率统计方法来预测。偶然故障的发生概率由产品本身的材料、工艺、设计所决定 渐变故障 通过事前的检测或监测可以预测到的故障。 由于产品的规定性能随使用时间（循环、次数等）增加而逐渐衰退引起。如轴承由于使用磨损，性能逐渐退化，最终超过规定技术指标不能再用。 渐变故障主要是采取预防为主的措施，掌握故障的发展规律，预防故障的发生。,2020/7/30,Conception of the Reliability,7,故障及其分类,产品的故障按其后果可以分为 致命性故障 使产品不能完成规定任务或可能导致人

5、或物重大损失的故障或故障组合。 非致命性故障 不影响产品完成规定任务或导致人或物重大损失的故障或故障组合。 致命性故障是的发生将影响任务的完成，而非致命性故障的发生不影响任务的完成，但会导致非计划的维修和保障需求 按统计特性可以分为独立故障与从属故障 独立故障：不是由另一产品故障引起的故障。 从属故障：由另一产品故障引起的故障称为从属故障。 在进行产品的故障次数统计时，只统计产品本身的独立故障。,2020/7/30,Conception of the Reliability,8,寿命剖面,寿命剖面 产品从制造到寿命终结或退出使用这段时间内所经历的全部事件和环境的时序描述。它包含一个或多个任务剖

6、面。通常把产品的寿命剖面分为后勤和使用两个阶段。,2020/7/30,Conception of the Reliability,9,寿命剖面,一般装备大部分时间处于非任务状态，在非任务期间由于装卸、运输、贮存、检测所产生的长时间应力也会严重影响产品的可靠性。因此，寿命剖面对建立系统可靠性要求是必不可少的。,2020/7/30,Conception of the Reliability,10,寿命剖面事例,2020/7/30,Conception of the Reliability,11,任务剖面,产品在完成规定任务这段时间内所经历的事件和环境的时序描述。 任务剖面一般应包括： 产品的工作状

7、态； 维修方案； 产品工作的时间与顺序； 产品所处的环境（外加的 与诱发的）的时间与顺序 任务成功或致命故障的定义。,2020/7/30,Conception of the Reliability,12,可靠性参数与可靠性指标,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。 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

8、期间那些影响任务完成的故障(即致命性故障)。,2020/7/30,Conception of the Reliability,13,一般产品通用的可靠性定量参数,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： 产品故障前的工作时间； t规定的时间。 设有N0个同一型号的产品，开始工作后到任意时刻t时，有r(t)个失效，则,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。,2020/7/30,Conception of the Reliability,14,累积故障概率,

9、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,2020/7/30,Conception of the Reliability,15,可靠度与不可靠度的关系,可靠度函数与累积故障概率的性质,2020/7/30,Conception of the Reliability,16,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,2020/7/30,Conception of the Reliability,17,故障率函数,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

10、品的故障率。用数学符号表示为,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）。,2020/7/30,Conception of the Reliability,18,故障率函数,2020/7/30,Conception of the Reliability,19,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：,2020/7/30,Conception of the Reliability,20,浴盆曲线,早期故障阶段 在产品投入使用的初期，产品的故障率较高，存在迅速下降的特征 这一阶段

11、产品的故障主要是设计和制造中的缺陷(如设计不当、材料缺陷、加工缺陷、安装调整不当等)，产品投入使用很容易暴露出来 可以通过加强质量管理及采用老化筛选等办法来消灭早期故障 偶然故障阶段 产品投入使用一段时间后，产品的故障率可降到一个较低的水平，且基本处于平稳状态，可以近似认为故障率为常数。 产品的故障主要是由偶然因素引起。 偶然故障阶段是产品的主要工作期间。 可通过可靠性工程（设计分析、试验、管理等）降低偶然故障阶段故障率。,2020/7/30,Conception of the Reliability,21,浴盆曲线,耗损故障阶段 产品使用较长时间后，进入耗损故障期。产品的故障率迅速上升，很快

12、出现大批量的产品故障或报废。 主要是老化、疲劳、磨损、腐蚀等耗损性故障。 此时可采取定时维修、更换等预防性维修措施，降低产品的故障率，减少由于产品故障所带来的损失。,2020/7/30,Conception of the Reliability,22,平均寿命(MTTF),2020/7/30,Conception of the Reliability,23,平均寿命(MTTF),因为：,所以：,2020/7/30,Conception of the Reliability,24,平均故障间隔时间,2020/7/30,Conception of the Reliability,25,寿命参数,2

13、020/7/30,Conception of the Reliability,26,寿命参数,2020/7/30,Conception of the Reliability,27,可靠寿命,已知某产品失效率为： 求可靠度为0.99的可靠寿命,2020/7/30,Conception of the Reliability,28,故障率与可靠度、故障密度函数的关系,由于 ，所以,2020/7/30,Conception of the Reliability,29,故障率、可靠度与密度函数关系,2020/7/30,Conception of the Reliability,30,常用寿命分布类型,指

14、数分布,2020/7/30,Conception of the Reliability,31,指数分布,2020/7/30,Conception of the Reliability,32,指数分布特征,指数分布的无记忆性 服从指数分布的产品在工作一段时间 t0 后如果仍然正常，则它仍然和新的一样，在t0 后的剩余寿命仍然服从指数分布。 无记忆性又称“无后效性”，即在发生前一个故障和发生下一个故障之间没有任何联系，即发生的是无后效事件。,2020/7/30,Conception of the Reliability,33,军品可靠性参数体系,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

15、靠性 产品在规定的条件下，无故障的持续时间或概率。 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 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)。,2020/7/30,Conception of the Reliability,34,可靠性参数反映目标,2020/7/30,Conception of the Reliability,35,军品典型可靠性参数,基本可靠性 平均故障间隔时间(MTBF) 平均故障间隔飞行小时（mean fly hours b

16、etween failures, MFHBF） 平均维修间隔时间(mean time between maintenance, MTBM) 平均拆卸间隔时间(mean time between removals, MTBR) 任务可靠性 任务成功概率(mission completion success probability, MCSP) 致命故障间隔时间(mission time between critical failures, MTBCF) 耐久性 首次翻修期限(F) 储存寿命(),2020/7/30,Conception of the Reliability,36,几种产品可靠性参

17、数,2020/7/30,Conception of the Reliability,37,可靠性参数的相关性,平均故障间隔时间(MTBF)与平均故障间隔飞行小时(MFHBF) 任务成功概率与致命故障间的任务时间 MTBF与故障率 平均维修间隔时间与MTBF 平均拆卸间隔时间与MTBF,2020/7/30,Conception of the Reliability,38,可靠性参数指标特性,综合性 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,2020/7/30,Conception of the Reliability,39,军用飞机战备完好

18、性参数,使用可用度(Ao) 能执行任务率(MCR) 出动架次率(SGR),2020/7/30,Conception of the Reliability,40,可靠性参数分类,使用参数 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。 合同参数 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。,2020/7/30,Conception of the Reliability,41,使用指标与合同指

19、标,2020/7/30,Conception of the Reliability,42,导弹可靠性参数,1.狭义可靠性参数 (1)导弹发射可靠性 导弹在规定的发射环境下和规定的发射准备时间内，按照规定的发射准备程序，完成发射准备任务，并能正常地发射出去的概率，记作Rl (2)导弹飞行可靠性 导弹在规定的飞行环境下和规定的飞行时间内，按照规定的飞行程序正常工作，并使其有效载荷到达规定地区的概率，记作Rf,2020/7/30,Conception of the Reliability,43,导弹可靠性参数,(3)导弹全任务可靠性 导弹在各个规定阶段内和相应规定条件下，成功完成相应的任务的概率，记作R 令A-导弹发射成功 B-导弹飞行成功 C-导弹最终指令任务完成 R=p(A).p(B|A).p(c|AB),2020/7/30,Conception of the Reliability,44,导弹可靠性参数,2. 可用性参数 导弹可用性指标一般采用导弹可发射率，指导弹经贮存、运输、保养、阵地测试与维护、发射准备后，在接到发射指令时刻处于完好状态可供发射的概率，记作A m为从大量的发射记录中已知导弹在