可靠性文章匯總

第三章可靠性與維修性指標(biāo)分配3.1概述AGREE可靠性指標(biāo)分配法3.3可靠性工程加權(quán)分配法3.4維修性工程加權(quán)分配法3.5進(jìn)行可靠性與維修性指標(biāo)分配在工程實(shí)施上應(yīng)注意事項(xiàng)第三章可靠性與維修性指標(biāo)分配3.1概述可靠性與維修性指標(biāo)分配是為了把系統(tǒng)的可靠性與維修性定量要求按照一定的準(zhǔn)則分配給系統(tǒng)各組成單元而進(jìn)行的工作。其目的是將整個(gè)系統(tǒng)的可靠性與維修性要求轉(zhuǎn)換為每一個(gè)分系統(tǒng)或單元的可靠性與維修性要求，使之協(xié)調(diào)一致。它是一個(gè)由整體到局部，由上到下的分解過(guò)程。通過(guò)可靠性與維修性指標(biāo)分配，把設(shè)計(jì)目標(biāo)落實(shí)到相應(yīng)層次的設(shè)計(jì)人員身上。各相應(yīng)層次的設(shè)計(jì)人員通過(guò)可靠性與維修性指標(biāo)預(yù)計(jì)，當(dāng)感到采用常規(guī)的設(shè)計(jì)不能達(dá)到系統(tǒng)的要求時(shí)，可以采取特殊設(shè)計(jì)措施。比如：采取降額設(shè)計(jì)、冗余設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、優(yōu)選元器件、最大的減少元器件數(shù)量等措施，以滿足系統(tǒng)可靠性要求。采取可接近性設(shè)計(jì)、可更換性設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)、故障定位（BIT）設(shè)計(jì)等措施以滿足系統(tǒng)維修性要求。通過(guò)可靠性與維修性指標(biāo)分配，還可以暴露系統(tǒng)設(shè)計(jì)匯總的薄弱環(huán)節(jié)及關(guān)鍵單元和部位，為指標(biāo)監(jiān)控和改進(jìn)措施提供依據(jù)，為管理提供所需的人力、時(shí)間和資源等信息。因而，可靠性與維修性指標(biāo)分配是可靠性設(shè)計(jì)中不可靠缺少的工作項(xiàng)目，也是可靠性工程與維修性工程決策點(diǎn)。可靠性與維修性指標(biāo)分配應(yīng)在系統(tǒng)研制的早期進(jìn)行，可按可靠性結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行分配，使各分系統(tǒng)、單元的可靠性與維修性指標(biāo)分配值隨著研制任務(wù)同時(shí)下達(dá)，在獲得較充分的信息后進(jìn)行再分配。隨著系統(tǒng)研制的進(jìn)展和設(shè)計(jì)的更動(dòng)，可靠性與維修性分配要逐步完善和進(jìn)行再分配?？煽啃耘c維修性指標(biāo)分配方法很多，在這里僅將工程實(shí)用、科學(xué)合理方法予以介紹。AGREE可靠性指標(biāo)分配法

這是美國(guó)電子設(shè)備可靠性顧問(wèn)組在一份報(bào)告中所推薦的分配方法。這種方法與等分配法不同的是同時(shí)考慮了各單元的相對(duì)重要度和復(fù)雜度，顯得更為合理。所謂重要度

是指某一單元發(fā)生故障時(shí)對(duì)系統(tǒng)可靠性影響程度，用Wi表示：式中Ns由于第i個(gè)單元故障引起系統(tǒng)故障的次數(shù)；ri第i個(gè)單元的故障次數(shù)。對(duì)于串聯(lián)模型，各單元對(duì)于系統(tǒng)的重要度是相同的，Wi=1，對(duì)于有冗余單元的系統(tǒng)，0<Wi<1o所謂復(fù)雜度是指某一單元所含基本組件數(shù)對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響程度，用表示。CiN--系統(tǒng)的總組件數(shù)n—單元數(shù)可以證明，當(dāng)同時(shí)考慮重要度Wi和復(fù)雜度CiN--系統(tǒng)的總組件數(shù)n—單元數(shù)可以證明，當(dāng)同時(shí)考慮重要度Wi和復(fù)雜度Ci時(shí)，系統(tǒng)的可靠性分配公式為Rsouin-Wj（i-R）MTB「NWt/n（InRS）iT和R=e皿呷）驗(yàn)證分配結(jié)果公式為式中ni-------第i個(gè)單元的基本組件數(shù)N--系統(tǒng)的總組件數(shù)ti--第i個(gè)單元的工作時(shí)間Wi—第i個(gè)單元的重要度RS*——給定的系統(tǒng)可靠度MTBFi——分配給第個(gè)單元的平均故障間隔時(shí)間;Ri—分配給第i個(gè)單元的可靠度。時(shí)間是一致的，故可將對(duì)于通訊產(chǎn)品，一般構(gòu)成系統(tǒng)各單元與系統(tǒng)的工作MTBFjNW.

lNTBF2可靠性工程加權(quán)分配法盡管AGREE分配法考慮了重要度和復(fù)雜度，較平均分配法合理，但由于一個(gè)系統(tǒng)中的各分系統(tǒng)和單元所處的環(huán)境不同及所采用的元器件質(zhì)量、采用的標(biāo)準(zhǔn)件程度、維修的難易等因素不同，其所能達(dá)到的可靠性水平也不同。至少應(yīng)考慮下述因素。3.3.1重要性因素重要性即該分機(jī)、部件及元器件所發(fā)生失效對(duì)整機(jī)及分機(jī)的可靠性影響程度的大小。這里用所謂重要性因子^表示。由第j個(gè)分機(jī)失效引起的系統(tǒng)失效數(shù)%第j個(gè)分機(jī)失效數(shù)對(duì)于串聯(lián)模型來(lái)說(shuō)，各個(gè)分機(jī)每次失效都會(huì)引起整機(jī)的失效，因而FT。而在某些情況時(shí)，分系統(tǒng)失效并不一定影響到系統(tǒng)失效，因此Kji<1，重要性因子Kji大的則分配個(gè)分機(jī)可靠性指標(biāo)高些，反之低些3.3.2復(fù)雜性因素根據(jù)各分機(jī)復(fù)雜程度及包含元器件多少進(jìn)行分配。復(fù)雜的分機(jī)，實(shí)現(xiàn)其可靠性指標(biāo)較困難，因而分配其可靠性指標(biāo)低些。復(fù)雜性程度用七表示。在新研制的產(chǎn)品方案確定階段不可能詳細(xì)知道各分系統(tǒng)究竟有多少元器件，但根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，可以概略知道各分系統(tǒng)復(fù)雜程度。3.3.3環(huán)境因素在分配可靠性指標(biāo)時(shí)，要考慮環(huán)境條件。環(huán)境條件不同，對(duì)設(shè)備的可靠性影響也就不同，分配給該設(shè)備的可靠性指標(biāo)也就不同。處在惡劣環(huán)境的設(shè)備，分配給它的可靠性指標(biāo)要低些。如有的系統(tǒng)由彈上設(shè)備與地面設(shè)備所組成。彈上設(shè)備較之地面設(shè)備的環(huán)境要惡劣得多，因此，對(duì)彈上設(shè)備可靠性提出過(guò)高的要求是不現(xiàn)實(shí)的。對(duì)于車載雷達(dá)設(shè)備，在大氣溫度為30C的露天日光下關(guān)窗開(kāi)機(jī)，車內(nèi)最高溫度可高達(dá)60C以上。環(huán)境條件不僅僅是氣候條件，還包括機(jī)械環(huán)境條件，諸如振動(dòng)、碰撞、沖擊和離心加速度等。需要指出的是，在同一類型的運(yùn)載工具之不同部位，如飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)附近、機(jī)身、機(jī)翼和機(jī)尾，其振動(dòng)、沖擊等情況有所不同。在分配可靠性指標(biāo)時(shí)，就要考慮這些環(huán)境條件的差異性，進(jìn)行合理分配。為此，引入環(huán)境因子Kj3。3.3.4標(biāo)準(zhǔn)化因素大量采用成熟標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)備其可靠性高，而采用非標(biāo)準(zhǔn)件和新研制的不成熟的零部件多的設(shè)備，其可靠性就低。在分配時(shí)，應(yīng)降低對(duì)后者的可靠性要求。為此，引入標(biāo)準(zhǔn)件因子Kj4。3.3.5維修性因素一個(gè)分機(jī)和部件，若能周期性地進(jìn)行方便的維護(hù)，能方便有規(guī)律地進(jìn)行監(jiān)視和檢查，或者當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，能方便的排除，則分配給該分機(jī)的可靠性指標(biāo)可以低一些。如艦用火控雷達(dá)，控制臺(tái)在艙室內(nèi)，維護(hù)與修理較為方便，而天線饋線與收發(fā)機(jī)柜在桅桿的穩(wěn)定球體內(nèi)，平時(shí)維護(hù)修理不方便，而作戰(zhàn)時(shí)又不允許上去修理，因而分配給天線饋線與收發(fā)機(jī)柜的可靠性指標(biāo)要高些。同時(shí)還要考慮有無(wú)故障自動(dòng)檢測(cè)電路。為此，在分配時(shí)引入維修因子Kj5。3.3.6元器件質(zhì)量因素在進(jìn)行可靠性分配時(shí)，要了解各分系統(tǒng)（或分機(jī)）所采用的元器件質(zhì)量水平，有的分機(jī)不得不采用較多的可靠性水平低的元器件，對(duì)其提出過(guò)高的可靠性要求是不合理的，因而分配其可靠性指標(biāo)要低些。像發(fā)射機(jī)采用了許多大功率元器件，如磁控管、電子管、速調(diào)管等，其可靠性水平必然較低。為此，在分配時(shí)引入元器件質(zhì)量因子此6。在可靠性指標(biāo)分配時(shí)，不僅上述因素要加以考慮，根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)和情況，可能還有其它因素要考慮，例如信號(hào)質(zhì)量因素，干擾因素等。在分配時(shí)，對(duì)于各因子（K）的取值方法是這樣的：以某單元為標(biāo)準(zhǔn)單元，其分配加權(quán)因子Kji=1時(shí)，其它單元與標(biāo)準(zhǔn)單元相比較，根據(jù)具體情況，按照經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選取。3.3.7可靠性工程加權(quán)分配法分配公式與示例對(duì)于指數(shù)分布串聯(lián)結(jié)構(gòu)模型的系統(tǒng)，其分配公式為NnznKMTBFizl^MTBF式中MTBFj--第j個(gè)分機(jī)（或部件）平均故障間隔時(shí)間MTBFs--整機(jī)（或系統(tǒng)）平均故障間隔時(shí)間Kji--第j個(gè)分機(jī)第i個(gè)分配加權(quán)因子。示例1;某艦載綜合火控雷達(dá)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)加權(quán)分配，分配給予搜索雷達(dá)可靠性指標(biāo)（MTBF）為40h。該搜索雷達(dá)由電源、發(fā)射、接收、顯示、天饋及伺服6個(gè)分機(jī)所組成，進(jìn)行加權(quán)分配。分配中，以電源為標(biāo)準(zhǔn)單元，其各項(xiàng)分配加權(quán)因子取為1,其它與電源分機(jī)比較，取值如表3.1所示。按可靠性指標(biāo)分配公式分配結(jié)果MTBF=11.435-1X40457(h)MTBF=11.435-1.125X40"407(h)MTBF=11.435-4.8X40"95(h)MTBF=11.435-3.6X40"127(h)MTBF=11.435-0.16X40"2859(h)MTBF=11.435-0.75X40"610(h)表3.1搜索雷達(dá)各分機(jī)分配加權(quán)因子取值表示例2：某移動(dòng)通訊BTS系統(tǒng)，其固有可靠性指標(biāo)MTBF=330?,該系統(tǒng)由電源及分配、時(shí)鐘、通信控制及電源、射頻接口、TCM、FDM、單扇區(qū)射頻子系統(tǒng)及CDSV等8個(gè)單元所組成，現(xiàn)用可靠性工程加權(quán)分配法進(jìn)行分配。分配中以CDSV為標(biāo)準(zhǔn)單元，表3.2某移動(dòng)通信BTS系統(tǒng)加權(quán)因子取值表、單元因子CDSU電源及分配時(shí)鐘通訊控制及電源射頻接口TCMFDM單扇區(qū)射頻子系統(tǒng)重要因子11111111復(fù)雜因子11.521.52221.5環(huán)境因子11.5111.51.51.51.5標(biāo)準(zhǔn)化因子11211.5221.5維修性因子11.5211.51.511.5兀器件所里因子11.5111.5111.5Vj=口K『i#15.181.510.2967.6NK=Z48.5

K八jkj/九-第J分機(jī)失效率1—jjMTBFj1J=1■-系統(tǒng)失效率MTBF九-第J分機(jī)失效率1—jjMTBFj1SMTTR-系統(tǒng)的平均維修時(shí)間S按分配公式分配結(jié)果：CDSU:MTBF=48.5/1X3300=160056電源及分配：MTBF=48.5/5.1X3300=31383h時(shí)鐘；MTBF=48.5/8X3300=20010h通訊控制及電源：MTBF=48.5/1.5X3300=106700h射頻接口：MTBF=48.5/10.2X3300=15692hTCM:MTBF=48.5/9X3300=17784hFDM:MTBF=48.5/6X3300=26675h單扇區(qū)射頻子系統(tǒng)；MTBF=48.5/7.6X3300=21060h維修性工程加權(quán)分配法維修性工程加權(quán)分配法就像可靠性工程加權(quán)分配法一樣，考慮到影響維修性指標(biāo)諸因素進(jìn)行加權(quán)分配，其影響因素詳見(jiàn)第一章1.5節(jié)中所述。維修性工程加權(quán)分配法分配公式公式：MTTF=KJ/KMTTFS式中：MTT分配給第J分機(jī)（或單元）的平均維修時(shí)間。K--第J分機(jī)總的加權(quán)因子K=g+七+Kj3+Kj4Kj1模塊化設(shè)計(jì)程度加權(quán)因子。k2故障檢測(cè)方式加權(quán)因子。K3--可接近性加權(quán)因子。K4-—可更換性加權(quán)因子。維修性工程加權(quán)分配示例舉例：某艦載綜合火控雷達(dá)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)加權(quán)分配，要求搜索雷達(dá)的MTTR=0.5h。搜索雷達(dá)由發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、伺服系統(tǒng)、顯示分機(jī)、電源分機(jī)和天饋系統(tǒng)所組成，通過(guò)可靠性指標(biāo)分配，已知各分機(jī)失效率求各分機(jī)平均故障修復(fù)時(shí)間MTTR值。入j(入j=1/MTBFj),第一步：按照表3.3-表3.6,求出各分機(jī)加權(quán)因子Kj（K=K|+K2+《+剛）第二步：求出各分機(jī)入jKj的，進(jìn)而求出KPk='Pjkj/i=1第三步：根據(jù)分配公式，便可求出各分機(jī)的MTTRj;值MTTRj=Kj/KMTTRs第四步：驗(yàn)證，根據(jù)下面公式進(jìn)行驗(yàn)證：MTTRs八?[MTTRi/Ri-1二、’P-jMTTRj/.j—i驗(yàn)證分配后的指標(biāo)是否能滿足整機(jī)要求。MTBF發(fā)-^407二2.4610(1/h)■發(fā)?K發(fā)=2.4610(1/h)pkj=1二193.5610/25.5110=7.59MTTR0.5=0.66(h)7.59以發(fā)射機(jī)為例(其余類同)經(jīng)計(jì)算分配結(jié)果見(jiàn)表3.7（K發(fā)=10）p（'及:二:七見(jiàn)表

j上3.6)因子程度Kji備注全模塊設(shè)計(jì)0設(shè)備中所有電路以完整功能單兀構(gòu)成模塊大部分模塊設(shè)計(jì)1設(shè)備中，大部分電路以完整功能單兀構(gòu)成模塊小部分模塊設(shè)計(jì)2設(shè)備中，小部分電路以完整功能單兀構(gòu)成模塊無(wú)模塊設(shè)計(jì)4分立散裝表3.3模塊設(shè)計(jì)程度加權(quán)因子Kj1表3.4故障檢測(cè)方式加權(quán)因子0因子方式KJ2備注自動(dòng)0用計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)檢測(cè)年動(dòng)2人工控制的數(shù)字電路（包括檢測(cè)點(diǎn)選擇開(kāi)關(guān)/表頭組合等）人工4用輕便儀表手動(dòng)測(cè)量電路測(cè)試點(diǎn)表3.5可接近性加權(quán)因子金因子接近性KJ3備注容易0有通道。組合抽拉翻轉(zhuǎn)。手、工具、儀表容易接近故障部位—般1有門，單層蓋板，罩子等易打開(kāi)困難2需拆開(kāi)多于層的遮蓋物十分困難4需大拆，大動(dòng)表3.6故障檢測(cè)方式加權(quán)因子匕更換性KJ4備注容易0輕便，可快速拆裝，快速鎖緊，插拔更換—般1用備用工具拆裝，較方便困難2較笨重，裝拆不方便，一人干很困難十分困難4需大動(dòng)，很重，需專用機(jī)械協(xié)助搬動(dòng)表3.7搜索雷達(dá)各分機(jī)分配結(jié)果'項(xiàng)目入j(10-3/h)kj入jkj(10-3/h)MIIR(h)入jMTTR10-3發(fā)射2.461024.60.661.62接收118880.535.83伺服1.64101640.661.08顯示7.87647.220.403.15電源2.19613.140.400.88天饋0.35124.20.790.28總計(jì)25.51193.5612.84進(jìn)行可靠性與維修性指標(biāo)分配在工程實(shí)施上應(yīng)注意事項(xiàng)3.5.1可靠性與維修性指標(biāo)分