可靠性分配的原则
可靠性工程5-6可靠性分配-yjg
Example (Continued)
（2）计算各单元的失效率i 与系统预计的总失效率 之比 i
1
1
0.005 0.01
0.5
2
2
0.003 0.01
0.3
3
3
0.002 0.01
0.2
（3）计算各单元分配的可靠度,所要求的系统可靠度R* 0.98
对于处于恶劣环境条件下工作的产品，应分配较低的 可靠性指标。因为恶劣的环境会增加产品的故障率。
对于需要长期工作的产品，分配较低的可靠性指标。 因为产品的可靠性随着工作时间的增加而降低。
对于重要度高的产品，应分配较高的可靠性指标。因 为重要度高的产品一旦发生故障将会影响人身安全或 重要任务的完成。
系统可靠性等分配法
效）的数目ni ，i 1,2,n ，与系统中重要零、部件的总数 N
之比
Ki
ni N
重要度：指某个单元发生故障时对系统可靠性的影响程度，
用第i个单元故障引起的系统故障次数比单元故障总数表示：
Wi
Ns ri
AGREE分配法
考虑复杂度和重要度后，单元失效率与系统失效率的 比值可用下式表示： i ni 1 Ki
R1 48 e1t e0.00007*48 0.9966
R2 48 e2t e0.00014*48 0.99322 R3 10 e3t e0.0015*10 0.98498 R4 12 e4t e0.00167*12 0.98016
解：（1）由各单元的预计失效率可计算出系统的预计失效率为
1 2 3 0.005 0.003 0.002 0.01 h 1
可靠性预计和分配的作用原理及预期效益
可靠性预计和分配的作用原理及预期效益为促进电子信息产业的发展，从根本上提高我国电子产品的整体可靠性水平，增强国际竞争力，务必开展与国防建设、国计民生密切相关的电子产品在方案论证、设计阶段的可靠性预计与分配工作。
其作用原理及预期效果体现在以下几个方面：一、可靠性预计、分配是产品可靠性指标得以实现的基本保证开展可靠性预计和分配工作，是确保设计、生产具备规定可靠性指标产品的指导性和基础性工作。
首先将产品可靠性指标自上而下逐级地分配到产品的各个层次，借此落实相应层次的可靠性要求，并使整个与各部分之间的可靠性相互协调。
尽量做到既避免出现薄弱环节又避免局部“质量过剩”而带来浪费。
可靠性预计则是自下到上地预计产品各层次的可靠性参数，判断各层次设计是否满足分配的可靠性指标。
只有各层次的可靠性分别达到分配的要求，才能保证产品可靠性指标得以实现。
对未达到分配指标要求的设计，则能发现其可靠性薄弱环节、设计上的隐患及提供选择纠正措施的指南，并依此改进设计直到满足指标要求为止。
二、可靠性预计是提高电子信息产品行业质量与可靠性水平，增强国际竞争力的需要显然，借助可靠性预计技术标明产品可靠性指标，将有利于创立名牌和增强国际竞争力。
不言而喻，用户不光需要物美价廉的产品，而且更要求产品安全可靠、经久耐用。
因此，产品标明可靠性指标则好让用户选购放心、使用安心。
八十年代以来，我国在电视机行业规定了创优的可靠性指标，它对促进电视机质量的提高和开拓市场方面成效卓著。
然而，对于贵重而复杂的设备或有很高可靠性指标要求的产品，由于技术、费用成本及时间方面的限制，则不可能像电视机那样可通过统计试验来验证其可靠性指标。
对此，必须尽早借助可靠性预计和分配技术，在产品设计阶段“设计进”规定的可靠性指标。
即必须通过开展可靠性预计和分配工作尽早来落实产品的可靠性指标，而不是靠产品既成之后的抽样统计试验结果。
出于市场竞争的需要，先进国家产品多标有可靠性指标，如美国的通信类设备都标明其可靠性指标，但此指标绝大多数不是试验结果，而是可靠性预计结果或现场统计结果。
系统可靠性分配
系统可靠性分配一、概述系统可靠性分配是系统可靠性设计的主要内容之一。
它是根据一定的原则和方法，将系统可靠性指标自上而下逐级分配到下属各级产品的过程，也是人力、物力、财力合理试用的过程。
可靠性指标分配的目的在于将可靠性指标层层落实，使各级设计者明确自己的目标以便采取响应的措施，将可靠性设计进去。
对可靠性指标进行合理分配必须吃透两头：一头是对全局深刻了解，另一头是充分了解各个局部的特点。
了解全局主要包括：用户对可靠性的目前要求及潜在要求，与可靠性相关的各种约束条件，例如性能要求、尺寸、重量、进度、成本、维修要求等。
了解局部主要包括：下属产品技术难度，所含新技术比例；目前能达到的可靠性水平；提高可靠性的必要性及可能性；局部在全局的地位，是否是薄弱环节等。
可靠性分配与可靠性预计之间可以起到相辅相成的作用。
建立在可靠性预计基础上的分配将会使这种分配更加合理。
因此，在可靠性分配前，硬首先做好可靠性预计工作。
可靠性分配应尽早进行才有意义，一般适用于方案论证阶段及设计阶段早期。
需要说明的是，在进行可靠性指标分配时，由于许多情况还不明朗，可供使用的信息有限，很难做到一次分配到位。
因而需要进行调整或再分配，即是说，可靠性分配是一个渐进、反复的过程。
二、可靠性分配的准则要是可靠性分配做到合理，必须一方面满足系统的可靠性指标要求和约束条件要求；另一方面要具有可行性。
为此，需遵循以下准则：⑴危害度愈高，可靠性分配值愈高；⑵无约束条件时，可靠性的分配值允许较高；⑶复杂程度高，可靠性的分配值应适当降低；⑷技术难度大，可靠性的分配值应适当降低；⑸不成熟产品，可靠性的分配值应适当降低；⑹恶劣环境条件工作的产品，可靠性的分配值应适当降低；⑺工作时间长的产品，可靠性的分配值应适当降低。
以上准则是从不同的角度，逐一陈述的，即只考虑了但因素。
实际分配中，系统所属产品往往是多因素的，在运用以上准则时要注意综合权衡。
三、可靠性分配方法的分类按可靠性的模型分，可分为基本可靠性分配和任务可靠性分配。
现代设计理论之可靠性分配方法简介
可靠性分配方法(一)等分配法（无约束分配法）等分配法（Equal Apportionment Technique ）是对全部的单元分配以相同的可靠度的方法。
按照系统结构和复杂程度，可分为串联系统可靠度分配、并联系统可靠度分配、串并联系统可靠度分配等。
（1）串联系统可靠度分配当系统中n 个单元具有近似的复杂程度、重要性以及制造成本时，则可用等分配法分配系统各单元的可靠度。
这种分配法的另一出发点考虑到串联系统的可靠性往往取决于系统中最弱的单元。
当系统的可靠度为s R ，而各分配单元的可靠度为i R 时因此单元的可靠度i R 为（2）并联系统可靠度分配当系统的可靠度指标要求很高（例如Rs>0.99）而选用已有的单元又不能满足要求时，则可选用n 个相同单元的并联系统，这时单元的可靠度远远大于系统的可靠度。
当系统的可靠度为s R ，而各分配单元的可靠度为i R因此单元的可靠度i R 为（3）串并联系统可靠度分配先将串并联系统化简为“等效串联系统”和“等效单元”，再给同级等效单元分配以相同的可靠度。
优缺点：等分配法适用于方案论证与方案设计阶段，主要优点是计算简单，应用方便。
主要缺点是未考虑各分系统的实际差别。
（二）按相对失效率和相对失效概率分配（无约束分配法）相对失效率法和相对失效概率法统称为“比例分配法”。
相对失效率法是使系统中各单元容许失效率正比于该单元的预计失效率值，并根据这一原则来分配系统中各单元的可靠度。
此法适用于失效率为常数的串联系统。
对于冗余系统，可将他们化简为串联系统候再按此法进行。
相对失效概率法是根据使系统中各单nini i s R R R ==∏=11/ 1,2,,ni s R R i n==（）11ns i R R =--（）1/11,1,2,,ni s R R i n=--=（）元的容许失效概率正比于该单元的预计失效概率的原则来分配系统中各单元的可靠度。
重要度是指用一个定量的指标来表示各设备的故障对系统故障的影响，按重要度考虑的分配方法的实质即是：某个设备的平均故障间隔时间（可靠性指标）应该与该设备的重要度成正比。
第四章 可靠性的预计与分配
36
可靠性分配
1 [ Rs (T )] ，i 1,2, Ri ( t i ) 1 分配给各单元的可靠度为： Ei
Ni N
1 0.96 R1 ( 48) 1 0.9966 1 20
故分配结果合格。
31
可靠性分配
（3）AGREE分配法 单元或子系统的复杂度定义为：单元中所含 的重要零件、组件的数目Ni与系统中重要零 件、组件的总数N之比，即第i个单元的复杂度 为：
Ni Ni N Ni i 1,2,
32
可靠性分配
单元或子系统的重要度定义为：该单元的失 效而引起系统失效的概率。按照AGREE分配 法，系统中第i个单元分配的失效率λi和分配 的可靠度Ri(t)分别为：
因为Rsy=0.747，小于系统要求的可靠度 Rsq=0.9，所以系统各组成单元的可靠性需要再 分配。为保证一次分配成功，取Rsq=0.91。 （2）求各单元的可靠度分配值
27
可靠性分配
q sy 1 Rsy 1 0.747 0.253 q sq 1 Rsq 1 0.91 0.09 q Ay 1 RAy 1 0.9 0.1 q By 1 RBy 1 0.92 0.08 qCy 1 RCy 1 0.94 0.06 q Dy 1 RDy 1 0.96 0.04
（2）对于技术上不够成熟的产品，分配较低 的可靠性指标，缩短研制时间，降低研制费 用。 （3）对于处于恶劣环境条件下工作的产品， 产品的失效率会增加，应分配较低的可靠性指 标。 （4）由于产品的可靠性随工作时间的增加而 降低，对于需要长期工作的产品，分配较低的 可靠性指标。
16
可靠性分配
（5）对于重要度高的产品，一旦发生故障， 对整个系统影响很大，应分配较高的可靠性指 标。 3 无约束条件的可靠性分配法 （1）等分配法 （2）利用预计值的分配法 （3）AGREE分配法
可靠度的分配---讲义
2015/9/5
17
4.4AGREE分配法
AGREE法是美国电子设备可靠性顾问团提 出的，因为考虑了系统的各单元或各子系统的
复杂度、重要度、工作时间以及它们与各系统
之间的失效关系，故又称为按单元的复杂度及 重要度的分配法。 要求：各单元工作期间的失效率为一常数，且为 互相独立的串联系统。
2015/9/5 18
（或元件）的方法。
(1)串联系统
(2)并联系统
Ri R i 1, 2, , n
1 n
1 n
Ri 1 (1 R) i 1, 2, , n
2015/9/5
12
(3)混联系统
先将混联系统简化为等效的串联系统和等效单元，
再给同级等效单元分配可靠度。
35
4.7.2 最小费用的备件最优分配
2015/9/5
36
2015/9/5
37
2015/9/5
38
2015/9/5
39
4.8 两类失效部件组成的系统
背景：
继电器（relay）：开路失效；短路失效
弹头的引信装置：引信提前失效；引信延迟失
效
自动控制设备：控制设备不起作用；指示错误
以上系统中，减少部件数可减少其中一类
2015/9/5
5
可靠性预计与分配
预计是根据系统的元件、 部件和分系统的可靠性 来推测系统的可靠性。 分配是把系统规定
的可靠性指标分给分系
统、部件及元件，使整 体和部分协调一致。
是一个局部到整体、由 小到大、由下到上的过 程，是一种综合的过程。
是一个由整体到局
部、由大到小、由上到 下的过程，是一种分解 的过程。
(优选)第三节可靠性分配
Ri (ti ) eiti 1 iti
部件Ai重要度为i
则系统分配给Ai的可靠度 Ri* (ti ) Ri*(ti ) eiiti 1 iiti ,t 1,2,, m
注意： Ri* (ti ) eiiti
1、等同分配法：按部件个数等分(权重相
等)系统可靠度的方法。
串联系统 若系统由n个部件串联组成，可靠度相同， 系统规定的可靠度为 R，第 I个部件的可靠 度为Ri.
R1
R2
R3
……
Rn
n
由R＝ Ri 得 i1
Ri n R
并联系统
n
RLL1
R 1 1 Ri (t) i1
RLL2
分配到各元件得可靠度为
LL
1
Ri 1 1 Rn
LRLn
优点：简单，快捷，方便;
缺点：未考虑元件已有的预计值（及再分配问题）;未考
虑各单元的重要度，复杂程度；
适用条件：元件可靠度、复杂程度大致相同预计值
串并联分配?
等同分配法结束
二、可靠性分配的方法
2、阿林斯分配法 （比例分配法、相对失效率法） 分配前提：已知元件的失效率，进行分配 分配原则：分配给每个部件的失效率正比于预
（优选）第三节可靠性分配
第三节 可靠性分配
一、前言
定义：将系统规定的可靠性指标合理地分配给组 成系统的各部件；
目的：
落实系统可靠性指标； 落实对各部件（或分系统）合理地可靠性要求； 通过分配，暴露系统的薄弱环节，为改进设计提供依
据。 促使设计者全面考虑，以期获得合理设计。
特点：反复进行，直至满意。
系统可靠性设计总结
上下限法用于系统很复杂的情况，甚至由于考虑单元并不独立等原因不易建立可靠性预计的数学模型，就可用本方法预计得到相当准确的预计值。对不太复杂的系统使用上下限法能比精确的数学模型法较快地求得预计值。本方法在绘得可靠性逻辑框图后，先考虑最简化的情况，再逐步复杂化，逐次算得系统可靠度的上限和下限，并在这上下限间取系统可靠度的预计值。
蒙特卡洛模拟法的概念和求解方法
二、蒙特卡洛模拟法求解步骤: 3)根据概率模型的特点和随机变量的分布特性，设计和选取合适的抽样方法，并对每个随机变量进行抽样（包括直接抽样、分层抽样、相关抽样、重要抽样等）。 4)按照所建立的模型进行仿真试验、计算，求出问题的随机解。 5)统计分析模拟试验结果，给出问题的概率解以及解的精度估计。
5)（冷）储备系统可靠性
冷储备系统可靠性(相同部件情况)：n个完全相同部件的冷贮备系统,(待机贮备系统),转换开关s为理想开关Rs=1,只要一个部件正常,则系统正常。
若各单元的失效率相同，
则储备系统的可靠度：
当n=2时：
注意：
1）并联系统和表决系统为工作冗余，即热储备；而储备系统为非工作冗余，叫冷储备。 2）应用——飞机起落架收放系统: 液压、气压、机械应急释放装置 3）平均寿命：（n=2) 并联系.2数学模型法
2.3上下限法
2.1设计初期的 概率预计法
1)设计初期的概略预计法
设计初期的预计，虽然没有足够的数据，但对可靠性研究、方案的比较等均起着重要的作用，缺乏数据的情况可以用相类似产品的数据，或由一批有经验人员按该产品复杂程度与已知可靠性的产品类比评分给定。对于同类产品，有时利用经验公式的所谓快速预计法。这些经验公式是统计与可靠性有关的主要设计参数及性能参数，通过回归分析得出的其基本模型.
工程中如何贯彻和执行可靠性分配原则
部件可修复性及减少维修内容、降低维修技能要求等；综合性变量中需考虑的因素可以
根据工程需要进行删减或增加，考虑因素确定 后，对每一个因素进行评分。评分结果应该具 有一定的收敛性，方可采纳。 ３．３ 可靠性指标分配结果的处理
f
* s
——对系统设计的综合约束条件，包括费用、重量、体积、功耗等因素，所以
它是一个相量函数关系；
Ri ——第 ｉ 个单元的可靠性指标。
分配后，如果不能满足式（１）、（２），应重新分配可靠性指标，或者协调系统可靠性指标，
或者协调综合约束条件。 ３．２ 可靠性指标分配过程
在工程中，因为往往缺乏有效的数据支持，所以根据可靠性分配原则，采用评分法
为主线进行分配可靠性指标。根据所提出的可靠性分配原则确定分配后的指标为：
Ri = fi (Rs , Ci , R1i , Ei , Si , Wi , M i ,L, Fi ,L) （３）
式中： Ri ——第 ｉ 个单元的可靠性指标； Rs ——系统总指标；
Ci ——复杂性（ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ）； R1i ——成熟性（ｒｉｐｅｎｅｓｓ）； Ei ——环境因素（ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）； S i ——重要性（ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ）； Wi ——工作时间（ｗｏｒｋｉｎｇ ｈｏｕｒｓ）； M i ——维修性 （ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）； Fi ——第 ｉ 个其它约束条件加权因子（ｆａｃｔｏｒｓ）。 公式中的各变量与可靠性分配原则建立了一一对应的关系。复杂性变量Ci 大小遵循复杂 的系统或产品分配较低的可靠性指标；成熟性变量 R1i 大小遵循技术上不成熟的产品分配 较低可靠性指标；环境因素变量 Ei 大小遵循工作环境恶劣的产品分配较低的可靠性指标； 重要性变量S i 大小遵循功能重要的产品分配较高的可靠性指标；工作时间变量Wi 大小遵 循工作时间长的产品分配较低的可靠性指标；维修性变量M i 大小遵循不易维修、更换的 产品分配较高的可靠性指标；其它约束条件的加权因子Fi 大小体现了可靠性分配的综合 权衡的过程。在上述变量中，复杂性变量Ci 、成熟性变量 R1i 、环境因素变量 Ei 、重要 性变量S i 、维修性变量M i 、其它约束条件的加权因子Fi 等具有一定的综合性。工作时 间变量Wi 可以根据系统或产品的任务要求具体确定。综合性的变量在分配时需要具体的
可靠性分配方法的发展
• 黄洪钟教授提出“串联系统可靠性的优化分配受到很多因素的影 响，本质上是一个模糊优化问题”
• 90年代末，随着计算机的普及和计算能力的提高，对于这些基本 方法，如agree法，加权因子法，评分分配法等人们也相继提出了 一些改进的方案，使它们的工程实用性有了极大的提高。 • 神经网络和遗传算法的兴起。 • 学者们提出了更有针对性的方法，这类的分配方法虽然适用范围 减小了，但求解精度却增加了。张科施就专为飞机顶层的设计提 出一种新的设计指标最优分配方法一协同分配法。利用可靠性分
航空发动机的模糊的可靠性分配
某型航空发动机的工作系统是由控制、润滑、其寿命均可认为服从指数分布，
分配给该发动机工作系统的可靠度度= 0.906（工作时间为200h），
现用上述方法将其分配给各个分系统。
1.建立因素集和因素子集。
由于对航空发动机研究比较成熟，认识也很深入根据大量可信的数据，可以从设计
第二篇论文的思路：
1、用模糊的可靠性分配法对发动机进行可靠度分配。 2、用层次可靠性分配法对发动机进行可靠度分配。 3、建立了费用函数，对模糊分配法和层次分配法的分配结果做了 比较。
可靠性分配通常应遵循的基本原则
1将可靠性指标分配给各个分系统，并不是平均分配的，要根据各个分系统 的复杂性、重要性等因素进行权衡。 2对比较复杂的分系统，分配的指标应低一点，因为复杂度愈高，要实现高 可靠度就愈困难。 3对工作环境恶劣的分系统或分机，分配的指标应低一点。 4对系统的关键部件，分配的指标应高一些，以保证系统能比较可靠地工作。 5对于在现场使用中便于维修或人工补救的分系统或部件，分配的指标可以 低一些。因为万一失效了，能在较短的时间内恢复工作能力，或采取补救 措施，不会影响使用。 6根据实践经验，对改进潜力大的分系统或部件，分配的指标可以高一点。 7对技术成熟的分系统，能实现较高的可靠性，或预期投入使用时可靠性有 把握增长到较高水平，则可分配较高的可靠度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
可靠性分配的原则
通常分配应考虑下列原则：
（1）技术水平。
对技术成熟的单元，能够保证实现较高的可靠性，或预期投入使用时可靠性可有把握地增长到较高水平，则可分配给较高的可靠度。
（2）复杂程度。
对较简单的单元，组成该单元零部件数量少，组装容易保证质量或故障后易于修复，则可分配给较高的可靠度。
（3）重要程度。
对重要的单元，该单元失效将产生严重的后果，或该单元失效常会导致全系统失效，则应分配给较高的可靠度。
（4）任务情况。
对整个任务时间内均需连续工作以及工作条件严酷，难以保证很高可靠性的单元，则应分配给较低的可靠度。
此外，一般还要受费用、重量、尺寸等条件的约束。
总之，最终都是力求以最小的代价来达到系统可靠性的要求。
为了问题的简化，一般均假定各单元的故障均互相独立。
由于R=1-F，对指数分布，当F不大时，F≈λt,因此可靠性分配可按情况将系统可靠度R s分配给各i单元R i,当F s很小时可将不可靠度F s 分配给各i单元F i,或者将系统的失效率λa分配给各i单元λi。
等分配法
本方法用于设计初期，对各单元可靠性资料掌握很少，故假定各单元条件相同。
a.串联系统如图13.4-3所示
式中：Rs--系统要求的可靠度
Ri--第i单元分配得的可靠度
n--串联单元数
b.并联系统如图13.4-5所示
式中 F--系统要求的不可靠度
Fi--第i单元分配得的不可靠度
Rs--系统要求的可靠度
n--并联单元数
c.混联系统，如图13.1-21，一般可化为等效的单元，同级等效单元分配给相同的可靠度。
例如图13.4-21中的单元可先按图c，分配得。