可靠性预计
合集下载
第四章 可靠性的预计与分配
三、相对失效率法
使系统中各单元的容许实效率正比于该单元的预计失效率值，并根据这个原则来分配系统中各单元的可靠度。
可靠性设计
假设： 1、各单元串联，系统工作时间为t；
2、第i个单元的预计失效率为 ˆ i
n
3、系统的预计失效率为
ˆ
＝
s
i
i
步骤：
系统的容许失效率为 s 1、确定各单元的预计失效率
ˆ
n
Fs Fi i1
……(1)
如已知各并联单元的预计失效概率 F ˆ i ，则可取 n-1个相对关系式，即：
F2 Fˆ 2
F1 Fˆ1
F3 Fˆ 3
F1 Fˆ1
……
Fn Fˆ n
F1 Fˆ1
以上各方程与（1）联立求解可得各单
元的容许失效概率。由 单元的容许可靠度。
Ri 1Fi 求得各
例4－3：
可靠性设计
n
R s
1(1Ri
)
i1
1
R 1 ( 1 R )n i 1 ,2 ,...,n
i
s
混联系统可靠度的分配
二、再分配法
可靠性设计
已知各单元的可靠度预计值： Rˆ1,Rˆ2,...,Rˆn
则系统可靠度的预计值为：
n
Rˆ s Rˆi i1
步骤： 1、判断系统的可靠度预计值是否小于系统所
要求的可靠度指标Rs；
3.元件计数法
元器件计数预计法是根据系统内包含的元器件数量及 其可靠性水平来预计系统可靠度或MTBF的方法。 该方法适用于在方案阶段用以初步、快速估计设备可 靠性水平的方法之一。
可靠性设计
设：系统所用单元、器件的种类数为N，第i种元、器 件数量为ni，则系统的失效率为：
使系统中各单元的容许实效率正比于该单元的预计失效率值，并根据这个原则来分配系统中各单元的可靠度。
可靠性设计
假设： 1、各单元串联，系统工作时间为t；
2、第i个单元的预计失效率为 ˆ i
n
3、系统的预计失效率为
ˆ
＝
s
i
i
步骤：
系统的容许失效率为 s 1、确定各单元的预计失效率
ˆ
n
Fs Fi i1
……(1)
如已知各并联单元的预计失效概率 F ˆ i ，则可取 n-1个相对关系式，即：
F2 Fˆ 2
F1 Fˆ1
F3 Fˆ 3
F1 Fˆ1
……
Fn Fˆ n
F1 Fˆ1
以上各方程与（1）联立求解可得各单
元的容许失效概率。由 单元的容许可靠度。
Ri 1Fi 求得各
例4－3：
可靠性设计
n
R s
1(1Ri
)
i1
1
R 1 ( 1 R )n i 1 ,2 ,...,n
i
s
混联系统可靠度的分配
二、再分配法
可靠性设计
已知各单元的可靠度预计值： Rˆ1,Rˆ2,...,Rˆn
则系统可靠度的预计值为：
n
Rˆ s Rˆi i1
步骤： 1、判断系统的可靠度预计值是否小于系统所
要求的可靠度指标Rs；
3.元件计数法
元器件计数预计法是根据系统内包含的元器件数量及 其可靠性水平来预计系统可靠度或MTBF的方法。 该方法适用于在方案阶段用以初步、快速估计设备可 靠性水平的方法之一。
可靠性设计
设：系统所用单元、器件的种类数为N，第i种元、器 件数量为ni，则系统的失效率为：
可靠性预计
λso——相似设备的失效率；
Mo——相似设备的MTBF值
Nn——（新）设计方案的（估计）有源器件数；
λsp——（新）设计方案的失效率（预计值）；
MTBFsp——（新）设计方案的MTBF（预计值）。
②相似电路法
相似电路法是利用已了解的电路的可靠性数据来推断新设计方案产品的可靠性方法。此种方法应用在方案设计阶段。
将上述一步至七步的检索和计算用表格形式列在表7—7中，便于学习和对照。
（ii）电源变压器
第一步检索“目次”感性元件在P163～173。
第二步查P.164变压器的工作失效率λp
λp＝λbπEπθπA
第三步查P.166表5，1，7，1—3πE＝1。
第四步查P.167表5，1，7，1——7选择绝缘等级A，额定温度为105℃。因为变压器的温升△T设计小于60℃，加上工作环境温度T＝40℃，T+△T＝100℃<105℃，选择合理查得札λb＝0.078。
数量N
基本失效率（λb）
π系数
工作失效率λp
（10-6/h）
备注
πE
πθ
πA
πS2
πr
πC
πR
πK
πTAPS
πCV
1
硅整流桥
（2CP24）
4
0.145
1.7
1
0.65
0.6409
T＝40℃
S＝0.5
2
工功率晶体管（3DA18C）
1
0.244
2
1
1
1.2
2.5
1
1.4640
T＝40℃
S＝0.5
3
中小功率晶体管（3DG4C）
第三步T＝50℃，S＝0.4时，查表5.1.4.2－5，查得λb＝0.009（10-6/h）。
Mo——相似设备的MTBF值
Nn——（新）设计方案的（估计）有源器件数；
λsp——（新）设计方案的失效率（预计值）；
MTBFsp——（新）设计方案的MTBF（预计值）。
②相似电路法
相似电路法是利用已了解的电路的可靠性数据来推断新设计方案产品的可靠性方法。此种方法应用在方案设计阶段。
将上述一步至七步的检索和计算用表格形式列在表7—7中，便于学习和对照。
（ii）电源变压器
第一步检索“目次”感性元件在P163～173。
第二步查P.164变压器的工作失效率λp
λp＝λbπEπθπA
第三步查P.166表5，1，7，1—3πE＝1。
第四步查P.167表5，1，7，1——7选择绝缘等级A，额定温度为105℃。因为变压器的温升△T设计小于60℃，加上工作环境温度T＝40℃，T+△T＝100℃<105℃，选择合理查得札λb＝0.078。
数量N
基本失效率（λb）
π系数
工作失效率λp
（10-6/h）
备注
πE
πθ
πA
πS2
πr
πC
πR
πK
πTAPS
πCV
1
硅整流桥
（2CP24）
4
0.145
1.7
1
0.65
0.6409
T＝40℃
S＝0.5
2
工功率晶体管（3DA18C）
1
0.244
2
1
1
1.2
2.5
1
1.4640
T＝40℃
S＝0.5
3
中小功率晶体管（3DG4C）
第三步T＝50℃，S＝0.4时，查表5.1.4.2－5，查得λb＝0.009（10-6/h）。
可靠性预计复杂度计算公式
可靠性预计复杂度计算公式在工程领域中，可靠性是一个非常重要的指标，特别是在设计和制造过程中。
可靠性预计复杂度计算公式是用来评估系统或设备的可靠性的一种方法。
通过这个公式，工程师和设计师可以预测系统或设备在特定工作条件下的可靠性水平，从而为产品的设计和制造提供参考依据。
可靠性预计复杂度计算公式通常由一系列参数和变量组成，这些参数和变量可以包括系统的工作时间、故障率、维修时间、维修成本等。
通过对这些参数和变量进行分析和计算，可以得到系统或设备的可靠性水平。
一般来说，可靠性预计复杂度计算公式可以分为两种类型，定量方法和定性方法。
定量方法是通过对系统或设备的参数和变量进行定量分析和计算，得出可靠性水平的具体数值。
而定性方法则是通过对系统或设备的特性和工作条件进行定性分析，得出可靠性水平的相对评估。
在实际工程中，可靠性预计复杂度计算公式可以根据具体的系统或设备的特点和工作条件进行调整和优化。
不同的系统或设备可能需要不同的参数和变量来进行计算，因此工程师和设计师需要根据实际情况来选择合适的计算公式。
在进行可靠性预计复杂度计算时，工程师和设计师需要注意以下几点：1. 确定系统或设备的工作条件和特性。
这包括系统或设备的工作环境、工作负荷、工作时间等。
这些因素将直接影响到可靠性水平的计算。
2. 确定系统或设备的参数和变量。
这些参数和变量可以包括故障率、维修时间、维修成本等。
通过对这些参数和变量进行分析和计算，可以得出可靠性水平的预估值。
3. 选择合适的计算方法。
根据系统或设备的特点和工作条件，选择合适的计算方法进行可靠性预计复杂度计算。
定量方法和定性方法都有各自的优缺点，工程师和设计师需要根据实际情况进行选择。
4. 进行计算和分析。
通过对系统或设备的参数和变量进行计算和分析，得出可靠性水平的预估值。
这将为产品的设计和制造提供重要的参考依据。
总之，可靠性预计复杂度计算公式是评估系统或设备可靠性的重要方法之一。
通过对系统或设备的参数和变量进行分析和计算，可以得出可靠性水平的预估值，为产品的设计和制造提供重要的参考依据。
最新6_可靠性预计
MTBFG： 年月 日 审核者：
12
元件计数法举例
[例]某电子设备由4个调整二极管、2个合成电阻器、4个云 母电容器组成，所有器件都是国产的，质量等级都是B1。 设备的工作环境为战斗机座舱。计算该设备的基本可靠性。 计算步骤： （1）国产器件，使用GJB/Z 299B-98； （2）确定设备的工作环境类别：AIF； （3）确定元器件的种类：调整二极管、合成电阻器、 云母电容器； （4）确定元器件的质量等级，全部为B1；
12.02.2021
Reliability Prediction
返回
15
应力分析法
➢ 应力分析法
– 应力分析法用于电子元器件故障率预计，是对某种电子元器件 在实验室的标准应力与环境条件下，得出该种元器件 的“基本
故障”。在预计电子元器件工作故障率时，应用元器件的质量 等级，应力水平、环境条件等因素对基本故障进行修正而预计 得元器件的工作故障率。 不同的元器件有不同的计算故障率模型，如下式是晶体管和
二极管的失效计算模型：
P b ( E Q R A S2 c )
式中 P ——元器件工作故障率(1/ h )；
b ——元器件基本故障率(1/ h )；
E ——环境系数； Q ——质量系数；
A ——应用系数； R ——电流额定值系数；
S2 ——电压应力系数； c ——配置系数。
12.02.2021
– 其计算步骤是：先计算设备中各种型号和各种类型的元器件数目， 然后再乘以相应型号或相应类型元器件的基本故障率，最后把各乘
积累加起来，即可得到部件、系统的故障率。
计算公式：
式中：
P=GQN
P—某类元器件预计的工作故障率 G—该类元器件的通用故障率 Q—该类元器件的质量等级系数 N—该类元器件的总数
可靠性预计
产品研制各阶段的可靠性预计类型及其作用达到 的可靠性水平；评 估总体方案的可行 性 判断设计是否满足 可靠性指标； 优选设计方案； 可靠性分配与元器 件选择。
研制阶段早期
初步预计
元器件计数法
研制阶段中后期
详细预计
元器件应力分析法 发现薄弱环节，发 现高失效率单元和 过应力的元器件； 可靠性设计评审； 实施“设计-预计改进设计”的循环
基本可靠性和任务可靠性预计
基本可靠性预计是预估由于产品发生故障给 维修和后勤保障所增加的负担，而任务可靠 性预计是预估产品完成任务的能力。简化产 品和采用高可靠元器件既可以提高基本可靠 性又可以提高任务可靠性，但是采用冗余设 计则只能提高任务可靠性而降低基本可靠性。 这是因为冗余单元增加了产品复杂度，从而 增加维修和后勤保障及产品造价的负担，即 增加其费用、降低其基本可靠性。
可靠性预计
公杰 2015.10
可靠性预计的目的与作用
可靠性预计是产品可靠性设计从定性考虑转入 定量分析的关键，也是实施可靠性工程的基础。 可靠性预计不去追求绝对准确。实际上，采用 统一尺度预计，是为可靠性定量分析提供可比 的相对度量。从可靠性工程角度，预计的主要 目的在于检查产品研制方案和电路设计的合理 性，比较不同设计方案的可靠性水平，发现薄 弱环节，对高故障率和承受过高应力部分引起 注意，同时与可靠性分配技术结合，把规定的 可靠性指标合理地分配给各个组成部分，并为 制定研制计划、验证试验方案以及维修、后勤 保障方案提供依据。
可靠性预计
应力法 主要修正因素
质量等级
元器件质量直接影响其失效率，不同质量等级对 元器件失效率的影响程度以质量系数 来表示。从 而，元器件工作失效率模型中的 值取决于元器件 的质量等级。
应力法 主要修正因素
环境温度
元器件在某一环境类别中，有相应的通用工作环 境温度和常用工作应力。
应力法
特点
谢 谢！
Click to edit company slogan .
标准：
NSWC-98是美国海军水面作战中心于98年发布的机械产品零部件预计 标准，给出了共计28种标准件的失效率预计模型，这些模型所考虑的因 素主要包括： 载荷； 几何形状及尺寸； 材料性能； 生产情况；
机械产品可靠性分析
机械产品的组成零部件非标准化程度高，其失效统计值很分 散，造成失效数据统计困难，难以像电子产品那样进行预计， 且机械产品不同失效模式之间往往是相关的，在进行可靠性分 析时需要考虑失效模式相关性，例如转动件的磨损往往是间隙 不当造成的。
机械产品的可靠性分析往往更注重失效模式分析而并非预计。 通过对失效模式和失效机理的研究，采用改进措施，防止失效 的发生。进行失效模式分析的主要手段是FMEA/CA。
可靠性预计标准
相关标准
GJB 299B/C MIL 217-F2/Plus IEC TR62380（RDF2000） Telcordia TR/SR NSWC
按设备、系统的可靠性模型初级预计设备、系统的平均故障
间隔时间等可靠性指标。
注意事项
尽早地进行可靠性预计，当可靠性预计值未达到可靠性分配 值及早注意，采取必要措施。 在各个阶段，应反复迭代进行。在方案论证和初步设计阶段， 缺乏信息，估计值，仍提供有效反馈信息。随着进展，产品定 义进一步确定和可靠性模型的细化，应反复进行。 预计结果的相对意义比绝对值更为重要。一般地预计值与实 际值的误差在一、二倍之内可认为是正常的。找出故障薄弱环 节，改进；可靠性预计结果是方案优选、调整的重要依据。 可靠性预计值应大于成熟期的规定值。
可靠性预计和分配
18
n
Rsy Riy
i（1 1）当各构成单元旳估计失效概率很小时旳可靠性分配
n
• 因为该系统为串联络统，故有 Rsy Riy ，因为 Rsy 1 qsy ，Riy 1 qiy
，则有
i 1
n
n
n2
1 qsy 1 qiy 1 qiy q jyq ky
1 n q1否需要进行可靠性分配
Rsy RAy RBy RCy RDy 0.9 0.92 0.94 0.96 0.747
因为
Rsy 0.747
不大于系统要求具有旳可靠度 Rsq 0.9
故对系统各构成单元必须进行可靠性分配。考虑此处估计公
式为近似公式，且构成单元中有旳失效概率不够小，为确保 一次分配成功，按 Rsq 0.9进1 行分配
分配旳含义： 给定系统可靠度 Rs* 要求 f (R1, R2,..., Rn ) Rs*
16
一、串联络统可靠性旳分配
1、等分分配法：把可靠度平均分给各个单元
n
Rs Ri i1
Ri
R1/ n s
i 1,2,...n
17
1-2利用估计值旳分配法
当对某一系统进行可靠性估计后，有时发觉该系统旳可 靠度估计值Rsy不大于要求该系统应该到达可靠度值Rsq。 此时必须重新拟定各构成单元（也涉及子系统）旳可靠度， 即对各单元旳可靠度进行重新分配。
R1 R2 R3 R4 R5
解：（1）判断对该系统是否要进行可靠度分配 因为在1000h时
R R R R R R (1000) (1000) (1000) (1000) (1000) (1000)
p
不影响系统失效旳并联单元l，k旳对数
3、上下限综合计算 系统可靠度旳预测值
n
Rsy Riy
i（1 1）当各构成单元旳估计失效概率很小时旳可靠性分配
n
• 因为该系统为串联络统，故有 Rsy Riy ，因为 Rsy 1 qsy ，Riy 1 qiy
，则有
i 1
n
n
n2
1 qsy 1 qiy 1 qiy q jyq ky
1 n q1否需要进行可靠性分配
Rsy RAy RBy RCy RDy 0.9 0.92 0.94 0.96 0.747
因为
Rsy 0.747
不大于系统要求具有旳可靠度 Rsq 0.9
故对系统各构成单元必须进行可靠性分配。考虑此处估计公
式为近似公式，且构成单元中有旳失效概率不够小，为确保 一次分配成功，按 Rsq 0.9进1 行分配
分配旳含义： 给定系统可靠度 Rs* 要求 f (R1, R2,..., Rn ) Rs*
16
一、串联络统可靠性旳分配
1、等分分配法：把可靠度平均分给各个单元
n
Rs Ri i1
Ri
R1/ n s
i 1,2,...n
17
1-2利用估计值旳分配法
当对某一系统进行可靠性估计后，有时发觉该系统旳可 靠度估计值Rsy不大于要求该系统应该到达可靠度值Rsq。 此时必须重新拟定各构成单元（也涉及子系统）旳可靠度， 即对各单元旳可靠度进行重新分配。
R1 R2 R3 R4 R5
解：（1）判断对该系统是否要进行可靠度分配 因为在1000h时
R R R R R R (1000) (1000) (1000) (1000) (1000) (1000)
p
不影响系统失效旳并联单元l，k旳对数
3、上下限综合计算 系统可靠度旳预测值
4 可靠性预测和分配
例 某项设备由发射机、接收机、信息处理 与控制机、监控台监测信号源、射频分机、 天线等七部分组成，其中发射机所用的元 器件及失效率估计如下表所示。试估计发 射机的故障。
4．相似设备法
这种方法是根据与所研究的新设备相似的老设备的可靠性， 考虑到新设备在可靠性方面的特点，用比较的方法估计新 设备可靠性的方法。经验公式为
例： 系统可靠性逻辑框图如下图所示， 已知各单元的失效概率为：FA=0.0247; FB=0.0344; FC=0.062; FD=0.0488; FE=0.0979;FF=0.044; FG=0.0373; FH=0.0685;试用上下限法求系统的可靠 度，并与数学模型法的结果比较。
3．元件计数法
n
F j Fk R j Rk
n—系统中的单元总数； n1—系统中的并联单元数目； Rj，Fj—单元j，j＝1，2，…，nl，的可靠度，不可靠度； RjRk，FjFk—并联子系统中的单元对的可靠度，不可靠 度，这种单元对的两个单元同时失效时，系统仍能正 常工作； n2—上述单元对数。
(1)上限值的计算
当系统中的并联子系统可靠性很高时，可以
认为这些并联部件或冗余部分的可靠度都近 似于1，而系统失效主要是由串联单元引起的， 因此在计算系统可靠度的上限值时，只考虑 系统中的串联单元。
RU 0 R1 R2 Rm Ri
i 1
m
系统应取m=2，即 RU 0 R1R2 当系统中的并联子系统的可靠性较差时，若 只考虑串联单元则所算得的系统可靠度的上限值 会偏高，因而应当考虑并联子系统对系统可靠度 上限值的影响。但对于由3个以上的单元组成的并 联子系统，一般可认为其可靠性很高，也就不考 虑其影响。
- 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)。
某飞行器的故障率预计结果
序 号
单元名称
复杂程度
ri1
技术水平
ri 2
工作时间
ri 3
环境条件
单元故障率
i Ci i / * i (10 6 )
1 动力装置 5
6
5
5
850 0.3
85.8
2 武器
8
6
10
2
880 0.336 95.6
3 制导装置 10
10
5
5 2500 1.0 288.5
水平，选择最优方案； ❖ 在设计中，发现影响系统可靠性的主要因
素，找出薄弱环节，采取设计措施，提高 系统可靠性； ❖ 为可靠性增长试验、验证及费用核算等提 供依据； ❖ 为可靠性分配奠定基础。
可靠性预计
单元可靠性预计
➢ 相似产品法 ➢ 评分预计法 ➢ 应力分析法
系统可靠性预计
（1）相似产品法
相似产品法就是利用与该产品相似且已成熟产 品的可靠性数据来估计该产品的可靠性。成熟 产品的可靠性数据主要来源于现场统计和试验 结果。相似产品法考虑的相似因素有：
SURE
CARE
MEADE P
GalieoF TA
故障率、维修 率、不可靠度
等参数
结构与可靠性 相关参数
不可靠度、故 障率等
不可靠度、故 障率、维修率
等
可靠度、可用 度、故障率、
平均寿命
可靠性相关参 数
飞机部件及系统 航天飞机 导弹 飞机及导弹
汽车与工业部门 飞机系统
可靠性预计的目的
❖ 评价是否能够达到要求的可靠性指标； ❖ 在方案论证阶段，比较不同方案的可靠性
R发动机 0.9409 9.412106 / 9.806106 0.9303
（3）应力分析法
P b (EQRAS c )
以上参数分别为：元器件工作故障率；元器件基本 故障率；环境系数；质量系数；应用系数；电流额 定值系数；电压应力系数；配置系数。各系数是按 照元器件可靠性的应用环境类别及其参数对基本故 障率进行修正的，这些系数可以查阅GJB/Z299B （国内元器件）和MIL-HDBK-218F（国外元器件）。
8 飞行控制 8
8
5
8 2280 0.896 258.9
装置
5 机体
8
2
10
8
680 0.256 82.8
6 辅助动力 6
5
5
5
850 0.3
85.8
装置
解
新的导弹于原来的导弹十分相似，其区别 在发动机。根据经验，新型装药是成熟工 艺，加长后的药柱质量有保证，两者都不 会对发动机的可靠性带来大的影响。唯有 壁厚减薄会使课题强度下降，会使燃烧室 的可靠性下降，因而影响发动机的可靠性。 因此，可粗略地认为发动机的可靠性与壳 体强度成正比。经计算，原发动机壳体的 结构强度为9.806×106Pa，现在发动机壳 体的结构强度为9.412×106Pa，则发动机 的可靠度为：
可靠性预计
可靠性预计是在设计阶段对系统可靠性进行 定量的估计，是根据历史的产品可靠性数据、 系统的构成、系统的工作环境等因素估计组 成系统的可靠性。
（1）数据来源：GJB/Z299B（国内元器件） 和MIL-HDBK-218F（国外元器件）
（2）可靠性预计软件：
可靠性预计 软件
Relex
NESSU S
X s min{ x1, x2 ,........ xn}
串联系统的可靠度为:
Rs (t) PX s t Pmin(x1, x2 ,...,xn ) t
n
Px1 t, x2 t,...xn t Pxi t i 1
n
Ri (t) i 1
当第i个部件的故障率函数为 i ，则系统的 可靠度为:
L
C
L
C
振荡电路结构图
可靠性框图
以后均基于可靠 性框图
(1) 串联系统(Series System)
1
2
n
系统由n个部件组成，其中第i个部件的寿
命为 x，i 可靠度为 Ri Pxi t 。(i 假1,2定, , n) 随机变x1量, x2相,...互...,独xn 立，若初始时刻=0时，所 有部件都是新的，且同时工作。显然串联 系统的寿命为
❖ 产品结构及性能的相似性；
❖ 设计的相似性；
❖ 材料和制造工艺的相似性；
❖ 使用剖面（使用和环境条件）的相似形。
例题
某型号导弹射程为3500km，该导弹由战斗部、安 全自毁系统、弹体结构、控制系统和发动机组成， 各组成部分相应的可靠性指标为R战斗部=0.99， R 安全自毁系统=0.98， R弹体结构=0.99， R控制系统=0.98， R发动机=0.9409，导弹系统的可靠性指标 RS=0.8858。为了将该型号导弹射程提高的 5000km，对发动机采取了三项改进措施：采用能 量更高的装药、发动机长度增加1m、发动机壳体 壁厚由5mm减少到4.5m，试预计改进后的导弹飞 行可靠度。
（2）评分预计法
❖ 评分预计法是在可靠性数据非常缺乏的情况 下（仅可以得到个别可靠数据），通过有经 验的设计人员或专家对影响可靠性的几种因 素进行评分，对评分结果进行综合分析以获 得各单元产品之间的可靠性相对比值，再以 某一个已知可靠性数据的产品为基准，预计 其他产品的可靠性。
* 2.84.5 106 / h
光机电系统：
例题
❖ 建立电子可靠性框图 ❖ 瞄准镜可靠性框图
❖ 查表得到各元件可靠性数据
❖ 解算出系统的可靠性指标
系统可靠性预计
三 ❖ 模型 要 ❖ 算法 素 ❖ 数据
预 ❖ 可靠性框图法 计 ❖ 网络分析法 方 ❖ 故障树分析法
法 ❖ Markov状态转移
链法
第二章 可靠性框图法
❖ 可靠性框图:
一片上有25个焊点，15个金属化孔。这60
片集成电路芯片分别装在两块板上，每块板
平均有80个插件接头。设各部件服从指数分
布：集成电路芯片的故障率1为 110 7 / h ，焊点
的故障率为 2 11，0 9 金/ h 属化孔的故障率
为 3 510，9 /插h 件接头的故障率为
，求
系统4工 1作102小8 / h时的可靠度和平均无故障工作
t
tn
t
n i (u )du
(u)du
s (u )du
Rs (t) e 0
e 0 i1
e 0
1
串联系统的故障率为: n s (t) i (t) i 1
❖ 平均寿命:
MTTF
1
n
i
i 1
设计串联系统时，应当选择可靠度较高的 元件，并尽量减少串联的元件数
例题
某容错计算机由60片集成电路芯片组成，每
序 号
单元名称
复杂程度
ri1
技术水平
ri 2
工作时间
ri 3
环境条件
单元故障率
i Ci i / * i (10 6 )
1 动力装置 5
6
5
5
850 0.3
85.8
2 武器
8
6
10
2
880 0.336 95.6
3 制导装置 10
10
5
5 2500 1.0 288.5
水平，选择最优方案； ❖ 在设计中，发现影响系统可靠性的主要因
素，找出薄弱环节，采取设计措施，提高 系统可靠性； ❖ 为可靠性增长试验、验证及费用核算等提 供依据； ❖ 为可靠性分配奠定基础。
可靠性预计
单元可靠性预计
➢ 相似产品法 ➢ 评分预计法 ➢ 应力分析法
系统可靠性预计
（1）相似产品法
相似产品法就是利用与该产品相似且已成熟产 品的可靠性数据来估计该产品的可靠性。成熟 产品的可靠性数据主要来源于现场统计和试验 结果。相似产品法考虑的相似因素有：
SURE
CARE
MEADE P
GalieoF TA
故障率、维修 率、不可靠度
等参数
结构与可靠性 相关参数
不可靠度、故 障率等
不可靠度、故 障率、维修率
等
可靠度、可用 度、故障率、
平均寿命
可靠性相关参 数
飞机部件及系统 航天飞机 导弹 飞机及导弹
汽车与工业部门 飞机系统
可靠性预计的目的
❖ 评价是否能够达到要求的可靠性指标； ❖ 在方案论证阶段，比较不同方案的可靠性
R发动机 0.9409 9.412106 / 9.806106 0.9303
（3）应力分析法
P b (EQRAS c )
以上参数分别为：元器件工作故障率；元器件基本 故障率；环境系数；质量系数；应用系数；电流额 定值系数；电压应力系数；配置系数。各系数是按 照元器件可靠性的应用环境类别及其参数对基本故 障率进行修正的，这些系数可以查阅GJB/Z299B （国内元器件）和MIL-HDBK-218F（国外元器件）。
8 飞行控制 8
8
5
8 2280 0.896 258.9
装置
5 机体
8
2
10
8
680 0.256 82.8
6 辅助动力 6
5
5
5
850 0.3
85.8
装置
解
新的导弹于原来的导弹十分相似，其区别 在发动机。根据经验，新型装药是成熟工 艺，加长后的药柱质量有保证，两者都不 会对发动机的可靠性带来大的影响。唯有 壁厚减薄会使课题强度下降，会使燃烧室 的可靠性下降，因而影响发动机的可靠性。 因此，可粗略地认为发动机的可靠性与壳 体强度成正比。经计算，原发动机壳体的 结构强度为9.806×106Pa，现在发动机壳 体的结构强度为9.412×106Pa，则发动机 的可靠度为：
可靠性预计
可靠性预计是在设计阶段对系统可靠性进行 定量的估计，是根据历史的产品可靠性数据、 系统的构成、系统的工作环境等因素估计组 成系统的可靠性。
（1）数据来源：GJB/Z299B（国内元器件） 和MIL-HDBK-218F（国外元器件）
（2）可靠性预计软件：
可靠性预计 软件
Relex
NESSU S
X s min{ x1, x2 ,........ xn}
串联系统的可靠度为:
Rs (t) PX s t Pmin(x1, x2 ,...,xn ) t
n
Px1 t, x2 t,...xn t Pxi t i 1
n
Ri (t) i 1
当第i个部件的故障率函数为 i ，则系统的 可靠度为:
L
C
L
C
振荡电路结构图
可靠性框图
以后均基于可靠 性框图
(1) 串联系统(Series System)
1
2
n
系统由n个部件组成，其中第i个部件的寿
命为 x，i 可靠度为 Ri Pxi t 。(i 假1,2定, , n) 随机变x1量, x2相,...互...,独xn 立，若初始时刻=0时，所 有部件都是新的，且同时工作。显然串联 系统的寿命为
❖ 产品结构及性能的相似性；
❖ 设计的相似性；
❖ 材料和制造工艺的相似性；
❖ 使用剖面（使用和环境条件）的相似形。
例题
某型号导弹射程为3500km，该导弹由战斗部、安 全自毁系统、弹体结构、控制系统和发动机组成， 各组成部分相应的可靠性指标为R战斗部=0.99， R 安全自毁系统=0.98， R弹体结构=0.99， R控制系统=0.98， R发动机=0.9409，导弹系统的可靠性指标 RS=0.8858。为了将该型号导弹射程提高的 5000km，对发动机采取了三项改进措施：采用能 量更高的装药、发动机长度增加1m、发动机壳体 壁厚由5mm减少到4.5m，试预计改进后的导弹飞 行可靠度。
（2）评分预计法
❖ 评分预计法是在可靠性数据非常缺乏的情况 下（仅可以得到个别可靠数据），通过有经 验的设计人员或专家对影响可靠性的几种因 素进行评分，对评分结果进行综合分析以获 得各单元产品之间的可靠性相对比值，再以 某一个已知可靠性数据的产品为基准，预计 其他产品的可靠性。
* 2.84.5 106 / h
光机电系统：
例题
❖ 建立电子可靠性框图 ❖ 瞄准镜可靠性框图
❖ 查表得到各元件可靠性数据
❖ 解算出系统的可靠性指标
系统可靠性预计
三 ❖ 模型 要 ❖ 算法 素 ❖ 数据
预 ❖ 可靠性框图法 计 ❖ 网络分析法 方 ❖ 故障树分析法
法 ❖ Markov状态转移
链法
第二章 可靠性框图法
❖ 可靠性框图:
一片上有25个焊点，15个金属化孔。这60
片集成电路芯片分别装在两块板上，每块板
平均有80个插件接头。设各部件服从指数分
布：集成电路芯片的故障率1为 110 7 / h ，焊点
的故障率为 2 11，0 9 金/ h 属化孔的故障率
为 3 510，9 /插h 件接头的故障率为
，求
系统4工 1作102小8 / h时的可靠度和平均无故障工作
t
tn
t
n i (u )du
(u)du
s (u )du
Rs (t) e 0
e 0 i1
e 0
1
串联系统的故障率为: n s (t) i (t) i 1
❖ 平均寿命:
MTTF
1
n
i
i 1
设计串联系统时，应当选择可靠度较高的 元件，并尽量减少串联的元件数
例题
某容错计算机由60片集成电路芯片组成，每