可靠性分配
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
可靠性分配
解
R衣* 面 R胶* 囊 R拉* 链 3 RS* 3 0.9987 0.99957
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Reliability Allocation
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可靠性分配—评分分配法
➢ 评分分配法
– 评分分配法，是通过有经验的设计人员或专家对影响可靠性的几种因 素评分，对评分进行综合分析而获得各单元产品之间的可靠性相对比 值，根据评分情况给每个分系统或设备分配可靠性指标。
– 有约束分配法
• 拉格朗日乘数法 • 动态规划法 • 直接寻查法
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可靠性分配—等分配法
这是在设计初期，即方案论证阶段，当产品定义并不十分清晰时所采用的
最简单的分配方法，可用于基本可靠性和任务可靠性的分配。
等分配法的原理是对于简单的串联系统，认为其各组成单元的可靠性水平
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Reliability Allocation
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可靠性分配目的、用途与分类
• 可靠性分配目的与用途
– 可靠性分配的目的就是使各级设计人员明确其可靠性 设计要求，根据要求估计所需的人力、时间和资源， 并研究实现这个要求的可能性及办法。
– 同性能指标一样，是设计人员在可靠性方面的一个设 计目标
– 主要在方案论证阶段及初步设计阶段进行，也是一个 反复迭代的过程，且应尽可能早实施。
• 可靠性分配的分类
– 可靠性分配包括：
• 基本可靠性分配 • 任务可靠性分配 • 这两者有时是相互矛盾的，提高产品的任务可靠性，可能合
降低是基本可靠性，反之亦然。因此，在可靠性分配时，要 两者之间的符合权衡，或采取其他不相互影响的措施。
可靠性指标分配报告
可靠性指标分配报告：可靠性分配指标报告可靠性分配方法可靠性设计指标分配gjb 可靠性指标分配公式篇一：可靠性分配第三章可靠性与维修性指标分配3.1 概述3.2 AGREE可靠性指标分配法3.3 可靠性工程加权分配法3.4 维修性工程加权分配法3.5 进行可靠性与维修性指标分配在工程实施上应注意事项第三章可靠性与维修性指标分配3.1 概述可靠性与维修性指标分配是为了把系统的可靠性与维修性定量要求按照一定的准则分配给系统各组成单元而进行的工作。
其目的是将整个系统的可靠性与维修性要求转换为每一个分系统或单元的可靠性与维修性要求，使之协调一致。
它是一个由整体到局部，由上到下的分解过程。
通过可靠性与维修性指标分配，把设计目标落实到相应层次的设计人员身上。
各相应层次的设计人员通过可靠性与维修性指标预计，当感到采用常规的设计不能达到系统的要求时，可以采取特殊设计措施。
比如：采取降额设计、冗余设计、动态设计、热设计、优选元器件、最大的减少元器件数量等措施，以满足系统可靠性要求。
采取可接近性设计、可更换性设计、模块化设计、故障定位（BIT）设计等措施以满足系统维修性要求。
通过可靠性与维修性指标分配，还可以暴露系统设计汇总的薄弱环节及关键单元和部位，为指标监控和改进措施提供依据，为管理提供所需的人力、时间和资源等信息。
因而，可靠性与维修性指标分配是可靠性设计中不可靠缺少的工作项目，也是可靠性工程与维修性工程决策点。
可靠性与维修性指标分配应在系统研制的早期进行，可按可靠性结构模型进行分配，使各分系统、单元的可靠性与维修性指标分配值随着研制任务同时下达，在获得较充分的信息后进行再分配。
随着系统研制的进展和设计的更动，可靠性与维修性分配要逐步完善和进行再分配。
可靠性与维修性指标分配方法很多，在这里仅将工程实用、科学合理方法予以介绍。
3.2 AGREE 可靠性指标分配法这是美国电子设备可靠性顾问组在一份报告中所推荐的分配方法。
可靠度分配
Q D = QE = 0.005 = 0.0707, 即得分配的结果为 : A, B, C 的可靠性为 : 1-0.005=0.995; D,E 的可靠性为 : 1-0.0707=0.9293; （当各组成单元的预计失效概率较大时的可靠性分配） 对于串联系统，组成单元失效分布均服从指数分布的情况。 λ sy = λ1 y + λ2 y + L + λ ny
E
2
B3
7
C3
求 A 到 E 的最短距离 (用逆推法 ), 令各阶段目标函数 (距离 ) 为 f n ( s ) , s 为状态变量, x n 为决策变量 , f n ( s) = xn . 第一阶段: f 1 ( D1 ) = 1 (从 D1 到终点 E 的距离等于 1), f 1 ( D2 ) = 2 .
* (2). 给定系统可靠性为 RS ; 使所需的努力总代价为最小 . 努力代价函数 G ( x, y ) 满足一定(常规 )的条件, 即 ( y > x ≥ 0) . (a). G ( x, y) ≥ 0; (b). G ( x, y ) ≤ G ( x, y + ∆y ), ∆ y > 0; G ( x, y ) ≥ G( x + ∆x, y ), ∆x > 0 ; (c). G ( x, y ) + G ( y, z ) = G ( x, z), x < y < z ; (d). 及其它性质 . 问题的数学形式 : n Min G ( R i , Ri* ), ∑ i =1 s.t . n R * ≥ R* , * * to find R1* , R2 ,L , R n S ∏ i i =1 * * 0 < R1* ≤ R2 ≤ L ≤ Rn ≤ 1, * R1 , R2 ,L , R n , RS are known values; R * ≥ R , i = 1,2,L , n. i i 可以证明, 这个最优化问题有如下的唯一解 :
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。
产品可靠性分配方法研究
产品可靠性分配方法研究
产品可靠性分配是指将产品可靠性指标分配给各个部件或子系统，以保证整个产品系统具有足够的可靠性。
产品可靠性分配是保
证产品质量和可靠性的重要步骤，也是产品设计过程中的关键环节
之一。
产品可靠性分配方法有很多种，下面介绍其中几种常用的方法：
1. 直接分配法：直接将产品可靠性要求分配给各个部件或子系统，这种方法适用于产品结构简单、各部件的可靠性指标已知或易
计算的情况。
2. 经验分配法：通过历史数据或类似产品的可靠性水平，对各
部件或子系统的可靠性指标进行经验分配，这种方法适用于产品结
构复杂、缺乏相关可靠性数据的情况。
3. 权重分配法：根据各部件或子系统对整个产品可靠性的贡献
程度，给出相应的权重，再将产品可靠性要求按权重分配给各部件
或子系统，这种方法适用于产品结构复杂、各部件或子系统的重要
性不同的情况。
4. 故障模式影响分析法：通过分析各部件或子系统的故障模式
及其影响，评估各部件或子系统的可靠性指标，然后将产品可靠性
要求分配给各部件或子系统，这种方法适用于产品结构复杂、各部
件或子系统之间相互影响的情况。
总之，选择合适的产品可靠性分配方法，能够为产品质量和可
靠性的保证提供有力的保障。
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。
可靠性分配(设备可靠性教程05)
1
1
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2 S34 S234
R2
RS34
1
（1
R ）1/2 S234
R1
RS234
R1/ 2 S
再分配法
如果已知串联系统（或串并联系统的等效串联系统）各
单元的可靠度预测值为 Rˆ1，Rˆ2，，Rˆn ，则系统的可靠
度预测值为
n
RˆS Rˆi i 1
将各单元的可靠度预测值按由小到大的次序排列，则有
0.0645
0.0258
F2
F2' F1' F2'
FI
0.06 0.0645 0.0387 0.04 0.06
（7）按列出最后的分配结果
F1 0.0258，R1 1 F1 1 0.0258 0.9742 F2 0.0387，R2 1 F2 1 0.0387 0.9613 2020/7/18 F3 0.0775，R3 1 F3 1 0.0775 0.9225
（1）预计失效率的确定
系统失效率的预计值为：
3
S i 0.005 0.003 0.002 0.01h1 i 1 2020/7/18
相对失效率法与相对失效概率法
（2）校核s能否满足系统的设计要求
由预计失效率s所决定的工作20h的系统可靠度为
Rs eSt e0.0120 e0.2 0.8187 Rsd 0.980 因Rs<Rsd，故需提高单元的可靠度并重新进行可靠度分配
失效概率 FB 0.005 ，试计算并联子系统中各单元所容
许的失效概率值。
1
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相对失效率法与相对失效概率法
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可靠性分配第三章可靠性与维修性指标分配3.1 概述3.2 AGREE可靠性指标分配法3.3 可靠性工程加权分配法3.4 维修性工程加权分配法3.5 进行可靠性与维修性指标分配在工程实施上应注意事项第三章可靠性与维修性指标分配3.1 概述可靠性与维修性指标分配是为了把系统的可靠性与维修性定量要求按照一定的准则分配给系统各组成单元而进行的工作。
其目的是将整个系统的可靠性与维修性要求转换为每一个分系统或单元的可靠性与维修性要求，使之协调一致。
它是一个由整体到局部，由上到下的分解过程。
通过可靠性与维修性指标分配，把设计目标落实到相应层次的设计人员身上。
各相应层次的设计人员通过可靠性与维修性指标预计，当感到采用常规的设计不能达到系统的要求时，可以采取特殊设计措施。
比如:采取降额设计、冗余设计、动态设计、热设计、优选元器件、最大的减少元器件数量等措施，以满足系统可靠性要求。
采取可接近性设计、可更换性设计、模块化设计、故障定位(BIT)设计等措施以满足系统维修性要求。
通过可靠性与维修性指标分配，还可以暴露系统设计汇总的薄弱环节及关键单元和部位，为指标监控和改进措施提供依据，为管理提供所需的人力、时间和资源等信息。
因而，可靠性与维修性指标分配是可靠性设计中不可靠缺少的工作项目，也是可靠性工程与维修性工程决策点。
可靠性与维修性指标分配应在系统研制的早期进行，可按可靠性结构模型进行分配，使各分系统、单元的可靠性与维修性指标分配值随着研制任务同时下达，在获得较充分的信息后进行再分配。
随着系统研制的进展和设计的更动，可靠性与维修性分配要逐步完善和进行再分配。
可靠性与维修性指标分配方法很多，在这里仅将工程实用、科学合理方法予以介绍。
3.2 AGREE 可靠性指标分配法1这是美国电子设备可靠性顾问组在一份报告中所推荐的分配方法。
这种方法与等分配法不同的是同时考虑了各单元的相对重要度和复杂度，显得更为合理。
所谓重要度是指某一单元发生故障时对系统可靠性影响程度，用W表示: i 式中N——由于第i个单元故障引起系统故障的次数; sr——第i个单元的故障次数。
i对于串联模型，各单元对于系统的重要度是相同的，W=1，对于有冗余单i元的系统，0<W<1。
i所谓复杂度是指某一单元所含基本组件数对系统可靠性的影响程度，用Ci表示。
式中n——第i个单元的基本组件数; iN——系统的总组件数n——单元数可以证明，当同时考虑重要度W和复杂度C时，系统的可靠性分配公式为 ii n*,,Rs,1,W(1,R),MTBF,NWt/n(,InR)iiiiiis,1i,(t/MTBF)ii和R,ei验证分配结果公式为式中n——第i个单元的基本组件数 iN——系统的总组件数t——第 i个单元的工作时间 iW——第 i个单元的重要度 i*R——给定的系统可靠度 sMTBF——分配给第个单元的平均故障间隔时间; iR——分配给第i个单元的可靠度。
i2对于通讯产品，一般构成系统各单元与系统的工作时间是一致的，故可将AGREE分配公式改写为:NWiMTBF,NTBFiSni3.3 可靠性工程加权分配法尽管AGREE分配法考虑了重要度和复杂度，较平均分配法合理，但由于一个系统中的各分系统和单元所处的环境不同及所采用的元器件质量、采用的标准件程度、维修的难易等因素不同，其所能达到的可靠性水平也不同。
至少应考虑下述因素。
3.3.1 重要性因素重要性即该分机、部件及元器件所发生失效对整机及分机的可靠性影响程度的大小。
这里用所谓重要性因子K表示。
Ji由第j个分机失效引起的系统失效数K,j1第j个分机失效数对于串联模型来说，各个分机每次失效都会引起整机的失效，因而K=1。
j1而在某些情况时，分系统失效并不一定影响到系统失效，因此K<1，重要性因j1子K大的则分配个分机可靠性指标高些，反之低些。
j13.3.2 复杂性因素根据各分机复杂程度及包含元器件多少进行分配。
复杂的分机，实现其可靠性指标较困难，因而分配其可靠性指标低些。
复杂性程度用K表示。
在新研制j2的产品方案确定阶段不可能详细知道各分系统究竟有多少元器件，但根据经验，可以概略知道各分系统复杂程度。
3.3.3 环境因素在分配可靠性指标时，要考虑环境条件。
环境条件不同，对设备的可靠性影响也就不同，分配给该设备的可靠性指标也就不同。
处在恶劣环境的设备，分配给它的可靠性指标要低些。
如有的系统由弹上设备与地面设备所组成。
弹上设备较之地面设备的环境要恶劣得多，因此，对弹上设备可靠性提出过高的要求是不3现实的。
对于车载雷达设备，在大气温度为30?的露天日光下关窗开机，车内最高温度可高达60?以上。
环境条件不仅仅是气候条件，还包括机械环境条件，诸如振动、碰撞、冲击和离心加速度等。
需要指出的是，在同一类型的运载工具之不同部位，如飞机的发动机附近、机身、机翼和机尾，其振动、冲击等情况有所不同。
在分配可靠性指标时，就要考虑这些环境条件的差异性，进行合理分配。
为此，引入环境因子K。
j33.3.4 标准化因素大量采用成熟标准件的设备其可靠性高，而采用非标准件和新研制的不成熟的零部件多的设备，其可靠性就低。
在分配时，应降低对后者的可靠性要求。
为此，引入标准件因子K。
j43.3.5 维修性因素一个分机和部件，若能周期性地进行方便的维护，能方便有规律地进行监视和检查，或者当出现故障时，能方便的排除，则分配给该分机的可靠性指标可以低一些。
如舰用火控雷达，控制台在舱室内，维护与修理较为方便，而天线馈线与收发机柜在桅杆的稳定球体内，平时维护修理不方便，而作战时又不允许上去修理，因而分配给天线馈线与收发机柜的可靠性指标要高些。
同时还要考虑有无故障自动检测电路。
为此，在分配时引入维修因子K 。
j53.3.6 元器件质量因素在进行可靠性分配时，要了解各分系统(或分机)所采用的元器件质量水平，有的分机不得不采用较多的可靠性水平低的元器件，对其提出过高的可靠性要求是不合理的,因而分配其可靠性指标要低些。
像发射机采用了许多大功率元器件，如磁控管、电子管、速调管等，其可靠性水平必然较低。
为此，在分配时引入元器件质量因子K。
j6在可靠性指标分配时，不仅上述因素要加以考虑，根据产品的特点和情况，可能还有其它因素要考虑，例如信号质量因素，干扰因素等。
在分配时，对于各因子(K)的取值方法是这样的:以某单元为标准单元，其分配加权因子K=1时，其它单元与标准单元相比较，根据具体情况，按照经ji 验进行选取。
nN3.3.7 可靠性工程加权分配法分配公式与示例,,对于指数分布串联结构模型的系统，其分配公式为 ,1,1KjijiMTBF,MTBFjsn,,1Kji式中MTBF——第j个分机(或部件)平均故障间隔时间 ji4MTBFs——整机(或系统)平均故障间隔时间K——第j 个分机第i 个分配加权因子。
ji示例1;某舰载综合火控雷达系统，经过加权分配，分配给予搜索雷达可靠性指标(MTBF)为40h。
该搜索雷达由电源、发射、接收、显示、天馈及伺服6个分机所组成，进行加权分配。
分配中，以电源为标准单元，其各项分配加权因子取为1，其它与电源分机比较，取值如表3.1所示。
按可靠性指标分配公式分配结果电源:MTBF=11.435?1×40?457(h)发射:MTBF=11.435?1.125×40?407(h)接收:MTBF=11.435?4.8×40?95(h)显示:MTBF=11.435?3.6×40?127(h)天馈:MTBF=11.435?0.16×40?2859(h)伺服:MTBF=11.435?0.75×40?610(h)5表3.1 搜索雷达各分机分配加权因子取值表示例2:某移动通讯BTS系统，其固有可靠性指标MTBF=3300h，该系统由电源及分配、时钟、通信控制及电源、射频接口、TCM、FDM、单扇区射频子系统及CDSV等8个单元所组成，现用可靠性工程加权分配法进行分配。
分配中以CDSV为标准单元，其各项分配加权因子取为1，其它与CDSV比较，取值如表3.2所示。
分机电源发射接收显示天馈伺服 K ji因子1 0.523 0.2 0.5 复杂因子1 1 1 1 1 1 重要因子1 12 1 2 1.5 环境因子1 32 2 2 1 标准化因子 61 0.5 0.6 0.6 0.4 0.5 维修因子1 1.5 1 1 0.52 元器件质量因子, 1 1.125 4.8 3.6 0.16 0.75 ,16, 11.435 j,1表3.2 某移动通信BTS系统加权因子取值表单元电源及通讯控制及射频单扇区射频Vji 因子 CDSU 分配时钟电源接口 TCM FDM 子系统重要因子 1 1 1 1 1 1 1 1 复杂因子 1 1.5 2 1.5 2 2 2 1.5 环境因子 1 1.5 1 1 1.5 1.5 1.5 1.5 标准化因子 1 1 2 1 1.5 2 2 1.5 维修性因子 1 1.5 2 1 1.5 1.5 1 1.5 元器件质量因子 1 1.5 1 1 1.5 1 1 1.5 nV,Ki 1 5.1 8 1.5 10.2 9 6 7.6 ,jji,1 N48.5 K,,j,16K,k/,,pjj,1j,1_第j分机失效率.,,,MTBFjjj1,系统失效率,,,MTBFMTTR,系统的平均维修时间S按分配公式分配结果:S CDSU:MTBF=48.5/1×3300=160050h电源及分配:MTBF=48.5/5.1×3300=31383h时钟;MTBF=48.5/8×3300=20010h通讯控制及电源:MTBF=48.5/1.5×3300=106700h射频接口:MTBF=48.5/10.2×3300=15692hTCM:MTBF=48.5/9×3300=17784hFDM:MTBF=48.5/6×3300=26675h单扇区射频子系统;MTBF=48.5/7.6×3300=21060h3.4 维修性工程加权分配法维修性工程加权分配法就像可靠性工程加权分配法一样，考虑到影响维修性指标诸因素进行加权分配，其影响因素详见第一章1.5节中所述。
3.4.1 维修性工程加权分配法分配公式公式:MTTR=K/K MTTRjs j式中:MTTR——分配给第j分机(或单元)的平均维修时间。
jK——第j 分机总的加权因子 K =K +K +K +K jjj1j2j3j4K——模块化设计程度加权因子。
j1K——故障检测方式加权因子。
j2K——可接近性加权因子。