可靠预计
可靠性预计方法-PRISM 简介
可靠性预计方法－PRISM 简介1 前言系统可靠性预计技术是产品可靠性分析的一项关键技术，广泛地应用于各个领域的产品研发过程，成为产品可靠性设计和分析的一项必不可少的重要工作。
对于电子产品来说，进行可靠性预计时一定要采用合适的预计模型，当前我国的军品行业一般是对于国产产品用GJB/z 299B《电子设备可靠性预计手册》中规定的模型进行预计，对于进口产品采用MIL-HDBK－217F《电子设备可靠性预计手册》中规定的模型进行预计，民用企业一般采用Bellcore 可靠性预计手册中规定的模型进行预计。
这些预计模型都有一个共同的不足之处，就是仅根据产品的设计和使用环境进行可靠性预计，未考虑影响产品可靠性的其它关键因素，例如工艺、制造、筛选、管理等，预计结果表达的是设计的可靠性，而非现场可靠性。
在这种情况下，PRISM 可靠性预计方法应运而生。
PRISM 是美国空军（U.S. Air Force）下属的可靠性研究中心（Reliability Analysis Center-RAC）研发的可靠性预计分析方法，自2000 年3 月推出以来，已在全世界得到广泛应用。
PRISM 在我国的普及程度还不够，除一些外资企业采用以外，其它行业很少采用，介绍PRISM 的中文资料也很少。
2 PRISM 简介传统的可靠性预计方法的前提是系统的故障率主要是由组成系统的各个部件的故障率决定，因此，传统的预计方法是首先通过选用适当的可靠性预计模型得到组成系统的各个部件的故障率，在此基础上得到系统的故障率。
在PRISM 中，虽然在系统级的可靠性预计中也采用了部件级的可靠性预计结果，但它在系统级的可靠性预计模型中，除了考虑到部件级的可靠性预计结果外，还进行了一定程度的扩展，考虑到了影响产品可靠性的各个方面的诸多因素。
为了使部件的预计结果更加精确，PRISM 还考虑到了以下因素：过程因素（Process factor）：PRISM 考虑到了过程因素对产品可靠性的影响，采用了很多修正因子来定量地表达由于过程因素导致的失效，用过程评分（Process grade）方法确定这些修正因子。
可靠性设计——III.系统可靠性预计与指标的分配
可靠性设计——III.系统可靠性预计与指标的分配可靠性设计——III.系统可靠性预计与指标的分配高嵩可靠性设计本章内容系统可靠性要求制定系统可靠性要求分配系统的可靠性预计可靠性设计1.可靠性要求制定可靠性设计内容提要可靠性要求的概念可靠性定性要求可靠性定量要求可靠性定量要求制定可靠性定性要求制定可靠性设计可靠性要求可靠性要求产品使用方向承制方(或生产方)从可靠性角度提出的研制目标,是进行可靠性设计、分析、制造、试验和验收的依据。
研制人员只有在透彻地了解这些要求后，才能将可靠性正确地设计、生产到产品中去，并按要求有计划地实施有关的组织、监督、控制及验证工作。
可靠性设计可靠性要求可靠性要求分类定性要求用一种非量化的形式来设计、评价和保证产品的可靠性。
定量要求规定产品的可靠性参数、指标和相应的验证方法。
用定量方法进行设计分析，进行可靠性验证，从而保证产品的可靠性。
可靠性设计可靠性定性要求可靠性定性要求概念用一种非量化的形式来设计、评价和保证产品的可靠性，对数值无确切要求。
在定量化设计分析缺乏大量数据支持的情况下，提出定性设计分析要求并加以实现更为重要。
可靠性定性要求分类定性设计要求定性分析要求可靠性设计可靠性定性设计要求定性设计要求概念定性设计要求一般是在产品研制过程中要求采取的可靠性设计措施，以保证与提高产品可靠性。
这些要求都是概要性的设计措施，在具体实施时，需要根据产品的实际情况而细化。
主要的定性设计要求项目软件可靠性设计降额设计包装、装卸、运输、储存等设计制定和实施元器件大纲热设计余度设计环境防护设计简化设计确定关键件和重要件制定和贯彻可靠性设计准则可靠性设计可靠性设计准则含义在研制过程中尽可能充分挖掘研制单位已有的工程经验，把设计人员多年积累的设计经验与教训加以总结提高，形成可靠性设计标准和指令性文件。
指导工程设计人员如何把产品的可靠性设计到产品中去。
用可靠性设计准则逐条审查设计的符合性，完成设计准则符合性报告，供设计评审时使用。
可靠性预计软件-Read
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 1,2,, n) 。 假定 x1 , x2 ,......, xn 随机变量相互独立，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
NESSU S SURE CARE
航天飞机 导弹 飞机及导弹
MEADE 可靠度、可用 P 度、故障率、 平均寿命 GalieoF 可靠性相关参 TA 数
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 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。
ri 4
5 2 5 8 8
i
850 880 2500 2280 680
0.3 0.336 1.0 0.896 0.256
85.8 95.6 288.5 258.9 82.8
6
辅助动力 装置
6
5
5
5
850
0.3
85.8
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：
系统可靠性预计分析报告
系统可靠性预计分析报告项目名称系统可靠性预计报告编制：___________________ 审核：___________________ RAMS经理：___________________ 技术经理：___________________目录1.概述 (8)2.引用文件 (8)3. 系统组成及工作原理 (8)3.1 系统组成 (8)3.2 产品的工作原理 (8)4. 产品功能 (9)5.可靠性模型建立 (10)5.1 假设条件 (10)5.2 建立基本可靠性模型 (10)5.2.1 基本可靠性框图 (10)5.2.2 可靠性数学模型 (10)5.2.3可靠性预计的依据和元器件质量等级 (11)6.可靠性预计 (11)6.1可靠性预计方法 (12)6.2 可靠性预计数据来源 (12)6.3 预计结果 (12)6.3.1 各模块失效率计算错误!未定义书签。
6.3.2 整机总失效率及MTBF错误!未定义书签。
7.结果及分析 (12)1.概述正文宋体、小四、行距固定值20磅……2.引用文件编制本报告的依据如下：◆GJB450-88 装备研制与生产的可靠性通用大纲；◆GJB451-90 可靠性维修性名词术语；◆GJB/Z299-98 电子设备可靠性预计手册；◆GJB813-90 可靠性模型的建立和可靠性预计；◆GJB7826-87 系统可靠性分析技术—失效模式和效应分析FEMA程序；◆GB7289-87 可靠性、维修性与有效性预计报告编写指南；◆MIL-STDI785 系统和设备研制和生产的可靠性大纲；◆MIL-HDBK-217E 电子设备可靠性预计。
3.系统组成及工作原理3.1 系统组成正文宋体、小四、行距固定值20磅……3.2 产品的工作原理4.正文宋体、小四、行距固定值20磅5.……6.产品功能产品具有以下功能：正文宋体、小四、行距固定值20磅……系统功能框图见图1。
图1系统功能框图5.可靠性模型建立5.1 假设条件建立产品可靠性模型的假设条件如下：1）各元器件的失效率认为都是常数，及它们的寿命特征服从指数分布；2）产品只有正常和故障两种状态；3）产品中各模块均是相互独立的，即某一模块正常或故障不会对别的莫夸得正常或故障产生影响。
可靠性培训教材-可靠性预计
内容提纲：•可靠性预计技术基础•机械、电子类器件的可靠性预计技术•系统可靠性预计技术•可靠性预计与产品设计的融合可靠性预计技术基础1、可靠性预计技术发展状况2、可靠性的基本概念和目前适合于工程需求的可靠性预计标准及指导手册，各种标准和技术手册的适用范围3、进行可靠性预计的技术准备机械、电子类器件的可靠性预计技术1、可靠性预计模型的选择技术2、可靠性模型中各种因素的敏感性分析3、可靠性关键因素和重要因素的确定系统可靠性预计技术1、串联、并联等多种可靠性模型的应用2、与任务剖面结合的可靠性建模技术3、多态系统的可靠性建模技术与常见的评价指标可靠性预计与产品设计的融合1、可靠性预计结果的分析结果的反馈2、产品设计中对可靠性预计结果分析的控制3、预计迭代过程可靠性预计技术发展状况可靠性预计技术发展状况系统可靠性：数据的积累和分析找到了相当部分电子元器件、典型机械零部件的预计模型，形成专业工具典型：半导体、齿轮等专业可靠性：专业可靠性技术的发展促使专业可靠性预计技术的发展典型：机械可靠性理论的发展和专业工具的进步使机械可靠性预计成为可能，形成专业工具其他：新的可靠性技术的出现可靠性相关概念可靠性相关概念•可靠性（三规定、一个能力）•基本可靠性（维修）•任务可靠性（任务）可靠性概念可靠性指标规定的时间 规定的条件 规定功能系统可靠性预计技术0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0.00.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 可靠性与时间的关系可靠性预计标准和指导手册常用可靠性预计标准和指导手册•MIL－HDBK－217F•GJB299•BELLCORE•NPRD／EPRD•NSWC•PRISM•英国电信、法国电信等•GJB813 可靠性模型的建立与可靠性预计•其他行业性可靠性预计标准可靠性预计标准和指导手册可靠性预计概念与对象•可靠性预计定义？•可靠性预计内容元器件、零部件系统单元级系统级可靠性预计相关概念系统与单元的概念•系统是完成特定功能的综合体，是若干工作单元的有机组合•系统和单元的概念是相对的，由许多元器件组成的整机可以看成一个系统，由许多整机和其他设备可以组成大型复杂系统任务分析与结构功能分解•确定系统的全部任务•任务阶段的划分•结构分解•环境分析•任务周期分析•确定工作模式•确定系统的全部任务侦察轰炸扫射／截击客运货运救险／救护……•任务阶段的划分卫星与运载火箭分离卫星起旋运送工件到机床远地点发动机点火定点入轨 加工清洗装夹工件系统准备阶段 卸工件测量入库 ……时间•结构分解发动机底盘车身电气设备机体曲柄连杆机构冷却系……传动系行驶系转向系制动装置电源组汽车照明信号装置发动机起动系和点火系车体车门……齿轮……………………………………开关………………………………………………环境分析•温度•振动•冲击预期时间•加速•辐射•……任务周期分析•每一任务阶段的持续时间、距离、周期数等•各单元在每一任务阶段里必须完成的功能是什么？并包括成功标准或故障标准的说明书•在各任务阶段里每一状态（工作、不工作、间歇工作）总的预期时间、周期数等可靠性预计技术准备确定工作模式•功能工作模式：有些多用途产品需要用不同设备或机组完成多种功能•替换工作模式：当产品有不止一种方法完成某一种特定功能时，它就具有替换工作模式可靠性预计步骤综合•理解产品或系统（包括系统组成、工作条件、任务剖面和完成功能等）；•明确系统的故障判剧；•绘制系统的可靠性框图，可靠性框图绘制到最低一级功能层；•建立系统可靠性数学模型；•分别预计各个底层单元的可靠性；•根据系统可靠性数学模型预计系统的基本可靠性或任务可靠性；•将可靠性预计结果反馈到其它技术和方法中。
电子设备可靠性预计(SR-332)
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8 Device Parameter Values
II-VI Proprietary
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8 Device Parameter Values
II-VI Proprietary
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8 Device Parameter Values
II-VI Proprietary
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8 Device Parameter Values
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8 Device Parameter Values
II-VI Proprietary
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3 器件稳态失效率预计
• 三种方法都要求使用黑盒法来预计失效率， 额外的两种方法是用来提高某些特殊器件 的预计准确度的。
II-VI Proprietary
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3 器件稳态失效率预计
II-VI Proprietary
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3 器件稳态失效率预计
式中： – πe环境因子 – Li同一类型零件总失效率 – Ci同一类型零件总标准差
II-VI Proprietary Page 21
5 部件失效率预计
如果，所有的零件采用相同的质量水平，相 同的工作温度，相同的电应力条件，则
– 式中：Ni该类型零件数量
否则，需要根据实际使用情况对各零件失效 率进行质量、温度、电应力修正：
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9 Failure Rate Factors
可靠性预计标准简介
可靠性预计标准简介可靠性预计, MIL-217, Bellcore可靠性预计标准简介可靠性预计标准是基于全球公认的军用或商业标准发布的故障率估计值，来预计系统和部件（大多数为电子产品）可靠性的一种方法。
在研发的早期阶段，真实的故障数据还无法获得，或制造商被用户所迫使用公认的标准来做可靠性预计的时候，可靠性预计标准尤为重要。
本文介绍了可靠性预计标准一览，以及如何借助于 Lambda Predict 软件来进行预计。
假设和适用性Reliability HotWire 第50期中介绍了可靠性预计的标准，并讨论了这一方法的适用性和用到的假设。
第51期中介绍了一般预计标准和分析方法一览。
推荐读者去回顾这些文章，来为本文打好基础。
预计标准常用的预计标准有：MIL-HDBK-217, Bellcore/Telcordia (SR-332), NSWC-98/LE1 (针对机械部件),中国299B (GJB/z-299B) 以及RDF 2000 (IEC 62380)。
分析方法:典型分析方法为：部件计数分析方法。
部件应力分析方法。
除了这些所有标准中都很常见的方法之外，Bellcore还使用了另外的三种方法(方法I, 方法II, 方法III)。
第51期介绍了上述分析方法。
计算和度量标准一般根据系统中部件基本故障率来估计系统的可靠性。
基本故障率描述了部件在“正常”（由标准确定）条件下工作的情况。
基本故障率则可乘上各种因素（称作pi因素，取值在0和1之间），这些因素描述了部件在使用中的特定条件/应力，在一些标准中（如MIL-217），还会有描述部件质量的因子。
可靠性预计标准计算故障率是通过相加，或累加所有部件和组件的故障率，直至系统级别。
可能还要（取决于分析所使用的方法）添加与部件焊接点和其他类型结构相关的故障率，如表面装配和印刷电路板（PCB）或混合装置。
可用下列量度来计算：故障率, λ: 条件故障率，定义为特定状态条件下某一衡量间隔下，项目总量中故障的总数，除以总量所消耗的总时间。
可靠性预计标准——217+方法说明
Ⅱｓ ＋ ＋ ＋ 兀Ｇ ｎｌ ⅡＮ 兀ｗ） Ａ ｗ ＋ ｓ
Ａ， —— 运行基本故障率 ，可 以通过查表得 到 ；
。ｃ — ０ —
占空 比乘 法 因子
式 中 ： ｐ 系统 故障 率 ； 为 由器件 预计 模型预 计 Ａ为 Ａ
莨
熏 蘸
——
高 超
濠
（ 京运 通恒 达 科技 有 限公 司 ，北 京 １ ０ ８ ） 北 ０ ０ ９
摘 要 简要 介 绍 ２ ７ － ￣性 预 计 方 法 ，阐述 了元 器件 级 、 系统级 进 行 可 靠性 预 计 的流 程 ， １ ＋＂ Ｊ － － 并对 ２ ７ ： 法的计 算模 型进 行 概要 性 的描 述 。 １＋ － ｈ
ＤＴ
』
器件 预计 方法 与塑封 集成 电路 的预计 方法 类似
非密 封型 （ 塑封 ）的集成 电路 的计算 模型 如下
式： Ａ ＝ｒ （ （７ ｃ７ ０ Ａ ８ｒ Ｎｒ｝＋ Ｔ ７ ＲｒＴ ＋ ｐ ７ Ａ） ｒ ｏｒ ＋ ７ ＲｒＡｃ ｒ ７）） （ ＢＤ Ｔ 眦７ ｒ Ｂｃ １
度 （ ，７ 为温 升 （ ； ℃） １ Ｒ ℃）
Ａ — — 环境基 本 故障率 ，可以通过 查表 得到 ；
７ — — 非Ｔ作 状态 占空 比乘法 因子 ｒ 。
仃 ＝
｝ ｎ ＝ （ｌ （ ）’ 一ｎ Ｒ ）
１＿ 一 － ＤＣ
嚣
其 中 ＤＣ为 占空 比 ，Ｄｃ。 。为常 数 ，由查 表得 到 ； １
。— —
结 果 累 加得 到 的系 统故 障率 ；Ⅱ 为 元 器 件评 分 因
智能电能表可靠性预计技术资料
5. SR-332可靠性预计实例
温度应力对可靠性影响
5. SR-332可靠性预计实例
电应力对可靠性影响
6. 下一步工作计划
查阅文献，确定用于标准表的可靠性预计 方法；
确认SR-332是否能提供了标准表使用的全部电 子元器件失效率和预计结果修正方法；
根据功能和电路原理图，比较标准表和电能表 是否都能使用串联模型，若存在并联模型或其 他复杂模型，如何进行等效处理。
3. 可靠性预计流程
1) 建立智能电能表的系统预计模型； 物理结构（三层）：（整表）系统、
（模块）单元、元器件。 逻辑结构（功能模块）：采样计量单元、
电源单元、费控单元、通讯单元、按键显 示单元、功能控制单元、载波单元等单元 模块。
基本设想是系统各组成部分同等重要，任何一部分的失效都假定将会引起 系统的失效。
3. 可靠性预计流程
系统模型采用串联模型，整表失效率等于 子单元或元器件失效率的加和。
若带有反馈和软件循环的复杂系统，如何等效 为串联模型。
3. 可靠性预计流程
2)计算各元器件失效率
查找预计手册，得到元器件的失效率模型，
式中： 元器件工作失效率，表征实际工况下的失效率； 基本失效率，是元器件在给定参考条件下的失效率; 调整系数： 环境因子,、质量因子;温度因子,和电应力,
1. 基本概念
1.2失效率 失效率是指t时刻尚未失效的电能表，在
该时刻后单位时间内发生失效的概率
智能电能表失效率的单位：釆用菲特(FIT: Failures In Time), 表示每十亿产品小时内的失效数。
1. 基本概念
1.3 平均失效前工作时间 MTTF (Mean Time To Failure) 是智能电能表从开始使用到失效前工作时 间的平均值。典型电子产品的可靠度服从 指数分布，即
可靠性预计及其在研制工作中的作用
可靠性 ，为产 品改进 提供依据 。
１ 可 靠性预计方 法
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 历史产 品可靠 性数据 系统 的构 成 和结 构特 点、系 统的工 作环境等 因素 估计 组成系 统 的部件及 系统的可靠性 。
定 ，各组成 单元 的结构 、元器 件信 息等基本 确 定，
适宜 采用元 器件计 数法 和专家 评分法 来确 定产 品的 初步 可靠性 指标 ，通过 预计发 现产 品设计 中的薄 弱 环节 ，加 以改进 ；在详 细设计 阶段 ，产 品的组成 单
式 、危 害分 析 、元 器件选 择等工 作 的基 础 ，做好 可
靠性预 计 ，能够最 大 限度 地节省 设计 时间 、节 约 设
计和采 购经 费 ，节 省产 品后期验 证试验 费用 。从 国
内可靠 性工 作实 践来看 ，在一定 程度上 还存 在一 些 重视 性能和 可靠性 试验 ，忽视可 靠性 设计和 分析 的 传统设计 思想 。
元和 元器件 已经 确定 ，产 品的工作 环境 、应力情 况
达到预 防故障 、提 高产品 可靠性指标 的工程技术 。 关键词 ： 可靠性预 计 ； 器件使 用 失效 率 ； 元 设计 决策 ； 品研 制 产 中图分 类号 ： Ｂ ７ Ｔ ４２ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号 ： ０ ９ ２ ７ ２ １ ） ９ ０ １ － ３ １ ０ － ３ ４（ ０ ２ １ — ０ ９ ０
段 ， 由于元器 件种类 、数 量 、质 量等 级、环 境条件
的 因素 已经 确定 ，适宜采 用应 力分析 法计算 元器件 失效率 ，其 基本公式如下 ：
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RL1 e e
m i i 1
(1
j 1
Fj Rj
)
m i i 1
FC FD FE FF FG FH (1 ) RC RD RE RF RG RH
e 0.43 (1 0.38329) 0.8998
判 m数
A 1 Ru1 1 0.9418 0.0582 B Ru1 Ru1 0.9418 0.8998 0.042
用上下法求系统可靠度并于数学模型法进行比较（系统工作 时间为1h）
计算各单元的可靠度
RA e
At
e
0.025
0.9753, FA 1 RA 0.0247 FC 0.062 FD 0.0488 FE 0.0979 FF 0.00431 FG 0.0373 FH 0.0685
地面良好
恶劣地面固定 潜艇 导弹发射 机载 ……
• ……
任务周期分析
• 每一任务阶段的持续时间、距离、周期数等 • 各单元在每一任务阶段里必须完成的功能是什么？并包括 成功标准或故障标准的说明书 • 在各任务阶段里每一状态（工作、不工作、间歇工作）总 的预期时间、周期数等
确定工作模式
• 功能工作模式：有些多用途产品需要用不同设备或机组完成 多种功能 • 替换工作模式：当产品有不止一种方法完成某一种特定功能 时，它就具有替换工作模式
考虑系统并联部分中任一单元失效不影响系系统的工作，则系 一级近似为：
RL1 e
m i i 1
(1
j 1
n
Fj Rj
)
F j R j 并联部第i单元的可靠度和累积失效概率
n
一个单元失效不使系统失效的并联单元数
考虑系统并联部分中任二单元失效不影响系系统的工作，则系二
级近似为：
二、可靠性预计的分类
GB7827-87《可靠性预计程序》规定
基本预计：估计由于产品不可靠将导致对维修与后勤保障的要求 任务估计：执行任务过程中完成规定功能的概率 用途 ： • 评价是否能够达到可靠性指标要求 • 在方案论证阶段，通过可靠性预计，比较不同方案 的可靠性水平，为方案优化提供依据 • 在设计阶段中，通过可靠性预计，找出影响系统可 靠性的主要薄弱环节，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 • 为可靠性分配提供数据支持
其中：
: 设备故障率
DY：设计年代 AST：运算时间（s） PD：功率 INST：指令数 MS：存储速度
Ⅳ、相似复杂性
一般认为电子设备的失效率正比于设备中的非余 度有源元器件。
N 0 N 0
如果m次改进，改进前的失效率为i0，改进后的失效率为 i，改进前后的总故障次数比为Ci
m N i 0 [1 Ci (1 ) N0 i 0 I 1
可靠性预计
当系统处于开发研制阶段，尚无法得到其本身基本的 可靠性试验数据和使用数据，对其可能获得的可靠性进行 评定，称之为可靠性预计 可靠性预计是根据组成系统的元器件、零部件的可靠性 来估计的，是一个自下而上、由局部到整体、从小到大 的一种系统综合过程； 一、问题的提出 产品的寿命：大量试验后得到 缺点：不经济、为期太晚 产品制造前应控制其可靠度， 在设计阶段进行可靠性预计—分配—增长
R 1
R U1
R U2
R L0
0
R L1
R L2
t
二、上下限法的计算方法 1、上限的计算 考虑所有的并联单元的可靠度为1，则系统可靠性上限的一
级近似为：
RU 1 e
m i i 1
i m
级近似为：
系统中第i串联单元的失效率
系统中串联单元的个数
考虑系统中并联部分有两个单元同时失效，系统失效，则二
RB 0.9656 RC 0.0.938 RD 0.0.9512 RE 0.0.9021 RF 0.0.9560 RG 0.96287 RH 0.0.9315
FB 0.0344
求上限值
RU 1 e
求下限值
2 i i 1
e( 0.0250.035) 0.9418
K 2 101
机械结构影响因子，一般1.5-3.5 制造工艺影响因子，一般1.5-3.5
车载炮瞄雷达，含有电子元器件 5000个，在设计过程中未经 严格的可靠性设计，但对元器件进行了厂家规格型号优选和 筛选试验，对其设计定型样机进行预计
s 0 NK1K 2 K3 K 4 K5 3 105 5000 102 101 20 2 3 9 102 / h
简单枚举归纳推理可靠性快速预计法
s 0 NK1 K 2 K 3 K 4 K 5 式中：s — 设备失效率 0 — 元器件基本失效率
N — 设备所含元器件数量 K1 — 降额设计效果因子 K 2 — 环境应力筛选效果因子 K 3 — 环境影响因子 K 4 — 机械结构因子 K 5 — 制造工艺影响因子
条件为：
1 Rum Rum Rul
C A B F
E F
G H
如图所示的可靠性系统已知各单元的失效率为：
A 0.025, B 0.035, C 0.064, D 0.050, e 0.103, f 0.044, G 0.038, H 0.071
RU 2 e
m i i 1
(1
j ,k 1
F F
j
n
K
)
F j Fk
单元的累积失效概率
n
二单元同时失效引起系统失效的对数
2、下限的计算
考虑所有的单元均为串联，则系统可靠性下限的零级近似 为：
RL 0 Ri e
i 1 m m i i 1
i
系统中第i单元的失效率
可靠性预计分类
I类、可行性预计——方案论证阶段， 相似产品法、有源组件法 ； II类、初步预计——详细设计早期， 元器件记数法；
III类、详细预计——详细设计中、后期， 元器件应力分析法；
早期预计
后期预计
影响预计精度的因素
可靠性模型的准确性， 与实际是否相符
模型参数的正确性
可靠性预计技术准备
任务分析与结构功能分解 • 确定系统的全部任务 • 任务阶段的划分 • 结构分解 • 环境分析 • 任务周期分析 • 确定工作模式 规定的时间
n
5 106 ~ 106 / h
S 1 2 n i
i 1
降额设计效果因子，一般 K1 (1 10) 102 环境应力筛选因子，一般 环境影响因子，一般 实验室内 普通室内 路用（固定） 车载 舰载 机载 0.5-1 1.1-10 5-10 13-30 10-20 40-80 1 5 8 20 15 50
Ⅲ、功能预计法 系统的可靠性与系统的功能间存在着统计关系，建立可靠 性与这些功能参数间的回归方程。在方案论证阶段对失败 的备选设计进行推荐性评定。 1974年James.L.E对计算机、雷达、通讯设备建立了一系 列回归方程。例如计算机：
ln 317.4264 0.18763DY 0.7981AST 1.1103 PD 1.564 102 INST 5.99 103 AST INST 4.3 104 MS PD
冷 却 系
… …
传 动 系
行 驶 系
转 向 系
制 动 装 置
车 体
车 门
… …
电 源 组
汽 车 照 明
信 号 装 置
发动 机起 动系 和点 火系
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齿 轮
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环境分析 环境分析
环境类别
• 温度
• 振动 • 冲击 • 加速 • 辐射
可靠性预计相关概念
系统与单元的概念
系统是完成特定功能的综合体，是若干工作单元的有
机组合 系统和单元的概念是相对的，由许多元器件组成的整 机可以看成一个系统，由许多整机和其他设备可以组成 大型复杂系统 随着工程的进展，可靠性预计的详细程度应逐步深入，获得 的可能信息量也增加，预计也会更接近其真值。
可靠性预计的一般程序 1、明确产品的目的、用途、任务、性能参数及失效条件 2、明确产品的组成成分和各个基本元件 3、绘制可靠性框图 4、确定产品所处环境 5、确定产品的应力 6、确定产品的失效分布 7、确定产品失效率 8、建立产品可靠性模型 9、预计产品可靠性 10、编写预计报告
元器件基本失效率
目前的水平 集成电路
中、小功率分立元件 大功率分立元件 微波器件和通用元器件 机电元件 光纤和光电器件 5 10 6 / h 5 10 6 / h 10 5 / h 5 10 6 ~ 10 6 / h 10 5 / h 10 5 / h
电子元器件的平均基本失效率为 复杂度影响
MTBF 1
s
11h
样机使用一年，从南到北，通过训练维护、野营拉练、实弹 射击、高温及潮湿试验，共计开机 310小时，搜索目标 200多 架 次 ， 铁 路 运 输 7204km ， 牵 引 行 车 820km ， 根 据 统 计 MTBF=10.5h
产品设计定型后，经批量生产，制造工艺完善成熟，进一步 预计
Ⅴ、元器件记数法
一般用于早期设计阶段，对于组成系统元器件 的类型、数量、质量水平等已被获得，但工作应力尚 无法得到，可以用元器件记数法。 设组成系统的元器件数，分为n种，每种Ni个，相应 的失效率为I，质量系数为i 按指数分布的串联系统计算系统失效率：
( N i i i )
i 1
可靠性预计步骤
• 理解产品或系统（包括系统组成、工作条件、任务剖面和 完成功能等）； • 明确系统的故障判剧； • 绘制系统的结构模型； • 建立系统可靠性数学模型； • 分别预计各个底层单元的可靠性； • 根据系统可靠性数学模型预计系统的基本可靠性或任务可 靠性； • 将可靠性预计结果反馈到其它技术和方法中。