系统可靠性理论与威布尔分布.ppt

系统可靠性理论与工程实践 内容安排 1 系统可靠性基础理论 理论体系探讨 2  工程实践 Intersil公司 、Ford公司 3 可靠性工程几个热点问题 发展趋势展望 可靠性 一个满意的顾客会告诉8个人， 一个不满意的顾客会告诉20个人， 只有可靠的产品才能带来长期效益和忠诚的顾客！ 1    系统可靠性基础理论 系统可靠性基本术语 （1） 系统（System） 一个系统是由一组零件（元件）、部件、子系统或装配件（统称为单元）构成的、完成期望的功能、并具有可接受的性能和可靠性水平的一种特定设计。 系统实例 对系统可靠性的认识误区 1.在特定的时间内，已知系统所有单元的可靠度为90%,则系统可靠度为90%。 2. Mechanical engineers know everything. 3. Reliability is a project. 4. The craftsman is only involved in repair, not in reliability. 5. The key to high reliability is speedy repair. 可靠性方块图(RBDs—Reliability Block Diagrams) 可靠性方块图是系统单元及其可靠性意义下连接关系的图形表达, 表示单元的正常或失效状态对系统状态的影响。在一些情况下，它不同于结构连接图。 计算机的简化可靠性方块图 可靠性方块 一个方块可以代表零件（元件）、部件、子系统或装配件，取决于它选择的“黑箱”水平（具体层次）。 系统可靠性评估的第一步是获取数据（寿命或成功次数等），估计单元的可靠性水平。 单元可靠性估计的流程 1.2 系统可靠性模型 (1) 串联系统 (2) 并联系统 (3) k/n表决系统 (4) 串并联混合系统 (5) 储备系统 (6)复杂系统 可靠性串联系统 系统可靠度为 可靠性串联系统中，可靠性最差的单元对系统的可靠性影响最大。 可靠性串联系统 可靠性并联系统 系统可靠度为 图7 可靠性并联系统 冗余最大 例：双工系统 可靠性并联系统 k/n表决系统 特例：1/n—串联系统 n/n—并联系统 系统可靠度： k/n表决系统 复杂系统 分析方法： 1. 分解分析方法：选择关键单元，先分解系统，再组合计算。 2. the Event Space Method. 3. the Path-Tracing Method. 图9 可靠性复杂系统模型示例 1.3     单元重要度 分析单元重要度，可以找出系统的薄弱环节。 单元i的概率结构重要度： 关键重要度 FV重要度 BP重要度 1.4     系统可靠性分析 (1)  系统可靠度估计 引入单元可靠度函数，运用上述模型即可计算系统可靠度。 (2)  寿命预测 根据系统可靠度，可以计算系统的平均寿命、保证寿命、BX（如：B10）、可靠寿命等。此外，可以计算系统的寿命分布规律、失效率。 1.4     系统可靠性分析 (3)  模拟分析 模拟分析可以克服解析法的缺点，完成复杂系统的可靠性分析。其原理：基于the Monte Carlo simulation method, 根据每个单元的失效分布产生随机失效时间，模拟系统的工作状态，然后对系统可靠度作经验估计。 1.5     可靠性设计 在产品开发阶段要尽早考虑和构造可靠性。 将可靠性和性能一样设计到产品中去。 1.5     可靠性设计 (1)  问题识别：获取改进可靠性的机会。工具：维修数据分析、用户意见分析、可靠性试验、可靠性分析等。 (2)  失效分析。认识失效机理和发现改进措施。工具：FMECA，FTA等。 (3)  寿命周期费用和保修费用分析。 (4)  比较研究（Trade-off studies），可靠性优化，费用—效益分析。 (5)  可靠性目标确定。工具：QFD等。 (6)  可靠性优化分配。 1.6     可靠性分配和可靠性优化 有两个方法改进系统的可靠性：故障避免和故障容错。 避免故障，要求使用高质量和高可靠性的元件，通常比故障容错方法的成本低些。而故障容错，需要冗余，导致设计难度加大，成本、重量、体积等增加。 典型的可靠性增长曲线 1.6     可靠性分配和可靠性优化 优化前需要明确规定： a) 成本函数Cost/Penalty Function b) 可靠度上限 Maximum Achievable R