1、第第3章章 系統(tǒng)的可靠性分配系統(tǒng)的可靠性分配3.1可靠性分配概念和目的可靠性分配概念和目的3.1.1汽車可靠性分配的概念汽車可靠性分配的概念 根據(jù)系統(tǒng)設計所確定的汽車可根據(jù)系統(tǒng)設計所確定的汽車可靠性目的值，合理地將該目的分靠性目的值，合理地將該目的分配于系統(tǒng)各單元配于系統(tǒng)各單元 (總成、零部件總成、零部件)的設計過程，稱為汽車可靠性分的設計過程，稱為汽車可靠性分配。配。 在開發(fā)、研制汽車新產(chǎn)品之前，在開發(fā)、研制汽車新產(chǎn)品之前，對汽車期望到達的可靠性程度應對汽車期望到達的可靠性程度應有明確的目的。汽車系統(tǒng)的可靠有明確的目的。汽車系統(tǒng)的可靠性目的與其各子系統(tǒng)性目的與其各子系統(tǒng) (總成、零總成、零部

2、件部件)的可靠性目的有著親密的關的可靠性目的有著親密的關系。為了保證汽車系統(tǒng)的可靠性系。為了保證汽車系統(tǒng)的可靠性程度，必需以嚴謹?shù)膽B(tài)度，根據(jù)程度，必需以嚴謹?shù)膽B(tài)度，根據(jù)汽車子系統(tǒng)汽車子系統(tǒng) (零部件零部件)的量要程度、的量要程度、本身的失效率、運用環(huán)境、任務本身的失效率、運用環(huán)境、任務方式、實踐要求，進展可靠性分方式、實踐要求，進展可靠性分配。配。3.1.2汽車可靠性分配的目的和作用汽車可靠性分配的目的和作用 (1)經(jīng)過可靠性分配，落實汽車系統(tǒng)的可靠性目經(jīng)過可靠性分配，落實汽車系統(tǒng)的可靠性目的。汽車產(chǎn)品的可靠性程度，除制造、資料緣由的。汽車產(chǎn)品的可靠性程度，除制造、資料緣由以外，很大程度上依賴

3、于汽車的設計程度，它是以外，很大程度上依賴于汽車的設計程度，它是構成汽車固有可靠性的根底，應兼顧消費本錢和構成汽車固有可靠性的根底，應兼顧消費本錢和經(jīng)濟效益，及時經(jīng)濟效益，及時/合理地調(diào)整系統(tǒng)的可靠性。合理地調(diào)整系統(tǒng)的可靠性。 (2)經(jīng)過可靠性分配，確定各子系統(tǒng)經(jīng)過可靠性分配，確定各子系統(tǒng) (總成、零總成、零部件部件)的可靠性目的。汽車是一個非常復雜的機的可靠性目的。汽車是一個非常復雜的機械電子產(chǎn)品。實現(xiàn)整體的可靠性目的械電子產(chǎn)品。實現(xiàn)整體的可靠性目的 必需依托必需依托各子系統(tǒng)、零部件的可靠性加以保證。沒有子系各子系統(tǒng)、零部件的可靠性加以保證。沒有子系統(tǒng)、零部件的可靠性目的，系統(tǒng)的可靠性目的再

4、統(tǒng)、零部件的可靠性目的，系統(tǒng)的可靠性目的再高也是徒勞的。高也是徒勞的。 (3)經(jīng)過可靠性分配，有利于加強設計部門間的經(jīng)過可靠性分配，有利于加強設計部門間的聯(lián)絡和配合。協(xié)助設計者了解汽車總成及零部件聯(lián)絡和配合。協(xié)助設計者了解汽車總成及零部件的可靠性與汽車系統(tǒng)可靠性之間的關系，使之心的可靠性與汽車系統(tǒng)可靠性之間的關系，使之心中有數(shù)，減少盲目性，明確設計的根本問題中有數(shù)，減少盲目性，明確設計的根本問題;經(jīng)經(jīng)過可靠性分配，容易暴露汽車系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，過可靠性分配，容易暴露汽車系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，為改良設計提供途徑和根據(jù)。為改良設計提供途徑和根據(jù)。 (4)經(jīng)過可靠性分配，有利于加強設計者的全局經(jīng)過可靠性分配

5、，有利于加強設計者的全局觀念。全面衡量汽車系統(tǒng)的質(zhì)量、費用及性能等觀念。全面衡量汽車系統(tǒng)的質(zhì)量、費用及性能等要素，以獲得汽車系統(tǒng)設計的全局效果。要素，以獲得汽車系統(tǒng)設計的全局效果。3.1.3汽車可靠性分配原那么和方法汽車可靠性分配原那么和方法 1順序順序 可靠性分配的過程是自上而下進展的，可靠性分配的過程是自上而下進展的， 2預測和分配的關系 可靠性分配以前，事先需進展可靠性預測，可靠性預測過程那么與可靠性分配相反，它是自下而上進展的。預測是為了分配，而分配過程中也會有預測。因此，可靠性分配是一個有預測分配再預測再分配的反復過程，是一個不斷進化的過程。 3方法 可靠性分配的方法很多，有等可靠度

6、分配法、再分配法、相對失效率法、加權修正法、綜合評分法、動態(tài)規(guī)劃法等。 整車系統(tǒng)子系統(tǒng)部件零件整車系統(tǒng)子系統(tǒng)部件零件可靠性分配程序預測程序汽車可靠性分配原那么和方法汽車可靠性分配原那么和方法 4原那么 不是平均分攤，而是根據(jù)汽車各子系統(tǒng) (總成、零部件)的失效率、重要性、本錢費用、消費可行性、工藝可行性、任務環(huán)境、維修運用情況和國家有關法規(guī)等多方面要素，進展統(tǒng)籌思索，合理分配。不論采用什么分配方法，必需滿足以下不等式:snRRRRf),.,(21分配后系統(tǒng)的可靠度函數(shù)系統(tǒng)可靠度總體目的3.2等可靠度分配法等可靠度分配法3.2.1等可靠度分配法的特點等可靠度分配法的特點 將汽車系統(tǒng)需求到達的可靠

7、度程度，相等地分配到各子系統(tǒng)，將汽車系統(tǒng)需求到達的可靠度程度，相等地分配到各子系統(tǒng)，這種分配方法稱為等可靠度分配法，也稱平衡分配法。這種分配方法稱為等可靠度分配法，也稱平衡分配法。 分配中不思索本錢、失效率、平安性等實踐情況，以一致分配中不思索本錢、失效率、平安性等實踐情況，以一致規(guī)范分配可靠度。規(guī)范分配可靠度。 3.2.2等可靠度分配方法等可靠度分配方法 (1)串聯(lián)絡統(tǒng)等可靠度分配法串聯(lián)絡統(tǒng)等可靠度分配法 對串聯(lián)絡統(tǒng)的可靠度來說，普通取決于系統(tǒng)中最薄弱的子對串聯(lián)絡統(tǒng)的可靠度來說，普通取決于系統(tǒng)中最薄弱的子系統(tǒng)的可靠度。因此，其他分系統(tǒng)的可靠度取值再高也意義系統(tǒng)的可靠度。因此，其他分系統(tǒng)的可靠

8、度取值再高也意義不大。出于這種思索，各子系統(tǒng)應取一樣的可靠度進展分配。不大。出于這種思索，各子系統(tǒng)應取一樣的可靠度進展分配。對于串聯(lián)絡統(tǒng)，為使系統(tǒng)到達規(guī)定的可靠度程度對于串聯(lián)絡統(tǒng)，為使系統(tǒng)到達規(guī)定的可靠度程度Rs，各子系，各子系統(tǒng)也應具有相當?shù)目煽啃猿潭龋潢P系式為統(tǒng)也應具有相當?shù)目煽啃猿潭龋潢P系式為:nniinsRRRRRR0121.nsRR10等可靠度分配法等可靠度分配法例例1 1 一臺汽車保修設備，由四部分串聯(lián)組成，要求總體可靠度一臺汽車保修設備，由四部分串聯(lián)組成，要求總體可靠度到達到達Rs=0.85Rs=0.85，其中知某有一部分的可靠度為，其中知某有一部分的可靠度為0.980.98

9、，按等可靠度，按等可靠度分配法確定其他三部分的可靠度。分配法確定其他三部分的可靠度。 解解: :設知的可靠度設知的可靠度Rl=0.98Rl=0.98，其他三部分的可靠度為，其他三部分的可靠度為RoRo，按照，按照串聯(lián)絡統(tǒng)等可靠度分配法的計算公式有串聯(lián)絡統(tǒng)等可靠度分配法的計算公式有: :經(jīng)過計算，得到其他三部分的可靠度為0.95301RRRs95. 098. 085. 03310RRRS等可靠度分配法等可靠度分配法(2)(2)并聯(lián)絡統(tǒng)的等可靠度分配法并聯(lián)絡統(tǒng)的等可靠度分配法并聯(lián)絡統(tǒng)的等可靠度分配法的公式為并聯(lián)絡統(tǒng)的等可靠度分配法的公式為式中 Fs系統(tǒng)要求的不可靠度；Fi第i個單元分配到的不可靠度

10、；Rs系統(tǒng)要求的可靠度；n并聯(lián)單元數(shù)。),.,2 , 1(111niRFFnnssiiiFRR10等可靠度分配法等可靠度分配法并聯(lián)絡統(tǒng)的等可靠度分配法例例2 2 由由3 3個單元組成的并聯(lián)絡統(tǒng)，要求系統(tǒng)可靠度到達個單元組成的并聯(lián)絡統(tǒng)，要求系統(tǒng)可靠度到達0.980.98，求每個單元的可靠度。求每個單元的可靠度。解解: :知知Rs=0.98Rs=0.98，設每個單元可靠度為，設每個單元可靠度為RoRo，那么，那么計算可得271. 0)98. 01 (13111nnssiRFF729. 0271. 0110iFRn等可靠度分配法的優(yōu)點：比較簡單n 缺陷：是沒有思索各子系統(tǒng)的重要性、本錢高低、修復的難

11、易程度、現(xiàn)有可靠性程度等等可靠度分配法等可靠度分配法3.3 相對失效率分配法相對失效率分配法3.3.1相對失效率分配法的定義相對失效率分配法的定義 以預測以預測(即原有失效率為根據(jù)，將分配于各子系統(tǒng)的即原有失效率為根據(jù)，將分配于各子系統(tǒng)的(允許允許)失效率正比于預測失效率正比于預測 (原有原有)失效率，這種分配方法稱為相對失效失效率，這種分配方法稱為相對失效率分配法率分配法. 3.3.2相對失效率分配法的特點相對失效率分配法的特點 這種分配方法是根據(jù)相對失效率分配方法的原那么，分配這種分配方法是根據(jù)相對失效率分配方法的原那么，分配于各子系統(tǒng)的于各子系統(tǒng)的(允許允許)失效率大小，與預測失效率有很

12、大關系。失效率大小，與預測失效率有很大關系。預測的失效率越大，分配給它的失效率也越大預測的失效率越大，分配給它的失效率也越大;反之亦然，可反之亦然，可靠性很高的產(chǎn)品，分配的靠性很高的產(chǎn)品，分配的 (允許允許)失效率也越小。這種分配方法，失效率也越小。這種分配方法，通常用于失效率為常數(shù)的單元組成的串聯(lián)絡統(tǒng)，單元和系統(tǒng)的通常用于失效率為常數(shù)的單元組成的串聯(lián)絡統(tǒng)，單元和系統(tǒng)的壽命均服從指數(shù)分布。分配過程中按照失效率作分配值。壽命均服從指數(shù)分布。分配過程中按照失效率作分配值。相對失效率分配法相對失效率分配法3.3.3相對失效率分配的步驟相對失效率分配的步驟 設系統(tǒng)是由設系統(tǒng)是由n子系統(tǒng)串聯(lián)而成的，它們

13、分配到的失效子系統(tǒng)串聯(lián)而成的，它們分配到的失效率分別為率分別為:1，2，.，n。系統(tǒng)失效率目的值為。系統(tǒng)失效率目的值為s，分，分配的結果該當滿足配的結果該當滿足:snii1可靠性分配的目的是確定i，詳細步驟如下: (1) 根據(jù)現(xiàn)有的可靠性數(shù)據(jù)資料，推測或知原各子系統(tǒng)的失效率，假設分別為:di(i=1，2，.，n)。niiiidd1 (3) 計算分配于各子系統(tǒng)的允許失效率i (4) 檢驗分配結果能否滿足下式 (2) 計算各子系統(tǒng)的失效率分配系數(shù)i一相對失效率。siissnsnssnii).(.21211相對失效率分配法相對失效率分配法(5) 計算各子系統(tǒng)的可靠度Ri(t)為了滿足可靠度分配值之和

14、大于系統(tǒng)可靠度目的值，那么各子系統(tǒng)的可靠度該當滿足關系式isiitReetRstti)()()()(1tRtRsnii例例3 3 知一個串聯(lián)絡統(tǒng)由四個子系統(tǒng)組成，預測的各子系統(tǒng)失效知一個串聯(lián)絡統(tǒng)由四個子系統(tǒng)組成，預測的各子系統(tǒng)失效率分別為率分別為d1=0.25%h-ld1=0.25%h-l、d2=0.16%h-ld2=0.16%h-l、d3=0.28%h-ld3=0.28%h-l、d4=0.18%h-ld4=0.18%h-l，要求系統(tǒng)的可靠度到達，要求系統(tǒng)的可靠度到達0.900.90，保證延續(xù)任務，保證延續(xù)任務60h60h以上。試用相對失效率法進展可靠度分配。以上。試用相對失效率法進展可靠度分

15、配。解解: : (1) (1)由知條件得到由知條件得到d1=0.25%h-ld1=0.25%h-l、d2=0.16%h-ld2=0.16%h-l、d3=0.28%h-d3=0.28%h-l l、d4=0.18%h-ld4=0.18%h-l 相對失效率分配法相對失效率分配法(1)由知條件得到d1=0.25%h-l、d2=0.16%h-l、d3=0.28%h-l、d4=0.18%h-l(2)計算失效率分配系數(shù)287. 018. 028. 016. 025. 025. 0111niidd184. 02322. 03207. 04(3)計算各子系統(tǒng)的失效率 由題意可知，Rs(60)=0.90，假設系統(tǒng)

16、的失效率為常數(shù)s，可經(jīng)過下面公式求得tssetR)(00176. 090. 0ln601)(ln1tRtss相對失效率分配法相對失效率分配法同理得：)(ln(tRtss各子系統(tǒng)的(允許)失效率為)(000505. 000176. 0287. 0111hs)(000324. 000176. 0184. 0122hs)(000567. 000176. 0322. 0133hs)(000364. 000176. 0207. 0144hs4計算各子系統(tǒng)所得的可靠度970. 0)60()(60000505. 0111eRetRt981. 0)60()(60000324. 0222eRetRt966. 0

17、)60()(60000567. 0333eRetRt979. 0)60()(60000364. 0444eRetRt相對失效率分配法相對失效率分配法3.4加權修正分配法加權修正分配法 對于汽車來說，每個總成、部件的復雜對于汽車來說，每個總成、部件的復雜 (含零件含零件數(shù)、零件精度數(shù)、零件精度)程度、失效情況、對系統(tǒng)的影響程程度、失效情況、對系統(tǒng)的影響程度是不一樣的，假設按照同樣的分配指數(shù)進展可靠度是不一樣的，假設按照同樣的分配指數(shù)進展可靠性分配，顯然是不合理的。如何綜合思索這些問題，性分配，顯然是不合理的。如何綜合思索這些問題，求得略微完善的分配方法求得略微完善的分配方法?下面引見加權修正分配

18、下面引見加權修正分配法法3.4.1加權修正分配法的定義加權修正分配法的定義 對于組成系統(tǒng)的各單元對于組成系統(tǒng)的各單元 (含子系統(tǒng)、總成、部件含子系統(tǒng)、總成、部件)，在系統(tǒng)中的重要程度是不同的，反映其重要程度的在系統(tǒng)中的重要程度是不同的，反映其重要程度的目的就是重要度。單元的重要度就是該單元失效引目的就是重要度。單元的重要度就是該單元失效引起系統(tǒng)失效的次數(shù)與該單元失效次數(shù)的比值，它的起系統(tǒng)失效的次數(shù)與該單元失效次數(shù)的比值，它的意義是第意義是第i個單元失效呵斥系統(tǒng)發(fā)生缺點而不能運轉(zhuǎn)個單元失效呵斥系統(tǒng)發(fā)生缺點而不能運轉(zhuǎn)的概率，記作的概率，記作Wi。即。即 重要度重要度Wi=單元本身失效引起系統(tǒng)失效的

19、次數(shù)單元本身失效引起系統(tǒng)失效的次數(shù)單單元本身失效次數(shù)。元本身失效次數(shù)。 根據(jù)各單元重要度分配給不同的可靠度，這種可根據(jù)各單元重要度分配給不同的可靠度，這種可靠性分配的方法，稱為加權修正分配法，也稱靠性分配的方法，稱為加權修正分配法，也稱AGREE分配法分配法 (Advisory group on reliability of electronic equipment)。加權修正分配法加權修正分配法3.4.2加權修正分配法的特點加權修正分配法的特點 這種分配方法，適用于指數(shù)分布的串聯(lián)絡統(tǒng)，這種分配方法，適用于指數(shù)分布的串聯(lián)絡統(tǒng)，比前幾種分配方法較為完善些，其中思索了單元比前幾種分配方法較為完善些

20、，其中思索了單元的復雜程度，單元失效與系統(tǒng)失效之間的關系。的復雜程度，單元失效與系統(tǒng)失效之間的關系。加權修正分配法也是按串聯(lián)絡統(tǒng)的組合方式進展加權修正分配法也是按串聯(lián)絡統(tǒng)的組合方式進展分析，且以為各分系統(tǒng)的壽命時間均服從指數(shù)分分析，且以為各分系統(tǒng)的壽命時間均服從指數(shù)分布布 (失效率與時間無關失效率與時間無關)。3.4.3加權修正分配法的計算步驟加權修正分配法的計算步驟 加權修正分配法的計算步驟分二步進展加權修正分配法的計算步驟分二步進展:第一步，第一步，不思索各單元的重要度，按等可靠度分配法確定不思索各單元的重要度，按等可靠度分配法確定各單元的失效率各單元的失效率;第二步，根據(jù)各單元的重要度第

21、二步，根據(jù)各單元的重要度Wi，對按等可靠度分配法確定的失效率用加權，對按等可靠度分配法確定的失效率用加權的方式加以修正的方式加以修正 加權修正分配法加權修正分配法根據(jù)等可靠度分配法，經(jīng)過公式推導求得單元允許失效率inTRtRsii1)()(iintseTR1)(iistTRn)(ln1isintTR)(ln 第一步:按等可靠度分配法初定失效率即在等分配的根底上考重要度。假設規(guī)定系統(tǒng)任務到時間T時，應具有的可靠度(目的值)為Rs(T)，在不思索重要度時，單元容答應靠度為iitiietR)(式中ti系統(tǒng)要求單元的任務時間; i單元允許的失效率。iisisiiiintWTRntTRWW)(ln)(l

22、n1即在原有根底上除以重要度，其意義在于。修正后的公式為iisintWTR)(ln 2思索復雜性后加權處置 假設單元是由Ni個重要零件組成，系統(tǒng)的重要零件總數(shù)為N=Ni，假設這些重要零件的可靠性對系統(tǒng)的影響是一樣的，那么單元所包含的重要零件數(shù)占系統(tǒng)總的重要零件數(shù)的比率Ni/N，就表示單元的復雜度。 再一次對 進展復雜度加權處置，即將 中的1/n用Ni/N替代，其意義在于，單元復雜度高，對允許失效率適當放寬。于是得到公式為iiiisiitNWTRN)(ln 例例 某一設備是由某一設備是由6 6個單元組成的串聯(lián)絡統(tǒng)，要求任務個單元組成的串聯(lián)絡統(tǒng)，要求任務28h28h以上，其可靠度到達以上，其可靠度

23、到達Rs=0.90Rs=0.90，試用加權修正分配法確定各，試用加權修正分配法確定各單元的允許失效率和可靠度分配。詳細數(shù)據(jù)見下表單元的允許失效率和可靠度分配。詳細數(shù)據(jù)見下表解：根據(jù)題意，t=28h，Rs=0.90，N=160+81+55+58+78+125=557，各單元的失效率為)(000907. 0282 . 157090. 0ln160ln11111htNWRNs)(000558. 02898. 057090. 0ln81ln12222htNWRNs)(000372. 0280 . 157090. 0ln55ln13333htNWRNs)(0005378. 02485. 057090.

24、0ln58ln14444htNWRNs)(0006682. 02492. 057090. 0ln78ln15555htNWRNs)(0007037. 0282 . 157090. 0ln125ln16666htNWRNs9751. 0)28()(280009007. 0111eRtR9845. 0)28()(280005584. 0222eRtR9897. 0)28()(280003716. 0333eRtR987. 0)24()(2400053. 0444eRtR原書中5981. 0)28()(280006682. 0555eRtR9805. 0)28()(280007037. 0666eR

25、tR9 . 09006. 061iisRR驗證9851. 0)28()(280005378. 0444eRtR小時以上的題意合系統(tǒng)工作，我認為錯的，它不符注：原書中28988. 0)24()(2400051. 0555eRtR第3章 思索題(1)可靠性分配的目的是什么?(2)汽車可靠性分配有何原那么?(3)汽車可靠性分配通常有幾種方法?各種方法有何特點? (4)由14個子系統(tǒng)組成的串聯(lián)絡統(tǒng)，要求系統(tǒng)的可靠度到達0.95，用等可靠度分配法確定各子分系統(tǒng)的可靠度。(5)某一設備是有6個單元組成的串聯(lián)絡統(tǒng)，要求任務36h以上，其可靠度到達Rs=0.90，試用加權修證分配法確定各單元的允許失效率和可靠度分配值。詳細數(shù)據(jù)見下表:單元 i單元零件數(shù) Ni每個單元的工作時間 ti單元的重要度1128361