系统可靠性理论与威布尔分布

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1、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.M

2、echanicalengineersknoweverything.3.Reliabilityisaproject.4.Thecraftsmanisonlyinvolvedinrepair,notinreliability.5.Thekeytohighreliabilityisspeedyrepair.可靠性方块图(RBDs—ReliabilityBlockDiagrams)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

3、（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

4、分析方法：选择关键单元，先分解系统，再组合计算。2.theEventSpaceMethod.3.thePath-TracingMethod.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

5、缺点，完成复杂系统的可靠性分析。其原理：基于theMonteCarlosimulationmethod,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-offstudies），可靠性优化，

6、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/PenaltyFunctionb)可靠度上限MaximumAchievableReliability1.6可靠性分配和可靠性优化改进难度和可靠度上限的影响1.6可靠性分配和可靠性优化建立

7、系统可靠性优化的目标函数：1.6可靠性分配和可靠性优化例：由三个单元组成的可靠性串联系统，在100小时内的目标可靠度为0.90，考虑五种情况：Case1—三个单元都服从β=1.318、η=312hrs的威布尔分布，改进可行性中等。Case2—同Case1，但改进可行性不同：单元1—易，单元2—中，单元3—难。Case3—在100小时内，单元1、2、3的可靠度分别为0.7、0.8、0.9，改进可行性相同：易。Case4—在100小时内，单元1、2、3的可靠度分别为0.7、0.8、0.9，改进可行性分别为：易、中、难。Case5—在100小时内，单元1、2、3的

8、可靠度分别为0.7、0.8、0.9，改进可行性分别为