系统可靠性理论与工程实践.pdf
《系统可靠性理论与工程实践.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《系统可靠性理论与工程实践.pdf(50页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、系统可靠性理论与工程实践系统可靠性理论与工程实践 2002年8月11日 内容安排内容安排 1 1 1 1 系统可靠性基础理论系统可靠性基础理论 理论体系探讨 2 2 2 2 工程实践工程实践 IntersilIntersilIntersilIntersil公司公司 、FordFordFordFord公司公司 3 3 3 3 可靠性工程几个热点问题可靠性工程几个热点问题 发展趋势展望发展趋势展望 可靠性可靠性 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 1 1 1 1 1 1 1 系统可靠性基础理论系统可靠性基础理论系统可靠性
2、基础理论系统可靠性基础理论 系统可靠性基本术语 (1) 系统(SystemSystemSystemSystem) 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。 系统实例系统实例 对系统可靠性的认识误区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 in
3、volved in repair, not in reliability. 5. The key to high reliability is speedy repair. 可靠性方块图可靠性方块图 ( ( ( ( ( ( ( (RBDsRBDsRBDsRBDsRBDsRBDsRBDsRBDsReliability Block Diagrams)Reliability Block Diagrams)Reliability Block Diagrams)Reliability Block Diagrams)Reliability Block Diagrams)Reliability Block
4、Diagrams)Reliability Block Diagrams)Reliability Block Diagrams) 可靠性可靠性方块方块图图 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 可靠性方块可靠性方块可靠性方块可靠性方块 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 1.2 系统可靠性模型系
5、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。 = = n i is RR 1 可靠性串联系统可靠性串联系统 可靠性并联系统可靠性并联系统 系统可靠度为 = = n i is RR 1 )1 (1 图7 可靠性并联系统 冗余最大 例:双工系统 可靠性并联系统可靠性并联系统 k/nk/n表决系统表决系统 特例:1/n串联系统 n/n并联系统 系统可靠度: k/nk/n表决系统表决系统 复杂系统复杂系统 分析
6、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 1.31.3 单元重要度单元重要度 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 1.41.4 系统可靠性分析系统可靠性分析 (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
7、的 寿命分布规律、失效率。 1.41.4 系统可靠性分析系统可靠性分析 (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。 1.51.5 可靠性设计可靠性设计 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。 1.51.5 可靠性设计可靠性设计 (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
8、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。 1.61.6 可靠性分配和可靠性优化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 1.61.6 可靠性分配和可靠性优化可靠
9、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 Reliability 1.61.6 可靠性分配和可靠性优化可靠性分配和可靠性优化 改进难度和可靠度上限的影响 1.61.6 可靠性分配和可靠性优化可靠性分配和可靠性优化 建立系统可靠性优化的目标函数: 1.61.6 可靠性分配和可靠性优化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: Case 1-三个单元都服从=1.318、=312hrs的威布 尔分布,改进可行性中等
10、。 Case 2-同Case 1,但改进可行性不同:单元1易, 单元2中,单元3难。 Case 3-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。 Case 4-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。 Case 5-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:难、易、中。 假设在100小时内,MAR均为0.999,则优化结果如右表 1所示。 1.71.7 可修复系统可修复系统 对于可修复系统,须同时考虑可靠性和 维修性。类似于基于寿命数据的可靠性
11、 建模方法,可以处理修复数据获得维修 性特征量,如:维修度、修复率、平均 修复时间等。可用性综合考虑可靠性和 维修性。 维修方式:事后维修和预防维修维修方式:事后维修和预防维修 事后维修的三个典型 步骤: a)问题诊断; b)故障零件的更换或 修理; c)维修确认。 预防维修活动包括设 备检查,局部或全面 定期检修,换油等。 预防维修可以提高系 统的可靠性、减少停 机时间和更换费用、 优化备用件库存。 预防维修预防维修 :计划维修和视情维修计划维修和视情维修 计划维修针对产品老 化情况。 基础工作:维修历史 记录分析、传感器监 测数据分析、备用件 库存优化、维修最佳 间隔期的确定、设备 维修模
12、拟等。 视情维修 基础:设备性能退化、 测试技术和诊断技术。 图14 预防维修与事后维修的费用比较 停机时间(维修时间)停机时间(维修时间) 停机时间分为等待时 间和修理时间。等待 时间主要与后勤工作、 管理工作有关。而修 复时间主要取决于维 修人员和产品的可维 修性设计。基于停机 时间,可以建立维修 度函数,统计维修性 特征量。 更新理论 图13 系统停机时间为元件停机时间的函数 (三个元件组成的可靠性串联系统) 可可修复系统修复系统 可用度分为瞬时可用度、稳态可用度、 平均可用度、使用可用度等。 维修费用分析:识别主要费用要素。 失效数据分析:对同类的产品或单个产 品进行统计分析,了解MT
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 系统 可靠性 理论 工程 实践
链接地址:https://www.31doc.com/p-3722142.html