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可靠性设计——III.系统可靠性预计与指标的分配高嵩2020/6/20可靠性设计2本章内容1.系统可靠性要求制定2.系统可靠性要求分配3.系统的可靠性预计1.可靠性要求制定2020/6/20可靠性设计4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2020/6/20可靠性设计5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。2020/6/20可靠性设计6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。2020/6/20可靠性设计7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2020/6/20可靠性设计8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制定和贯彻可靠性设计准则确定关键件和重要件简化设计环境防护设计余度设计热设计降额设计软件可靠性设计制定和实施元器件大纲包装、装卸、运输、储存等设计2020/6/20可靠性设计9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。2020/6/20可靠性设计10可靠性设计准则作用可靠性设计准则是进行可靠性定性设计的重要依据。贯彻可靠性设计准则可以提高产品的固有可靠性。可靠性设计准则是把可靠性设计和性能设计有机结合的有效方法。可靠性设计准则是一个单位产品设计经验的总结与升华。2020/6/20可靠性设计11可靠性设计准则主要内容概述说明产品名称、型号、功能和配套关系；产品合同规定的可靠性定性、定量要求等。目的说明编制可靠性设计准则的目的。适用范围应说明编制的可靠性设计准则适用于何产品或何系列产品。2020/6/20可靠性设计12可靠性设计准则主要内容依据应说明编制可靠性设计准则的主要依据。合同规定的可靠性定性、定量要求；合同规定引用的有关规范、标准、手册等提出的可靠性设计准则；同类型产品的可靠性设计经验以及可供参考的通用可靠性设计准则。详细设计准则将产品的可靠性设计准则以“XX可靠性设计准则”条款形式输出。2020/6/20可靠性设计13可靠性定性分析要求定性分析要求定性分析要求一般是在产品研制过程中要求采取的可靠性分析工作，以保证与提高产品可靠性。这些可靠性分析工作需要在产品研制的各个阶段根据产品的实际情况和分析方法的特点，具体组织实施。2020/6/20可靠性设计14可靠性定性分析要求定性分析要求的主要项目功能危险分析(FHA)综合的、系统的演绎方法故障模式和影响分析(FMEA)系统的，自下而上的归纳分析法故障树分析(FTA)系统的，自上而下的演绎分析法区域安全性分析(ZSA)按照装备的区域进行的分析、检查法2020/6/20可靠性设计15可靠性定量要求概念确定产品的可靠性参数、指标以及验证时机和验证方法，以便在设计、生产、试验验证、使用过程中用量化方法评价或验证装备的可靠性水平。可靠性参数要反映战备完好性，任务成功性，维修人力费用及保障资源费用等四个方面的要求。MTBFMFHBFMCSP2020/6/20可靠性设计16可靠性定量要求分类基本可靠性要求基本可靠性反映了产品对维修人力费用和后勤保障资源的需求。确定基本可靠性指标时应统计产品的所有寿命单位和所有的故障。任务可靠性要求任务可靠性是产品在规定的任务剖面中完成规定功能的能力。确定任务可靠性指标时仅考虑在任务期间那些影响任务完成的故障(即致命性故障)。2020/6/20可靠性设计22含义可靠性指标是可靠性参数要求的量值。如MTBF=1000h即为可靠性指标。与使用、合同参数相对应，可靠性指标分为可靠性使用指标和可靠性合同指标。可靠性指标2020/6/20可靠性设计23可靠性参数指标的特性目标值→规定值；门限值→最低可接受值成熟期目标值成熟期门限值研制阶段门限值研制阶段目标值设计定型生产定型批生产大量部署和使用2020/6/20可靠性设计24目标值门限值目标值规定值最低可接受值研制结束最低可接受值研制结束门限值目标值(协调)门限值(协调)预计值设计值增长计划设计定型验证值使用阶段验证值论证阶段方案阶段工程研制阶段生产阶段使用阶段可靠性参数值时序图2020/6/20可靠性设计25可靠性参数值时序说明论证阶段由使用方根据装备的使用需求和可能，经过论证提出装备的“目标值”，并据此确定“门限值”。方案阶段由使用方与承制方协调，确定最终的“目标值”和“门限值”，并确定研制结束时的门限值——“研制结束门限值”。将其转化为合同参数对应的“规定值”、“最低可接受值”及“研制结束最低可接受值”。2020/6/20可靠性设计26可靠性参数值时序说明工程研制阶段进行可靠性分配确定装备各层次产品的设计目标——“设计值”(即与装备成熟期的“目标值”对应的“规定值”，而非研制结束时的最低可接受值)，经过可靠性设计分析及可靠性增长，实现设计目标。设计定型经过验证获得“验证值”，用以验证是否达到研制结束时的最低可接受值。使用阶段经过验证获得此阶段的“验证值”，用以验证装备可靠性是否达到使用方要求的“目标值”，最低不能低于“门限值”。2020/6/20可靠性设计27可靠性定量要求制定概念可靠性定量要求的制定，即是对定量描述产品可靠性参数的选择及其指标的确定。不同的装备类型或在不同环境条件下使用的装备，描述产品可靠性定量要求的可靠性参数与指标是有所不同的，应根据具体装备的实际情况而定。GJB1909中详细规定了各类武器装备可靠性参数选择与指标确定的要求。2020/6/20可靠性设计28可靠性定量要求制定GJB1909GJB1909.1-94《装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求总则》GJB1909.2-94《装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求导弹武器系统和运载火箭》GJB1909.3-94《装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求核战斗部》GJB1909.4-94《装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求卫星》GJB1909.5-94《装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求军用飞机》2020/6/20可靠性设计29可靠性定量要求制定GJB1909GJB1909.6-94《装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求舰船》GJB1909.7-94《装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求装甲车辆和军用汽车》GJB1909.8-94《装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求火炮》GJB1909.9-94《装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求弹药》2020/6/20可靠性设计30可靠性定量要求制定参数选择依据装备类型坦克选择平均故障间隔里程(MMBF)飞机可选用平均故障间隔飞行小时(MFHBF)设备则选取平均故障间隔时间(MTBF)装备使用要求战时或平时、一次性使用或重复使用一次性使用的产品(如导弹)可选成功率预期的维修方案即对维修和约束条件的考虑，包括维修级别、维修工作要求、维修资源要求。装备可靠性的验证方法厂内试验验证一般选合同参数。外场使用验证则选用使用参数。2020/6/20可靠性设计31可靠性定量要求制定参数选择的要求可靠性使用参数的选择应反映战备完好性、任务成功性、维修人力费用和保障资源费用等四个方面的要求;应根据装备的类型，选择合适的参数;可靠性合同参数应根据使用参数确定;使用参数一般不应直接用于合同中，但如果参数的所有限定条件明确，也可用于合同中。2020/6/20可靠性设计32可靠性定量要求制定指标确定的依据应根据需要与可能，经综合权衡后确定指标。所谓“需要”是指：考虑使用方的需求、装备的重要程度。所谓“可能”是指：考虑国内外类似装备实际达到的可靠性水平，当前研制中所采取的技术对可靠性的影响，国内的技术基础和生产水平以及研制装备的费用、进度、预期的使用和保障等约束条件。2020/6/20可靠性设计33可靠性定量要求制定指标确定的要求可靠性指标应根据装备的类型在论证时提出目标值和门限值；在制订合同和研制任务书时提出规定值和最低可接受值。也可以只提出门限值和最低可接受值。同时还应明确：寿命剖面任务剖面故障判别准则维修方案验证方法在何时或在何阶段应达到其它假设和约束条件2020/6/20可靠性设计34可靠性定量要求制定指标确定的要求对于相互关联的可靠性参数，所确定的指标应相互协调。可靠性指标与维修性、安全性、保障性等有关指标也应相互协调。装备中系统或设备的可靠性指标也可单独提出，但必须与装备总体的指标相协调。合同指标根据使用指标转换确定。2020/6/20可靠性设计35可靠性定量要求制定可靠性参数、指标制定的程序战术技术指标论证阶段对研制装备进行使用需求分析对相似现役装备的可靠性状况分析初步确定新装备的寿命剖面、任务剖面及使用保障等方面的约束条件经综合权衡后，选择可靠性使用参数，提出成熟期的使用指标评审纳入战技要求文件2020/6/20可靠性设计36可靠性定量要求制定可靠性参数、指标制定的程序方案论证及确认阶段根据使用指标，进行可靠性方案设计与分析根据成熟期的使用指标，确定工程研制、生产阶段的使用指标，并将它们转换为合同指标评审纳入研制任务书或合同中根据装备可靠性指标分配结果，确定转承制产品的合同指标2020/6/20可靠性设计37可靠性定量要求制定可靠性参数、指标制定的程序工程研制阶段(含设计定型)使用、维修、保障方案变动时，修订可靠性指标严格履行有关审批手续2020/6/20可靠性设计38研制装备使用需求分析初步确定新装备的寿命剖面、任务剖面及使用保障等方面的约束条件相似现役装备可靠性状况分析综合权衡，选择可靠性使用参数，提出成熟期使用指标评审纳入战技要求文件中战术技术指标论证阶段可靠性定量要求制定定量要求制定的流程2020/6/20可靠性设计39根据使用指标进行可靠性方案设计与分析确定工程研制、生产阶段的使用指标，并将它们转换为合同指标评审纳入研制任务书或合同中根据装备可靠性指标分配结果，确定转承制产品的合同指标使用、维修、保障方案变动时，修订可靠性指标，并严格履行有关审批手续方案论证及确认阶段工程研制阶段成熟期的使用指标可靠性定量要求制定定量要求制定的流程2020/6/20可靠性设计40可靠性定量要求制定确定参数指标时，应同时明确以下问题产品的寿命剖面描述产品从制造到退役(或报废)这段时间内所经历的事件和环境。产品的任务剖面描述产品在执行任务过程中所经历的事件和环境。故障判据应根据装备的类型及其任务要求，提出各层次产品的故障判据。对容许降级使用的要求做出规定。2020/6/20可靠性设计41可靠性定量要求制定确定指标时应明确的问题何时或何阶段应达到某一规定的指标由于可靠性指标具有“阶段性”的特点，因此在确定指标时应加以说明。验证时机与验证方法应根据阶段性的指标确定验证时机，并根据装备的类别、产品的层次、重要程度、经费、进度等条件明确验证方法。维修、保障条件及人员素质它们是影响产品使用可靠性指标的重要因素。其他假设和约束条件2020/6/20可靠性设计42可靠性定性要求制定可靠性定性要求制定程序可靠性定性要求一般在战术技术指标论证和方案论证两个阶段制定，根据产品使用需求及经费、进度的实际情况