可靠性工程第3讲

哈尔滨工程大学核科学与技术学院开设的选修课《可靠性工程》的课件,主讲人杨明

可靠性工程College of Nuclear Science and Technology Harbin Engineering University

College of Nuclear Science and Technology

-1-

哈尔滨工程大学核科学与技术学院开设的选修课《可靠性工程》的课件,主讲人杨明

第3讲 系统可靠性基本模型 讲2011年3月9日 年 月 日

College of Nuclear Science and Technology

-2-

哈尔滨工程大学核科学与技术学院开设的选修课《可靠性工程》的课件,主讲人杨明

第3讲 系统可靠性基本模型 讲2.1 概述一、可靠性的划分 1. 固有可靠性与使用可靠性 固有可靠性：是由设计、 固有可靠性：是由设计、生产工艺和制造水平 决定的，是产品内在的、固有的因素， 决定的，是产品内在的、固有的因素，起决定性 的作用。 的作用。 使用可靠性：与维修水平和工作环境有关， 使用可靠性：与维修水平和工作环境有关，反 映了产品固有可靠性在实际运行中的发挥程度 映了产品固有可靠性在实际运行中的发挥程度。 产品固有可靠性在实际运行中的发挥程度。College of Nuclear Science and Technology

-3-

哈尔滨工程大学核科学与技术学院开设的选修课《可靠性工程》的课件,主讲人杨明

第3讲 系统可靠性基本模型 讲有效的维修只能保持和恢复产品的固有可 靠性， 靠性 ， 而不可能通过维修把固有可靠性差的 变为好的。 变为好的。 一般地有： 固有可靠性≥使用可靠性 一般地有： 固有可靠性 使用可靠性

College of Nuclear Science and Technology

-4-

哈尔滨工程大学核科学与技术学院开设的选修课《可靠性工程》的课件,主讲人杨明

第3讲 系统可靠性基本模型 讲2. 基本可靠性与任务可靠性 剖面：所有发生的事件、过程、 剖面：所有发生的事件、过程、功能及所处 的环境的时序描述。 的环境的时序描述。 寿命剖面：产品从制造到寿命终结或退出使 寿命剖面： 用这段时间内所经历的全部事件和环境的时序 描述。 描述。 任务剖面： 任务剖面：产品在完成规定任务这段时间内 所经历的事件和环境的时序描述。 所经历的事件和环境的时序描述。-5-

College of Nuclear Science and Technology

哈尔滨工程大学核科学与技术学院开设的选修课《可靠性工程》的课件,主讲人杨明

第3讲 系统可靠性基本模型 讲采 购 运 输 仓 库 贮 存 装 舰 装 备 部 队 任 务 剖 面 舰 员 维 修 基 地 维 修 报 废

型 准 备 工 作 开 机 工 作

系统 关 机

型

系统-6-

College of Nuclear Science and Technology

哈尔滨工程大学核科学与技术学院开设的选修课《可靠性工程》的课件,主讲人杨明

第3讲 系统可靠性基本模型 讲基本可靠性与任务可靠性的比较定义 剖面 故障统计 设计对策及其影响

简化设计， 简化设计 ， 采用高质量 基本 产品在规定的条 所有引起维 元器件等， 件下无故障的持 寿命剖面 元器件等 ， 设计时应与 修的故障 可靠性 续时间或概率 任务可靠性进行权衡 采用冗余技术或替代工 作模式。 作模式 。 但这将增加产 任务 产品在规定任务 危及任务的 品复杂度、 剖面中完成规定 任务剖面 品复杂度 、 降低基本可 故障 可靠性 功能的能力 靠性， 靠性 ， 增加维修及后勤 保障工作费用College of Nuclear Science and Technology

-7-

哈尔滨工程大学核科学与技术学院开设的选修课《可靠性工程》的课件,主讲人杨明

第3讲系统 可靠性基本模型 讲系统二、系统可靠性模型 1. 定义 ： 为

估算或预计系统的可靠性所建立的 定义： 可靠性逻辑框图和数学模型。 可靠性逻辑框图和数学模型。 2. 系统：( GJB451-90 )完成特定功能的综合 系统： 是若干协调工作单元的有机组合。 体，是若干协调工作单元的有机组合。 3. 单元 ： 进行可靠性分析的一个层次的最小单 单元： 并不特指元件) 位(并不特指元件) 。

College of Nuclear Science and Technology

-8-

哈尔滨工程大学核科学与技术学院开设的选修课《可靠性工程》的课件,主讲人杨明

第3讲 可靠性的基本模型 讲舰用动力装置动力系统柴油主机 辅机 变速箱 轴系 离合器 支承轴承 螺旋桨 控制系统

柴油主机系统燃油系统 润滑系统 冷却系统 控制系统 机架

系统与单元的关系College of Nuclear Science and Technology

-9-

哈尔滨工程大学核科学与技术学院开设的选修课《可靠性工程》的课件,主讲人杨明

第3讲 可靠性的基本模型 讲三、基本可靠性模型和任务可靠性模型 1. 基本可靠性模型 ： 是一个全串联模型 ， 包括冗余 基本可靠性模型：是一个全串联模型，或替代工作模式的单元都按串联处理， 或替代工作模式的单元都按串联处理，包括一个可靠性 框图和一个相应的数学模型， 框图和一个相应的数学模型， 用以估计系统及其组成单 元引起的维修及后勤保障要求，是度量产品(系统) 元引起的维修及后勤保障要求， 是度量产品( 系统 )完 好性和使用费用的一种模型。 好性和使用费用的一种模型。

2. 任务可靠性模型 ： 描述系统在完成任务过程中其 任务可靠性模型：各单元的用途、作用，一般是较复杂的混联系统， 各单元的用途 、作用， 一般是较复杂的混联系统， 用以 估计系统在执行任务过程中完成规定功能的概率， 估计系统在执行任务过程中完成规定功能的概率， 包括 一个可靠性框图和一个相应的数学模型，是度量产品( 一个可靠性框图和一个相应的数学模型， 是度量产品( 系统)工作有效性的一种模型。 系统)工作有效性的一种模型。College of Nuclear Science and Technology

-10-

哈尔滨工程大学核科学与技术学院开设的选修课《可靠性工程》的课件,主讲人杨明

第3讲 可靠性的基本模型 讲3. 可靠性框图 可靠性框图的定义： 可靠性框图的定义：描述系统各元器件间的可 靠性关系与功能的表示方法。 靠性关系与功能的表示方法。 可靠性框图与物理结构的关系

College of Nuclear Science and Technology

-11-

哈尔滨工程大学核科学与技术学院开设的选修课《可靠性工程》的课件,主讲人杨明

第3讲 可靠性的基本模型 讲四、两点假设 系统和单元只具有“正常” 失效” 系统和单元只具有“正常”或“失效” 两种状态，没有中间状态。 两种状态，没有中间状态。 各单元的“正常” 失效” 各单元的 “ 正常 ” 和 “ 失效 ” 事件的发 生是相互独立的。即某一单元的“正常” 生是相互独立的 。 即某一单元的 “ 正常 ” 失效”不会对另一单元的“正常” 或 “ 失效 ” 不会对另一单元的 “ 正常 ” 或 失效”状态

产生影响。 “失效”状态产生影响。

College of Nuclear Science and Technology

-12-

哈尔滨工程大学核科学与技术学院开设的选修课《可靠性工程》的课件,主讲人杨明

第3讲 可靠性的基本模型 讲2.2 串联系统1. 定义： 定义： 如果组成系统的所有单元中任一单元失效就 会使整个系统失效； 会使整个系统失效；或者只有系统中所有单元 都正常工作时，系统才能正常工作。 都正常工作时，系统才能正常工作。 2. 可靠性框图

单元1 单元

单元2 单元

单元3 单元

单元n 单元

College of Nuclear Science and Technology

-13-

哈尔滨工程大学核科学与技术学院开设的选修课《可靠性工程》的课件,主讲人杨明

第3讲 可靠性的基本模型 讲3. 数学模型 个单元组成的串联系统， 个单元发生故障 由n个单元组成的串联系统，n个单元发生故障 个单元组成的串联系统 失效) (失效)时间或寿命分别为 t1 , t 2 , t 3 , , t n ,则 系统发生故障的时间T 系统发生故障的时间T = min{ t1 , t 2 , t 3 , , t n }R s ( t ) = P (T > t ) = P{min( t1 , t 2 , t 3 , t n ) > t } = P{( t1 > t ) I ( t 2 > t ) I ( t 3 > t ) I ( t n > t )}

College of Nuclear Science and Technology

-14-

哈尔滨工程大学核科学与技术学院开设的选修课《可靠性工程》的课件,主讲人杨明

第3讲 可靠性的基本模型 讲Rs = P ( t1 > t ) P ( t 2 > t ) P ( t 3 > t ) P ( t n > t )

R s ( t ) = R1 ( t ) R 2 ( t ) R 3 ( t ) R n ( t ) = ∏ R i ( t )i =1

n

若单元的寿命为指数分布， 若单元的寿命为指数分布，即 Ri (t ) = e λi t ,则 R s ( t ) =

e λi t =e ∏i =1

n

∑ λi ti =1

n

= e λst

College of Nuclear Science and Technology

-15-

哈尔滨工程大学核科学与技术学院开设的选修课《可靠性工程》的课件,主讲人杨明

第3讲 可靠性的基本模型 讲4. 串联系统的特点 串联系统特点串联系统的可靠度不高于单元的可靠度。 串联系统的可靠度不高于单元的可靠度。 单元的数目越多，系统可靠度越低。 单元的数目越多，系统可靠度越低。

?

如何提高串联系统可靠度？ 如何提高串联系统可靠度？-16-

College of Nuclear Science and Technology

哈尔滨工程大学核科学与技术学院开设的选修课《可靠性工程》的课件,主讲人杨明

第3讲 可靠性的基本模型 讲2.3 并联系统1. 定义： 定义： 如果组成系统的所有单元 中任一单元工作正常， 中任一单元工作正常，系 统就能正常工作。 统就能正常工作。 只有系统中所有单元失效， 只有系统中所有单元失效， 系统才失效。 系统才失效。 2. 可靠性框图College of Nuclear Science and Technology

单元1 单元 单元2 单元2 单元3 单元

单元n 单元

-17-

哈尔滨工程大学核科学与技术学院开设的选修课《可靠性工程》的课件,主讲人杨明

第3讲 可靠性的基本模型 讲3. 数学模型

Rs (t ) = 1 Fs (t ) = 1 ∏ Fi (t ) = 1 ∏ [1 Ri (t )]i =1 i =1

n

n

4. 并联系统特点 单元的可靠度一定时，并联系统的单元数愈多， 单元的可靠度一定时，并联系统的单元数愈多， 系统的可靠度愈高； 系统的可靠度愈高；

College of Nuclear Science and Technology

-18-

哈尔滨工程大学核科学与技术学院开设的选修课《可靠性工程》的课件,主讲人杨明

第3讲 可靠性的基本模型 讲随着并联数的增加， 其收益不同， 随着并联数的增加 ， 其收益不同 ， 当单元

数超过一定值时，效果不大； 数超过一定值时，效果不大； 并联单元的收益随并联单元的增加而减少 单元并联； 。一般是2-3单元并联； 一般是 单元并联 单元寿命服从指数分布， 单元寿命服从指数分布 ， 并联系统的寿命 并不服从指数分布。 并不服从指数分布。

College of Nuclear Science and Technology

-19-

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/1ehi.html