可靠性参数及指标

可靠性参数及指标

1 基本概念

(1) 可靠性参数

可靠性参数是描述系统（产品）可靠性的量。它直接与装备战备完好、任务成功、维修人力和保障资源需求等目标有关。根据应用场合的不同，又可分为使用可靠性或合同可靠性参数两类。前者是反映装备使用需求的参数，一般不直接用于合同；如确有需要且参数的所有限定条件均明确，也可用于合同，而合同参数则是在合同或研制任务书中用以表述订购方对装备可靠性要求的，并且是承制方在研制与生产过程中能够控制的参数。 (2) 可靠性指标

可靠性指标是对可靠性参数要求的量值。如“MTBF≥1000h”即为可靠性指标。与使用、合同可靠性参数相对应，则有使用、合同可靠性指标。前者是在实际使用保障条件下达到的指标；而后者是按合同规定的理想使用保障条件下达到的要求。所以，一般情况下同一装备的使用可靠性指标低于同名的合同指标。国军标GJB1909《装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求》中，将指标分为最低要求和希望达到的要求，即：使用指标的最低要求值称为“门限值”，希望达到的值称为“目标值”；合同指标的最低要求值称“最低可接受值”，希望达到的值称“规定值”。某装甲车辆可靠性参数与指标举例见表2-2。

表2-2 某装甲车辆可靠性参数与指标举例

参数名称

任务可靠度

致命性故障间任务里程 平均故障间隔里程

使用指标 目标值 0.66 1200km 250km

门限值 0.61 1000km 200km

－ 1500km 300km

合同指标

规定值

最低可接受值

－ 1250km 250km

2 常用可靠性参数

除前面介绍的R(t)，λ(t)可作为可靠性参数外，还有以下一些常用的可靠性参数。应当根据装备的类型、使用要求、验证方法等选择。 (1) 平均寿命θ(meanlife)

①定义。产品寿命的平均值或数学期望称为该产品的平均寿命，记为θ。

设产品的故障密度函数为f(t)，则该产品的平均寿命，即寿命T(随机变量)的数学期望为

∞

θ=E(T)=∫f(t)dt

对可修产品平均寿命又称平均故障间隔时间，可记为MTBF(Mean Time Between

Failure)。

对不修产品平均寿命又称为平均故障前时间，可记为MTTF(Mean Time to Failure)。 若产品的故障密度函数为f(t)=λe

λt

(λ>0，t>0) 则

θ=

1

λ，即故障率为常数时，

平均寿命与故障率互为倒数。

平均寿命表明产品平均能工作多长时间。很多装备常用平均寿命来作为可靠性指标，如车辆的平均故障间隔里程，雷达、指挥仪及各种电子设备的平均故障间隔时间，枪、炮的平均故障间隔发数等。人们可以从这个指标中比较直观地了解一种产品的可靠性水平，也容易在可靠性水平上比较二种产品的高低。

②估计值。平均寿命一般通过寿命试验，用所获得的一些数据来估计。由于可靠性试验往往是具有破坏性的，故只能随机抽取一部分进行寿命试验。这部分产品在统计学中被称为子样或样本，其中每一个称为样品。一般情况，平均寿命是指试验的总工作时间与在此期间的故障次数之比，即

θ =

试验总工作时间故障次数

(2) 可靠寿命tr(reliable life)

定义：设产品的可靠度函数为R(t)，使可靠度等于给定值r的时间tr，称为可靠寿命。其中r称为可靠水平，满足R(tr)=r 特别，可靠水平r=0.5的可靠寿命称为特征寿命(见图

2-4)。

t0.5称为中位寿命。可靠水平r=e 1的可靠寿命te 1

图2-4

从定义中可以看出，产品工作到可靠寿命tr，大约有100(1-r)%产品已经失效；产品工作到中位寿命

t0.5，大约有一半失效；产品工作到特征寿命，大约有63.2%产品失效(在指

数寿命分布下)。

例2-7 在指数分布场合，可靠寿命上满足下列指数方程

e

λtr

=r

故

tr=

lnr

λ

可以求得任意可靠水平r下的可靠寿命tr。表2-4列出指数分布的几种可靠寿命。

表2-4 指数分布的可靠寿命(单位：1/λ)

r

tr

0.0001 0.001 0.01 0.05 0.105 0.223

r

tr

0.357 0.511 0.693 0.916 1.000 1.204

r

tr

1.609 2.302 3.000 4.605 6.91 9.21

0.9999 0.999 0.99 0.95 0.9 0.8

0.7 0.6 0.5 0.4 0.368 0.3 0.2 0.1 0.05 0.01 0.001 0.0001

对于可靠度有一定要求的产品，工作到了可靠寿命tr就要替换，否则就不能保证其可靠度。譬如：为了保证产品有99%的可靠度，在指数分布场合下，产品工作时间就不应长于0.01/λ，由于1/λ是指数分布的平均寿命，所以其工作时间应不超过平均寿命的1%。 例2-8 产品的故障密度为：

m t r0

f(t)=

η η

m 1

t r

exp η

m

(m

>0,η>0,t≥r0)

求可靠寿命tr，中位寿命 解：可靠度函数为

t0.5，平均寿命θ。

m t r0

R(t)=∫

η ηt

令R(t)=r，解得

∞

m 1

t r m t r m

00

exp dexpt= η η

(t≥r0)

tr=r0+η ln

r

1

1 m

令r

=0.5得t0.5=r0+η(ln2)m m t r0

θ=∫tf(t)dt=∫t

η η0r0

∞

∞

1

由平均寿命公式

m 1

t r

exp η

m

∞ t r t0

dt=∫exp ηη r0

m

t r

d η

m

u=(

作变换

∞

t r0

η

m

∞

t=ηu+r0

1

1m

1 1

θ=∫ η(u)+r0 e udu=r0+η∫ume udu=r0+ηΓ +1

m m r00 则

其中

Γ(x)=∫yx 1e ydy

∞

1

Γ()= Γ(x+1)=xΓ(x) Γ(1)=1, 2

(3) 使用寿命(useful life)

使用寿命指的是产品从制造完成到出现不修复的故障或不能接受的故障率时的寿命单位数。

(4) 平均拆卸间隔时间(mean-time-between-removals，MTBR) 在规定的时间内，系统寿命单位总数与从该系统上拆下的产品总次数之比。不包括为了方便其他维修活动或改进产品而进行的拆卸。它是与供应保障要求有关的系统可靠性参数。 (5) 平均故障间隔时间(mean-time-between-failure，MTBF) 这个参数主要用于可修产品。平均故障间隔时间前面已有介绍，对于不同的武器装备可采用不同的寿命单位表达，例如：坦克、车辆等可采用平均故障间隔里程；对于飞机可采用平均故障间隔飞行小时；对于火炮等可采用平均故障间隔发数。

(6) 致命性故障间的任务时间(mission-time-between-critical-failure，MTBCF) 与任务有关的一种可靠性参数，其度量方法为：在规定的一系列任务剖面中，产品任务总时间与致命性故障之比。对于不同的武器装备也能采用不同的任务时间单位表达。例如：对于坦克、车辆等可采用致命性故障间的任务里程；对于火炮等可采用致命性故障间的任务发数。

(7) 翻修间隔期限(time …… 此处隐藏：3342字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……