【正文】 目 錄 1. 何謂可靠性模型 32. 建立可靠性模型的目的 3⒊ 可靠性建模的約定 4 可靠性建模限定為任務(wù)可靠性模型 4 可靠性建模暫不可考慮維修問(wèn)題 54. 建立可靠性模型的步驟 5 定義產(chǎn)品 5 繪制產(chǎn)品的可靠性框圖 9 確定計(jì)算系統(tǒng)可靠性的數(shù)學(xué)公式 125. 可靠性分配與預(yù)計(jì) 12 可靠性分配 12 可靠性分配概述 12 初次分配時(shí)的假設(shè) 13 按復(fù)雜程度進(jìn)行分配 14 參考相似產(chǎn)品進(jìn)行分配 15 16 可靠性預(yù)計(jì)概述 16 可靠性預(yù)計(jì)的程序 176. 常用的可靠性模型 19 串聯(lián)模型 20 并聯(lián)模型 21 混聯(lián)模型 24 表決模型 26 旁聯(lián)（非工作貯備）模型 29 網(wǎng)絡(luò)模型 31 典型模型的應(yīng)用 32第 3 頁(yè) 共 37 頁(yè)1. 何謂可靠性模型在著手建立可靠性模型之前，首先要明白什么是可靠性模型?？煽啃阅Ｐ陀蓛刹糠纸M成：一個(gè)可靠性框圖和一個(gè)計(jì)算可靠性數(shù)值的數(shù)學(xué)公式。例如，本文第20頁(yè)的圖3及其對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式（8），二者共同構(gòu)成串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性模型?？煽啃钥驁D用來(lái)描述系統(tǒng)與其組成單元之間的可靠性邏輯關(guān)系；而計(jì)算公式則是用來(lái)描述系統(tǒng)與單元之間的可靠性定量關(guān)系。這里所說(shuō)的“系統(tǒng)”和“單元”是一個(gè)相對(duì)的概念。例如，對(duì)于組成慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的平臺(tái)和計(jì)算機(jī)而言，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是“系統(tǒng)”，而平臺(tái)和計(jì)算機(jī)則是“單元”。但對(duì)于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的裝載對(duì)象（例如飛機(jī)和導(dǎo)彈）而言，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)就只能算做單元了。一般來(lái)說(shuō)，總是把復(fù)雜的產(chǎn)品叫做系統(tǒng)，而把它的組成部分叫做單元。有時(shí)候，為了表述上的方便起見(jiàn)，也把系統(tǒng)及其組成單元統(tǒng)稱為“產(chǎn)品”。這里所說(shuō)的產(chǎn)品是指能夠獨(dú)立進(jìn)行研究和試驗(yàn)的對(duì)象。2. 建立可靠性模型的目的可靠性建模是一項(xiàng)基礎(chǔ)性的工作，是一切可靠性活動(dòng)的前提。在產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)階段，是為了進(jìn)行可靠性的分配和預(yù)計(jì)；在產(chǎn)品的制造階段，用于故障的分析（可靠性分析）；在產(chǎn)品制造出來(lái)之后，還需對(duì)產(chǎn)品的固有可靠性進(jìn)行評(píng)估，此時(shí)也要用到可靠性模型?？傊?，幾乎所有的可靠性活動(dòng)都會(huì)或多或少地涉及到可靠性模型?？煽啃阅Ｐ偷挠猛倦m然很多，但主要應(yīng)用于可靠性分配和可靠性預(yù)計(jì)。可靠性建模、可靠性分配和可靠性預(yù)計(jì)，三者都是產(chǎn)品“方案設(shè)計(jì)”階段的重要工作內(nèi)容，應(yīng)在方案階段完成。在產(chǎn)品的研制過(guò)程中，如果產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)有變化，還應(yīng)及時(shí)地對(duì)可靠性模型作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。3. 可靠性建模的約定就可靠性建模而論，可將產(chǎn)品的可靠性分為“基本可靠性”和“任務(wù)可靠性”兩大類?；究煽啃允侵福谝?guī)定的條件下，產(chǎn)品的無(wú)故障持續(xù)時(shí)間或者概率?；究煽啃阅Ｐ停怯脕?lái)估計(jì)由于產(chǎn)品自身的不可靠而引起的對(duì)維修和后勤保障（售后服務(wù)）的要求，所以它是一種用來(lái)度量使用經(jīng)費(fèi)的模型。產(chǎn)品能否完成預(yù)期的任務(wù)，取決于各種功能的完成。因此，任務(wù)可靠性是指，產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。而任務(wù)可靠性模型，則是用來(lái)估計(jì)產(chǎn)品在執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程中完成規(guī)定功能的概率，它是一種度量產(chǎn)品的工作有效性的模型。一般來(lái)說(shuō)，同一個(gè)產(chǎn)品的任務(wù)可靠性模型與基本可靠性模型是不一致的，不能用基本可靠性模型去估計(jì)產(chǎn)品的任務(wù)可靠性。由于系統(tǒng)中的任何一個(gè)單元發(fā)生故障后，都需要進(jìn)行維修或者更換，冗余單元也不例外，因此基本可靠性模型“永遠(yuǎn)”是一個(gè)全串聯(lián)的模型。而任務(wù)可靠性模型則較為復(fù)雜，只有在無(wú)冗余或者無(wú)替代工作模式時(shí)，才是串聯(lián)模型。基本可靠性的建模程序非常簡(jiǎn)單，只要將系統(tǒng)的所有組成單元都串聯(lián)起來(lái)就可以了（任何一級(jí)單元的內(nèi)部也均為串聯(lián)模型）。因此，下面只討論任務(wù)可靠性的建模問(wèn)題。 可靠性建模暫不考慮維修問(wèn)題 從維修的角度看，可將產(chǎn)品劃分為可修復(fù)的和不可修復(fù)的兩大類?？尚迯?fù)的產(chǎn)品出了故障、經(jīng)修復(fù)后，可重新投入使用。所謂不可修的復(fù)產(chǎn)品，在發(fā)生故障后，不對(duì)其作任何修理而停止使用。一種情況是，根本無(wú)法修理；另一種情況是，可以修理，但不值得修理。經(jīng)修復(fù)后再次使用的產(chǎn)品，其可靠性與首次故障前的可靠性，一般來(lái)說(shuō)是不相同的，情況比較復(fù)雜。因此，在建立可靠性模型時(shí)，為了使問(wèn)題得到簡(jiǎn)化，通常假設(shè)，修復(fù)后的產(chǎn)品其可靠性水平，與首次故障前是相同的?；蛘呃斫鉃?，暫不考慮產(chǎn)品的維修問(wèn)題。也就是說(shuō)，在建立可靠性模型時(shí)，將所有的產(chǎn)品均視為“不可修復(fù)產(chǎn)品”進(jìn)行討論。綜上所述，在建立可靠性模型時(shí)，建模的對(duì)象限定為“不可修復(fù)產(chǎn)品”的任務(wù)可靠性模型。即使能修，也暫不考慮維修的問(wèn)題。4. 建立可靠性模型的步驟這里給出的建模步驟，取自GJB 81390《可靠性模型的建立和可靠性預(yù)計(jì)》，也分為三步進(jìn)行。第一步，定義產(chǎn)品；第二步，繪制產(chǎn)品的可靠性框圖；第三步，確定計(jì)算可靠性值的數(shù)學(xué)公式。雖然步驟一致，但每一步的具體內(nèi)容不完全一樣，本文更為簡(jiǎn)明。 定義產(chǎn)品在著手建立產(chǎn)品的可靠性模型之前，首先要熟知產(chǎn)品。在此基礎(chǔ)上，編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)要的文字說(shuō)明，這段“文字說(shuō)明”就叫做“定義產(chǎn)品”?；蛘叻催^(guò)來(lái)說(shuō)，稱為“產(chǎn)品定義”。叫什么并不重要，重要的是要通過(guò)這段“文字說(shuō)明”把產(chǎn)品的“全貌”及其重要的特征描述清楚，讓局外人能夠讀得懂。其要點(diǎn)如下：⑴ 產(chǎn)品名稱：要用漢語(yǔ)全稱，盡可能不用簡(jiǎn)稱。如果因特殊需要，非用簡(jiǎn)稱不可，則必須作必要的文字說(shuō)明。⑵ 產(chǎn)品型號(hào)：這里所說(shuō)的產(chǎn)品型號(hào)（用大寫(xiě)字母和數(shù)字表示），是指本產(chǎn)品的“型號(hào)”，而不是上一級(jí)“型號(hào)產(chǎn)品”（軍用裝備多用這一稱謂）的型號(hào)。產(chǎn)品型號(hào)的確定，要符合標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)定，而且要得到標(biāo)準(zhǔn)化部門(mén)的認(rèn)可，并備案。⑶ 產(chǎn)品的組成：畫(huà)出本產(chǎn)品的“組成（或原理）方框圖”，圖中的每一個(gè)方框代表一個(gè)功能單元，但不必畫(huà)出單元內(nèi)部的詳細(xì)電路圖。所謂功能單元是指，具有獨(dú)立的功能，可以獨(dú)立地進(jìn)行試驗(yàn)，并能單獨(dú)進(jìn)行驗(yàn)收的下一級(jí)產(chǎn)品。如果所研究的產(chǎn)品（建模對(duì)象）是另外一個(gè)更大系統(tǒng)的組成單元，或者要依賴另一產(chǎn)品才能完成某些功能，那么，該產(chǎn)品與相關(guān)產(chǎn)品之間就必然存在某些電氣接口和機(jī)械接口。在“組成框圖”中，還應(yīng)標(biāo)明本產(chǎn)品的對(duì)外接口關(guān)系：接口位于哪個(gè)功能框，以及“外接設(shè)備”（可用虛框表示）的名稱等。需要指出的是，這里所說(shuō)的“產(chǎn)品組成（或原理）方框圖”，不能與同一產(chǎn)品的“可靠性框圖”混為一談，而且兩個(gè)框圖中的單元?jiǎng)澐郑瑧?yīng)保持一致（單元個(gè)數(shù)、單元名稱與標(biāo)識(shí)）。⑷ 簡(jiǎn)要的工作原理：所謂“簡(jiǎn)要的工作原理”，就是簡(jiǎn)要地介紹系統(tǒng)的功能，并結(jié)合組成“框圖”，介紹框圖中每個(gè)方框的功能，以及框與框之間的關(guān)系（輸入與輸出關(guān)系）。在簡(jiǎn)述工作原理時(shí)，還需說(shuō)明系統(tǒng)對(duì)外的接口約定：安裝要求、裝配尺寸、電連接器芯線表、通訊協(xié)議等。但不一定面面俱到，可酌情取舍。⑸ 確定產(chǎn)品的壽命剖面和任務(wù)剖面：產(chǎn)品的壽命剖面是指產(chǎn)品從驗(yàn)收出廠直至壽命終結(jié)或者退出使用這段時(shí)間內(nèi)所經(jīng)歷的全部事件和環(huán)境的時(shí)序描述。壽命剖面又分為“后勤剖面”和“任務(wù)剖面”兩大部分。后勤剖面：是指產(chǎn)品出廠后，除執(zhí)行任務(wù)外，所經(jīng)歷的包裝、搬運(yùn)、裝車(chē)、運(yùn)輸、卸車(chē)、入庫(kù)、貯存、測(cè)試和維修等事件，以及這些事件所處的環(huán)境和時(shí)間。由于基本可靠性的研究重點(diǎn)是對(duì)維修、維護(hù)和后勤保障的要求，因此，后勤剖面通常只建立基本可靠性模型。任務(wù)剖面：是指產(chǎn)品執(zhí)行任務(wù)（現(xiàn)場(chǎng)使用）時(shí)，所經(jīng)歷的事件和環(huán)境的時(shí)間排序，以及持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短。在前面已經(jīng)約定，可靠性建模的對(duì)象是任務(wù)可靠性模型，因此，任務(wù)剖面是任務(wù)可靠性建模的基礎(chǔ)。必要時(shí)，可將任務(wù)剖面按事件發(fā)生的先后順序分解成幾個(gè)任務(wù)階段。既可以建立包括所有任務(wù)階段的總的可靠性模型，也可以對(duì)不同的任務(wù)階段，分別建立相應(yīng)的可靠性模型。在不同的任務(wù)階段中，系統(tǒng)的工作狀態(tài)是不同的（隨鉆測(cè)斜議在執(zhí)行任務(wù)期間就具有“測(cè)量”和“休眠”兩種工作狀態(tài)），有些單元在工作，還有些單元在閑置。所以，可將系統(tǒng)的組成單元分成兩大類：一類是，在整個(gè)任務(wù)期內(nèi)，從頭至尾都在工作；另一類是，在某些任務(wù)階段工作，而在其它任務(wù)階段不工作。因此，還需進(jìn)一步說(shuō)明第二類單元的“占空因數(shù)”（或者工作時(shí)間的長(zhǎng)度）。占空因數(shù)是指，單元工作時(shí)間與系統(tǒng)的總?cè)蝿?wù)時(shí)間之比。在考慮占空因數(shù)時(shí)，可靠度的計(jì)算又可按下述兩種情況進(jìn)行修正。第一種情況：?jiǎn)卧膲勖闹笖?shù)分布，而且不工作時(shí)的失效率可以忽略不計(jì)。此時(shí)，單元可靠度的計(jì)算公式如下： (1)式中： 第二種情況：?jiǎn)卧膲勖闹笖?shù)分布，而且不工作時(shí)的失效率不可以忽略不計(jì)，但也不等同于工作時(shí)的失效率。此時(shí)，單元可靠度的計(jì)算公式如下： (2)式中：