全面衡量系统的质量、费用及性能等因素,以获得系统设计的全局效果。 可靠性分配的原则
可靠性分配的过程是自上而下进行的, 预测程序 可靠性分配程序
预测和分配的关系 可靠性分配以前,事先需进行可靠性预测,可靠性预测过程则与可靠性分配相反,它是自下而上进行的。预测是为了分配,而分配过程中也会有预测。因此,可靠性分配是一个有预测→分配→再预测→再分配的反复过程,是一个不断进化的过程。 可靠性分配的过程是自上而下进行的,
可靠性分配的是一个系统的优化过程,其合理性是相对的,应依据如下: 1、技术水平可以达到。 2、结构越复杂指标要求越低。 3、单元越重要指标要求越高。 4、条件越恶略指标要求越低。 5、分配结果满足系统指标要求。
可靠性设计过程是一个预计——分配——再预计——再分配的循环过程。 原则
等可靠度分配法 可靠度分配法
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一、等可靠度分配法
系统需要达到的可靠度水平,相等地分配到各子系统,这种分配方法称为等可靠度分配法,也称均衡分配法。
分配中不考虑成本、失效率、安全性等实际情况,以统一标准分配可靠度。 1、串联系统等可靠度分配法 等可靠度分配法
例1、 一台汽车保修设备,由四部分串联组成,要求总体可靠度达到Rs=0.85,其中已知某有一部分的可靠度为0.98,按等可靠度分配法确定其余三部分的可靠度。
解:设已知的可靠度Rl=0.98,其余三部分的可靠度为Ro,按照串联系统等可靠度分配法的计算公式有:
通过计算,得到其余三部分的可靠度为0.95 幻灯片10 等可靠度分配法
2、并联系统的等可靠度分配法 并联系统的等可靠度分配法的公式为
式中 Fs——系统要求的不可靠度;Fi——第i个单元分配到的不可靠度;Rs——系统要求的可靠度;n——并联单元数。 幻灯片11 等可靠度分配法
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并联系统的等可靠度分配法
例2、 由3个单元组成的并联系统,要求系统可靠度达到0.98,求每个单元的可靠度。
解:已知Rs=0.98,设每个单元可靠度为Ro,则 计算可得
等可靠度分配法的优点:比较简单
缺点:是没有考虑各子系统的重要性、成本高低、修复的难易程度、现有可靠性水平等 相对失效率分配法
以预测(即原有)失效率为依据,将分配于各子系统的(容许)失效率正比于预测 (原有)失效率,这种分配方法称为相对失效率分配法.
设计初始阶段,由于缺乏可靠性数据,可以按几种主要因素进行专家评分,给出影响因子,综合考虑。
主要影响因素有:(可从可靠性数据查得)
复杂因子:根据单元组成零部件数以及组装的难易程度来评定 重要因子:根据单元故障引起系统故障的概率大小来评定 结构因子:根据单元结构成熟程度和目前技术水平来评定 环境因子:根据单元所处环境来评定 工艺因子:根据单元加工工艺难易程度来评定
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相对失效率分配的步骤
设系统是由n子系统串联而成的,它们分配到的失效率分别为:λ1,λ2,...,λn。系统失效率目标值为λs,分配的结果应当满足: 可靠性分配的目标是确定λi,具体步骤如下:
(1) 根据现有的可靠性数据资料,推测(或已知)原各子系统的失效率,假设分别为:di(i=1,2,...,n)。
(2) 计算各子系统的失效分配系数ωi一相对失效率。 (3) 计算分配于各子系统的容许失效率λi (4) 检验分配结果是否满足下式 相对失效率分配法
(5) 计算各子系统的可靠度Ri(t)
为了满足可靠度分配值之和大于系统可靠度目标值,则各子系统的可靠度应当满足关系式
例3 已知一个串联系统由四个子系统组成,预测的各子系统失效率分别为d1=0.25%h-l、d2=0.16%h-l、d3=0.28%h-l、d4=0.18%h-l,要求系统的可靠度达到0.90,保证连续工作60h以上。试用相对失效率法进行可靠度分配。 解:
(1)由已知条件得到d1=0.25%h-l、d2=0.16%h-l、d3=0.28%h-l、d4=0.18%h-l 相对失效率分配法
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(1)由已知条件得到d1=0.25%h-l、d2=0.16%h-l、d3=0.28%h-l、d4=0.18%h-l (2)计算失效率分配系数 同理得:
(3)计算各子系统的失效率 由题意可知,Rs(60)=0.90,假设系统的失效率为常数λs,可通过下面公式求得 相对失效率分配法 各子系统的(容许)失效率为 (4)计算各子系统所得的可靠度 三、 其它分配方法 1、拉格朗日乘子法
拉格朗日乘子法是一种将约束最优化问题转换为无约束最优化问题的求优方法。由于引进了一种待定系数—拉格朗日乘子,则可利用这种乘子将原约束最优化问题的目标函数和约束条件组合成一个称为拉格朗日函数的新目标函数,使新目标函数的无约束最优解就是原目标函数的约束最优解。 2、动态规划法
动态规划法求最优解它将多个变量的决策问题通过一些子问题得到变量的最优解。这样,n个变量的问题就被构造成一个顺序求解各个单独变量n级序列决策问题。由于动态规划法利用一种递推关系依次做出最优决策,构成一种最优策略,达到整个过程中的最优,因此计算逻辑比较简单,适于计算机的计算,在工程中得到广泛的应用。
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