可靠性參數及指標
作者：百檢網 時間：2021-11-22 來源：互聯網
1 基本概念
(1)
人力和保障資源需求等目標有關。根據應用場合的不同，又可分為使用可靠性或合同可靠性 參數兩類。前者是反映裝備使用需求的參數，一般不直接用于合同；如確有需要且參數的所 有限定條件均明確，也可用于合同，而合同參數則是在合同或研制任務書中用以表述訂購方 對裝備可靠性要求的，并且是承制方在研制與生產過程中能夠控制的參數。
(2) 可靠性指標 可靠性指標是對可靠性參數要求的量值。如“MTBF≥1000h”即為可靠性指標。與使用、
合同可靠性參數相對應，則有使用、合同可靠性指標。前者是在實際使用保障條件下達到的 指標；而后者是按合同規定的理想使用保障條件下達到的要求。所以，一般情況下同一裝備 的使用可靠性指標低于同名的合同指標。國軍標 GJB1909《裝備可靠性維修性參數選擇和指 標確定要求》中，將指標分為*低要求和希望達到的要求，即：使用指標的*低要求值稱為 “門限值”，希望達到的值稱為“目標值”；合同指標的*低要求值稱“*低可接受值”，希 望達到的值稱“規定值”。某裝甲車輛可靠性參數與指標舉例見表 2-2。
表 2-2 某裝甲車輛可靠性參數與指標舉例
| 參數名稱 | 使用指標 | 合同指標 | ||
| 目標值 | 門限值 | 規定值 | *低可接受值 | |
| 任務可靠度 | 0.66 | 0.61 | - | - |
| 致命性故障間任務里程 | 1200km | 1000km | 1500km | 1250km |
| 平均故障間隔里程 | 250km | 200km | 300km | 250km |
2 常用可靠性參數
除前面介紹的 R(t)?， l (t)?可作為可靠性參數外，還有以下一些常用的可靠性參數。應當根據裝備的類型、使用要求、驗證方法等選擇。
(1)? 平均壽命q (meanlife)
①定義。產品壽命的平均值或數學期望稱為該產品的平均壽命，記為q 。
設產品的故障密度函數為 f (t)?，則該產品的平均壽命，即壽命 T (隨機變量)的數學期望為
對可修產品平均 壽 命又稱平 均 故障間隔 時 間，可記 為 MTBF(Mean Time BetweenFailure)。對不修產品平均壽命又稱為平均故障前時間，可記為 MTTF(Mean Time to Failure)。
若產品的故障密度函數為
平均壽命與故障率互為倒數。 平均壽命表明產品平均能工作多長時間。很多裝備常用平均壽命來作為可靠性指標，如車輛的平均故障間隔里程，雷達、指揮儀及各種電子設備的平均故障間隔時間，槍、炮的平 均故障間隔發數等。人們可以從這個指標中比較直觀地了解一種產品的可靠性水平，也容易 在可靠性水平上比較二種產品的高低。
②估計值。平均壽命一般通過壽命
(2)? 可靠壽命 tr (reliable life)
定義：設產品的可靠度函數為 R(t)?，使可靠度等于給定值 r 的時間 tr ，稱為可靠壽命。 其中 r 稱為可靠水平，滿足 R(tr ) = r
特別，可靠水平 r =0.5 的可靠壽命 t0.5 稱為中位壽命。可靠水平 r =?e-1?的可靠壽命 te-1
稱為特征壽命(見圖 2-4)。
從定義中可以看出，產品工作到可靠壽命 tr ，大約有 100(1- r )%產品已經失效；產品
工作到中位壽命 t0.5?，大約有一半失效；產品工作到特征壽命，大約有 63.2%產品失效(在指 數壽命分布下)。
例 2-7 在指數分布場合，可靠壽命上滿足下列指數方程
| r | tr | r | tr | r | tr | ||||||||||||||||||||||||||||||
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對于可靠度有一定要求的產品，工作到了可靠壽命 tr 就要替換，否則就不能保證其可
靠度。譬如：為了保證產品有 99%的可靠度，在指數分布場合下，產品工作時間就不應長于 0.01/λ，由于 1/λ是指數分布的平均壽命，所以其工作時間應不超過平均壽命的 1%。
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例 2-8 產品的故障密度為：
求可靠壽命 tr ，中位壽命 t0.5?，平均壽命q 。 解：可靠度函數為
令 R(t)?= r ，解得
由平均壽命公式
(1)? 使用壽命(useful life)
使用壽命指的是產品從制造完成到出現不修復的故障或不能接受的故障率時的壽命單 位數。
(2)平均拆卸間隔時間(mean-time-between-removals，MTBR)在規定的時間內，系統壽命單位總數與從該系統上拆下的產品總次數之比。不包括為了
方便其他維修活動或改進產品而進行的拆卸。它是與供應保障要求有關的系統可靠性參數。
(3)平均故障間隔時間(mean-time-between-failure，MTBF)這個參數主要用于可修產品。平均故障間隔時間前面已有介紹，對于不同的武器裝備可
采用不同的壽命單位表達，例如：坦克、車輛等可采用平均故障間隔里程；對于飛機可采用 平均故障間隔飛行小時；對于火炮等可采用平均故障間隔發數。
(4)致命性故障間的任務時間(mission-time-between-critical-failure，MTBCF)與任務有關的一種可靠性參數，其度量方法為：在規定的一系列任務剖面中，產品任務
總時間與致命性故障之比。對于不同的武器裝備也能采用不同的任務時間單位表達。例如： 對于坦克、車輛等可采用致命性故障間的任務里程；對于火炮等可采用致命性故障間的任務 發數。
(5)?翻修間隔期限(time betwee noverhauls) 在規定的條件下，產品兩次相繼翻修間的工作時間、循環數和(或)日歷持續時間。
(6) 總壽命(total life) 在規定的條件下，產品從開始使用到規定報廢的工作時間、循環數或日歷持續時間。
(7)任務成功概率(missioncompletion success probability，MCSP) 在規定的條件下和規定的任務剖面內，武器裝備能完成規定任務的概率。
(8)??成功率(success probability) 產品在規定的條件下完成規定功能的概率或試驗成功的概率。某些一次性使用的產品，
如彈射救生系統、導彈、彈藥、火工品等，其可靠性參數可選用成功率。
3 可靠性指標的確定要求
在確定可靠性指標時，要考慮并實現以下要求：
①要體現指標的先進性 選定的可靠性指標，應能反映裝備水平的提高和科學技術水平的發展。指標應當成為促
進裝備發展，提高裝備質量的動力。對于新研制的裝備，其可靠性要求應在原型裝備的基礎 上有所提高；有些在國內尚無原型可供參考的裝備，應充分吸取國外相似裝備的可靠性工作 經驗，參考國外同類型裝備的可靠性參數指標。就現階段來說，積*跟蹤世界先進水平，仍 然是我們的努力方向。
②要體現指標的可行性
可靠性指標的可行性是指在一定的技術、經費、研制周期等約束條件下，實現預定指標 的可能程度。在確定指標時，必須考慮經費、進度、技術、資源、國情等背景，在需要與可 能之間進行權衡，以處理好指標先進性和可行性的關系。考慮到可靠性指標增長的階段性，可對研制、生產階段分別提出要求。門限值(*低可接受值)和目標值(規定值)的相差量及各 階段的增長量，應根據不同裝備的歷史經驗數據和實際增長的可能性綜合考慮。
對于缺乏歷史經驗數據的新研制裝備，目標值和門限值可以相差大些；而對于可靠性情 況掌握比較多的裝備，門限值和目標值的差別應當小些。
③要體現指標的完整性 指標的完整性是指要給指標明確的定義和說明，以分清其邊界和條件；否則只有單獨的
名詞和數據，是很難檢驗評估的，也是沒有實際意義的。為了做到指標的完整性，必須明確 下列問題：
·給出參數的定義及其量值的計算方法；
·明確給出裝備的任務剖面和壽命剖面，指出該項指標適合于哪個(或幾個)任務剖面；
·明確故障判據準則，哪些算故障應當統計，哪些不算故障可不統計。例如：若需要評 價裝備基本可靠性，則應統計裝備的所有壽命單位和所有故障，而不局限于發生在任務期間 的故障，也不局限于危及任務成功的故障。若需評價裝備的任務可靠性，則只統計那些在任 務期間影響任務成功的故障；
·必須給出驗證方法。若在研制生產階段驗證，則必須明確試驗驗證方案和依據的標準、
規范，以及有關參數(如承制方風險a ，訂購方風險 b ，MTBF 檢驗上限q0?，檢驗下限q1?或 鑒別比 d，置信水平γ等)；若采用性能試驗、
不現實或不充分的情況下，則應明確允許用低層次產品的試驗結果推算出系統的可靠性量 值，但必須有可靠性框圖等依據，并附有詳細說明；明確指標是點估計值還是單邊置信下限 值(同時給出置信水平)；
·明確是哪一階段應達到的指標；
·明確是目標值(規定值)還是門限值(*低可接受值)；
·維修、保障條件及人員素質。它們是影響產品使用可靠性指標的重要因素；
·其他假設和約束條件。
④要體現指標的合理性 指標的合理性在很大程度上取決于是否綜合考慮其影響，是否與其他指標經權衡達到協
調。例如應當注意以下方面：
·要考慮故障的危害性。可靠性很好的產品也是要出故障的。因此應該考慮故障后果(可 用 FMECA 確定)，對后果危害性大的，如影響執行重要任務或安全，則可靠性指標可高一些， 反之可低一些。
·要考慮綜合影響。有的產品出了故障雖然危害性不大，但影響卻很深遠，有的民品甚 至會使企業倒閉，因此，這類產品的可靠性指標應高一些。
·要考慮產品的復雜性。我們知道，組成產品的零部件大多呈串聯關系，零部件越多可 靠性越低，因此對某些復雜產品而言，可靠性指標應提得適當。
·要注意與其他性能指標權衡。在確定可靠性指標時，應同時考慮產品的維修性指標和 維修保障要求等，進行綜合權衡。