为何需要可靠性评估
诸如航天器、飞机(含发动机)、核电系统、大型通信系统、弹载类产品、轨道交通系统等产品,具有大型化、复杂化等特点,且由于技术、经费、试验组织等方面的原因或约束,不可能进行或大量进行系统级别的可靠性试验,如何利用单元和系统层级的各种试验信息对系统可靠性评估,是研制单位/使用方必须解决的问题。 可靠性评估方法是有效解决试验样本少、综合利用各层次试验信息进行综合可靠性评估问题的有效手段。目前,可靠性评估方法已经在我国航天器、火工品、弹载类产品、通信类产品、核电产品、航空发动机等众多行业广泛应用。
要评估航天器、飞机(含发动机)、核电系统等这样的复杂系统的可靠性,可使用PosVim平台的系统可靠性评估功能。其大体流程是:首先,根据系统的组成结构、层次结构,以可靠性树方式建立系统各组成部分的可靠性逻辑关系;然后,分别录入各组成部分的试验数据;最后进行系统可靠性计算即可。
PosVim的可靠性评估模块按照评估对象层次,分为设备可靠性评估、系统可靠性评估两类。其中,设备可靠性评估提供指数分布、二项分布/成败型分布、威布尔分布、正态分布等类型产品的可靠性评估方法;系统可靠性评估提供串联、并联、n中取k、冷备系统的可靠性评估。可靠性评估方法提供经典法(CMSR)、贝叶斯法、SR332可靠性评估三种方法。
设备可靠性评估
设备可靠性评估提供指数分布、二项分布/成败型分布、威布尔分布、正态分布等类型产品的可靠性评估模型,可靠性评估方法提供经典法(CMSR)、贝叶斯法、SR332可靠性评估三种方法,可根据实际掌握的数据情况选用。在选择分布类型时,针对一些电子系统等,宜用指数寿命型失效分布进行可靠性评估;对于火工装置、弹载产品等宜用成败型/二项分布描述;对于显著性能参数退化的产品宜用正态分布描述;对于一些非电产品、活动和耗损性产品宜用威布尔分布描述。
系统可靠性评估
系统可靠性评估提供串联、并联、n中取k、冷备系统的可靠性评估。可靠性评估方法提供经典法(CMSR)、贝叶斯法,可根据实际需要选择合适的方法进行可靠性评估
例如,以某航天器某分系统为例,该系统共包含19个单机,并按照一定的逻辑组成一个特定系统,每个单元之间相互独立并服从指数分布。假设系统置信度为0.8。每个单机的验前数据根据运行数据、GJB299C预计获得,单机的现场试验数据来自系列地面试验数据。每个单机的验前和现场试验数据使用贝叶斯综合方法计算。
根据该分系统的组成结构,以及各节点的相应数据,绘制可靠性树,并计算系统的可靠性。
根据计算结果可知,该航天器某分系统有80%的把握(置信度)认为该分系统的可靠度不低于0.99814。仔细查看分析结果,可知系统中相对薄弱的环节为模块21、212和2121,影响模块21可靠性的主因是模块212,进一步分解是2121模块导致,即模块2121是系统中的最薄弱环节。也意味着,提高单机C1、C2的固有可靠性,是提高全系统可靠性的关键。另外,从分析结果可知,模块31的可靠性(达到了0.999744),从节省研制经费和缩短研制周期角度考虑,可以适当降低单机E1、E2、E3的固有可靠性或者降低模块31的冗余度。