一種新的可靠性指標分配與預計的方法研究

（廣西柳工機械股份有限公司，廣西 柳 州 5 45007）

在原型機的基礎上，新開發產品的可靠性水平與相似機型(含原型機)的可靠性水平有一定的繼承性和可比較性。通過相似機型的歷史數據可以估計新產品的可靠性現有水平，并通過兩者對比，查找新產品的可靠性薄弱環節，以便有針對性地進行可靠性分析與設計，從而確保產品的可靠性水平最終符合規定的要求。

在可修復產品的三包期內，規定了目標可靠性指標MTBF，則產品允許的故障次數確定。

式中，

R（t）為產品在三包期的故障次數；

T為用產品工作時間界定的產品三包期，單位除時間外，還指里程、開關次數等等，以下同；

MTBF目為產品的可靠性目標，單位同上。

通過產品的設計BOM，建立可靠性指標分配與預計的BOM表。該BOM表按系統、功能模塊和主要零部件逐級展開，如圖1所示。根據新產品的總的可靠性指標，可明確各系統、功能模塊及零部件的可靠性要求的關系式。

圖1 可靠性分解層次關系圖

注意，可靠性指標分配與預計的BOM表不等同于設計BOM表。此BOM表的主要零部件根據相似產品（含原型機）的歷史品質反饋數據和專家經驗確定，對于品質反饋較少的零部件可以不列入BOM表。

1 可靠性指標分配方法

可靠性指標分配方法很多，如：等分配法、比例分配法、AGREE法和專家打分法等。本文采用的是對不同評價維度的專家評分分配法。

可靠性指標分配的評價維度很多，如：評價對象的重要度、復雜度、環境嚴酷度、維修難易程度、工作時間等，并據此建立關系式。

式中，Xn為評價維度。

本文從用戶角度考慮，從故障后果嚴重度、維修難易程度、維修換件成本和復雜系數四個評價維度來評估將可靠性指標分派到各主要零部件的權重，如表1所示，評分細則略。其中的故障后果嚴重度、維修難易程度兩個維度采用專家打分的方式，維修換件成本和復雜系數兩個維度根據產品實際情況判定分值。

表1 四維評價維度的分值范圍

2 專家的選擇

參與可靠性指標分配的專家一般包括產品經理、總體設計工程師、專業設計工程師、質量工程師、可靠性工程師和服務工程師等。

其中：產品經理、總體設計工程師、質量工程師、可靠性工程師和服務工程師等有專家參與所有系統、功能模塊和主要零部件的打分；專業設計工程師只參加他們各自負責的系統、功能模塊和主要零部件的打分。

3 指標分配與數據處理

（1）對各位專家打出的故障后果嚴重度K2、維修難易度K3分值取平均值,作為故障后果嚴重度K2、維修難易度K3兩個維度的分值。

注意:如果發現各位專家的評分離散度太大的，要聽取專家意見，并重新組織打分。

（2）根據參與可靠性指標分配的主要零部件的構成和維修換件成本，確定復雜系數K1和維修換件成本K4兩個維度的分值。

（3）計算各主要零部件的合計分值si（其中i代表可靠性指標分配與預計的BOM表中的第i個零部件，以下同）,其計算公式如下：

其中，

n為該零部件在產品中的使用數量,以下同；

K1為復雜系數分值；

K2為故障后果嚴重度分值；

K3為維修難易度分值；

K4為維修換件成本分值。

（4）計算分配故障次數ri

其中，

rj預為預留的故障次數（由已知零部件的MTBF轉換獲得或預留零部件的故障次數）。

（5）計算單個零部件分配故障次數r單i

4 可靠性預計與指標調整

（1）計算單個零部件預計故障次數r單預

其中,

∑r為該零部件在相似機型的三包期內的總故障次數；

P為使用該零部件的相似機型在三包期內的平均市場保有量。

（2）計算風險系數K和確定重點改進關鍵件

根據風險系數K值和近三年的品質反饋趨勢，按以下規則確定需要重點改進的關鍵件。

一是，K值在0~1.2之間，且品質反饋無明顯上升趨勢，或K值在1.2~2之間，但品質反饋有明顯的下降趨勢，屬于較低的風險級，繼續跟蹤質量反饋趨勢即可。

二是，K值1.2~2之間，且品質反饋無明顯上升趨勢，或K值在2以上，但品質反饋有明顯的下降趨勢，屬于較大的風險級，應重點關注或加以整改。

三是，K值2以上，且品質反饋無明顯下降趨勢,屬于很高風險級，應將其作為需要重點改進的關鍵件。

對實施改進的關鍵件進行失效分析和改進跟蹤。

（3）確定調整后的單個零件/部件的分配故障次數r單調

一是，單個零部件預計故障次數r單預小于或等于單個零部件分配故障次數r單時，則r單調=r單預。

二是，單個零部件預計故障次數r單預大于單個零部件分配故障次數r單時，該零部件的分配故障次數需要調整，調整時以既有挑戰性又有可實現性為原則。

（4）計算單個零部件MTBF單為

5 結束語

我公司新設計的某機型整機要求可靠性指標MTBF850小時。通過對主要零部件的分配，某零件分配的目標故障次數為0.053 9次，初始故障次數為0.078 1次,風險系數K值1.45，屬于較大的風險級零件，應加以整改。通過設計優化和改善裝配布置，跟蹤半年后，反饋的故障次數為0.040 2次，即預計的故障次數已小于零部件分配故障次數。按三包期2 000小時計算，此零件的MTBF單約為50 000小時，確保了設計目標。

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