可靠性分配在零部件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

趙立國

（中航工業(yè)沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司民機(jī)事業(yè)部）

摘 要：本文從某型號飛機(jī)設(shè)計(jì)出發(fā)，對某結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行模型化處理，通過具體實(shí)例講解可靠性分配中的評分分配法在零部件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)設(shè)計(jì)；可靠性分配；評分分配法

1引言

因飛機(jī)失事造成的生命和經(jīng)濟(jì)的巨大損失一直以來是人類航空史上揮之不去的夢魘。航空事故發(fā)生概率雖小，但每年發(fā)生的次數(shù)和一次事故死亡人數(shù)多則超過200人的殘酷事實(shí)卻令世人震驚。安全性和可靠性是各類飛機(jī)研制、生產(chǎn)、使用和維修保障的首要要求，是飛機(jī)完成規(guī)定功能和任務(wù)而不造成人員傷亡、職業(yè)病、設(shè)備損壞或環(huán)境損害的前提，是人們始終關(guān)注的焦點(diǎn)。飛機(jī)系統(tǒng)本身的安全性和可靠性是保證飛機(jī)安全和可靠的基礎(chǔ)，大約有l(wèi)O%的嚴(yán)重事故被證明是緣于飛機(jī)本身的原因。如果考慮到某些人為失誤是由于飛機(jī)系統(tǒng)本身的設(shè)計(jì)缺陷，這個比例將會更大。由此可見，安全性和可靠性是飛機(jī)設(shè)計(jì)中應(yīng)首先滿足的質(zhì)量特性，必須作為一種設(shè)計(jì)參數(shù)將可接受的安全性和可靠性水平設(shè)計(jì)到飛機(jī)中。并通過飛機(jī)制造過程將其固化到飛機(jī)上，以保證飛機(jī)在以后的試驗(yàn)、使用、維修保障和退役處置中都是安全可靠的。

可靠性分配是飛機(jī)研制中可靠性設(shè)計(jì)的重要任務(wù)之一，是將飛機(jī)零部件的可靠性指標(biāo)逐級分解為較低層次產(chǎn)品（分系統(tǒng)、設(shè)備等）的可靠性指標(biāo)，是一個由整體到局部、由上到下的分解過程。隨著設(shè)計(jì)的不斷深入，可靠性分配是一個反復(fù)迭代、逐步細(xì)化的過程。可靠性指標(biāo)的合理分配，可以從技術(shù)、成本，時間、資源等各個方面分析各部分指標(biāo)的難易度情況，從而使各層次設(shè)計(jì)人員明確設(shè)計(jì)目標(biāo)，暴露系統(tǒng)可靠性薄弱環(huán)節(jié)，為改進(jìn)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。本文從某型號飛機(jī)設(shè)計(jì)出發(fā)，對某結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行模型化處理，通過具體實(shí)例講解可靠性分配在零部件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

2 可靠性分配

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，將產(chǎn)品的可靠性定量要求按規(guī)定的準(zhǔn)則分配到規(guī)定的產(chǎn)品層次的過程稱之為可靠性分配。可靠性分配的常用方法有評分分配法、比例分配法等。

在對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)或改進(jìn)時，要求達(dá)到一定的可靠性指標(biāo)，由于系統(tǒng)的可靠性與其組成部分有著密切的關(guān)系，系統(tǒng)可靠性的實(shí)現(xiàn)有賴于單元、零部件的可靠性來保證。故當(dāng)系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)確定以后，就存在著如何將已確定的系統(tǒng)可靠性指標(biāo)分配到各個單元（總成或零部件）的問題，這就是可靠性的分析。

對產(chǎn)品進(jìn)行可靠性分配時，需要設(shè)計(jì)者對各子系統(tǒng)進(jìn)行全面衡量和綜合比較，這就需要掌握影響可靠性分配的各種因素如技術(shù)水平、復(fù)雜程度、重要程度、環(huán)境條件等。以下以評分分配法為例，針對串聯(lián)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)介紹可靠性分配的操作過程。

3 評分分配法

評分分配法是一種常用的分配方法。在產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù)缺乏的情況下，可以請熟悉產(chǎn)品、有工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的專家，按照影響產(chǎn)品可靠性的幾種主要因素進(jìn)行評分，然后根據(jù)評分的結(jié)果給各分系統(tǒng)或部件分配可靠性指標(biāo)。

選擇故障率λ為分配參數(shù)，主要考慮四種影響因素——復(fù)雜度、技術(shù)成熟度、重要度及環(huán)境條件。每一種因素的分值在1～10之間。

復(fù)雜度：根據(jù)組成分系統(tǒng)的元部件數(shù)量以及它們組裝調(diào)試的難易程度評定。最復(fù)雜的評10分，最簡單的評1分。

技術(shù)成熟度：根據(jù)分系統(tǒng)的技術(shù)水平和成熟程度評定。技術(shù)成熟度低評10分，技術(shù)成熟度高評1分。

重要度：根據(jù)分系統(tǒng)的重要性評定。重要性最低的評10分，重要度最高的評1分。

環(huán)境條件：根據(jù)分系統(tǒng)所處環(huán)境條件評定。經(jīng)受惡劣條件的評10分，環(huán)境條件最好的評1分。

4應(yīng)用舉例

把此結(jié)構(gòu)系統(tǒng)簡化為由部件A、部件B、部件C、部件D組成的串聯(lián)模型，其整個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠度指標(biāo)平均故障間隔時間（MTBF）要求為500小時。由此可得此結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的故障率為：

請相關(guān)的專家進(jìn)行評分，得出表1的結(jié)果。

5 結(jié)論

綜上所述，介紹了可靠性分配的原理，以及應(yīng)用評分分配法的操作過程，并通過具體實(shí)例講解了靠性分配中的評分分配法在零部件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。由上述也可知，系統(tǒng)可靠性分配就是將使用方提出的，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書（或合同）中規(guī)定的可靠性指標(biāo)，從上而下，由大到小，以整體到局部，逐步分解，分配到各分系統(tǒng)，設(shè)備和元器件的分解過程。

參考文獻(xiàn)：

[1]張銳、李波，無人機(jī)系統(tǒng)可靠性分配方法，《南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)》2009.6

[2]張健、雷雨成，串聯(lián)系統(tǒng)可靠性分配的層次分析法，《機(jī)械設(shè)計(jì)與制造》 2000.6

[3]全國質(zhì)量專業(yè)技術(shù)人員職業(yè)資格考試辦公室組織編寫，質(zhì)量專業(yè)理論與實(shí)務(wù)（中級），中國人事出版社發(fā)行，2013.2endprint