平均故障間隔時間MTBFppt課件

1、平均缺點間隔時間MTBF系統(tǒng)可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的才干可靠性設(shè)計目的：找出設(shè)計產(chǎn)品潛在的失效方式和薄弱環(huán)節(jié)，經(jīng)過設(shè)計進(jìn)展預(yù)防和改良，從而消除失效方式和薄弱環(huán)節(jié)可靠性設(shè)計和分析的義務(wù)：經(jīng)過設(shè)計確定系統(tǒng)可靠性什么系統(tǒng)可靠性(Reliability)？對產(chǎn)品可靠性提出要求不同：產(chǎn)品可靠性定量(quantitative)要求：MTBF (Mean Time Between Critical Failure)MTBF目的是經(jīng)過建立數(shù)學(xué)模型，估計，分析產(chǎn)品的可靠性產(chǎn)品可靠性定性(qualitative)要求：FMEA (Failure Mode and Effect A

2、nalysis) 缺點方式及影響分析系統(tǒng)可靠性定量和定性要求對產(chǎn)品可靠性的要求是定量和定性相結(jié)合系統(tǒng)可靠性常用參數(shù)平均缺點率 (l)-Failure Rate可靠度 R(t)-Reliability平均缺點前時間 MTTF (Mean Time To Failure)平均缺點間隔時間 MTBF (Mean Time Between Failure)系統(tǒng)可靠性定量衡量的幾個參數(shù) ?降額設(shè)計：是指使元件或設(shè)備任務(wù)時接受的任務(wù)應(yīng)力適當(dāng)?shù)陀谠骷蛟O(shè)備規(guī)定的額定值，從而到達(dá)降低根本缺點率，提高運用可靠性的目的簡化設(shè)計：是指在到達(dá)產(chǎn)品性能要求的前提下，把產(chǎn)品盡能夠設(shè)計得簡單，這樣可減少缺點的發(fā)生冗余設(shè)計

3、(redundancy Design)是指采用余度減少義務(wù)缺點，提供義務(wù)可靠性缺陷是采用余度技術(shù)往往會使產(chǎn)品構(gòu)造復(fù)雜化，這樣就降低了根本可靠性運用場所：改良產(chǎn)品設(shè)計所破費資源比用余度技術(shù)更多時，才采用余度技術(shù)耐環(huán)境設(shè)計：是指降低溫度，濕度，振動，腐蝕，輻射對產(chǎn)品帶來的影響保證產(chǎn)品可靠性的幾種設(shè)計方法?系統(tǒng)可靠性常用參數(shù)平均缺點率 (l)可靠度 R(t)平均缺點前時間 MTTF (Mean Time To Failure)平均缺點間隔時間 MTBF (Mean Time Between Failure)系統(tǒng)可靠性定量衡量的幾個參數(shù) ?Failure Rate-平均缺點率(l) 平均缺點率：在規(guī)定

4、的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，產(chǎn)品的缺點總數(shù)與壽命單位總數(shù)之比，什么是平均缺點率l ?一批電腦硬盤1000個，開場任務(wù)5000h,內(nèi)有100個出現(xiàn)缺點，5000h的可靠度N(0)=1000個到t=5000h 時缺點數(shù)目： r(5000h)=100個缺點率l=100/(1000 x5000h)=0.00002/h可靠度及可靠度函數(shù)產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，能夠出現(xiàn)缺點，也能夠不出現(xiàn)缺點，現(xiàn)假定規(guī)定的任務(wù)時間為t0, ，產(chǎn)品缺點前的時間為假設(shè)t0 ：那么稱產(chǎn)品在規(guī)定的任務(wù)時間內(nèi)沒有發(fā)生缺點，產(chǎn)品在規(guī)定時間內(nèi)可以完成規(guī)定功能假設(shè)t0 2年)=85%所以時間 t 不同，可靠度不同，因此 R(t)亦成

5、為可靠度函數(shù)什么是可靠度 ?可靠度公式：N0-t=0,開場時的產(chǎn)品總數(shù)r(t)-在0到t時辰的任務(wù)時間內(nèi)，產(chǎn)品的累積缺點數(shù)一切產(chǎn)品，開場運用時(t=0)時，一切產(chǎn)品都是好的，缺點數(shù)r(0)=0，此時R(t)=1隨著運用時間的添加，累積缺點次數(shù)不斷添加，可靠度相應(yīng)減少。一切產(chǎn)品在運用中最后總是要出現(xiàn)缺點的，因此R(t)的取值范圍：可靠度 的計算公式?一批電腦硬盤1000個，開場任務(wù)5000h,內(nèi)有100個出現(xiàn)缺點，5000h的可靠度N(0)=1000個到t=5000h 時缺點數(shù)目： r(5000h)=100個R(5000h)=(1000-100)/1000=0.9可靠度 的計算例1知：2電池供應(yīng)

6、商聲稱其電池壽命 供應(yīng)商1: MTBF = 10 hours 供應(yīng)商2: MTBF = 20 hours計算每種電池隨時間變化的可靠性Failure Rates(l)平均缺點率供應(yīng)商1: l = 1/10 = 0.10供應(yīng)商2 : l = 1/20 = 0.05 Sample Reliability Calculations (3 hour)可靠度計算(3小時)供應(yīng)商1: R = e lt = e -0.1x3 = 0.74供應(yīng)商2 : R = e lt =e -0.05x3 =0.86 Reliability(可靠度)Time (hours) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Supp

7、lier1 0.90 0.82 0.74 0.67 0.61 0.55Supplier2 0.95 0.90 0.86 0.82 0.78 0.74可靠度 的計算例2平均缺點前時間MTTF (Mean Time To Failure) 設(shè)N0個不可修復(fù)產(chǎn)品在同樣條件下進(jìn)展實驗，測定全部壽命數(shù)據(jù)為t1,t2,t3,.tN0, ,那么其MTTF(用符合 表示) 為：假設(shè)子樣的數(shù)據(jù)比較大，即N0 值比較大，那么可將數(shù)據(jù)分成m組，每組中的中值為 ti ,每組的缺點頻數(shù)Dri 那么：設(shè):什么是MTTF？ 平均缺點前時間MTTF (Mean Time To Failure) 當(dāng)可靠度為 ： 時也就是說，當(dāng)

8、產(chǎn)品壽命服從指數(shù)分布時，其MTTF為缺點率l的倒數(shù)什么是MTTF？ 平均缺點間隔時間MTBF (Mean Time Between Failure)一個可維修產(chǎn)品在運用期中，發(fā)生了N0次缺點，每次缺點修復(fù)后，該產(chǎn)品繼續(xù)投入任務(wù)，其任務(wù)時間分別為 t1,t2,.tN0那么其MTBF為：為總?cè)蝿?wù)時間什么是MTBF？ Series System 串聯(lián)絡(luò)統(tǒng)A1A2AnInputOutputRs = R1 . R2 . RnRs :Probability of system survival (串聯(lián)絡(luò)統(tǒng)可靠度)Ri :Probability of component survival (元件可靠度)Fo

9、r identical elements:Rs = Rn組成系統(tǒng)的一切單元中任一單元缺點均會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的缺點稱為串聯(lián)絡(luò)統(tǒng) 從設(shè)計角度出發(fā)，為提高串聯(lián)絡(luò)統(tǒng)的可靠性，應(yīng)從以下幾方面思索： (a) 盡能夠減少串聯(lián)元件數(shù)目；(b) 提高單元可靠性，即降低其缺點率l ；(c) 縮短任務(wù)時間t。 某設(shè)備電子系統(tǒng)分成8個系統(tǒng)，知各個分系統(tǒng)的壽命分布為指數(shù)分布，缺點率分別為 l1=6910-4/h, l2=93 10-4/h, l3=67 10-4/h, l4=84 10-4/h, l5=85 10-4/h, l6=31 10-4/h, l7=37 10-4/h, l8= 10-4/h, 試求在不同的任務(wù)時

10、間內(nèi)該電子設(shè)備的可靠度。解當(dāng)任一分系統(tǒng)喪失功能，此電子系統(tǒng)的可靠度RS為:RSt= R1tR2tR3tR4tR5tR6tR7tR8t=69+93+67+84+85+31+37+7810-4 =0.0544/h 當(dāng)任務(wù)時間 t=1h RS(1) =0.974 當(dāng)任務(wù)時間 t=10h RS(10) =0.58 當(dāng)任務(wù)時間 t=50h RS(50) =0.066Series System 串聯(lián)絡(luò)統(tǒng)舉例組成系統(tǒng)的一切單元都發(fā)生缺點時系統(tǒng)才發(fā)生缺點稱為并聯(lián)絡(luò)統(tǒng)并聯(lián)絡(luò)統(tǒng)是最簡單的冗余系統(tǒng)(Redundancy System) Parallel System 并聯(lián)絡(luò)統(tǒng)Rs = R1+ R2 - R1 R2B

11、AOutputInputAdditive RuleFs :Probability of system failureMultiplicative RuleFs = q1 q2Rs = 1 - FsRs = 1 - q1 q2 qmq1 = 1 - R1q2 = 1 - R2Redundancy Desing (冗余設(shè)計)A. Single ComponentAAYXAAAXYB. Two Components in ParallelC. Three Identical Components in Parallel知：Rxy= RA = .90Rxy = 1 - (1-0.9)3 = .999R

12、xy = 1 - (1 - RA)n = 1 - (1 - .9)2 = 0.99 AXYParallel System 并聯(lián)絡(luò)統(tǒng)舉例Exponential Distribution(指數(shù)分布)Exponential DistributionArea of a line is zero!f(9.5) = P(X = 9.5) = 0To get probability of 20.0, integrate area between 19.995 and 20.005, i.e.P(19.995 X 1) = 1 P(T1) = 1 0.3297=(b) P(1T2) = P(T2) P(T1)

13、 = 0.5507 0.3297=Exponential Distribution(指數(shù)分布)Example (contd)Q:某電子設(shè)備缺點分布為指數(shù)分布，根據(jù)搜集的數(shù)據(jù)并分析，這種設(shè)備50h的任務(wù)時間內(nèi)有20%的缺點，試求其平均壽命MTTF和中位壽命t(0.5),可靠壽命t(0.9)A:t=50h, F(50)=1-e(- l * 50)=0.2l =-50/ln0.8=0.0044629MTTF=1/ 0.0044629=224.071=224ht(0.5)=155.26h=155h t(0.9)=23.6h=24hExponential Distribution(指數(shù)分布)練習(xí)：某供應(yīng)

14、商聲稱它的產(chǎn)品的平均缺點時間MTBF 是 2 年， i.e. =. What percentage of parts produced will a)exceed 1 year of useful service? b)exceed 2 years of useful service?c)possess 1 to 2 years of service life?Exponential Distribution(指數(shù)分布)Exponential Distribution(指數(shù)分布)FTA缺點樹FTA-Fault Tree Analysis美國貝爾實驗室H.A.Waston & D.F. Haas

15、l 在1965年 發(fā)明,用于導(dǎo)彈的發(fā)射系統(tǒng)控制FTA是對復(fù)雜系統(tǒng)平安性，可靠性分析的方法FTA特點：FTA 用圖形演繹法進(jìn)展分析，對缺點進(jìn)展圖形推理FTA 可以定量地計算復(fù)雜系統(tǒng)的缺點概率及可靠性參數(shù)，為改善和評價系統(tǒng)提供了定量數(shù)據(jù)FTA 為沒有參與設(shè)計的管理和維修的人員提供一個管理，維修指南FTA建立步驟：建立模型-定性分析-定量計算(FTA分析運算方法：布爾運算)Example 1 (One pump)FTA缺點樹分析實例ABPumpTankC表示系統(tǒng)串聯(lián)ABCFault Tree For Example 1P1FTA-Fault Tree Analysis Example 1 (One

16、pump)component 1Failure Rate(l)One Year ReliabiltiyA0.60.549B 1.70.183C0.290.748Pump15.00.00674Reliability of Control Unit=A x B x C0.549 x 0.183 x 0.748=0.0751Reliability of Example 1=R(control Unit) x R(Pump)=0.0751 x 0.00674=0.000506l=-ln(0.000506)=7.6MTBF=0.13yearFTA缺點樹分析實例Example 2 (Two pump)FT

17、A缺點樹分析實例ABPump1TankC表示系統(tǒng)并聯(lián)ABCFault Tree For Example 2P1Pump2P1FTA-Fault Tree AnalysisExample 2 ( 2 Pump)component 1Failure Rate(l)One Year ReliabiltiyA0.60.549B 1.70.183C0.290.748Pump1 &25.00.00674Reliability of Control Unit=A*B*C=0.549*0.183*0.748=0.0751Reliability of Pump=R(P1) x R(P2) -R(P1) x R(

18、P2) = =0.00674 x 0.00674-0.00674x0.00674=0.00134Reliability of Example 2=0.0751 x 0.00134 = 0.00106l=-ln(0.00106)=6.9MTBF=0.145yearFTA缺點樹分析實例FTA-Fault Tree AnalysisExample 2 ( 2 Pump)component 1Failure Rate(l)One Year ReliabiltiyA0.60.549B 1.70.183C0.290.748Pump1 &25.00.00674Reliability of Control System=A*B*C=0.549*0.183*0.748=0.0751Reliability of D=A*B*C*Pump=0.0751*0.00674=0.000506l=-ln(0.000506)=7.6MTBF=0.13yearFTA缺點樹分析實例舉例：在過去一年里: 賣出10000產(chǎn)品，有15次缺點Total Hours of Ope