复杂机电产品动态可靠性建模理论与方法研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.comhttp://www.kekaoxing.com242006年5月中国制造业信息化第35卷第9期复杂机电产品动态可靠性建模理论与方法研究苏春，许映秋(东南大学机械工程学院，江苏南京210096)摘要：分析传统可靠性建模方法在描述时间及系统动态过程等方面存在的缺陷，研究了影响系统动态可靠性的各种因素，给出动态可靠性的定义及理论体系。在评述已有动态可靠性建模方法的特点及其应用的基础上，提出复杂系统动态可靠性建模的发展方向。关键词：动态可靠性；建模；故障；Petri网中图分类号：TBII4．3文献标识码：A

2、文章编号：1672—1616(2006)09—0024一O4可靠性(Reliability)从研究如何提高武器装备过程等方面存在困难，在模型精确化等方面存在缺的出勤率和可维护性起步，已有60多年历史。美陷，具体表现如下：国等工业发达国家始终重视可靠性理论和实验研a．由应力一强度干涉模型可知，产品可靠度是究，尤其在航空、航天、电子等领域，并获得良好回强度大于应力的概率，即R=P(S>S)，其中，尺报[Il。表示产品可靠度；P表示强度大于应力的概率；S目前，可靠性指标数值已经成为企业必须提供表示强度；S表示应力。的产品基本数据，如平均首次失效时间(Me

3、an由于强度、应力以及零件尺寸等工程变量具有TimeToFailure，MTTF)、平均无故障工作时间随机性，多数工程变量的数值随时间而变化。例(MeanTimeBetweenFailures，MTBF)等。经验表如，因疲劳、磨损和腐蚀造成的机械强度下降，电绝明，高可靠性的产品是提升品牌价值和提高企业市缘强度随时间和外界应力的变化等。因此，产品可场竞争力的有效途径。靠性必然是时间的函数，并呈现出显著的动态性。随着产品功能和结构的复杂化以及人们对产b．机电产品运行是典型的动态过程，载荷、工品可靠性要求的提高，传统可靠性建模方法面临挑况、应力等运行环境

4、及参数都是时间的变量。科学战。近年来，动态可靠性(dynamicreliability)建模技术的交叉集成使得机电产品日趋复杂，人一机一理论受到人们的高度重视。环境以及系统软硬件之间相互作用、相互影响，产品可靠性的动态性、相关性和随机性特征日益明1传统可靠性建模方法存在的缺陷显。c．随着产品的复杂化，人的可靠性对产品的使传统可靠性建模方法主要有故障模式及其影响／危险程度分析(FailureModeandEffect／Criti—用可靠性影响更加显著。此外，软件可靠性也是影响复杂机电产品可靠性的重要因素。calityAnalysis，FMEARMEC

5、A)、可靠性框图(Re—liabilityBlockDiagram，RBD)、故障树分析(Faultd．传统可靠性分析采用割集等概念描述系统故障逻辑或故障模式，难以准确描述和计算子系统TreeAnalysis，FTA)、事件树(EventTree，ET)等⋯1。其中，FMEA／FMECA表达不够严密，容易故障状态的依赖性和传递性，也不能准确描述部件故障对产品可靠性的定量影响。此外，传统可靠性产生歧义；RBD只能从宏观上描述零部件的串并联等关系；FTA、ET等则是基于交、并、差等布尔建模方法难以实现对容错系统、冗余系统、可修复系统等动态随机故障的精确

6、计算，使得可靠性计算运算(BooleanOperation)来描述系统零部件故障之间的因果关系。值与实际系统相差甚远。总之，传统可靠性理论缺乏有效的建模工具，此外，传统可靠性建模方法在描述时间、动态收稿日期：2006—03—24基金项目：国家自然科学基金资助项目(50405021)作者简介：苏春(1970一)，男，安徽全椒人，东南大学副教授，博士，主要研究方向为可靠性工程、制造系统建模及仿真等。维普资讯http://www.cqvip.com·现代设计技术·苏春许映秋复杂机电产品动态可靠性建模理论与方法研究25在很大程度上制约了产品可靠性的提高。可

7、靠性使用和正常维护条件下，考虑环境和结构抗力衰减研究开始从单纯的静态可靠性向产品全生命周期等因素的影响，结构服役某一时刻后在后续服役基(设计、制造、使用、维护和报废)等动态可靠性转准期内完成预定功能的能力15J。变。e．动态系统是人一机～软件构成的系统，它对初始摄动的响应包括随时间变化的元件之间的相2动态可靠性的基本概念互作用以及与环境的作用。动态可靠性以概率方目前，动态可靠性还没有形成统一的定义。但法研究受底层物理进程影响的人一机一软件系统【。是，文献中的相关论述有助于我们了解动态可靠性的概念及特点：综上所述，我们给出动态可靠性的定义：动态a．动

8、态可靠性方法提供了一个框架，以便明确可靠性是研究受底层部件动态特性影响的人一地记录时间及进程动态性对系统状况的影响，并由机