高可靠性工控设备寿命验证试验的方案设计.pdf

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1、高可靠性工控设备寿命验证试验的方案设计翁思健，等DesignoftheTestSchemeforVerifyingLifespanofIndustrialControlEquipmentwithHighReliability箱罂健饧双(上海工业自动化仪表研究院，上海200233)摘要：随着高可靠性工控设备的问世，需要一套具有可操作性的寿命验证方案对可靠性数据进行验证。在介绍了相关可靠性理论的基础上，将传统的平均无故障丁作时间(MTBF)验证方法与加速寿命方法相结合，构建了一套验证高可靠性设备寿命的方案。该方案在不降低置信度水平的前提下，能

2、够较快速地获取设备实际的MTBF，需要的样本数量也相对较少。关键词：可靠性平均无故障工作时间指数分布置信度加速因子中图分类号：11P202+．1文献标志码：AAbstract：Alongwiththeemergenceofthehighlyreliableindustrialcontrolequipment，theoperabletestingstrategyofthelifespantoverifythereliabilitydataisneeded．Onthebasisofintroducingrelatedtheoryofrelia

3、bility，bycombiningthetraditionalverifyingmethodforMTBFandacceleratedlifespantestmethod，thetestschemeforverifyinglifespanoftheequipmentwithhi【shreliabilityhasbeenstructured．ThisschemeacquiresactualMTBFoftheequipmentfasterwithlesssamplesanddoesnotdecreasetheconfidencelevel．

4、Keywords：ReliabilityMeantimebetweenfailures(MTBF)ExponentialdistributionConfidencelevel(CL)Accelerationfactor(AF)0引言随着现代工业生产规模的日益扩大，对控制系统的可靠性也提出了严苛的要求。如果系统中某个部件频繁出现故障，不但会影响控制系统的正常运行，还会进一步影响到丁业生产的正常进行，造成巨大的损失。近年来，国内外自动化设备生产厂商日益重视高可靠性设备的研发项目。据预测，最新推出的一些产品的平均无故障工作时间(meantime

5、betweenfailure，MTBF)可以达到百万小时水平。如果依然采用传统方法验证这些高可靠性设备的MTBF，并希望试验数据的置信度维持在较高水平，那么试验周期、样本数量就会大大增加，从而超出设备生产厂商的承受能力。为此，针对这些产品，迫切需要一套具有高度可操作性的MTBF验证方案。本文将传统的MTBF验证方法与加速寿命方法相结合，设计了一套针对高可靠性工控设备的寿命验证方案。与传统方案相比，该方案具有试验周期短、样本数量少等优点，且试验数据的置信度水平不会因此而降低。国家“863”计划基金资助项目(编号：2009AA042144)。

6、修改稿收到日期：2011—04—28。第一作者翁思健(1984一)，男，现为华东理工大学控制工程专业在读硕士研究生；主要从事智能仪表可靠性设计方面的研究。1可靠性相关理论1．1产品寿命分布一台设备的可靠性往往能够通过以下5个函数得到较好的描述，即失效率密度函数、可靠性函数、有条件的可靠性函数、失效率函数和平均寿命函数。表1显示了这些函数的符号、定义以及相互关系。表1可靠性和寿命试验函数Tab．1ThefunctionsinreliabilityandHfespantest函数名称符号定义失效牢以r)样本的失效时刻落在某个时间点r上密度函数

7、的概率可靠性函数R(L)样本的失效时刻大于某个时间点r。的概率有条件的月(T，t)样本在已经工作到r时刻的情况下。再可靠性函数工作t时间段后的可靠性失效率函数A(?t)在7’到(r+△r)的单位时间内。样本出现失效的概率平均寿命函数r样本运行到失效的平均预测时间研究表明，大多数设备(包括电子产品)的失效率与产品生命周期之间满足Weibull分布，其失效率密度函数和失效率函数如式(1)、式(2)所示⋯。tfCt)：卢等e一(寺)4(1))=卢专e．【-)9(1)jl

8、口一lA(￡)=卢专(2)48PROCESSAUTOMATIONINSTR

9、UMENTATIONVoL33No．4April2012高可靠性工控设备寿命验证试验的方案设计翁思健，等式中：JB、'7为常数；t为工作时间。如果用作图法表示，可以得到一条两头高、中间低的曲线