可靠性分配在零部件设计中的应用

赵立国

（中航工业沈阳飞机工业（集团）有限公司民机事业部）

摘 要：本文从某型号飞机设计出发，对某结构系统进行模型化处理，通过具体实例讲解可靠性分配中的评分分配法在零部件设计中的应用。

关键词：飞机设计；可靠性分配；评分分配法

1引言

因飞机失事造成的生命和经济的巨大损失一直以来是人类航空史上挥之不去的梦魇。航空事故发生概率虽小，但每年发生的次数和一次事故死亡人数多则超过200人的残酷事实却令世人震惊。安全性和可靠性是各类飞机研制、生产、使用和维修保障的首要要求，是飞机完成规定功能和任务而不造成人员伤亡、职业病、设备损坏或环境损害的前提，是人们始终关注的焦点。飞机系统本身的安全性和可靠性是保证飞机安全和可靠的基础，大约有lO%的严重事故被证明是缘于飞机本身的原因。如果考虑到某些人为失误是由于飞机系统本身的设计缺陷，这个比例将会更大。由此可见，安全性和可靠性是飞机设计中应首先满足的质量特性，必须作为一种设计参数将可接受的安全性和可靠性水平设计到飞机中。并通过飞机制造过程将其固化到飞机上，以保证飞机在以后的试验、使用、维修保障和退役处置中都是安全可靠的。

可靠性分配是飞机研制中可靠性设计的重要任务之一，是将飞机零部件的可靠性指标逐级分解为较低层次产品（分系统、设备等）的可靠性指标，是一个由整体到局部、由上到下的分解过程。随着设计的不断深入，可靠性分配是一个反复迭代、逐步细化的过程。可靠性指标的合理分配，可以从技术、成本，時间、资源等各个方面分析各部分指标的难易度情况，从而使各层次设计人员明确设计目标，暴露系统可靠性薄弱环节，为改进设计提供依据。本文从某型号飞机设计出发，对某结构系统进行模型化处理，通过具体实例讲解可靠性分配在零部件设计中的应用。

2 可靠性分配

在产品设计阶段，将产品的可靠性定量要求按规定的准则分配到规定的产品层次的过程称之为可靠性分配。可靠性分配的常用方法有评分分配法、比例分配法等。

在对产品进行设计或改进时，要求达到一定的可靠性指标，由于系统的可靠性与其组成部分有着密切的关系，系统可靠性的实现有赖于单元、零部件的可靠性来保证。故当系统的可靠性指标确定以后，就存在着如何将已确定的系统可靠性指标分配到各个单元（总成或零部件）的问题，这就是可靠性的分析。

对产品进行可靠性分配时，需要设计者对各子系统进行全面衡量和综合比较，这就需要掌握影响可靠性分配的各种因素如技术水平、复杂程度、重要程度、环境条件等。以下以评分分配法为例，针对串联结构系统介绍可靠性分配的操作过程。

3 评分分配法

评分分配法是一种常用的分配方法。在产品可靠性数据缺乏的情况下，可以请熟悉产品、有工程实际经验的专家，按照影响产品可靠性的几种主要因素进行评分，然后根据评分的结果给各分系统或部件分配可靠性指标。

选择故障率λ为分配参数，主要考虑四种影响因素——复杂度、技术成熟度、重要度及环境条件。每一种因素的分值在1～10之间。

复杂度：根据组成分系统的元部件数量以及它们组装调试的难易程度评定。最复杂的评10分，最简单的评1分。

技术成熟度：根据分系统的技术水平和成熟程度评定。技术成熟度低评10分，技术成熟度高评1分。

重要度：根据分系统的重要性评定。重要性最低的评10分，重要度最高的评1分。

环境条件：根据分系统所处环境条件评定。经受恶劣条件的评10分，环境条件最好的评1分。

4应用举例

把此结构系统简化为由部件A、部件B、部件C、部件D组成的串联模型，其整个结构系统可靠度指标平均故障间隔时间（MTBF）要求为500小时。由此可得此结构系统的故障率为：

请相关的专家进行评分，得出表1的结果。

5 结论

综上所述，介绍了可靠性分配的原理，以及应用评分分配法的操作过程，并通过具体实例讲解了靠性分配中的评分分配法在零部件设计中的应用。由上述也可知，系统可靠性分配就是将使用方提出的，在系统设计任务书（或合同）中规定的可靠性指标，从上而下，由大到小，以整体到局部，逐步分解，分配到各分系统，设备和元器件的分解过程。

参考文献：

[1]张锐、李波，无人机系统可靠性分配方法，《南京航空航天大学学报》2009.6

[2]张健、雷雨成，串联系统可靠性分配的层次分析法，《机械设计与制造》 2000.6

[3]全国质量专业技术人员职业资格考试办公室组织编写，质量专业理论与实务（中级），中国人事出版社发行，2013.2endprint