1、。測試值0、1及其關(guān)系文摘：隨著可靠性工程的發(fā)展，可靠性的量化指標變得越來越重要。摘要：本文詳細分析了可靠性參數(shù)中各種MTBF值之間的關(guān)系，并舉例進行簡單說明，有利于加深工程技術(shù)人員的理解。在設(shè)計中，明確可靠性指標要求；在檢查中，正確檢查各項指標。關(guān)鍵詞：MTBF指數(shù)要求值；測試值；設(shè)計價值；預(yù)計所需價值中國圖紙分類號：TN 106文件識別碼：a文章編號：1004-7204(2000)01-0007-031 MTBF值平均故障間隔時間是可靠性的量化指標之一，也是最常用的量化指標。MTBF指標的要求值r、檢驗值0和1、設(shè)計值d和預(yù)期要求值p之間有著復(fù)雜的關(guān)系，設(shè)計者必須加以澄清。2指數(shù)要求值所需

2、指標值r由武器系統(tǒng)效能指標通過指標層次轉(zhuǎn)換得到。眾所周知，任何一個值的完整表達式在確定之前，通常應(yīng)該用三個參數(shù)來描述。第一個是震級的標稱值，第二個是標稱值的偏差，即震級的準確性，第三個是震級的真值在整個偏差范圍內(nèi)的置信概率，特別是對于具有較大離差的隨機變量，如MTBF的平均值。對于用表示的MTBF的真值，正偏差越大，可靠性越高，因此只需控制負偏差，所以MTBF指標所需值的完整表達式應(yīng)為：rPr換句話說，當(dāng)MTBF的最低可接受值(有時稱為閾值)作為指標要求值時，置信概率必須是清楚的，否則指標要求值是不確定的。3指標檢驗值指標測試值一般表示為0，1，這是統(tǒng)計測試方案中對應(yīng)于承包商風(fēng)險率和用戶風(fēng)險率

3、的測試值，用于驗證指標的要求值。0不取決于所需的指數(shù)值，因為0受1和鑒別率d的限制，制造商應(yīng)使其批量生產(chǎn)質(zhì)量水平接近0。此外，判別率d=0/1決定了抽樣檢驗的樣本量，這與成本直接相關(guān)。在采樣方案中，D只有幾個指定值，但0應(yīng)選擇在所需值附近，參考索引的所需值。要求的指標值是一個合同參數(shù)，它是承包商設(shè)計的基礎(chǔ)，而0只是抽樣試驗的一個參數(shù)(通常稱為工廠可靠性試驗)。因此，GJB 1909 裝備可靠性維修性參數(shù)選擇和指標確定要求明確指出，合同和開發(fā)任務(wù)書中規(guī)定了要求值或規(guī)定值，設(shè)備必須滿足的合同指標是承包商可靠性和可維護性設(shè)計的基礎(chǔ)。另外，在抽樣方案的設(shè)計中，用戶定義了最小可接受值和后，承包商參考自己

4、的設(shè)計值，綜合考慮生產(chǎn)周期和成本，選擇0，其中和一般相等，以便雙方協(xié)商解決。其中是承包商的風(fēng)險率，是用戶的風(fēng)險率。國家軍事標準GJB 450-88(或美國軍事標準MIL-STD-785B)規(guī)定1是最低可接受值，但它們不能等同。因此，GJB 899-90將MTBF的驗證間隔寫為(1，u)，即測試條件下真實MTBF的可能范圍或指定置信度下MTBF的間隔估計。為了驗證指標的要求值，不僅可以選擇不同的測試方案，還可以選擇不同的上限值0和下限值1。由于可靠性測試(評估和驗收)是抽樣測試或統(tǒng)計測試，當(dāng)然，0、1和的置信區(qū)間應(yīng)該是相關(guān)的。例如，從指數(shù)分布型的可靠性定時試驗(參考GJB 899-90)到試驗結(jié)

5、束，可以根據(jù)試驗結(jié)果，在規(guī)定的置信水平A下，估計平均故障間隔時間的置信下限L，如果A=1-，L1，則達到最低可接受值1，用戶的風(fēng)險以0為例，如果 0 L， U的置信水平為A，我們只能得到一個結(jié)論：在 L， U之間的置信水平為A，但這并不意味著0的置信水平仍為A.在這種情況下，0的可靠性仍不清楚。只有當(dāng)0位于區(qū)間1， u的左側(cè)時，才能確定0的置信水平不低于a。但是，在這種情況下，為什么要使用雙邊置信區(qū)間？只需使用單邊下限。因此，0 l， u并不意味著已經(jīng)達到0。實際上，當(dāng)置信水平A放松時，0總是可以完全提前到 L， U。當(dāng)試驗設(shè)定時，故障數(shù)r=5，累計試驗時間T=5000h，則點估計值為。如果A

6、=60%、80%、90%、95%，則兩側(cè)的置信區(qū)間依次為632 h、618 h、539 h、2055 h、476 h、2538 h、429 h、3080 h。因此，即使 0從常識來看，它顯然是錯誤的。那么，0、1和r之間的關(guān)系是什么？當(dāng)電子設(shè)備的使用壽命在使用期內(nèi)為負指數(shù)分布時，參考文獻1詳細推導(dǎo)了r與0和1之間的定量關(guān)系：(1)0=d1(2)在公式中，k是某個定時測試方案中規(guī)定的時間t除以1的商，d是鑒別率。當(dāng)從GJB 899-90提供的方案中選擇某個定時測試方案時，、d、k、r、r和Pr都是已知的，0和1可以從公式(1)和(2)中計算。示例1:當(dāng)r=100h且置信概率Pr=0.90時，采用

7、不同的測試方案時，1和0可在下表中計算。不同測試方案的0和1值程序下限1上限0制造方測試時間t9100.0150.00.14830.010107.0161.60.13608.011109.8164.70.22360.712100.0200.00.11890.013113.6227.20.11420.014117.4234.80.2927.515100.0300.00.1930.016149.8449.40.1532.017120.9362.70.2532.018130.0195.00.3526.519143.9287.80.3532.420200.0600.00.3230.0從表中列出的數(shù)據(jù)來

8、看，不難看出，高0方案可以縮短測試時間，節(jié)約成本，但高0方案意味著開發(fā)難度大，成本增加，因此需要充分權(quán)衡和確定。例2:1997年，我廠生產(chǎn)了09批地炮雷達，可靠性驗收試驗方案如下：1輛200公里跑車，進行了3次高溫高濕應(yīng)力循環(huán)試驗，其中=10%，1=44h， 0=132h，d=3，r=5，T=410h，k=9試驗結(jié)果如下：=102.5h(MTBF觀察值或標稱值，工廠MTBF標稱值10000這表明這一批雷達的真實平均無故障時間值落在區(qū)間(51.25小時，235小時)內(nèi)的概率至少為80%?；蛘進TBF的真值大于或等于51.25小時的概率是90%，并且MTBF的真值小于或等于235小時的概率也是90

9、%。4指標設(shè)計值和預(yù)期要求值可靠性工程設(shè)計應(yīng)達到指標設(shè)計值d，可靠性設(shè)計應(yīng)達到的量化指標是工廠或承包商為保證指標要求而設(shè)定的內(nèi)部控制指標。首先，必須確保最低的可接受值，并適應(yīng)設(shè)計和制造能力。為確保設(shè)備壽命周期成本最低，并成功通過驗證試驗，必須使d不小于驗證試驗方案的上限值，即d0。其次，在分析設(shè)備的生命周期成本時，應(yīng)考慮開發(fā)成本和維護成本。當(dāng)d 0，則無需改變d，可以選擇允許的高0方案，以減少驗證測試的時間?？傊诒ＷC指標要求的前提下，設(shè)計、制造和測試能力、開發(fā)周期、測試周期和成本之間存在矛盾，必須充分考慮。換句話說，開發(fā)周期的指標設(shè)計值d是由所采用的驗證測試方案決定的，可以選擇能夠保證指標

10、最低可接受值的測試方案。或者，設(shè)備所需的指標值可以通過不同的指標設(shè)計值來實現(xiàn)。在知道指數(shù)的設(shè)計值之后，讓我們看看期望值。預(yù)期需求值 p是指預(yù)測設(shè)備可靠性時應(yīng)達到的值，應(yīng)遠大于指標設(shè)計值d，即 p pd，p取決于系統(tǒng)中不同故障率的各部件的效率和降額系數(shù)，由相應(yīng)部件故障率的置信度決定。為了保證工程設(shè)計階段達到目標設(shè)計值，需要根據(jù)GJB 299B 電子產(chǎn)品可靠性預(yù)計手冊，從粗到細，分階段采用不同的可靠性預(yù)測方法，調(diào)整所選的不同可靠性等級的部件，調(diào)整應(yīng)力系數(shù)和降額系數(shù)，改進設(shè)計，多次調(diào)整預(yù)分配值，趨于合理。幸運的是，工廠已經(jīng)購買了最新版本的估算和分配軟件，它可以在計算機的幫助下完成許多復(fù)雜的工作。例如，對于具有4000個部件的小型設(shè)備，如果要求預(yù)測值的置信度為0.995，并且預(yù)測手動GJB 299B的置信度為0.60，則預(yù)測值應(yīng)為設(shè)計值的120%。5結(jié)論通過以上分析和實例，可以確定MTBF值之間的關(guān)系，這有利于在設(shè)計之初考慮可靠性指標。作者簡介：張學(xué)元(1965年9月)，男，陜西省武功市