《可靠性与可用性评估手册》求取 ⇩

目录1

序言1

术语3

符号，首字母缩略词和缩语目录11

符号11

首字母缩略词和缩语13

1.3 应用15

1.2 范围15

1.1 目的15

第一章 引言15

第二章 可靠性和可用性17

2.1 可靠性和可用性的重要性17

2.2 可靠度和可用度的性质17

2.2.1 可用度的性质17

2.2.2 系统可用度对系统元素可靠度和维修度的依赖关系18

2.2.3 可靠度的性质19

2.2.4 维修度的性质21

2.3.1 可用性规范23

2.3 RMA要求的规范23

2.3.3 可维修性规范24

2.3.4 验证要求24

2.3.2 可靠性规范24

第三章 可靠性和可用性评估方案的建立和管理26

3.1 基本要求26

3.1.1 基本要求的回顾26

3.1.2 公司政策的检查26

3.2 制定和管理RMA方案的环节26

3.2.3 方案计划矩阵27

3.2.4 综合数据系统27

3.2.1 管理政策27

3.2.2 方案制定27

3.2.5 纠正措施系统28

3.2.6 文件28

3.2.7 检查28

3.2.8 构形管理28

3.3 可靠性和可用性评估方案的环节30

3.3.1 可靠性和可用性分析30

3.2.9 特殊工程更改（SPALT）管理30

3.3.2 数据系统31

3.3.3 失效分析和分类31

3.3.4 统计分析31

3.4 实施可靠性和可用性评估方案31

第四章 可靠性和可用性分析33

4.1 使命分析33

4.1.1 使命阶段的定义33

4.1.2 对使命的剖析34

4.1.2.3 α值36

4.1.2.1 对环境的剖析36

4.1.2.2 对任务周期的剖析36

4.1.2.4 加速因子37

4.2 系统分析38

4.2.1 列出系统的结构和执行功能38

4.2.2 建立可靠性和可用性模型39

4.2.2.1 建立可靠性模型39

4.2.2.1.1 可靠性框图39

4.2.2.1.2 数学模型——可靠度42

4.2.2.2 建立可用性模型50

4.2.2.2.2 数学模型——可用度51

4.2.2.2.1 可用性框图51

4.2.3 可靠性和可用性分配52

4.2.3.1 可靠性分配52

4.2.3.2 可用性分配55

4.2.4.1.1 预测的目的57

4.2.4.1.2 方针57

4.2.4.1.3 预测的方法57

4.2.4.1 可靠性的预测57

4.2.4 可靠性和可用性预测57

4.2.4.1.4 预测报告58

4.2.4.2 可用性预测60

4.2.4.2.1 事后维修任务分析和相对于失效的可用度预测60

4.2.5 失效模式及后果分析61

4.2.5.1 FMECA的目的62

4.2.5.2 FMECA的方法62

4.2.6 故障树分析68

4.2.6.1 FTA方法68

4.2.7 FMECA和FTA方法的比较74

4.3.1 试验鉴别77

4.3 可靠性和可用性评估的综合试验方案分析77

4.3.2 试验评估78

4.3.3 数据分类79

第五章 元件可靠性估计81

5.1 估计问题综述82

5.1.1 按试验方法或试验终止形式分类的试验形式85

5.1.2 设备成熟性和寿命期试验的类型对所用的可靠性估计方法和失效模型的影响85

5.1.3 点估计和区间估计的质量85

5.2.1.1 无保证期87

5.2 用作失效（或修理）模型的统计分布87

5.2.1 指数分布87

5.2.1.2 具有保证期μ88

5.2.2 二项分布89

5.2.3 正态分布89

5.2.4 对数正态分布90

5.2.5 威布尔分布（双参数）91

5.2.6 用于可靠性模型的其他分布92

5.3 失效模型的选择92

5.3.1 选择失效模型的路线图93

5.3.1.1 数据的同质性检验94

5.3.1.2 根据危险率曲线选择失效模型95

5.3.1.3 根据失效概率（失效前工作周期数和成败数据）的趋势曲线选择失效模型98

5.3.1.4 用频率分布的形式将试验数据作图99

5.3.1.5 利用拟合良好性检验证实（或否定）候选失效模型的适用性99

5.4 可靠性估计的方法及其应用说明100

5.4.1 估计硬件（和软件）可靠性的经典方法104

5.4.1.1 指数模型的可靠性指标点估计和区间估计104

5.4.1.1.1 λ、θ、R的最大似然（ML）点估计和λu（λ的置信上限）的计算104

5.4.1.2 二项模型的可靠性指标的点估计和区间估计106

5.4.1.3 失效前工作时间为正态分布时的可靠性估计107

5.4.2 以正态分布为基础的变量可靠度方法107

5.4.2.1 双侧情况108

5.4.2.2 单侧情况108

5.4.2.3 变量法的丹普斯基（Dempskey）扩充108

5.4.2.3.1 用于独立变量的模型109

5.4.2.3.2 互不独立变量的模型109

5.4.2.3.3 容许因子的计算110

5.4.2.3.4 异常数据111

5.4.3 以应力-强度干涉模型为基础的可靠性估计方法116

5.4.3.2 威布尔和其他分布的应力-强度干涉117

5.4.3.3 与时间有关的应力-强度模型117

5.4.4 估计可靠性增长的方法117

5.4.3.1 正态分布的应力-强度干涉模型117

5.4.4.1 杜安（Duane）可靠性增长模型中的点估计和区间估计118

5.4.4.2 杜安（Duane）可靠性增长模型的拟合良好性121

5.4.5 鲁宾斯坦（Rubinstein）方法123

5.4.5.1 混合截尾试验引起的偏差性123

5.4.5.2 失效率的无偏差估计和它们的方差123

5.4.5.4 失效率和可靠度的置信限124

5.4.5.3 由不同的环境和试验状态综合估计124

5.4.5.5 在多种环境中试验数不等的情况125

5.4.6 贝叶斯方法及其统计公式126

5.4.6.1 可靠性模型参数的验前分布和验后分布127

5.4.6.2 二项失效模型，柏努利抽样127

5.4.6.3 均匀验前分布127

5.4.6.4 截断均匀验前分布128

5.4.6.5 验前贝塔（β）分布128

5.4.6.6 经验验前分布129

5.4.6.8 指数可靠性模型，泊松过程130

5.4.6.7 帕斯卡（Pascal）过程130

5.4.6.9 验前强度131

5.4.6.10 贝叶斯参数的点估计和区间估计132

5.4.6.11 存在错误验前值时估计贝叶斯方法的有效性132

5.4.6.12 贝叶斯方法的概述图表135

5.4.7 采用降额和过额方法时对可靠性估计的调节135

第六章 软件评估137

6.1 软件的定义137

6.2 软件失效137

6.2.1 软件失效模型和软件故障的随机发生138

6.3 软件可靠度的定量定义139

6.4 软件可靠性预测140

6.5 软件可靠性的度量140

6.6 软件-硬件可靠性估计的评述145

第七章 系统可靠性和可用性估计147

7.1 系统的点估计147

7.1.1 鲁宾斯坦（Rubinstein）方法，指数型部件的串联系统147

7.1.2 鲁宾斯坦（Rubinstein）方法，指数型部件的并联系统149

7.1.3 与鲁宾斯坦（Rubinstein）方法一起使用的贝叶斯方法150

7.1.4 串联和并联系统的稳态可用度的点估计152

7.1.5.1 一个具有受限制修复的6中取4可修复系统的MTBF153

7.1.5.2 一个具有休止故障率不可修复的3中取1贮备系统的可靠度153

7.1.5.3 修复受限制的N中取M个相同可修复并联部件组成的系统的MTBF和MTTR——爱亨（Einhorn）近似法153

7.1.5 冗余不可修复和可修复系统的可靠性和可用性评估153

7.1.6 复杂系统的可靠度点估计154

7.1.7 软件-硬件系统的可靠度点估计154

7.2 系统的区间估计154

7.2.1 指数型部件的串-并联系统——鲁宾斯坦（Rubinstein）方法154

7.2.2 对指数型部件的系统使用贝叶斯-鲁宾斯坦（Bayes-Rubinstein）方法的区间估计159

7.2.4 指数型部件的串联系统——发根-威尔逊（Fagan-Wilson）模拟方法161

7.2.3 指数型和二项型部件的串联、并联和复杂系统——近似方法161

7.2.5 具有非指数型或各种不同PDF型部件的系统的区间估计——蒙特-卡洛（Monte-Carlo）模拟163

7.2.6 系统可用度区间蒙特-卡洛（Monte-Carlo）模拟164

第八章 可靠性验证167

8.0 引言167

8.1 背景167

8.2 验证试验170

8.2.1 过程170

8.2.2.4 试验计划的选择171

8.2.2.3 试验样品的选择171

8.2.2 试验计划（试验准则）的制定171

8.2.2.2 试验等级171

8.2.2.1 数量要求171

8.2.2.5 失效准则172

8.2.2.6 样本容量172

8.3 MIL-STD-781验证试验172

8.3.1 假设检验［华德（Wald）序贯概率比方法］172

8.3.1.1 接受与拒绝准则172

8.3.1.2 截尾准则176

8.3.2 χ2方法（定长检验）177

8.4 非指数型可靠度验证178

8.4.1 NAVORD OD 41146方法179

8.4.2 二项方法181

8.5 在出现可靠性增长时的验证182

第九章 数据系统184

9.1 引言184

9.2 数据收集184

9.2.1 硬件数据收集185

9.2.1.1 属性数据的收集186

9.2.1.3 运行数据的收集187

9.2.1.2 变量数据的收集187

9.2.1.4 失效数据的收集192

9.2.2 软件数据的收集195

9.2.2.1 将软件错误的来源及类型编码196

9.2.2.2 将软件错误严重性编码199

9.2.2.3 收集软件开发过程中的数据199

9.2.2.4 收集软件计时数据199

9.2.3 由服役中的舰队收集数据200

9.2.4 为收集数据进行的训练200

9.2.2.6 软件错误纠正数据200

9.2.2.5 收集软件错误分析信息200

9.3 数据检查202

9.3.1 硬件数据的检查202

9.3.2 软件数据的检查203

9.3.2.1 交出软件故障报告前对报告的检查203

9.3.2.2 对软件错误类别和严重性类别的编辑检查203

9.3.2.3 软件运行时间数据的标准化203

9.4.1 格式标准化204

9.4 数据处理204

9.4.2 初步处理205

9.4.3 项目选择205

9.4.4 更新和编译205

9.4.5 运行指标205

9.4.6 失效历史205

9.5.1.2 分类汇总数据的输出206

9.5.1.1 综合的RMA数据输出206

9.5.1 硬件数据的使用206

9.5 数据的使用206

9.4.6.3 纠正措施的有效性206

9.4.6.2 高失效率元件206

9.4.6.1 反复出现的失效206

9.5.2 软件数据的使用208

9.5.2.1 软件错误分类汇总统计量208

9.5.2.2 软件错误类别的频率分析208

9.5.2.3 软件错误来源的频率分析208

9.5.2.4 模块间出错率209

9.5.3 失效数据的使用210

9.5.2.6 软件可靠性统计量210

9.5.2.5 终止和严重性统计量210

第十章 可靠性和可用性的文件编制211

10.1 提供给SSPO的文件211

10.1.1.1 可靠性评估计划和可维修性评估计划211

10.1.1.1.3 数据系统212

10.1.1.1.4 试验212

10.1.1.1.5 统计分析212

10.1.1.1.2 系统分析212

10.1.1.1.1 使命分析212

10.1.1.1.6 接口文件213

10.1.1.1.7 方案管理213

10.1.1.1.8 报告213

10.1.1.2 验证试验计划213

10.1.2 报告214

10.1.2.1 状态报告214

10.1.2.2 预测报告228

10.1.2.3 验证报告228

10.2 承包人内部文件228

10.2.1 试验历史档案230

10.2.2 纠正措施系统报告231

10.2.3 序号分类汇总报告233

10.2.4 环境分类汇总报告233

10.2.5 使命模拟报告234

10.2.6 硬件和软件概述报告234

10.2.7 失效率摘要报告234

10.2.8 试验有效性报告234

10.2.9 FMECA概述报告235

A.2 系统分析238

A.1 使命分析238

附录A 点火控制系统分析238

附录B 验证飞行可靠度（DFR）和原始记分方法245

B.1 原始记分方法245

B.1.1 原始记分245

B.1.2 计算原始记分的基本规则245

B.2 验证飞行可靠度245

B.2.1 验证飞行可靠度的背景245

B.2.2 定义246

B.2.3 成功地重返大气层弹体的期望百分数247

B.2.4 水平部署阶段可靠度相等时的简化249

B.2.6 验证飞行可靠度的计算250

B.2.7 举例并与原始记分比较250

B.2.5 在水平部署阶段失效率为常数时的简化250

附录C 统计假设检验252

C.1 柯尔莫哥洛夫-斯米尔诺夫拟合良好性检验252

C.2 在指数型模型中对贝叶斯验前和验后估计的相容性假设的检验257

C.3 同质性的拉普拉斯检验258

D.1.1 指数型失效和恢复时间的置信限259

D.1.1.1 按失效截尾的试验259

D.1 可用度置信限公式的推导259

附录D 推导259

D.1.1.2 按时间截尾的试验260

D.1.1.3 指数型失效和指数型修复时间可用度的置信限261

D.1.2 一个对数正态分布参数的估计262

D.1.3 指数型失效时间和对数正态型恢复时间的置信限263

D.3.1 不可修复单元的可靠度264

D.2.3 指数型可靠度律264

D.3 生灭过程介绍264

D.2.1 假定264

D.2 泊松（Poisson）过程和指数型可靠度律的推导264

D.2.2 泊松失效过程的推导264

D.3.2 一个可修复单元的可用度266

D.3.3 一个可修复冗余系统的失效间平均时间（MTBF）267

D.3.3.1 不受限制的修复267

D.3.3.2 受限制的修复268

D.3.3.3 6中取4可修复系统——瞬时解268

D.3.4 一个具有休止失效率和不可修复的3中取1后备冗余系统的可靠度269

D.3.5 具有受限制修复的N个相同可修复单元并联中取R的MTBF——爱亨（Einhorn）等式270

E.1 对可靠度计算有用的表272

附录E 统计表272

E.1.1 x2表273

E.1.2 可靠度表273

E.1.3 二项表296

E.2 正态分布的容许因子296

E.3 对可用度计算有用的表308

E.3.1 F分布308

E.3.2 a分布308

E.4 MTBF表（n中取m）310

参考文献322