HB Z 214.1-1992 航空产品可靠性增长.总则.pdf

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1、中华人民共和国航空航天工业部航空工业标准H8/Z 214. 1-92 指导性技术文件航空产品可靠性增长总则1992-05-18发布1992-09一01实施中华人民共和国航空航天工业部批准中华人民共和国航空航天工业部航空工业标准HB/ Z 214. 1-92 航空产品可靠性增长总则1 主题内容与适用范围本标准规定了可靠性增长管理与试验的原则与方法，并提供了两个常用的可靠性增长模型的使用方法。本系列标准由下列标准组成tHB/z 214. 1 航空产品可靠性增长总则HB/Z 214.2航空产品可靠性增怯管理HB/Z 214.3航空产品可靠性增民试验本系列标准主要适用于产品的研制阶段，也可供其它阶段参

2、考使用。2 引用标准GJB 451 可靠性维修性术语HB 6359 失效模式、影响及危害度分析3 术语除以下术语外，其它术语应符合GJB451. 3. 1 可靠性增长通过对产品设计或制造工艺的更改，使产品的固有可靠性在一段时间内得到确实的提高。3.2 可靠性增长管理为达到预期的可靠性指标，对时间和其它资源进行系统的计划，并在估计值与计划值比较的基础上依靠重新分配资源对可靠性增长率进行控制。3.3可靠性增长试验为诱发产品故障.找出薄弱环节，采取纠正措施并验证纠正措施的有效性使产品固有可靠性得到提高所进行的试验。4 一般说明4. 1 可靠性增长目的通过对产品的设计或制造工艺的更改.使产品的固有可靠

3、性提高到规定的要求。4.2 可靠性增长方法在产品的全寿命周期内都应开展可靠性增长工作。在研制阶段比在其它阶段更容易对产航空航天工业部1992-05-18发布1992-09-01实施l HB/Z 214. 1-92 品实施改进措施，而且能够取得最佳费效比。因此，可靠性增民主要应在研制阶段进行。进行可靠性增投管理和可靠性增长试验是实现产品可靠性增伏的主要工作。可靠性增长管理是以给定的资摞使产品的固布可靠性增t走到规定的要求1可靠性增长试验是一个试验一分析纠正一试验的过程。进行可靠性增长管理和试验，应考虑下列主种主要因素ta.时间;b.资金;C.技术水平。5 可靠性增长原理5. 1 基本过程可靠性增

4、长的基本过程是一个反复的设计过程。当设计完成时，应进行分析，以弄清实际的或潜在的故障源，并针对故障摞进行再设计.设计工作可以是产品的设计，也可以是生产工艺的设计。可靠性增氏基本过程如图1所示。它包括如下基本组成部分:a.查找故障源;b.将问题反馈pc.根据所发现的问题进行再设计。在重新设计之后，故障摞的查找将作为再设计的验证;再设计问题反馈幢查故障摞图i可靠性增长的基本过程的模式d.如果故障源查找是用试验实现的，则需要制造硬件。5.2 基本方法5.2. 1 确认产品的主要薄弱环节应通过试验与分析，寻找产品薄弱环节，其主要方法为:a.充分利用性能试验、环境试验、耐久性试验、可靠性研制试验及现场试

5、验的信息，确认薄弱环节;b.利用可靠性分析方法，如:故障模式、影响及危害度分析(见HB6359)和故障树分析技术，找出薄弱环节。S. 2. 2 分析故障原因参照同类产品已有的故障信息，确定最有可能的故障原因，确定引起故障的关键件或部位。5.2.3 确定改进措施根据5.2.1及5.2. 2的分析结果，确定改进措施。2 HB/Z 214. 1 -92 5.3 基本模型Dua.ne模型和AMSAA模型是两个常用的可靠性增长模型(参见附录A)。可根据具体要求引用其一或两者结合使用。3 HB;Z 214. 1-92 附景A可靠性增长模型参考件)Al 主题内睿和适用范围本附录提供了两个常用的可靠性增长模型

6、。本附录可以作为可靠性增长管理和试验中可靠性增长模型的应用指南。A2 符号k t 町、L; (t) N(t) MTBF Mc(t) ).(t) M(t) (t) B 8(t) EN(t)丁n PN(t)=nJ 乌U L T N X( 白。CM2 M 4 量计数统参验验检检度度优优数间合合障时间值值拟拟瞅束验数们计计。试总驯的估附阳愣故回积障试的的MM累故积率阳町蚓巾的权累下下斗斗jjl时累的况况盯盯数故内间阳或当率费穿费止的时情情mm系积川时积晾哦概时时时终现生川川mm的问累隔累瞬时的验验验验发发引引代化定时的问间的的牒数值n试试试试中障值尺值尺锋锋确验t时障tt刻数数数函均于定定定尾程故计。

7、十。境试率刻验故刻刻时函参参值的数等特特特截过次估本估本默默环积长时试均时时t度度状望然一一时验1的啡的样莱莱由累增在在平在在在强尺形期N自N某某某定试第4日小克克 (t) (t) A 。L向J p M(t) M(t) ML Mv r L U k (tl-l ,t.J Nt 。i2 Tj 1 2 日1。zA,3 Duane模型A3.1 概述HB!Z 214. 1-92 拟合优度检验的显著性水平(t)的点估计值小样本(Nl/.- m . .4141 .,.,. .,. (4) M(t) =俨(5)k(1 - m) 将公式(1)代入公式(4).公式(3)代人公式(5)可以得到下列关系式zA(t)

8、= (1 -m)2:;(l)(6) Mc(t) M(t) = :-一一. . (7) .l -m 一般情况下.产品的可靠性是以瞬时MTBF表示的。但在试验中得到的只是累积MTBF。为了便于观察，也为了得到瞬时MTBF，:，(1公式(3)、公式(7)取对数z19Mc(t) =川gt+iglnu-HH-HH-HU-HH-(8) k I IgM(t) = 19Mc(t) + Lg一一一 (9) l-m 从上面两个公式可以看出，在横坐标是累积试验时间，纵坐标是MTBF的双对数坐标的图上，累积的MTBF线(即累积MTBF与累积试验时间的关系曲线)是一条直线，且斜率为m，该直线上横坐标等于1的点对应的纵坐

9、标值为to瞬时或当前)MTBF线即瞬时(或当前MTBF与累积试验时间的关系曲线是一条平行于累积MT叫，并且向上移动位移为白的直线。瞬时(或当前)MTBF线与要求的MTBF线(根据要求产品达到的MTBF值画出的平行于横坐标的直线)交点的横坐标值就是预期的累积总试验时间。A3.3 Duane曲线图的绘制Duane曲线图通常绘制在双对数坐标纸上，绘制时应注意以下几点:a.通常，Duane曲线图的纵坐标是MTBF(或故障率)，横坐标是累积的某种寿命单位，即为确定MTBF(或故障率所累积的某种寿命单位Eb.将所奋发生故障的数据点和试验结束时的一点画出，但在确定增长率m时，仅应用发生故障的的数据点;c.在

10、用直线拟合数据点时，应注意数据点的累积作用，后面的点比前面的点信息更丰富，对它们比对前面的点应更加重视。如果数据点不是特别杂乱，最好的拟合方法是通过最后一次故障发生时的数据点，并穿越前面故障发生时的数据点最密集的区域。A4 AMSAA模型A4.1 榄述HBjZ 214. 1-92 AMSAA模型是美国军用物资分析中心(AMSAA)利用非齐次泊松过程(Non- Homoge neous PO皿onproc建立的可靠性增投模型.这个模型既可以用于可靠性以连续尺度度量的产品，也可以用于在每个试验阶段内试验次数相当多而且可靠性相当高的一次使用产品。AMSAA模型仅能用于一个试验阶段内，而不能用于跨阶段

11、对可靠性进行跟踪:它能用于评估在试验过程中引进了改进措施而得到的可靠性增长，而不能用于评估在一个试验阶段结束时引入延续的改进措施而得到的可靠性增长。A4.2 模型假设在一个试验阶段内，每次故障发生后都对产品进行改进，即找出故障原因，消除故障，改进后再继续试验。AMSAA模型假设a在这样一个特定的试验阶段内，累积故障数N(t)服从非齐次泊松过程，并且，强度函数为2(t) =卢tfl-1( 0， 0)U的期望值函数为:。(t)= Atfl . (11) A4. 2. 1 累权故障数的概率分布根据模型的假设可知:累积故障数N(t)服从泊松公布，即:在试验时间区间(0，t)内，累积故障数N(t)是n的

12、概率为:A4. 2.2 一个区间里的故障数 (t)Je一PU)P(N(t) = n) = .-. (2) Il : 根据模型假设可得:在试验时间区问问.tb)内累积故障数是一个具有泊松分布的随机变量，它的期望值为t。(也)- O(t.) =(t! -t)(13) A4. 2. 3 强度函数模型假设的强度函数如公式。0)所示，有时又将它称为故障率。式中，尺度参数决定于累积试验时间t所选择的测量单位;参数自决定着强度函数的形状。当日等于1时，强度函数等于常数，表示产品可靠性不变;当日小于1且大于零时，强度函数单调下降，表示产品可靠性增长:当日大于1时，强度函数单调上升，表示产品可靠性降低。A4.

13、2.4 MTBF 模型中，强度函数的倒数称为瞬时MTBF，即:M (t) = ()t-1 ) - 1 . (14) 通常假设:如果在时刻L之后，不再对产品采取改进措施，则再继续试验时，产品具有的故障率是一个恒定值1(tc) =队-1 .11. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (15 ) MTBF也是一个恒定值为:M(tc) = ().，t/-II . (16) .4.3 可靠性唱长评估7 HB/Z 214. 1-92 利用AMSAA模型进行可靠性增长评估有两种方法，一种是因估计法，另一种是统计估计法。A4. 3. 1 图估计本条介

14、绍了平均故障率图和累积故障数图。平均故障率图能够反峡出可靠性是否有明显的增长趋势F累积故障数图更进一步，利用它能够得到强度函数表达式中两个参数和目的估计值。A4.3. 1. 1 平均故障率图以累积试验时间为横坐标，平均故障率为纵坐标，根据试验过程中观测到的平均故障率绘制成的坐标图就是平均故障率图.它近似为强度函数图。绘制这种图应按下列步骤进行t等;8.把整个试验时间至少分成3个不相重叠的区间，这些不相重叠区间的长度可以不相b.计算每一区间内的平均故障率，其方法是:将区问里的故障数除以区间长度;C.将平均故障率用一水平线画在对应的区间里。这个国能够反映强度函数所出现的重大增长趋势。A4. 3.

15、.2 累积故障数图在以累积试验时间为横座标、累积故障数为纵座标的双对数座标纸上，按下述方法绘制累积故障数图ra.将试验得到的所有数据内画出;b.用一条直线拟合这些数据点。从下面的分析中可以看出，利用这个因能够得到强度函数中两个未知参数k和白的估计值。对公式(11)两边取对数得:19O(t) = lgt十19。7)由此可见，在双对数座标纸上，累积故障数期望值函数。(t)是一条斜率为白，井轻过点(1，)的直线。因此，在以累权故障数图中，拟合试验得到的所有数据点绘制成的条直线，是理论期望值函数直线的近似，这条拟合直线上横坐标为1的点的纵座标植就是的估计值，该直线的斜率就是白的估计值。A4. 3. 2

16、 统计估计本条介绍了在定时截尾试验和定数截尾试验情况下，以及在不知道准确的故障发生时间和强度函数不连续的情况下，对产品的可靠性参数进行统计估计的方法。A4. 3.2. 1 定时截尾试验和定数截尾试验在定时截尾试验情况下，统计估计所用数据因是试验终止时间T.试验过程中发生的累帜故障总数N和N次故障相继发生时的累职试验时间X!、Xz、XNo在定数截尾试验情况下，统计估计所用数据因是规定的试验过程中发生的累积故障总数N和N次故障相继发生时的累积试验时间X!、凡、XNo在这两种情况下，对产品可靠性参数的统计估计可按下述方法进行。A4. 3. 2. 1. 1 模型参数的估计Ho/z 214.1-92 在

17、定时截尾试验情况下，和目的最大似然估计值和自按下列公式计算1N /1= ltH.(1的NlnT -lnXi ,-1 A=3 对于小样本(N; C:. )一一-一J. (28) 12M乞11.X 1 , 2M M=N-1(2的步骤2:确定CMl的临界值。根据检验的显著性水平。和M，查表A1.可以得到C/的临界值。步骤3:比校C，l的计算值与CM2的临界值。如果CM2的计算值小于等于CM2的临界值，便能接受AMSAA模型，即可以用AMSAA模型对该产品的可靠性参数进行统计估计。9 HB!Z 214. 1 92 如果C旷的计算值大于Ca/的临界值，则不能采用AMSAA模型对该产品的可靠性参数进行统计

18、估计。AMSAA模型不能采用的原因可能是在同一时刻不止出现一个故障，或者是强度函数不连续。出现了第一种情况，可以按人4.3. 2. 2条的解释，采用适当的方法将数据分组;出现了后一种情况，应按入4.3. 2. 3条介绍的方法处理数据。A4.3.2.3 可靠性参数的点估计强度函数(t)点估计值的计算公式是:(t) = 卢tfJ一1(N二三20) (30) t) = ).llt-l (N Tj7) 式中1和自1是根据TJ之前的数据估计的，.2和岛是根据TJ之后的数据确定的。在估计当前达到的强度函数值时用公式(47)。表A1 Cramer - Von Mises拟合优度检验临界值父0.20 O. 1

19、5 Q.I0 Q. 05 Q.Ol Z .138 .149 .162 . 175 . 186 3 121 .135 .154 184 .23 4 121 . 134 155 191 .28 5 . 121 . 137 . 160 199 .30 6 .123 .139 .162 . 204 . 21 7 .124 .140 .165 .208 .32 8 .124 . 141 . 165 .210 .32 9 .125 . 142 .167 .212 .32 10 . 125 . 142 . 167 .212 .32 11 . 126 . 143 . 169 .214 .32 12 .126

20、. 144 . 169 . 214 .32 13 .126 . 144 . 169 .214 . 33 14 .126 . 144 . 169 . 214 .33 15 .126 . 144 .169 . 215 .33 16 .127 . 145 . 171 . 216 .33 17 .127 . 145 . 171 .217 .33 18 .127 . 146 . 171 .217 .33 19 . 127 .146 . 171 .217 .33 20 .128 . 146 .172 . 217 . 33 30 . 128 . 146 .172 .218 .33 60 .128 .147

21、. 173 .220 .33 100 .129 . 147 . 173 .220 .34 注:当MlOO时，用M=100时的值.12 H8/Z 214.1-92 表A2定时截尾试验时MTBF区间估计的系数口气.80 .90 .95 .98 L U L U L U L U 国一2 .261 18.66 .200 38.66 .159 78.56 . 124 198.7 3 .333 6. 326 .263 9.736 .217 4.55 .174 24.10 4 .385 4.243 .312 5.947 .262 8. 093 .215 11. 81 5 .426 3. 386 .352 4.

22、517 . 300 5. 862 .250 8. 043 6 .459 2.915 .385 3.764 . 331 4.738 .280 6.254 7 .487 2.616 .412 3.298 .358 4. 081 .305 5.216 8 .511 2.407 .436 2.931 .382 3. 609 .328 4. 539 9 .531 .2.254 .457 2. 750 .403 3.285 .349 4.064 10 .549 2. 136 .476 2.575 .421 3. 042 .367 3.712 11 .565 2.041 .492 2. 436 .438 2

23、.852 .384 3.441 12 .579 1.965 .507 2.324 .453 2. 699 .399 3.226 13 .592 1. 901 .521 2. 232 .467 2.574 .413 3.050 14 .604 1. 846 .533 2.153 .486 2. 469 .426 2.304 15 .614 1.800 .545 2. 087 .492 2. 379 .438 2. 78l 16 .624 J.759 .556 2. 029 .503 2. 302 .449 2. 675 17 .633 1.725 .565 1.978 .513 2. 235 .

24、460 2.584 18 .642 1.692 .575 1.933 .523 2. 176 .470 2.503 19 .650 1.663 .583 1. 893 .532 2.123 .479 2.432 20 .657 . 638 .591 1. 858 .540 2.076 .488 2.369 21 .664 . 615 .599 1.825 .548 2.034 .406 2.313 22 .670 1.594 .606 1. 796 .556 . 996 .504 2.261 23 .676 . 574 .613 1.769 .563 1. 961 .511 2.215 24

25、.682 . 557 .619 1.745 .570 1. 929 .518 2.173 25 .687 1. 540 .625 1.722 .576 1. 900 . 525 2. 134 26 .692 1.525 .631 1. 701 .582 1.873 .531 2.098 27 .697 1. 511 .636 1. 682 .588 1. 848 .537 2. 688 28 .702 1. 498 .641 1. 664 .594 . 825 .543 2.035 29 .706 1.480 .646 1. 647 .599 1.803 . 549 2.006 30 .711

26、 . 475 .651 1. 631 .604 1.783 .554 1. 980 35 .729 1. 427 .672 1. 565 .627 1.699 .579 1.870 40 : 745 1.390 .690 1. 515 .646 . 635 .599 1.788 45 . 758 1. 361 .706 1. 476 .662 1.585 .617 1. 723 50 . 76B 1. 337 .718 1. 443 .673 1. 544 .634 1.671 60 . 787 1.300 .739 1.393 .700 1. 481 . 657 1. 591 70 .801

27、 1. 272 .756 1356Ill.77735188 4 1. 435 .678 . 533 80 .813 1. 251 .769 1. 328 I 734 1. 399 .695 1. 488 100 .831 L 219 .791 1. 286 I . 758 1. 347 . 722 1. 423 注g当N100时民(1+ZtO叶d.zN ) - 2 Ud:(l-Z(日E寸dhN- )-Z Z叫去1是标准丘态分布上的l川5十百分优点13 HB/Z 214.1-92 表A3定数截尾试验时MTBF区间估计的系数圣、.80 .90 .95 .98 L U L U L U L U + -

28、2 .8065 3. 76 .5552 72. 67 .4099 151. 5 .2944 389. 9 3 .6840 8.927 .5137 14.24 .4054 21.96 .3119 37.60 4 .6601 5.328 .5174 7.651 .4225 10.65 .3368 15.96 5 .6568 4.000 .5290 5. 424 .4415 7.147 .3603 9.995 6 .6600 3.321 .5421 4. 339 .4595 5.521 .3815 7.388 7 .6656 2.910 .5548 3. 702 .4760 4.595 .4003

29、5.963 8 .6720 2.634 .5668 3. 284 .4910 4.002 .4173 5.074 9 .6787 2.436 .5780 2.989 .5046 3.589 .4327 4.469 10 .6852 2.287 .5883 2. 770 .5171 3.286 .67 4.032 11 .6915 2.170 .5979 2.600 .5285 3.054 .4595 3.702 12 .6975 2.076 .6067 2.464 .5391 2.870 .4712 3.443 13 .7033 1.998 .6150 2. 353 .5488 2.721 .

30、4821 3.235 14 .7087 1.933 .6227 2.260 .5579 2. 597 .4923 3.064 15 .7139 1.877 .6299 2.182 .5664 2. 493 .5017 2.921 16 .7188 1.829 .6367 2.144 .5743 2. 404 .5106 2. 800 17 .7234 1.788 .6431 2.056 .5818 2. 327 .5189 2.695 18 .7278 1.751 .6491 2.004 .5888 2. 250 . 5267 2.604 19 .7320 1. 718 .6547 1.959

31、 .5954 2.200 .5341 2.524 20 .7360 1.688 .6601 1,; 918 .6016 2.147 .5411 2. 453 21 .7308 1.662 .6652 . B81 .6076 2.099 .5478 2. 390 22 .7434 1. 638 .6701 1.848 .6132 2. 056 .5541 2.333 23 . 7469 1. 616 .6747 1. 818 .6186 2.017 .5601 2.281 24 .1502 1. 596 .6791 1. 790 .6237 1.982 .5659 2.235 25 .7534

32、1.578 .6833 1.765 .6286 1. 949 .57l4 2. 192 26 . 7565 . 561 .6873 1. 742 .6333 1. 919 .5766 2. 153 27 .7594 1. 545 .6912 . 720 .6378 1.892 .5817 2. 116 28 .7622 1. 530 .6949 1. 700 .6421 . 866 .5865 2. 083 29 . 7649 . 516 .6985 1.682 .6462 1. 842 .5912 2.052 30 .7676 1.504 .7019 1. 664 .6502 1.820 .

33、5957 2. 023 35 .7794 1.450 .7173 1.592 .6681 1.729 .6158 1. 905 40 .7894 1. 410 .7303 1. 538 .6832 1.660 .6328 1. 816 45 .7981 1.378 .7415 J. 495 .6962 1. 505 .6476 1. 74 1 50 . 8057 1. 352 .7513 . 460 .7078 1.562 .6605 1.692 60 .8184 l. 312 .7678 1. 407 .7267 1. 496 .6823 I. 607 70 .8283 1.282 .7811 J. 367 .7423 1. 447 .7000 . 546 80 . 8375 1.259 .7922 . 337 .7553 1.409 .7148 1. 499 100 .8514 1.225 . &100 1.293 .7759 1.355 .7384 l. 431 14 注z当N100时一#7，.寸，l式中Z川附加说明:HB/Z 214.1-92 l).l.(l-A.I三Z(n.r.!.)-1 V N飞u.I;tTTJ本标准由航空航天工业部第二0研究所提出。本标准由航空航天工业部第三O一研究所、二二二厂负责起草。本标准主要起草人z襄忠侠、庚桂平、任占勇