新型机电产品使用可靠性研究

新型机电产品使用可靠性研究

胡坤雷( 中国电子科技集团公司第三十八研究所, 安徽合肥230031)

摘要: 在提出相似理论基本原理的基础上, 着重介绍了权重值的计算方法, 进而给出了系统相似度的概念和公式, 并通过实例探讨了利用相似理论计算机电产品相似度精确值及预测新产品可靠性的方法, 最后指出了在具体的计算过程中需要考虑的一些问题。

关键词: 相似理论; 机电产品系统; 权重值; 可靠性

中图分类号: TB114.3 文献标识码: A 文章编号: 1672- 5468 ( 2008) 02- 0029- 04

Oper ational Reliability of New ELectromechanical Product
HU Kun- lei
(No.38 Research Institute of CETC, Hefei 230031, China)
Abstr act: The calculation of the weight value is introduced based on the principle of similarity theory. The concept and equation of the system similarity are proposed. The methods to calculate the similarity of an electromechanical product and to predict the reliability of a new product using the sitsimilarity theory are discussed with an example. Some issues that should be considered in the calculation are presented.
Key words: similarity theory; electromechanical product; weight value; reliability

1 引言
新型机电产品使用可靠性研究是目前机电产品设计开发研究领域的方向和难点。多数机电产品为可修产品, 评价其广义可靠性的主要指标是可用度, 目前在设计阶段使用概率设计法来确定机械设备的可用度尚有一定的难度。建立产品的可靠性数据库, 利用类似产品实际使用的可靠性数据对机械设备进行可用度预测, 是在机电新产品设计阶段分析和改进其广义可靠性的有效方法之一。
2 机电产品系统可靠性的数学模型
2.1 机电产品系统可靠性的定义
机电产品系统通常由动力源、执行( 机构)器、驱动器、控制器、数据采集和检测、机体和机构、要素之间的接口等7 个基本要素组成[1]。根
据GB 3187- 82 《可靠性基本名词术语及定义》, 可靠性一词包括广义的和狭义两种解释, 广义可靠性是指产品在其整个寿命周期内完成规定功能的能力, 它包括狭义可靠性和维修性; 狭义可靠性则指产品在某一规定时间内发生失效的难易程度。所谓机电产品系统可靠性是指机电产品系统在规定条件下和规定时间内, 完成规定功能的能力。
2.1 机电产品的系统可靠性数学模型
a) 串联系统
可靠性串联系统是最常见的可靠性系统, 许多实际的工程系统都是可靠性串联系统或以串联为基础的系统。在串联系统中, 任一单元的失效均会导致系统失效, 这是可靠性串联系统的本质属性。

b) 并联系统
此系统只要有一个单元有效就是成功的, 或者说只有当各个单元均失效时系统才失效。

3 相似性分析与度量方法
3.1 机电产品系统的相似性分析
对于不同的机电产品系统, 其中组成要素的数量、系统间相似元素的数量, 以及对应相似元素的特性都不尽相同, 从而使不同的机电产品系统间存在一定的相似性, 但相似程度大小不等。当不同的机电产品系统间的要素特征存在相似性时, 系统间对应的要素为相似要素。相似要素在系统间构成相似元。

3.2 相似元数值的确定
相似元数值相似程度的度量方法是基于要素的
属性特征数目多少, 构成相似元的要素间相似特征数目多少以及每一特征的特征值大小。根据这些特征来建立特征信息模型和特征信息集, 确定组成相似要素共有的特征数量, 识别相似特征数量, 获取相似特征值。用特征值的比例系数来反映特征相似程度。由一系列相似特征及其比例系数建立特征相似矩阵和相似特征值比例系数矩阵。根据要素的特征数目、相似要素间的相似特征数目、相似特征值的比例系数以及相似特征权重系数用相似元数值方法计算出第i 个相似元数值q ( ui) 。相似元数值指明要素间相似程度的大小[4]。

3.3 权重值βi的确定
权重值的确定有多种办法, 可用数理统计、模糊数学、实验方法或利用专家集体智慧等办法来确定。现在用一种结合专家评分的AHP 法[5] 来确定不同的相似元对系统相似度的影响程度, 即βi。

….

5 结束语
机电产品使用可靠性的相似性分析尚有一些问题需要进一步研究, 如影响可靠性的因素是否具有代表性和科学性, 它们之间的重要程度如何确定,以及有的要素特征不能简单用精确数值表示, 对这些要素特征如何量化等。在复杂机电产品的设计初期只能略知产品的一些特性, 许多具体的参数和零部件构成尚不清楚, 这使得可靠性的预测难以进行。本文讨论的基于相似度的产品可靠性预测, 适合于产品设计初期产品方案可靠性评估和一些子系统( 零部件) 的可靠性预测, 从而为产品方案的定性和定量评价提供科学的依据。

参考文献:
[1] 颜永年, 张晓萍, 冯常学. 机械电子工程[M] . 北京:化学工业出版社, 1998.
[2] 李明伦, 李东阳, 郑波. 机电产品贮存可靠性[M] . 北京: 国防工业出版社, 1997.
[3] 周美立. 相似学[M] . 北京: 中国科学技术出版社,1993.
[4] 欧阳楚萍. 相似与机电产品模化[M] . 北京: 兵器工业出版社, 1995.
[5] 吴祈宗. 系统工程[M] . 北京: 北京理工大学出版社,2006.