本發(fā)明屬于通信裝備可靠性設計領域，具體涉及一種通信裝備可靠性評估方法。

背景技術：

對于一般的軍用電子類裝備，要衡量它目前已達到的可靠性水平，一般采用GJB899-1990《可靠性鑒定和驗收試驗》的相應方法進行鑒定驗收試驗。但是，某些裝備由于以下原因無法采用標準試驗的考核：

a)樣本臺數少于2臺^[1]。根據GJB899-1990的附錄A3.3.1對試驗樣本的要求，至少有2臺最多不超過20臺的受試裝備進行試驗。對某些復雜裝備，經常出現研制階段只有1臺裝備的情況，此時則由于隨機性過大而無法采用GJB899的相應方法進行鑒定驗收試驗。

b)試驗室條件難以滿足要求^[2]。有些裝備因為體積、重量過大，而無法在試驗室條件下，進行試驗。例如，某裝備一共有23個獨立機柜組成，每個機柜的體積都大于等于600×700×1490(mm)；系統(tǒng)具有話音、數據、文電的傳輸等多種功能，屬于多任務多階段系統(tǒng)，工作過程比較復雜。對于此類大型復雜類產品，傳統(tǒng)的試驗室試驗很難滿足對系統(tǒng)進行可靠性測評的要求^[3]。

在上述的條件限制下，要得到裝備目前的可靠性水平，可以采用可靠性評估的方法^[4]。

參考文獻

[1]GJB899-1990可靠性鑒定和驗收試驗.

[2]張增照.以可靠性為中心的質量設計、分析和控制.電子工業(yè)出版社,2010年.

[3]張苑民,辛蕓.現場統(tǒng)計可靠性評估方法的研究[J].電子產品可靠性與環(huán)境試驗,2005,(5):14-17.

[4]蔣同斌.基于研制數據的產品可靠性驗證方案的確定[J].淮陰工學院學報,2006,(6):10-12.

[5]俞敏雯,曾輝,劉正高.系統(tǒng)可靠性評估技術發(fā)展綜述[J].質量與可靠性,2005,(2):18-22.

發(fā)明目的

本發(fā)明提供一種通信裝備可靠性評估方法，針對因為樣本量少，體積、重量過大等情況， 而無法在試驗室條件下進行可靠性鑒定試驗的通信裝備，對相應的裝備運行數據進行收集后，進行區(qū)間估計計算，再根據計算結果，對產品的可靠性水平進行評價。

本發(fā)明的技術方案是：一種通信裝備可靠性評估方法，收集與整理產品現有的數據，采用區(qū)間估計的方法對產品的平均故障間隔時間MTBF做出估計；具體評估公式如下：

平均故障間隔時間MTBF單側置信下限

${\mathrm{\θ}}_L=\frac{2T}{{\mathrm{\χ}}_{2r+2,\mathrm{\α}}^2}---\left(1\right)$

式中：T為所有故障產品的折合工作時間的總和，單位h；每個故障產品的折合工作時間為其對應的環(huán)境因子π_E與實際工作時間的乘積，所述環(huán)境因子π_E為產品當前所處環(huán)境的環(huán)境因子與產品基準環(huán)境因子的比值,即產品對應安裝部位的環(huán)境因子；

α為顯著性水平，1-γ＝α，γ為置信度；

χ²為卡方分布，能夠通過查數學用表，或者使用excel的CHIINV函數計算獲得；

r為故障數；

當得到的MTBF單側置信下限值大于給出的可靠性指標要求，則證明產品達到合同要求，反之，則不能滿足要求。

進一步的，所述置信度γ取γ＝0.8。

進一步的，所述收集與整理產品現有的數據，具體如下：對所有的故障進行故障分析；屬于非關聯性故障的故障信息，包括從屬故障、誤用故障應給予剔除不計入評估；對屬于關聯故障的故障信息，若是責任故障，則應計入評估，若是非責任故障，則不計入評估。

進一步的，對于一些屬于關聯故障，但經過分析改進，確認在今后的試驗中沒有重復出現的，則能夠不將該故障計入評估。

進一步的，收集與整理產品現有的數據的來源包括：裝備的性能試驗，裝備的出廠試驗或者例行試驗，裝備的環(huán)境試驗，系統(tǒng)裝備的聯試試驗、專項試驗。

進一步的，根據GJB451A-2005的定義，非關聯性故障是已經證實是未按規(guī)定的條件使用而引起的故障；或已經證實僅屬某項將不采用的設計所引起的故障，否則為關聯故障。

進一步的，根據GJB451A-2005的定義，非責任故障是非關聯故障或事先已經規(guī)定不屬于某個特定組織提供的產品的關聯故障，否則為責任故障。

本發(fā)明的有益效果是：該方法實用性較強，在不便于實驗室條件下驗證裝備可靠性水平 時，可以通過收集處理已有的數據，采用區(qū)間估計的方法，對研制階段的通信裝備當前可達到的可靠性水平進行評價。而且，選擇公式(1)對數據進行處理，可以對零故障的數據進行評估，解決了無法開展可靠性鑒定試驗裝備的可靠性評價問題?？梢詰玫诫娮?、機電等多類產品、系統(tǒng)的可靠性設計領域。為提高產品的可靠性分析、設計水平提供了理論基礎。

附圖說明

圖1為可靠性驗證流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。

采用可靠性評估的方法對通信裝備達到的可靠性水平進行評估，具體流程如圖1。具體步驟如下：

1、明確產品的可靠性要求

根據合同要求，列出被評估對象的可靠性指標，如MTBF(平均故障間隔時間)、MTBCF(致命性故障間隔任務時間)等。

2、確定產品的定義

裝備的定義包括裝備的組成、功能和任務剖面等。任務剖面是產品在完成規(guī)定任務這段時間內所經歷的時間和環(huán)境的時序描述。

3、建立各種任務剖面下的可靠性框圖和模型

不同任務剖面下建立相應的可靠性框圖和模型，以便更好的理解和描述裝備的可靠性相關環(huán)節(jié)。

4、明確產品的故障判據和故障統(tǒng)計原則。

滿足下列條件之一的，被判定為裝備故障：

●在規(guī)定的條件下，裝備不能完成規(guī)定任務或性能指標不滿足技術條件；

●試驗中時好時壞，原因不明；

●試驗中更換未滿壽命的元器件或零件；

●在規(guī)定應力范圍內，由于機械零件或元器件斷裂、變形、破碎、卡死等不能完成規(guī)定功能。

5、按大綱要求和故障判據、故障統(tǒng)計原則進行實驗數據的收集與整理

數據收集內容包括：

●裝備的性能試驗；

●裝備的出廠試驗或者例行試驗；

●裝備的環(huán)境試驗；

●系統(tǒng)/裝備的聯試試驗、專項試驗等；

●其他補充試驗。

6、根據數據情況選取適合的評估方法，對系統(tǒng)/裝備的可靠性進行評估

根據收集的數據采用區(qū)間估計的方法對產品的MTBF做出估計。

7、對評估結果進行分析，并取得相應的結論和建議

得到的結果，下限值大于給出的可靠性指標要求，則證明產品達到合同要求，反之，則不能滿足要求。

8、完成評估報告

根據收集的數據，計算、分析得出結論，整理后形成報告。

9、數據處理

數據的綜合處理分析包括下列內容：

(1)通過綜合試驗計劃分析，挑出那些不能用于可靠性評估的試驗項目的數據。

對所有的故障進行故障分析。那些屬于非關聯性故障的故障信息，包括從屬故障、誤用故障應給予剔除不計入評估；對屬于關聯故障的故障信息，要分清是責任故障還是非責任故障，若屬于非責任故障，則應不計入評估，否則應計入評估。對不計入評估的這些故障雖然在評估時不利用，但須有認真的分析，并寫入評估報告中。

(2)匯總可用于可靠性評估的數據，包括環(huán)境、工作時間、關聯故障次數等等。

對于一些屬于關聯故障，但經過認真的分析改進，經確認在今后的試驗中沒有重復出現，則可不將該故障計入評估(產品的工作時間或試驗數等仍可以計入評估)。對可以用于可靠性評估的數據則應分別填入匯總表，對于種種原因剔除的數據應在分析報告中匯總并說明。

(3)環(huán)境因子的選擇

因為采用可靠性評估的方案，而收集數據的范圍如系統(tǒng)/裝備的聯試試驗、專項試驗等種類繁多，因此有必要在評估過程中引入環(huán)境因子^[5]。環(huán)境因子根據GJB299C中規(guī)定的有關元器件的環(huán)境系數進行比較得出。例如，某系統(tǒng)是用于水面艦艇，所以環(huán)境因子以GJB299C中裝備對應安裝部位的環(huán)境因子為基準環(huán)境。對具體的試驗環(huán)境進行分析，選取π_E時，

${\mathrm{\π}}_E=\frac{{\mathrm{\π}}_{Eg}\left(G_{F2}\right)}{{\mathrm{\π}}_{Eg}\left(N_{S1}\right)}$

惡劣地面固定(G_F2)的π_E值與艦船良好艙內(N_S1)的比值。

(4)置信度的選取

過低的置信度使結果意義不大，過高的置信度往往不現實。因此，根據數據量的規(guī)模、質量和工程上的要求，一般屬于樣機階段，綜合考慮各方面的情況置信度γ取γ＝0.8。

(5)系統(tǒng)的壽命分布類型

以電子元器件為主的通信裝備，可近似認為是服從指數分布的。

(6)評估方法及公式

電子產品，采用經典法根據收集的數據對產品的MTBF做出區(qū)間估計。評估公式^[2]如下：

MTBF單側置信下限

${\mathrm{\θ}}_L=\frac{2T}{{\mathrm{\χ}}_{2r+2,\mathrm{\α}}^2}---\left(1\right)$

式中：T為所有故障產品的折合工作時間的總和，單位h；每個故障產品的折合工作時間為其對應的環(huán)境因子π_E與實際工作時間的乘積，所述環(huán)境因子π_E為產品當前所處環(huán)境的環(huán)境因子與產品基準(對應安裝部位的)環(huán)境因子的比值；

α為顯著性水平，1-γ＝α，γ為置信度；

χ²為卡方分布，能夠通過查數學用表，或者使用excel的CHIINV函數計算獲得；

r為故障數。

10、舉例分析

某通信系統(tǒng)由收信機、發(fā)信機1、發(fā)信機2、發(fā)信機3四部分組成。工作環(huán)境為艦船良好艙內。根據合同要求，可靠性指標要求如下：

發(fā)信機1單路MTBF＝803h；

發(fā)信機2單路MTBF≥714h；

發(fā)信機3單路MTBF≥361h；

收信機單路MTBF≥1388h。

積累的試驗數據見表1?？煽啃栽u估數據匯總如表2。

表1：積累的試驗數據

表2：可靠性評估數據匯總表

計算過程，如下表3所示：

表3：可靠性評估計算表

經評估，發(fā)信機1、發(fā)信機2、發(fā)信機3滿足基本可靠性的指標要求；收信機不滿足基本可靠性的指標要求。

該方法實用性較強，在不便于實驗室條件下驗證裝備可靠性水平時，可以通過收集處理已有的數據，采用區(qū)間估計的方法，對研制階段的通信裝備當前可達到的可靠性水平進行評價。而且，選擇公式(1)對數據進行處理，可以對零故障的數據進行評估，解決了無法開展可靠性鑒定試驗裝備的可靠性評價問題?？梢詰玫诫娮印C電等多類產品、系統(tǒng)的可靠性設計領域。為提高產品的可靠性分析、設計水平提供了理論基礎。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。