基于确信可靠性的功能、性能与裕量分析方法

doi:10.12305/j.issn.1001-506X.2021.05.31

系统工程与电子技术 ›› 2021, Vol. 43 ›› Issue (5): 1413-1419.doi: 10.12305/j.issn.1001-506X.2021.05.31

基于确信可靠性的功能、性能与裕量分析方法

张清源^1,²(), 文美林²(), 康锐^2,*(), 李泊远²(), 余丽²()

1. 北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京 100191
2. 北京航空航天大学可靠性与系统工程学院，北京100191

收稿日期:2020-05-08 出版日期:2021-05-01 发布日期:2021-04-27
通讯作者: 康锐 E-mail:zhangqingyuan@buaa.edu.cn;wenmeilin@buaa.edu.cn;kangrui@buaa.edu.cn;liboyuan@buaa.edu.cn;elyuli@buaa.edu.cn
作者简介:张清源 (1993—), 男, 博士后, 主要研究方向为确信可靠性理论与方法、不确定性分析。E-mail: zhangqingyuan@buaa.edu.cn|文美林 (1980—), 女, 副研究员, 博士, 主要研究方向为确信可靠性理论与方法、可靠性优化、不确定理论与应用。E-mail: wenmeilin@buaa.edu.cn|康锐 (1966—), 男, 教授, 硕士, 主要研究方向为确信可靠性理论与方法、可靠性系统工程、复杂系统弹性建模与评估。E-mail: kangrui@buaa.edu.cn|李泊远 (1997—), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为电连接器确信可靠性评估。E-mail: liboyuan@buaa.edu.cn|余丽 (1983—), 女, 博士研究生, 主要研究方向为确信可靠性理论与应用、可靠性管理。E-mail: elyuli@buaa.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(62073009)

Function, performance and margin analysis method based on belief reliability

Qingyuan ZHANG^1,²(), Meilin WEN²(), Rui KANG^2,*(), Boyuan LI²(), Li YU²()

1. School of Aeronautic Science and Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China
2. School of Reliability and Systems Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China

Received:2020-05-08 Online:2021-05-01 Published:2021-04-27
Contact: Rui KANG E-mail:zhangqingyuan@buaa.edu.cn;wenmeilin@buaa.edu.cn;kangrui@buaa.edu.cn;liboyuan@buaa.edu.cn;elyuli@buaa.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

确信可靠性理论是近些年来提出的一种全新的可靠性理论。在确信可靠性理论中, 性能裕量是开展可靠性度量与分析的核心概念。如何在产品设计过程中对关键性能参数进行辨识和对性能裕量进行分析, 是首先要解决的重要问题。为此, 提出一种新型形式化分析方法——功能、性能与裕量分析(function, performance and margin analysis, FPMA), 以有序地梳理产品功能、性能关系, 辨识关键性能参数及性能阈值, 从而为后续的裕量建模与可靠性分析奠定信息和认知基础。详细阐述了该方法的内涵与基本流程, 明确了其在产品全寿命周期内的应用价值, 并以某型电连接器为例开展了案例研究。结果表明，开展FPMA能够全面挖掘产品可靠性相关信息，有利于真正把可靠性融入产品的设计中。

关键词: 确信可靠性, 性能裕量, 关键性能参数

Abstract:

Belief reliability theory is a newly proposed reliability theory in recent years. In belief reliability theory, performance margin is a core concept for reliability measurement and analysis. How to identify critical performance parameters and analyze their margins during the product design process have become important issues to be primarily resolved. Therefore, a new formal analysis method, called function, performance and margin analysis (FPMA) is proposed, to clarify the relationship between product function and performance, identify critical performance parameters and thresholds, and to provide information and cognitive foundation for the following margin modeling process. This paper elaborated on the connotation and basic flow of FPMA in detail and clarifies its application value in the product life cycle. A case study of an electrical connector's FPMA is also carried out. The results show that the FPMA can fully explore the reliability-related information of products, which is conducive to truly integrating reliability into the products' design process.

Key words: belief reliability, performance margin, critical performance parameter

中图分类号:

TB114.3

张清源, 文美林, 康锐, 李泊远, 余丽. 基于确信可靠性的功能、性能与裕量分析方法[J]. 系统工程与电子技术, 2021, 43(5): 1413-1419.

Qingyuan ZHANG, Meilin WEN, Rui KANG, Boyuan LI, Li YU. Function, performance and margin analysis method based on belief reliability[J]. Systems Engineering and Electronics, 2021, 43(5): 1413-1419.

图/表 7

图1

表1

表2

图2

图3

表3

表4

参考文献 26

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	性能A1	性能A2	性能B1	性能C1	性能C2
性能A1	1	3	5	7	7
性能A2	1/3	1	5	3	3
性能B1	1/5	1/5	1	1/3	1/3
性能C1	1/7	1/3	3	1	1
性能C2	1/7	1/3	3	1	1

a_ij取值	评价标准
1∶1	性能i和性能j的重要程度相当
3∶1	性能i比性能j略微重要
5∶1	性能i比性能j重要
7∶1	性能i比性能j重要很多

性能分解		编号	相关设计参数	相关使用参数
导电性能	接触电阻	A1	端子横截面积端子材料导电率接触区域电镀规格	无
导电性能	温升	A2	端子横截面积端子材料导电率	温度
绝缘性能	绝缘电阻	A3	材料固有阻抗相邻导插孔距离	温度、湿度
防水性能	浸水时间	A4	胶芯材料O型圈硬度及压缩量包胶粘合力	浸水深度、温度
连接性能	插入力	A5	插孔、插针配合过盈量插头、插座胶芯干涉量	无
	拔出力	A6	插孔、插针配合过盈量插头、插座胶芯干涉量	无
	螺栓螺母拉脱力	A7	螺栓螺母尺寸与胶芯装配干涉量	无

关键性能参数	设计名义值	阈值	相应使用参数	参数类型	裕量名义值
接触电阻	3 mΩ	10 mΩ	无	望小	7 mΩ
绝缘电阻	6 000 mΩ	5 000 mΩ	温度: 25℃湿度: 20%~80%	望大	1 000 mΩ
绝缘电阻	2 500 mΩ	1 000 mΩ	温度: 45℃湿度: 90%~95%	望大	1 000 mΩ
拔出力	2.5 kg	1.3 kg	无	望大	1.2 kg

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基于确信可靠性的功能、性能与裕量分析方法

Function, performance and margin analysis method based on belief reliability

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