6 电子系统可靠性设计PPT课件

技术与资源权衡
技术可行性
在考虑可靠性设计时，需评估所采用技术的成熟度和 可行性，避免技术风险。
资源限制
在资源有限的情况下，需合理分配资源，优先保障关 键部分的可靠性设计。
技术更新
关注新技术的发展动态，适时引入新技术以提高系统 可靠性，同时考虑现有资源的利用和兼容性。
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自修复技术
自修复硬件
通过冗余设计，当某个硬件组件发生故障时，能够自动切换到备用组件，确保系统继续 正常运行。
自修复软件
软件系统具备自动修复故障的能力，通过重新配置、重试等技术手段，快速恢复软件的 正常功能。
重组技术
模块化设计
将系统划分为若干个独立的模块，当某个模 块发生故障时，能够迅速隔离并替换故障模 块，确保整体系统的可靠性。
电子系统可靠性设计系统级可靠性设计方 法
contБайду номын сангаасnts
目录
• 引言 • 系统级可靠性设计概述 • 可靠性建模技术 • 冗余设计技术 • 耐环境设计技术 • 容错设计技术 • 设计优化与权衡
01
引言
目的和背景
随着电子技术的快速发展，电子系统 在各个领域的应用越来越广泛，对电 子系统的可靠性要求也越来越高。因 此，电子系统可靠性设计成为了一个 重要的研究领域。
3
表决冗余适用于对正确性要求较高的场合，但同 样会增加系统的成本和复杂性。
05
耐环境设计技术
环境适应性设计
总结词
环境适应性设计是确保电子系统在各种环境条件下正常工作的关键，包括温度、湿度、压力、振动等 。
详细描述
在进行环境适应性设计时，需要考虑系统的物理尺寸、材料选择、热设计、密封与防护等。此外，还 需要进行环境试验，以确保系统在实际使用中能够承受各种环境条件。

B. 误动作； C.失控和示教上的错误。
(2)工业机器人的安全措施
1)设置安全栅。 2)安装警示灯。 3)安装监视器。 4)安装防越程装置。 5)安装紧急停止装置。 6)低速示教。
对紧急停止装置的要求是： ①应能尽快地停止：
②电路应是独立的，以确保高可靠 性；
③除控制台以外，在作业位置上也 要安装紧急停止按钮； ④紧急停止后不能自动恢复工作。
a
5
症兆：症兆是有助于判断故障种类和故障位置的异常性 诊断信号，可分为直接症兆和间接症兆两类。
直接症兆是在检测产品整机的输出参数或可能出现故障 的元部件的输出参数时，取得的异常性诊断信号。
间接症兆是从那些与产品工作能力存在函数关系的间接 参数中取出的异常性诊断信号。
采用间接症兆进行诊断 主要优点：可以在产品处于工作状态及不作任何拆卸的 情况下，评价产品的工作能力。 缺点：间接症兆与产品输出信号之间往往存在某种随机 关系，此外，一些干扰因素也会影响间接症兆的有效性。 尽管如此，间接症兆在诊断技术中还是得到了广泛应用。
a
14
机电一体化机械设备的自动化 还存在如下问题：
①机械设备的高度自动化和大型化，控制的软件化，
从外观上不可能了解自动化机械的动作，操作者处
理异常情况比较困难；
②许多自动化机械与非自动化机械的混合使用，因
而事故较多，难以制定对策，以确保安全；
③异常情况的处理是由人来完成的，而自动化设备
并末充分考虑人的存在，在排除故障过程中容易发
后备冗余：又称非工作储备或待机储备。平时只需一个单元
工作，另一个单元是冗余的，用于待机备用。这种系统必须 设置失效检测与转换装置，不断检测工作单元的工作状态， 一旦发现失效就启动转换装置，用后备单元代替失效的工作 单元。

描述系统的任务要求及系统在完成各种功能任务时所 处的环境条件
任务剖面、任务阶段
分析明确系统中的产品在完成不同的任务时所应具备 的功能、工作方式及工作时间等
功能描述
确定故障判据
制定系统及产品的故障判据。选择FMECA方法等
故障判据 分析方法
13
②故障模式影响分析FMEA
依据。
依据。
10
FMECA的步骤
1 系统定义
2 FMEA
3CA
明 确 分 析 范 围
产 品 功 能 与 任 务 分 析
确 定 故 障 判 据
故 障 模 式 分 析
故 障 原 因 分 析
故 障 影 响 分 析
故 障 检 测 方 法 分 析
补 偿 措 施 分 析
危 害 性 分 析
得 出 分 析 结 果
25
实施FMECA应注意的问题
重视FMECA的策划
实施FMECA前，应对所需进行的FMECA活动进行完整、全面、 系统地策划，尤其是对复杂大系统，更应强调FMECA的重要性。 其必要性体现在以下几方面：
结合产品研制工作，运用并行工程的原理，对所需的FMECA进行完 整、全面、系统地策划，将有助于保证FMECA分析的目的性、有效 性，以确保FMECA工作与研制工作同步协调，避免事后补做的现象。
保证FMECA的实时性、规范性、有效性
实时性。FMECA工作应纳入研制工作计划、做到目的明确、 管理务实；FMECA工作与设计工作应同步进行，将FMECA 结果及时反馈给设计过程。
FMECA的发展 设计阶段发现对系统造成重大影响的元部件故
障 设计更改、可靠性补偿
是可靠性、维修性、保障性和安全性设计 分析的基础

i 1
n
n
[ (1 Qi ) (1 Q j ) 2]
i 1
i 1
所以
2 QiQ j 2
QiQ jQk Ql 0
1i jn
1i jk ln
RCR RSR 0
在任何情况下部件冗余可靠性总大于系统冗余可靠度。
n中取r模型(r/n,即表决系统) 试比较两单元冷贮备系统与二单元并联系统的可靠性，假定单元相同，失效率λ0为常数。
Ri (t) eit
n
Rs (t)
n
e e e st
i t
i 1
st
i 1
n
s i
式中λλi—s———
i 1
可见，串联系统中各单元的寿命为指数分布时，系统的寿命也
为指数分布。
串联系统的工作寿命：总是等于其系统中寿命最短的
一个单元
的寿命。
ts
min
1in
ti
系统的平均无故障工作时间为：
因为 所以
1 2 , 2 1 0 t 时， e (2 1)t 0, e 2t 0
lim
t
s
(t)
1
上式说明，工作时间 t 足够大，两部件并联系统的失效率等于失效率较小部件失效率 1 。
表示 s (t) 随时间变化曲线 s (t) 0
t
系统平均工作寿命：
MTBFs
R(t )dt (e1t e2t e(12 )t dt 0
式中：
当并联过多时可靠性增加减慢
{A，B}，{D，C}，{E，G}，{A，F，G}，{D，H，G}，
例：有四个零件并联组成的系统如图所示，已知各零 件的
可靠度分别RA=0.9，RB=0.92，RC=0.95，