CN111325421A - 可靠性指标分配方法和装置 - Google Patents

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CN111325421A CN201811526237.8A CN201811526237A CN111325421A CN 111325421 A CN111325421 A CN 111325421A CN 201811526237 A CN201811526237 A CN 201811526237A CN 111325421 A CN111325421 A CN 111325421A
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Abstract

本发明提供一种可靠性指标分配方法和装置，以基于成本实现产品的可靠性指标分配。所述可靠性指标分配方法包括：为产品设定作为可靠性指标的目标可靠度；确定所述产品中的与所述目标可靠度相关的多个单元；对于所述多个单元，根据各单元的成本与可靠度的关系分别建立各单元的成本模型；基于所述各单元的成本模型，分别求出所述各单元在其初始可靠度下的成本增长率；以及基于所述成本增长率，提升所述多个单元中的至少一个单元的可靠度，以使所述产品达到所述目标可靠度。

Description

可靠性指标分配方法和装置
技术领域
本发明涉及可靠性指标分配方法和装置。
背景技术
可靠性指标分配是指在产品设计阶段，将系统规定的可靠性指标合理地分配给组成系统的各子系统、部件的过程。实现高的可靠性指标必然需要经济上的投入，但是目前的产品设计所采用的可靠性指标分配方法通常在将可靠性指标分解到组成系统的各单元后，并不会考虑实现这样的可靠性指标分配所需要的成本，或者说并不考虑从哪些单元来提升可靠性指标会使成本更低。
例如，以风电场领域为例，在目前风电机组所开展的可靠性指标分配工作中，当整机、系统、子系统或部件的可靠性指标要求提升时，常规的可靠性分配方法不会考虑产品的成本，而是按比例直接进行分配。这样的可靠性指标分配缺少成本的管理和应用。不考虑成本的可靠性分配将成为产品设计和验证的负担，同时影响产品的研发周期，甚至会加重产品的成本。
发明内容
本发明是鉴于以上问题而提出的，其目的在于提供一种基于成本模型的可靠性指标分配方法和装置。
根据本发明的一方面，提供一种可靠性指标分配方法，包括：为产品设定作为可靠性指标的目标可靠度；确定所述产品中的与所述目标可靠度相关的多个单元；对于所述多个单元，根据各单元的成本与可靠度的关系分别建立各单元的成本模型；基于所述各单元的成本模型，分别求出所述各单元在其初始可靠度下的成本增长率；以及基于所述成本增长率，提升所述多个单元中的至少一个单元的可靠度，以使所述产品达到所述目标可靠度。
根据本发明的另一方面，提供一种可靠性指标分配方法，包括：根据产品中的各单元的成本与可靠度的关系分别建立各单元的成本模型；以及基于所述各单元的成本模型，分别求出各单元在成本最低时的最佳可靠度，作为对该单元分配的可靠度。
根据本发明的另一方面，提供一种可靠性指标分配装置，包括：目标设定单元，通过该设定单元为产品设定作为可靠性指标的目标可靠度；对象指定单元，通过该对象指定单元指定所述产品中的与所述目标可靠度相关的多个单元；各单元的成本模型，其是所述多个单元各自的、根据各单元的成本与可靠度的关系而分别建立的模型；成本增长率求取单元，其基于所述各单元的成本模型，分别求出所述各单元在其初始可靠度下的成本增长率；以及可靠度分配单元，其基于所述成本增长率，提升所述多个单元中的至少一个单元的可靠度，以使所述产品达到所述目标可靠度。
根据本发明的另一方面，提供一种可靠性指标分配装置，包括：各单元的成本模型，其是产品中的各单元的、根据各单元的成本与可靠度的关系而分别建立的模型；以及可靠度分配单元，其基于所述各单元的成本模型，分别求出各单元在成本最低时的最佳可靠度，作为对该单元分配的可靠度。
根据本发明的可靠性指标分配方法和装置，以组成产品的各单元的成本模型为依据，考虑成本来确定各单元最合适的可靠度，以实现相对低成本的可靠性指标分配，能够为产品的设计、分析和验证提供最合理的可靠性指标指导。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施方式的可靠性指标分配方法的流程图；
图2是示出变桨系统的结构树的示意图；
图3是示出质量成本模型的质量成本与可靠度的关系的曲线图；
图4是表示图1的确定各单元的初始可靠度的步骤的详细过程的流程图；
图5是表示图1的提升至少一个单元的可靠度的步骤的详细过程的流程图；
图6是示出根据本发明的第二实施方式的可靠性指标分配方法的流程图；
图7是示出根据本发明的第三实施方式的可靠性指标分配装置的框图；
图8是示出根据本发明的第四实施方式的可靠性指标分配装置的框图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
(第一实施方式)
在本发明的第一实施方式中，提供一种可靠性指标分配方法，该方法涉及提升产品可靠性的产品设计需求。
下面对本实施方式的可靠性指标分配方法进行详细说明。图1是示出根据本发明的第一实施方式的可靠性指标分配方法的流程图。
参照图1，首先在步骤S110，根据提升产品可靠性的设计要求，为产品设定作为可靠性指标的目标可靠度。
接着，在步骤S120，确定该产品中的与目标可靠度相关的多个单元。
在该步骤中，可以将该产品按照功能和可靠性指标分配的结构层次划分为结构树，然后确定该结构树中的与目标可靠度相关的分支，进而将所确定的分支下的所有单元确定为是与目标可靠度相关的多个单元。
具体地，以风力发电机组中的变桨系统为例，在有提升变桨系统的可靠性的设计要求的情况下，在进行可靠性指标分配时，可按照功能和可靠性指标分配的结构层次，将现有的变桨系统划分为变桨控制、变桨驱动和位置反馈三大子系统，进而对这三大子系统的硬件组成部分进一步进行划分，划分为各个单元，则可得到例如图2所示的变桨系统的结构树。
然后，根据提升可靠性的设计要求，例如，在设计要求中要求提升变桨驱动系统的可靠性的情况下，确定该变桨系统的结构树中的变桨驱动系统分支。进而，将所确定的变桨驱动系统分支下的所有单元即变桨电机、驱动轮系、变桨轴承和齿形带装置确定为是与目标可靠度相关的多个单元。
另外，需要说明的是，结构树中的任一非叶子节点的可靠度是该节点下的所有叶子节点的可靠度的乘积。例如，以图2中的变桨驱动系统为例，其可靠性可通过下式(1)来获得。
R0＝R1*R2*R3*R4……(1)
其中，R0表示变桨驱动系统的可靠度，R1-R4分别表示变桨电机、驱动轮系、变桨轴承和齿形带装置的可靠度。
返回到图1，在步骤S130，对于所确定的多个单元，根据各单元的成本与可靠度的关系分别建立各单元的成本模型。
具体地，在本实施方式中，根据各单元的质量保证成本与可靠度的关系和质量损失与可靠度的关系，分别建立表现各单元的质量成本与可靠度的关系的质量成本模型。也就是说，质量成本模型表现产品寿命周期内的管理和各项费用之和与可靠度的关系。各单元的质量成本模型可根据下式(2)来建立。
Figure BDA0001904525150000041
其中，Q表示单元的总成本，C1(R)表示单元的质量保证成本，C2(R)表示单元的质量损失，R表示单元的可靠度。
更具体地，在上述式(2)中，
Figure BDA0001904525150000042
表示质量保证成本C1(R)与可靠度R的关系，单元的可靠度R越高，所需的质量保证成本C1(R)就越高，其中的a1和k1表示单元的成本系数，单元不同，成本系数a1和k1也不同，该成本系数可从产品参数或产品的实际运行数据获得。
再者，在上述式(2)中，
Figure BDA0001904525150000043
表示质量损失成本C2(R)与可靠度R的关系，单元的可靠度R越高，运行成本C2(R)就越低，其中的a2和k2表示单元的成本系数，单元不同，成本系数a2和k2也不同，该成本系数可从产品参数或产品的实际运行数据获得。
进而，上述式(2)所表示的质量成本模型可表示为图3所示的曲线图。图3的曲线图表示质量成本模型的质量成本与可靠度的关系，其中的C1(R)曲线表示质量保证成本与可靠度的关系，C2(R)曲线表示质量损失成本与可靠度的关系，Q曲线是将C1(R)曲线与C2(R)曲线叠加而得到的表示质量成本与可靠度的关系的曲线。
在本步骤中，通过将各单元所对应的成本系数a1和k1、a2和k2代入上述式(2)，来分别建立各单元的成本模型。
需要说明的是，在本实施方式中使用上述式(2)的质量成本模型来作为各单元的成本模型，但是并不限于此，也可以使用其他表示成本与可靠度的关系的模型来作为成本模型。
接着返回到图1，在可选步骤S140，确定各单元的初始可靠度。
具体地，在该步骤中，可以首先获得该产品的已有现场运行数据，然后根据该已有现场运行数据，统计各单元的实际可靠度，作为该单元的初始可靠度。在此，可以如下式(3)所示，对于各单元，通过求出在规定时间内在规定条件下工作的该单元的总数中，非故障的单元数所占的比率，来得到该单元的实际可靠度。
R(t)＝(N0–r(t))/N0……(3)
其中，N0表示从t＝0时刻起，在规定条件下进行工作的单元数，r(t)表示在0到t时刻的工作时间内，单元的累计故障数(单元故障后不予修复)。
在具体实现时，关于该步骤S140，也可以如图4所示，首先在步骤S1401，获得产品的已有现场运行数据。接着在步骤S1402，判断是否有未处理单元。如果有未处理单元，则前进至步骤S1403，否则返回到图1。
在步骤S1403，根据该已有现场运行数据，为当前未处理单元统计实际可靠度，作为该单元的初始可靠度。同样，可以如上式(3)所示，通过求出在规定时间内在规定条件下工作的该单元的总数中，非故障单元数所占的比率，来得到该单元的实际可靠度。
然后在步骤S1404，基于当前未处理单元的成本模型，求出该单元在成本最低时的可靠度作为该单元的最佳可靠度。
如图3的曲线图所示，当单元的可靠度达到RE时，单元的质量成本最低，可靠度大于或小于RE，单元的成本均会提高。在产品设计时，最理想的方案是选择可靠度≥RE的产品可靠度和成本设计方案。由图3可知，当单元成本有最小值时，该最小值处的可靠度RE就是单元的最佳可靠度。具体地，根据下式(4)，使单元的成本模型Q对可靠度R进行求导的结果为零，计算得到的可靠度R就是该单元的最佳可靠度RE。
Figure BDA0001904525150000051
接着，在步骤S1405，将当前单元的最佳可靠度与实际可靠度进行比较。在最佳可靠度高于实际可靠度时，前进至步骤S1406，将最佳可靠度设为该单元的初始可靠度。否则，前进至步骤S1407，将实际可靠度设为该单元的初始可靠度。然后，返回到步骤S1402处理下一单元。在所有单元均处理完后，返回到图1。
接着，在图1的步骤S150，基于各单元的成本模型，分别求出各单元在其初始可靠度下的成本增长率。具体地，可以根据下式(5)，使各单元的成本模型对该单元的初始可靠度进行求导，来得到该单元的成本增长率。
Figure BDA0001904525150000052
其中，Gi(Ri)表示多个单元(在此用n个单元表示)中第i个单元在其初始可靠度Ri时的成本增长率，Qi表示该第i个单元的成本模型。
接着，在步骤S160，基于成本增长率，提升多个单元中的至少一个单元的可靠度，以使产品达到目标可靠度。
图5示出该步骤S160的详细过程。如图5所示，首先在步骤S1601，按成本增长率由低到高的顺序，如下式(6)所示，对各单元进行排序。
Figure BDA0001904525150000061
接着，在步骤S1602，寻找能够使产品达到目标可靠性的多个候选提升方案，该多个候选提升方案分别从多个单元中成本增长率最小的单元起提升至少一个单元的可靠度。
由于如在上述步骤S120中所述，结构树中的任一非叶子节点的可靠度是该节点下的所有叶子节点的可靠度的乘积，所以要达到目标可靠度，就要使与目标可靠度相关的多个单元的可靠度的乘积达到该目标可靠度。
因此，在该步骤中，可以按照下述1-3的过程从成本增长率最小的单元起，寻找能够使产品达到目标可靠性的候选提升方案，并且还一并求出与该候选提升方案相应的多个单元的总成本。其中，多个单元的总成本通过将各单元的成本求和而获得，而各单元的成本则按照候选提升方案中规定的可靠度并利用该单元的成本模型而求出。
1、在从成本增长率最小的单元起提升一个单元的可靠度时，根据下式(7)将目标可靠度除以多个单元中除该单元以外的其他单元的可靠度之积，来求出对该单元要求的可靠度。
Figure BDA0001904525150000062
其中，R0(1)表示对该一个单元要求的可靠度，RS为目标可靠度，Ri为第i个单元的可靠度。
进而，根据下式(8)求出这样提升可靠度后的多个单元的成本之和，来求出该候选提升方案下的总成本。
Q0(Rs)1＝Q1(R1)+Q2(R2)+…+Qj(R0(1))…+Qn(Rn)(i,j,k＝1,2,…,n)……(8)
其中，Q0(Rs)1为多个单元的总成本，Qj(R0(1))为被提升可靠度的单元的成本，Q1(R1)、…Qn(Rn)为其他单元的成本。
2、在从成本增长率最小的单元起提升两个单元的可靠度时，根据下式(9)将目标可靠度除以多个单元中除这两个单元以外的其他单元的可靠度之积，来求出对这两个单元要求的可靠度。
Figure BDA0001904525150000071
其中，R0(2)2表示对这两个单元要求的可靠度，RS为目标可靠度，Ri为第i个单元的可靠度。
进而，根据下式(10)求出这样提升可靠度后的多个单元的成本之和，来求出该候选提升方案下的总成本。
Q0(Rs)2＝Q1(R1)+Q2(R2)+…+Qj(R0(2))…Qk(R0(2))+Qn(Rn)(i,j,k＝1,2,…,n)……(10)
其中，Q0(Rs)2为多个单元的总成本，Qj(R0(2))和Qk(R0(2))为被提升可靠度的两个单元各自的成本，Q1(R1)、…Qn(Rn)为其他单元的成本。
需要说明的是，在该例子中，在提升两个单元的可靠度时如上式(10)所示将对这两个单元要求的可靠度设为相同来进行求取，但是在其他例子中，也可以将对这两个单元要求的可靠度设为不同而分别进行求取，只要对这两个单元要求的可靠度的乘积等于式(9)的结果即可。
3、依次类推。
接着，在步骤S1603，从上述多个候选提升方案中确定使多个单元的总成本最低的最优可靠度提升方案。
例如，假设根据上式(10)求出的候选提升方案的总成本Q0(Rs)2最低，则就将该候选提升方案确定为最优可靠度提升方案，根据上式(9)计算出的R0(2)就是对成本增长率最低的两个单元要求的可靠度。
最后，在步骤S1604，按照所确定的最优可靠度提升方案确定至少一个单元的可靠度，作为对该至少一个单元新分配的可靠度。
具体地，仍假设根据上式(10)求出的总成本Q0(Rs)2最低，则在该步骤中将多个单元中成本增长率最低的两个单元的可靠度确定为所计算出的要求可靠度R0(2)。
还需要说明的是，虽然在图5的流程中示出了首先在步骤S1602中寻找多个候选提升方案，然后再在步骤S1603确定总成本最低的最优提升方案的例子，但是在具体实现中，也可以在寻找候选提升方案的过程中设定条件，当满足条件时便停止提升方案的寻找，并将此前寻找到的总成本最低的提升方案设为最优的可靠度提升方案。
举例而言，可以设定如下条件(a)～(d)，在满足如下任一条件时，便结束步骤S1602的寻找过程，并且在步骤S1603将至此寻找到的总成本最低的提升方案设定为最优可靠度提升方案：
(a)R0(1)＜1且Q0(Rs)1＜Q0(Rs)2；
(b)R0(i)＜1(i＝1,2,…,n)且Q0(Rs)i＜Q0(Rs)i-1且Q0(Rs)i＜Q0(Rs)i+1，i＝2,…,n-1；
(c)R0(i)＞1,R0(i+1)＜1(i＝1,2,…,n)且Q0(Rs)i+1＜Q0(Rs)i+2，i＝1,2,…,n-2；
(d)R0(i)＞1,R0(i+1)＜1(i＝1,2,…,n)且i+1＝n，i＝1,2,…,n-1。
返回到图1，在步骤S160的处理完成后，该可靠性指标分配方法结束。
(实施例)
下面以具体实施例来说明上述的可靠性指标分配方法的具体过程。
参照图2的结构树，以变桨系统的可靠性指标分配为例，现根据产品设计要求，需要提高变桨驱动系统的可靠性。具体过程如下。
1、确定目标可靠度和多个单元
假设产品设计要求是需要将变桨驱动系统的可靠度提高到0.975，因此，将变桨驱动系统的0.975设定为目标可靠度。进而，确定与目标可靠度相关的多个单元，在此例中为变桨驱动系统下的变桨电机、驱动轮系、变桨轴承和齿形带装置。
2、建立成本模型
根据产品参数或现场运行数据，建立当前变桨驱动系统中各单元的成本模型，并基于成本模型确定各单元的最佳可靠度，将其结果示于表1。需要说明的是，表1中仅示出成本系数，将成本系数代入上式(2)即可构成各单元的成本模型。
表1
序号 单元 a<sub>1</sub> k<sub>1</sub> a<sub>2</sub> k<sub>2</sub> 最佳可靠度
1 变桨电机 177925.904 0.000117067 16754.95614 176.8611322 0.9978
2 驱动轮系 78060.2406 0.000247937 8211.138214 196.8964481 0.9972
3 变桨轴承 670719.0121 0.001780419 28181.3377 56.76293999 0.9828
4 齿形带装置 243826.4785 0.001041837 33368.42461 36.0726051 0.988
3、确定初始可靠度
根据现场运行数据，统计变桨驱动系统各单元的实际可靠度，如下表2所示。
表2
序号 单元 实际可靠度
1 变桨电机 0.999
2 驱动轮系 0.998
3 变桨轴承 0.98
4 齿形带装置 0.99
将上表2所示的数据代入上式(1)，可获知目前变桨驱动系统的可靠度为0.97。
进而，将表2中示出的各单元的实际可靠度与表1中基于成本模型确定的最佳可靠度进行比较，并且在最佳可靠度高于实际可靠度时，用最佳可靠度替换实际可靠度，作为单元的初始可靠度，得到下表3所示的结果。
表3
序号 单元 初始可靠度
1 变桨电机 0.999
2 驱动轮系 0.998
3 变桨轴承 0.9828
4 齿形带装置 0.99
4、按成本增长率排序
将表1和表3所示的数据代入各单元的成本模型，并使各单元的成本模型对该单元的初始可靠度进行求导，得到各单元的成本增长率，并按成本增长率由低到高的顺序进行排序，结果示于下表4。
表4
Figure BDA0001904525150000091
Figure BDA0001904525150000101
5、可靠度提升
根据上述步骤S160即图5的过程，从成本增长率最小的单元即变桨轴承起寻找候选提升方案。
具体地，在从成本增长率最小的单元即变桨轴承起提升一个单元的可靠度的情况下，根据上式(7)和(8)，计算得出为了达到变桨驱动系统的目标可靠度0.975，需要将变桨轴承的可靠度提高到R0(1)＝0.9878，此时变桨驱动系统的总成本为Q0(Rs)1＝1470413。
进而，在从成本增长率最小的单元变桨轴承起提升两个单元的可靠度的情况下，根据上式(9)和(10)，计算得出为了达到变桨驱动系统的目标可靠度0.975，需要将变桨轴承和齿形带装置的可靠度均提高到R0(2)＝0.9889，此时变桨驱动系统的总成本为Q0(Rs)2＝1477391。
此时根据上述条件(a)～(d)中的(a)，由于Q0(Rs)2＝1477391>Q0(Rs)1＝1470413，所以至此寻找候选提升方案的过程结束，并将此前寻找到的候选提升方案中总成本小的候选提升方案确定为最优可靠度提升方案，在此将总成本Q0(Rs)1＝1470413的、仅提升变桨轴承一个单元的可靠度的提升方案确定为最优可靠度提升方案。然后，按照所确定的最优提升方案将变桨轴承的可靠度确定为R0(2)＝0.9878。下表5示出所确定的可靠度，作为可靠性指标分配结果。
表5
序号 单元 分配可靠度
1 变桨电机 0.999
2 驱动轮系 0.998
3 变桨轴承 0.9878
4 齿形带装置 0.99
至此，可靠性指标分配结束。
根据本实施方式的可靠性指标分配方法，通过引入成本模型，考虑成本增长来对产品的可靠性指标进行分配，能够从成本的角度出发建立可靠性指标分配机制，按照这样的分配机制来确定可靠性指标进而进行产品改进，能够有效地降低产品改进成本。
(第二实施方式)
在本发明的第二实施方式中，提供一种可靠性指标分配方法，该方法涉及产品的可靠性指标的直接分配。
下面对本实施方式的可靠性指标分配方法进行详细说明。图6是示出根据本发明的第二实施方式的可靠性指标分配方法的流程图。
参照图6，首先在步骤S610，根据产品中的各单元的成本与可靠度的关系分别建立各单元的成本模型。
关于该步骤，与上述第一实施方式中的步骤S130相同，所以在此省略详细说明。不同之处在于，由于本实施方式涉及产品的可靠性指标的直接分配，所以不是如第一实施方式那样获得产品以往的现场运行数据来建立各单元的成本模型，而是直接基于产品的参数而建立各单元的成本模型。
接着，在步骤S620，基于各单元的成本模型，分别求出各单元在成本最低时的最佳可靠度，作为对该单元分配的可靠度。
关于该步骤，与上述第一实施方式中的步骤S1404相同，所以在此省略详细说明。
根据本实施方式的可靠性指标分配方法，通过引入成本模型，基于最佳可靠度对产品进行可靠性指标的直接分配，能够从成本的角度出发建立可靠性指标分配机制，按照这样的分配机制来确定可靠性指标进而进行产品设计，能够有效地降低产品成本。
(第三实施方式)
在同一发明构思下，本发明提供与上述第一实施方式的可靠性指标分配方法相对应的装置，下面对其进行详细描述。
图7是示出根据本发明的第三实施方式的可靠性指标分配装置的框图。
如图7所示，本实施方式的可靠性指标分配装置700包括：目标设定单元710、对象指定单元720、各单元的成本模型730、成本增长率求取单元740以及可靠度分配单元750。
具体地，在该可靠性指标分配装置700中，根据提升产品可靠性的设计要求，通过上述目标设定单元710设定作为可靠性指标的目标可靠度，并且通过上述对象指定单元720指定产品中的与目标可靠度相关的多个单元。
在本实施方式中，如上述第一实施方式中所述，可以将产品按照功能和可靠性指标分配的结构层次划分为结构树，然后确定该结构树中的、与目标可靠度相关的分支，进而通过上述对象指定单元720将所确定的分支下的所有单元指定为是与目标可靠度相关的多个单元。
此外，各单元的成本模型730是这多个单元各自的、根据各单元的成本与可靠度的关系而分别建立的模型。具体地，各单元的成本模型730可以如第一实施方式中的式(2)所示，是根据各单元的质量保证成本与可靠度的关系和质量损失与可靠度的关系而建立的表现该单元的成本与可靠度的关系的质量成本模型。
成本增长率求取单元740基于各单元的成本模型730，分别求出各单元在其初始可靠度下的成本增长率。具体地，该成本增长率求取单元740可以如第一实施方式中的式(5)所示使各单元的成本模型730对该单元的初始可靠度进行求导，来得到该单元的成本增长率。
可靠度分配单元750基于成本增长率，提升多个单元中的至少一个单元的可靠度，以使产品达到目标可靠度。具体地，该可靠度分配单元750可以进一步包括：方案寻找单元7501，其按成本增长率由低到高的顺序，如第一实施方式中的式(6)所示，对各单元进行排序，进而寻找能够使产品达到目标可靠度的多个候选提升方案，该多个候选提升方案分别从多个单元中成本增长率最小的单元起提升至少一个单元的可靠度，该寻找过程可以参照第一实施方式中的候选提升方案寻找过程，在此不再重复描述；总成本计算单元7502分别计算多个候选提升方案下的上述多个单元的总成本；方案确定单元7503将多个候选提升方案中总成本最低的候选提升方案确定为最优可靠度提升方案，并按照该最优可靠度提升方案确定至少一个单元的可靠度，作为对该至少一个单元新分配的可靠度。进而，总成本计算单元7502按照候选提升方案中规定的可靠度并利用各单元的成本模型而求出各单元的成本，通过将各单元的成本求和而获得所述多个单元的总成本。
此外，可靠性指标分配装置700还可选地包括可靠度确定单元760。该可靠度确定单元760包括实际可靠度确定单元7601，其根据产品的已有现场运行数据，统计各单元的实际可靠度，作为该单元的初始可靠度。具体地，该实际可靠度确定单元7601对于各单元，可以如第一实施方式中的式(3)所示，通过求出在规定时间内在规定条件下工作的该单元的总数中，非故障的单元数所占的比率，来得到该单元的实际可靠度。
此外，可靠度确定单元760还可选地包括：最佳可靠度确定单元7602，其基于各单元的成本模型730，求出各单元在成本最低时的可靠度作为该单元的最佳可靠度；可靠度比较单元7603，其将各单元的最佳可靠度与该单元的实际可靠度进行比较；初始可靠度确定单元7604，其对于各单元中实际可靠度低于最佳可靠度的单元，将最佳可靠度设为该单元的初始可靠度。进而，最佳可靠度确定单元7602可以如第一实施方式中的式(4)所示，使各单元的成本模型730对可靠度进行求导的结果为零，来求出该单元的最佳可靠度。
本实施方式的可靠性指标分配装置在功能上能够实现上述第一实施方式的可靠性指标分配方法。
(第四实施方式)
在同一发明构思下，本发明提供与上述第二实施方式的可靠性指标分配方法相对应的装置，下面对其进行详细描述。
图8是示出根据本发明的第四实施方式的可靠性指标分配装置的框图。
如图8所示，本实施方式的可靠性指标分配装置800包括各单元的成本模型810和可靠度分配单元820。
具体地，各单元的成本模型810是产品中的各单元的、根据各单元的成本与可靠度的关系而分别建立的模型。具体地，各单元的成本模型810可以如第一实施方式中的式(2)所示，是根据各单元的质量保证成本与可靠度的关系和质量损失与可靠度的关系而建立的表现该单元的成本与可靠度的关系的质量成本模型。
可靠度分配单元820基于各单元的成本模型810，分别求出各单元在成本最低时的最佳可靠度，作为对该单元分配的可靠度。具体地，可靠度分配单元820可以如第一实施方式中的式(4)所示，使各单元的成本模型810对可靠度进行求导的结果为零，来求出该单元的最佳可靠度。
本实施方式的可靠性指标分配装置在功能上能够实现上述第二实施方式的可靠性指标分配方法。
根据本发明的一个实施方式，还提供一种计算机设备。所述计算机设备包括处理器和存储器，存储器存储有能够在处理器上执行的计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现根据本发明的第一实施方式或第二实施方式的可靠性指标分配方法的步骤。
此外，应该理解，根据本发明示例性实施方式的装置中的各个单元可被实现硬件组件和/或软件组件。本领域技术人员根据限定的各个单元所执行的处理，可以例如使用现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)来实现各个单元。
此外，根据本发明示例性实施方式的方法可以被实现为计算机可读记录介质中的计算机程序。本领域技术人员可以根据对上述方法的描述来实现所述计算机程序。当所述计算机程序在计算机中被执行时实现本发明的上述方法。
尽管已经参照其示例性实施方式具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (20)

1.一种可靠性指标分配方法，其特征在于，包括：
为产品设定作为可靠性指标的目标可靠度；
确定所述产品中的与所述目标可靠度相关的多个单元；
对于所述多个单元，根据各单元的成本与可靠度的关系分别建立各单元的成本模型；
基于所述各单元的成本模型，分别求出所述各单元在其初始可靠度下的成本增长率；以及
基于所述成本增长率，提升所述多个单元中的至少一个单元的可靠度，以使所述产品达到所述目标可靠度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述各单元的成本模型分别求出所述各单元在其初始可靠度下的成本增长率的步骤进一步包括：
使所述各单元的成本模型对该单元的初始可靠度进行求导，来得到该单元的成本增长率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述成本增长率提升所述多个单元中的至少一个单元的可靠度的步骤进一步包括：
寻找能够使所述产品达到所述目标可靠度的多个候选提升方案，所述多个候选提升方案分别从所述多个单元中所述成本增长率最小的单元起提升至少一个单元的可靠度；
从所述多个候选提升方案中确定使所述多个单元的总成本最低的最优可靠度提升方案；以及
按照所述最优可靠度提升方案确定至少一个单元的可靠度，作为对该至少一个单元新分配的可靠度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述多个单元的总成本通过将所述各单元的成本求和而获得，所述各单元的成本按照所述候选提升方案中规定的可靠度并利用该单元的成本模型而求出。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各单元的成本与可靠度的关系分别建立各单元的成本模型的步骤进一步包括：
根据所述各单元的质量保证成本与可靠度的关系和质量损失与可靠度的关系，建立表现该单元的质量成本与可靠度的关系的质量成本模型。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
获得所述产品的已有现场运行数据；以及
根据所述已有现场运行数据，统计所述各单元的实际可靠度，作为该单元的初始可靠度。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
基于所述各单元的成本模型，求出所述各单元在成本最低时的可靠度作为该单元的最佳可靠度；
将所述各单元的最佳可靠度与该单元的实际可靠度进行比较；
对于所述各单元中实际可靠度低于最佳可靠度的单元，将最佳可靠度设为该单元的初始可靠度。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，求出所述各单元的最佳可靠度的步骤进一步包括：
使所述各单元的成本模型对可靠度进行求导的结果为零，来求出该单元的最佳可靠度。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的方法，其特征在于，统计所述各单元的实际可靠度的步骤进一步包括：
对于各单元，通过求出在规定时间内在规定条件下工作的该单元的总数中，非故障的单元数所占的比率，来得到该单元的实际可靠度。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述产品中的与所述目标可靠度相关的多个单元的步骤进一步包括：
将所述产品按照功能和可靠性指标分配的结构层次划分为结构树；
确定所述结构树中的与所述目标可靠度相关的分支；以及
将所确定的分支下的所有单元确定为与所述目标可靠度相关的多个单元。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，
所述结构树中的任一非叶子节点的可靠度为该节点下的所有叶子节点的可靠度的乘积。
12.一种可靠性指标分配方法，其特征在于，包括：
根据产品中的各单元的成本与可靠度的关系分别建立各单元的成本模型；以及
基于所述各单元的成本模型，分别求出各单元在成本最低时的最佳可靠度，作为对该单元分配的可靠度。
13.一种可靠性指标分配装置，其特征在于，包括：
目标设定单元，通过该设定单元为产品设定作为可靠性指标的目标可靠度；
对象指定单元，通过该对象指定单元指定所述产品中的与所述目标可靠度相关的多个单元；
各单元的成本模型，其是所述多个单元各自的、根据各单元的成本与可靠度的关系而分别建立的模型；
成本增长率求取单元，其基于所述各单元的成本模型，分别求出所述各单元在其初始可靠度下的成本增长率；以及
可靠度分配单元，其基于所述成本增长率，提升所述多个单元中的至少一个单元的可靠度，以使所述产品达到所述目标可靠度。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，
所述成本增长率求取单元使所述各单元的成本模型对该单元的初始可靠度进行求导，来得到该单元的成本增长率。
15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述可靠度分配单元进一步包括：
方案寻找单元，其寻找能够使所述产品达到所述目标可靠度的多个候选提升方案，所述多个候选提升方案分别从所述多个单元中所述成本增长率最小的单元起提升至少一个单元的可靠度；
总成本计算单元，其分别计算所述多个候选提升方案下的所述多个单元的总成本；
方案确定单元，其将所述多个候选提升方案中所述总成本最低的候选提升方案确定为最优可靠度提升方案，并按照该最优可靠度提升方案确定至少一个单元的可靠度，作为对该至少一个单元新分配的可靠度。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，
所述总成本计算单元按照所述候选提升方案中规定的可靠度并利用所述各单元的成本模型而求出各单元的成本，通过将所述各单元的成本求和而获得所述多个单元的总成本。
17.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，还包括：
实际可靠度确定单元，其根据所述产品的已有现场运行数据，统计所述各单元的实际可靠度，作为该单元的初始可靠度。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，还包括：
最佳可靠度确定单元，其基于所述各单元的成本模型，求出所述各单元在成本最低时的可靠度作为该单元的最佳可靠度；
可靠度比较单元，其将所述各单元的最佳可靠度与该单元的实际可靠度进行比较；
初始可靠度确定单元，其对于所述各单元中实际可靠度低于最佳可靠度的单元，将最佳可靠度设为该单元的初始可靠度。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，
所述最佳可靠度确定单元使所述各单元的成本模型对可靠度进行求导的结果为零，来求出该单元的最佳可靠度。
20.一种可靠性指标分配装置，其特征在于，包括：
各单元的成本模型，其是产品中的各单元的、根据各单元的成本与可靠度的关系而分别建立的模型；以及
可靠度分配单元，其基于所述各单元的成本模型，分别求出各单元在成本最低时的最佳可靠度，作为对该单元分配的可靠度。
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