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1、采用Relex软件-会给我们的可靠性工作带来什么好处？摘要：本文分析了可靠性软件在可靠性工程应用中的地位和作用，并列举了Relex和其它典型可靠性分析软件及其技术特点。关键词：可靠性工程 可靠性软件 Relex1. 前言我国自七十年代开始探索和推行可靠性理论和可靠性工程，可靠性工程首先在军品领域取得突破性进展，随着1985年科六字1325号文武器装备可靠性工程的若干规定的发布使我国军品可靠性进入有法可依的阶段，随着1988年GJB450-88武器装备可靠性通用大纲以及后来一系列可靠性军标的强制推行使我国军品可靠性逐步进入有章可循的阶段，随着可靠性工程在运七飞机、教八飞机、十号工程、东风31等航
2、空航天项目的成功应用，带动的可靠性工程在军品其它领域的全面推行。相对于军品领域来说，民品领域的可靠性工程起步较晚，改革开放和市场经济给民品企业带来的新的机遇和挑战，残酷的市场竞争迫使各企业不得不在质量和可靠性方面增加人力和资源的投入，在借鉴军品可靠性工程经验的前提下，民品可靠性工程取得了长足的进步，如华为、中兴等大型民用产品企业已经建立好比较完善的可靠性工程体系和可靠性专业队伍。但是，我们在开展可靠性工程的过程中也碰到一些棘手的问题，概括如下：第一，匮乏可靠性专业人才，可靠性知识普及程度不够第二，可靠性工程受研制经费的制约严重第三，可靠性工程与研制进度的矛盾突出第四，可靠性数据积累不足上述问题
3、是制约可靠性工程在我国实际应用的瓶颈，采用先进的可靠性软件是解决上述问题的有效途径之一。2. 可靠性分析软件的工程作用采用可靠性软件可以极大地减少可靠性技术培训的内容 ，从而缩短培训周期。可靠性软件已经封装了大量明显的可靠性理论公式，并装订了可靠性工程的标准流程，对于一般技术人叫来说，只要掌握相关的可靠性基本概念，并会操作可靠性软件，即可胜任一般的可靠性设计和分析工作。例如，可靠性建模历来是工程技术人员非常头疼的问题，并联、旁联、混联、表决等基本可靠性模型都会有十分复杂的数学公式，让技术人员理解并掌握这些公式并非易事，而采用可靠性分析软件就可以回避这些问题，可靠性软件一般都封装了可靠性模型计算
4、公式，以可靠性框图的直观形式表达产品各单元之间的可靠性逻辑关系，工程技术人员只要能够掌握可靠性模型的概念，并能又图形化的方法在计算机上表达出来，就可完成任务可靠性计算的工作。采用可靠性软件可以在一定程度上缓解可靠性工程和研制进度的矛盾。可靠性设计分析工作往往伴随着大量的数据管理分析和统计计算工作，这些工作一般要占用较长的研制时间，而采用可靠性分析软件是提高可靠性工作效率最为有效的手段，技术人员只需输入相关的数据并定义好逻辑接口关系，把繁琐的计算过程交给计算机来完成即可，从而极大提高了工作效率，缩短研制时间，缓解了可靠性工作和研制进度之间的矛盾。再次，可靠性软件是加强可靠性数据管理，实现资源共享
5、的理想工具.技术人员在长期的型号研制过程中积累了丰富的可靠性数据，采用可靠性软件就能够把这些数据规范化地管理起来，有效地避免了数据丢失和信息独占的现象，产品的研发大多都具有继承性，历史产品的可靠性信息可为研发产品的可靠性设计工作提供有力的数据支持和设计指导。可靠性软件采用数据库的方式把可靠性信息规范化地贮备起来，在可靠性软件所拥有的检索工作的帮助下，技术人员可以方便地查询到所需的历史数据，计算机软件的数据复制功能和网络通讯功能为数据库信息共享提供了极大便利。另外，采用可靠性软件可以帮助企业实行规范化的可靠性管理可靠性软件作为可靠性设计分析工具，提供了比较丰富的定义和定制功能，充分利用这些功能，
6、使企业能够以可靠性软件的方式体现本企业的可靠性设计分析规范。例如，FMEA是一项重要的设计分析工具，是GJB450-88规定必须进行的可靠性工作项目，FMEA分析规范至少应包括以下内容： 针对项目的统一定义，如危害度、严酷度、故障模式、检测方法、故障影响等； 分析流程和分析表格的有关规定； 输出报告格式和内容的规定。采用优秀的可靠性软件可以完成以上的定义和定制任务，例如，采用Relex软件，利用其FMEA的属性定义功能、术语文件、故障模式文件、故障序列文件等内容可以实现项目定义任务；利用FMEA Input Format文件定制功能，不但可以出同种类的FMEA分析流程，如：硬件FMEA、功能F
7、MEA、工艺FMEA、测试FMEA、维修性FMEA等的分析流程和分析要素，而且可以结合企业和项目的特点随心所欲的定制出FMEA分析表格；利用Relex中的报告设计器（Report Designer）功能可以定制FMEA输出报告的的内容和格式。有了Relex可靠性工作将变得很简单没有可靠性软件有了Relex我是一个工程设计人员要学习大量的可靠性理论知识：要掌握可靠性模型的复杂的公式，要清楚FMEA的输入和输出，要知道可靠性报告该怎么写只需掌握必要的相关的可靠性知识：把那些复杂的可靠性公式交给relex吧；可靠性专业人员已把FMEA的输入和输出定制在relex里面了，Relex会告诉你FMEA需要
8、什么信息；Relex已经含有大量的可靠性报告模板，如果没有你需要的，打个电话让可靠性专业人员为你定制一个，10分钟之内就可以完成。可靠性工作要占用大量的时间：要填写大量的表格，要用复杂的公式处理数据，唉，我还有其它的工作要做，今天晚上加班吧！Relex的数据库含有大量你需要的数据，你只需要把它们从数据库中调出来。Relex避免了大量的重复性的劳动，比如进行任务可靠性模型计算，你只需要用框图的形式表达产品的可靠性逻辑关系，其它的工作别人已经完成了，借用他们的结果就行了。不幸的事情终于发生了：产品设计状态发生了变化！重新填写表格，重新计算数据，重新编写报告，重新您只需要将哪个地方发生了什么变化告诉
9、Relex，剩下的一切交给Relex自动完成吧！我是可靠性专业技术人员要编写可靠性大纲，要制定可靠性设计规范，这些都不难，头疼的是如何让设计人员理解和遵守这些规范。把这些规范做到Relex中去吧，让设计人员用Relex完成可靠性工作，他就不得不遵守你制定的规范。设计人员的可靠性报告交上来了，那么多公式和数据，我怎么知道他们的结果是不是正确的，难道让我重新计算一遍？我任何时候都可以通过Relex了解技术人员的可靠性工作的进展情况，我只需要检查一下他们的输入和流程是否正确，剩下的让relex重新计算一遍吧我得到了设计人员在30时的可靠性计算结果，我要了解-15下的结果怎么办？只好重新计算一遍。我要
10、了解可靠性随温度的变化曲线怎么办？没有办法。这一切太简单了，对于Relex来说，这些都很容易。我得到了所有分系统的可靠性分析报告，我要用大量的时间计算和分析系统的可靠性结果。把各个分系统的工作文件合并起来你就得到了系统文件，自然你就得到了系统的计算结果；当然你最好让设计人员在同一个系统文件下同时对各个分系统进行并行分析和处理，这样你在任何时间都可以得到你想要的。3. Relex是目前世界上最优秀的可靠性分析软件Relex公司是世界公认的可靠性分析软件的先驱，经过十几年的发展和完善，已经形成了一个完善的内容丰富的可靠性分析软件工具包。在国际上众多的可靠性分析工具中，Relex的优点是它具有强大的
11、功能，良好的集成性和高度的灵活性。它适用于电子产品、机械产品及机电一体化产品，尤其是大型复杂系统的可靠性分析和优化，并跟踪和集成了最新的，极其丰富的电子器件库，集成电路库和非电器件库。由于其良好的性能和广泛的工程适用性，Relex已被国际众多知名的大公司所采用，其软件功能和软件可靠性已经在生产实践中得到验证，并被Lockheed Martin，Boeing, HP，Motorola等公司确定为可靠性分析软件的标准平台。从分析范围方面看，Relex既能分析电子产品，又能分析机械产品及机电一体化产品。从集成化角度看，Relex软件的功能模块能够做到高度集成化，能够实现数据共享，如数据库与预计模块的
12、集成，在预计模块中对数据库内容的浏览和筛选，FMEA模块自动调用失效模式库内容，通过拖拉方式由系统树生成可靠性框图，由FMEA直接自动生成故障树等。而其它软件基本上没有实现集成化或者集成化程度不高。可靠性工程是一个多学科的工程，需较强的可靠性工程背景，集成对于初步涉及可靠性设计分析工作的工程技术人员非常重要，因为可以减少人工数据输入和人工软件的干预，只要一次性数据输入，可以同时完成可靠性预计，可靠性框图，FMEA和故障树分析等。从版本上看，Relex不但有单机版，还有网络版。可以实现全网络浮动及网络上的并行处理，目前最新版本为Relex7.4。从软件兼容性方面看，用户有比较大的扩展余地。如元器
13、件库、失效模式库、降额库，默认值库，维修任务库等，用户既可以调用标准库，还可以修改添加库的内容，甚至可以自定义库。提供了可视化图形显示处理、可视化报告生成。对于分析报告，Relex 软件采用的是模板技术，用户可以采用标准模板，也可以对模板进行修改，完全适合国军标的要求。从元器件可靠性数据的更新方面，Relex软件的元器件库包含三种库，即Relex库，QuestLink（美国电子元器件数据网站，包含了世界最新的元器件的信息，其中包含了可靠性数据，Relex软件具有通过互联网与该网站连接，直接下载最新元器件数据的功能）库和用户自定义库。因此，Relex软件具有时刻跟踪世界最新元器件的能力。在软件灵
14、活性方面，可扩展并可智能化搜索、过滤、排序、浏览的可靠性元器件库、与Exel、 Access、dBase、Paradox、ASCII、Lotus1-2-3、Foxpro等的CAD双向数据接口，与Mentor等EDA软件图形接口。特别是元器件库和失效模式库，用户通过调用元器件号（或通过其它调用方式）直接调用元器件的所有数据，使得建模和数据处理过程变得非常简单，不但省时，而且不易出错。在可靠性输出报告方面，所见即所得（WYSIWYG）可视化报告生成，除了提供标准的报告以外，用户还可以任意自定义报告。另外，所有报告均可以以Word文档方式输出在软件界面方面，Relex采用工业标准Windows界面，
15、尊重操作人员的软件操作习惯，使操作人员只需经过短时间的培训即可顺利操作软件。目前世界上比较先进的可靠性分析软件有Relex、ALD和Item等，它们之间的比较如表1表3.表1：可靠性软件功能特征对比功能特征RelexALDItem集成化项目集成借助工具功能集成数据集成借助工具标准化MIL-HDBK-217FBELLCOREPRISMMIL-HDBK-472NSWCNPRD-95CNET93HRD5MIL-STD-1629AMIL-HDBK-338SAE MIL-STD-975MIL-STD-1547AS4613GJB/Z 299BGJB/Z 1391GJB/Z 35网络化局域网Internet
16、软件模块MarkovWeibull事件树分析输出报告打印机输出文档方式Word富文本报告自定义功能打印预览功能可视化标准32位Windows界面界面定制汉化完全汉化不完整不完整宏数据库(元器件数量)300,00020,00017,000表注：1有关Relex的信息来源于2有关ALD的信息来源于www.ald.co.il3有关Item的信息来源于表2：各可靠性软件汉化特征汉化特征RelexALDItem界面汉化数据库汉化帮助汉化自定义汉化词条中英文自由切换表3：各可靠性软件技术支持技术支持RelexALDItem软件应用培训可靠性专业培训技术咨询技术资料技术支持队伍7人12人1Relex软件在中
17、国具有良好的技术支持，Relex软件在中国的唯一代理北京运通恒达科技有限公司设有专门的技术支持部，负责relex技术支持的有7人，其中有三位可靠性专业毕业的硕士，其中两位具有7年以上的可靠性工程经验，他们承诺并有能力在Relex软件本身使用及其工程应用方面提供技术支持。4. Relex的主要功能介绍4.1. Relex 可靠性预计(Reliability Prediction)模块可靠性预计是GJB450规定的一项必须进行的可靠性工作，通过可靠性预计可以计算系统在某一任务时间内的故障率。Relex软件包为可靠性预计提供了强有力的工具。利用Relex,不仅可以在各个设计阶段对电子、电工、机械、机
18、电产品的可靠性进行分析和预测, 准确快速计算系统的失效率、MTBF和可靠度，还可以找出设计过程中的各种薄弱环节，提出潜在的改进方案,以提高和改善产品的可靠性。Relex可靠性预计模型有多种，包括MIL-HDBK-217FN1/FN2、Bellcore、HRD5、CNET95、NSWC98（机械）、NPRD95（机电）、GJB/z 299B（中国）等，同时用户也可以自定义模型。Relex Reliability Prediction 模块的主要特征如下： 可视化图形显示 全面标准化的可靠性模型 可扩展并可以智能化搜索、过滤、浏览的元器件数据库 通过互联网与美国元器件数据网站Questlink连接
19、，跟踪最新的元器件 CAD双向输入/输出向导 与Mentor等的EDA软件接口 灵活的报告设计生成系统 丰富的数据库支持4.2. Relex可靠性框图（RBD）模块可视化建立和分析大型复杂的软/硬件系统的任务可靠性模型，利用优化算法计算串联系统、冗余、网络系统的任务可靠度、可用度等参数。Relex RBD可以对复杂的、网络图形进行计算处理，在分析可靠性框图时，Relex可以进行智能化判断，以便在分析系统可靠性框图的基础上采用快速有效的优化算法进行计算：如果框图可以分解成一个简单的指数分布的串、并联系统，便可以采用更快的计算方法；如果是随机网络图形，就可以利用蒙特卡洛模拟算法进行计算。该模块主要
20、特征如下： 可视化建立和分析大型、复杂系统的任务可靠性 适合于可修系统和不可修系统的任务可靠性分析 支持串联、并联、表决、旁联、温联、网络等多种可靠性模型 适合于基于系统、分系统、设备、单元、元器件甚至故障模式建立可靠性模型 与Relex可靠性预测模块链接，实现数据共享 处理冗余组件和部件 能处理多种故障和维修分布方式 功能强大、智能化的蒙特卡洛模拟算法 与Mentor等的EDA软件接口 可以计算可靠度和可用度的所有参数4.3. Relex威布尔分析（Weibull Analysis）模块威布尔分析是根据现场、试验故障数据分析产品的故障分布规律，在此基础上进行可靠性分析。该模块适用于： 利用现
21、场、试验数据进行可靠性评估 产品故障趋势预测 利用不完整数据进行可靠性分析 利用小子样数据进行可靠性分析 备件需求计算 试验计划安排 可靠性增长计算Relex失效率数据分析Relex软件包一个集成模块，可以与Relex可靠性框图和Relex可靠性预计集成使用。Relex失效数据分析提供向导指导用户逐步进行Barringer过程可靠性分析。同时，提供功能强大的统计计算器，进行大量失效数据计算。Relex失效率数据分析支持以下分布类型： 威布尔 威布尔贝叶斯（WeiBayes） 正态 指数 Gumbel-(Lower) Gumbel+（upper） 对数正态 瑞雷4.4. Relex马尔可夫分析（
22、Markov）模块马尔可夫分析是分析关联随机事件（事件发生的概率取决于其上一次发生的情况）综合的数学技术。Relex Markov模块包括了一个Markov计算引擎，使用户可以创建状态转移图，利用状态转移图分析系统的状态和状态转移情况。科学工作者和工程师们认为Markov模型是分析复杂系统的最强大、最灵活的工具之一。Relex Markov能够根据状态转移图计算很多可靠性和维修性参数值，如可用度、可靠度、MTBF、故障频率等等。主要特点如下： 可靠性计算中考虑连续概率 使用Markov计算引擎进行快速准确的计算 可计算下列参数值：可靠度，不可靠度，可用度，不可用度，故障频率，MTBF， MTT
23、F，MTTR，访问状态的频率 可计算稳态和瞬态结果 对状态转移图中的可视化元件及风格进行完全控制 支持用户定制的报告模板，其中包括表格数据和状态转移图 状态转移图与Relex故障树连接4.5. Relex 故障模式、影响、危害性分析（FMECA）模块 FMECA是“Failure Mode, Effects, and Criticality Analysis”的缩写，其核心部分是对特定系统进行分析研究，确定怎样修改系统以提高整体可靠性，避免失效。 为了准确计算失效的危害性，在分析时，提供了系统化的处理过程，自动编制FMECA任务，包括确定所有可能失效的元器件及其失效模式，确定每一种失效模式的局
24、部影响、下一级别的影响以及对系统的最终影响，确定失效引起的危害性，确定致命失效模式以消除或减少发生的可能性或剧烈程度。 Relex FMECA可完成以下功能： 失效模式、影响分析（FMEA） 危害性分析（Critically Analysis） 功能FMECA(Functional FMECA) 设计FMEA（Design FMEA） 工艺FMEA(Process FMEA) 破坏模式和影响分析（DMEA） 安全性分析(Safety Analysis) 测试性分析(Testability Analysis)Relex FMECA具有以下特点： 丰富的故障模式数据库 完善的企业FMECA规范定制
25、功能 全面的分析参数计算和图形输出 内嵌式FMECA自动推理构造系统 自动由FMEA生成原始的FTA（故障树）采用Relex FMECA，设计分析人员就可以从繁杂的表格解脱出来，不必在文字和数据处理、设备间FMEA的信息交换等方面耗费过多的精力，可以集中精力于各单元的故障模式和影响分析。Relex的FMECA模块不但含有大量元器件和各零部件的故障模式信息，而且在处理具有复杂约定层次的武器系统的FMEA信息方面具有明显的优势。4.6. Relex 故障树分析（Fault Tree Analysis）模块利用Relex FTA模块，在系统设计过程当中，通过对造成系统故障的各种因素（包括硬件、软件、
26、环境、人为因素等）进行分析，画出逻辑框图（即故障树），从而确定系统故障原因的各种可能组合方式及其发生概率以计算系统故障概率，采取相应的纠正措施，以提供系统可靠性的一种分析方法。它以图形的方式表明了系统中失效事件和其它事件之间的相互影响，是适用于大型复杂系统安全性与可靠性分析的常用的有效方法。它已经在航空、航天、电子、核能、兵器等领域得到广泛的应用。利用FTA，用户可以简单快速地建立故障树，输入有关参数并对系统进行定性分析和定量分析，生成报告，最后打印输出。主要功能如下： 顶事件和中间事件的发生概率计算 Monte Calro数字仿真 概率风险评价（PSA） 共因事件分析 最小割集分析 重要度分
27、析 灵敏度分析故障树分析是可靠性分析工作中最为复杂的一项工作，如果进行手工分析难以体现发动机系统中复杂的逻辑关系，不但耗费大量的工作时间，而且难以达到暴露可靠性薄弱环节的目的。Relex FTA提供了大量的故障树分析工具，不但具有自动建树的功能，而且能够实现与可靠性预计、RBD和FMECA之间自动的数据连接，使分析人员能够发现单点故障，计算各故障的重要度，通过改进设计来提高系统的可靠性。4.7. 事件树分析(Event Tree Analysis)模块事件树分析法(Event Tree Analysis)是故障分析中除FMECA和FTA方法外,另一常用方法。Relex ETA是一种逻辑的演绎法
28、,它在给定一个初因事件的情况下,分析该初因事件可能导致的各种事件序列的结果,从而定性与定量地评价系统的特性,并帮助分析人员获得正确的决策.Relex ETA不仅适应于多因素,多目标,而且适用于大型的复杂系统.Relex ETA 主要有以下功能： 非常友好简便的初因事件和事件序列的定义 事件树分支特性的定义 简单快速的事件树中事件序列的概率计算 事件树报告的生成 Relex ETA 为用户提供的是完全图示化的界面 Relex ETA 与其它模块完全集成，如可直接故障树中的门和事件直接联接 支持多级分支分类 可处理多个事件树4.8. Relex维修性分析(Maintainability Predi
29、ction)模块 Relex Maintainability能够简单快速准确地对系统进行维修性分析和维修度预测。用户只要简单地定义系统的基本维修任务，如更换螺栓、移动集成电路板等等，把维修任务和FD&I输出与系统中对应的单元相连接，就可以系统有效地进行分析，包括计算和生成报告。另外，Relex Maintainability还可以对所有已完成的故障检测和隔离率进行分析。Relex Maintainability为可靠性分析提供了一个强大的工具。只需输入Relex系统树的层次关系，确定可修理的元器件和相关的维修参数。Relex Maintainability主要计算以下参数： Mean Time
30、 To Repair (MTTR) Percent Isolation to a Single Removable Item Percent Isolation to a Group of Removable Items Mean Maintenance Manhour per Repair(MMH/Repair) Mean Maintenance Manhours per Maintenance Action(MMH/MA) Mean Maintenance Manhours per Operating Hour(MMH/OH) Mean Maintenance Manhours per F
31、light Hour(MMH/FH) Maximum Corrective Maintenance Time for the Sigma Percentile Mean Corrective Maintenance Time Mean Preventive Maintenance Time Mean Active Maintenance Time Maintainability 4.9. Relex全寿命周期费用分析（LCC）模块 RelexLCC 为计算产品全寿命周期费用提供了强有力的工具，利用LCC，可以对系统的可靠度、可用度和全寿命周期费用进行权衡。全寿命周期费用由以下部分组成： 研究和发展费用(Research and Development) 投资费用（Investment） 使用和维修费用(Operation and Maintenance) 系统淘汰和处理费用（System Phase Out and Disposal）利用Relex LCC 事件结构树，确定与成本相关的基本变量及相关费用；利用内卦的公式编辑器，就可以建立这些变量之间的关系式；利用这些方程式，就可以计算全寿命周期费用。另外，利用灵敏度分析，可以研究某一变量对费用的灵敏度。考虑到通货膨胀因素，您可以对不同的选择采取折中的方法。