Journal of Applied Optics, Volume. 45, Issue 3, 590(2024)
Research on reliability allocation of complex electro-optical systems by introducing importance correction factors
Figures & Tables(16)
Fig. 1. Hierarchical division of functional units of electro-optical system
Table 1. Importance related parameters of impact of primary functional units on reliability of electro-optical system
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参数 模块 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 注：A1为电子舱环控单元；A2为综合处理单元；A3为组合导航单元；A4为电气连接组件；A5为可见光成像组件；A6为红外成像组件；A7为传感器控制单元；A8为快调反射镜组件；A9为陀螺稳定平台；A10为光学舱环控单元。 βi 0.091 50 0.105 30 0.099 60 0.105 60 0.103 10 0.104 90 0.092 50 0.102 60 0.102 70 0.092 10 Iri 0.100 94 0.099 41 0.100 04 0.099 38 0.099 65 0.099 45 0.100 83 0.099 71 0.099 70 0.100 88 Iai 6 3 4 2 3 3 4 3 3 5 Ii 0.605 64 0.298 23 0.400 16 0.198 76 0.298 95 0.298 35 0.403 32 0.299 13 0.299 10 0.504 40
Table 2. Importance related parameters of impact of related secondary functional units on reliability of gyro stabilized platform
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参数 模块 B1 B2 B3 B4 B5 注：B1为陀螺组件；B2为内环电机组件；B3为内环旋变；B4为外环电机；B5为外环旋变。 βi 0.208 00 0.205 70 0.194 80 0.194 30 0.197 20 Iri 0.198 00 0.198 58 0.201 30 0.201 43 0.200 70 Iai 3 4 4 4 4 Ii 0.594 00 0.794 32 0.805 20 0.805 72 0.802 80
Table 3. Importance related parameters of impact of related secondary functional units on reliability of integrated processing unit
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参数 模块 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 注：D1为健康管理板；D2为视频处理板；D3为滤波组件；D4为二次电源模块；D5为任务管理计算机；D6为升压模块；D7为伺服接口板；D8为伺服驱动板。 βi 0.115 30 0.128 80 0.115 90 0.130 40 0.139 30 0.119 50 0.126 80 0.124 10 Iri 0.126 39 0.124 46 0.126 30 0.124 23 0.122 96 0.125 79 0.124 74 0.125 13 Iai 6 2 5 2 2 5 3 4 Ii 0.758 33 0.248 92 0.631 51 0.248 46 0.245 92 0.628 94 0.374 22 0.500 52
Table 4. Reliability allocation results of primary functional units of electro-optical system
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一级功能 单元 技术 水平 复杂度 工作 时间/h 环境 条件 重要度修 正因子 各单元 评分结果 各单元 评分系数 分配给各单元的 λ/（×10−6 h） 平均故障 间隔时间TMBF/h 电子舱环控单元 2 2 8 10 0.605 64 193.804 8 0.038 4 96.082 9 10 407.68 综合处理单元 6 8 10 10 0.298 23 1 431.504 0 0.283 9 709.698 8 1 409.05 组合导航单元 3 3 10 10 0.400 16 360.144 0 0.071 4 178.549 1 5 600.70 电气连接组件 2 2 10 10 0.198 76 79.504 0 0.015 8 39.415 8 25 370.53 可见光成像组件 5 6 10 8 0.298 95 717.480 0 0.142 3 355.706 1 2 811.31 红外成像组件 6 7 9 8 0.298 35 902.210 4 0.178 9 447.290 1 2 235.69 传感器控制单元 4 4 10 6 0.403 32 387.187 2 0.076 8 191.956 4 5 209.52 快调反射镜组件 4 4 10 6 0.299 13 287.164 8 0.056 9 142.368 1 7 024.05 陀螺稳定平台 3 6 10 10 0.299 10 538.380 0 0.106 8 266.913 4 3 746.53 光学舱环控单元 2 3 8 6 0.504 40 145.267 2 0.028 8 72.019 3 13 885.16 光电系统 5 042.646 4 1.000 0 2 500 400
Table 5. Reliability allocation results of secondary functional units of gyro stabilized platform
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二级功能 单元 技术 水平 复杂度 工作 时间/h 环境 条件 重要度修 正因子 各单元 评分结果 各单元 评分系数 分配给各单元的 λ/（×10−6 h） 平均故障 间隔时间TMBF/h 陀螺组件 4 6 10 8 0.594 00 1 140.480 0 0.286 4 76.455 6 13 079.48 内环电机组件 3 3 10 8 0.794 32 571.910 4 0.143 6 38.339 8 26 082.57 内环旋变 3 3 10 8 0.805 20 579.744 0 0.145 6 38.864 9 25 730.13 外环电机 3 4 10 10 0.805 72 966.864 0 0.242 8 64.816 7 15 428.12 外环旋变 3 3 10 10 0.802 80 722.520 0 0.181 5 48.436 4 20 645.64 陀螺稳定平台 3 981.518 4 1.000 0 266.913 4 3 746.53
Table 6. Reliability allocation results of secondary functional units of integrated processing unit
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二级功能 单元 技术 水平 复杂度 工作 时间/h 环境 条件 重要度修 正因子 各单元 评分结果 各单元 评分系数 分配给各单元的 λ/（×10−6 h） 平均故障 间隔时间TMBF/h 健康管理板 2 2 10 10 0.758 33 303.331 2 0.092 9 65.908 3 15 172.60 视频处理板 3 8 10 10 0.248 92 597.403 2 0.182 9 129.804 7 7 703.88 滤波组件 2 2 10 10 0.631 51 252.604 0 0.077 3 54.886 2 18 219.52 二次电源模块 3 7 10 10 0.248 46 521.766 0 0.159 7 113.370 1 8 820.67 光电管理计算机 3 8 10 10 0.245 92 590.203 2 0.180 7 128.240 3 7 797.86 升压模块 2 2 10 10 0.628 94 251.576 0 0.077 0 54.662 8 18 293.97 伺服接口板 3 4 10 10 0.374 22 449.067 6 0.137 5 97.574 1 10 248.62 伺服驱动板 2 3 10 10 0.500 52 300.312 0 0.091 9 65.252 3 15 325.14 综合处理单元 3 266.263 2 1.000 0 709.698 8 1409.05
Table 7. Reliability prediction of secondary functional units of integrated processing unit
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一级功能 单元 二级功能 单元 失效率 λ/（×10−6 h） 平均故障间隔 时间TMBF/h 综合处理单元 健康管理板 30 33 333.33 视频处理板 110 9 090.91 滤波组件 30 33 333.33 二次电源模块 90 11 111.11 光电管理计算机 120 8 333.33 升压模块 30 33 333.33 伺服接口板 80 12 500.00 伺服驱动板 45 22 222.22 总计 535 1 869.16
Table 8. Reliability prediction of secondary functional units of gyro stabilized platform
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一级功能 单元 二级功能 单元 失效率 λ/（×10−6 h） 平均故障间隔 时间TMBF/h 陀螺稳定平台 陀螺组件 60 16 666.67 内环电机组件 30 33 333.33 内环旋变 30 33 333.33 外环电机 50 20 000.00 外环旋变 40 25 000.00 总计 210 4 761.90
Table 9. Reliability prediction of primary functional units
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系统名称 二级功能单元 失效率 λ/（×10−6 h） 平均故障间隔 时间TMBF/h 复杂光电系统 电子舱环控单元 50 20 000.00 综合处理单元 535 1 869.16 组合导航单元 90 11 111.11 电气连接组件 30 33 333.33 可见光成像组件 310 3 225.81 红外成像组件 380 2 631.58 传感器控制单元 130 7 692.31 快调反射镜组件 80 12 500.00 陀螺稳定平台 210 4 761.90 光学舱环控单元 40 25 000.00 总计 1 855 539.08
Table 10. Results comparison of two allocation methods (primary functional units)
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一级功能 单元 传统评分 法下平均 故障间隔 时间TMBF/h 引入重要度 修正因子法 下平均故障 间隔时间 TMBF/h 可靠性 预计值 电子舱环控单元 19 815.00 10 407.68 20 000.00 综合处理单元 1 321.00 1 409.05 1 869.16 组合导航单元 7 045.33 5 600.70 11 111.11 电气连接组件 15 852.00 25 370.53 33 333.33 可见光成像组件 2 642.00 2 811.31 3 225.81 红外成像组件 2 096.83 2 235.69 2 631.58 传感器控制单元 6 605.00 5 209.52 7 692.31 快调反射镜组件 6 605.00 7 024.05 12 500.00 陀螺稳定平台 3 522.67 3 746.53 4 761.90 光学舱环控单元 22 016.67 13 885.16 25 000.00
Table 11. Results comparison of two allocation methods (gyro stabilized platform)
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二级功能 单元 传统评分 法下平均 故障间隔 时间TMBF/h 引入重要度 修正因子法 下平均故障 间隔时间 TMBF/h 可靠性 预计值 陀螺组件 10 017.58 13 079.48 16 666.67 内环电机组件 26 713.56 26 082.57 33 333.33 内环旋变 26 713.56 25 730.13 33 333.33 外环电机 16 028.13 15 428.12 20 000.00 外环旋变 21 370.84 20 645.64 25 000.00
Table 12. Results comparison of two allocation methods (integrated processing unit)
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二级功能 单元 传统评分 法下平均 故障间隔 时间TMBF/h 引入重要度 修正因子法 下平均故障 间隔时间 TMBF/h 可靠性 预计值 健康管理板 32694.75 15172.60 33333.33 视频处理板 5449.13 7703.88 9090.91 滤波组件 32694.75 18219.52 33333.33 二次电源模块 6227.57 8820.67 11111.11 光电管理计算机 5449.13 7797.86 8333.33 升压模块 32694.75 18293.97 33333.33 伺服接口板 10898.25 10248.62 12500.00 伺服驱动板 21796.50 15325.14 22222.22
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Fei NING, Fengzhu ZHENG, Huilin WANG, Yun BIAN, Le WANG, Guan WANG. Research on reliability allocation of complex electro-optical systems by introducing importance correction factors[J]. Journal of Applied Optics, 2024, 45(3): 590
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Category: Research Articles
Received: Jun. 21, 2023
Accepted: --
Published Online: Jun. 2, 2024
The Author Email: NING Fei (ningfei_001@163.com)
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