郑州航院---可靠性工程课程设计.doc

1、郑州航空工业管理学院课 程 设 计 报 告 届 专业 班级课程名称 可靠性工程课程设计 题 目 基于电池续航寿命的手机通话系统 FTA分析与可靠性增长分配 姓 名 学号 指导教师 职称 二一 五 年 六 月 五 日课 程 设 计 任 务 书一、 设计题目基于电池续航寿命的手机通话系统FTA分析与可靠性增长分配二、设计依据1、智能手机平台总体结构图2、基础数据：除了电池的续航可靠度未知之外，其它各组件的故障率均为0.001/h；FTA分析的时间位置为；通话系统设计可靠度要求R(t)=0.95；手机各部件可靠性增长与投入成本之间的关系为，各部件参数见下表1：表1 各部件可靠性增长与投入成本之间的关

2、系部件名称a部件名称a电池0.94.0应用处理器0.62.0调谐&解调器0.63.0条件接收模块0.93.0存储器0.91.0蓝牙耳机0.91.0蓝牙/WIFI0.82.0LCD模块0.62.0耳机0.91.0扬声器0.92.0音频解码器0.64.0射频&基带处理器模块0.63.0传声器0.91.0摄像头模块0.92.02、电池的续航可靠度根据个人收集的电池续航时间数据进行分析和计算得到；3、可靠性数据分析步骤及要求，FTA分析步骤及要求，可靠性分配模型；4、可靠性数据及FTA分析案例，可靠性分配示例。三、设计内容以智能手机通话系统为分析对象，根据实测数据，识别和检验手机电池续航寿命分布；基于

3、智能手机平台总体结构图，建立手机通话系统故障树，并根据已知和前述分析所得数据对故障树进行定性、定量分析；基于前述相关分析结果，根据通话系统设计可靠度要求，以及应用处理器可靠性增长、电池续航寿命可靠性增长与成本的关系函数，基于最优成本对通话系统的应用处理器和电池进行可靠性增长分配，并计算最优成本值。2015年4月26日 目 录序、课程设计简介1一、课程设计的目的1二、课程设计的内容1三、课程设计的具体要求2四、课程设计进度安排2一、 系统简介31、智能手机系统功能的分析与介绍32、系统部件构成4二、手机电池续航可靠性分析51、收集电池充电间隔时间52、根据收集的数据识别电池续航寿命分布63、对电

4、池续航寿命分布进行检验74、计算电池相关时刻的可靠度8三、手机通话系统的故障树分析91、故障树的建立92、故障树定性分析103、故障树的定量分析10四、通话系统的可靠性增长分配111、建立系统设计可靠性与单元可靠性增长变量之间的关系函数112、建立可靠性增长和成本关系函数123、可靠性增长分配和最优成本结果的计算12五、总结15参 考 文 献16 基于电池续航寿命的手机通话系统FTA分 析与可靠性增长分配学号： 120510115 姓名： 李盼云序、课程设计简介一、课程设计的目的通过这次课程设计，较好地掌握可靠性工程的相关理论与方法，能灵活应用可靠性工程理论知识和方法，达到如下目的：（1）了解

5、和掌握可靠性数据分析、FTA、可靠性分配等可靠性工程理论和方法；（2）培养分析问题和解决问题的实践能力； （3）对可靠性工程理论知识和方法与生产实践的结合有更深入的感性认识。二、课程设计的内容以智能手机通话系统为分析对象，根据实测数据，识别和检验手机电池续航寿命分布；基于智能手机平台总体结构图，建立手机通话系统故障树，并根据已知和前述分析所得数据对故障树进行定性、定量分析；基于前述相关分析结果，根据通话系统设计可靠度要求，以及应用处理器可靠性增长、电池续航寿命可靠性增长与成本的关系函数，基于最优成本对通话系统的应用处理器和电池进行可靠性增长分配，并计算最优成本值。1 三、课程设计的具体要求1.

6、收集手机电池充电间隔期数据（不低于50个数据）；2.根据收集数据识别手机电池续航寿命分布并进行假设检验；3.根据手机平台总体结构对通话故障进行故障树分析，并基于已知和计算数据进行故障树的定性、定量分析；4.根据系统可靠度设计要求及其它已知条件，对应用处理器和电池进行最优成本的可靠性增长分配分析，计算最优分配结果。四、课程设计进度安排1、每人单独1组，独自完成。2、时间和进度安排： 时间为10-11周，共两周； 第13周周日之前交于各自指导教师，由各指导教师安排答辩和评分。2 一、 系统简介1、智能手机系统功能的分析与介绍（1）人性化：可以根据个人需要扩展机器功能。根据个人需要，实时扩展机器内置

7、功能，以及软件升级，智能识别软件兼容性，实现了软件市场同步的人性化功能。（2）功能强大：扩展性能强，第三方软件支持多。（3）运行速度快:随着半导体业的发展，核心处理器（CPU）发展迅速，使智能手机在运行方面越来越极速。（4）具备无线接入互联网的能力：即需要支持GSM网络下的GPRS或者CDMA网络的CDMA1X或3G（WCDMA、CDMA-2000、TD-CDMA）网络，甚至4G（HSPA+、FDD-LTE、TDD-LTE）。（5）具有PDA的功能：包括PIM（个人信息管理）、日程记事、任务安排、多媒体应用、浏览网页。（6）具有开放性的操作系统：拥有独立的核心处理器（CPU）和内存，可以安装更

8、多的应用程序，使智能手机的功能可以得到无限扩展。3 2、系统部件构成智能手机系统部件的构成如下图1-1所示：图1-1 智能手机平台总体结构4 二、手机电池续航可靠性分析1、收集电池充电间隔时间智能手机电池充电间隔时间的数据收集如下表2-1所示：表2-1 电池充电间隔时间 上表中手机充电时刻有时为两个记录数据，代表在该天手机充电次数为2次，故对应的手机电池充电间隔时间也为2个。5 2、根据收集的数据识别电池续航寿命分布将智能手机电池充电间隔时间的数据收集好之后输入Minitab软件，得直方图如下图2-1所示：图2-1 手机电池充电间隔期数的直方图由上图手机电池充电间隔期数的直方图可知手机电池续航

9、寿命近似服从正态分布。 6 3、对电池续航寿命分布进行检验对电池续航寿命分布进行卡方检验，得描述性统计量：此外，由表2-1可知样本中值为：M=（16.28+18）/2=17.41 ；由图2-1可知样本均值为18.07 ；因为正态分布识别一般准则为：样本均值和样本中值大致相同，所以可以大致判定手机电池续航寿命服从正态分布。根据表2-1中的数据，以95%的置信水平建立时间间隔的置信区间：n=64 1-=0.05 s2=63.68 其中，查分布表得：由上可知：电池寿命服从N（18.07,7.980）分布，且其故障概率密度为： 7 4、计算电池相关时刻的可靠度当=2.4292时，利用Matlab软件可

10、得手机电池续航寿命的可靠度如下图2-2所示：图2-2 手机电池续航寿命的可靠度所以，当t=2.4292时，手机电池续航寿命的可靠度为：8 三、手机通话系统的故障树分析1、故障树的建立 手机通话系统的故障直接由手机应用处理器故障引起，由智能手机系统部件的构成图1-1分析可知手机通话系统的故障树如下图3-1所示：图3-1 手机通话系统的故障树 9 2、故障树定性分析 由上图3-1分析可知： T=A1+A2+A3+A4+A5+A6+A7+A8+A9+X10 =X1+B1+X3+X4+B2+B3+X7+X8+X9+X10 =X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8+X9+X10 即系统的最小割集

11、为：X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10。3、故障树的定量分析将最小割集进行不交化处理并简化：T=X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8+X9+X10由实验指导书知其他部件不可靠度为：，由上面的分析计算可知电池的不可靠度为：F(t) =1-R(t)=0.0132,则系统的不可靠度为： 10 四、通话系统的可靠性增长分配1、建立系统设计可靠性与单元可靠性增长变量之间的关系函数 可靠性分配是指在产品系统的工程设计阶段，将规定的系统可靠度总体指标合理分配给各个组成单元，明确各单元的指标要求，从而使得系统总体可靠度指标得到保证的过程。可靠性分配程序： 明确系统可靠性参数指标要求：除电池的续航可靠度之外，其它各组件的故障率均为0.001/h； 分析系统特点：手机应用处理器中任何一个部件故障都会导致应用处理器故障进而导致手机通话系统故障，所以这些部件之间为串联模型关系; 选取分配方法：等分配法（对系统中全部单元分配以相等可靠度的方法）; 进行可靠性分配：n个单