题目：系统可靠性与性能一体化设计方法研究

分析了可靠性与性能一体化设计的工程需求，明确了一体化设计的目标，比照稳健设计概念模型（P-图），建立了一体化设计概念模型（I-图），把一体化设计HALL三维结构与“时间-对象-特性”三维结构相关联，明确了一体化设计的技术范畴。以一体化设计的概念模型和HALL三维结构为基础，通过一体化设计机理和流程研究，形成了以故障模式和变异模式为核心，进行因素辨识、影响分析、设计控制和综合优化的可靠性与性能一体化设计技术框架。在一体化机理模型研究中，分析了基于统计的可靠性设计分析技术的工作机理，针对其“单元特性概率封装、层次关系逻辑简化”的不足，在分析故障模式、变异模式及其耦合关系影响的基础上，提出了“单元特性F&VM建模、层次关系响应表达”的一体化设计工作机理，建立了一体化设计的单元模型和层次模型。在一体化流程模型研究中，比较了基于统计和基于机理的一体化设计方法的异同，提出了可靠性与性能一体化设计的“设计权衡”与“设计优化”两种模式，并建立了它们的技术流程。针对一体化行为建模与仿真评价问题，简述了通过故障模式影响分析（FMEA）和变异模式影响分析（VMEA），对产品故障模式和变异模式进行因素辨识和影响分析的方法；建立了一体化设计的不确定性系统动力学通用模型，阐述了参数不确定性、故障过程不确定性和环境条件不确定性的建模方法；针对复杂系统一体化仿真计算成本大的问题，提出了改进的基于MCMC的自适应重要抽样方法，较好地处理了分类变量（单元故障）对仿真过程的影响，形成了适用于一体化设计的高效仿真评价方法。针对系统级可靠性学科模型的建立问题，分析了故障模式和变异模式之间的耦合传导关系，提出了基于元模型来构建系统可靠性学科模型的技术思路，形成了通过试验设计、一体化仿真、logistic变换、多项式拟合、方差分析和模型检验等步骤，来构建系统性能可靠性响应面模型的方法，并针对舵机案例，进行了应用验证。针对部件级可靠性学科模型的建立问题，阐述了基于失效物理模型的建模思路，在分析失效物理模型不确定性来源的基础上，提出了利用有限试验失效数据与双分布K-S检验方法相结合的模型修正方法，并以PBGA焊点为案例进行了应用验证。针对一体化设计优化问题，在故障模式和变异模式辨识与影响分析的基础上，按照系统构型设计、一体化设计优化和单元强化设计三个环节，通过分析可靠性设计的各种措施的效果、代价以及对约束的满足情况，进行综合决断，形成一体化增量设计与优化过程。提出了一体化设计优化流程，以可靠性学科模型为基础，建立了以可靠性为目标的参数设计优化模型和以可靠性为约束的容差设计优化模型，分析了一体化设计优化算法，针对舵机案例，进行了应用验证。针对一体化多目标不确定性决策问题，提出了考虑置信区间的可靠性与性能一体化随机决策方法。该方法考虑了可靠性属性的统计特性及其对整个决策问题的不确定性影响，建立了备选方案到正、负理想决策方案的随机距离函数，以及备选方案与理想决策方案的随机相对距离函数；通过反映方案优劣的随机相对距离函数的两两比较，来获得方案优势可能度矩阵，依此进行方案排序并确定决策的定量风险。最后，以一体化设计技术框架为指引，以突破的一体化设计关键技术为支撑，按照一体化设计的数据集成、过程集成、工具集成和特性综合的工程应用需求，开展了一体化设计集成平台的总体设计，研究了基于产品数据管理（PDM）进行平台集成的关键技术。