品质知识-质量管理与可靠性(ppt 77页)

第十章 可靠性 设计与分析 1、 了解可靠性的基础知识 2、熟悉可靠性特量 3、掌握可靠性设计手法 本本 章章 重重 点点 本本 章章 内内 容容 可靠性基础 可靠性特征量 可靠性设计 可靠性管理 一、可靠性的发展 可靠性设计与分析 1.可靠性基础 始于 20世纪 30-40年代 ,当时飞机、舰艇等武器装备，常因电子设 备发生故障失去了应有的战斗能力，而贻 误战机。人们开始注意 这些 “ 意外 ” 事故并研究其发生的规律，这就是可靠性问题的提出 。 可靠性发展的标志 1952年美国国防部成立电子设备可靠性咨询组。 1957年发表了 军 用电子设备可靠性 报告。 可信性工程 发展为包括 维修性工程、测试性工程、保障性工程 在内的可信性工程。 二、可靠性的定义 （一）狭义定义 产品在 规定的条件下 和 规定的时间 内完成 规定功能 的 能力。 （二）广义可靠性 产品在规定条件下，在整个寿命周期内完成规定功能 的可能性。 a.故障（失效）的定义 故障：产品或产品的一部分 不能或将不能完成预定功能 的事件或状态。 失效：产品终止规定功能。 对可修复产品而言 对不可修复产品而言 例：投影仪与灯泡 故障的表现形式称为故障（失效）模式。例：投影仪不出影象。 引起故障的原因称为故障（失效）机理。 例： 1、灯泡故障； 2、电源变压器故障； 3、主电路板故障等 故障通常是产品失效后的状态，但也可能失效前就存在。 b.故障模式、故障机理的定义 1.可靠性基础 1、按出现故障的规律分：偶然故障和耗损故障 2、按故障的结果分：致命性故障和非致命性故障 3、按故障的统计特性分：独立故障和从属故障 偶然故障：由于偶然因素引起的故障。 偶然故障是随机的，无法 控制，只能通过概率统计方法来预测。 耗损故障：是由于产品的规定性能随时间增加而逐渐衰退引起的。 耗损故障可以统计监测，可以通过预防维修，延长使用寿命。 c.故障的分类依据： d.不同故障的基本概念 注意：浴盆曲线揭示了产品的早期、偶然以及耗损故障期。其中早期故 障指由于设计和制造过程（人为）的缺陷引起的故障，可以通过设计与 过程质量改进加以消除，通常不作为出现故障的规律来划分。 1.可靠性基础 致命性故障：完全丧失完成规定功能的能力，并可能造成人或物的 重大损失。 非致命性故障：不影响任务的完成，但会导致非计划的维修。 独立故障：由产品本身原因引起而又不能成为引起其它器件故障原 因的故障。 从属故障：其它产品故障引起的故障。 在评价产品可靠性时只统计独立故障。 d.评价可靠性的故障统计原则 习题 :关于故障（失效），以下理解错误的是（ ） A.故障指产品或产品的一部分不能完成规定功能的事件或状态 B.失效是指产品终止或丧失完成规定功能的能力 C.故障在产品失效后才表现出来 D.故障也可能在失效前就存在 A.C a.维修性定义 维修性的定义：产品在规定的条件下和规定时间内，按规定的程序 和方法，保持和恢复执行规定状态的能力。 维修含义包括维护和修理两个方面： 1）维护：也称预防性维修，是 根据产品功能随时间的衰减特性以及对已掌握的故障规律采取的预防性 措施，以延长产品寿命的过程。 2）修理是产品发生故障后，使其尽可能 恢复故障前的状态。 维修性概念不能等同于维修活动，前者是在产品设计中赋予产品可 接受维修并便于维修的能力，是产品本身所具备的固有属性。后者是针 对可维修产品具备的维修特性必要时所采取的活动。 三、维修性 1.可靠性基础 b.维修性的性质 维修性是产品质量的一种特性 ,即由产品设计赋予其维修简便、迅速和经 济的 固有特性。 产品可靠性与维修性密切相关，都是产品的 重要设计特性。 在 产品的论 证阶段 就应对可靠性和维修性提出要求，并通过设计、分析、试验、评定等 活动将要求落实到产品的设计中，使要求在产品生产、使用和维护阶段的全 寿命过程得到充分体现。 习题：以下说法错误是（ ） A.维修性是产品的固有特性 B.维修性是可以使产品达到使用前状态的特性 C.产品的维修性就是指产品出现故障后进行维修 D.产品的维修性与可靠性密切相关，都是产品重要的设计特性 B.C 1.可靠性基础 （一）可靠度 假定产品规定的时间为 t，随机变量 X的分布函数为： F(t)=PXt,t0 F(t)是产品失效的概率函数，称为故障分布函数，也称故障 概率。 产品在规定时间 t内不发生故障的概率为： PX t=1-F(t)=F (t) 通常称其为无故障概率，或称可靠度函数，简称可靠度，记 为 R(t)，即 R(t)=1-F(t)= (t) 可靠度和故障分布函数之和恒等于 1 R(t) F(t) 1 可靠性设计与分析 2.可靠性特征量一、可靠性的概率度量 （一）可靠度 可靠度 R(t)与故障分布函数 F(t)具有以下性质： 1、 R(0)=1, F(0) 0，这表示产品在开始时处于良好的状态； 2、 R(t)是非负的递减函数， F(t) 是非负的递增函数，说明随着时间的 增加产品发生故障或失效的可能性增大，可靠度变小； 3、 R() 0， F() 1这表示只要时间充分长，产品终究都会失效； 4、 0R(t)1， 0F(t)1,即可靠度和 故障分布函数之值介于 0和 1之间。 可靠度 R(t)、故障分布函数 F(t)与时间 t的关系 F(t) t F(t) R(t) 0 图 F(t)、 R(t)与 t的关系 2.可靠性特征量 （二）故障分布密度函数 时刻 t后单位时间发生故障的概率，并称其为故障 分布密度函数 如果已知故障数据，且产品数 N相当大，则可求 出每个时间间隔 t内的故障数 r(t)，从而得到平 均经验故障密度 2.可靠性特征量 （三） f(t)、 R(t)及 F(t)之间的关系 R(t)F(t) f(t) 0 t f(t) 图 f(t)与 R(t)、 F(t)的关系 2.可靠性特征量 （一）失效率函数 失效率是产品正常工作 t时刻后，单位时间失效的概率 失效率通常的单位是： “ 10-3/h” 、 “ 10-5/h” 。 例 假设产品寿命服从指数分布，试求其失效率。 解 产品寿命的分布函数为 其可靠度函数为 由式，其失效率为 寿命为指数分布的产品其 失效率与时间无关 ，说明 指数分布具有 无记忆性 ， 或称为 无后效性 。 二、失效率 2.可靠性特征量 （二）失效率函数与可靠度的关系 因为 所以 于是有 2.可靠性特征量 （三）失效率函数曲线 耗损失效期偶然失效期 使用寿命 早期失效期 规定的失效率 时间 t (t) 图 失效率曲线 2.可靠性特征量 产品典型的故障率曲线 (t) 使用寿命 规定的 故障率 维护后故 障率下降 偶然故障期 t耗损故障期早 期 故障期 A B 1、早期故障降至最低，产品耗损期到来之前 ，是产品的主要使用期。 2、故障率基本平稳，可近似看作一个常数。 3、由偶然因素引起的。 4、可以通过统计方法来预测。 1、产品使用很 长时间以后。 2、故障迅速上 升，直至极度。 3、主要由老化 ，废劳、磨损、 腐蚀引起。 4、可通过试验 数据分析确定耗 损起始点，并通 过预防维修延长 产品的寿命。 产品的使用寿命与产品规定条件 和规定的可接受故障有关。 规定的允许故障率越高，产品使 用寿命越长，反之寿命越短。 1、产品使用初期，故障容易暴露出来。 2、故障率较高，且呈迅速下降趋势。 3、 由设计和制造缺陷引起 。如设计不当、 材料缺陷、加工缺陷、安装调整不当等。 4、可以通过加强质量管理及采取环境应力 筛选加以减少。 高质量电子产品其故障率曲线在其寿命 内基本是一条平稳的直线。 质量低劣产品要么存在大量早期故障要 么很快进入耗损故障阶段。 （四）失效率的基本形式 失效率类型 特 性 维修效果 （ 1） 递减型 多见于合格品和次品混 在一起的产品。在最初的 使用时期，许多电子元件 的失效率多属于此类型 不进行预防维修，因随时间 增加而变化，故筛选很有效 （ 2） 恒定型 由于各种失效原因或承 受应力的随机发生。多见 于比较复杂产品的最佳状 态 预防维修不起作用 （ 3） 递增型 由于内在的磨损、老化等 致使寿命终止，失效集中 发生。多见于材料的机械 磨损或腐蚀等 在失效集中发生前进行替换 是有效的 2.可靠性特征量 （一）平均寿命 “ 平均寿命 ” 是产品寿命的平均值，或寿命的数学期望（ 通常记为 E(t)）， 是产品从投入运行到发生失效的平均无 故障工作时间。 对于不可修复产品，产品的平均寿命是指产品失效前正常 运行时间的平均值，也称为产品失效前的平均时间，记为 MTTF（ Mean time to failure）。 对于可修复产品，产品的平均寿命是指产品两次故障间隔 的平均时间，也称产品平均失效间隔，记为 MTBF（ Mean time between failure）。 对于 N较大，可用分组处理，平均寿命 数据愈多，分组愈多，平均寿命 三、寿命 2.可靠性特征量 1.可靠寿命 可靠度是时间的函数，若已知可靠度函数 R(t)的表达式 ，则当给定一个可靠度 r，即可通过解方程 R(tr)=r 求出与之对应的工作时间称为产品的 可靠寿命。 只要给定产品的使用时间 t 0）， r0（ t）， 是威布尔分布的三个参数。 m是三参数中最重要的参数，它决定威布尔分布曲线的形 状，故称为 形状参数 。 图 r0=0,=1时不同 m的威布尔分布的 fw(t)、 R(t)及 (t)曲线 fW(t) R(t) (t) 习题：某产品使用了 1810h，其间发生三次故障，第一次维修时间 为 3h，第二次为 8h，第三次为 2h，则： 04 年考题 1、产品平均修复时间为（ ） A.4.33h B.4.75h C.4.00h D.5.50h 2、产品平均故障间隔时间（ ） A.600h B.603.3h C.595h D.599h 3、假定产品故障服从指数分布，则故障率（ ） A.1/600h B.1/603.3h C.1/595h D.1/599h 4、若已知使用寿命是平均寿命的 2倍，则可靠度（ ） A. e B. e-1 C. e-2 D. e2 A D D C 案例计算 其他案例计算：（ P378) 第一 可靠性设计概述 一、影响产品可靠性的因素及其比率分配 二、系统可靠性设计方法 三、产品可靠性设计一般程序 四、现代可靠性设计的主要体现 可靠性设计与分析 3.可靠性设计 一、影响产品可靠性的因素及其比率分配 内在可靠性 使用可靠性 产品可靠性 设计技术 40% 零部件、原材料 30% 制造技术 10% 使用、操作 维修等 20% 3.可靠性设计 二、系统可靠性设计的方法 可靠性预测：按照已知零部件或各单元的可靠性数据 , 计算系统的可靠性指标，以得到比较满意的系统设计方 案。 可靠性分配：按照已给定的系统可靠性指标，对组成系 统的单元进行可靠性分配。并在多种设计方案中比较、 选优。 三、可靠性设计的一般程序 确定产品可靠性是指： 收集零部件、元器件的失效数据，考虑环境及负荷，确定失效率； 确定产品的寿命剖面、任务剖面及使用环境； 根据零部件、元器件、组件之间的功能关系，建立可靠性模型； 进行产品可靠性指标初次分配和预测； 根据给出的失效率指标，选择零部件、元器件的类型，以及额定值和降 额应力比，确定产品的环境； 根据初选的零部件、元器件，以及所选的模型，用较精确的方法预测可 靠性，并重新进行可靠性分配； 进行故障模式、影响及危害度分析（ FMECA） 或故障树分析（ FTA）； 改进设计； 进行电磁兼容设计、热设计、降额、耐环境、安全性、容差、加固、人 - 机系统和维修设计等。 四、现在可靠性设计的主要体现 更严格的简化及降额设计 。 采用计算机辅助可靠性设计。 非电子设备的可靠性设计研究取得了相当大的发展。 软件可靠性已成为一个新的可靠性分支，并得到迅速 发展 。 为尽早发现并剔除引起早期失效的薄弱元器件及工艺 缺陷，采用组合环境应力试验和加强环境应力筛选试 验。 进行可靠性增长试验，即预先进行的鉴定试验 。 串联系统的可靠性框图 串联系统的可靠度 Rs(t)： 假设 n单元的可靠度为 Rn(t),则 串联系统的可靠度 串联系统的平均无故障工作时间（ MTTFs）： 一、串联系统 单元 1 单元 2 单元 n 第二 系统可靠性模型 例 一个电子放大器由 152个独立元件串联组成，各元件均服从指 数分布，其失效率如表 13.2.2所示。试求放大器正常工作 100小 时的可靠度及平均无故障工作时间。 解 =50 .6+100.8+150.4+300.2+400.5+520.1 =0.0048/小时 ， 失效个数 5 10 15 30 40 52 失效率 10-4/小 时 0.6 0.8 0.4 0.2 0.5 0.1 例 串联系统由 n个可靠性 Ri相等的单元构成，试求 n=1,5,10,15,20,25,30,35,40,45时， Ri为 1,0.99,0.98,0.97,0.96,0.95的 系统可靠度。 解 因为 ，计算与不同 n相应的系统可靠度 ,结 果如表。 n 1.000 0.990 0.980 0.970 0.960 0.950 1 1.000 0.990 0.980 0.970 0.960 0.950 5 1.000 0.951 0.904 0.859 0.815 0.774 10 1.000 0.904 0.817 0.737 0.665 0.599 15 1.000 0.860 0.739 0.633 0.542 0.463 20 1.000 0.818 0.668 0.544 0.442 0.358 25 1.000 0.778 0.603 0.467 0.360 0.277 30 1.000 0.740 0.545 0.401 0.294 0.215 35 1.000 0.703 0.493 0.344 0.240 0.166 40 1.000 0.669 0.446 0.296 0.195 0.129 45 1.000 0.636 0.403 0.254 0.159 0.099 Ri 图 13-2-3 Ri关系曲线 R=1 R=0.99 R=0.98 R=0.97 R=0.96 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 R=0.95 二、并联系统 并联系统可靠性框图 并联系统可靠度 系统的平均寿命 单元 1 单元 2 单元 n 例 若系统由 n个寿命服从指数分布、失效率相同的单元并联组成 ，试求 n=1,3,5,8,10时，失效率 =0.01,0.05,0.1,0.2,0.3,0.5,0.6,0.8 时系统的可靠度 R，平均无故障时间。 解 因本题系统各单元的失效率相同，且寿命服从指数分布， 由 计算不同单元数 n的可靠度，结果如下表。对应不同失 效率 、单元个数 n与系统可靠度 R的关系如图所示。 n 1 3 5 8 10 0.01 0.990050 0.999999 1.000000 1.000000 1.000000 0.05 0.951229 0.999884 1.000000 1.000000 1.000000 0.10 0.904837 0.999138 0.999992 1.000000 1.000000 0.20 0.818731 0.994044 0.999804 0.999999 1.000000 0.40 0.670320 0.964167 0.996105 0.999860 0.999985 0.50 0.606531 0.939084 0.990569 0.999426 0.999911 0.60 0.548812 0.908151 0.981302 0.998283 0.999650 0.80 0.449329 0.833015 0.949364 0.991545 0.997436 表 不同失效率 和 n的可靠度计算值 0.8 =0.6 =0.2 =0.1 =0.01 图 由公式 计算 n=1,2,5,8,10时，系统平均无故障时间，结果如表 13.2.4所 示。因为单元平均无故障工作时间 MTTF=1/，系统平均无 故障工作时间与单元平均无故障工作时间之间的关系，可 表为： 计算结果及关系曲线分 别如表和图所示。 n 1/ 1 3 5 8 10 500 500.00 916.67 1141.67 1358.93 1464.48 1000 1000.00 1833.33 2283.33 2717.86 2928.97 1500 1500.00 2750.00 3425.00 4076.79 4393.45 2000 2000.00 3666.67 4566.67 5435.71 5857.94 2500 2500.00 4583.33 5708.33 6794.64 7322.42 3000 3000.00 5500.00 6850.00 8153.57 8786.90 表 图 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 500 1000 1500 2000 2500 3000 n=1 n=3 n =5 n=8 n=10 例 研究两个等可靠度的独立单元组成的并联系统的可靠度。 解 设单元等可靠度为 因此，两个等可靠度单 元组成的并联系统的可靠度为 ： 所以系统的故障率为： 从而 有 并联系统的失效率随时 间而变化，当时间很长 时可视为常数。 一、 可靠性预测的目的 1.为设计决策提供科学合理的依据。 2.根据预测结果，编制可靠性关键件清单，为生产过 程质量控制提供依据； 3.为可靠性试验方案设计提供依据； 4.为产品系统的可靠性指标分配提供依据和顺序； 5.对产品使用、维护提供信息等。 第三 可靠性预测 二、可靠性预测的程序 确定质量目标。 拟定使用模型。 建立产品结构。 推导数学模型。 确定单元功能。 确定环境系数。 确定系统应力。 假定失效分布。 计算单元的工作失效率和贮存失效率。 计算产品可靠性。 （一）元器件计数法 失效率数学模型 其中： s为系统（设备）总失效率； Gi为第 i个元 器件的通用失效率， Qi为第 i个元器件的质量系 数； Ni为第 i个元器件的质量数量； n为不同元器 件的种类数目。 适用范围 适用于 电子类产品的方案论证及初步设计阶段 。 在产品的原理图基本形成，元器件清单初步确定 的情况下应用。 三、可靠性预测的一般方法 例 某雷达的元器件数量、质量系数、失效率如表 13.3.1所示，求其 MTBF 及工作 500小时的可靠度。 元器件类型 数量 通用失效率 Gi（ 10 6/h） 质量系数 Qi 总失效率 s（ 10 6/h） 单片双极电路 20 0.85 1 17 硅 NPN晶体管 120 1.10 0.4 52.8 通用硅二极管 340 0.27 1 91.8 碳膜电阻 420 0.12 0.6 30.24 线绕电位器 80 1.84 0.5 73.6 云母电容 170 0.09 1 15.3 电感器 60 0.29 0.7 12.18 连接器 60 0.20 0.8 9.6 开关 4 1.48 1 5.92 总 和 308.44 解 计算系统平均故障间隔时间（ TBF） （小时） 工作 500小时的可靠度为 R(500)= e-500/3242 = e-0.1542= 0.857 （二）应力分析法 失效率数学模型 其中 b是基本失效率； i是各种系数，如 是质量系数 、 E是环境系数等。 适用范围 应力强度模型认为产品所受的应力大于其允许的强 度就会失效。因此，采用应力分析法需要知道元器件 所受的应力，如温度、电压、振动等，这决定了应力 分析法只能用于 详细设计阶段 。 例 某设备用的金属膜电阻器，额定温度为 0 ，额定功率 0.2W，阻值为 20k，使用于一般地面环境 GFI，电阻器的 工作温度为 50 ，工作时电阻的耗散功率为 0.1W，求该 电阻的工作失效率 p。 解 查 GJB/Z299B-98 手册 ， 计算应力比（降额系数） S工作功率 /额定功率 0.1/0.25 0.4 T=50 ， S=0.4，查 GJB/Z299B-98 手册 表 5.1.4.2-5，得基 本失效率 b 0.009(10-6/h)； 阻值为 20k，查 GJB/Z299B-98 手册 表 5.1.4.2-3，得 R =1 查 GJB/Z299B-98 手册 表 5.1.4.2-2，得 =1； 计算该电阻的工作是效率 b （三）相似产品法 预测的基本公式 其中 TBFS是系统的 MTBF(h)； TBFi是第 i分系统的 MTBF(h) 适用范围 相似产品法是根据以前研制和生产功能相似的产品时，所获得的 失效率数据和特定的经验，估计新设计产品的可靠性参数。在机 械、电子、机电类具有相似可靠性数据的 新产品方案论证、初步 设计阶段 ，可用相似产品法进行可靠性预计 相似产品法的一般步骤 (1)确定与新设计产品在类型、使用条件及可靠性特征最相似的 现有产品； (2)对相似产品在使用期间所有数据进行可靠性分析； (3)根据相似产品的可靠性，作适当修正，作出新产品所具有的 可靠性水平。 或 一、可靠性分配的基本概念 可靠性分配的实质 系统可靠性分配方法，实质上是数学规划方法，特别是动态规划 的方法。它是一个最优化问题，可分为三类： （ 1）以可靠性指标为约束条件，以成本低、重量轻、体积小为目 标； （ 2）在限定研制周期内，实现成本低且可靠性尽可能高 ; （ 3）用尽可能低成本得到尽可能高的可靠性。 可靠性分配的原则 关键性部件分配较高的可靠度； 现有技术水平能达到所需的可靠性； 恶劣环境条件下工作的分系统与部件，应分配较高的可靠性指标 ; 对难于修理的单元分配较高的可靠度； 对新研制采用新材料、新工艺，技术上不太成熟的产品，可靠性 指标分配应相对较低； 复杂的分系统和部件，可分配较低的可靠性指标。 第四 可靠性分配 二、可靠性分配的一般方法 1. 等同分配法 对全部子系统给予相等可靠度 ；分配简单，但是没有考虑和 根据各单元现有可靠度水平、重要度及工艺水平等的不同而 分配不同的可靠度值 2.代数（ AGREE） 分配法 根据每个单元的重要程度、复杂程度以及工作时间进行可靠 性指标的分配 3.加权因子分配法 根据系统单元的重要性、复杂性因素，以及环境因素、标准 化因素、维修性因素和质量因素，加权处理。 4.拉格朗日乘数法 拉格朗日乘数法即条件极值法，是拉氏乘数法在可靠性分配 中的应用 。类似以系统可靠度、体积、复杂程度为约束条件 的可靠性分配问题，也可采用拉格朗日乘数法 （一）基本概念 1.故障模式 所谓故障模式是指元器件或产品能被观察到的故障现象， FMEA和 FMECA均需从产品的故障（失效）模式分析中，寻找发生故障的 机理与诱因，藉此为排除故障制定相应的对策。 常 见 故障模式一 览 表 序号 故障模式 序号 故障模式 序号 故障模式 序号 故障模式 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 结构破损 机械卡死 振动 不能保证指定 位置 不能开 不能关 误开 误关 内漏 11 12 13 14 15 16 17 18 19 外漏 超出允差上限 超出允差下限 意外运行 间歇性工作 漂移性工作 流动不畅 错误指示 错误动作 19 20 21 22 23 24 25 26 27 不能关机 不能开机 不能切换 提前运行 滞后运行 输入量过大 输入量过小 输出量过大 输出量过小 29 30 31 32 33 34 无输入 无输出 电短路 电开路 电泄漏 其他 20 21 22 23 24 25 26 27 28 第五 可靠性分析 一、 FMEA和 FMECA （一）基本概念 2.故障影响和危害度 危害度等级（严酷度）是指某种故障模式影响的严酷程度 失效效应危害度等级（严酷度）一览表 危害度等级 危 害 状 态 I （ 灾难性） 可能成为主要系统丧失功能，从而导致系统或其环境重大损坏的潜 在原因或造成人身伤亡潜在原因的任何事件 II （ 致命性） 可能成为主要系统丧失功能，从而导致该系统或其环境的重大损坏 的潜在原因，而又几乎不危及人身安全的任何事件 III （ 临界） 能造成系统功能、性能的退化而对系统或人员的生命或肢体没有可 感觉的损伤的任何事件 IV （ 轻度） 可能成为系统功能、性能退化的原因而对系统或其环境几乎无损坏 ，对人身安全无损害的任何事件 （二） FMEA和 FMECA的分析步骤 (1)弄清与系统有关的全部情况 (2)拟 定功能和可靠性框 图 以及其他 图 表或数学模型， 并作文字 说 明 确定分析的基本原则和用于完成分析的相应文件 找出失效模式、原因和效 应 以及它 们 之 间 相 对 的重要 性和 顺 序 找出失效的 检测 、隔离措施和方法 找出 设计 和工作中的 预 防措施，以防止 发 生特 别 不希 望 发 生的事件 确定事件的危害度 (FMEA) 估计失效概率 (适用 FMECA) 对考虑的多重失效的特定组合进行调查 (选作 ) 分析报告 (即提出建议 ) （三）危害性分析 危害性分析的目的 （ 1）尽量消除危害度高的故障模式 （ 2）当无法消除危害度高的故障模式时，要尽量从设计、制 造、使用 （ 3）和维护等方面去减少其发生的概率 （ 4）根据元器件、零部件或产品不同的危害度，相应提出不同 的质量要求 （ 5）根据元部件或产品不同的危害度，相应地对元部件或产品 有关部位增设保护、监测或报警装置 常用方法 （ 1）危害度矩阵估计法 （ 2）解析式估计法 （四） FMEA及 FMECA的分析方法 1.表格分析法 2.矩阵分析法（本书不详细介绍） 1.表格分析法 表格法是利用表格列出各单元故障模式，再通过故障模 式分析找出由此产生的后果 具体步骤： (1)绘制分级功能框图 (2)对分级功能图中的每一个方框，自下而上逐级进行 FMECA分析 ，指出被分析方框对高一级的隶属等级产的影响 (3)确定被分析单元的故障模式频数比 aij (4)计算单元危害度 Cij (5)计算产品危害度 (6)编制单元故障影响分析一览表及相应的故障模式及危害度表 详见 MT-57引信的 FMECA工作 （一）基本术语和符号 1.事件 故障或不正常状态称为 故障事件 而完好或正常状态则称为 成功事件 底事件 是故障树分析中仅导致其它事件的原因事件 结果事件 是故障树分析中由其它事件或事件组合所导致的事件 特殊事件 是指在故障分析中需要用特殊符号表明其特殊性或引起 注意的事件 底事件 底事件以外的事件 未探明事件 开关事件 条件事件 图 13-5-6 各种事件符号 二、故障树分析 (FTA) （一）基本术语和符号 2.逻辑门 （ 1） 与门 表示仅当在所有输入事件发生时，输出时间才发生。 （ 2） 或门 表示至少有一个输入事件发生时，输出时间就发生。其符 号见表 13.5.6。 （ 3） 非门 表示输出事件是输入事件的对立面。 （ 4） 特殊门 有： 顺序与门， 表示仅当输入事件按规定的顺序发生 时，输出事件才发生。 表决门 表示 n个输入事件中有 r个或 r个以上 事件发生时，输出事件才发生。 异或门 表示或门中输入事件互斥 ，即当单个输入事件发生其它事件都不发生时，输出事件才发生。 禁门 表示仅当禁门打开的条件事件发生时，输入事件的发生导致 输出事件的发生。 顺序条件 与门 或门 异或门 顺序与门 表决门 禁门打开条件 禁门 （一）基本术语和符号 3.转移符号 转移符号是为使图形简明和避免重复而设置，有： 相同转移符号 ，用以指明子树的位置，说明在此位置上的子树与另一子树完全相 同。 (a)为转向符号；（ b）为转此符号。 相似转向符号，指明相似子树的位置。 (c)为相似转向符号；（ d ）为相似转此符号。 (a) (b) (c) (d) 图 13-5-8 相同、相似转移符号 （二） 建造故障树 就方法论而言，建树方法有演绎法、判定表法和合成 法等。从具体的方法来看可分为人工建树和自动建树 （或计算机辅助建树）两类。 人工建树采用演绎法，先选定系统故障的一个判据作 为分析目标（顶事件），然后找出直接导致顶事件发 生的各种可能因素或因素组合，包括功能故障、部件 不良、程序错误、人为失误及环境影响等。 再进一步 分析个因素故障的原因，如此由上而下循序逐级进行 ，直至找出各基本事件，就得到一棵故障树。 （三）故障树的简化 简化故障树应遵循以下规则： 规则 1：根据逻辑门等效变换规则将原故障树变换成规范故障树 只含与门、或门、非门及结果事件和底事件的故障树。 规则 2：除去明显的逻辑多余事件，即将不经过逻辑门直接相连 的一串事件只保留最下面的一个事件。 规则 3：除去明显的逻辑多余门。 规则 4：利用转移符号，使每一棵故障树和子树的层次不至于太 多，以便阅图着看图。 一、简化设计 简化设计可提高产品固有可靠性。 一个由 k个单元串联组成的产品，若单元可靠度为 Ri，则产品可靠度 Rs及不可靠度 Fs分别为： 产品愈 复杂 ，组成的 单元 愈多 ，产品的可 靠度 Rs就愈小 第六 可靠性设计的常用技术 二、降额设计 降额设计是使元器件或产品在工作时承受的工作 应力适当低于额定值，达到降低元器件或产品的 基本失效率，提高使用可靠性的目的。 三、冗余设计 在可靠性较低的元器件或部件（分系统）两端，附加一 个或几个相同的元器件或部件，保证产品仅当附加的元 器件或部件全部失效时，产品才发生故障，这样的系统 成为贮备系统，这种设计方法称为贮备设计，也称冗余 设计。 冗余设计大体上可分为工作贮备设计和非工作贮备设计 。 四、容差与漂移设计 在确定产品的技术性能、可靠性等指标的情况下，合 理选取和确定各元器件、部件、单元等的设计参数的 精度，使设计达到系统或设备的各项指标要求的容差 能力，称为容差设计。 产品的元器件、零部件除有一定的误差范围活分布外 ，参数还会随着环境条件的变化而漂移。 为使产品在整个寿命期间内和规定的环境条件下，处 于正常状态，在设计上采取适应元器件、零部件、单 元参数漂移的措施，即容许设计参数在一定范围漂移 的措施，称为漂移设计。 第四节 可信性管理 大纲要求 1、掌握管理基本原则与可信性管理方法 2、了解故障报告分析及纠正措施系统 3、了解可信性评审作用和方法 一、二、可信性管理的基本原则及管理方法 纲 知识点 掌握可信性管理的 基本原则及管理的 基本方法 a.了解可信性管理的基本概念 b.掌握可信性管理应遵循的基本原则 c.掌握可信性管理的职能、对象和方法 可靠性设计与分析 4.可靠性管理 a.了解可信性管理的基本概念 可信性管理就是从系统的观点出发，通过制定和实施一项科学的 计划，去组织、控制和监督可信性活动的开展，以保证用最少的资源 实现顾客所要求的产品可信性。 其指导思想是 预防故障，尽早发现故障，及时纠正故障，验证纠 正措施有效性和验证可信性指标。 b.掌握可信性管理的基本原则 1、从头做起，从上抓起 2、强调系统工程管理 3、预防为主、早期投入 4、重视加强 FRACAS 5、贯彻实施标准和法规 6、严格技术状态管理 7、坚持一次