可靠性工学的基础.doc

/ (海量营销管理培训资料下载) 可靠性工学的基础第1章 绪论1-1 可靠性工学的历史可靠性即针对“物”的不容易损坏这一问题，是从古至今存在的并被考虑的问题。人类制作石器，铁器时代以来，为提高可靠性而做出了大量辛苦的劳动。 但是，可靠性用概率这个数学方式来表示是最近的事情，作为美国宇宙开发的推进者，至今仍活跃着的费*布朗博士小组，在德国开发VI火箭的时候，就传说他们算出了VI火箭的可靠度是75%。美国是进一步把可靠性作为工学，进行组织系统化的国家。直接的起因是在第2次世界大战时，在对日战线中，发生了向前线输送的电子机器半数以上发生了故障，在实际作战中，不耐用和惨痛经验。根据那时候的统计，美军在向远东输送的兵器中，60%的航空机不能用，50%的电子兵器在储藏中发生故障。还有，轰炸机的电子机器的寿命仅有20小时，海军用电子机器的70%发生故障的悲惨状况。战后，立中于这些教训，在1952年8月设置了美国国防部的可靠性咨询机关AGREE（Advisory Group on Reliability of Electronic Equipment）。然后，在1957年提出了有名的AGREE报告（电子机器可靠 性咨询委员会报告书），在这个报告中，美军宣布把定量化的、可靠性作为兵器购入的基本准则。在这之后，在1962年左右，在这个报告书的基础上，又时MLL SPEC（美军规格书）进行追加，改订，完成了有关可靠性大系统的规格书。AGREE报告书，主要追求有关可靠性的提高，测定可靠度，这之后，维护性的研究和品质保证的研究，在阿波罗计划的成立（1961年）前后不断发展。那以后的研究，主要是在故障物理（故障的机理）的研究之前的探索性研究，这些研究的顶点就是人类借阿波罗卫星成功到达月面。另一方面，日本在1960年日本科学技术联盟（日科肢联），设立了可靠性研究委员会，举行了会议，文献的翻译和出版活动。同年在电气通信学会（现在是电了情报通信学会）上成立了可靠性研究专门委员会，发后，举行发表会等活动。作为政府机关，举行了在1965年设置了电气试验所可靠性研究室，1968年设置了工业技术院可靠性技术开发室公开的活动，还有在1973年作为民间团体，在200多家公司加入的基础上，设立了日本电子零部件可靠性中心。制定了有关可靠性的工业衡量标准，如JISC5003（故障率试验法，1969年),JISZ8115(可靠性用语，1970年)等等，这以后又制定了如JISC5700（可靠性保证电子零部件通则，1970年）等等很多的规格。1- 2可靠性技术的心要性对可靠性技术为什么会成为必要这个问题?有以下几点考虑： 系统和产品复杂化，组织复杂化的复杂程序的急速的增大，据说阿波罗卫星由710万个零部件组成。 在如此巨大的系统中，必须充分确保每一个零部件和子系统的可靠性。 由于故障造成的损害（金额）增大随着系统的复杂化，高技能化，系统价格也在上升。因此，假使发生故障，就会成巨大的损失。还有，现在同样的产品在全世界使用的情况很多，修复已出口产品的故障时需花费很大的劳力。 技术开的速度很快 最近的技校术开发日新月民，一旦产品到了市场以后，如果发生的故障和索赔反应迟缓，就很难改变产生不良影响这样的事情。所发确保产品在出市场之前有分的可靠性，就变得非常重要了。 人和机械的问题随着系统的复杂化，与此相关的对人类的可靠性也变行非常重要。因为人是最容犯错误的，支除人易犯错误这一点的可靠性设计变得很有必要。1-2 可靠性和成本 “如果可靠性很高，制造成本必然也很高”这是不争的事实。 但是，如果无视可靠性，仅仅倾注全力去减低制造成本，生产的产品一到市场故障就不断，产生巨大的维修费用。还有，因故障欠陷，造成用户丧失对产品的信用而造成的无形的费用，可靠度和成本的关系 如图1.1。 总费用成本 维修费 做到可靠性 所需费用 R=0 R=1 最适当的可靠性 图 1.1 可靠性和成本 图1.1中总费用值小的可靠度点是最适当的可靠度，实际由于这个曲线具体操起来很少，求最适当可靠度很难。 由于可靠度达到100%是不可能的，当故障发生时，如短时间内不费成本进行修复变得很重要。这就是维护性。如果能很好地调整可靠性和维护性，就越靠近产品的最适当设计。还有，产品运转所需的费用不产品的制作费（购入费）、周转费，维护费等，并且产品在废弃费用也很费钱。这个产品（生命周期）一生中的总费用（全寿命费用）是否最小要看生命周期价格。1-4 可靠性的定义可靠性和可靠度用英语表示都是同一个词（reliability）,可靠性是讲抽象的，定性的表达方式，可靠度是指定量的表现。这些概念的严密定义将在第2章中阐述，一般所说的可靠性是表示“不容易损坏”的意思。 从广义上说，可靠性有2个要素构成，这就是（1） 有发生故障（2） 即使发生故障，马上可以修复 以上第1 点是狭义意义上的可靠性，可靠度；第2点是指维护性，维护度。这两素相加在一起，由可靠性+维护度构成可靠性的指标可动率（availability:可动率） 一发生故障立即能修复的产品在实际使用中可靠性就很就，这就是可动率很高的表现。 为了便于便用可靠性概念，经常在销售时说“本公司的第体可靠性是最高的”；这用可靠度来表示是“本公司箱体的MTBF是8000小时，在客户手里一年无故障的概率是37%，这种说法相当涩。在这里如果用“本公司可靠性很高，有完整的维修制度，即使发生故障也能马上修复“来表达，说明本公司产品的可动率很高。在可靠性的定义中加入时间概念已很普通，针对不同的场所，使用时间以外参数的方法也有很好的一面。例如，继电电流连续流通期间故障很少，往往由于开关动作次数多少而变为问题，针对开关回数，把导通不良率 说成PPM。还有汽车的轮胎等等，行车距离比使用时间更成为问题。像这样，可靠性的定义由于对像不同而发生变化。1-5 可靠性的衡量标准可靠性的高低程度如果不用数量表示的话，就无法明确。还有如果各公司，各国使用了随便下定义的数值，会招致很多混乱。因此，对可靠性的衡量标准而言，必须定出世界通用的定义，现在有很多已被定义了。这样的分类有以下几大类：1） 可靠度2） 维护度3） 可动率 这样不论对哪个概率有相对应的定义。可动率 就像前述的一样，包含可靠度和 维护度。（3） 以时间为衡量标准1) MTBF(mean time between failures)2) MTTF(mean time to failure)3) MTTR(mean time to repaer)4) MDT(mean down time) 虽说可靠性是仅仅对时间品质而言的，但衡量标准也有很多。MTBF是平均故障间隔 ，MTTR是平均修 理时间，MDT是平均故障时间，这些衡量标准适用于像箱体这样的反复修理仍在使用的产品。MTTF是适用于在平均寿命上像 电亲一样不能时行修理的零部件的衡量标准。（4） 以率为衔衡量标准1） 不良率2） 成功率3） 故障率，事故率 这是指像产品的成品率一样的一种QC的衡量标准。 第2章 可靠性工学用语定义与使用 可靠性用语有很多，但并不都有明确的定义。在这里，对用JIS来定义的用语，发此为中民时行解说（“内是依据JIS对定义进行说明”）2-1 可靠性 可靠性（reliability） “系统，机器，零部件等的，表示功能在使用时间上能安定发挥的程度和性质。” 对不易引起故障的物品，我们说它可靠性很高。系统，机器，零部件等等归拢到一起称为item(项目)的场合很多。 可靠度（reliability） “系统，机器，零部件等，在规定的条件下，在期望期间中，完成规定功能的概率。”为了用数值对可靠度进行定量的表示，明确规定了条件。据说阿罗的可靠度是99.9999999%（也就是9.9），这是从地面发射再回到地面期间的可靠度。 故障（failure） “系统，机器，零部件等等，失去了规定的功能 这里重要的是，故障是指失去了规定的功能，仅外观受了点伤，不能称为故障。电阻和电等，如果不明确其数值变化了多少才发生故障，对可靠性试验的结果就不能正确评价。 初期故障（initial failure,early failure） “ 使用开始后，在较早期由于设计，制造上的欠缺而发生和使用环境不适当的故障”如交货时有合格之类的故障。初期故障的时间是多少，因产品，零部件的种类不同而各不相同，对塔巴依爱期佩克的恒温恒湿箱来说，推定大约为1000小时程度。 偶发故障（random failure,chance failure） “已经过了初期故障期，中磨损故障期到来之前这段期间内偶尔发生的故障” 摩损故障（wear out failure） “由于疲劳，摩损，老化现象，随着时间增长故障率不断增加这个时期的故障”是产品和零部件的寿命。主要在送风机的轴承、压缩机等的机械部分发生。 突变故障（catastrophic failure） “突发的，开且全失去功能的故障” 衰变故障（degradation failure） “特性逐渐劣化产生故障 铝屯解屯容器，出于屯解质的蒸发，逐渐产生容量消失，这就是所谓的衰变故障。 波及故障，二次故障（secondary failure） “由其他部分的故障原因，产生的故障 间歇故障（intermittent failuer） “ 在一定的时间里呈故障状态，然后又回复到对的有功能 ，如此重复的故障” 这对维修业说是最关痛的故障。 故障类型（failure mode） 故障的状态的形式分类。例如断线，短路，折损，特性的衰退等等。” 故障判定基准（failure criterion）“判定是否为故障的基准功能的极限值。”如果产品完本不能工作，是故障就很明显了，因温度下降，速度诮慢的情况下，就很难确定故障判定基准。 故障率（failure rate） “到某一时点为止，工作着的系统，机器、零部件等等，在随后的一定单位期间内发生故障的比例。 一般，故障率包瞬间故障率和平均，但是称故障率指前者。这个JIS的定义也是瞬间故障率。平均故障率 平均故障率=（这个期间中的）总故障、总工作时间 因此，产品在购入后5年间（总工作时间20000小时），发生10次故障，平均是1/20000 小时（hr-1）。 这个（瞬间）故障率随时间变化，由于这个纵断面很像洋式的浴盆的开头，所以被 叫做浴盆曲线（bath-tub curve）.在偶发故障期间率是一定的，由于知道了可靠度函数随指数进行分布，用简单的计算可以求出MTBFT 和故障率。 没维护的系统、机器、零部件等的典型的故障率（t），就如下面的图，随 着时间的推移而前进，分成初期故障、偶发故障、摩损个期间。故障率的单位有（1/hr），%100hr，fit 等。Fit failure unit =10-9/hr。 耐用寿命故障率 规定的故障率（t） 时间t 初期故障 偶发故障期间 磨损故障 期间 期间 浴盆曲线l MTBF、平均故障间隔（mean time between failures） “反复修理的系统、机器、零部件等的相邻故障期间的工作时间的平均值。“注：故障间隔在依据指数分布的情况下，在什么期间发生故障率是一定的，MTBF 是故障率的倒数。MTBF 是总工作时间除以那个其间中总得到的值。l 故障率水准（failure rate level）“故障率分为几个群，也就是区分水准，注上记号，方便的区分。例如故障率1%103 时间称为M水准（JJS C5003 参照）。“根据JIS C5003，故障水准如下所示。 记号故障率（%103h又是10-6/回）记号故障（%在103h又是10-6/回）LMNPQ55RESHT0.010.0050.0010.0005 0.0001l MTBF、至发生故障为止的平均时间（mean time to failure）不修理的系统、机器、零部件等等至发生故障为止的工作时间的平均值。“适用于像密闭型压缩机一样，在发生故障的情况下不修理的产品。也就是所谓的平均寿命。MTBF、至发生最初故障前的平均时间（mean time to first failure）”反复修理的系统、机器、零部件等等至最初的生之前的工作时间的平均值。“交货时总是不合格的产品的MTTEF是几小时。2-2 维护性l 维护 （maintenance） “为了维持对有修理可能性的系统、机器、零部件等的可靠性而进行的措施。“l 维护性 (maintainability) “对有修理可能性的系统、机器、零部件的维护的容易度用程度和性质来表示。“也就是，发生故障后，进行修理的容易程度。l 维护度 （maintainability） “有修理可能性的系统、机器、零部件等，在规定的条件下实施维护时，规定时间内完成维护的概率。“ 如果具有24小时售后服务体制的公司，用这个维护度，“24 小时以内完成修理的概率是98%”也许是有可能的。l 预防维护（preventive maintenance） “根据既定的顺序，按计划进行点检检查、试验、再调整等，对使用中有可能发生的故障进行防患未然的维护。“经常被简称为PM。l 事后维护（corrective maintenance） “故障发生进行的维护。“ 由于是故障修理的事情，略称为CM。2-3 可动率可动率 （availability） “有修理可能性的系统、机器和零部件在瞬间维护功能的概率。“注：可动性（A）按如下公式进行计算的情况很多。A= 工作可能时间 工作可能时间+工作不可能时间 一般，翻译为可动率。 25 一般l 环境 （environment） “系统、机器、零部件等等的周围条件“l 应激反应（stress） “影响系统、机器、零部件的功能的要因。“例如、温度、电压、振动、冲击等等。”也说成环境因子。l 严格系数（severity factor） “以某个环境下的故障率为基准，针对某个环境，在推定或算定时用的系数。“故障率时系数。” 如果在地上温暖的环境下是1，对于战斗机来说，严格的系数是25；说得比较极端的话，这种场合，就释成了25倍。l 降低定额值 （derating） “要改善可靠性，就要有计划的减轻内部应激应力。“ 一般情况下，电阻在定格电力50%以下使用。这样的话就是进行了降低定额值。l 备份性（redundancy） “为了完成规定的功能，追加要互助和手段的务份，即使一部分发生故障，也不会导体发生故障的性质。“ 4发动机的采取重复发生的例子之一。l 常用备份（active redundancy） “为了能够完成常用的规定功能而构成的备份性。“l 待机备份，预备备份(stand-by redundancy) “某一要素或手段在完成规定的功能期间、其他要素或手段在发生，此要素或手段在发生故障时，此要素或手段在被 转换成待机状态时具有的务份性。“l 并列备份（Parallel redundancy） “由二种以上的要素或手段共同分担负荷进行工作的备份性。“l 除错 （debugging） “为了减轻初期故障，使系统、机器、零部件等等在使用之前或使用之后进行工作，除去缺点，进行修正。“ BUG就是虫，DEBUG就是除虫的意思，因此DEBUGGING就是去除缺点的意思。2-6 试验、检查l 可靠度试验（reliability test ） “为了评价、分析系统、机器、零部件的可靠度而进行的试验。“l 环境试验（environmental test） “针对系统、机器、零部件等调查的影响试验。“l 加速试验 （accelerated test） “为了缩短试验时间，比基准更严格的条件下进行试验。“备注：为了使评价更有效，要求加速后故障模型和原因不变。l 加速系数 （acceleration factor） 在基准的条件下进行的试验和加速试验相比，在行到相等地累积故障百分比为止的时间的比率。 “(基准条件下的时间)/(加速条件下的时间)“l 步进应激应力试验（step stress test ） “对样品，在时间上、阶段上变化试验条件的严酷程度进行试验。“l 界限试验（marginal test） “为了确定使用界限而进行的试验。“2-7 时间l 工作时间（operating time） “系统、机器、零部件等规定功能正常工作的时间。“l 工作可能时间（ up time） “系统、机器、零部件等规定功能作的时间。“l 工作不可能时间（down time） “系统、机器、零部件等在不能够实现规定功能的状态时间。“l 平均工作可能时间、MUT（mean up time） “ 动作可能时间的平均值。“l 平均工作不可能时间、MDT (mean down time) “动作不可能时间的平均值。“l 平均修复时间、MTTR (mean time to repair ) “进行事后维护必要时间的平均值。“l 维护时间（maintenance time） “进行维护必要的时间“注：在现场的情况下维护时间由准备、故障探索、零部件取得、修理、交换、调整、点检、注油、清扫、检查、试验等等的必要时间构成。l 补给等待时间（supply delay time） “由于进行维护必须的零部件、材料不能马上到手的原因，不能实施维护作业而待的时间。“l 管理时间( administrative time ) “在down time 中除去维护时间和补给等待时间的时间。“ 发生故障进行保管的时间。l 年历时间 （calendar time ） “经过年、月、日或时间的总计值。“l 总动作时间 (total operating time ) “ 对每一个系统、机器、零部件进行测定所需的工作时间的总计值。“l 总试验时间 （total testing time） “对每一个系统、机器、零部件进行测定所需的试验时间的总计值。“l 成分时间、单位时间（component hour, unit hour） “对每一个系统、机器、零部件进行测定所需的工作时间和试验时间的总计值。“ 第3章 可靠性的各种计算3-1 故障率和可靠性 产品的故障率一般随时间一起变化，这个形状就像前面讲到的浴盆曲线(bath-tub curve)。这中间，就像初期故障期间和摩损故障期间一样，故障率同时间一起减少、增加时，一定要说“在这个时点上故障率有多少”，还有，在数学上解释起来也很难。偶发故障期间是寿命的期待值，由于在初期故障状态之问题，已经尽可能地在出货之前的制造。检查阶段去除了问题点，所以和可靠性相关的最重要的部分是偶发故障期间。从浴盆曲线上知道，在这个期间故障发生在哪个部分是一定的。所以，这种情况下的故障率，只要单纯的用故障数除以运转时间就可以得到了。例3.1)在偶发故障期间运转时间是12000(HR),在这期间发生了3次，求这个机器和故障率解： 在偶发故障期间可靠度为指数分布，如果可靠度以R(t)表示，那么：故障率（hr-1）t: 时间（hr） 总之，如果运转时间t(hr)很短，那个期间的很高接近1。相反，如果长时间运转的话，那个期间的可靠度（无故障能运转的概率）就变低。所以，那个可靠度随运转时间（或者说成运转时间更便于理解）的不同，发生怎么样的变化用指有选举权函数来表示。指数函数的图表如图3。1所示。 1e-x 0.5 0 1.0 2.0 3.0 X 图3.1指数函数例3.2) 求例3.1中的机器运转1000（hr）时的可靠度 解 1） 图3.1的使用方法 x=t=2.510-41000=0.25 当x=0.25 时，从图3.1可以得么0.78，因此 R(1000)=exp(-0.25)0.78 因此，这时的可靠度为78% 解2）直接计算方法 R(1000)=exp(2.510-4 1000)=exp(-0.25)0.779因此，可靠度为77.9%例3.3)求例3.1的机器在可靠度为90%时能够 运行的时间 解 1）图3.1的使用方法 exp(-x)=0.9时，从图表是可以得到x=0.1 因此t=0.1 t=0.1/=0.1/(2.510-4)=400(hr) 解 2）用计算方法求 (3.1) 式对t进行解 t=代入数值： t=420(hr)只拥有常用对数计算器有场合使用; - 机器和系统 由很多有零部件和单元（以下子系统）构成。就恒温恒湿箱来说。有加热系统，加湿系统，给水系统，冷却除湿系统，送风系统，安全系统这些子系统构成。所以，在这子系统中，无论哪个子系统发生了故障，对恒温恒湿箱而言，就会失支功能成为故障状态。像这样，哪怕子系统零部件的一个部分发生故障，系统全体也会发生故障的构成称为直列系统。（也称直列回路）在这况情况下的故障，可靠度如下结果。“故障率相加，可靠度相乘。”用数学公式表示如下：rs(t)=r1(t) r2(t) rn(t) =exp(-) RS(t)=exp (-(3.2) 这里，Rs(t):系统全体的可靠度 Rn(t):第N个的子系统的可靠度 ：系统全体的故障率 ：第N悠扬子系统的故障率并列系统的情况（仅供参考）：Rs(t)=1-1-3-2 MTTF, MTBF, MTTFF, MUT, MDT, MTTR不修理的项目“电阻，二极管等等的零部件”至故障发生为止的工作时间的平均值叫MTTF（mean time to failure）。与此相对应反复修理并还在使用的项目（箱体等等的产品系统）的故障的旧故障之间隔呈指数公布的情况下，无论哪个期间故障率是一定的，MTBF成故障率倒数。这个期间的MTBF是总工作时间除发总故障数所得的值。 并且反复修理还在使用的项目，至发生最初的故障之前的工作时间的平均值称这MTTFF（mean time to first failure）. 并且，项目在实现规定功能的状态时间，是动作可能时间（up time），动作可能时间的平均值是MUT(mean time to repair).与此相对应，项目在不可能实现规定功能状态时间，是动作不可能时间的平均值是MDT（mean down time）.修复率这样很容易明白，为了能提高可动率，不发生故障（可靠性很高），或者，既使发生故障也能马上修复（维护性好）是很有必要的。并且，一般情况下，系统完成规定的使命和得到期望的程度称为有效度(system effectiveness),得出可靠度，可动率，系统的能力等的总合评价。还有，系统有效度除以系统的生命周期成本，得出成本有效(cost effectiveness)。-4 可靠性的数值的实际到此为止，已对故障率和MTBF和很多表示可靠性的数值进行了阐述，以下对换实的数值进行研究。为了得到有关可靠性的数据，有在市场上搜查并算出故障件数实态的方法和进行可靠性试验，从那些数据中求出数值的方法二种。前一种方法因为使用了实际的市场数据，可靠性很高，但对故障件数等正确的实态很难把握。后一种方法，由于明确了试验条件，在试验环境下能正确地做出可靠性评价，但是要找出同市场数据的关联很难。出此看来，无论使用哪种方法，总有不确定的部分，一般所说的零部件和机器等的可靠性数值如表3.1列举如下表3.1 可靠性数值例事例参考示波管零部件的故障率晶体二极管-241半导体管-90电容器-14膜式电容器-27碳素皮膜抵抗-13金属皮膜抵抗-28固定体抵抗-63金属酸化皮膜抵抗-137控制杆开关-412按钮开关-189连接器-926插口，插座-617单位fitNHK新自动化运行系统的零部件故障率晶体管-28二极管-2.1电阻-1.4电容器-1.8焊锡-0.5研磨-0.2单位fit电子交换机用零部件的故障率晶体管-2.2二极管-0.7电阻-0.05电容器-0.7逻辑IC-1.1混合波导联结IC-6.1线图-0.4单位fit海底电缆转插器用零部件故障率目标值晶体管-1.0二极管-0.1电阻-0.05电容器-0.1线圈-0.1接续点-0.010.02单位fit大型计算机MTBF-3045日MTTR-12 (hr)交通信号监视器MTBF-40000100000 (hr)彩电MTBF-约20000 (hr)关于JAL发动机的空中停止率-110-4(hr-1)美国的数字周围环境-20+60度日本制hr:飞行时间第4章 可靠性分析技术4-1 FMEA, FMECA FMEA(Failure Mode Effects Analysis)是分析故障影响的方法，是分析构成系统的零部件待的故障对上位项目的影响的一种方法。美国在50年代初期开发喷气式战斗机的时候，经历了很多失败，新的可靠性分析技术变得非常必要。因此，美国海军和古拉公司的技术者考虑出FMEA方法。另外这个方法正好遇上阿波罗计划的衽，被应用于可靠性安全性评价方面的评价，取得了很大的成绩。另一方面，在各要素的故障对上位项目的影响中，重视致命度分析的方法有FMECA法（Failure Mode,Effects and Criticality Analysis;故障模型，影响度，致命度分析）。FMEA/FMECA 的实际操作方法是，分解系统，子系统，单位零部件，等各程度的问题点，按如下秩序运行。（1） 画出系统和产品的构成图，清楚全体和部分的功能，明确故障的定义（2） 写出故障部分（3） 写出故障模型（4） 区分故障的重要度，如果，因此故障而导致全体故障的被称为致使故障（5） 调查由于部分故障引起的对全体的功能的影响。（6） 推定故障的发生频度（7） 对发生问题的部分（零部件）进行研讨，考虑提高可靠性的方法（重复、转换、备用品等）还有，成立安全性对策。 FMEA,FMECA,从要素的故障对系统的故障进行描述，就叫bottom up 方式。还有，这种解析办法重视系统的部分（零部件）的故障的质，对引起的效果进行技术上地类推，以定位的态度树立对策。这个方法即使对由于硬件的故障而影响到安全性和软件的可靠性时，也作为很有效的评价和对策工具进行利用。 由于FMEA，FMECA 和下面所述FTA 并用，对设计上的缺陷，安全性（危险度）的评价，故障的公害监视器，检知的方法的适当，品质质管理上的问题点，人间的功能，系统检查层次，系统构成变更的诸多影响等着手进行调查。因此，也适用于作为系统的开发初期阶段和批量生产的预测手段。 作为FMEA的一例，宇宙开发事业团的流程如下，这个系统的概要是： “宇宙开发事业团在发射宇宙火箭，前后5天内，观测种子岛宇宙中心上空至25km 的风向，风速，把这个风的数据电传到东京，用计算机处理各种飞行分析，这个结果电送给子岛宇宙中心的系统。图4.1系统的FMEA 一览表所示。4-2 FTAFTA(Fault Tree Analysis, 故障的树型分析方法)，用开系统故障和安全性的评价，在1962年由贝尔电话研究所开发。这以后波音公司在大陆间民用导弹系统运用上取得了良好的效果。FMEA, FMECA 是一种调查系统的要素（零部件）的故障对系统有多大影响的方法（bottom up ）,FTA 与此相反，对系统来说以最不愿看到的现象（系统故障和火灾等等）为出发点，列举这些原因，将原因 与系统故障以论理图表相互结合，并且调查发生这个故障的原因，用理论图表联贯，进行反复调查分析。这种“从上到下”的分析叫做top down 方法，还有，这个求故障结果的分析图，由于类似树型所以称为“fault Tree”(故障树型图)。作为简单的例子，有2个电灯的房间变暗场合的FTA如图4.3表示。40照片电装子系统（东京 种子岛）岛）照片电装装置NTT回线30数据处理子系统 （东京）CPU绘迹器10 数据处理子系统（种子岛）20数据电装子系统CPU末端装置电送机NTT回线电送机末端装置照片电装装置 图4.1 数据处理和电送系统的可靠性一览表 表4.1 故障模型一览表编号子系统构成故障模型10数据处理子系统（种子岛）NEAC-2200型计算机1 不能输入电源2 读卡机不能工作3 步骤不良4 磁带驱动装置故障5 CPU故障6 在线打印机故障20数据电送子系统（种子岛东京）末端装置1 不能输入电源2 磁带切断3 磁带输送机罗马不良4 打字机故障电送装置1 不能输入电源2 不能电话送信3 受信号功能不良NTT回线省略电送装置1 不能输入电源2 不能电话送信3 送信功能不良末端装置1 不能输入电源2 不在胶布上打孔3 磁带切断4 磁带输送机构不良5 打字机故障30数据处理子系统（东京）CDC-6600型计算机1 不能输入电源2 读卡机不能工作3 步骤不良4 磁带驱动装置切断5 CPU故障6 CPU监视器装置不良7 不能输出编号分系统构成品故障模型推定原因检知法故障的影响补偿手段故障等级参考机器系统10数据处理功能种子岛NEAC-22001）不能输入电源1） 保险丝断线2） UPS不良电源电灯功能不发挥达不成任务 没有12）读卡机不能工作3）步骤不良 图4.2 数据处理电装系统的FMEA的一览表（一部分）还有，表示了表4.2中FTA的顺序。1号电灯断线2 号电灯断线停电保险丝断 房间变暗 电源关闭 2个电灯断线 图4.3 FTA 的简单举例 表4.2 FTA的实施顺序实施顺序1 理解所解析的对象系统的构成，功能，工作2 选定有关系统的主要现象3 列举步聚2所选定的现象（故障）相牵连的一次要因（子系统水准），想象与此相关的外部要因4 由步骤3得到的要因和现象的因果关系用规律记号连接5 重复步骤3和4，对构成品或零部件进行展开，直到不能分解为止，描出Ft图6 把各要因，条件的发生概率分配到缺陷树的各部分7 由论理记号计算出主要现象的发生概率8 对影响各要因的上位水平进行严格评价，讨论有效的改善对策。注：得不到数据的情况下，可省略步骤6，7。如果知道故障的发生率，就能把握故障率（可靠度）。还有，如果FTA树中（电算）记号越多，就越容易发生故障（可靠性低）。第5 章 可靠度预测5-1 可靠性预测可靠性预测是指“在设计项目的可靠性值时，进行定量的估计”，从广义来说，包含前述的FMEA，FTA，普通的是指“由设计生产的产品的可靠性从零部件，功能，运用环境和相互之间的关系进行计算”。从可靠度预测得出可靠性值，对如下研究有用：（1）能够设计符合必要的可靠度水平，了解在设计上能否与必要的可靠性水准取得一致。（8） 因为在对系统全体的可靠性进行预测前，要对各子系统进行预测，对发现由于特定了系统的不适当设计和零部件的不当选择，相应的对策。（9） 在设计初期阶段，显示出哪个部分比较弱，制定相应的对策。（10） 在决定可靠度目标时，找出合理的可能实现的目标。（11） 在对零部件的选择时有帮助。（12） 对可靠度和其它参数（重量、标准、成本、维护库等）的折衷选择有用。（13） 对非常大的系统，由于不可能对全部构造实施可靠度试验，组合用于可靠度预测部分的试验数据，计算出总系统的可靠度，评价出于开发阶段的最终的可靠度。（14） 根据零部件和子系统的可靠性，决定维修用在库量。（15） 根据系统的可靠性，检讨事务维修体制。 最靠性预测以不同时期来看分为，A)预备设计，初期设计的预测：B）中间预测；C）最终设计预测。初期预测时，在进行精密预测中没有充分有力的数据，对可能性的研讨和代替方案的比较研讨达到重要作用；中间预测对设计方案的细小部分进行研讨最终预测对数据已进行充分地收集整理，是最精密的预测，对维修体制的研讨有用。还有，如果最终的预测没有达到想要的可靠度，有必要进行设计变更。 可靠度的预测中有，可靠度（残存度）的预测、故障的预测，还有MTBF的预测，MTTR的预测，MTBM（Mean time Between Maintenance、修理系统的相邻维护一事后维护和预防维护一期间的工作时间的平均值）的预测，可动率的预测等等各种各样的预测。5-2 可靠度预测的方法 可靠度预测（特别是故障，MTBF的预测）中，有很多方法如下所述：（1） 零部件故障率的累积方法求构成系统的各零部件水准故障率，如果有直列系统把故障率相加就得出全体的故障率。如果有备份构成，根据那样的论理模型，进行可靠度计算。系统的MTBF是全体故障的倒数。（2） 经验法则方法在设计的初期阶段等等，即使不知道使用于系统的全部零部件的详细规格，如果知道了左右可度的重要零件数，根据现有的经验，也能预测出大体上的数值。像这样的预测的方法，用真空管使用机器来举例。 如果知道真空管的使用个数N， 这个系统的MTBFT(hr)是C是由使用环境决定的定数，从美军的经验得出如下的数值。C=1.8104地上设施机器 =0.4104航空机搭载机器 =1.5104船舶用 =1.8104车载机器 （3） 心理方法的预测 对系统等某些部分，没有既知的数据的时候，根据与此相类似地事物，由拥有知识和经验的人对此进行评价的方法。 这种方法是拥有经验的人们对知识的活用，针对可靠度既知的产品，如果运用这样的方法，就和心理的方法相关，也可能做出科学的评价。5-3 可靠度预测的例子 累加零部件的故障率，预测电路全体的可靠度如表5.1所示。还有，使用了直列一览图的可靠度预测如表5.2所示 表5.1电路设计MTBF预测例子电路构成零部件使用个数故障率（1000hr）全部产品故障率（1000hr）晶体管二极管 金属被膜电阻器卷线电阻器薄膜电容器钽电解电容器变压器诱导子接合关和导线938711229631713115120. 300. 150.