第一章 可靠性的基本概念ppt课件

1 第一章可靠性的基本概念 2 1 1可靠性研究与应用的目的和意义 什么是产品可靠性 产品的属性 故障人总是要生病 从生理学上讲 人也可以看成是产品或机器持久保持其功能 性能的能力 不出现问题 不发生故障 为用户所用 电冰箱用7 10年不出故障 捷达轿车 皮实 可靠性高定义 是指产品在规定条件下和规定时间内 完成规定功能的能力 产品可靠性定义的要素是三个 规定 规定条件 规定时间 规定功能 3 1 1可靠性研究与应用的目的和意义 为什么要研究可靠性 世界上没有永恒的事物产品故障会造成巨大的损失经济损失人员安全武器装备丧失战斗力政治 社会问题 4 1 1可靠性研究与应用的目的和意义 为什么要研究可靠性 技术的进步 信息时代产品 特别是飞机 武器装备等日益复杂化 高科技载人航天 绕月探测工程美国人的火星探测人类的生活在20 21世纪发生了巨大的变化人们对可靠性的要求日益提高现代高科技产品对可靠性高要求 5 1 1可靠性研究与应用的目的和意义 为什么要研究可靠性 高可靠是设备工作力的保障提高设备的效能减少装备维修减少装备全寿命周期费用综合效能功能 性能 款式 构型等可靠性 寿命 维修性 产品支援质量价格 使用费用 6 1 1可靠性研究与应用的目的和意义 可靠性的重要性例如 美国的宇宙飞船阿波罗工程有700多万只元器件和零件 参加人数达42万人 参与制造的厂家达1万5千多家 生产周期达数年之久 象这样庞大的复杂系统 一旦某一个元件或某一个部件出现故障 就有可能造成整个工程失败 造成巨大损失 所以可靠性问题特别突出 不专门进行可靠性研究是难于保证系统可靠性的 7 1 1可靠性研究与应用的目的和意义 可靠性工程的重要性主要表现在三个方面 1 高科技的需要2 经济效益的需要3 政治声誉的需要总之 无论是人民群众的生活 国民经济建设的需要出发 还是从国防 科研的需要出发 研究可靠性问题是具有深远的现实意义 8 1 1可靠性研究与应用的目的和意义 可靠性与经济性1 可用率提高5 美国电站 相当于节省84亿美元开支 等于装机3400万KW 节省耗油90万桶 有专家认为即使成本提高10 能获得可靠性提高10 也是合算的 2 全寿命成本下降总费用下降 以国内电视机为例 早期维修费19 6亿元 如果平均寿命从500小时提高到1000小时 维修费只需2 3亿元 因此需要可靠性 性能 经济之间达到某种平衡 从政治方面考虑无论哪个国家 产品的先进性和可靠性对提高这个国家的国际地位 国际声誉及促进国际贸易发展都起很大的作用 9 1 1可靠性研究与应用的目的和意义 可靠性工程发展的必然性1 1963年美国航空兵飞机每飞行一万小时就有1 46次事故 年重大事故514次事故毁机275架 死亡驾驶员222人 损失2 8亿美元 2 1984年墨西哥天然气大爆炸死500人 120万撤离 3 1984年印度联合碳化物农药厂450吨甲基氰酸池泄漏 死亡2347人 伤4万人 4 1986年前苏联切尔诺贝利核事故 300人死亡后患30年 5 1986年美国挑战者号爆炸性 7宇航员遇难 10 可靠性工程发展的必然性随着工业设备容量 参数的日益身高 因事故或故障引起的损失也随之增大 反之 提高设备可靠性的效益也显著增大 一台600MW的发电机组强迫停运一天 少发电14400MW h 使电厂收入减少432万元 2001年2月22日 由于大雾天气造成辽沈地区发生大面积停电事故 直接经济损失大1000万元 间接经济损失1亿多元 1 1可靠性研究与应用的目的和意义 11 萌芽期20世纪40年代是可靠性萌芽时期 1943年美国成立了电子管研究委员会 VTD 专门研究电子管的可靠性问题 与此同时 德国通过对导弹系统的研究 也发现了可靠性的重要作用 形成期1951年ARINC开始了最早的一个可靠性改进计划 1952年美国国防部成立了电子设备可靠性咨询组 AGREE 1955年AGREE开始实施从设计 试验 生产到交付 储存和使用的全面的可靠性发展计划 并于1957年发表了 军用电子设备可靠性 的研究报告 从9个方面阐述了可靠性设计 试验及管理的程序及方法 确定了美国可靠性工程的发展方向 成为可靠性发展的奠基性文件 标志着可靠性已经成为一门独立的学科 是可靠性工程发展的重要里程碑 1 2可靠性的发展概况 12 成熟与综合发展20世纪60年代 70年代 是可靠性工程全面发展和步入成熟的阶段 美国在许多武器装备中推行可靠性工程 美军形成了一系列较完善的标准 日本1956年引进可靠性技术 并成立了电子管寿命研究小组 1958年成立了可靠性研究会 1971年召开第一届可靠性学术讨论会 英国1962年出版可靠性与微电子学 法国成立可靠性中心 前苏联1964年及东欧召开可靠性学术会议 1965年国际电子技术委员会设立可靠性技术委员会 1977年改名为可靠性与维修性技术委员会 1 2可靠性的发展概况 13 1 2可靠性的发展概况 20世纪80年代以来 可靠性向更广泛和更深入的方向发展 并以武器装备的效能为目标 将可靠性 维修性和保障性有机的综合在一起 形成可靠性系统工程我国从20世纪80年代 才真正在武器装备中开展可靠性工程 21世纪初 可靠性工程在我国全面深入的研究与应用 14 1 2可靠性的发展概况 可靠性工程在未来会得到更大的重视1 产品复杂程度不断增加2 产品的工作环境日益严酷3 提高产品经济性的需要4 国内外竞争形式的需要 15 1 2可靠性的发展概况 航空运输的可靠性航空运输的优势 速度快 运量大 安全性高飞机旅行造成多人伤亡的事故率约为三百万分之一 现在飞机的事故率已经降至汽车的1 20 火车的1 10 航空运输的风险 客机在有效使用期内的风险小于百万分之一 16 1 3可靠性的概念 工业产品的质量通常包括三个方面的指标 1 性能指标 代表了产品的使用价值 2 可靠性指标 固有可靠性 使用可靠性等 3 维修性指标 可修复产品的维修难易程度 17 1 3可靠性的概念 产品特性 18 1 3可靠性的概念 可靠性系统工程可靠性工程可靠性 安全性 系统安全性工程 维修性工程与维修工程维修性产品固有的特性 反映产品是否好修维修 为保持 恢复产品可用状态所开展的活动维修的方式与级别 RCM 以可靠性为中心的维修测试与测试性 故障诊断综合保障 产品支援保障性 好保障 保障好维修设备与人员备件与维修网点 维修级别 用户资料与培训等 19 1 3可靠性的概念 可靠性工程范畴系统 产品的可靠性要求或目标可靠性的设计分析建模 预计 FMEA FTA风险分析等可靠性试验与评价环境应力筛选 ESS 可靠性增长试验等可靠性验证试验等可靠性信息可靠性管理 20 1 3可靠性的概念 可靠性工程理论基础交叉型学科可靠性的理论基础宏观 系统学 概率论 统计学微观 其他学科 材料学 力学等等应用理论系统工程可靠性设计分析技术可靠性试验技术可靠性评估技术可靠性信息管理可靠性管理 21 1 3可靠性的概念 质量与可靠性关系从广义质量观看 质量涵盖可靠性从狭义的质量观看 就是 符合性质量 可靠性毕竟与狭义的质量管理还是有很大区别的 质量出了问题 往往批次性很强可靠性是更深层次的与设计 工艺相关的根本性问题 有些企业对于可靠性工程有一种错误观念 认为可靠性工程是质量部门的事情 而设计部门却很少人员参与 产品的可靠性是在设计阶段就已经决定了在用户使用过程中 均是 可靠性 问题 22 1 3可靠性的概念 可靠性的几个概念时间域的概率度量按用户 生产方分类固有可靠性使用可靠性按分析角度分类基本可靠性 产品在规定的条件下 无故障的持续时间或概率在没有后勤保障情况下系统工作能力的度量考虑所有需要维修保障的故障任务可靠性 产品在规定的任务剖面内完成规定功能的能力系统完成任务能力的度量只考虑引起任务失败的故障 23 1 3可靠性的概念 可靠性定义产品在规定条件下 规定时间内 完成规定功能的能力 1 产品 可以是一个小零件 也可以指一个大系统 2 规定条件 主要是指使用条件和环境条件 3 规定时间 包括产品的运行时间 飞机起落架的起飞着陆次数 循环次数或旋转次数等 产品可靠性是非确定性的 并且具有概率性质和随机性质 维修性定义在规定条件下和规定时间内 按规定的程序和方法进行维修 保持或恢复到规定状态的能力 24 1 3可靠性的概念 广义可靠性指可修复产品在使用中或者不发生故障 通过预防性维修 或者发生故障也易于维修 因而经常处于可用状态的能力 广义可靠性 狭义可靠性 可维修性广义可靠性典型事例 赛车 25 1 3可靠性的概念 可靠性的分类 固有可靠性和使用可靠性固有可靠性 通过设计 制造 管理等所形成的可靠性 通常体现在产品的固有寿命上使用可靠性 产品在使用条件影响下 保证固有可靠性的发挥与实现的功能 通常体现在产品的实际使用寿命上 使用条件 包括运输 保管 维修 操作和环境条件等 26 1 3可靠性的概念 可靠性的特征1 可靠性与专业技术密切相关2 可靠性与故障相关3 可靠性水平与使用条件相关4 可靠性与预防手段相关5 可靠性与人机工程因素相关 27 1 3可靠性的概念 航空发动机可靠性工程产品的可靠性是一项系统工程 需要有多项工程的实施和保障 才能确保产品的可靠性 主要类别有 1 可靠性标准体系和规范 航空发动机 1 航空技术装备寿命和可靠性工作暂行规定 国防科委 1985年10月正式执行 2 航空发动机寿命和可靠性工作暂行规定 1987年5月正式执行 28 1 3可靠性的概念 3 国军标GJB450 88装备研制与生产的可靠性通用大纲GJB241 87航空涡喷 涡扇发动机通用规范GJB241 87航空涡浆 涡轴发动机通用规范 4 国外参考文献MIL STD 1783美国空军标准 发动机结构完整性大纲MIL E 87231美国航空涡喷 涡扇发动机军用规范 5 中国民航适航性条例和标准CCAR 33部中国民用航空规范 航空发动机适航标准CCAR 35部中国民用航空规范 螺桨适航标准 29 1 3可靠性的概念 2 可靠性设计工程定寿 对发动机固有可靠性的实现 固有寿命的确定 延寿 通过对发动机的改进改型再设计 排故挖潜和可靠性增长等工作 发动机的固有寿命的再确定 3 使用